View
37
Download
2
Category
Preview:
DESCRIPTION
trabajo de potabilizacion del agua
Citation preview
Área: Contaminación de Aguas y Procesos de Depuración
Módulo 2 – Pág. 5
Potabilización del Agua
1.- Captación y conducción de agua
1.1.- Lugares de captación del agua
La captación del agua puede ser de dos tipos de fuentes: superficiales y/o
subterráneas.
1.1.1.- Agua Superficial
La calidad y cantidad del agua superficial dependerá de una combinación entre el
clima y factores geológicos de la cuenca de captación. En general, las zonas de
captación de cretas y calizas originan aguas claras y duras, mientras que las rocas
impermeables como el granito originan aguas turbias y blandas.
Son un conjunto de estructuras y dispositivos construidos o colocados junto a un
medio hídrico, para alimentar un servicio de abastecimiento de agua destinada al
consumo humano. El agua se puede obtener de diversas fuentes.
Captación
Es un término general que describe cualquier tipo de agua que se encuentra
discurriendo o estancada en la superficie de la Tierra, tales como arroyos, ríos,
estanques, lagos y embalses.
Agua Superficial
Área: Contaminación de Aguas y Procesos de Depuración
Módulo 2 – Pág. 6
La cantidad de agua disponible en una población no siempre cubre las necesidades de
los habitantes, por lo que es necesario construir embalses, frecuentemente alejados
del punto de consumo. La mayoría son embalses de almacenamiento donde toda el
agua recogida se destina al abastecimiento. Estos embalses se sitúan en las zonas
altas, en las cabeceras de los ríos.
El agua se capta de los ríos por medio de la construcción de presas con el uso de
portones flotantes, para asegurar una mínima profundidad de agua en el embalse. Sin
embargo, como la demanda ha continuado creciendo, los caudales naturales de
muchos ríos se han convertido en inadecuados para cumplir las actuales necesidades
de captación.
Generalmente, en las aguas superficiales se encuentran flotando diversos materiales
más o menos gruesos: maderas, restos orgánicos de gran tamaño, etc., por lo que se
suelen utilizar sistemas de Tamizado para eliminarlos. Se trata de hacer pasar el flujo
de agua a través de tamices o enrejados de un determinado tamaño de malla cuya
operación y limpieza se realiza normalmente en forma automática y secuenciada
temporalmente.
1.1.2.- Agua Subterránea
Desde un punto de vista económico, el agua subterránea es mucho más barata que el
agua superficial, ya que está disponible en el punto de demanda y no requiere la
construcción de embalses o largas conducciones. Es generalmente de buena calidad,
libre de sólidos en suspensión y, excepto en limitadas áreas donde han sido afectados
por la contaminación, libre de bacterias y otros patógenos. Por todo ello no requiere un
extensivo tratamiento antes de su uso.
Las aguas subterráneas se concentran en acuíferos y desde ellos se realiza la
mayoría de las extracciones de este tipo de agua. Es también desde estos acuíferos,
en la forma de manantiales, desde donde sale la mayor proporción del caudal de
algunos ríos.
Área: Contaminación de Aguas y Procesos de Depuración
Módulo 2 – Pág. 7
Los acuíferos sirven como conductos de transmisión y como depósitos de
almacenamiento. Como conductos de transmisión transportan el agua subterránea de
las áreas de recarga, hacia lagos, pantanos, manantiales, pozos y otras estructuras de
captación. Como depósitos de almacenamiento, los acuíferos actúan suministrando
agua de sus reservas para ser utilizada cuando la extracción exceda a la recarga y, a
la vez, almacenando agua durante los períodos en que la recarga resulta mayor que la
extracción.
El agua subterránea, en cuanto a su calidad, contiene calcio, sodio, potasio, y en
menor cantidad hierro y manganeso, en forma de cationes. Los aniones mayoritarios
son el carbonato, el carbonato ácido (bicarbonato), sulfato y cloruro. Por lo tanto la
mayoría de los acuíferos poseen aguas duras.
1.2.- Sistemas de conducciones
Dependiendo de la fuente de captación de agua disponible, los sistemas de
conducción pueden ser por gravedad, donde la propia energía potencial del agua se
encarga del transporte, si el lugar de captación se encuentra a mayor altura (cota) que
la estación de tratamiento o bien un sistema de bombeo cuando el lugar de captación
de aguas está a menor cota que la Estación de Tratamiento de Aguas Potables
(ETAP).
Formación geológica porosa y permeable capaz de almacenar agua de saturación y
permitir su circulación, cuando el agua que se encuentra ocupando los poros e
intersticios existentes entre las partículas que constituyen el terreno no queda
retenida en ellos. Su tamaño es variable y el agua puede brotar o se puede extraer
para consumo. Los pozos se llenan a partir de los acuíferos.
Acuífero
Área: Contaminación de Aguas y Procesos de Depuración
Módulo 2 – Pág. 8
En general, la captación de aguas provenientes de embalses se produce por tubería
sin elevación de aguas, mientras las captaciones desde ríos o aguas costeras suelen
utilizar, necesariamente, sistemas más o menos sofisticados de bombeo (bombas
centrífugas o sumergidas). Como norma corriente, las ETAPs se suelen construir a
cotas inferiores que las correspondientes a la fuente de aprovechamiento para eliminar
la máxima cantidad posible de bombeos y simplificar el diseño y el coste de
implantación y mantenimiento.
Área: Contaminación de Aguas y Procesos de Depuración
Módulo 2 – Pág. 9
2.- Depósitos de almacenamiento
Existen dos tipos de depósitos para almacenar agua, dependiendo si se encuentra
tratada o no, estos son:
Actúa como un depósito de homogenización en paralelo, permitiendo que el caudal
que entre a la planta de tratamiento sea siempre el mismo, aproximadamente; además
de evitar incorporar agua con una calidad deficiente a la planta, permitiendo así que
sea desechada.
La necesidad de un depósito de cabecera se deriva de la curva de los caudales
diarios, y la comparación de valores de caudal a diferentes horas con el valor medio.
La forma del gráfico (Figura 1) para determinar el volumen de un tanque de
homogenización, indica la desviación de los valores de caudal a diferentes horas
respecto del caudal medio. En el caso de que los valores de caudal excedan del valor
medio, la diferencia de caudal establecida que circula por la conducción principal de la
línea de tratamiento de aguas será bombeada hacia el depósito de cabecera. Por el
contrario, si el valor de caudal es inferior al valor medio, el depósito de cabecera
bombeará el caudal de agua suficiente para que se alcance el valor establecido.
Es un tanque al principio de la planta, que permitirá bombear el exceso de caudal
respecto del caudal de diseño de la estación de tratamiento.
Depósito de cabecera
Es un tanque que se encuentra al final de la planta que deberá retener todo el
caudal de agua tratado en la estación, para en caso de un fallo de funcionamiento,
no interrumpir el suministro de agua potable.
Depósito de cola
Área: Contaminación de Aguas y Procesos de Depuración
Módulo 2 – Pág. 10
Ello permitirá un mantenimiento de un caudal de diseño fijado lo más uniforme posible
para que los resultados en el proceso global de potabilización sean acordes al diseño
establecido.
Figura 1. Diagrama de masa esquemático para la determinación del volumen de un tanque necesario para dos tipos de variaciones de caudales (Metcalf & Eddy, 1995)
El volumen del depósito de cola será análogo al volumen del depósito de
almacenamiento, deberá retener los caudales acumulados según la curva establecida.
Para mayores detalles sobre la determinación del volumen de los depósitos,
ver Módulo 2 Tema 3.1.7 Tanque de Homogenización.
