Mod 09

Capacitación para la EPSA Boliviana

No. 9

Potabilización

Autor: Ph. Dr. Francisco Cuba Terán

Diciembre, 2003 La Paz - Bolivia

s i s t e m a

m o d u l a r

d e

c a p a c i t a c i ó n

Operaciones Técnicas

Módulo Nº 9 – O&M en potabilización

PREFACIO Proporcionar herramientas operativas sencillas y ágiles que faciliten el manejo de los sistemas de abastecimiento de agua potable y de alcantarillado sanitario con criterios de calidad, eficacia y eficiencia, constituye uno de los requisitos fundamentales para el fortalecimiento y la consolidación especialmente de las pequeñas y medianas empresas de servicio en el país. Esta es una tarea requerida y fomentada por la Ley No. 2066 de Servicios de Agua Potable y Alcantarillado Sanitario del 11 de abril 2000. En el marco de sus servicios de capacitación, el SAS quiere dar a conocer guías prácticas que conduzcan al logro de la excelencia en la gestión de las entidades prestadoras de servicios de agua y alcantarillado sanitario. Asimismo pretende crear determinados conocimientos y competencias transversales mínimas que deberían existir por igual entre todos y cada uno de los funcionarios de esas entidades. Esta iniciativa puede contribuir a la reducción de los consabidos efectos de los deficientes servicios de AP y ALC-S que atentan contra la salud y el medio ambiente y que forman parte de las causas estructurales de los problemas que vive Bolivia. El presente documento es uno de los textos didácticos de la serie de módulos de capacitación del Sistema Modular que el SAS viene preparando desde 1999. La forma de presentación representa una innovación didáctica en el sector saneamiento básico en el país; todos los módulos corresponderán a un mismo concepto didáctico y a un estilo uniforme de diagramación. Deseamos que éste como todos los textos didácticos por publicar enriquezcan a capacitandos y docentes, sea en la situación del curso como en el estudio individual.

Ing. Ronny Vega Márquez Gerente General ANESAPA

09-Potabilizacion-V1

Lic. Michael Rosenauer Coordinador Coordinador del Programa de Agua Potable y Alcantarillado Sanitario en Pequeñas y Medianas Ciudades PROAPAC - GTZ

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PREFACIO Proporcionar herramientas operativas sencillas y ágiles que faciliten el manejo de los sistemas de abastecimiento de agua potable y de alcantarillado sanitario con criterios de calidad, eficacia y eficiencia, constituye uno de los requisitos fundamentales para el fortalecimiento y la consolidación especialmente de las pequeñas y medianas empresas de servicio en el país. Esta es una tarea requerida y fomentada por la Ley No. 2066 de Servicios de Agua Potable y Alcantarillado Sanitario del 11 de abril 2000. En el marco de sus servicios de capacitación, el SAS quiere dar a conocer guías prácticas que conduzcan al logro de la excelencia en la gestión de las entidades prestadoras de servicios de agua y alcantarillado sanitario. Asimismo pretende crear determinados conocimientos y competencias transversales mínimas que deberían existir por igual entre todos y cada uno de los funcionarios de esas entidades. Esta iniciativa puede contribuir a la reducción de los consabidos efectos de los deficientes servicios de AP y ALC-S que atentan contra la salud y el medio ambiente y que forman parte de las causas estructurales de los problemas que vive Bolivia. El presente documento es uno de los textos didácticos de la serie de módulos de capacitación del Sistema Modular que el SAS viene preparando desde 1999. La forma de presentación representa una innovación didáctica en el sector saneamiento básico en el país; todos los módulos corresponderán a un mismo concepto didáctico y a un estilo uniforme de diagramación. Deseamos que éste como todos los textos didácticos por publicar enriquezcan a capacitandos y docentes, sea en la situación del curso como en el estudio individual.

Ing. Ronny Vega Márquez Gerente General ANESAPA


Lic. Michael Rosenauer Coordinador Coordinador del Programa de Agua Potable y Alcantarillado Sanitario en Pequeñas y Medianas Ciudades PROAPAC - GTZ

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Í N D I C E G EN EN E R A L Pág.

PREFACIO SIGLAS Y ABREVIACIONES UTILIZADAS INTRODUCCIÓN 1. MARCO GENERAL 1.1 Marco legal 1.1.1 Norma boliviana NB 512 de agua potable 1.1.2 Guías para la calidad del agua potable 1.2 Control de la calidad del agua potable 2. ANALISIS DE LABORATORIO 2.1 Determinación de parámetros básicos 2.1.1 Turbiedad o turbidez 2.1.2 pH 2.1.3 Sólidos sedimentables 2.1.4 Cloración 2.1.5 Coliformes 2.2 Interpretación de los resultados 3. ESTUDIOS DE TRATABILIDAD 3.1 Dosis óptima de coagulante 3.2 Velocidad de sedimentación de las partículas 3.3 Influencia del pH en la coagulación 3.4 Eficiencia de la mezcla rápida, por ensayos de segregación 3.5 Influencia de la concentración de solución de coagulantes 3.6 Gradiente y tiempo de retención óptimos 3.7 Generalización de los datos de pruebas de jarras 4. PROCESOS UNITARIOS BÁSICOS 4.1 Introducción 4.2 Canal de ingreso de agua cruda 4.3 Canal Parshall – medición de caudal y mezcla rápida 4.4 Floculación 4.5 Canal de agua floculada 4.6 Decantadores o sedimentadores sedimentadores 4.6.1 Métodos mecánicos 4.6.2 Método hidráulico 4.7 Canal de agua decantada 4.8 Filtración 4.8.1 Operación de la unidad de filtración rápida 4.9 Tanque de almacenamiento 4.10 Manejo de lodos 4.11 Desinfección 4.12 Válvulas y compuertas 5. APLICACIÓN DE PRODUCTOS QUÍMICOS 5.1 Sulfato de aluminio 5.2 Cal SISTEMA MODULAR


2 5 6 7 7 7 8 9 11 11 12 14 15 16 19 23 25 25 32 34 35 36 37 39 41 41 43 43 44 45 46 48 50 51 51 52 62 62 64 65 67 67 68 Pág. 3 de 85


5.3 Cloro 5.4 Resumen de actividades de operación y mantenimiento ANEXOS Anexo 1: Formato de planificación del módulo (FPM) Anexo 2: Requisitos de calidad para agua potable Anexo 3: Análisis básicos recomendables Anexo 4: Glosario Anexo 5: Bibliografía

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70 71 75 76 77 79 80 84

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S I G L A S Y A B R E V I A C I O N ES U TI L I Z A D A S ºC ALC ANESAPA AP Bq/l cap. cm3 CT DPD EDTA EPSA Fig. FPM FT GTZ HOCL hr IBNORCA l mg/l min Ml/l mv NB Nm NMP OCL O&M OPS/OMS párr. pHs R.M. Rpm SAS SB SISAB Tº T UCV UNT VSB

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grados centígrados Alcantarillado Asociación Nacional de Empresas e Instituciones de Servicio de Agua Potable y Alcantarillado Agua Potable Bequerel por litro capítulo (del Texto Técnico en el presente documento) centímetro cúbico Comisión Técnica Dietil-p-fenilene diamina Etilendiaminotetracético Entidad Prestadora de Servicios de Agua y Alcantarillado Sanitario (antiguamente EPS) Figura Formato de Planificación de Módulos Fuerza de Tarea Deutsche Gesellschaft für Technische Zusammenarbeit mbH (Cooperación técnica alemana) Ácido hipocloroso Hora Instituto boliviano de normalización y calidad Litro miligramo por litro Minuto mililitro por litro Milivoltio Norma boliviana Nanómetro Número mas probable Ion hipoclorito Operación y mantenimiento Organización Panamericana de la Salud – Organización Mundial de la Salud párrafo (de una sección del presente documento) plural de pH Resolución Ministerial Revoluciones por minuto Dirección de Servicios de Capacitación y Asistencia Técnica de ANESAPA (Servicios de Apoyo a la Sostenibilidad en Saneamiento Básico) Saneamiento Básico Superintendencia Sectorial de Saneamiento Básico Temperatura Tiempo Unidad de Color Verdadero Unidad nefelométrica de turbidez Viceministerio de Servicios Básicos


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I N T RO D U C C I Ó N El presente módulo de “Operación y Mantenimiento de los Sistemas de Potabilización ” en sistemas de AP, responde al objetivo de fortalecer la capacidad de las EPSAs en el país, e incluye diferentes temas de capacitación, que han sido extraídos, casi, en su totalidad de bibliografía de consulta actualizada, la cual se cita en el anexo correspondiente. Para desarrollar los temas del módulo, se ha tomado como modelo una planta de tratamiento de agua convencional, en la cual se aplican productos químicos. El alcance del módulo comprende el marco legal que es aplicado en Bolivia, las características de la planta que se debe operar y mantener, los elementos del diseño de una planta de tratamiento, las características de la misma en relación a la geografía, topografía, clima, calidad del agua a tratar en las diferentes estaciones del año, las condiciones socio económicas de la población, el uso de la tecnología de tratamiento y la disponibilidad de productos químicos en el mercado. Asimismo, los análisis de laboratorio de parámetros físico y químicos y las bases para la formulación e interpretación de los resultados. El grupo meta para la capacitación, corresponde a todo el personal de las EPSAs, relacionado con el manejo de la planta de potabilización y con el control de calidad del agua. Previo a cerrar esta introducción, se expresa un agradecimiento a los integrantes de la CT2 / FT2 quienes han aportado sugerencias al texto y al Ing. Denis Angulo Velarde, quien realizó una profunda revisión. Finalmente cabe agradecer a la Lic. Janett Ferrel Díaz por su prolija labor de edición técnica del texto.

Ph. D. Francisco J. Cuba Terán Autor Fuerza de Tarea 2

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M.Sc.Ing. Miguel Angel Figueroa Mariscal Redactor del texto didáctico

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O P E R A R Y M A N TE N ER S I S TE M A S D E P O TA B I L I Z A C I Ó N

1.

MAR CO GENERAL (1) En el agua de las diversas fuentes y regiones del mundo, se han identificado muchas sustancias orgánicas e inorgánicas en diferentes concentraciones, que en caso de ser consumidas pueden afectar a la salud de los pobladores. Estas sustancias deben ser controladas por diferentes procesos (de acuerdo a normas legales) para obtener la mejor calidad, desde la protección de la fuente de agua y de su contaminación, hasta el tratamiento (potabilización) del agua contaminada, para hacerla apta para el consumo humano. Este proceso de tratamiento, a su vez, requiere de acciones de operación y mantenimiento adecuados para mantener la calidad del agua. (2) Por tanto, el principal objetivo de la potabilización del agua, es la protección de la salud pública, eliminando o reduciendo a una concentración mínima los componentes peligrosos.

1.1

Marco legal (3) La necesidad de suministrar agua con calidad adecuada, determina que en cada país se emitan normas que guíen las acciones, para asegurar esta calidad y minimizar los riesgos para la salud de los habitantes. (4) El objetivo de este capítulo es que el lector, tome conocimiento de los requisitos que debe cumplir el Agua Potable, los mismos que son controlados a través del marco normativo que rige la calidad del agua para el abastecimiento público en Bolivia. Asimismo, conocer las acciones básicas de operación y mantenimiento de las unidades que conforman las plantas de tratamiento del agua destinada al abastecimiento público.

1.1.1 Norma boliviana NB 5 12 de agua potable (5) La Norma Boliviana NB 512/2003 “Agua Potable – Requisitos” 1, establece los siguientes parámetros: físicoorganolépticos, físico-químicos, para la presencia de plaguicidas, radioactivos y bacteriológicos, que debe cumplir el Agua Potable para la alimentación de los seres humanos. a) Parámetros físico-organolépticos . Son aquellos que pueden ser percibidos por los sentidos: color, olor, sabor, sólidos 1

Esta Norma se encuentra a disposición e n el IBNORCA.

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Cap. 1. MARCO GENERAL

disueltos y turbiedad. El olor y sabor no pueden ser medidos sino por la percepción de los sentidos humanos, debiendo pasar los mismos el calificativo de aceptables. El resto de los parámetros físicos tiene una unidad de medida propia. b) Parámetros físico–químicos . Estos parámetros permiten determinar la composición íntima del agua y sus transformaciones, sus medidas se expresan en concentraciones de una determinada sustancia en una cierta cantidad de agua (peso/volumen).

Definición

c) Parámetros que determinan la presencia de plaguicidas . Sus medidas se expresan también en concentración (peso/volumen). d) Parámetros de radioactividad . Estos parámetros están definidos por la forma de radioactividad: alfa y beta globales, la primera es la que ocasiona más daños al ser humano y se presenta en el agua ingerida más que las otras. Los isótopos del radio 226, radio 228, uranio 238 y radón 222, torio 232, plomo 210 y polonio 210 causan problemas mutagénicos, somáticos y carcinogénicos. e) Parámetros bacteriológicos. Permiten medir el grado de contaminación por bacterias del agua producida, estos son: •

•

Coliformes

totales .

Expresan la presencia de organismos del grupo coliforme y otras bacterias no fecales que se hallan en el medio ambiente y que pueden multiplicarse en el AP. Su valor no deberá ser mayor a 5 (NMP/100 ml) en todos los casos. El número de coliformes fecales , demuestra la presencia de Escherichia coli, el valor debe ser igual a 5 (NMP/100 ml) en todos los casos.

1.1.2 Guías para la calidad del agua potable (6) La Organización Mundial de la  Para la determinación de cada uno de Salud y la Organización Panamericana los parámetros (unidad de medida y de la Salud (OMS/OPS) establecen máximo aceptable) existen procedimientos valores guía, que representan el nivel estandarizados por el IBNORCA. máximo de un componente, estos garantizan que el agua sea agradable a los sentidos humanos y que no causen riesgo para la salud de los consumidores. (7) La Norma Técnica de Diseño para Sistemas de AP, recomienda realizar por lo menos 19 análisis del agua de la fuente, para que, en base a los resultados de estos análisis, el diseño de la planta de tratamiento sea el más adecuado.

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CODIGO

NB-513-85 NB-514-85 NB-515-85 NB-516-85 NB-517-85 NB-518-85 NB-519-85 NB-520-85 NB-521-85 NB-522-85 NB-523-85 NB-524-85 NB-525-85 NB-526-85 NB-527-85 NB-528-85 NB-529-85 NB-530-85 NB-531-85 NB-532-85 NB-533-85 NB-534-85 NB-535-85 NB-536-85 NB-537-85 NB-538-85 NB-539-85

NOMBRE

AP-Determinación de Color AP-Determinación de Turbiedad AP-Determinación de Residuo Total AP-Determinación de Alcalinidad AP-Determinación de la dureza por titulación con E.D.T.A. AP-Determinación de pH por el método del electrodo de cristal AP-Determinación del Calcio por el método titrimétrico del E.D.T.A. AP-Determinación de cloruros por el método de Mohr AP-Determinación de hierro por el método de la fenantrolina AP-Determinación de manganeso por el método del persulfato AP-Determinación de sulfatos por el método gravimétrico con calcinación del resíduo AP-Determinación del Índice de Langelier AP-Determinación del Bario por el método de absorción atómica AP-Determinación del Cadmio por el método de la ditizona I AP-Determinación de Cianuros por el método del ión del electrodo específico AP-Determinación del Cloro residual libre por DPD – Método Clorimétrico AP-Determinación del cobre por el método del “Cuprethol“ AP-Determinación del Cromo-Cromo hexavalente por el método colorimétrico AP-Determinación de fluoruros por el método del electrodo específico AP-Determinación de magnesio por el método gravimétrico AP-Determinación del mercurio por el método de la ditizona AP-Determinación de nitratos por el método espectrofotométrico ultravioleta AP-Determinación de nitritos por el método espectrofotométrico sulfanilamida AP-Determinación del plomo por el método de la ditizona AP-Determinación del Selenio por el método de la diaminobencidina AP-Determinación del Zinc por el método de la ditizona AP-Determinación del arsénico por el método del dietilditiocarbonato de plata

Tabla 1: Análisis de riesgo 2

1.2

Control de la calidad del agua potable (8) Es la verificación continua de los parámetros del Agua Potable en todos los puntos del sistema de agua, desde la fuente hasta la red de distribución. Conociendo la calidad del agua de la fuente y la calidad que ésta debe alcanzar para ser potable, se determina el tipo de tratamiento que necesita para potabilizarla, si es que ya existen procesos definidos, se evalúa la efectividad de los mismos. El monitoreo debe realizarse, de acuerdo las normas establecidas para ello.

1.

!

?

El principal objetivo de la potabilización del agua, es la protección de la salud pública, eliminando o reduciendo a una concentración mínima los componentes peligrosos

1. ¿Cuáles son los parámetros que establece la NB 512? 2. ¿Qué son los Coliformes Totales y Coliformes Fecales?

2

Fuente Propia

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Cap. 1. MARCO GENERAL

 

1. ¿Cuáles análisis ejecuta su EPSA para el control de calidad del agua Potable? 2. De la Norma NB-496 determine la cantidad de ensayos que debe realizar su EPSA.



1.

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Los ensayos bacteriológicos requieren de mucha preparación, material y equipo, pero son indispensables para garantizar la calidad del agua potable.


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2.

ANALI SIS DE LABORATORIO (9) Para verificar que una planta de tratamiento esta proporcionando agua para consumo humano dentro de los parámetros de la Norma Boliviana es necesario realizar análisis del agua en laboratorio. Este proceso debe ser cumplido en forma periódica con la determinación completa de los parámetros. (10) A continuación se describen la realización de análisis y exámenes de muestras de agua de algunos parámetros, considerados básicos y la interpretación de sus resultados.

2.1

Determinación de parámetros básicos (11) Toda planta de tratamiento tiene características propias y esta diseñada para modificar algunos parámetros (que se encuentran dentro de la norma), porque muchos de ellos varían continuamente, de esta manera se busca asegurar que el agua, después del tratamiento se encuentre dentro de los valores guía. Existen parámetros cuyo control debe ser ejecutado en forma permanente en una planta de tratamiento: 1. En el caso de que la fuente sea de aguas superficiales , los parámetros que deben ser controlados son: a) Turbiedad b) pH c) Sólidos Sedimentables d) Cloro residual e) Coliformes fecales y coliformes totales 2. Para aguas subterráneas se pueden controlar los mismos parámetros, sin embargo, debido a que generalmente estas aguas presentan mejor calidad que las superficiales, se debe disminuir la frecuencia de control de turbiedad y sólidos sedimentables de acuerdo a las necesidades detectadas por los operadores del sistema. En algunos casos es importante realizar determinaciones de metales pesados y otros iones que puedan estar presentes en el agua cruda en forma disuelta. (12) Estos parámetros pueden ser determinados en los laboratorios de las plantas de tratamiento de las ciudades. En poblaciones intermedias o pequeñas, se puede realizar mediante equipos portátiles o en pequeños laboratorios de las plantas de tratamiento. En caso de requerir la determinación de

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Cap. 2. ANALISIS DE LABORATORIO

la totalidad de los parámetros, se puede enviar la muestra a los Institutos de Ingeniería Sanitaria o laboratorios certificados en el país. (13) Se debe tener claro en la EPSA, que para la realización de cada uno de estos análisis, es necesario contar con: equipos, reactivos y personal capacitado.

2.1.1 Turbiedad o turbidez Definición (14) Es una forma de expresar la propiedad o efecto óptico que tiene una muestra de agua de dispersar o absorber la luz en lugar de trasmitirla en línea recta a través de  No es posible relacionar la ella, puede ser causada por una gran variedad turbiedad con la concentración en de materiales en suspensión, que varían en peso de la materia suspendida. tamaño, desde dispersiones coloidales hasta partículas gruesas.

