Dr. Christian Dr. Ch ristian A. Villalta Vi llalta Universidad Univ ersidad Politécnica de Puerto Rico ENVE 4120
REFERENCIA
WATER QUALITY AND TREATMENT
Ameri American can Water ater Works orks Assoc Associati iation. on. Quinta Quinta Edici Edicion on,, Capitulos 3 y 4.
FUENTES DE ABAST ABASTO O
FUENTES DE ABAST ABASTO O
PLANTA POTABILIZACIÓN AGUA SUBTERRÁNEA AEREADOR DE CASCADA (DEGASIFICACIÓN DE CO2 Y H2S DESINFECCIÓN (TABLETAS DE CLORO)
BOMBA DE EXTRACCIÓN
AGUA AL CONSU MIDOR POZO
TANQUE DE DISTRIBUCIÓN DE AGUA
FUENTES DE ABASTECIMIENTO DE AGUA PARA TRATAMIENTO Y SU DISTRIBUCION AGUAS AGU AS SUBTERRANEAS SUBTERRA NEAS
Pozos:
se clasifican en primera instancia en profundos y poco profundos. Los primeros son pozos perforados y los segundos son excav excavados ados..
Pozos Perforados: Pozos Perforados: la perforación se puede ejecutar eje cutar por dos métodos: 1) percusión y 2) rotativo. rotativo. La elección del método depende de ciertos factores:
Diámetro del pozo Profundidad del pozo Características geológicas a atravesar
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Método Método de percusió percusión: n: Se basa basa en la acci acción ón desm desmen enuz uzad ador oraa del del mat materia eriall usando una herramienta de forma puntiaguda (barreno) que alternativamente se levanta y se deja caer. caer. El mat material erial desmenuzado desmenuzado es por lo tanto tanto extraído extraído.. El método se aplica en zonas formadas por gravas y canto canto rodado, odado, de de estructu estructura ra geológ geológica ica muy quebrada. quebrada.
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Métod Método o rotativ rotativo: o: Consiste en una serie de herramientas rotativas que van cortando y desmenuzando las formaciones en pequeñas part partíc ícul ulas as que que son son remo emovida vidass por por la ci cirrcula culaci ción ón de un líquido que constituye la inyección, el cual es bombeado a través de las barras que acciona el barreno. Este es el método método rotat rotativ ivo o direct directo o. En el rotativo inverso el líquido se inyecta por la perforación y luego es aspirado pasando por la barra. El método rotativo tiene la ventaja de mayor velocidad de penetración y es aplicable cuando se trabaja en formaci formaciones ones sedimentar sedimentarias ias o rocas rocas co compact mpactas. as.
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2. 3.
Mas cercanas a los centros de distribución, son mas económicas de obtener (no requieren grandes estaci estacione ones) s) y usualm usualment entee son aguas aguas mas mas limp limpias ias.. Pueden ser empleados pozos profundos o pozos bajo el radi radio o de inf inf luenci luencia. a. Se ven limitadas en cantidad debido principalmente principalmente a una baja baja recar recarga. ga.
FUENTES DE ABASTECIMIENTO DE AGUA PARA TRATAMIENTO Y SU DISTRIBUCION AGUAS SUBTERRANEAS 4. En muchos casos están aguas representan la única opción en sitios rurales o alejados de grandes cuerpos de agua agua.. 5. Sus constituy constituyentes entes dependen de la la velocidad velocidad del flujo f lujo y de los co compone mponente ntess (contam (contaminan inantes) tes) del del subsuelo subsuelo.. 6. Usualmente las aguas a guas subterráneas requieren requieren de menor tratamiento al compararlas con las fuentes superficiales.
FUENTES DE ABASTECIMIENTO DE AGUA PARA TRATAMIENTO Y SU DISTRIBUCION AGUAS SUBTERRANEAS Ocurrencia de microbios de manera natural en este tipo de agua es raro, debido al proceso de filtración del suelo. 8. Existencia de riesgos de pesticidas debido a infiltración. 9. Ocurrencia de virus ha sido detectada en pozos, pero no es común en acu acuífero eros. 10. En las aguas subterráneas la salinidad puede ser un problema problema serio serio. 7.