Área: Contaminación de Aguas y Procesos de Depuración
Módulo 2 – Pág. 11
3.- Tratamientos utilizados en potabilización
3.1.- Características generales
El suministro de agua para consumo humano debe garantizarse tanto en cantidad
como en calidad, de acuerdo con las necesidades de cada población.
Las aguas procedentes de los ríos, necesitan un tratamiento complejo y caro antes de
ser suministradas a los consumidores, debido a que las precipitaciones traen
cantidades apreciables de materia sólida a la tierra como el polvo, polen, bacterias,
esporas, e incluso, organismos mayores. Las emisiones domésticas e industriales
también incorporan materiales a la atmósfera, los cuales son almacenados en las
nubes y posteriormente son devueltos a la tierra en las precipitaciones. Éstos incluyen
una gran cantidad de productos químicos como disolventes orgánicos y óxidos de
nitrógeno y azufre, los cuales causan la lluvia ácida. La cantidad y tipo de las
impurezas en las precipitaciones varían con la localización y la época del año, y
pueden afectar tanto a ríos como a lagos. El uso de la tierra, incluyendo la
urbanización y la industrialización, afectan significativamente la calidad del agua,
siendo la agricultura la que produce un efecto más profundo en los recursos debido a
la naturaleza dispersa y extensa de la misma.
Como en los ríos desaguan grandes superficies de terrenos, la contaminación es
inevitable. Todos los vertidos depositados o productos químicos utilizados en una
cuenca de captación, finalmente se dirigirán hacia el río, además que después del
suministro el agua es devuelta al río como un efluente de aguas residuales tratadas y
puede perfectamente ser captada de nuevo aguas abajo, de forma que se deben
extremar las precauciones para asegurar que la calidad del agua esté protegida y se
controle continuamente.
La complejidad y el costo del tratamiento se incrementan al mismo tiempo que la calidad del agua del río se deteriora.
Área: Contaminación de Aguas y Procesos de Depuración
Módulo 2 – Pág. 12
También, la calidad de muchos ríos se ha deteriorado a través de nuestra explotación
como portadores de efluentes de aguas residuales.
Por lo tanto, el objetivo de la potabilización será garantizar al consumidor que el tipo
de agua captada, alcanzará la calidad indicada en la legislación para un determinado
uso.
3.2.- Tipos de tratamiento
Los tratamientos para potabilizar el agua, se pueden clasificar de acuerdo con:
Los componentes o impurezas a eliminar.
Parámetros de calidad.
3.2.1.- Componentes o impurezas a eliminar
En tal sentido, se puede realizar una lista de procesos unitarios necesarios para la
potabilización del agua en función de sus componentes. De esta forma, la clasificación
sería la siguiente:
Tabla 1. Procesos unitarios posibles a llevar a cabo en función de los contaminantes
presentes.
TIPO DE CONTAMINANTE OPERACIÓN UNITARIA
Sólidos gruesos Desbaste
Partículas coloidales Coagulación-Floculación + Decantación
Sólidos en suspensión Filtración
Área: Contaminación de Aguas y Procesos de Depuración
Módulo 2 – Pág. 13
TIPO DE CONTAMINANTE OPERACIÓN UNITARIA
Materia orgánica Afino con Carbón Activo
Amoníaco Cloración al Breakpoint
Gérmenes Patógenos Desinfección
Metales no deseados (Fe, Mn) Precipitación por Oxidación
Sólidos disueltos (Cl- , Na+, K+) Ósmosis Inversa
3.2.2.- Parámetros de calidad. Niveles de tratamiento
Basados en el Real Decreto 927/1988 - Reglamento de la Administración Pública del
Agua y de la Planificación Hidrológica en su Anexo 1, se establecerá el grado de
tratamiento necesario para el agua de captación.
Las aguas superficiales susceptibles de ser destinadas al consumo humano quedan
clasificadas, según el grado de tratamiento que deben recibir para su potabilización, en
los 3 grupos siguientes:
Tipo A1. Tratamiento físico simple y desinfección.
Tipo A2. Tratamiento físico normal, tratamiento químico y desinfección.
Tipo A3. Tratamiento físico y químico intensivo, afino y desinfección.
El referido Reglamento asocia a cada grado de tratamiento una serie de procesos
unitarios, en función de los parámetros de calidad de las aguas de captación, como se
muestra en la siguiente tabla:
Área: Contaminación de Aguas y Procesos de Depuración
Módulo 2 – Pág. 14
Tabla 2. Parámetros del agua bruta que determinan el grado de tratamiento de potabilización según R. D. 927/1988
Parámetro Unidad Tipo A1 Tipo A2 Tipo A3
pH - (6,5-8,5) (5,5-9) (5,5-9)
Color (O) Escala Pt 20 100 200
Sólidos en suspensión mg/l (25) - -
Temperatura (O) ºC 25 25 25
Conductividad a 20 ºC S/cm (1.000) (1.000) (1.000)
Nitratos (O) (*) mg/l NO3 50 50 50
Fluoruros (1) mg/l F 1,5 (0,7 / 1,7) (0,7 / 1,7)
Hierro disuelto mg/l Fe 0,3 2 (1)
Manganeso mg/l Mn (0,05) (0,1) (1)
Cobre mg/l Cu 0,05 (O) (0,05) (1)
Zinc mg/l Zn 3 5 5
Boro mg/l B (1) (1) (1)
Arsénico mg/l As 0,05 0,05 0,1
Cadmio mg/l Cd 0,005 0,005 0,005
Cromo total mg/l Cr 0,05 0,05 0,05
Plomo mg/l Pb 0,05 0,05 0,05
Selenio mg/l Se 0,01 0,01 0,01
Mercurio mg/l Hg 0,001 0,001 0,001
Bario mg/l Ba 0,1 1 1
Cianuro mg/l CN 0,05 0,05 0,05
Sulfatos (3) mg/l SO4 250 250 (O) 250 (O)
Cloruros (3) mg/l Cl (200) (200) (200)
Detergentes
mg/l
(lauril-
sulfato)
(0,2) (0,2) (0,5)
Área: Contaminación de Aguas y Procesos de Depuración
Módulo 2 – Pág. 15
Parámetro Unidad Tipo A1 Tipo A2 Tipo A3
Fosfatos (3)(2) mg/l P2O5 (0,4) (0,7) (0,7)
Fenoles mg/l
C6H5OH 0,001 0,005 0,1
Hidrocarburos disueltos o
emulsionados (tras extracción en éter
de petróleo)
mg/l 0,05 0,2 1
Carburos aromáticos policíclicos mg/l 0,0002 0,0002 0,001
Plaguicidas totales mg/l 0,001 0,0025 0,005
DQO (*) mg/l O2 - - (30)
Oxigeno disuelto (*) % satur (70) (50) (30)
DBO5 (*) mg/l O2 (3) (5) (7)
Nitrógeno Kjeldahl mg/l N (1) (2) (3)
Amoniaco mg/l NH4 (0,05) 1,5 4(O)
Sustancias extraíbles con cloroformo mg/l SEC (0,1) (0,2) (0,5)
Coliformes totales 37ºC 100 ml (50) (5.000) (50.000)
Coliformes fecales 100 ml (20) (2.000) (20.000)
Estreptococos fecales 100 ml (20) (1.000) (10.000)
Salmonellas Ausente en
5.000 ml
Ausente en
1.000 ml
Nota: Las cifras entre paréntesis se tomarán como valores indicativos deseables con carácter provisional.
(1) Los valores indicados constituyen los límites superiores determinados en función de la temperatura
media anual (temperatura elevada y temperatura baja).
(2) Se incluye este parámetro para cumplir los requisitos ecológicos de determinados medios.