(15) El método nefelométrico , es el más utilizado porque mide la turbiedad comparando la intensidad de luz dispersada por la muestra, con la intensidad de luz dispersada por una suspensión estándar de referencia (patrón) y en especial aquella dispersada en ángulo recto, respecto al incidente por la muestra. A mayor intensidad de luz dispersada, mayor será la turbiedad. Este método es preferido por su gran precisión, sensibilidad y aplicación sobre una gran cantidad de muestras, además de evitar los errores de apreciación personal.

Medición de la Turbiedad

(16) La turbiedad es medida en Unidades Nefelométricas de Turbidez (UNT). (17) El patrón de referencia es la formacina , que es un polímero resultante de la mezcla de Hidracina y Hexametilentetraamina cuya turbidez es de 40 unidades. (18) Los análisis de turbiedad deben realizarse en el mismo día que se toma la muestra, si esto no es posible, se recomienda guardar la muestra en un lugar oscuro y preservarla agregando 1 gr de Hg Cl 2 por cada litro de muestra. La muestra no se debe almacenar por mucho tiempo, porque los cambios de turbiedad son irreversibles. Todas las muestras deben ser fuertemente agitadas antes de su análisis. Se puede realizar la medida de turbiedad a cualquier tipo de agua que esté libre de restos y sedimentos gruesos, que puedan sedimentar con rapidez. (19) El equipo para medir la turbiedad, se denomina turbidímetro o nefelómetro, mide la luz que es dispersada con un ángulo de 90° y consta de: •

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Muestras y Almacenaje

Equipo

Una fuente de luz para iluminar la muestra 09-Potabilizacion-V1

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Módulo Nº 9 – O&M en potabilización •

•

Uno o más detectores fotoeléctricos sensibles a la intensidad de luz dispersa en ángulo recto con la luz incidente Tubos para contener la muestra de vidrio incoloro, los cuales deben permanecer escrupulosamente limpios sin rajaduras

•

Protector de luz

•

Gráfica de calibración con las unidades de turbiedad

•

La muestra en el tubo no debe tener presencia de aire atrapado, ni debe ser sometida a vibraciones fuertes.

(20) Los reactivos que se utilizan son: •

•

Reactivos

Agua libre de turbiedad, se debe filtrar el agua destilada a través de un filtro con poros, no más de 100 cm 3. de filtrado.

Suspensión patrón de formacina , disolver 1.0 g de sulfato de hidracina, (NH2)2. H2SO4, en agua destilada y diluir hasta los 100 cm 3. En forma separada, disolver 10.0 g de hexametilen-tetra-amina, (CH2)6N4, en agua destilada y diluir hasta los 100 cm 3. Mezclar 50 cm3. de la primera solución con 50 cm3 de la segunda. Dejar en reposo por 24 horas a 25ºC +/- 3ºC. Diluir a 100 cm 3 y mezclar. La turbiedad de esta suspensión debe ser de 4.000 UNT. Estas soluciones y suspensiones se deben preparar cada mes.

•

Suspensiones estándar de turbiedad diluidos , diluir volúmenes apropiados de la suspensión de 400 unidades con agua destilada libre de turbiedad, para lograr patrones en el valor deseado (1.000, 100, 10, 0).

(21) El procedimiento a seguir es el siguiente: •

•

•

•

•

Procedimiento

Calibrar el equipo que se disponga, de acuerdo a las instrucciones de los fabricantes. Elaborar curvas de calibración para cada rango del equipo, con las suspensiones patrón de formacina. Realizar un chequeo del equipo, con un patrón para cada rango de medición. Para obtener las medidas de turbiedad dentro del valor máximo del equipo, se debe mezclar con fuerza la muestra para dispersar los sólidos y colocar la muestra en el tubo. Leer la turbiedad directamente en la escala precalibrada Para aquellas muestras que presenten una medida de turbiedad superior al valor máximo del equipo, se debe diluir con uno o más volúmenes de agua libre de turbiedad hasta que caiga dentro del rango de la escala. Calcular el valor de la turbiedad de la muestra sin diluir, multiplicando las unidades de turbiedad obtenidas en la muestra diluida, por el número de veces en que se ha diluido.

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2.1.2 pH (22) El término pH es usado para expresar la intensidad de la condición ácida o alcalina de una solución e indica la actividad del ión hidrógeno más que su concentración. Este parámetro es de gran importancia en los diferentes procesos de tratamiento del agua, por ejemplo en la coagulación química, en la Desinfección, en el ablandamiento y en el control de la corrosión. (23) Para realizar la medición del pH existen varios métodos, a continuación se describirá el método potenciométrico (que emplea electrodos de vidrio). Aunque el electrodo de vidrio ha sido considerado como un estándar primario en esta medición, la combinación de él con un electrodo de calomel saturado es de uso más extendido. El sistema de electrodo de vidrio se basa en el hecho de que por cada cambio eléctrico de 59.1 mV a 25º C se presenta un cambio de 1 unidad de pH.

Definición

Medición

(24) La medida del pH por este método se puede realizar en una gran cantidad de muestras, con variedad de materiales y en condiciones rigurosas, siempre y cuando se tenga cuidado con los electrodos utilizados. Medidas de pH por encima de 10 a altas temperaturas se deben realizar con electrodos especiales diseñados para tales fines. Los medidores deben ser calibrados con soluciones amortiguadoras con un valor de pH conocido. (25) Los valores del pH por rangos son: •

si el pH = 7, la muestra es neutra

•

si el pH < 7, la muestra es ácida

•

si el pH > 7, la muestra es básica o alcalina.

Según la Norma NB 512 el agua para consumo humano debe tener un pH de 6.5 a 8.5 

(26) La presencia de color, turbiedad, cloro, oxidantes, reductores y concentraciones altas de sales en la muestra no afecta la medición del pH por este método. La presencia de concentraciones elevadas de sodio (pH > 10) causa errores en la medición. Para evitar este efecto debe usarse electrodos especiales para minimizar el error o consultar las tablas que provee el fabricante y aplicar las correcciones aproximadas.

Muestreo

(27) La temperatura ejerce un efecto directo en la medición del pH. Algunos electrodos varían por sí mismos su potencial al presentarse cambios de ionización de las muestras (autocompensación). La mayoría de los instrumentos de medición tienen sistemas que permiten ajustes de temperatura. (28) El equipo necesario es el siguiente: •

Un medidor de pH

•

Un juego de electrodos

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Equipo

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Vasos de precipitados de 50 – 100 cm 3

•

Agitador magnético

(29) Para lograr una buena medición del pH y mejor estandarización del equipo, se recomienda tener una serie de soluciones amortiguadoras con pH conocido, preparadas según normas de la “National Bureau of Standars”. Las soluciones con valores de pH superior a 9.5 deben conservarse en botellas de polietileno y ser protegidas del contacto con el aire con un tubo de Na2CO3. Estas soluciones son: •

•

•

•

Solución tampón estándar de borato (pH = 9.18, 25º C). Pesar 3.80 g de tetraborato de sodio decahidratado (Na2B4O7.1OH2O), disolver con agua destilada y diluir a 1 l., mezclar bien. Solución tampón estándar de fosfato (pH = 6.86, 25º C): Pesar 3.39 g de fosfato diácido de Potasio (KH 2PO4) o 3.53 g de fosfato monoácido de Sodio (Na 2HPO4), disolver con agua destilada y diluir a 1 l., mezclar bien. Solución tampón estándar de ftalato .- (pH = 3.56, 25º C) con agua destilada y diluir a 1 l., mezclar bien. Solución tampón estándar de tetraoxalato .- (pH = 1,68, 25º C). Disolver en agua destilada 12,61 g de tetraoxalato de potasio dihidratado (KHC 2O4.H2C2O4.2H2O) y diluir a 1 l., mezclar bien.

(30) El procedimiento a seguir: •

•

•

•

•

Reactivos

Procedimiento

Cumplir con las instrucciones de manejo del equipo, de acuerdo al manual de operación. Elegir una solución amortiguadora cuyo pH se asemeje o se acerque al valor del pH de la muestra. Estandarizar el medidor de pH con la solución elegida. La aguja del equipo debe indicar el pH de esta solución tampón, de lo contrario mover el botón estandarizador hasta que el valor corresponda al de la solución. Lavar los electrodos en la muestra problema (sujeta a medición). Leer el valor de pH de la muestra.

2.1.3 Sólidos sedimentables (31) Son aquellos sólidos que se encuentran en suspensión en un fluido y que son separados del mismo por efecto de la gravedad.

Definición

(32) Durante el tratamiento del agua para el consumo humano, los sólidos en suspensión que pueden encontrarse son: SISTEMA MODULAR


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Cap. 2. ANALISIS DE LABORATORIO •

•

Partículas discretas y aisladas en soluciones diluidas, sin interacción entre las partículas ni entre partículas y fluido. Partículas aglomeradas en soluciones relativamente diluidas, formando partículas de mayor tamaño.

(33) El material sedimentable en aguas superficiales y salinas así como también en desechos domésticos e industriales puede ser determinado y reportado en función al volumen (cm 3 /dm3) o al peso en (mg/dm3). El método mas utilizado es el volumétrico . (34) La prueba volumétrica requiere únicamente de un cono de Imhoff, (un recipiente con medidas normalizadas específicamente utilizado para este fin). (35) Llenar un cono de Imhoff con una muestra homogenizada hasta la marca de un litro. Dejar por 45 minutos, agitar ligeramente los lados del cono con una barra, dejar 15 minutos más y registrar el volumen de material sedimentado en el cono en (cm 3 /dm3). El límite inferior es de 1 (cm 3 /dm3 /h). Si al final del procedimiento se tiene una separación de materiales sedimentables y flotantes, se debe descartar en la medición el material flotante restante.

Medición

Equipo

Procedimiento

2.1.4 Cloración (36) La cloración es el proceso de Desinfección que hasta el presente, reúne  La desinfección es el proceso mediante las mayores ventajas porque: es eficiente, el cual se destruyen los organismos fácil de aplicar y deja un efecto residual patógenos presentes en ella (Bacterias, que se puede medir a través de sistemas Protozoarios, Virus, Trematodos, etc. muy simples y al alcance de todos. Tiene las desventajas de ser corrosiva y en algunos casos de producir sabor y olor desagradable en el agua así como formar subproductos que pueden ser peligrosos para la salud. (37) Es el cloro que queda en el agua como HClO (ácido hipocloroso) o como ClO - (ion hipoclorito). La proporción en que estos están presente en el agua depende directamente del pH y esta es muy importante porque el HClO es un bactericida poderoso, mientras que el ClO - es un bactericida débil. Si se mantiene una temperatura entre 10º C a 20º C de manera constante, existirá cloro libre en forma de ácido hipocloroso si el pH es igual o menor que 5.5, por el contrario si el pH es igual o mayor a 10 el Cloro libre se manifestará como ión hipoclorito.

Cloro residual o libre

(38) La determinación del cloro residual en la Desinfección del agua, es importante, porque es el indicador de la presencia de microorganismos en ella, según la Norma el cloro residual libre en cualquier punto de la red de distribución del agua, debe estar comprendido entre 0,3 y 1,0 (mg/l).

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(39) Existen varios métodos para medir el cloro residual: con Ortotolidina • • • •

•

Yodométrico I Yodométrico II Titrimétrico con Sulfato Ferroso Amoniacal y D.P.D. (Dietilp-Fenilene Diamina) como indicador Colorimétrico del D.P.D, que es el más utilizado

(40) La mayoría de las sustancias en el agua son indetectables al ojo humano. Con este método se persigue medir la intensidad de un color con referencia a otro, porque la intensidad del color en una sustancia esta en función a su concentración. La luz blanca esta compuesta de muchas longitudes de onda diferentes (colores), un color solo absorbe una onda o una banda de ondas. Por otro lado la diferencia entre la intensidad de luz blanca que entra a un cuerpo y la que sale del mismo se puede medir. En el equipo se emite un determinado ancho de banda de ondas por medio de un filtro (que da mayor sensitividad) y el fotodetector al otro extremo mide la intensidad después de pasar la muestra. La elección del filtro óptico que dará la correcta amplitud de onda es importante. (41) •

•

•

El equipo necesario, es el siguiente:

Método Colorimétrico

Equipo

Espectrofotómetro, para usar a 515 mm y con una celda de 1 cm de recorrido de luz Fotómetro de luz, equipado con un filtro que tenga la máxima transmisión en el rango de longitud de onda de 490 a 530 nm y con una celda de 1 cm de longitud

(42) •

Medición

Los reactivos que son utilizados se describen a continuación:

Reactivos

Solución buffer de fosfato .- Disolver 24 gr. de fosfato ácido de Sodio anhidro, Na 2HPO4, y 46 gr. de fosfato diácido de Potasio, KH2PO4, en agua destilada. Combinar esta solución con 100 cm3 de agua destilada en la cual han sido disueltos 800 mg de la sal disódica del ácido etilendiaminotetracético. Diluir a un litro con agua destilada y añadir 20 mg de cloruro mercúrico, para prevenir el crecimiento de algas y evitar la interferencia en el cloro libre causada por pequeñas cantidades de yodo en los reactivos.

N.N Dietil – p – Fenilendiamino (D.P.D.) solución indicadora.Disolver 1 gr de oxalato de D.P.D. 1,5 gr de sulfato de pamino-N: N dietilanilina en agua destilada libre de cloro que contiene 8 cm3 de ácido sulfúrico 1 + 3 y 200 mg de EDTA (sal di sódica). Completar a un litro, almacenar en frasco oscuro con tapón esmerilado, y descartar cuando se coloree. (El buffer y el sulfato indicador se consiguen comercialmente como un reactivo combinado en forma de polvo estable). Precaución: El oxalato es tóxico, se debe evitar su ingestión.

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Yoduro de potasio, KI, cristales

•

Yoduro de potasio, solución.- Disolver 500 mg de KI y diluir a 100 cm 3, usando agua destilada recién hervida y enfriada. Almacenar en botella oscura, con tapón esmerilado, preferiblemente en refrigerador. Descartar la solución cuando se desarrolle un color amarillo.

•

•

•

•

Soluciones de cloro .- Preparar estándares de cloro en el rango de 0.05 – 4.00 (mg/dm 3) a partir de una solución concentrada de cloro y usando agua destilada libre de cloro. Titulante estándar de sulfato ferroso amoniacal (F.A.S.).- Disolver 1,106 g. de la sal de Mohr. Fe(NH4)2.(SO4)2.6H20, en agua destilada que contenga 1 cm3 de H2SO4 1 + 3 y completar a un litro con agua destilada recién hervida y enfriada. Este estándar puede ser usado por un mes, y la titulación verificada con K 2Cr2O7. El titulante F.A.S. es equivalente a 100 µg Cl por 1 ml. Soluciones de permanganato de potasio .- Preparar una solución que contenga 891 mg de KMnO4 en 100 ml de agua destilada. Diluir 10 ml de esta solución a 100 ml con agua destilada en balón aforado. Cuando 1 ml de esta solución es diluido a 100 ml con agua destilada es equivalente a la reacción de 1.00 mg/l de cloro con el D.P.D. Solución concentrada de cloro (estándar).- Se prepara a partir de una solución madre de cromato-dictromato obtenida mediante la disolución de 1,55 g de bicromato de potasio y 4,65 g de cromato de potasio, en solución amortiguadora 0,1M y se diluye a un litro con la misma solución amortiguadora. Esta solución corresponde al color producido por 10 mg/l de Cl 2, y es a partir de la misma que se deben realizar las diluciones para constituir alícuotas que permitirán elaborar la curva de calibración.

(43) El procedimiento que se debe seguir es el siguiente: •

Procedimiento

Tratamiento de estándares de cloro y/ o de soluciones de permanganato de potasio.- Desarrollar el color de los estándares de Cloro o de las soluciones de KMnO 4 colocando primero 5 ml de la solución Buffer y 5 ml de la solución indicadora de D.P.D en un Erlenmeyer y agregar luego 100 ml (estándar de Cloro o solución de KMnO4) mezclando bien. Leer el color en el fotómetro a 515 nm. Elaborar una curva de calibración % T vs mg/l cloro. Retornar el contenido de la celda al erlenmeyer y titular la solución con F.A.S., como un chequeo de la concentración de cloro en los estándares de cloro y como un chequeo de alguna absorción de KMnO 4 en el agua destilada.

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Tratamiento de la muestra .- Usar un volumen apropiado de muestra para el fotómetro o colorímetro, puesto que este procedimiento está basado para usar 10 ml de volumen, se debe ajustar las cantidades de reactivos en forma proporcional para otros volúmenes de muestra. Diluir la muestra cuando el total de cloro disponible sobrepase los 4 mg/l.

•

Cloro libre .- Colocar 0,5 ml de buffer y 0,5 ml del indicador D.P.D en la celda del fotómetro. Añadir 10 ml de la muestra y mezclar, leer el color inmediatamente. (lectura A).

•

Monocloramina.- Continuar por adición de un pequeño cristal de KI y mezclar. Si la concentración de dicloramina se espera que sea alta, en lugar del pequeño cristal de KI, añadir 2 gotas de una solución fresca de KI (0,1 gr/100 ml). Leer el color inmediatamente (Lectura B).

•

Dicloramina.- Continuar por adición de unos pocos cristales de Kl (cerca de 0,1 gr) y mezclar hasta disolver. Dejar en reposo cerca de dos minutos y leer el color. (Lectura C).

(44) Para el cálculo de las diferentes formas de cloro se usan los siguientes criterios: el valor de A indica el valor del cloro libre existente, y el valor de C corresponde al cloro disponible total; la diferencia entre ambos valores C-A, indica el cloro combinado disponible.

Criterios

2.1.5 Coliformes (45) Los Coliformes son una familia de bacterias que se encuentran comúnmente en las plantas, el suelo y los animales, incluyendo a los humanos, son indicadores de la calidad bacteriológica del agua. La presencia de bacterias coliformes en el suministro de agua es un indicio de contaminación con aguas negras u otro tipo de desechos en descomposición. (46) Los Coliformes totales son bacterias Gram negativas que fermentan la lactosa a una temperatura de 36 a 37° C con producción de ácido y gas dentro las 24 a 48 Hrs; son citocromo-oxidasa negativos y no esporulados.

Definición

El grupo coliforme no debe ser considerado en general como un indicador exclusivo de origen fecal. 

(47) Los Coliformes termorresistentes o Coliformes fecales son bacterias que tienen las mismas propiedades que las anteriores, excepto que toleran y crecen a mayor temperatura (44.5° C) y producen indol a partir del triptófano, los organismos que poseen estas cualidades son considerados como presunto Escherichia coli , que se puede confirmar a través de otras pruebas especiales. La medición de los coliformes termorresistentes en forma específica constituye un mejor indicador de la contaminación por m ateria de origen fecal, si bien predomina Escherichia coli, cepas de los géneros Klebsiella, Enterobacter SISTEMA MODULAR


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pueden también estar presentes en el agua contaminada por materia fecal. Estas bacterias se encuentran en los intestinos de los humanos y otros animales de sangre caliente. Existen diferentes métodos para determinar la presencia de coliformes fecales y totales: Método del Número más Probable (NMP), Método de la Membrana Filtrante, Prueba de Colilert. (48) Cuando existen Coliformes totales o fecales en las aguas destinadas al consumo humano, deben ser tomados cuidados especiales al elegir la tecnología de tratamiento.

Generalmente las bacterias coliformes se encuentran en la capa superficial del agua o en los sedimentos.