FUENTES DE ABASTECIMIENTO DE AGUA PARA TRATAMIENTO Y SU DISTRIBUCION AGUAS SUBTERRANEAS 4. En muchos casos están aguas representan la única opción en sitios rurales o alejados de grandes cuerpos de agua agua.. 5. Sus constituy constituyentes entes dependen de la la velocidad velocidad del flujo f lujo y de los co compone mponente ntess (contam (contaminan inantes) tes) del del subsuelo subsuelo.. 6. Usualmente las aguas a guas subterráneas requieren requieren de menor tratamiento al compararlas con las fuentes superficiales.
POZO HINCADO (AAA)
ESQUEMA PLANTA DE POTABILIZACIÓN
REJILLAS TOMA DE AGUA
ESTACIÓN DE BOMBAS
PREOXIDACIÓN (PRECLORINACIÓN) Químico COAGULACIÓN ALÚMINA, CAL, CLORURO FÉRRICO Químico
AEREACIÓN Físico-Químico
MEZCLA RÁPIDA Físico
FILTRACIÓN FísicoQuímico
FLOCULACIÓN SEDIMENTACIÓN Físico Físico DESINFECCIÓN TANQUE DE (CLORO) Químico DISTRIBUCIÓN Físico-Químico RED DE DISTRIBUCIÓN
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Captación de aguas superficiales: Son consideradas con esta denominación las aguas de los ríos, lagos y quebradas. Los aspectos fundamentales de este tipo de captación son la elección elecció n del tipo ti po de toma a construir y la ubicación ubica ción de la misma. En E n general general las l as obras de toma deben satisfacer las siguientes exigencias básicas:
Responder en todo momento a las situaciones cambiantes del curs curso o de agua agua.. Tener una estructura adaptada al a l choque de la corriente corriente líquida, al impacto de las embarcaciones, de objetos flotantes y material de arrast arrastre. re.
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Captación de aguas superficiales: No deben causar estanques ni grandes erosiones en el curso de agua. La nav navegaci egación ón no debe debe ser ser inte interf rfer erid ida. a. En cualq cualqui uier er co cond ndic ició ión n del del río río debe debe permitir captar el caudal de cálculo. Debe ser estable primordialmente a las socavaciones.
En el el proy proyec ecto to de la la obra obra de toma oma debem debemos os tene tenerr la la prec precau auci ción ón de de toma tomarr el agua agua de los nivele niveless super superior iores. es. Además debe protegerse el ingreso de agua con rejas u otros dispositivos para evitar el ingreso de cuerpos gruesos. La velocidad de ingreso del agua debe ser menor de 0,2 m/seg m/seg..
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Este tipo de agua es mas sensitiva a contaminación respecto a las aguas aguas subterr subterránea áneas. s. Aquel quello loss fact factor ores es que que afec afecta tan n la cali calida dad d de agua agua pued puedeen ser: ser:
ANTROPO ANTROPOGENI GENIC COS, fuentes puntuales puntuales y no puntuales puntuales.. NAT NA TUR URA ALES LES, debi ebido a clim clima, a, cuen cuenca cass hid hidrogr ográfic áficas as,, geol eologí ogía, prof profund undid idad ad de la fuente fuente,, defor deforest estaci ación ón (sedim (sedimenta entaci ción), ón), intrus intrusión ión salina.
Locaciones limitadas para la toma de agua cruda, usualmente no limpia. Este tipo de estructuras de toma de aguas superficiales es mas costosa. Permite este tipo de aguas la captación de cantidades mayores par para trata tratamie mient nto o y distri distribu bució ción n (firm (firm yield) yield)..
TOMA SUPERFICIAL
TOMA SUPERFICIAL
DOS BOCAS, SUPERTUBO
FUENTES DE ABASTECIMIENTO DE AGUA PARA TRATAMIENTO Y SU DISTRIBUCION AGUAS COSTERAS
Disponibilidad limitada (cercanas océano) oc éano),, pero ilimitada ilimitada en cantida cantidades des.. Muy Muy costosa, como como ultimo recurso. recurso. Agu A guaa salob salobrre.
al
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Abundantes en Puerto Puerto Rico. Rico. Alternativa viable si existiesen obras de captación adecuada.