(3) Salvo que no existan aguas más aptas para el consumo.
Los procesos unitarios que corresponde cada grado de tratamiento serán los
siguientes:
Área: Contaminación de Aguas y Procesos de Depuración
Módulo 2 – Pág. 16
Tabla 3. Procesos unitarios referidos a cada grado de tratamiento.
GRADO DE TRATAMIENTO
COMPOSICIÓN DEL TRATAMIENTO DESCRIPCIÓN
Tipo A1 Tratamiento Físico simple + Desinfección
Filtración rápida
+ Desinfección
Tipo A2 Tratamiento Físico normal +
Tratamiento Químico + Desinfección
Precloración
+ Coagulación - Floculación
+ Decantación
+ Filtración
+ Desinfección
Tipo A3 Tratamiento Físico y Químico
intensos + Afino + Desinfección
Cloración al Breakpoint
+ Coagulación - Floculación
+ Decantación
+ Filtración
+ Afino con Carbón Activo
+ Desinfección
Área: Contaminación de Aguas y Procesos de Depuración
Módulo 2 – Pág. 17
4.- Operaciones unitarias
Para determinar el tipo de tratamiento que realizará una Estación de Tratamiento de
Agua Potables (ETAP), lo primero que se debe efectuar, para su diseño, es una
analítica al agua de captación y de acuerdo al grado de tratamiento obtenido una vez
comparado con la Tabla 2, se procederá a describir las unidades de tratamiento que
comprenderá.
En vista de que hay tres grados de tratamiento, a continuación se procederá a explicar
las operaciones unitarias del más completo de ellos.
4.1.- Cloración al Breakpoint
La adición de cloro en el punto inicial tiene dos funciones: desinfección y oxidación.
Con estas dos propiedades contribuye a la eliminación del hierro, manganeso, de
sulfhídrico, sulfuros, otras sustancias reductoras y del amoniaco, así como a la
reducción de sabores existentes antes de la cloración o bien producidos por los
compuestos de adición formados por el cloro, reducción del color orgánico y la que
más nos interesa en este caso, debido a la cantidad de microalgas presentes: impedir
el crecimiento de algas y otros microorganismos que interfieren en el proceso de
coagulación-floculación y filtración, para así mantener los lechos filtrantes libres de
posibles crecimientos de bacterias anaerobias.
Esto se consigue añadiendo cloro hasta conseguir cloro residual libre en el agua, el
punto en el que el cloro ya ha reaccionado con toda la cantidad de compuestos
presentes en el agua, al añadir más cantidad de cloro éste queda en forma libre, lo
que se denomina breakpoint, para asegurar una desinfección continua durante el
proceso, evitando el crecimiento de microorganismos o microalgas.
El cloro libre puede adicionarse al agua en forma de cloro líquido, solución de
hipoclorito de sodio, o tabletas (gránulos) de hipoclorito de calcio.
Área: Contaminación de Aguas y Procesos de Depuración
Módulo 2 – Pág. 18
En cualquiera de estos casos, el cloro queda disuelto en forma de ácido hipocloroso
(HOCl), un ácido débil que tiende a disociarse parcialmente.
La aplicación de cloro al agua implica el establecimiento de diferentes interacciones
con la materia presente, lo que provoca que la concentración disponible no tenga una
relación lineal con el cloro añadido, sino una evolución según la materia orgánica y el
amoníaco disponible (Figura 2). La forma de la curva que aparece en este caso se
denomina curva de ruptura. La curva presenta 4 etapas:
a) La primera se caracteriza porque el aumento del cloro añadido no se traduce
en un aumento del cloro disponible, ya que el cloro reacciona con las
sustancias reductoras presentes en el agua (inorgánicas como el hierro o el
manganeso, u orgánicas, estimándose que 1 mg/l de cloro oxida 2 mg/l de
DBO), lo que implica un consumo del mismo;
b) la segunda se caracteriza por la reacción del cloro con el amoníaco, dando
lugar a la formación de cloraminas, el ácido hipocloroso se va combinando con
progresivas moléculas de amoníaco sustituyendo a los átomos de hidrógeno.
Estas reacciones se encuentran en equilibrio, lo que implica que no hay
consumo de cloro permanente. Al producirse el equilibrio, éste se puede
desplazar al cambiar las condiciones, con lo que nuevamente se forma ácido
hipocloroso, que es la base de la cloración residual combinada;
c) a partir de un cierto punto, todo el amoníaco ya está combinado y la adición del
cloro se puede traducir en la oxidación del amoníaco y la reducción del cloro. A
continuación los residuales de cloramina irán disminuyendo hasta un valor
mínimo. Este punto se llama punto de ruptura (breakpoint). Las reacciones y
los productos del punto de ruptura son bastante complejos con la formación de
compuestos intermedios y la destrucción de las cloraminas (Figura 2); y
d) en la cuarta etapa no hay compuestos para oxidar y todo el cloro añadido se
encuentra en solución en forma de ácido hipocloroso. Se trata de la base de la
cloración residual libre.
Área: Contaminación de Aguas y Procesos de Depuración
Módulo 2 – Pág. 19
Figura 2. Curva de cloración en el punto de ruptura (Poch, 1999)
El punto de ruptura proporciona información de la calidad del agua a tratar. Si su valor
es elevado, es que hay muchas sustancias que pueden reaccionar con el cloro y
aumenta la posibilidad de formación de compuestos organoclorados que pueden ser
problemáticos. Contrariamente, si el punto de ruptura se encuentra a bajas
concentraciones de cloro añadido, la presencia de contaminantes es reducida y el
riesgo de formación de compuestos halogenados es bajo.
4.1.1.- Implementación
De la curva de ruptura se observa que la cloración puede implementarse mediante 2
técnicas:
a) C!oración residual combinada. En esta técnica se aplica el cloro en el agua
para producir, con amoníaco natural o añadido, un cloro residual disponible
combinado y mantener este residual en su totalidad o en una parte de la planta
de tratamiento o sistema de distribución de aguas. Las formas de cloro
disponible combinado tienen potenciales de oxidación más bajos que los de
cloro disponible libre y son menos eficaces como oxidantes y desinfectantes.
Área: Contaminación de Aguas y Procesos de Depuración
Módulo 2 – Pág. 20
Así, para obtener índices equivalentes de mortalidad de bacterias en las
mismas condiciones de temperatura y tiempo de contacto, la cantidad de cloro
residual disponible combinado ha de ser de 25 veces más grande que la de
cloro residual libre.
Cuando se desea disponer de un cloro disponible combinado, se puede hacer
directamente añadiendo cloro, si el agua contiene amoníaco suficiente. Si no
es así, o hay muy poca cantidad de amoníaco, se añadirán tanto el cloro como
el amoníaco. Un cloro residual libre combinado no tendrá que contener cloro
libre o tan sólo una pequeña cantidad del mismo. Se acepta que la cloración
residual combinada tiende a presentar menos problemas con olores y sabores
que la residual libre.
b) C!oración residual libre. Esta técnica implica añadir cloro en el agua para
obtener, directamente o por la destrucción del amoníaco, un cloro residual
disponible libre y mantener este residual en una parte o en la totalidad de la
planta de tratamiento o sistema de distribución de aguas. Esta práctica se
puede adaptar a la precloración, poscloración y recloración, y cuando la
cloración es el único proceso de tratamiento usado.
4.1.2.- Puntos de aplicación del cloro en el tratamiento del agua
Al principio la dosificación del cloro se hacía como tratamiento final del proceso. Hoy
en día, debido a las diferentes calidades que presenta el agua se han desarrollado
alternativas:
a) Cloración sencilla. Se aplica el cloro en el agua no sometida a tratamiento.