(49) Existe una relación íntima entre la turbiedad y el número de coliformes en los efluentes de filtros rápidos, es decir, cuanto menor la turbiedad del agua filtrada menor el número de Coliformes. (50) Esta técnica se basa en la filtración de volúmenes adecuados de agua a través de una membrana de nitrocelulosa de 0.45 micrones de porosidad, donde las bacterias detectadas son retenidas en la superficie de la membrana, la cual es colocada sobre una placa petri, que contiene un medio de cultivo selectivo, este se difunde a través de la membrana por capilaridad y después de un periodo de incubación a temperatura adecuada se hacen visibles las colonias y son observadas con auxilio de un microscopio estereoscopio; contadas como unidades formadoras de colonia, tomando en cuenta solo aquellas que presenten características típicas, y a partir del número resultante se procede al cálculo de la densidad bacteriana que presenta una determinada muestra de agua.

Método de la Membrana Filtrante

(51) Si bien este método es ventajoso porque: • •

• •

Proporciona recuentos directos Es más preciso (se obtienen resultados más reproducibles) que la prueba de NMP Rápido o fácil de realizar Analiza mayores volúmenes concentraciones de organismos.

de

muestra

con

bajas

(52) Tiene las siguientes desventajas: • •

•

Interferencia de los altos niveles de turbiedad. Los coliformes debilitados pueden sobrevivir mejor en la prueba de NMP. Las altas concentraciones de no coliformes interfieren en el recuento.

(53) Para la ejecución de esta prueba se requieren:

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Cajas Petri

•

Filtros de membrana (Acetato de celulosa)

•

Erlen Meyer

•

Pinzas

•

Probetas

•

Equipos de filtración

•

Bombas de vacío

(54) Los reactivos necesarios son: •

Agar T.T.C. (bacterias heterotróficas)

•

Agar m Endoles (bacterias coliformes totales)

•

Agar m FC (bacterias coliformes termorresistentes)

•

Agua tampón (solución amortiguada con fosfato)

•

•

Esterilizar con ayuda del mechero la unidad de filtración

•

Enfriar el equipo con 30 ml de la solución tampón esterilizada

•

•

• •

•

Procedimiento

Sumergir las pinzas con las que se manipularán los filtros de membrana en etanol de 95% a fin de esterilizar las pinzas. Colocar las pinzas en fuego para remover el alcohol Retirar el filtro de membrana del paquete con las pinzas, y colocar el filtro de membrana en la base del filtro Colocar el embudo en la base, ajustarlo y verter el agua tampón en el embudo antes de agregar la muestra Agitar fuertemente la muestra 25 veces Verter la muestra en el volumen adecuado, dependiendo este del tipo de muestra a analizar Abrir la llave múltiple para permitir que el vacío impulse el agua a través del filtro

•

Prender la bomba de vacío para impulsar el agua a través del filtro

•

Enjuagar dos veces el embudo con solución tampón

•

Retirar el filtro de la base del embudo

•

Reactivos

Etanol al 95%

(55) Para determinar la presencia de bacterias se procede de la siguiente manera:

•

Equipo y materiales

Colocar el filtro en el Agar seleccionado, con el medio de cultivo en una placa Petri: Agar – TTC

- Bacterias heterotróficas

Agar – m Endoles - Bacterias coliformes totales Agar – m FC SISTEMA MODULAR

- Bacterias coliformes termorresistentes 09-Potabilizacion-V1

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•

•

Colocar las placas con Agar-TTC y Agar-m Endoles en la estufa durante 24 horas a 35 +/- º C. Colocar las placas con Agar-mFC en baño Maria con agitación durante 24 horas a 44,5 º Ml Contar las colonias en un microscopio de disección e identificarlas según el color que estas presentan: rojo para colonias normales de bacterias heterotróficas (teñidas con clorurotrifenil-tetrazolium TTC); verde dorado y con brillo metálico para coliformes totales; azul para coliformes termorresistentes

(56) La presencia de bacterias es un indicador que precisa de una verificación, según el tipo de bacterias. •

•

Verificación

Para coliformes totales se selecciona 5 colonias con brillo verde metálico del medio Agar Endoles y se traslada con ayuda de un hisopo del filtro a un tubo con caldo lactosado, se incuba a 35º C de 24 a 48 horas, si existe la formación de gas y enturbamiento del medio se pasa a un tubo con caldo bilis verde brillante y se incuba a 35º C por 24 a 48 horas, el crecimiento de colonias y gas positivo verifica la presencia de coliformes totales. Para coliformes termorresistentes se selecciona 5 colonias de color azul del medio Agar mFC y se traslada con un hisopo del filtro a un tubo con caldo lactosado, incuba a 35º C por 24 a 48 horas, si hay crecimiento y gas positivo, se traspasa a un tubo con caldo EC y se incuba a 44,5º C, el crecimiento y gas positivo verifican la presencia de coliformes termorresistentes. Muestra filtrada Agar mEndo

Agar 24 horas 35 +/- 0.5º C bacterias heterotróficas termorresistentes

(colonias rojas)

Termorresistentes

24 horas 35 +/- 0.5º C coliformes totales (Colonias verde-doradoy con brillo metálico) 5 colonias Caldo lactosado 35º C 24 – 48 horas crecimiento – gas caldo VBB crecimiento – gas coliformes totales (verificados)

Agar mFC 24 horas 44.5º C coliformes termorresistentes (colonias azules) 5 colonias Caldo lactosado 35º C 24 –48 horas crecimiento – gas caldo EC crecimiento – gas coliformes termorresistentes (verificados)

Tabla 2: Procedimiento del método de filtración por membrana 3 3

Fuente: Iñiguez M. Michel A. Manual de Análisis Microbiológicos para Aguas de Consumo. Documento Técnico para Análisis UMSS, 1999

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(57) Al realizar este procedimiento no se debe olvidar: • •

•

•

•

Recomendaciones importantes

Analizar 100 ml de la muestra. La muestra se debe analizar dentro de las 24 horas de recolección. Usar etanol de 95% en medio m Endo, alcohol no desnaturalizado. Realizar el apropiado control de esterilidad: Agar o caldo, amortiguador de fosfato y filtros. No guardar los medios de cultivo por más de dos semanas

Cantidad filtrada (cm3)

Fuente de agua

100

Agua para bebida (tratada) Piscina Vertientes Lagos y reservorios Tomas para abastecimiento de agua. Captaciones Playas de baño Agua de río Aguas residuales sin tratamiento Lagos, reservorios Pozos, vertientes Fuentes superficiales de plantas de agua potable Aguas naturales para bañistas Efluentes secundarios de plantas de tratamiento de aguas residuales Estanques de granjas Ríos Escurrimiento de agua de lluvia en áreas urbanas Alcantarillado doméstico Escurrimiento de áreas de cría de animales

50

10 1 0.1 0.01 0.001 0.0001

x x x x

x x

x x x

x

x x x x

x x x x x

x x x

x x x x x

x x x x

x x x

x x x

x x

x

x x x x

x x

x x

Tabla 3: Guía para volúmenes de muestra, a ser filtrados en la prueba de coliformes fecales por el método de filtro de membrana 4

2.2

Interpretación de los resultados (58) Los resultados de los análisis nos permiten medir la calidad del agua, de acuerdo al lugar donde fue tomada la muestra: •

•

4

El análisis previo al ingreso del agua a la planta de tratamiento, permite conocer la calidad del agua proporcionada por la fuente en un determinado periodo de tiempo. El análisis durante el tratamiento del agua, permite conocer las transformaciones de los parámetros, hasta alcanzar los índices estipulados en la Norma.

Fuente: idem

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El análisis después del tratamiento , permite conocer la calidad del agua que será transportada hasta las viviendas y la calidad del agua en las viviendas conectadas a la red.

•

(59) De acuerdo a los análisis realizados y los resultados obtenidos, se puede graficar 5 con respecto al tiempo, el comportamiento de los parámetros medidos y de aquellos que en particular interesan, por ejemplo, la cantidad de químicos (coagulantes, polímeros, cloro, etc.) utilizados para obtener determinados resultados de calidad, en función a la calidad del agua proveniente de la fuente.

2.

Para verificar que una planta de tratamiento esta proporcionando agua para consumo humano dentro de los parámetros de la Norma Boliviana es necesario realizar análisis del agua en laboratorio. 3. ¿Cuáles son los parámetros básicos en el análisis del Agua Potable? 4. ¿Qué es un espectrofotómetro? 5. ¿Qué se considera al realizar la interpretación de resultados?

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3.

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2.

¿Cuáles parámetros básicos ejecuta su EPSA? y ¿Cual es el promedio de muestras analizadas por semana? 4. ¿Cuál es el equipo con el cual cuenta su EPSA para el análisis de muestras?

5

El laboratorio debe contar de dos ambientes para la realización de ensayos: uno para ensayos bacteriológicos y otro para ensayos físico-químicos.

Remitirse a: Espinoza G. Módulo 10 “ Control de Calidad del Agua en Fuentes, Planta de Tratamiento y Redes de Distribución”, Cáp.4 ANESAPA/GTZ 2002

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3.

ESTUDIOS DE TRATABILI DAD (60) Para realizar los estudios de tratabilidad que serán aplicados en el diseño y operación de una planta de tratamiento de aguas destinadas al abastecimiento público, se toma como modelo una planta de tratamiento convencional en la cual se realizan procesos de coagulación química, floculación, sedimentación, filtración y desinfección, siendo este último el paso crítico en la operación de sistemas de tratamiento de agua. (61) El primer paso es reconocer el sistema de AP y la determinación de la calidad del agua en la fuente (que proporciona agua al sistema). El segundo paso es determinar los procedimientos que el agua requerirá, para cumplir los requisitos exigidos en la Norma NB 512-2003 . (62) Para lograr este objetivo será necesario en muchos casos utilizar productos químicos como coagulantes y polímeros. En este capítulo se pretende, a través de la descripción de los procesos de laboratorio, conocer las cantidades y dosis óptimas de estos productos químicos.

3.1

Dosis óptima de coagulante (63) El objetivo es determinar la dosis del coagulante que produce una rápida desestabilización de las partículas coloidales en la planta de tratamiento y la formación de flóculos pesados y compactos que queden fácilmente retenidos en los sedimentadores y que no se rompan al pasar por el filtro. (64) Es necesario indicar que el flóculo que sedimenta rápidamente no es el que queda retenido en el filtro con mayor facilidad. El flóculo que se busca, por tanto, es aquel que da el mayor rendimiento en el conjunto de los procesos de coagulación para clarificar el agua. (65) •

•

El equipo requerido para ello es el siguiente:

Equipo

El aparato de prueba de jarras , que consta de un agitador múltiple de velocidad variable que puede crear turbulencia simultáneamente en 6 vasos de precipitado.

Turbidímetro , la medición de turbiedad del agua después de floculada (acción del coagulante) y sedimentada durante un cierto tiempo (turbiedad residual) es considerada como el parámetro más importante para caracterizar el proceso.

•

Comparador de color , con frecuencia existe mayor interés en tratar de remover el color (que la turbiedad). En este caso la medición del color residual del agua después de

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Cap. 3. ESTUDIOS DE TRATABILIDAD

floculada y sedimentada puede servir para caracterizar la determinación. •

Medidor de pH, la medición del pH antes y después de la floculación tiene una importancia básica.

•

Termómetro, la prueba de jarras debe realizarse, en lo posible, a la misma temperatura que la del agua en la planta de tratamiento, por eso no se deben dejar los vasos sobre un objeto caliente, que afecte la temperatura y produzca resultados variables e inconsistentes.

•

Cristalería ,

seis vasos de precipitado (jarras), preferentemente de cuadrados de acrílico de 2.000 ml cada uno, también pueden usarse de 1.000 ml, pipetas Mohr de 2 y 10 ml para la adición de coagulantes a los vasos; 6 frascos de vidrio de 120 ml con sus tapas y 2 buretas con su respectivo soporte para poder efectuar las determinaciones de alcalinidad. Esta cristalería requiere cuidado especial en la limpieza, se debe evitar el uso de detergentes, porque muchos contienen compuestos aniónicos que si no son completamente eliminados de las paredes de vidrio pueden alterar en forma significativa los resultados, principalmente cuando se usan polímeros catiónicos.

(66) •

Los reactivos siguientes son los utilizados:

Reactivos

Sulfato de alu minio o cloruro o sulfato férric o . Se prepara agregando a 100 gr de coagulante, agua destilada hasta completar un volumen de 1.000 ml, así se obtiene una solución del 10% (100 gr/l) que se puede conservar como solución patrón por unos dos o tres meses. El ensayo de prueba de jarras se hace diluyendo 10 ml de la solución patrón hasta completar 100 ml con agua destilada. Queda una solución al 1% (10 gr/l), que no se puede conservar por más de 24 horas, porque corre el riesgo de hidrolizarse y perder parte de su capacidad de coagulación.

•

•

Cuando es necesario, debido a la baja alcalinidad de la muestra, hay que preparar una suspensión de cal , añadiendo agua destilada a 10 gr de la misma hasta completar un volumen total de 100 ml. Debe anotarse el compuesto de cal que se ha utilizado: CaO o Ca(OH) y evitar el contacto de la suspensión preparada con el aire, cuyo contenido de CO 2, puede reaccionar con el óxido de calcio y formar carbonato que precipita. Se debe agitar la suspensión antes de usarla. Reactivos necesarios para la determinación de la alcalinidad, como soluciones de ácidos y bases diluidas para titulación.

(67) Se aconseja preparar las soluciones con los coagulantes que se usan en la práctica y no con reactivos purificados de laboratorio.

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(68) El procedimiento es el siguiente: •

•

Procedimiento

Determinar la temperatura del agua cruda, el color, la turbiedad, el pH, la alcalinidad si se considera necesario, así como el hierro y/o el manganeso si su presencia en el agua es significativa. Añadir los coagulantes al agua, en dosis progresivas, a cada vaso de precipitado mediante cualquiera de las tres formas siguientes: 1. Se coloca el agua de la muestra en las 6 jarras, éstas se introducen debajo de los agitadores, estos se ponen a funcionar a 100 rpm. Luego, se inyecta el  La solución del coagulante coagulante con una pipeta de 2 a 10 ml, debe penetrar en el agua para profundamente dentro del líquido junto a la lograr una mezcla rápida. paleta. El tiempo de mezclado suele ser entre 30 y 60 segundos. El uso de pipetas puede producir errores en la dosificación cuando no se hace con mucho cuidado. 2. Por medio de una pipeta o bureta, se coloca la cantidad de coagulante que se va a agregar al agua, en seis vasos pequeños de precipitado. El contenido de cada vaso se succiona con una jeringa médica provista de aguja hipodérmica. Se retira dicha agua de la jeringa y esta última, con su dosis completa, se pone junto a la jarra correspondiente. Se hacen girar las paletas del agitador a 100 rpm y se inyecta el contenido de cada jeringa en la jarra que le corresponde, cuidando que la solución penetre profundamente para que la dispersión sea más rápida. 3. Se coloca previamente en las jarras, las dosis de coagulante requerido y se vierte rápidamente el agua de la muestra en las mismas (con el cuidado de no dejarla caer fuera de las jarras), mientras se hacen girar las paletas a 100 rpm. Esto produce una mezcla completa semejante a la que se obtiene en un salto hidráulico. Una vez realizada la mezcla rápida se disminuye la velocidad de rotación de las paletas a 30 – 60 rpm (promedio de 40 rpm) y se deja flocular el agua durante 15 - 30 min, o durante el tiempo teórico de detención que exista en la planta de tratamiento. Se suspende la agitación, se extraen las paletas y se deja sedimentar el agua. Los sistemas anteriores tienen la desventaja de que la inyección de coagulantes no es simultánea y si se quieren tomar muestras en determinado momento, después de iniciada la coagulación, se comete un error en tiempo pues las paletas solo se pueden detener simultáneamente, en la mayoría de los equipos.

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(69) Una vez mezclado el coagulante con el agua, se pueden determinar las propiedades de tipo cualitativo (evaluación del flóculo producido o tiempo  El tamaño del flóculo puede inicial de formación del flóculo); y de tipo expresarse en mm de acuerdo al comparador desarrollado por el Water cuantitativo (propiedades físicas, propiedades Research Institute de Inglaterra o químicas y gradientes de velocidad). según el Índice de Willcomb. 1. Determinaciones de tipo cualitativas •

Tamaño, Observando el flóculo se determina el tamaño y se evalúa cualitativamente según sus características. Se elige como dosis óptima aquella jarra donde se ha producido la partícula más grande, de mayor velocidad de asentamiento aparente y que deje ver el agua más cristalina entre los flóculos.

Nº Índice

Descripción

0 2 4 6 8 10

Flóculo coloidal. Ningún signo de aglutinación Visible. Flóculo muy pequeño, casi imperceptible para un observador no entrenado Disperso. Flóculo bien formado pero uniformemente distribuido. (sedimenta muy lentamente o no sedimenta) Claro. Flóculo de tamaño relativamente grande pero que precipita con lentitud Bueno. Flóculo que se deposita fácil y completamente Excelente. Flóculo que se deposita completamente dejando el agua cristalina

Tabla 4: Índice de floculación de Willcomb 6

Es necesario remarcar que esta determinación es subjetiva y depende del criterio del observador. En la figura a continuación se dan algunos ejemplos visuales y su equivalencia al tamaño de los flóculos.

Fig. 1: Comparador para estimar el tamaño del flóculo producido en la coagulación 7 6

Fuente: Arboleda V., J. Teoría y Práctica de la Purificación del Agua . Mc Graw Hill 3a. Ed. 2000. 7 Fuente: idem.

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Tiempo inicial de formación del flóculo. El tiempo que tarda en aparecer el primer flóculo debe determinarse en segundos. Este es uno de los parámetros para calificar la velocidad de la reacción . La iluminación de la base del agitador ayuda en esta determinación, resulta difícil observar el flóculo en esta etapa, porque es incoloro. Por otra parte, el flóculo que se forma más rápidamente no necesariamente es el mejor.

2. Determinaciones cuantitativas

a) Determinaciones físico – químicas. Para realizar las determinaciones físico-químicas se deben extraer muestras del sobrenadante después de un período de decantación no inferior a 10 minutos. Con ayuda de un turbidímetro nefelométrico tipo Hach o Fischer se mide la turbiedad y así se realiza una evaluación exacta de la remoción de partículas que se obtuvo durante la sedimentación, la cual se puede considerar que se encuentra en función directa de la eficiencia de la aglutinación. La muestra extraída puede usarse también para hacer otras determinaciones tales como color, alcalinidad y pH. Para la toma de muestras, Hudson y Wagner desarrollaron una celda hecha en acrílico de sección rectangular, con dimensiones de 11.5 x 11.5 x 21.0 centímetros y 2 litros de capacidad, que tiene un tubo de cobre de 5 mm situado a 10 centímetros por debajo del nivel del agua. En este orificio va colocado un tapón perforado por el cual pasa una manguera de látex de 5 mm, a la que se le acopla una pinza tipo Mohr para regular el flujo.