ESTRATEGIAS DE SELECCIÓN DEL TIPO DE TOMA
SE DEBE:
Identificar y caracterizar la fuente de abast abasteci ecimie mient nto o de agua. agua. Identificar y caracterizar impactos potenciales (cer (c ercan canía ía a zonas zonas urban urbanas as,, agríc agrícola olas, s, erosi erosión, ón, etc..) Deter Determin minar ar la vulner vulnerabi abilid lidad ad Estable Estableccer metas metas de prot protec ecció ción n (BMPs) (BMPs).. Desar Desarrrollar ollar estr estrateg ategias ias de prot protec ecció ción. n.
ESTRATEGIAS ESTRA TEGIAS DE DE OPERACION OPERACION
SE DEBE:
Implem Implement entar ar el progr programa ama de pr protec otecció ción. n. Mon onit itor orea earr y eval evalua uarr el prog progrrama. ama.
FUENTES DE ABASTECIMIENTO DE AGUA PARA TRATAMIENTO Y SU DISTRIBUCION OBRAS DE CONDUCCION •
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Desde la toma hasta la planta de tratamiento tendremos el caso de una una conduc onducció ción n de agua agua sin trata tratarr.
Durante este trayecto la conducción puede hacerse por conductos cerrados o canales abiertos, dado que la contaminación que pueda adquirir el agua en canales abiertos es corregida en el establ establecim ecimien iento to de potabi potabiliza lización ción.. Desde el establecimiento la conducción al centro de consumo o distribución es el caso de agua tratada, y debe hacerse siempre en conductos cerrados. En ambos casos, el transporte del agua se puede realizar por la acción de la gravedad o por bombeo o en form formaa mixt mixta. a.
FUENTES DE ABASTECIMIENTO DE AGUA PARA TRATAMIENTO Y SU DISTRIBUCION OBRAS DE CONDUCCION
Los aspec aspecto toss a tene tenerr en cuen cuenta ta en la obra obra de co cond nduc ucci ción ón son son los los sigu siguie ient ntes es::
Desnivel existente: puede ser negativo o positivo (bombeo o gravedad), gravedad), también puede ser mixto. Hay que tener en cuenta la perdida de carga. Debemos tener en cuenta que, para las conducciones a gravedad, si colocamos la tubería siguiendo la pendiente del terreno el gradiente hidráulico coincidiría con el del terreno. Si este es de fuerte pendiente la velocidad en el canal canal puede puede sobre sobrepa pasar sar la veloc velocida idad d límit límite. e. Distancia: para grandes distancias y terrenos accidentados deben deben estudia estudiarse rse varia variass variant variantes es y adopta adoptarr la más económ económica. ica. Debe tenerse en cuenta que la ruta más corta no es necesariamente la más económica. Para estos casos las obras de art arte influy influyen en gran grande deme ment ntee en el cost costo o fina final. l.
FUENTES DE ABASTECIMIENTO DE AGUA PARA TRATAMIENTO Y SU DISTRIBUCION OBRAS DE CONDUCCION
Obras complementarias: Las distintas obras complementarias de una obra de conducció conducción n son: 1. 2. 3. 4. 5. 6.
Túneles Caso Caso en que que fun funci ciona ona co como mo cana canall rev revesti estido do Puentes Caso Caso en que que func funcio iona na co como mo canal canal Sifones: a la entrada del sifón se debe colocar una compuerta o válvula
que corte el escurrimiento, y también una cámara de acceso para poder efectu efectuar ar tareas tareas de inspec inspección ción y limpie limpieza za o repar reparaci ación. ón. Cámaras de desagüe : se colocan en los puntos bajos para permitir el vaciado vaciado y limpieza. limpieza. Válvulas de aire : se colocan en los puntos altos y sirven para eliminar el air aire que que se se acum acumul ulaa en la la tube tuberí ríaa cuan cuando do se vacía acía y se vuel vuelvve a lle llena narr. Dispositivos anti-arietes (WATER HAMMER): en el caso de que la conducción funcione a alta presión por bombeo, puede necesitar de la instalación de estos dispositivos para reducir la sobrepresión que se produce cuando se efectúa el cierre de alguna válvula en un tiempo muy cort co rto, o, o un cier cierre re brusc brusco o.