Este sistema es usado en plantas de pequeño tamaño.
Área: Contaminación de Aguas y Procesos de Depuración
Módulo 2 – Pág. 21
b) Precloración. Se aplica el cloro en el agua antes de someterla a cualquier otro
proceso. Implica ventajas como son la mejora en las operaciones posteriores
de filtración; la reducción de la carga bacteriana y de algas; la mejora de la
coagulación; la oxidación de los materiales que producen sabores como hierro
y manganeso, y la introducción de un factor de seguridad en aguas muy
contaminadas. Esto se produce cuando el agua a tratar está bastante
contaminada y contiene sustancias que provocan mal sabor, sólidos y
bacterianas, por lo que es necesario tratar antes de las otras operaciones.
Como inconveniente, puede implicar la reacción del cloro con materia orgánica
presente, formando compuestos trihalometanos (THM), compuestos orgánicos
clorados que ya empiezan a ser regulados por las nuevas directivas
comunitarias.
c) Poscloración. Se aplica el cloro en el agua cuando se ha sometido a otra
operación unitaria de tratamiento. En general, se aplica después de la filtración,
para desinfectar y para proporcionar cloro residual, libre o combinado, en una
parte del sistema de distribución. La segunda adición de cloro eleva el residual
de éste en el agua suministrada hasta un nivel determinado, con el que se
restablece la parte de cloro residual que se ha consumido en el proceso de
purificación.
d) Recloración. Se aplica el cloro en el agua después
de un proceso de cloración previo, en uno o más
puntos del sistema de distribución. Esta práctica es
corriente cuando el sistema de distribución es largo y
el residual del afluente de la planta no es suficiente
para evitar la reaparición de algas y/o bacterias.
4.2.- Coagulación - Floculación
Las impurezas se encuentran en el agua como materia en suspensión, materia
coloidal o como materia en solución. Las especies coloidales incluyen arcilla, sílice,
hierro, otros metales y sólidos orgánicos.
Para mayores detalles sobre el
cloro, ver el punto 4.6
Desinfección.
Área: Contaminación de Aguas y Procesos de Depuración
Módulo 2 – Pág. 22
La eliminación de una gran proporción de estas impurezas se lleva a cabo por
sedimentación, basada simplemente en la gravedad, pero estas impurezas son
demasiado pequeñas para obtener un proceso de eliminación eficiente, por lo tanto, se
requeriría invertir mucho tiempo para remover los sólidos suspendidos, por lo que es
necesario utilizar la clarificación, que consiste en cualquier proceso o combinación de
procesos, cuyo propósito es reducir la concentración de los materiales suspendidos en
un líquido.
La clarificación es uno de los métodos más empleados en la separación sólido-líquido,
donde la eficiencia de la separación se incrementa con la coagulación y floculación.
Es importante recordar, que no toda el agua que va a ser potabilizada, necesita de
estos procesos.
La coagulación y la floculación causan un incremento de tamaño del flóculo y su rápida
aglomeración, disminuyendo así el tiempo de sedimentación de las partículas.
Esta doble capa consiste en la partícula cargada y un exceso equivalente de iones de
carga opuesta denominados contraiones, que se acumulan en el agua cerca de la
superficie de la partícula.
Conjunto de partículas pequeñas aglutinadas en partículas más grandes y con
mayor capacidad de sedimentación que se obtiene mediante tratamiento químico,
físico o biológico.
Flóculo
Se define como la desestabilización producida por compresión de las dobles capas
eléctricas que rodean a todas las partículas coloidales.
Coagulación
Área: Contaminación de Aguas y Procesos de Depuración
Módulo 2 – Pág. 23
La combinación de estas dos capas forma un potencial eléctrico alrededor de las
partículas llamado “Potencial Zeta”, el cual funciona como una especie de barrera a
otras partículas.
Estas barreras son vencidas si las partículas consiguen aglomerarse, para lo que se
adicionan coagulantes químicos, en su mayoría cargados positivamente (sales de
aluminio, sales de hierro o polielectrolitos) que desplazan los iones negativos y
reducen efectivamente el tamaño de la capa.
Al disminuir el tamaño de la capa aumentan las fuerzas atractivas entre las partículas
coloidales, formándose así partículas de mayor tamaño.
Las partículas desestabilizadas o coágulos formados en la etapa de coagulación,
pueden no ser lo suficientemente grandes como para ser separados, por lo tanto la
floculación se encargará de unir esas partículas o aglomerarlas para formar
partículas de mayor tamaño (flóculos).
Figura 3. Mecanismo de coagulación – floculación
La velocidad de la floculación depende de la frecuencia de colisiones y de la eficiencia
de éstas. La frecuencia de colisiones es el número de contactos entre partículas por
unidad de volumen por segundo y la eficiencia es el número de contactos que resulta
en la formación de un conglomerado.
Área: Contaminación de Aguas y Procesos de Depuración
Módulo 2 – Pág. 24
La intensidad del mezclado es un factor determinante en la floculación, ya que se ve
afectada directamente por el número de colisiones, por lo tanto demasiada intensidad
tendrá un efecto negativo en la eficiencia de las colisiones al romper los flóculos
previamente formados.
4.2.1.- Compuestos Coagulantes y Floculantes
La función de los polímeros coagulantes y floculantes es estabilizar y agrupar los
coloides ya estabilizados, es decir, neutralizar su carga superficial. La dosis de
polímero es muy importante para el proceso, ya que una sub-dosificación evitará una
floculación eficiente, por falta de enlaces entre los coloides y una sobre-dosificación,
ocasionará que los polímeros recubran totalmente las partículas, evitando así que se
unan.
Figura 4. Esquema de tratamiento de coagulación – floculación
Entre los floculantes más usados se tienen los siguientes:
Área: Contaminación de Aguas y Procesos de Depuración
Módulo 2 – Pág. 25
a) Sulfato de Aluminio
También conocido como alumbre, es una sal ácida de aluminio que actúa como
coagulante, dependiendo de su concentración y el pH del agua. El alumbre funciona
mejor en el intervalo de pH de 5,5 – 7,0, puesto que esta sal produce protones en el
proceso de hidrólisis, si el agua no tiene una alcalinidad adecuada será necesario
añadir un producto alcalino para mantener el pH.
La fórmula del Sulfato de Aluminio hidratado es Al2 (SO4)3.18 H2O, y se suele encontrar
en el mercado en forma granular o líquida. Su mecanismo de acción es:
El sulfato de aluminio en disolución se ioniza de la siguiente forma:
Al2(SO4)3 2 Al 3+ + 3 SO42-
En el agua a tratar, el ion Al3+ se hidroliza para formar iones complejos con la siguiente
forma:
(H2O)4AlO
OAl(H2O)4
H
H
4+
Este ion complejo es el que verdaderamente actúa sobre los coloides, neutralizando
sus cargas electrostáticas. Además de este complejo se han identificado complejos
que incluyen hasta 8 átomos de Al.
Desventajas:
Produce lodos muy voluminosos, lo cual acarrea un problema de desechos
de lodos y limpieza de clarificadores.
Área: Contaminación de Aguas y Procesos de Depuración
Módulo 2 – Pág. 26
En aguas de baja alcalinidad, es necesario añadir soda cáustica para
ajustar el pH del agua durante o después del proceso de clarificación.
Aumenta el contenido de sólidos disueltos, aumentando la carga de los
suavizadores, cuando estos son utilizados para completar el tratamiento del
agua.