Fig. 2: Sistema de sifones de Hudson y Wagner 8 8

Fuente: Arboleda V., J. Teoría y Práctica de la Purificación del Agua . Mc Graw Hill 3a. Ed. 2000. SISTEMA MODULAR


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Para regularizar la velocidad de extracción de la muestra en todas las celdas, se les coloca a la salida de las mangueras de látex, un pequeño tramo de tubo de vidrio con su extremo cerrado (por soplete) y que deje un orificio del mismo diámetro en todos los tubos, se realiza esto, para que la tasa de extracción de la muestra sea uniforme en todas las celdas, a razón de 100 ml/min, aún con la pinza abierta completamente. Tan pronto como se suspende la agitación en las jarras, se coloca el disco flotante A en ellas, se imprime el sifón B con la jeringa D y se pone el tapón C en el extremo de la manguera B. Preparado así el equipo, cada vez que se quieren tomar muestras, se abre la pinza C de la manguera B y se recolecta el agua en el recipiente E. Obtenida la cantidad necesaria, se cierra C. De esta manera, pueden tomarse muestras consecutivas. Para que éste tipo de determinación sea válido, es conveniente observar las siguientes precauciones: •

•

•

•

Se debe extraer el agua a un ratio constante (la misma para todos), por cuanto la velocidad de salida del flujo influye en el número de partículas arrastradas. A mayor velocidad de salida, mayor cantidad de flóculos es succionado. Los dispositivos descritos tienen en cuenta esto. La muestra debe tomarse a una profundidad constante de 10 centímetros. Debe buscarse que el nivel de agua en las jarras baje el mínimo indispensable durante el ensayo, para evitar una modificación sustancial del volumen analizado. Esto limita a un máximo de 400 ml las muestras que se pueden obtener de una jarra de 2.000 ml, lo que produciría una reducción del 20% del volumen. La temperatura debe ser la misma en todas las jarras e igual a la del agua de la planta, mantener así durante el tiempo que dure el ensayo.

b) Determinación de los gradientes de velocidad . Para esta determinación se pueden utilizar los gráficos de las Fig.3 y 4, tomando en cuenta la forma de las jarras:

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Módulo Nº 9 – O&M en potabilización 1000 900 800 700 600 500 400

300

200

MANGUERA Ø 2 mm PINZA

100 90 80 1 - .

g e S D A D I C O L E V E D E T N E I D A R G

D = 7.5 cm

70

ORIFICIO DE VIDRIO Ø 2 mm

60 50 40 30

20

10 9 8 7 6 5 4

3

2

1 1

2

3

4

5

6 7 8 9 10

20

30

40 50 60 70 80 100

200

VELOCIDAD DE ROTACIÓN DE LAS PALETAS (RPM)

Fig. 3: Gradientes de velocidad para jarras cuadradas 9

9

Fuente: Arboleda V., J. Teoría y Práctica de la Purificación del Agua . Mc Graw Hill 3a. Ed. 2000. SISTEMA MODULAR


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Fig. 4: Gradientes de velocidad para un vaso de precipitado de 2 l, con o sin deflectores 10

3.2

Velocidad de sedimentación de las partículas (70) El objetivo es comparar los resultados obtenidos en dos o más jarras durante la prueba de floculación, evaluando la diferencia de velocidad que tienen las partículas producidas en a sedimentación. Esto facilita la selección de la dosis óptima más económica . (71) Con un aparato convencional para la prueba de jarras , se determina de la siguiente manera: •

Objetivo

Procedimiento

Se determina la turbiedad del agua cruda

10

Fuente: Arboleda V., J. Teoría y Práctica de la Purificación del Agua . Mc Graw Hill 3a. Ed. 2000.

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SISTEMA MODULAR


•

•

•

Se vacían los coagulantes a la jarra y mientras se hace girar el agitador a 100 rpm se agrega el agua. Después de realizada la mezcla rápida se cambia la velocidad de las paletas a 40 rpm (o la que se juzgue conveniente) durante 15 a 30 min. Se suspende la agitación, se levantan las paletas y se empiezan a tomar muestras del sobrante, a intervalos regulares de tiempo, por ejemplo: 1, 3, 5, 10, 60 min. Para extraer las muestras se puede usar una pipeta volumétrica ( transfer pipette ) introduciéndola 4-5 cm. dentro del agua o el sifón de Hudson y Wagner, si es que no se disponen de jarras cuadradas. Con los resultados se dibuja la curva de velocidad de sedimentación (Flóculo removido vs tiempo de sedimentación).

(72) Si la turbiedad de cada jarra en el tiempo t la llamamos N t y la turbiedad inicial del agua cruda N o el porcentaje de turbiedad remanente será igual a 100 N /N t o y la turbiedad removida (1 – N /N t o ) x (100). Graficando valores de los tiempos de toma de muestras, se puede apreciar la velocidad con que se ha clarificado el agua en cada caso. (73) Las pruebas de velocidad de sedimentación son útiles para comparar el trabajo de: • • •

Varias dosis de coagulante

Diferentes coagulantes Los coagulantes en las jarras y en la planta de tratamiento

(74) En el último caso, se pueden comparar los resultados obtenidos con una muestra del agua proveniente de la cámara de floculación, con  Al realizarse la toma de muestras una muestra de agua cruda a la que se ha debe evitarse romper el flóculo. agregado la misma dosis de coagulante que al de la planta, a ambas muestras se les determina la turbiedad residual a través del tiempo y se dibujan las curvas comparativas. (75) En algunos casos puede ser conveniente obtener las velocidades de sedimentación en todas las jarras. Sin embargo, operar con 6 vasos a la vez, por una parte tiene la ventaja de poder realizar un mayor número de determinaciones en menor tiempo, pero, por otra incrementa considerablemente el número de muestras por analizar.

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3.3

Influencia del pH en l a coagulación (76) El pH tiene una gran influencia en el proceso de coagulación, por lo general existe un pH óptimo . Valores por encima o por debajo de dicho pH óptimo producen malos resultados. (77) El objetivo es el de determinar el rango del pH óptimo que caracteriza a la muestra de agua, el cual varía según el agua y los reactivos empleados. (78) Para ello se siguen los siguientes pasos:

Objetivo

Procedimiento

Se efectúa la prueba de jarras, de la forma descrita anteriormente y se determina la dosis del coagulante. Se coloca luego la misma cantidad de agua de la muestra en las 6 jarras y a cada una de ellas se agrega ácido sulfúrico (H2SO4) diluido 0.1 N, o hidróxido de sodio (NaOH) diluido 0.1 N, para bajar o subir el pH, de forma que este varíe desde más o menos 4-5 en la primera, hasta 8-9 en la última jarra.

•

El cálculo de la cantidad de ácido o álcali para llegar a un determinado pH, puede hacerse con el agua cruda (sin coagulante) o con el agua cruda más la dosis de coagulante determinada inicialmente. En el primer caso, se coloca en una jarra una muestra del agua, se determina el pH y se titula con H2SO4 o NaOH, para encontrar el número de ml requeridos para hacer descender o ascender de 0.5 en 0.5 el pH del agua. Debe esperarse hasta que el pH sea estable. En el segundo caso, se realiza el mismo tipo de titulación pero con el agua cruda que tiene coagulante, esto permite ajustar el pH final en lugar del inicial11. Una vez que son conocidas las cantidades de ácido o álcali necesarias para obtener el pH deseado, se ajusta éste en cada jarra, se espera unos minutos hasta que se estabilice el pH y se aplica la dosis de coagulante determinada previamente. Siempre debe realizarse primero el ajuste del pH y luego la coagulación.

•

Se disminuye la velocidad de rotación de las paletas (de los vasos) a 30-40 rpm y se deja flócular el agua durante 15-30 min.

•

Se retiran las paletas de los vasos y se deja sedimentar el agua por 10-15 min.

•

Se extrae el sobrenadante y se determina el pH, la turbiedad, el color y la alcalinidad residuales.

•

11

Método recomendado por la Water Research Association de Inglaterra

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SISTEMA MODULAR


3.4

Eficiencia de la mezcla rápida , por ensayos de segregación entiende por segregación, la dispersión no homogénea de la totalidad de la dosis de coagulantes en el volumen del agua por tratar. Este es el caso que se presenta cuando la mezcla rápida no es eficiente, y los coagulantes solo se mezclan al inicio con una fracción de la masa de agua. Según el tipo de coagulación (verdadera o de barrido) la rapidez con que se realice la mezcla afecta el proceso. (79) Se

Segregación

(80) Según Amirtharajah y Mills (1982) la velocidad con que se realice la mezcla rápida, no es importante cuando se trata de coagulación por barrido. En cambio, es de gran significación para el caso de adsorción - neutralización. (81) El objetivo es el de conocer cualitativamente, hasta que punto el fenómeno de segregación afecta la eficiencia de la coagulación de un agua y, por tanto, cuán crítica es la rapidez de la dispersión de los coagulantes . (82) Esto se determina de la siguiente forma: •

•

•

•

•

•

Objetivo

Procedimiento

Efectuar la prueba de jarras en la forma convencional y determinar la dosis óptima de coagulante. Colocar luego en el primer vaso ¼ del volumen total de agua de la muestra (250 ml si se usan vasos de 1.000 ml, 500 ml si se usan vasos de 2.000 ml); en el segundo ½ (500 ml ó 1.000 ml); en el tercer ¾ (750 ml ó 1.500 ml); y en el cuarto la cantidad total (1.000 ml ó 2.000 ml) de muestra. Agregar a intervalos pequeños (o simultáneamente) la dosis óptima total en todos los vasos o jarras. Agitar el agua durante 60 segundos, para producir la mezcla rápida. Los vasos con poco líquido pueden levantarse para que las paletas del aparato produzcan turbulencia. Completar los volúmenes de agua en las jarras 1, 2 y 3, agregando más muestra de agua hasta llegar a los 1.000 ó 2.000 ml, de acuerdo a la capacidad de los vasos de precipitado que se estén utilizando. Flocular el agua a 30-40 rpm durante 15 - 30 minutos, observar el tiempo de aparición del flóculo y el índice de Willcomb. Concluída la floculación, retirar las paletas y dejar sedimentar el agua por 10 -15 min. Extraer el sobrenadante y determinar la turbiedad y color residuales.

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3.5

Influencia de la concentración de solución de coagulantes (83) Varios estudios del orden investigativo han demostrado que la concentración de la solución de coagulante influye en la eficiencia de la m ezcla rápida y cambia los resultados de la coagulación. El conocimiento adquirido en este campo ha sido llevado a la práctica en las plantas de tratamiento que aplican los coagulantes en húmedo, es decir, ajustando la concentración de la solución antes de llevarla al punto de inyección sin permitir que esta se hidrolice, lo que ocurre cuando su pH sube por encima de 4. (84) El objetivo es determinar la concentración de la solución de coagulante que proporcione el mejor resultado en la planta de tratamiento.

Objetivo

(85) Para esto se debe: •

•

•

•

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Efectuar una prueba de jarras y determinar la dosis óptima de coagulación, usándose la solución de coagulantes de 10 gr/l (1%), la cual tiene un pH entre 4 y 4.5.

Procedimiento

Preparar, a partir de una solución-patrón de 100 gr/l, una solución del 5%, añadiendo 5 ml de dicha solución en 5 ml de agua destilada. De igual manera preparar, a partir de la solución de 10 gr/l, soluciones del 0.5%, añadiendo a 5 ml de agua destilada 5 ml de dicha solución, y de 0.1% añadiendo a 9 ml de agua destilada 1 ml de la misma solución. Se coloca luego en 5 vasos de precipitado la misma cantidad de agua de la muestra (2.000 o 1.000 ml), y se agrega la dosis óptima encontrada en la prueba de jarras anterior, pero con soluciones de coagulantes con concentraciones de 10, 5, 0,5 y 0,1%. Por ejemplo, si se usan jarras de 2.000 ml y la dosis óptima es de 20 mg/l habrá que poner 0.4 ml del 10% a la primera jarra, 0.8 ml del 5% a la segunda, 4 ml del 1% a la tercera, 8 ml del 0.5% a la cuarta y 40 ml del 0.1% a la quinta, diferencia que se muestra en la siguiente tabla:


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Dosis por aplicar mg/l 10 15 20 25 30 35 40 45 50

10% 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0

Concentración de la solución de coagulante 5% 1% 0.5% 0.4 2 4 0.6 3 6 0.8 4 8 1.0 5 10 1.2 6 12 1.4 7 14 1.6 8 16 1.8 9 18 2.0 10 20

0.1% 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Tabla 5: Cantidad en ml que se agrega a un vaso de precipitado de 2.000 ml para obtener distintas dosificaciones, según sea la concentración de la solución de coagulantes 12 •

•

•

•

3 .6

Los datos de la anterior tabla, muestran la cantidad en ml que se debe agregar a un vaso de precipitado de 2.000 ml para obtener distintas dosificaciones, según sea la concentración de la solución de coagulantes. Efectuada la mezcla rápida, proceder a flocular y sedimentar el agua en la forma anteriormente descrita. Durante el proceso se debe evaluar el tamaño del floculo (índice de Willcomb) y la velocidad de la sedimentación. Tomar el sobrenadante y determinar turbiedad y/o color residuales.

Gradiente y tiempo de retención óptimos (86) El objetivo de esta prueba es conocer la intensidad que que se debe dar a la mezcla durante el proceso de floculación, a fin de optimizar la remoción de partículas durante el proceso de sedimentación.

Objetivo

(87) Los pasos a seguir son: •

•

•

12

Efectuar una prueba de jarras y proceder a la determinación de la dosis óptima de coagulante con una mezcla rápida de 1.0 minuto a 100 rpm y una floculación de 25 min a 40 rpm.

Procedimiento

Se toman 50 ml de sobrenadante a 10 cm de profundidad. Como dosis óptima se escoge la de la celda que tenga la turbiedad más baja y deje el agua con menos flotantes en la parte superior. Para obtener resultados satisfactorios se debe contar con un volumen adecuado de muestra, puesto que en cada ensayo se usan 12 litros (a razón de 6 celdas, cada una de 2 litros) y idem

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Cap. 3. ESTUDIOS DE TRATABILIDAD TRATABILIDAD

se tiene que realizar por lo menos una prueba, para determinar la dosis óptima y tres pruebas de gradiente, se requiere por lo menos 50 litros de muestra para cada calidad de agua que se analice. Estos ensayos conviene repetirlos para distintas turbiedades. Por medio de una pipeta se coloca el volumen de dosis óptima de la solución de coagulante en un pequeño vaso de precipitado (50 ml), para facilitar el cálculo, la solución del coagulante se realiza al 2%, en la cual 1 ml equivale a 20 mg, que colocados en 2 litros dan una concentración de 10 mg/l. Esta cantidad se succiona con una jeringa hipodérmica. Este mismo procedimiento se repite para cada celda y las jeringas (sin agujas) se colocan frente a cada unidad. La dosis de coagulante es la misma para todas las celdas.

•

Cuando se aplica polímero, se debe preparar otro juego de jeringas con el procoagulante, si se utiliza un alcalinizante éste se aplica a una celda con una pipeta antes de iniciar el ensayo.

•

Se ponen a girar las paletas a 100 rpm y cuando el líquido se homogeniza se inyectan los coagulantes (y/o polímeros) en forma simultánea, procurando que el chorro de la jeringa se dirija hacia el centro de la celda, luego se cuenta el tiempo correspondiente a la mezcla rápida.

•

Se deja la etapa de mezcla rápida (a 100 rpm) por el tiempo escogido (ejemplo 30-45 s-1 para coagulante metálico solo y 60-120 s-1 para inyección de coagulante metálico seguido de polímero). Transcurrido el tiempo establecido, se disminuye la velocidad de agitación a la de un gradiente “bajo” (ejemplo 30 rpm que equivale a un gradiente de 20 s-1). A partir de ese momento se empieza a contar el tiempo de floculación y se procede a efectuar las acciones descritas en la siguiente tabla:

•

Tiempo minutos 0 7 13 17 20 23 27 30 33 37 40 43 50

Acción por ejecutar Comienza la flóculación al gradiente seleccionado Se levanta el agitador de la celda No. 1 Se levanta el agitador de la celda No. 2 Se toma la muestra de la celda No.1 Se levanta el agitador de la celda No. 3 Se toma la muestra de la celda No. 2 Se levanta el agitador de la celda No. 4 Se toma la muestra de la celda No. 3 Se levanta el agitador de la celda No. 5 Se toma la muestra de la celda No. 4 Se levanta el agitador de la celda No. 6 Se toma la muestra de la celda No. 5 Se toma la muestra de la celda No. 6

Tabla 6: Secuencia del ensayo de la prueba de gradiente 13

13

Elaboración propia

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SISTEMA MODULAR


•

•

•

•

•

3 .7

El volumen de muestra en cada celda es de aproximadamente aproximadamente 50 ml, cantidad suficiente para hacer la determinación de turbiedad con el turbidímetro (nefelómetro) Hach modelo 2.100 o similar (Los primeros 5 ml deben desecharse). Para tomar la muestra, se abre totalmente la pinza colocada en la manguera y se debe extraer la misma cantidad de muestra de cada celda, para que en todas ellas el nivel del agua sea el mismo durante el ensayo. Obtenidas las cifras de turbiedad (que se reportan como turbiedad remanente o residual) expresados en UNT, se grafican en el eje vertical de las abscisas, en escala aritmética corriente y el tiempo de floculación en el eje horizontal expresado en minutos. En la secuencia de la Tab. 6, los tiempos de floculación son de 7, 13, 20, 27, 33 y 40 minutos y el tiempo de sedimentación, después de levantada la paleta es de 10 minutos. Si los ensayos se realizan correctamente, al graficar en la unión de los puntos encontrados se obtiene una curva convexa que tiende a un óptimo en la mayoría de los casos. A veces, se producen puntos diseminados debido a errores de ensayo que hacen difícil la interpretación interpretación de los resultados. resultados. En otros casos no se llega a la óptima turbiedad residual debido a que el tiempo de floculación requerido sobrepasa los 40 minutos. Esto ocurre en especial cuando se usan gradientes muy bajas. Terminado el primer ensayo, debe procederse a uno segundo, de la misma forma descrita, pero usando una gradiente diferente, por ejemplo 40 rpm lo cual equivale a un módulo de Camp de 30 s-1. Los resultados se grafican de un modo idéntico a los del primer ensayo. Nuevos ensayos con la misma calidad de agua se realizan incrementando cada vez más el módulo de Camp hasta que se vea que el flóculo se desintegra. Por regla general tres (máximo cuatro) gradientes son suficientes para tener una buena información.

Generalización de los datos de pruebas de jarras (88) Los datos de tiempos y gradientes óptimos de velocidad, pueden generalizarse y obtenerse los valores de las constantes KA y KB, utilizando el modelo matemático de Argaman y Kaufman. El valor de KA es del orden de 10 -4 y el de KB del orden de 10 -7 siendo tres órdenes de magnitud más pequeño, este carece de valor práctico para el caso en que se usen gradientes de velocidad bajos (menores de 60 s -1). Puede entonces, establecerse que:

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Cap. 3. ESTUDIOS DE TRATABILIDAD TRATABILIDAD

No Nt

=

1

−

KA GT

(89) Para el caso de un solo reactor que es el que se presenta en la prueba de jarras, se tiene:

KA

=

No Nt GT

−

1

Donde: G = gradiente de velocidad del ensayo No = turbiedad de de agua cruda cruda antes del ensayo Nt = turbiedad residual después del ensayo (90) Se pueden obtener curvas de tiempo-gradiente óptimo elaboradas, determinando la turbiedad remanente para diferentes tiempos de agitación y diferente gradiente de velocidad, en la curva que contenga la familia de puntos óptima en relación a la menor turbiedad remanente, el punto en donde esta curva pasa por su mínimo es el que indica el tiempo de agitación y el gradiente que será aplicado en la planta. (91) Conocido KA del ensayo, se puede hallar GT necesario para obtener diferentes eficiencias No /N /Nt así:

GT

!

3.

=

No Nt KA

−

1

Para tener una gerencia eficiente y eficaz se requiere de información suficiente oportuna y fidedigna que ayude a la toma de decisiones con el mínimo riesgo, sea cual fuere el instrumento que se utilice para el control del desarrollo de sus actividades.

?

6. ¿Cuáles son los procesos de una planta de tratamiento de agua potable? 7. ¿Cuáles son los reactivos mas utilizados para la coagulación química? 8. ¿Qué es el indicador de Floculación o Willcomb?