REGULACIONES FEDERALES
SDWA. CWA. RCRA. Rivers and Harbors Act. Tiene que ver con el vertido de desechos en las aguas aguas nav navegable egables. s.
REGULAC REGU LACIO IONES NES EST ESTA ATAL ALES ES
SDW SDWA=Departamento A=Departamento de Salud en PR PR CWA= PREQB Plant Plant Design Design:: Según las norm normas as AAA AAA..
IMPACTOS
E videncia Toxicológica xicológica Nuevas uevas y mejor mejorada adass técnicas écnicas analít analítica icass Impacto de nuevas y futuras regulaciones.
En este sentido los procesos y trenes de trata tratami mient ento o serán serán modific modificado ados. s.
EFECTOS DEBIDO A CONSTITUYENTES EMERGENTES
Contaminantes emergentes y patógenos aun no son regulados y pueden representar una amen amenaz azaa a la salu salud d huma humana na.. EPA estima sobre 200,000 contaminantes que debe deberí rían an ser ser regul egulad ados os.. Nanotecnologías y sus derivados están incrementando los impactos ambientales y a cien ci enci ciaa ci cier ertta no no son son cono noci cid dos los efec efecttos. os. Otros casos sos de int interés: farm armacéuticas (alto impa im pact cto o en PR ), ), cuida cuidado do persona personal, l, etc etc…
CONTAMINANTES
Dema Demand ndaa bioq bioquí uími mica ca de oxíg xígeno eno (D (DBO BO): ): es el oxíge ígeno consumi umido por los los mic icrroorganism ismos mermando la fracción orgánica contenida en el cuerpo de agua. agua. Si la DBO es cuantiosa, cuantiosa, los niv niveles eles del oxíge ígeno pueden den baja bajarr y la vid vida agotarse arse u obstruirse. Sólidos Suspendidos Totales (no filtrables) (SST): contribuyen a la turbiedad y promueven la prop propag agac ació ión n de agen agenttes biol biológ ógic icos os y olor olores es.. pH: todas las especies vivientes son susceptibles a mb el del del medi medi
CONTAMINANTES
Coliforme fecal: es un indicador de contaminación por los desperdic desperdicios ios humanos humanos o animales. animales. Aunque no es dañino dañino,, los los co colif lifor orme mess indican indican que que el agua agua probada no está apropiada para el contacto o el consum co nsumo o humano humano.. Aceite o grasa: son una consecuencia de fugas y derrames derrames de comb combusti ustible ble y lubrican lubricante tes. s. Afecta Afecta el gust gusto o mar marca cada dame ment ntee y pued puedee ser ser tóxic xico.
CONTAMIN CONT AMINANTES ANTES TO TOXICO XICOSS
TOXICIDAD
La demostración reproductible de un efecto tóxico caracterizado por daño o muerte, causado por variar las dosis de una sustancia de experimento de laboratorio designados o de eventos históricos donde los efectos pueden ser claramente dados como causa. causa.
CONTAMIN CONT AMINANT ANTES ES TOXICO TOXICOSS La lista de los contaminantes tóxicos, designados de acuerdo a la sección 307 (a) 1 del CWA (“Clean Water Act”), está constituida por 65 especies o grup grupos os distin distinto tos, s, orgá orgáni niccos e inor inorgánic gánicos os.. En Entr tree ello elloss, los los sigu siguie ient ntees han han tenid enido o su está estánd ndar ar de eflue ef luent ntee prom promulg ulgad ado: o:
# 4. Aldrin/Dieldrin # 9. Bencidina # 24. (DDT) Diclorodifeniltricloroetano y metabolitos # 34. Endrina y metabolitos # 54. Bifeniles Policlorinados (PCB) # 62. 62. Toxafeno Toxafeno