El flóculo producido por sales metálicas es muy frágil y quebradizo, una vez
que este flóculo se rompe no vuelve a formarse.
b) Polielectrolitos
También conocidos como polímeros orgánicos sintéticos, cuando en su monómero
contienen grupos ionizables capaces de adquirir carga eléctrica, el polielectrolito
puede ser catiónico o aniónico, y si no contiene grupo ionizadable se llama no iónico.
Puesto que el proceso de coagulación implica la neutralización de la carga superficial
de los coloides, la cual suele ser negativa, los únicos polímeros que se utilizan como
coagulantes son aquellos con carga positiva (catiónicos) y de peso molecular
relativamente bajo.
Ventajas:
Reemplaza total o parcialmente al alumbre.
No alteran el pH del agua, y su efectividad no es alterada notablemente por
las variaciones del mismo.
Con el uso de polímeros no se producen grandes volúmenes de lodos,
disminuyendo los problemas asociados a su desecho, y disminuyendo la
frecuencia de purgas y limpiezas de los clarificadores.
El flóculo producido con polielectrolitos, tiene mayor capacidad de
penetración en los medios filtrantes, alargando la carrera de los filtros.
El flóculo resultante es menos frágil que el obtenido con sales inorgánicas,
por lo que soporta agitaciones más fuertes. Además cuando el flóculo se
rompe, el proceso es reversible.
Área: Contaminación de Aguas y Procesos de Depuración
Módulo 2 – Pág. 27
c) Cloruro férrico
De fórmula FeCl3, se usa principalmente en aguas residuales y no en aguas potables
debido a que produce color. Se encuentra en forma liquida con concentraciones del
37% al 47%.
El mecanismo de actuación es el siguiente: el cloruro férrico se ioniza de la siguiente
forma:
FeCl3 Fe3+ + 3 Cl3-
El ion férrico (Fe3+) sufre una hidrólisis análoga al ion Al3+, formando también un
complejo de valencia 4+ que es el que actúa sobre las partículas coloidales
neutralizando su carga.
d) Sulfato ferroso y férrico
Con fórmulas FeSO4.7 H2O y Fe2(SO4)3.3 H2O, se suministran en forma sólida y tienen
un mecanismo análogo al cloruro férrico, con la salvedad que para que el sulfato
ferroso sea realmente eficaz debe oxidarse a la sal férrica.
Los polielectrolitos son actualmente, el tipo de coagulante más utilizado. Para saber la
dosificación adecuada, deben realizarse ensayos de "jar test" con el agua a tratar. El
resultado es bastante variable, dependiendo de las características del agua (en aguas
residuales urbanas las dosis típicas son de 30 ppm de FeCl3 o de 0,25 ppm de
polielectrolito).
Área: Contaminación de Aguas y Procesos de Depuración
Módulo 2 – Pág. 28
Figura 5. Jar test
El Jar test mide el efecto de diferentes combinaciones de dosis de coagulante y
pH, que son los dos factores más importantes en el proceso. El test de la probeta permite
una comparación de las diferentes combinaciones bajo condiciones estandarizadas,
después de las cuales se mide el color, la turbidez y el pH del sobrenadante (agua
clarificada). Esto incluye tres lotes separados de probetas y así es como se realiza:
1. El análisis se realiza, con agua bruta sin alterar el pH. Se incrementa la dosis de
coagulante en un rango adecuado, de modo que si se utilizan 5 probetas entonces se
pueden analizar cinco diferentes dosis. Con esto se puede dibujar una curva simple
que muestra la turbidez frente a la dosis de coagulante. Esto permite calcular la mejor
dosis de coagulante;
2. El siguiente paso es alterar el pH del agua bruta con la adición tanto de un álcali como
de un ácido, y entonces se repite el test utilizando la mejor dosis de coagulante
determinada en el primer conjunto de análisis. El rango seleccionado es normalmente
entre 5,5 y 8,5, y si es posible, se realizan incrementos de 0,5. Con esto se representa
el color y la turbidez final frente al pH, permitiendo calcular el pH óptimo para el
coagulante seleccionado; y
3. Finalmente el test se repite una tercera vez utilizando agua bruta nueva, pero esta vez
corregido para el pH óptimo y se analizan varias dosis de coagulante otra vez. Esto
determina la dosis exacta de coagulante al pH óptimo. Estos valores son entonces
utilizados para hacer funcionar el proceso de coagulación.
Área: Contaminación de Aguas y Procesos de Depuración
Módulo 2 – Pág. 29
4.3.- Decantación
La unidad de decantación permitirá la eliminación por sedimentación de los sólidos en
suspensión presentes en el agua de tratamiento y de los flóculos formados en el
proceso de coagulación-floculación.
Estas unidades pueden clasificarse de acuerdo con la dirección predominante del flujo
de líquido desde la entrada a la salida, en decantadores de flujo horizontal y
decantadores de flujo vertical.
a) Decantadores de flujo vertical. Suelen utilizarse únicamente en aplicaciones
de floculación decantación, unidades de contacto de sólidos o sistemas
especiales. Pueden ser circulares o rectangulares, siendo generalmente mas
estrechas en su fondo.
b) Decantadores de flujo horizontal. Son los más utilizados, la distribución de
caudales en tanques rectangulares, se produce por un extremo, existiendo
pantallas reflectoras, y atraviesa la longitud del tanque hasta los vertederos de
evacuación.
En tanques estrechos, rasquetas colectoras empujan el fango a una o varias pocetas
de fangos situadas en el lado de la entrada. En unidades anchas los colectores
longitudinales empujan el fango a un transversal que transporta a una poceta central
de recogida.
Proceso de separación de un líquido de sólidos o de un líquido de mayor densidad
mediante el trasiego de la capa superior después de que la materia más pesada ha
sedimentado.
Decantación
Área: Contaminación de Aguas y Procesos de Depuración
Módulo 2 – Pág. 30
Figura 6. Decantador
4.4.- Filtración
Una vez que el agua ha sido decantada, para terminar el proceso de clarificación, se
hace pasar por una etapa de filtración.
Para mayores detalles sobre la decantación, ver
Módulo 3, punto 3.2.2 Decantación primaria.
Es una operación unitaria que consiste en hacer pasar un líquido que contiene
materias en suspensión a través de un medio filtrante que permite el paso del
líquido pero no el de las partículas sólidas, las cuales quedan retenidas en el medio
filtrante. De este modo, las partículas que no han sedimentado en el decantador son
retenidas en los filtros.
Filtración
Área: Contaminación de Aguas y Procesos de Depuración
Módulo 2 – Pág. 31
El medio filtrante más utilizado es la arena, sobre un lecho de grava como soporte,
aunque también existen otros lechos como membranas filtrantes que pueden ser de
plástico o de metal. La etapa de decantación que elimina los sólidos presentes en el
agua no proporciona una separación suficiente para conseguir la calidad de agua
requerida, especialmente en lo que se refiere a la eliminación de la turbidez. Ello
requiere una etapa de separación capaz de mejorar el rendimiento de la separación
hasta alcanzar un agua transparente.
El paso del agua por el lecho de arena permite retener los sólidos de tamaño superior
a los intersticios entre los granos de arena. Además, se producen efectos superficiales
que permiten retener partículas más pequeñas. A medida que el lecho va reteniendo
sólido y se va colmatando, aumenta la pérdida de carga del sistema y disminuye el
caudal que circula a través del filtro. Entonces es necesario proceder a la limpieza del
mismo, que habitualmente se realiza haciendo circular agua limpia y/o aire en
contracorriente. Este flujo ascendente provoca un esponjamiento del lecho de arena
con la consiguiente separación entre los granos, lo que permite que los sólidos
retenidos sean arrastrados por el agua, que se recoge y envía a otras partes de la
planta para su tratamiento.