 

5. 6.

¿Qué procesos se realizan en tu EPSA? Investigar y profundizar en el tema de Gradiente y Tiempo de Retención óptimos



3.

La determinación de la velocidad de sedimentación ayudará a determinar la cantidad óptima de coagulante químico.

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4.

PR OCESOS UNI TARIOS BÁSICOS (92) En este capítulo se describirán las partes (unidades) que tiene una planta de tratamiento, el objetivo de cada una de ellas, los requisitos para su funcionamiento, como operan y como deben ser mantenidas. Entendiéndose como operación el conjunto de acciones externas que se ejecutan en las instalaciones o equipos de una planta de tratamiento para conseguir el buen funcionamiento del sistema. Se dice que son acciones externas porque no alteran la naturaleza ni las partes constitutivas de las instalaciones o equipos. (93)

(94) El mantenimiento es el conjunto de acciones internas que se ejecutan en las instalaciones o equipos, para prevenir daños o para su reparación cuando en estos ya se hubieran producido algún tipo de daño a fin de conseguir el buen funcionamiento del sistema.

4.1

Operación

Mantenimiento

Introducción (95) A partir del modelo de planta de tratamiento convencional que se toma en el módulo, se desarrolla el método de la m ezcla rápida, que es una operación empleada en el tratamiento del agua con el fin de dispersar diferentes sustancias químicas y gases en plantas de tratamiento de agua, el mezclador rápido tiene generalmente el propósito de dispersar rápida y en forma uniforme el coagulante a través de toda la masa o flujo de agua. La mezcla rápida puede emplearse por turbulencia, provocada por medios hidráulicos o mecánicos, tales como resaltos hidráulicos en canales, canaletas Parshall , vertederos rectangulares, tuberías de succión de bombas, mezcladores mecánicos y tanques con equipo de mezcla rápida. (96) En la Fig.5 se presenta el esquema general de una planta de tratamiento, cuyas partes se detallan de la siguiente manera: 1. Canal de ingreso 2. Canal Parshall – Mezcla rápida 3. Floculadores 4. Canal de agua floculada 5. Decantador o sedimentador 6. Canal de agua decantada 7. Filtración 8. Cloración 9. Tanque de almacenamiento 10. Tratamiento de lodos

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Cap . 4. PROCESOS UNITARIOS BÁSICOS

Fig. 5: Esquema de una planta de tratamiento 14 14

Fuente: Elaboración propia

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4.2

Canal de ingreso de agua cruda (97) Permite transportar el agua cruda desde el ingreso de la planta de tratamiento hasta el canal Parshall .

Objetivo

(98) No requiere ningún nivel de operación ya que se trata de un simple canal.

Operación

(99) Se deben verificar los siguientes aspectos en forma permanente:

Mantenimiento

•

•

4.3

Que el canal se encuentre limpio , evitando la acumulación de materiales en el fondo, que impidan el paso del agua, produciendo rebalses con pérdida de caudal y que se produzcan erosiones. Se debe verificar que no existan infiltraciones (depende del material del canal) que produzcan pérdidas de caudal del agua, que deterioren el canal o la plataforma donde se encuentra construido.

Canal Parshall – medición de caudal y mezcla rápida (100) Permite medir el caudal del agua que esta ingresando a la planta de tratamiento, y producir la mezcla rápida y

Objetivo


4.2

Canal de ingreso de agua cruda (97) Permite transportar el agua cruda desde el ingreso de la planta de tratamiento hasta el canal Parshall .

Objetivo

(98) No requiere ningún nivel de operación ya que se trata de un simple canal.

Operación

(99) Se deben verificar los siguientes aspectos en forma permanente:

Mantenimiento

•

•

4.3

Que el canal se encuentre limpio , evitando la acumulación de materiales en el fondo, que impidan el paso del agua, produciendo rebalses con pérdida de caudal y que se produzcan erosiones. Se debe verificar que no existan infiltraciones (depende del material del canal) que produzcan pérdidas de caudal del agua, que deterioren el canal o la plataforma donde se encuentra construido.

Canal Parshall – medición de caudal y mezcla rápida (100) Permite medir el caudal del agua que esta ingresando a la planta de tratamiento, y producir la mezcla rápida y completa del agua con los productos químicos que básicamente controlan el pH y producen el efecto de coagulación. La cantidad de productos a adicionar son determinados en los ensayos explicados en el capítulo anterior. (101) Controlar y registrar la cantidad del agua que ingresa a la planta de tratamiento, mediante la determinación de la altura Ha en el punto de medición determinado en la sección convergente del canal Parshall , la misma que es transformada en caudal mediante una tabla (o gráfico) existente en cada planta de tratamiento. (102) Verificar que la regla esté perfectamente graduada y limpia, que el punto de medición se encuentre marcado y que la tabla para determinar el caudal, este siempre presente.

Objetivo

Operación

Mantenimiento

(103) Verificar que los productos químicos ingresen en forma uniforme, para asegurar esto se debe realizar la limpieza periódica de los orificios de las medias cañas, para que los distribuidores trabajen adecuadamente. (104) Verificar que los productos químicos ingresen en el lugar adecuado para producirse la mezcla rápida y completa, la mezcla de cal al inicio del canal de llegada del agua cruda y la solución de sulfato de aluminio en la garganta del canal Parshall . SISTEMA MODULAR


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Cap. 4. PROCESOS UNITARIOS BÁSICOS

Fig. 6: Esquema de un canal Parshall 15

4.4

Floculación (105) El término floculación se refiere a la aglomeración de partículas desestabilizadas para formar agregados floculentos; es el proceso por el cual, una vez desestabilizados los coloides, se provee una mezcla suave de las partículas para incrementar la tasa de encuentros o colisiones entre ellas sin romper o disturbar los agregados preformados. De la misma manera que la coagulación, la floculación es influenciada por fuerzas químicas y físicas tales como la carga eléctrica de las partículas, la capacidad de intercambio, el tamaño y la concentración del flóculo, el pH, la temperatura del agua y la concentración de los electrolitos. (106) Una vez dispersados los coagulantes, se debe inducir una agitación lenta en el agua, que permita la aglomeración de las partículas desestabilizadas y de lugar al crecimiento del flóculo . Ese crecimiento se produce en los floculadores por el contacto entre partículas. En los floculadores, son importantes las siguientes características: •

15

Definición

Objetivo

La forma de producir la agitación Fuente: Elaboración propia

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Módulo Nº 9 – O&M en potabilización • •

La gradiente de velocidad El tiempo de detención, que es el tiempo que permanece el agua en el floculador

Entre las formas de producir la agitación se tiene: Floculadores mecánicos • Floculadores hidráulicos de flujo horizontal • •

Floculadores hidráulicos de flujo vertical

(107) En el caso de la planta de tratamiento de la Fig.5, se muestran las cámaras para la colocación de agitadores mecánicos . Los datos para el funcionamiento de esta unidad proviene de los ensayos explicados en el capítulo anterior. (108) En las unidades de floculación, en particular cuando la agitación es mecánica, se deberá verificar la rotación de los equipos instalados en la planta, para que se mantenga el gradiente de velocidad especificado en los ensayos. Asimismo, se debe verificar en todos los casos, que no se formen corrientes de alta velocidad que puedan promover la ruptura de flóculos o que la velocidad sea tan baja que los mismos estén sedimentando en las unidades de floculación. (109) Si se trata de unidades mecánicas de agitación se debe tener cuidado con los equipos, tanto de los que se encuentran en funcionamiento como los de reserva, para no tener problemas posteriores de operación.

Operación

Mantenimiento

(110) Cuando existen variaciones de caudal importantes, que provoquen modificaciones de gradientes de velocidad o tiempos de retención en los floculadores, se debe proceder a modificar la separación entre las celdas, en el caso de floculadores hidráulicos o la rotación de los agitadores y los tiempos de retención en caso de floculadores mecánicos. El mantenimiento técnico del conjunto motor-reductor de floculadores mecanizados deberá ser realizado de acuerdo a las especificaciones del fabricante de los equipos. (111) Cualquiera sea el caso, debe procederse de acuerdo a los resultados obtenidos por los ensayos explicados en el capítulo anterior.

4.5

Canal de agua floculada (112) El objetivo de esta unidad es transportar el agua proveniente de las unidades de floculación hasta los sedimentadores, (situados transversalmente), este canal de sección es variable y permite distribuir el caudal del agua en forma uniforme. La velocidad en el canal debe ser tal, que evite que los flóculos sedimenten, pero sin producir la ruptura de los flóculos de reciente formación.

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Objetivo

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(113) No requiere ningún tipo de operación.

Operación

(114) Se debe verificar en forma permanente que el canal se encuentre limpio, para evitar la acumulación de materiales en el fondo del canal, que impidan el paso del agua o producir modificaciones en su funcionamiento.

4.6

Mantenimiento

Decantadores o sedimentadores (115) Sedimentación es la operación por la cual se remueven las partículas sólidas de una suspensión mediante la fuerza de gravedad; en algunos casos se denomina clarificación o espesamiento. (116) Una vez que se han formado los flóculos, es necesario separar los mismos del agua, para realizar este procedimiento la planta cuenta con las unidades de sedimentación y filtración, el trabajo de ambas unidades es complementario.

Sedimentación

Objetivo

(117) En un decantador o sedimentador se pretende que los flóculos sedimenten en el fondo de la unidad, para que el agua se clarifique y los sólidos puedan ser removidos del fondo. Existen diversos tipos de sedimentadores , entre ellos se tiene: • • •

los convencionales de flujo horizontal los sedimentadores de flujo vertical y manto de lodos los de alta tasa entre los cuales se encuentran los sedimentadores de placas

(118) Al mismo tiempo los sedimentadores pueden tener distintas formas , entre las más comunes están los rectangulares y los circulares. (119) En el fondo de estas unidades, se acumula una gran cantidad de lodos, que depende de la calidad del agua que esta siendo tratada. En forma periódica o continua, se debe realizar la extracción de los lodos que se han acumulado en el fondo, en un periodo de tiempo. Cada unidad en una planta de tratamiento es diseñada con un sistema de extracción de lodos, el mismo que puede ser hidráulico o mecánico. (120) La operación de las unidades de decantación está centrada a la evacuación del lodo depositado en el fondo de las mismas. En el caso de extracción hidráulica, el operador deberá abrir la válvula de descarga durante un tiempo tal, que después de la salida del lodo, le permita observar la salida del agua clarificada por el fondo del decantador. Si la extracción es mecánica el objetivo de la operación es el mismo, en general el operador deberá prestar especial atención a las recomendaciones técnicas del fabricante de los equipos de limpieza. En general se debe cumplir con lo siguiente :

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Operación

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a) Evacuación periódica. Consiste en llenar los sedimentadores y dejarlos trabajar durante un periodo de tiempo, que puede variar de 15 días a uno o varios meses, de acuerdo a la turbiedad del agua cruda durante ese período, a la dosis y tipo de coagulantes y el volumen muerto que queda en el tanque (para almacenamiento de fangos). Este volumen (en forma empírica) se calcula entre el 10 al 20% del volumen total del tanque para decantadores de flujo horizontal . En decantadores de placas no debe ser inferior al 50% del volumen total, para que los procesos de llenado y vaciado no sean demasiado frecuentes. En todos los casos, el fondo debe tener una pendiente mínima del 5% hacia las bocas del desagüe que están colocadas en el piso y no deben quedar a más de 10 m del punto más alejado de recolección. Por eso en tanques grandes hay que prever varias salidas para los lodos, de manera que se facilite su arrastre por medio de mangueras de alta presión. Debe incluirse en el diseño del tanque de sedimentación un sistema de tubos donde se puedan conectar estas mangueras. La presión disponible en la salida debe estar entre 20 y 80 m. Se debe tener en cuenta que los lodos no se depositan en forma uniforme en el área del tanque, especialmente en los de flujo horizontal. Los proyectistas prefieren, por estas razones colocar las bocas de salida en la mitad del primer tercio del tanque y algunos adicionan una o dos series de tolvas con pendientes de 60º en esa parte, para facilitar la limpieza y espaciar el vaciado; se debe considerar abrir en forma periódica la válvula de drenaje, a fin de disminuir la altura de los fangos acumulados en ese sitio. En decantadores de placas se usa en la actualidad, la evacuación continua de lodos. En los años 70, se empleó el sistema de vaciado periódico que se continúa utilizando (con mucho éxito), para eliminar los sólidos provenientes de la decantación de partículas discretas (presedimentadores o desarenadores), por ser estas partículas demasiado pesadas para ser arrastradas fácilmente por el flujo, cuya velocidad elevada no se puede mantener en todo el trayecto. En caso de necesidad por realizar labores de limpieza o mantenimiento de uno de los decantadores, este se lo retirará de operación cerrando las compuertas correspondientes a la unidad a ser aislada y abriendo la válvula de descarga de lodo para permitir el vaciado total de la unidad. b) Evacuación contínua. La evacuación continua, puede hacerse de dos formas distintas: •

SISTEMA MODULAR

Por métodos mecánicos 09-Potabilizacion-V1

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Cap. 4. PROCESOS UNITARIOS BÁSICOS •

Por métodos hidráulicos

•

Los métodos mecánicos a su vez son de dos clases : •

•

Con equipos que empujan por el fondo, lentamente, el lodo hacia la boca de salida, desde donde es extraído (en este caso el lodo es arrastrado por el equipo y la boca está quieta). Con equipos que transportan por el fondo, las bocas de salida para ir succionando el lodo en su sitio a medida que cae (en este caso el lodo está quieto y son las bocas de salida las que se mueven).

Los métodos hidráulicos , por su parte, dejan escurrir por gravedad el lodo hasta las bocas de salida y de ahí se lo puede extraer (en este caso el lodo se mueve por su propio peso y las bocas de salida están quietas).

4.6.1 Métodos mecánicos (121) En los decantadores de flujo horizontal tradicionales se ha preferido el uso de métodos mecánicos con cadenas o puentes barrelodos, debido a la gran área que estos tanques ocupan (seis veces mayor que los de placas y dos veces mayor que los de manto de lodos).

Fig. 7: Sistema de remoción de lodos, en cadena barre lodos sin desnatador 16 (122) La remoción mecánica se realiza por medio de estructuras metálicas que avanzan, apoyadas en las crestas de los muros de los sedimentadores, barriendo el fondo con rastras que llevan el material sedimentado, hasta una tolva colocada al extremo del tanque donde hay una válvula automática que se abre periódicamente para extraer los sólidos acumulados.

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Fuente: Di Bernardo, L. Métodos e Técnicas de Tratamiento de Agua . ABES, 1993.

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(123) En otros casos las rastras tienen movimiento circular y el lodo se recolecta al centro de ellas. Cuando se trata de tanques rectangulares se colocan varias estructuras del tipo circular, como se hizo en Guarau (San Pablo, Brasil). (124) Un método mecánico utilizado recientemente es el de los sifones aspiradores flotantes ( Trac-Vac ).

Fig. 8: Sistema de recolección de Lodos Trac-Vac 17

Fig. 9: Detalle sistema de recolección de Lodos Trac-Vac 18 17 Fuente: Arboleda 3a. Ed. 2000. 18

V., J. Teoría y Práctica de la Purificación del Agua. Mc Graw Hill

Fuente: Arboleda V., J. Teoría y Práctica de la Purificación del Agua. Mc Graw Hill 3ª. Ed. 2000 SISTEMA MODULAR


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(125) Este sistema consiste en tubos horizontales de 2 a 5 m de largo, perforados con orificios de ¾” a 1” cada 0.15 a 0.30 m colocados de 0.10 y 0.15 m sobre el piso del tanque y suspendidos al centro por otro tubo del mismo diámetro en forma de T invertida (4” a 6”), que sube por encima del nivel del agua hasta un canal lateral formando un sifón. El conjunto es fabricado en aluminio liviano y va suspendido lado a lado en flotadores, por medio de cables movidos por un motor eléctrico, se arrastra todo el aparato de un extremo al otro del sedimentador, aspirando los lodos del fondo, que son descargados por sifonamiento en el canal. Para que funcione este sistema es esencial que el sifón no pierda el vacío, esto ocurre a veces con frecuencia (como en la planta de Los Berros, México) y es uno de los principales problemas. El vacío hay que restituirlo por medio de una bomba, lo que implica una atención casi continua al sistema. (126) Este equipo se ha usado no sólo para sedimentadores de flujo horizontal, sino también para decantadores de placas, como en la planta antes mencionada. En este caso, al tanque hay que darle una forma especial, dejándole corredores vacíos de 0.6 metros de ancho entre filas para permitir el paso de los tubos verticales, lo que no aleja las dificultades constructivas, además de las operaciones anotadas. (127) Existen también, sistemas de aspiradores con tubos perforados que recorren el fondo del tanque montados sobre un carro que se desplaza impulsado por aire comprimido proveniente de un compresor, que debe producir no menos de 90 lb/pulgada 2. Tanto el lodo (que se extrae por medio de una bomba o por gravedad si hay una caída de por lo menos 1.5 m) como el aire que se inyecta, se transportan con mangueras de polietileno de alta densidad. De esta forma no es necesario construir ninguna estructura de apoyo sobre los muros del tanque, lo que lo hace muy adaptable a los decantadores de placas.

4.6.2 Método hidráulico (128) La remoción hidráulica de los sedimentos es especialmente apropiada para decantadores de alto rendimiento debido a su menor área construida que permite atolvar los fondos, sin que el costo sea excesivo y para algunos decantadores de manto de lodos por su configuración especial. (129) Para efectuar la remoción hidráulica es necesario acercar los fangos tanto como se pueda hacia las bocas de drenaje, ya que dichos fangos no son arrastrados por el flujo, debido a que la velocidad decrece en relación directa al cuadrado de la distancia al orificio de succión. Esto implica que:

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a) Para poder remover lodos hidraúlicamente es necesario proyectar un gran número de bocas de desagüe. b) Para disminuir el número de puntos de salida, la única solución es construir tolvas con una pendiente suficiente como para que las partículas de lodo rueden hacia las bocas de drenaje, ya sea durante la apertura del desagüe o antes por concentración del material del lodo. (130) Se debe realizar el mantenimiento de los equipos de limpieza, en caso de que sean electromecánicos se cumplirá las acciones de acuerdo con sus manuales. Cuando se trate de unidades con placas, se debe verificar que las mismas no estén rotas y se encuentren en su lugar, si se rompen se debe proceder a la reparación inmediata.

Mantenimiento

(131) En las canaletas de recolección de agua decantada, las placas con vertedores triangulares deben mantenerse completamente limpias y niveladas a través de los tornillos de nivelación. (132) Se debe tener especial cuidado con el mantenimiento y la limpieza de las válvulas, compuertas y equipos de recolección de lodos.

4.7

Canal de agua decantada (133) El objetivo de esta unidad es transportar el agua decantada, desde la salida de los decantadores hasta los filtros rápidos y distribuirla entre los mismos. (134) No requiere ningún nivel de operación. (135) Se debe verificar en forma permanente que el canal se encuentre limpio, evitar la acumulación de materiales que impidan el paso del agua y puedan producir modificaciones en su funcionamiento.

4.8

Objetivo

Operación Mantenimiento

Filtración (136) El objetivo básico de la filtración es separar las partículas y microorganismos objetables, que no han quedado retenidos en los procesos de coagulación y sedimentación. El trabajo que desempeñan los filtros, depende directamente de la mayor o menor eficiencia de los procesos preparatorios. La filtración puede efectuarse de muchas formas : con baja tasa de filtración (filtros lentos) o con alta tasa de filtración (filtros rápidos), en medios porosos o en medios granulares, con flujo ascendente o descendente o mixto (parte ascendente y parte descendente). En la Tab.7 se detalla la clasificación de los filtros:

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Objetivo

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Según la velocidad Según el medio filtrante usado de filtración Rápidos 120 – 360 m3/m2día

Lentos 7 – 14 m3/m2día

*Arena (h= 60 a 75 cm) *Antracita (h = 60 – 75 cm) *Mixtos: Antracita (35-50 cm) Arena (20-35 cm) *Mixtos: Arena, Antracita, Granate Arena (h = 60 – 100 cm)

Según el sentido del flujo

Según la carga sobre el lecho

Ascendentes

Por gravedad

Descendentes

Por presión

Flujo mixto Descendente Ascendente Horizontal

Por gravedad

Tabla 7: Clasificación de los filtros (137) Las unidades de filtración más utilizadas en poblaciones medianas a grandes, son las de filtración rápida, los filtros lentos en comunidades pequeñas, debido a la gran superficie que se requiere para los filtros lentos, la cual se incrementa en función a la cantidad de agua a filtrar. Se describe el proceso de filtración rápida , para una planta de tratamiento convencional:

4.8.1 Operación de la unidad de filtración rápida (138) Esta unidad opera básicamente en dos ciclos : el primero de filtración como tal y el segundo de lavado. Una vez que el volumen de agua filtrada se reduce debido a las pérdidas de carga en el material granular, que son consecuentes de la obstrucción del lecho filtrante con el material arrastrado por el agua, la obstrucción se incrementa obstaculizando el paso del agua.

a) Descripción de un filtro rápido Los filtros convencionales esencialmente están constituidos por un tanque rectangular de concreto de 3.5 a 5 m de profundidad total, en el cual se coloca un lecho de arena y grava sobre un sistema adecuado de drenaje. El flujo del agua pasa de la parte superior del tanque, atraviesa el lecho filtrante cuya profundidad suele ser de 0.50 a 2.00 m, hasta los drenes del fondo. Al cabo de cierto número de horas de servicio, el filtro se obstruye, y se hace necesario lavarlo invirtiendo el sentido del flujo, por medio de agua que se inyecta a presión a través de los drenes y se recoge en las canaletas de lavado colocadas sobre la superficie de la arena, como se observa en la Fig.10. Esta operación dura de 5 a 15 minutos, después de la cual el filtro vuelve a su operación normal.

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Fig. 10: Filtros rápidos convencionales 19 (139) El sistema consta de cuatro flujos básicos: 1. Un flujo de entrada del agua decantada, al filtro 2. Un flujo de salida del agua ya filtrada 3. Un flujo de entrada del agua de lavado al filtro, para realizar la limpieza del medio filtrante 4. Un flujo de desagüe del agua sucia proveniente del lavado de la unidad

b) Lavado del filtro Durante el proceso de filtrado, los granos de arena del medio filtrante se recubren de material depositado en ellos, aumentan de volumen hasta obstruir el paso del flujo, situación que obliga a realizar una limpieza periódica, que se puede realizar raspando las capas superficiales del filtro, lavando por separado y colocándolas nuevamente en el filtro (invirtiendo el sentido del flujo), inyectando agua a través de los drenes y recolectándola en la parte superior. Esta forma de limpieza se emplea sólo en filtros en los cuales se remueven partículas discretas, no floculentas que penetran poco dentro del lecho. Una segunda forma, se usa tradicionalmente en todos los filtros rápidos, que trabajan con agua floculada, donde la penetración de las impurezas es mucho más profunda que en los filtros lentos. (140) El lavado debe hacerse cada vez que la pérdida de carga es igual a la presión estática sobre el fondo del lecho, o la calidad del efluente desmejore . La mayoría de los 19

Fuente: Di Bernardo, L. Métodos e Técnicas de Tratamiento de Agua . ABES, 1993

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problemas del filtro se originan en un lavado deficiente incapaz de: • •

•

Desprender la película que recubre los granos del lecho Romper las grietas o cavidades en las que se acumulan los materiales que trae el agua Transportar el material desde el interior del lecho, hasta las canaletas de lavado

(141) En ambos casos, al lavar el lecho e iniciar la operación de filtrado, el material no removido queda atrapado entre los granos (del medio) y al progresar la carrera de filtración se compacta, razón por la cual la superficie del filtro desciende lentamente, como lo muestra la figura siguiente:

Fig. 11: Contracción del lecho filtrante y formación de bolas de barro debidas a un lavado deficiente 20 (142) Las áreas más obstruidas , generalmente son alrededor de las paredes, estas se desprenden dejando grietas entre las paredes y la arena (en casos de deterioro), estas grietas pueden llegar hasta la grava y el medio granular se llena de “bolas de barro” que disminuyen el área de paso del flujo. Este fenómeno se presenta paulatinamente: cuando se llenan las cavidades dentro del lecho, al no ser removido este material que se compacta y las cavidades se unen entre ellas, hasta formar bolas relativamente grandes. En estas condiciones, el filtro deja de ser útil para cumplir con el proceso de tratamiento del agua y debe ser reconstruido totalmente. Para evitar que esto ocurra con frecuencia (suceso grave), el lavado del filtro debe hacerse con sumo cuidado. 20


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(143) Otra dificultad radica en producir una distribución uniforme del flujo ascendente, este es un problema que aún no se resuelve. Inicialmente se usaron lechos de grava poco profundos de 15 a 20 cm., y se colocaba una malla metálica entre la gravilla y la arena para evitar que aquella se desplace durante el lavado. Esta malla no resultó útil, pues se destruía rápidamente. Se pensó en aumentar la profundidad de la grava hasta 45 cm. y suprimir la malla. (144) Esta solución por lo común funciona, pero no deja de ocasionar problemas, pues en la superficie de contacto entre la gravilla de 2.38 - 4.76 mm (que no se expande) y la arena, por lo general con una superficie no mayor de 1 mm (que se expande), se establece durante el lavado del filtro un régimen turbulento, en el cual el flujo en lugar de ascender uniformemente, como se espera, es proyectado hacia arriba por los poros de la grava en forma de chorros de alta velocidad, los que van desplazando, primero a la grava fina y luego a la grava de soporte, produciendo huecos que se llenan de arena, y que se escurren por los drenes. Con el tiempo, el lecho de grava se vuelve ondulado y se invierten parcialmente las capas. En la Fig.13 se describe el fenómeno en su iniciación. (145) Cuando esto sucede, la superficie del lecho filtrante se observa dispareja, con hondonadas y montículos, señal de que se han producido fallas en el sistema de soporte de la arena, por fenómenos hidráulicos como los descritos, o rupturas en los drenes.

Fig. 12: Falso fondo con malla 21 21

Fuente: Arboleda V., J. Teoría y Práctica de la Purificación del Agua . Mc. Graw Hill 3ª. Ed. 2000. SISTEMA MODULAR


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c) Modalidades del lavado de filtros Como se observa en la siguiente tabla existen diversas formas de ejecutar el lavado, que se aplica según el tipo del medio filtrante empleado . Lavado ascendente con agua Tipo

Agitación Auxiliar

Descripción

Tipo

Descripción

Medio filtrante con que se usa este lavado

De alta velocidad (0.60 a 1.20 m/mm)

Se usa velocidad Sin Se usa lavado ascendente Arena fina sola constante durante el agitación solo arena y antracita lavado, con auxiliar fluidificación de todas Con agua -con chorros fijos Arena fina sola las capas del medio -con chorros rotatorio arena y antracita filtrante y estratificación Con aire Aire sin flujo ascendente Arena fina sola de partículas primero y agua sola después arena y antracita De baja velocidad Velocidad constante Con aire Aire primero separadamente Arena gruesa sola (0.24 a 0.45 m/mm) durante el lavado, sin del flujo ascendente que se fluidificación de partículas inyecta después Velocidad inicial más Con aire Aire simultáneamente con el Arena gruesa sola baja durante la primera agua (primero) y luego agua fase del lavado, que sola a una rata mayor durante la segunda fin fluidificación en ambas De baja velocidad Velocidad baja durante la Con aire Aire simultáneamente con Arena gruesa sola seguida de alta primera fase de lavado un flujo ascendente primero velocidad (0.24 a sin fluidificación, y alta bajo y agua sola con alta 0.30 + 0.60 a 1.0 durante la segunda fase velocidad después m/min con fluidificación de partículas *Nota: por arena fina se entiende la de un T.E. = 0.45 a 0.55 mm y arena gruesa la de un T.E. = 0.8 a 1.2 mm 22

Tabla 8: Modalidades del lavado de filtros

(146) El lavado en general , se produce con arena fina sola (T.E. = 0.45 a 0.55 mm) o arena fina y antracita (T.E. = 0.8 1.2 mm) se deben usar exclusivamente en lavados con agua, tanto ascendentes como auxiliares y si se usa aire éste debe emplearse únicamente en la primera fase del lavado (1 a 3 min iniciales). El aire debe suspenderse antes de inyectar el agua por los drenes. (147) Los medios de arena gruesos , (T.E. = 0.8 a 1.2 mm) en cambio, cuando se los lava con velocidades bajas (0.30 a 0.55 m/mm) requieren necesariamente el aire para complementar su limpieza, ya sea en forma simultánea con el flujo ascendente o separado: primero aire solo (sin agua) durante 1 a 3 min de inicio, y en la segunda fase retrolavado con velocidades de 0.30 a 0.55 m/min) para asegurar una completa extracción del lodo desprendido de los granos durante la primera fase. 22

Fuente: Di Bernardo, L. Métodos e Técnicas de Tratamiento de Aguas . ABES, 1993

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d) Lavado ascendente con agua De acuerdo a la magnitud de la velocidad ascendente del lavado, el lecho filtrante puede tener: 1. Todas sus partículas fluidificadas, que se denomina alta velocidad de lavado. 2. Las partículas más finas fluidificadas (no las más gruesas) se denomina velocidad intermedia de lavado. 3. Ninguna fluidificación de casi la totalidad del lecho filtrante, salvo algunas capas superficiales, denominada baja velocidad de lavado. (148) Se describen los tres sistemas posibles de lavado ascendente de un filtro: 1. En el sistema de alta velocidad de lavado, la velocidad del flujo debe calcularse para que sea capaz de iniciar la fluidificación de la partícula más gruesa, de las de 1.0 a 1.2 mm de diámetro de arena, o de 2.0 a 2.8 de antracita, dejando que se expandan libremente las más finas, que se logra con velocidades entre 55 y 75 ml/min. En estas condiciones las porosidades de las capas superiores de partículas de 0.5 - 0.6 mm de diámetro alcanzan valores entre 0.6 y 0.65 con expansiones de un 50% - 70% y gradientes de velocidad entre 290 y 310 s -1 ligeramente menores al óptimo de alrededor de 320 s -1. Las capas inferiores de partículas, a pesar de que su expansión es muy baja, alcanzan por su mayor peso, gradientes más elevados que las capas superiores con valores de 375 a 420 s-1, que están un poco más alejadas del valor óptimo para ellas, que es alrededor de 470 s -1 (que son suficientes). Cuando se utiliza alta velocidad de lavado, no es conveniente (al contrario de lo que se ha venido sosteniendo durante los últimos treinta años), aumentar dicha velocidad, en caso de que suba la temperatura del agua para mantener la misma expansión del lecho, debe tenerse en cuenta que el gradiente de velocidad aumenta con la temperatura, en forma significativa; resulta más eficiente lavar con agua caliente que con agua fría. 2. En el segundo caso: velocidad intermedia de lavado , el flujo ascendente se calcula para que las capas superiores de partículas de 0.5 - 0.6 mm de diámetro se expandan entre un 20% y un 40% aunque las más pesadas del fondo, no sufran expansión alguna, esto se logra con velocidades entre 40 y 55 cm/min. En este caso las porosidades de las capas superiores alcanzan valores entre el 0.55 y el 0.60 con gradientes de velocidad de alrededor de 270 s-1, resultado que no se diferencia del que se obtiene con velocidad mayor. Las capas SISTEMA MODULAR


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de arena (del fondo) de 0.9 a 1.2 mm de diámetro, no se expanden en absoluto, pero alcanzan gradientes entre 330 y 375 s-1. Con este método al igual que con el anterior, se debe aumentar el flujo para compensar la menor expansión del lecho, cuando la temperatura del agua sube (no parece estar teóricamente justificado). 3. En el tercer caso de baja velocidad de lavado, la expansión de las partículas es nula en las capas inferiores y mínima (5 a 15%) en las superiores. Esto se debe al uso de:

a)

granos finos de arena en la capa superior de 0.5-0.6 mm y velocidades de lavado de 25 a 30 cm/min

b)

a lechos de granos gruesos y uniformes de arena de 0.7 a 1.2 mm de diámetro y velocidades de 45 a 55 cm/min

En el sistema “a” los gradientes de velocidad son bajos, de alrededor de 250 s-1 tanto para los granos gruesos como para los finos. En el sistema “b” los gradientes son mucho más altos, mayores de 350 s -1, aún para las capas superiores, lo que no se puede conseguir cuando se emplean lechos de arena de menor tamaño. Cuando no existe expansión, si aumenta la velocidad de lavado, aumenta el gradiente de velocidad hasta un máximo, que es cuando todo el lecho se fluidifica. (149) En los tres métodos descritos, sin embargo, los gradientes de velocidad son relativamente pequeños y es necesario, por eso, aumentarlos introduciendo sistemas auxiliares tales como: 1. Lavado superficial con agua 2. Lavado con aire (150) Ambos sistemas utilizan una fuente de energía adicional , para que la potencia disipada total sea la misma que la potencia originada por la agitación auxiliar más la potencia debida al lavado ascendente, salvo en el caso, que se utilice consecutivamente lavado de aire (primero) y luego con agua. En este caso el lavado con aire sirve para producir fricción entre los granos (pues no hay fluidificación del medio filtrante) y el lavado con agua para arrastrar la película de lodo desprendida.

1. Lavado auxiliar con agua Es el sistema más utilizado en América , y puede realizarse de tres formas diferentes: a) Brazos rotatorios superficiales . Los brazos se colocan a unos 0.05 a 0.075 m de altura sobre la superficie del lecho filtrante, el par de brazos alineados en forma horizontal, producen chorros de agua que salen

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de los brazos en sentido opuesto, esto los hace mover y requiere para trabajar una presión de 30 a 40 m y se usa de 30 a 80 l/min/m2. Para utilizarlos se vacía el filtro hasta dejar unos 30 cm de capa de agua, y se inicia el lavado superficial, el cual se continúa por varios minutos. Se suspende el lavado, y se produce una expansión de un 15% a 25%, capaz de arrastrar todo el material desprendido en el proceso anterior. Este sistema tiene la ventaja de ser económico en el uso de agua, pues se aplica en forma concentrada, solamente sobre el área por donde se desplazan los brazos.

Fig. 13: Brazos Rotatorios para el lavado superficial 23 b) Rociadores fijos superficiales. Los rociadores fijos, en cambio, aplican agua a toda la superficie del filtro en forma simultánea, estos consisten de una malla de tubos colocados a poca altura (5 a 10 cm) sobre el lecho y en las cuales se dejan boquillas u orificios pequeños, de manera que los chorros de agua puedan proyectarse directamente contra la capa superficial del medio filtrante. Se usan tasas de flujo de 80 a 160 l/min/m2 con presiones de formación de bolas de barro. Los tubos distribuidores del 1 1/2” a 3” se colocan con espaciamiento entre 60 y 90 cm. El número de orificios o boquillas por distribuidor se puede calcular a partir del flujo unitario, pero como mínimo debe haber uno por cada 30 cm.

c) Rociadores

rotatorios

sub-superficiales.

Estos rociadores se utilizan en los Estados Unidos desde la introducción de los lechos de arena y antracita. Tiene un brazo en la superficie (similar al tradicional) y el otro a unos 0.30 m más profundo, para lavar la interfase de los materiales filtrantes. El defecto de este sistema es que

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con frecuencia suele atascarse, aunque produce una turbulencia adicional en profundidad, por el agua y por la agitación mecánica, que es de utilidad en la remoción de los lodos acumulados.

2. Lavado auxiliar con aire El lavado auxiliar con aire requiere de drenes especiales y se lo usa bajo dos modalidades distintas:

a) Primero aire y luego retrolavado . Este sistema (frecuente en compañías inglesas) consiste en introducir por boquillas diseñadas al efecto, aire con velocidad de 0.3 a 0.45 m/min, en ocasiones hasta 0.6 m/min durante los primeros minutos de lavado (1 a 3) y luego flujo ascendente con velocidades de 0.3 m/min. En estas condiciones el lecho filtrante no se expande ni se estratifica y la agitación inicial se usa solo para frotar un grano con otro. Como se tarda un tiempo para suspender el aire e iniciar el retrolavado, las partículas removidas tienen en esta modalidad ocasión de volver a sedimentar, lo cual produce dificultades para mantener el lecho limpio. Este lavado se lo utiliza para arena fina .

Fig. 14: Modelos de boquillas 24 En Norteamérica se emplea este mismo lavado, con velocidades de aire más altas de 0.9 a 1.5 m/min y con el retrolavado también a mayor velocidad de 0.6 a 0.9 m/min., para inducir una limpieza mejor del lecho acompañada de estratificación.

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Fuente: Di Bernardo, L. Métodos e Técnicas de Tratamiento de Agua . ABES, 1993.

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b) El lavado con aire y agua simultáneamente se lo usa únicamente para arena gruesa (preferida en el continente europeo) en dos etapas: una primera de 3-5 min en la cual se inyecta aire por las boquillas con velocidad de 0.6 a 1.2 m/min, conjuntamente un flujo ascendente con velocidad de 0.25 m/min. Se suspende el aire y se aumenta la velocidad del retrolavado a 0.450.50 m/min. Como se trata de arena gruesa no hay estratificación. Otras compañías en cambio, usan arena muy gruesa con tamaños de 2 a 3 mm y profundidades hasta de 1.80 m, emplean velocidades mayores del aire de 1.8 a 2.4 m/min y retrolavados de 0.25 a 0.3 m/min. El lavado simultáneo aire agua, es sin lugar a dudas, el más eficiente y con él que rara vez se presentan bolas de lodo, aún con el filtrado de efluentes terciarios de aguas negras. Requieren por otra parte, drenes más sofisticados, compresores de aire con sus correspondientes tuberías de distribución y no pueden emplearse para arena y antracita. (151) Métodos para aplicar el agua de lavado: El flujo de lavado puede provenir de:

a) Un tanque elevado . Debe construirse un tanque elevado que pueda situarse: (a) sobre una colina vecina, cuando la topografía lo permita, (b) sobre estructuras metálicas o (c) sobre el edificio mismo de la planta. Para llenar el tanque, es necesario un equipo de bombeo, con sistema de arranque y parada automática, que alimente al tanque elevado con agua filtrada.

b) Un sistema de bombeo. Si se lava por inyección directa con bombas, estas deben ser de gran capacidad y baja presión y no debe especificarse menos de dos unidades. Las bombas impulsarán agua filtrada

c) Otros filtros trabajando en paralelo . En el caso de lavado con agua proveniente de otras unidades, se debe tener en cuenta, que si se deja la salida del afluente, a un nivel mayor que la de la canaleta de lavado, y se interconectan los filtros, al abrir la válvula de drenaje, el nivel en la caja de la unidad que se quiere lavar desciende, y se establece una carga hidráulica h2, que invierte el sentido del flujo en el lecho filtrante y efectúa el lavado. (152) Cuando se llega a la pérdida máxima de carga permisible por filtración hf, el nivel de agua sube hasta la cota N, y es necesario lavar un filtro, se debe abrir la válvula o compuerta, para que el nivel en él descienda rápidamente. En SISTEMA MODULAR


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esas condiciones se establece una carga negativa HL y el flujo se invierte. Para que esto sea posible, el gasto de todas las unidades debe ser por lo menos igual al necesario para lavar un filtro. De lo contrario el nivel en el canal descendería y la presión de lavado (hL) podría ser insuficiente. Por lo general debe haber un mínimo de cuatro unidades. (153) Este sistema de lavado tiene las siguientes ventajas : •

•

•

La expansión del lecho se inicia lentamente, al ir descendiendo el nivel de agua por debajo del vertedero de salida general I, la velocidad del flujo ascendente va aumentando con el tiempo. No se requiere equipo mecánico, ni tanque elevado, ni controlador de razón de lavado Se necesita un mínimo de válvulas y tuberías.