Para evitar atascamientos, es importante que la retención de partículas se haga en el
interior del lecho filtrante, y no en la superficie del lecho, por este motivo, será muy
importante hacer una elección adecuada del tamaño del grano del lecho filtrante.
Área: Contaminación de Aguas y Procesos de Depuración
Módulo 2 – Pág. 32
Figura 7. Esquema de un filtro de arena
4.4.1.- Tipos de filtros
Dependiendo de las fuerzas que intervengan en el proceso de filtración, podemos
distinguir entre filtros de gravedad, y filtros de presión, siendo los primeros los más
utilizados debido a que son más económicos de explotar y mantener, aunque
requieran una mayor superficie de filtrado para obtener los mismos rendimientos.
Podemos hacer una clasificación de los tipos de filtros por gravedad, en función de la
velocidad de filtración:
a) Filtros lentos: se utilizan para aguas poco turbias, que no han necesitado
coagulación previa. Requieren una granulometría fina de la arena, las
retenciones se van a producir principalmente en la superficie del lecho.
Área: Contaminación de Aguas y Procesos de Depuración
Módulo 2 – Pág. 33
b) Filtros rápidos: son los filtros usados normalmente en aguas potables, que
previamente han pasado por un proceso de coagulación y decantación.
Figura 8. Filtros por gravedad
4.5.- Afino con Carbón Activo
Una vez que el agua ha sido clarificada, pasa a la adsorción sobre carbón activo, que
permitirá la disminución de la materia orgánica, color, olor y sabor presente, por
separación, al quedar retenidas en la superficie del adsorbente. El adsorbente utilizado
es carbón activo en forma granular que se sitúa formando un lecho fijo en una columna
de tratamiento, a través del cual pasa el agua.
El carbón tiene la propiedad de adsorber. La adsorción es un fenómeno fisicoquímico
en el que un sólido, llamado adsorbente, atrapa en sus paredes a cierto tipo de
moléculas, llamadas adsorbatos, y que están contenidas en un líquido o un gas.
Es carbón prácticamente puro, desde el punto de vista de la composición química, al
igual que lo es el diamante, el grafito, el negro de humo, y los diversos carbones
minerales o de leña.
Carbón Activo (CA)
Área: Contaminación de Aguas y Procesos de Depuración
Módulo 2 – Pág. 34
La diferencia fundamental entre uno y otro tipo de carbón radica en la estructura de
sus átomos. En el caso del CA, éstos se encuentran combinados en forma de placas
grafíticas.
Las placas están separadas y tienen distintas orientaciones, por lo que existen
espacios entre ellas, a los que se denominan poros, que brindan al CA su principal
característica: una gran área superficial, y por lo tanto, una alta capacidad adsorbente.
El área de la mayoría de los carbones activados comerciales está entre 500 y 1.500
m2/g.
Figura 9. Poros del Carbón activo
El CA tiene una gran variedad de tamaños de poros, los cuales pueden clasificarse de
acuerdo a su función, en poros de adsorción y poros de transporte.
Los poros de adsorción, consisten en espacios entre placas grafíticas con una
separación de entre 1 y 5 veces el diámetro de la molécula que va a retenerse.
La adsorción, no se debe confundir con absorción. La adsorción es un fenómeno de superficie; la absorción es una mezcla o interpenetración de dos sustancias. En la absorción, las moléculas de la sustancia adsorbida penetran en todo el volumen del sólido o líquido adsorbente.
Área: Contaminación de Aguas y Procesos de Depuración
Módulo 2 – Pág. 35
En éstos, ambas placas de carbón están lo suficientemente cerca como para ejercer
atracción sobre el adsorbato y retenerlo con mayor fuerza.
Los poros de transporte son mayores que los de adsorción, y tienen un rango muy
amplio de tamaños, que van hasta el de las grietas que están en el límite detectable
por la vista y que corresponde a 0,1 mm. En esta clase de poros, sólo una placa ejerce
atracción sobre el adsorbato y entonces lo hace con una fuerza menor, o incluso
insuficiente para retenerlo. Actúan como caminos de difusión por los que circula la
molécula hacia los poros de adsorción en los que hay una atracción mayor. Por lo
tanto, aunque tienen poca influencia en la capacidad del CA, afectan la cinética o
velocidad con la que se lleva a cabo la adsorción.
4.5.1.- El proceso de activación
El CA puede fabricarse a partir de todo tipo de material carbonoso, o bien, a partir de
cualquier carbón mineral no grafítico. Pero, cada materia prima brinda características y
calidades distintas.
Existen 2 tecnologías básicas para el proceso de activación: activación térmica y por
deshidratación química.
a) Activación térmica
Cuando se parte de un material orgánico (cáscara de coco, sangre u otro), el proceso
se inicia con su carbonización, la cuál debe realizarse a una baja temperatura en la
que no se favorezca la grafitación.
La capacidad de un Carbón Activo para retener una sustancia, está dada por su área superficial, y por la proporción de poros cuyo tamaño es el adecuado: una a cinco veces el diámetro de la molécula de dicha sustancia.
Área: Contaminación de Aguas y Procesos de Depuración
Módulo 2 – Pág. 36
Pero si se parte de carbón mineral, suele ser necesario un lavado previo, para extraer
contaminantes como azufre y metales pesados, que típicamente se encuentran en los
yacimientos.
La etapa básica del proceso la constituye, someter el carbón resultante a temperaturas
cercanas a los 1000ºC, en una atmósfera inerte o reductora, usualmente saturada con
vapor de agua. En estas condiciones, y a lo largo de un cierto tiempo, algunos átomos
de carbón reaccionan y se gasifican en forma de CO2, y otros se recombinan y
condensan en forma de las placas grafíticas.
El CA sale del horno al rojo vivo y debe enfriarse antes de entrar en contacto con el
aire a temperatura ambiente, de lo contrario, parte de éste desaparecería como CO2, y
el producto resultaría con una cantidad muy grande de óxidos superficiales, que
podrían afectarlo negativamente. Para lograr este enfriamiento, puede recibirse el
carbón en agua o en un equipo sellado con enfriamiento indirecto.
El resto consiste en operaciones de molido y cribado para brindar al producto el rango
buscado de tamaños de partícula.
b) Activación por deshidratación química
Este método sólo puede aplicarse a ciertos materiales orgánicos, relativamente
blandos y formados por moléculas de celulosa, como la madera. La primera etapa
consiste en deshidratar la materia prima por la acción de un químico como ácido
fosfórico, cloruro de zinc o carbonato de potasio.
Posteriormente, se carboniza el material
deshidratado a baja temperatura (500 a 600º C),
obteniéndose automáticamente la estructura porosa.
El producto resultante se lava para dejarlo libre del
químico utilizado, así como para recuperar y
reutilizar este último. El grado de activación también
puede variarse en este tipo de proceso, de acuerdo
a la cantidad del químico deshidratante utilizado.
Cuando puede activarse una misma
materia prima, tanto térmicamente
como por deshidratación química, el
CA producido por la segunda
tecnología adquiere poros cuyo
tamaño es un poco mayor.
Área: Contaminación de Aguas y Procesos de Depuración
Módulo 2 – Pág. 37
4.5.2.- Función del Carbón Activo en el tratamiento del agua
Una de las principales aplicaciones del CA es la decloración o eliminación de cloro
libre del agua. También se puede utilizar para controlar olor y sabor, el crecimiento
biológico o eliminar amoniaco.
La decloración se produce de manera compleja, puede seguir distintos caminos de
reacción, en los que el CA puede intervenir como reactivo o como catalizador.