(154) Mantenimiento de las unidades de filtración rápida: En una unidad de filtración se debe mantener periódicamente: •

•

4.9

Los equipos con los que trabaja la unidad, ejemplo: bombas, válvulas, etc. Se debe reemplazar el material granular en caso de que no pueda ser lavado y el material se mantenga adherido a los granos. Si el material, por problemas de operación se ha entremezclado, no garantiza calidad del efluente.

Tanque de almacenam iento (155) El objetivo de la unidad es almacenar el agua tratada y permitir la regulación del caudal, que depende de la demanda de la población. (156) Debe tener un manejo adecuado de las válvulas de entrada, salida y limpieza. (157) En forma periódica, se debe realizar la limpieza de las paredes del tanque, con cepillos, detergente y abundante agua, antes de ponerlo a funcionar. Asimismo, se debe verificar que las válvulas y su sistema de operación se encuentren en buen estado.

Objetivo

Operación Mantenimiento

4.10 Manejo de lodos (158) Uno de los aspectos más críticos en la operación de las plantas de tratamiento, es el manejo de los lodos que se producen durante los procesos de sedimentación y filtración (provienen de la coagulación con sulfato de aluminio, de compuestos férricos o de la remoción del color de turbiedad), con características físico-químicas y volúmenes diferentes en cada caso.

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(159) Los lodos que se producen en los sedimentadotes constituyen entre el 60 y 70% de los sólidos totales y en los filtros entre el 30 y 40%. Sin embargo en las plantas que remueven hierro y manganeso, los filtros retienen la mayoría de los lodos entre el 50 % y 90 %. Los polielectrolitos tienden a reducir el volumen de esos lodos. Entre los lodos deben distinguirse: • •

•

Los lodos líquidos que involucran el agua de arrastre Los lodos concentrados a los que se les ha sacado, por sedimentación u otro método similar buena parte del agua de arrastre. Los lodos semisolidificados (que son los mismos concentrados) a los que se les ha extraído la humedad, para que sean manejables y transportables en estado semisólido o filtros prensa.

(160) El volumen de los primeros lodos, puede estimarse de esta manera: los sedimentadores producen ente el 2 y 4% del caudal que se procesa y los filtros entre el 1 y 2%. En total el flujo de lodos de una planta no debe ser mayor, en promedio del 5% pero hay casos en que es mayor, en promedio del 5 % pero hay casos en que es mayor, esto quiere decir que por cada m 3 /s, que se procesa podría estimarse un flujo de lodos líquidos de 0.050 m 3 /s o sea de 4320 m3 /d, que es relativamente alto aceptando que 0.05 del caudal, es el valor del lodo líquido. (161) La disposición final de los lodos puede hacerse de diferentes formas: •

•

•

•

•

Devolverlos directamente a la corriente del agua, cuando la legislación nacional lo permite y los estudios de impacto ambiental no muestran indicio de perjuicios al ecosistema circundante. Descargarlos en alcantarillado (con o sin tratamiento) cuando la evaluación de los posibles daños a éste no resultan significativos Llevarlos a lagunas de almacenamiento en donde se decantan y por extrafiltración y evaporación se elimina el agua de arrastre hasta dejar el lodo semisolidificado. De allí se lo extrae por sistema mecánico y transporta al punto de disposición final. Se debe centralizar el lodo en concentradores, luego se extrae el lodo y se lo lleva a lagunas de secado, en donde se lo solidifica para luego trasportarlo y depositarlo en un sitio definido Se puede secar el lodo por sistemas mecánicos: filtros-prensa, filtros en correo sin fin, congelado, centrifugado o filtros al vacío, extraer la pasta desecada que se produce en ellos y transportarla hasta el lugar de almacenamiento.

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4.11 Desinfección (162) La desinfección del agua destinada al abastecimiento público consiste en la desactivación de bacterias y otros microorganismos que pueden causar enfermedades al ser humano. La desinfección se realiza mediante la adición de compuestos de Cloro o Cloro molecular Cl2. En caso de utilizarse  Los compuestos de Cloro más utilizados para la desinfección en hipoclorito de calcio o de sodio, las sales plantas de tratamiento son el adquiridas en estado sólido, primero deben Hipoclorito de Calcio y de Sodio. disolverse para posteriormente dosificarse y ser conducidas al punto de aplicación. La disolución de productos químicos en estado sólido se realiza en tanques proyectados para ese fin, a los cuales se añade una cierta cantidad de producto químico, el mismo que es disuelto en un volumen de agua filtrada por medio de agitación introducida mediante un agitador mecánico. La siguiente figura muestra un típico agitador rápido.

Fig. 15: Agitador rápido para preparación de soluciones de productos químicos 25 (163) Una vez preparada, la solución debe ser dosificada en forma adecuada para realizar la desinfección, mediante una bomba dosificadora de pistón o de diafragma. La aplicación de la solución se realizará por medio de una tubería de PVC provista de orificios con diámetro de 3 mm, localizada en la salida de la planta de tratamiento. (164) En forma diaria, debe ser controlada la concentración cloro residual en el agua tratada y se realiza por medio de 25

Fuente: Degremont, Catálogo de equipo para plantas de tratamiento de agua 1990.

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análisis químicos que indican este valor por aparatos que se encuentran en la tubería de salida del agua tratada, en dirección a la red de distribución. (165) La operación de los tanques de preparación de solución de hipoclorito consiste en el lavado de cada tanque (son dos), la adición del producto químico, el llenado del tanque con agua hasta la marca que indica el volumen de agua requerido y encendido del agitador hasta que el producto se haya disuelto en su totalidad. La bomba dosificadora debe ser calibrada de modo que dosifique el caudal necesario de solución, en el punto de aplicación. (166) El mantenimiento de los equipos radica en seguir las instrucciones del fabricante y además verificar en forma semanal si los orificios de la tubería de PVC no se encuentran obstruidos.

Operación

Mantenimiento

(167) En caso de utilizarse Cl 2, la operación y el mantenimiento de los equipos son mas complicados (son provistos por los fabricantes). El sistema de cloración con Cl 2 consiste de: a) Cilindros de Cloro de 900 o 68 Kg. b) Balanzas c) Clorador d) Inyector e) Bomba f) Detector de Cloro Gas g) Máscaras de Seguridad (168) El operador deberá solamente verificar la lectura del rotámetro que indica el caudal de gas dosificado y el mantenimiento deberá ser encomendado a la empresa proveedora del equipo.

4.12 Válvulas y compuertas (169) Las válvulas más utilizadas son de tipo mariposa y de compuerta. Su operación puede ser mediante volante hidroneumática o electromecánica. En el caso de la apertura de una válvula de un tanque elevado para lavado de filtros, se debe prestar especial atención al número de vueltas por minuto, indicadas en el manual de operación de la planta, para evitar el golpe de velocidad superior a la especificada. Las de compuertas son generalmente de forma cuadrada y pueden ser de flujo simple o de flujo doble, su operación puede ser mediante volante hidroneumática o electromecánica. (170) El mantenimiento de válvulas y compuertas debe ceñirse estrictamente a lo especificado por el fabricante. SISTEMA MODULAR


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4.

El diseño de una planta de tratamiento de agua potable estará en función al tipo de agua que se tiene de las fuentes y las características que se quiere alcanzar con su tratamiento 9. Defina Operación y Mantenimiento 10. ¿Qué es el método de la mezcla rápida? 11. ¿Cuales son las partes de una planta de tratamiento convencional? 7. ¿Con que partes cuenta la planta de tratamiento de agua potable de su EPSA? 8. Describa la operación y mantenimiento de las partes de la planta de tratamiento de su EPSA 4. El mantenimiento de una planta de tratamiento es tan importante como la operación misma. Una falla prolongada de la misma puede ocasionar daños de diversa magnitud desde una simple ausencia del servicio hasta dañar la salud de la población.

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5.

APLI CACIÓN DE PRODUCTOS QUÍM ICOS

5.1

Sulfato de aluminio (171) El Sulfato de aluminio es adquirido en estado sólido, en bolsas de 50 Kg. Se debe almacenar una cantidad que pueda atender las necesidades de la planta durante un mes o más, de operación.

Almacenamiento

(172) La preparación se realiza de la siguiente manera: •

•

El tanque en el cual se aplicará la sustancia, debe ser lavado con agua mediante una manguera, luego adicionar el producto en estado sólido y posteriormente el tanque se llena hasta la marca colocada en las paredes del mismo.

Preparación de la solución

Una vez que se tiene el tanque lleno se debe encender el agitador rápido, por el tiempo que tome la disolución completa del producto. Los tanques de dilución generalmente son construidos en el segundo piso de la casa de química.

(173) La dosificación de la solución de sulfato de aluminio se realiza por medio de dosificadores provistos de vertedor triangular y un regulador tipo tornillo. Los equipos son dispuestos, en el primer piso de la casa de química y son alimentados por gravedad, con la solución preparada en el piso superior. La siguiente figura muestra un dosificador de este tipo.

Dosificación

Fig. 16: Dosificador de solución de sulfato de aluminio 26 (174) La solución es conducida desde la salida del dosificador, por gravedad, hasta el punto de aplicación localizado en la garganta del canal Parshall . 26

Fuente: Degremont, Catálogo de equipo para plantas de tratamiento de agua 1990.

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Cap. 5. APLICACIÓN DE PRODUCTOS QUÍMICOS

(175) La solución de sulfato de aluminio se aplica en el punto de mayor turbulencia, después de la llegada del agua cruda. Este punto es la garganta del canal Parshall antes del resalto hidráulico. La aplicación se realiza por medio de una media caña de PVC, con diámetro de 200 mm. Provista de orificios con diámetro de 3 mm. En cada sección transversal de la media caña son dispuestos tres orificios, los cuales deben ser mantenidos sin obstrucciones, para que la aplicación de la solución sea uniforme a lo largo de toda la sección de la garganta. La figura muestra un esquema de la sección transversal de la media caña.

Agitación

30 °

0.10

Ø 3mm

Fig. 17: Esquema de la sección de media caña para aplicación de solución de sulfato de aluminio 27

5.2

Cal (176) La cal es adquirida en estado sólido en bolsas de 50 Kg., se debe prever almacenamiento de una cantidad de productos que pueda atender las necesidades de la planta durante un mes de operación. (177) La suspensión debe ser preparada de la siguiente manera: •

•

27

El tanque a ser llenado debe ser lavado con agua, mediante una manguera, luego debe ser adicionado el producto en estado sólido y el tanque debe ser llenado hasta la marca colocada en las paredes del mismo.

Almacenamiento

Preparación de la Suspensión

Una vez que el tanque esta lleno se debe encender el agitador lento durante el tiempo que tome el vaciado completo del tanque al piso inferior, donde se encuentran los dosificadores de cal. Los tanques son construidos en el segundo piso de la casa de química. La siguiente figura muestra un agitador lento para la preparación de la suspensión de cal. Fuente: Elaboración propia

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Fig. 18: Agitador lento para la preparación de suspensiones de productos químicos 28 (178) La dosificación de la suspensión de cal, se realiza por medio de dosificadores de vasos. Los equipos son dispuestos en el primer piso de la casa de química y son alimentados con la suspensión preparada en el piso superior, por gravedad. La siguiente figura muestra un dosificador de este tipo.

Dosificación

Fig. 19: Dosificador de cal 29 28 29

Fuente: Degremont, Catálogo de equipo para plantas de tratamiento de agua 1990. Fuente: Degremont, Catálogo de equipo para plantas de tratamiento de agua 1990.

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(179) A partir de la salida del dosificador la suspensión de cal debe aplicarse en la cámara de llegada del agua cruda, para que tenga el tiempo necesario para la corrección del pH antes de la coagulación química. La aplicación se realiza por medio de una canaleta de PVC, con diámetro de 200 mm., provista orificios con diámetros de 6-4 mm. En cada sección transversal de la media caña hay un orificio cada uno de ellos debe ser mantenido sin obstrucciones, para que la aplicación de la suspensión sea uniforme a lo largo de la sección del canal de llegada del agua cruda. La figura a continuación muestra un esquema de la sección transversal de la media caña.

0.10

Ø 6.4mm

Fig. 20: Agitador lento para la preparación de suspensiones de productos químicos 30

5.3

Cloro (180) El Cloro es el undécimo elemento más común de la corteza terrestre y esta ampliamente extendido en la naturaleza. (181) El Cloro, utilizado solo o en forma de hipoclorito sódico, actúa como un potente desinfectante. Añadido al agua destruye rápidamente bacterias y otros microbios, que ésta puede contener, lo que garantiza su potabilidad y ayuda a eliminar sabores y olores 31.

La mayor parte del suministro de agua potable en Europa Occidental depende de cloración. 

(182) En la tabla a continuación algunas recomendaciones para el manejo del gas Cl 2 en las plantas de tratamiento.

30

Fuente: Degremont, Catálogo de equipo para plantas de tratamiento de agua 1990. 31 Fuente: www.cloro.info/producto.htm

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Recomendaciones

•

• • •

•

•

•

•

•

•

•

•

•

•

•

•

•

•

• •

Las instalaciones y depósitos de productos químicos dispuestos para la cloración deben hallarse en recintos confinados. Estos recintos no son aptos para la estadía permanente de personas. La temperatura de los mismos no debe bajar de 0ºC y tampoco debe ser mayor a 50ºC. Por medio de carteles (señalización) se debe advertir sobre posibles riesgos y medidas de precaución en la operación de las instalaciones de cloración. Los recipientes destinados para contener sustancias químicas o cloro deben estar debidamente señalizados para tal objeto. Se deben tener recintos exclusivos para el uso y depósito del gas Cl 2, estos no deben tener comunicación con otros espacios y deben poder ser aislados de forma ignífuga y hermética. Los recintos de gas cloro deben estar provistos de sistemas de regaderas para precipitar las fugas de gas cloro. La apertura de las regaderas debe ser posible desde fuera y de forma manual. Los recintos de gas Cl 2 deben estar provistos de los correspondientes canales para la evacuación de agua. Estos recintos deben tener una salida directa al aire libre. Las puertas deben abrirse hacia afuera y sin necesidad de llave alguna desde el interior. Se deben evitar peligrosas fugas de gas Cl 2 de los recintos donde se encuentre este gas. En caso de fallas, se debe evitar la posibilidad de que ingrese a otras dependencias como ser cuartos más bajos, fosas, grutas, canales u orificios de absorción. Las instalaciones de gas Cloro deben estar dispuestas de tal forma que dado el caso de desaparición o paro del flujo de agua a clorar, se interrumpa por si solo el suministro del gas cloro. Las instalaciones de cloración que utilicen el gas cloro deben tener sistemas de bloqueo que cierren los conductos de unión al cambiar los recipientes de Cloro. Para el almacenamiento y transporte de los recipientes de gas cloro se deben utilizar medios de transporte adecuados Se debe controlar semanalmente que el desagüe de los recintos de cloración este libre de obstrucciones. Los aspectos de seguridad en las instalaciones de cloración deben ser examinados por un especialista regularmente por lo menos una vez al año y antes de su puesta en funcionamiento. Antes de la puesta en funcionamiento y cada seis meses, se deben realizar exámenes de hermetismo en los conductos flexibles y en los puntos de conexión así como también verificar el buen funcionamiento del sistema de regaderas y del detector de gas cloro. Se deben llevar registros escritos sobre los resultados de los exámenes y cambio de los conductos de conexión. Estaciones fijas de cloración que utilizan gas cloro deben estar debidamente señalizadas con carteles de información, restricción y advertencia. Recipientes de gas cloro llenos y vacíos deben ser asegurados contra posibles caídas. Las herramientas que se utilizan para abrir y cerrar el paso del Cloro de las garrafas no se deben dejar en las válvulas después del cambio de recipientes.

Tabla 9: Buen manejo del gas Cl 2 en las plantas de tratamiento

5.4

Resumen de actividades de operación y mantenimiento (183) La tabla a continuación presenta una propuesta de un ejemplo de programación de actividades para las EPSAs, quienes deben realizar actividades de operación y mantenimiento en una planta de tratamiento de agua destinada al abastecimiento público, la misma que está conformada por unidades de medición de caudal y mezcla rápida, floculación con agitadores mecánicos tipo turbina, decantación convencional, filtración rápida y desinfección con Cl 2:

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Planta de Potabilización Acción

Elemento de la Unidad de Tratamiento

Condiciones de Funcionamiento

Tareas Principales

Unidad Operación Mantenimiento

Canal de ingreso de agua cruda Ninguna • Verificación de la desobstrucción de orificios del aplicador de suspensión de cal. • Verificación de que no haya sedimentación de sólidos en el fondo del canal • Verificación de la altura del nivel del agua y borde libre del canal Canal Parshall • Lectura de la altura de la lámina líquida por medio de la regla para determinación del caudal. • Verificación de que el coagulante sea adicionado antes del resalto hidráulico en el punto de mayor turbulencia • Verificación de que el resalto hidráulico no este ahogado. Verificación de la desobstrucción de los orificios del aplicador de solución de coagulante. Floculación Ninguna • Verificación del número de rotaciones por minuto • Verificación de que no haya depósitos en el fondo de los tanques. Actividades de mantenimiento de los equipos de acuerdo a especificaciones del fabricante

Unidad Operación

Mantenimiento Unidad Operación

Mantenimiento

Tanques de Floculación Agitadores Agitadores

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Frecuencia

Responsable

Diaria

Operador

Diaria

Operador

Diaria

Operador

Diaria

Operador

Mensual

Operador Técnico Especializado


y

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Planta de Potabilización Acción Unidad Operación



Elemento de la Unidad de Tratamiento


Tareas Principales Decantación Descarga de lodo acumulado en el fondo

Sedimentadores

Unidades de entrada y salida de sedimentadotes

Verificación del estado de compuertas y orificios de la costina de distribución y verificación del nivel de las canaletas de recolección de agua decantada. Filtración Lavado de filtros

Filtros

Mesas de comando, válvulas y compuertas, bombas y sopladores

Actividades de mantenimiento de los equipos de acuerdo a especificaciones del fabricante. Desinfección Ajuste de rotámetro de acuerdo al caudal de entrada a la planta y la dosis de cloro deseada. Actividades de mantenimiento de los equipos de acuerdo a especificaciones del fabricante.