Eliminar el cloro libre residual, no es sólo porque es tóxico para el ser humano, sino
porque imparte un mal sabor y olor al agua, interfiere con procesos industriales, daña
a la mayoría de las resinas de intercambio iónico utilizadas en los suavizadores y en
los desmineralizadores, afecta a las membranas de ósmosis inversa y puede corroer
las tuberías
Para disminuir los niveles de cloro libre en agua, se han desarrollado varios procesos,
la decloración en un lecho fijo de carbón activo granular (CAG) ha sido el más rentable
y por lo tanto el más común. Se trata de un tanque cilíndrico vertical con un lecho de
CAG por el que se hace circular el agua. Cuando el carbón se expone al cloro libre, se
llevan a cabo reacciones en las que el ácido HOCl o el OCl- se reducen a ión cloruro
(Cl-). Dicha reducción es el resultado de distintos caminos de reacción posibles.
En 2 de los más comunes, el CAG actúa como un agente reductor, de acuerdo con las
siguientes reacciones:
HOCl + C* ↔ C*O + H+ + Cl-
2 HOCl + C* ↔ C*O2 + 2 H+ + 2 Cl-
donde C* representa al carbón activado. C*O y C*O2 son óxidos superficiales, que
poco a poco van ocupando espacios, que al quedar bloqueados, ya no participan en la
reacción. En cuanto al Cl-, también se acumula en la superficie del carbón durante los
primeros momentos de operación. Al seguir llegando HOCl o OCl- a la superficie del
carbón, la reacción se hace más lenta, y entonces se empieza a liberar el Cl-.
Área: Contaminación de Aguas y Procesos de Depuración
Módulo 2 – Pág. 38
Esta disminución de velocidad se debe al envenenamiento del carbón con los óxidos
superficiales. Dicho envenenamiento continúa de manera gradual, mientras disminuye
la capacidad, tanto de adsorción como de decloración del CA.
La capacidad de un carbón activo puede ser de entre el 40% y el 60% de su propio
peso, es decir, 1 Kg. de carbón retendrá entre 400 y 600 grs. del contaminante, si y
sólo si, cumple la proporción de poros de tamaño adecuado con respecto al tamaño de
la molécula a retener.
4.6.- Desinfección
La etapa final del proceso de tratamiento de aguas potables siempre es la
desinfección. En algunos casos de plantas muy sencillas, ésta es la única etapa del
proceso.
Hay tres tipos básico de desinfección:
Tratamientos físicos.
Tratamientos químicos.
Radiación.
4.6.1.- Tratamientos Físicos
El objetivo de este tratamiento es la eliminación de coloides y de sólidos en
suspensión. Esto se consigue con tratamientos ya realizados como son: la
coagulación-floculación, la decantación y la filtración. En estos casos los
microorganismos pueden eliminarse al ser incorporados a los flóculos o por estar
fijados a las partículas sólidas. Dentro de los tratamientos físicos, también se incluye la
aplicación de calor, pero además de ser costoso, deja mal sabor ya que elimina el
oxigeno disuelto y las sales presentes en el agua.
Área: Contaminación de Aguas y Procesos de Depuración
Módulo 2 – Pág. 39
Otro proceso sería el dejar pasar el tiempo, para que los gérmenes fecales disminuyan
su concentración al ser el agua retenida en ambiente hostil.
4.6.2.- Tratamientos Químicos
Los agentes químicos desinfectantes más utilizados son el cloro, el dióxido de cloro y
el ozono. A continuación se describe cada agente.
a) Cloro
Actualmente, el agente desinfectante más usado es el cloro, en su forma gaseosa o
como hipoclorito. La aceptación del cloro es debida a 3 factores principales:
Oxidación de sustancias inorgánicas (hierro, nitritos, manganeso...) que causan
mal sabor, corrosión y deterioro en las plantas potabilizadoras;
Acción microbicida del cloro como algicida, bactericida y, en menor medida,
virucida (su efecto sobre los virus es menor que sobre las bacterias); y
Mejora conseguida en los procesos de coagulación y floculación, ya que
favorece la formación de flóculos.
Además de estas ventajas en cuanto al tratamiento, se puede utilizar con bastante
seguridad, a pesar que el cloro es un producto tóxico si es inhalado directamente; el
equipamiento necesario para su aplicación no es sofisticado ni complejo; no se
requiere su generación in situ, sino que se puede trasladar con relativa facilidad; gran
disponibilidad y su precio es relativamente bajo.
b) Química acuosa del cloro A temperatura y presión ambiente, el cloro es un gas amarillo-verdoso que afecta a las
membranas mucosas y es extremadamente tóxico.
Área: Contaminación de Aguas y Procesos de Depuración
Módulo 2 – Pág. 40
Se puede aplicar en una planta de tratamiento por 2 métodos: aplicación directa a
través de difusores (alimentación a presión) y saturación de una pequeña parte del
caudal de agua con cloro y posterior mezcla de esta parte con el caudal principal
(alimentación a vacío). En disolución acuosa, el cloro evoluciona hacia un sistema
termodinámicamente más estable, en forma de cloruro e hipoclorito.
CI2 + H2O ↔ HOCI + H+ + CI-
Las moléculas de cloro libres son prácticamente inexistentes en agua en condiciones
normales de pH > 3 y para concentraciones inferiores a 1.000 mg/L. Por tanto, el cloro
dosificado se encuentra en la forma de ácido hipocloroso (ya que el ion cloruro no
presenta ningún tipo de actividad desinfectante). Para el proceso de desinfección tiene
más importancia el comportamiento químico del ácido hipocloroso, que se ha formado
por hidrólisis del cloro.
HOCI ↔ H+ + OCl-
El ácido hipocloroso es un ácido débil, es decir, se encuentra poco disociado. En este
caso, como la constante de equilibrio es muy pequeña, el sistema se encuentra
desplazado hacia el ácido hipocloroso, lo que implica una baja concentración de
hipoclorito. En conjunto, la forma predominante es el ácido hipocloroso que resulta ser
el agente desinfectante más activo de todas las especies presentes en estos
equilibrios.
Si lo que se añade al agua es el ion hipoclorito, éste evoluciona hacia el ácido
hipocloroso, es decir, hacia la forma activa desinfectante. Es por ello que, cuando no
se dispone de otro agente desinfectante se recomienda la adición de unas gotas de
lejía en el agua. En ambos casos (dosificación de cloro gas o lejía), el producto final es
el ácido hipocloroso, el que presenta mayor poder desinfectante.
Área: Contaminación de Aguas y Procesos de Depuración
Módulo 2 – Pág. 41
Figura 10. Esquema de funcionamiento de un clorador
Los problemas derivados de la formación de trihalometanos han provocado la
evaluación de alternativas en la dosificación de cloro como agente desinfectante.
Alternativas que tienen su uso más importante cuando el agua a tratar presenta
contenidos elevados en materia orgánica susceptible de dar lugar a estos productos.
Las 2 alternativas más utilizadas han sido el dióxido de cloro y el ozono.
c) Dióxido de cloro
El dióxido de cloro (CIO2) es un gas relativamente inestable (incluso potencialmente
explosivo a una presión parcial superior a 100 mbar ó 10% de volumen en aire), que
se obtiene a partir de la mezcla de cloro con clorito sódico. Teniendo en cuenta su
inestabilidad, es generado en el lugar donde se aplica.
Área: Contaminación de Aguas y Procesos de Depuración
Módulo 2 – Pág. 42
Presenta un carácter bactericida y virucida que no se ve afectado por incrementos de
pH, ya que incluso aumenta su potencialidad frente a amebas y enterovirus. Se
supone que su acción bactericida viene dada por reacciones con aminoácidos vitales
de los organismos, mientras la acción virucida se centra en su reacción con la tirosina.