Dosificadores de Cloro Equipo de transporte de cilindros, balanzas, dosificadores, boosters, manómetros y válvulas del sistema

Frecuencia Semanal o dependiendo de la calidad del agua cruda Diaria

Responsable Operador

Operador

Diaria o dependiendo de la duración de la carrera de filtración Mensual

Operador

Operador

Diaria

Operador

Mensual

Operador y Técnico Especializado

Tabla 10: Ejemplo de programación de actividades para las EPSAs

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Planta de Potabilización Elemento de la Unidad de Tratamiento

Acción Unidad Operación


Decantación Descarga de lodo acumulado en el fondo

Sedimentadores


Unidades de entrada y salida de sedimentadotes

Verificación del estado de compuertas y orificios de la costina de distribución y verificación del nivel de las canaletas de recolección de agua decantada. Filtración Lavado de filtros

Filtros


Tareas Principales

Mesas de comando, válvulas y compuertas, bombas y sopladores

Actividades de mantenimiento de los equipos de acuerdo a especificaciones del fabricante. Desinfección Ajuste de rotámetro de acuerdo al caudal de entrada a la planta y la dosis de cloro deseada. Actividades de mantenimiento de los equipos de acuerdo a especificaciones del fabricante.

Dosificadores de Cloro Equipo de transporte de cilindros, balanzas, dosificadores, boosters, manómetros y válvulas del sistema

Frecuencia Semanal o dependiendo de la calidad del agua cruda Diaria

Responsable Operador

Operador

Diaria o dependiendo de la duración de la carrera de filtración Mensual

Operador

Operador

Diaria

Operador

Mensual

Operador y Técnico Especializado

Tabla 10: Ejemplo de programación de actividades para las EPSAs

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!

5. 6. 7.

?

12. ¿Qué función cumple el Sulfato de Aluminio, la Cal y el Cloro? 13. ¿Cuáles son los cuidados que se debe tener para cada uno de estos?

 

9.



5.

El Sulfato de Aluminio se aplica en el punto de mayor turbulencia La cal debe aplicarse en la cámara de llegada del agua cruda El Cloro debe aplicarse a la salida de la planta con dirección a la red de distribución.

¿En los procesos de tratamiento de su EPSA cual de estos reactivos se emplea? 10. ¿Qué medidas de seguridad se toman para su empleo y almacenamiento? El almacenamiento adecuado de los reactivos, garantiza su efectividad y la seguridad de todas aquellas personas que se encuentran en contacto con ellos

***


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5. 6. 7.

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12. ¿Qué función cumple el Sulfato de Aluminio, la Cal y el Cloro? 13. ¿Cuáles son los cuidados que se debe tener para cada uno de estos?

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9.

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5.

El Sulfato de Aluminio se aplica en el punto de mayor turbulencia La cal debe aplicarse en la cámara de llegada del agua cruda El Cloro debe aplicarse a la salida de la planta con dirección a la red de distribución.

¿En los procesos de tratamiento de su EPSA cual de estos reactivos se emplea? 10. ¿Qué medidas de seguridad se toman para su empleo y almacenamiento? El almacenamiento adecuado de los reactivos, garantiza su efectividad y la seguridad de todas aquellas personas que se encuentran en contacto con ellos

***

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ANEXOS ANEXOS

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ANEXO 1

Anexo 1: Formato de planificación del módulo (FPM ) Operaciones Técnicas

Área:

Código: 2

Programa: Producir agua potable según normas de calidad Código: 2.1

Objetivo del Programa: Producir agua segura para el consumo de la población

Módulo:

OPERACIÓN Y MANTENIMIENTO DE Código: SISTEMAS DE POTABILIZACIÓN 2.1.1

Objetivo terminal del Mód.:

Los/las participantes son capaces de: Tiempo total Operar y mantener adecuadamente las instalaciones de una planta de tratamiento de [hr:min reloj]: agua destinada al abastecimiento público

Requisitos:

•

Experiencia mínima en operación de plantas de tratamiento 26:00

UNIDADES TEMATICAS . d ó C

Objetivo parcial

1 . 1 . 1 . 2

Tema y contenidos Los/las participantes Tienen conocimiento Marco general sobre el marco 1. Marco legal normativo que rige a la 2. Control de la calidad de agua potable calidad del agua para abastecimiento público.

2 . 1 . 1 . 2

Tienen condiciones Análisis de laboratorio de realizar análisis 1. Determinación de parámetros básicos 2. Interpretación de los resultados de aguas

3 . 1 . 1 . 2

Tienen condiciones Estudios de tratabilidad de realizar estudios 1. Dosis óptima de coagulación de tratabilidad 2. Velocidad de sedimentación de las partículas. 3. Influencia del pH en la coagulación 4. Eficiencia de la mezcla rápida, por ensayos de segregación 5. Influencia de la concentración de solución de coagulantes 6. Gradiente y tiempo de retención óptimos 7. Generalización de los datos de pruebas de jarras Conocen el Procesos unitarios básicos funcionamiento de 1. Introducción las unidades de 2. Canal de ingreso de agua cruda tratamiento de agua 3. Canal Parshall – medición de caudal y mezcla rápida 4. Floculación 5. Canal de agua floculada 6. Decantadores o sedimentadores 7. Canal de agua decantada 8. Filtración 9. Tanque de almacenamiento 10. Manejo de lodos 11. Desinfección 12. Válvulas y compuertas Tienen condiciones Aplicación de productos químicos de operar y 1. Sulfato de aluminio mantener el equipo 2. Cal electromecánico e 3. Cloro hidroneumático. 4. Resumen de actividades de operación y mantenimiento

4 . 1 . 1 . 2

5 . 1 . 1 . 2

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Prerrequisitos •

•

•

•

•

•

Norma Boliviana NB 512 Agua Potable Requisitos. Procedimientos de análisis de calidad de agua

Conocimiento básico del funcionamiento de una planta de tratamiento.

Conocimiento básico del funcionamiento de estos equipos.

Tiempo [hr:min reloj] Norma Boliviana 02:00 NB 512 Agua Potable Requisitos.

Bibliografía Recomendada

•

•

Standard Methods for the Analysis of water and Wastewater.

08:00

Manuales de procedimiento.

04:00

08:00

•

•

Catálogos proporcionados por fabricantes de equipos.

04:00

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Anexo 2: Requisitos de calidad para agua potable 32 1. REQUISITOS ORGANOLÈPTICOS

Parámetro Color Olor Sabor Turbiedad Sólidos disueltos

totales

Unidad

Valor máximo aceptable

Observaciones

UCV

15

UNT

Ninguno Ninguno 5

mg/lt

1000

UCV = Unidades de color verdadero UNT = Unidades Nefelométricas de Turbiedad

2. REQUISITOS DE RADIOACTIVIDAD

alfa

Bq/l

Valor máximo aceptable 0.10

beta

Bq/l

1.0

Parámetro Radioactividad global Radioactividad global

Unidad

Observaciones -

3. REQUISITOS MICROBIOLOGICOS

Parámetro Coliformes totales Escherichia

32

Unidad

Valor máximo aceptable

Observaciones

NMP/100 ml NMP/100 ml

0 0

-

Fuente: Tabs.1 – 2 – 3 – 4 – IBNORCA Norma boliviana de agua potable NB 512, La Paz, 1997

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ANEXO 2

4. REQUISITOS FISICO QUIMICOS

Parámetro

Unidad

Alcalinidad total mg/l CO3Ca Dureza total PH Arsénico

mg/l CO3Ca mg/l As

Bario Cadmio

Valor máximo aceptable 370

Observaciones Parámetro de control, el mismo está relacionado con el pH

500 8.5 0.05

Limite inferior 6.5 Valor mayor tiene efecto sobre la salud

mg/l Ba mg/l Cd

1 0.005

Valor mayor tiene efecto sobre la salud

Calcio Cianuro

mg/l Ca mg/l CN

200 0.02


Cloruros Cobre Cromo (+6)

mg/l Clmg/l Cu mg/l Cr

250 0.05 0.05

Deberá tomarse en cuenta adaptación climática y del lugar

Flúor Hierro total

mg/l F m/l Fe

1.5 0.3

Magnesio Manganeso Mercurio

mg/l Mg mg/l Mn mg/l Hg

150 0.3 0.001

Níquel

mg/l Ni

0.05

Aluminio Amoniaco Antimonio

mg/l Al mg/l NH4+ mg/l Sb

0.2 0.05 0.05

Sodio Potasio Nitritos Plomo

mg/l Na mg/l K mg/l NO2mg/l Pb

200 10 0.05 0.01

Selenio

mg/l Se

0.01

Sulfatos Zinc

mg/l SO4 mg/l Zn

300 5.0

•

•


la

Valor mayor tiene efecto sobre la salud Valor mayor tiene efecto sobre la salud Valor mayor tiene efecto sobre la salud Valor mayor tiene efecto sobre la salud Valor mayor tiene efecto sobre la salud

Cuando se utilice un desinfectante como el cloro, el valor admisible del cloro residual libre en cualquier punto de la red de distribución de agua, deberá estar comprendido entre 0.3 y 1.0 mg/l. Indice de Langelier –0.5 a +0.5 para sistemas con tubería metálica.

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Anex o 3: Análi sis básicos recom endables 33

No.

Parámetro

A.

ANALISIS FISICOS

1 2 3 4 5 6 7

Turbidez Color Olor Sabor Temperatura Sólidos totales disueltos Sólidos totales suspendidos

B.

ANALISIS QUIMICOS

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17

Dureza total Calcio Manganeso Hierro Sulfatos Cloruros Magnesio Nitratos Nitritos pH (a 19º C)

C.

ANALISIS BACTERIOLOGICO

18 19

Coliformes totales Escherichia Coli

33

Unidad

Tiempo máximo de preservación recomendado

U.N.T. Escala Pt-Co ºC mg/l mg/l

48 horas 48 horas 6 horas 24 horas In situ 14 días 6 meses

mg/l(CaCO3) mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l

6 meses 6 meses 6 meses 28 días 6 meses 7 días 6 meses 48 horas 48 horas 2 horas

NMP/100 ml NMP/100 ml

24 horas 24 horas

Fuente: idem

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ANEXO 4

Anexo 4: Glosario Nota: •

La flecha Actividad

Medida con contenido y duración definidos 34, constituida por una o más →operaciones

Análisis

Examen detallado de los hechos, para conocer sus elementos constitutivos, sus características representativas, sus interrelaciones, así como la relación de cada elemento con el todo 35; método de trabajo constitutivo tanto del →diagnóstico como de la →evaluación

Análisis laboratorio

34 35

señala otros términos que también son explicados en este glosario.

de En el ámbito laboratorial, implica someter a una muestra a un proceso analítico para conocer información química desagregada sobre la misma

Analito

Componente a analizar en una

Calidad

Totalidad de los rasgos y características de un producto o servicio que se relacionan con su capacidad para satisfacer determinadas necesidades

Cloro residual

El cloro que queda en el agua como HOCl (ácido hipocloroso) o como OCl- (ion hipoclorito). La proporción que existe entre cada uno depende directamente del pH, aspecto de mucha importancia porque el HOCl es un bactericida poderoso, mientras que el OCl es un bactericida débil. Asimismo, en un rango de temperatura de 10º C a 20º C, para un pH igual o mayor a 10, todo el cloro libre está en forma de ion hipoclorito, y en cambio para un pH igual o inferior a 5.5 todo el cloro libre está en forma de ácido hipocloroso.

Coagulación

Proceso cuyo objetivo es producir una rápida desestabilización de las partículas coloidales en la planta de tratamiento; y hace que se forme un floc pesado y compacto que quede fácilmente retenido en los sedimentadores y no se rompa al pasar por el filtro.

Coliformes

Los Coliformes son organismos patógenos que son utilizados como indicadores de presencia reciente de heces, y eventualmente de contaminación en el agua.

Desinfección

La desinfección del agua destinada al abastecimiento público es el proceso mediante el cual se destruyen los organismos (patógenos) presentes en ella, que son capaces de producir enfermedades al ser humano.

muestra

→

Fuente: KRESSIRER / SALZER, pág. 100 (ver bibliografía en el Anexo siguiente) Fuente: FRANKLIN, pág. 543 ss.

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36 37

Desinfección con cloro

La cloración es el proceso de desinfección que hasta el presente, reúne las mayores ventajas porque: es eficiente, es fácil de aplicar y deja efecto residual que se puede medir a través de sistemas muy simples y que se encuentran al alcance de todos. Tiene las desventajas de ser corrosiva y en algunos casos, formar subproductos (posiblemente) peligrosos para la salud, además de producir sabor y olor desagradable en el agua.

Determinación

Proceso para conocer la cantidad de concentración de un familia de una muestra que es analizada

Eficiencia

Uso adecuado de los medios con que se cuenta para alcanzar un →objetivo predeterminado

Evaluación

Proceso de confrontación (comparación, cotejo) de los resultados obtenidos de las acciones realizadas, con las metas previamente establecidas, proceso que →analiza las causas del logro o no de las metas mide la →eficiencia, →eficacia, productividad y congruencia 36, entre otros mediante →indicadores puede o no desembocar en la elaboración de acciones de ajuste, mejora y/o desarrollo

Filtración

Proceso que se cumple en el tratamiento del agua para separar las partículas y microorganismos objetables, que no han quedado retenidos en los procesos de coagulación y sedimentación. La filtración puede efectuarse de muchas formas: con baja tasa de filtración (filtros lentos) o con alta tasa de filtración (filtros rápidos), en medios porosos o en medios granulares, con flujo ascendente o descendente o mixto (parte ascendente y parte descendente)

Floculación

El término floculación se refiere a la aglomeración de partículas desestabilizadas para formar agregados floculentos. Es el proceso por el cual, una vez desestabilizados los coloides, se provee una mezcla suave de las partículas para incrementar la tasa de encuentros o colisiones entre ellas sin romper o disturbar los agregados preformados.

Función

Grupo de →actividades afines necesarias para alcanzar los →objetivos de una →organización conjunto de →actividades asignadas a cada una de las unidades administrativas que integran una →organización, definidas a partir del ordenamiento que la crea conjunto de →actividades ejercidas por un elemento vivo que persigue un propósito predeterminado; las funciones pueden ser de carácter general, en cuyo caso pueden ser desglosadas en funciones más específicas, hasta llegar a estar constituidas por una sola 37 →actividad

analito o

→

Formulación propia en base a FRANKLIN, pág. 550 Fuente: Fundación Nacional INFOCAL, pág. 5 s. (ver bibliografía general del SNCSB))

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ANEXO 4

38

Función productiva

Conjunto de →actividades laborales ejercidas por un elemento vivo que persigue un propósito predeterminado, el cual debe ser expresado en términos de resultado o de logro

Indicador

Dimensión utilizada para medir un estado; unidad de medida que se establece ex ante para medir los resultados efectivamente obtenidos en la ejecución de un programa, proyecto o →actividad precisar el avance en el desarrollo de una →función; elemento constitutivo del →diagnóstico y de la →evaluación 38

Lodos

Uno de los aspectos más críticos en la operación de las plantas de tratamiento, es el manejo de los lodos que se producen durante los procesos de sedimentación y filtración. Estos provienen de la coagulación con sulfato de aluminio, de compuestos férricos, o de la remoción del color de turbiedad del agua

Mantenimiento

Mantenimiento es el conjunto de acciones internas que se ejecutan en las instalaciones o equipos de una planta de tratamiento, para prevenir daños o para su reparación cuando en estos ya se hubieran producido algún tipo de daño a fin de conseguir el buen funcionamiento del sistema.

Muestra

Parte (alícuota) del universo de los objetos de interés que contiene un o varios →analitos

Objetivo

Propósito o fin que se pretende alcanzar con la realización de una →operación, →actividad, →procedimiento o →función

Operación

Operación, el conjunto de acciones externas que se ejecutan en las instalaciones o equipos de una planta de tratamiento para conseguir el buen funcionamiento del sistema. Se dice que son acciones externas porque no alteran la naturaleza ni las partes constitutivas de las instalaciones o equipos.

Parámetro

Es una medida constante e invariable de un elemento o compuesto, que sirve de referencia para llevar a cabo un análisis

pH

El término pH es usado para expresar la intensidad de la condición ácida o alcalina de una solución e indica la actividad del ión hidrógeno más que su concentración. Este parámetro es de gran importancia en los diferentes procesos de tratamiento del agua, por ejemplo en la coagulación química, en la desinfección, en el ablandamiento y en el control de la corrosión

Potabilización

Es el proceso mediante el cual se transforma el agua cruda en AP

Procedimiento

Sucesión cronológica de →operaciones concatenadas entre sí que constituyen una unidad dentro de un ámbito determinado de aplicación

Formulación propia en base a FRANKLIN, pág. 551 y KRESSIRER / SALZER, pág. 101 s.

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SISTEMA MODULAR


Proceso analítico

Conjunto de operaciones que separa la → muestra sin tomar, sin medir y sin tratar los resultados expresados, se ejecuta según requerimiento

Sedimentación

Operación por la cual se remueven las partículas sólidas de una suspensión mediante la fuerza de gravedad; en algunos casos se denomina clarificación o espesamiento.

Salud Pública

Representa el estado de salud en el que se encuentra la población de un país, de una región o de una localidad. También se dice que hace referencia al conjunto de servicios públicos, privados que tienen por finalidad mantener o mejorar el estado de salud, tanto en lo que se refiere a la sanidad preventiva como a la medicina curativa.

Sólidos sedimentables

Aquellos sólidos que se encuentran en suspensión en un fluido y que son separados del mismo, por efecto de la gravedad.

Sólidos totales

Se define como sólidos a la materia que permanece como residuo después de la evaporación y secado a 103º C. El valor de los sólidos totales incluye material disuelto y no disuelto.

Tampón

Es una solución ácido-base concentrada, que tiene por objetivo regular el pH

turbiedad

Efecto óptico causado por la dispersión e interferencia de los rayos luminosos que pasan a través de una muestra de agua; en otras palabras, la turbiedad es la propiedad óptica de una suspensión que hace que la luz sea reemitida y no transmitida a través de la suspensión.

Valor guía

Valor numérico considerado un referente de control, que no debe ser sobrepasado, en cuyo caso representa un factor de alerta de un determinado parámetro.

SISTEMA MODULAR


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ANEXO 5

Anexo 5: Bibliografía 1

Literatura utilizada

ARBOLEDA, V. J.

Tratamiento de agua Ed.McGraw Hill, 2000

ARBOLEDA V, J

Teoría y Práctica de la purificación del agua Ed. McGraw Hill 3º ed. , 2000

AWWA

Standard Methods for the examinatión of Water and Wastewater 20 ed. , Washington 1998

AWWA APHA WPCF Standard Nethos for the Análisis of Water and Wastewater 17 ed. Washington DC. USA, 1990 AZEBEDO, N.J.M.; Manual de Hidráulica. ALVAREZ, G. Edgard Blucher Sao Paulo Brasil, 1990 CUBA, T.F.J.

Conversao de nitrogenio amoniacal mediante reator aeróbio de leito fluidificado como pretratamento de aguas destinadas ao abastecimento público Tesis de maestría. Escola de Engenharia de Sao Carlos, Universidade de Sao Paulo, 1995

CUBA, T.F.C.

Plantas de tratamiento de agua. Universidad Mayor de San Andrés . Programa de Maestría en Ingeniería Sanitaria y Ambiental. Texto de curso La Paz 1998

CUBA, T.F.C.

Tratamento anaeróbio de esgoto sintético. Estudo do biofilme. Tesis de Doctorado. Escola de Engenharia de Sao Carlos, Universidade de Sao Paulo, 1995.

DI BERNARDO, L.

Métodos e Técnicas de Tratamento de Agua . Asociacao Brasileira de Engenharia Sanitaria e Ambiental. Sao Paulo Brasil, 1989.

Degremont

Catálogo de equipo para plantas de tratamiento Brasil 1990

Mc GHEEE, T.

Abastecimiento de agua y alcantarillado McGrawHill , 2000

2

Normas legales pertinentes

IBNORCA

Norma boliviana de agua potable NB 512 La Paz, 1997

OPS/OMS

Guías de la calidad del agua potable, Vol I - II – III 2º ed., Washington 1995

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SISTEMA MODULAR

Mod 09

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