El dióxido de cloro no presenta las reacciones que dan lugar a compuestos orgánicos
clorados (THM), cuando es suministrado como primer agente desinfectante en la
precloración. Su uso se ve afectado por el coste, que es superior al de la dosificación
de cloro habitual, y por el hecho de que algunos de los productos de reacción (como
clorito y clorato) puedan presentar, a dosis elevadas, problemas relacionados con la
salud pública.
Figura 11. Diagrama de flujo esquemático del proceso de cloración con dióxido de cloro
d) Ozono
El ozono constituye la tercera alternativa tras el cloro y el dióxido de cloro.
Área: Contaminación de Aguas y Procesos de Depuración
Módulo 2 – Pág. 43
Se trata de un gas compuesto por tres átomos de oxígeno, que no se encuentra
habitualmente en la atmósfera a bajas alturas, donde su presencia se considera
contaminante, puesto que su poder oxidante puede afectar a la salud pública o a la
vegetación.
El poder oxidante del ozono es la base de su capacidad para mejorar las
características organolépticas del agua (color, olor y sabor), ya que reacciona tanto
con sustancias inorgánicas, eliminando hierro y manganeso que transforma en óxidos
o hidróxidos insolubles, como la materia orgánica y produce una reducción importante
de la absorbancia de la muestra y, por tanto, de su turbidez.
La aplicación de ozono también afecta a la estructura y tamaño de las partículas en
suspensión que se modifica, observándose un aumento de las partículas medianas (20
a 50 μm) y más grandes (50 a 200 μm), lo que permite una mejora en los sistemas de
filtración, y un ahorro en las dosificaciones de productos coagulantes. La oxidación de
la materia orgánica provocada implica un aumento de la biodegradabilidad, en cuanto
a que los productos de la oxidación son más fácilmente biodegradables que las
sustancias originales, como por ejemplo los ácidos húmicos. En lo que concierne a las
sustancias químicas, el efecto más importante es que esta oxidación (en la que no hay
cloro) no produce compuestos orgánicos dorados.
Otro aspecto importante es el poder desinfectante del ozono. Si se comparan valores
de CT (productos de concentración por tiempo) para alcanzar la misma capacidad de
inactivación de un indicador de contaminación microbiológica como los quistes de
Giardia lambia, se observa que, para una misma temperatura de 15°C, los valores de
ozono son unas 15 veces inferiores a los de dióxido de cloro y del orden de 750 veces
los de la aplicación de cloración residual combinada.
La aplicación del ozono requiere su generación in situ, dada su inestabilidad en
condiciones ambientales normales. Esta generación se realiza mediante equipos en
los que tienen lugar descargas eléctricas entre 15.000 Y 20.000 voltios que aportan la
energía que permite la formación de oxígeno atómico y su combinación con una nueva
molécula de O2 y generar el ozono, con unos porcentajes a la corriente de salida entre
el 0,5 y el 1%.
Área: Contaminación de Aguas y Procesos de Depuración
Módulo 2 – Pág. 44
La dosificación se debe realizar en condiciones controladas para evitar la salida de
ozono a la atmósfera, y posteriormente ha de ser recogido para proceder a su
destrucción, ya que como se ha indicado está considerado un contaminante
atmosférico debido a su fuerte carácter oxidante.
Figura 12. Generador de ozono típico (Metcalf & Eddy, 1995)
Simultáneamente, se ha tener en cuenta que, tal como sucede con el dióxido de cloro,
su permanencia es reducida en el agua, lo que implica la necesidad de una cloración
posterior para evitar el recrecimiento de nuevos microorganismos. Cloración que, en
este caso, no presentará previsiblemente problemas de compuestos orgánicos
clorados, pues la materia orgánica presente es muy reducida.
4.6.3.- Radiación
Hay varias formas de radiación que pueden desempeñar un papel desinfectante. Las
radiaciones más útiles son la radiación UV, los rayos X y los rayos γ. La radiación UV
es quizás la que más se utiliza, se aplica con una longitud de onda cercana a los 254
nm.
Área: Contaminación de Aguas y Procesos de Depuración
Módulo 2 – Pág. 45
Para que su actuación sea eficaz, los microorganismos deben ser expuestos de forma
eficaz, para ello es necesario que no haya turbidez y tener en cuenta la absorción de
la posible materia orgánica presente. Con esta radiación los rendimientos son muy
buenos con tiempos de retención pequeños, además tiene como ventaja que no se
generan olores o sabores y no tiene el problema de una posible sobredosis. Como
desventaja tiene que no queda protección residual y que es necesario que el agua
tenga una turbidez muy baja. Esta radiación se genera mediante tubos de vapor de
mercurio, teniendo estos una demanda energética bastante alta.
Área: Contaminación de Aguas y Procesos de Depuración
Módulo 2 – Pág. 46
5.- Alteraciones de la calidad del agua potable durante su tratamiento 5.1.- Cómo surgen los problemas durante la potabilización del agua
El principio del tratamiento del agua es convertir el agua bruta en sana y agradable de
beber. Aunque el tratamiento del agua normalmente elimina o reduce los productos
químicos y los organismos indeseados del agua, durante su tratamiento se emplean
una amplia variedad de productos químicos. Muy ocasionalmente se añaden
cantidades excesivas de estos productos químicos debido a un pobre funcionamiento
o por accidente y éstos aparecen en el suministro de agua. No obstante, normalmente
se vierten pequeñas cantidades en el agua final por motivo de la propia naturaleza de
los procesos. Éstos incluyen residuos de coagulantes como aluminio, hierro y un grupo
de compuestos orgánicos llamados polielectrólitos. Otros productos químicos, sin
embargo, se añaden deliberadamente al agua para asegurar que llegan a los
consumidores. Por ejemplo, el cloro se añade para desinfectar el agua mientras el
flúor se añade en ciertas áreas para proteger los dientes de las caries.
5.1.1.- Coagulación y floculación
Es desde este proceso de donde surgen la mayoría de los problemas de
contaminación del agua potable. El ritmo de adición del coagulante está gobernado por
muchos factores que pueden alterarse muy rápidamente. En la práctica, se requiere un
control cuidadoso en la adición del coagulante. Para comprender como pueden surgir
los problemas es necesario examinar el método utilizado para calcular las dosis de
coagulante.
Como se comentó anteriormente, las condiciones óptimas de funcionamiento para la
coagulación se determinan con tanta frecuencia como sea posible utilizando un
sencillo procedimiento denominado el test de la probeta o Jar test.
Área: Contaminación de Aguas y Procesos de Depuración
Módulo 2 – Pág. 47
Actualmente hay disponibles sistemas automáticos en línea, aunque el test manual
todavía es muy empleado. Como las condiciones cambian bastante rápidamente,
estos tests necesitan repetirse a diario y algunas veces con más frecuencia. En las
plantas pequeñas donde frecuentemente se tratan esta agua no es posible, de modo
que la calidad en términos de turbidez y color es más fácil que fluctúe.
Los cambios en la calidad pueden ocurrir rápidamente, de modo que si el operador ve
cambios en el color o turbidez, pueden incrementar la dosis de coagulante, pero las
condiciones óptimas no se deben mantener ya que el exceso de coagulante entraría
en el sistema de distribución. Una de las causas principales de cambios estacionales y
frecuentemente diarios es la presencia de algas en los embalses, lo que puede alterar
significativamente el pH del agua.
El test de la probeta no indica cuánto coagulante insoluble pasará a través de las
etapas de clarificación y filtración, como veremos más adelante. No obstante, da una
idea de cuánto coagulante soluble quedará en el agua final, ya que esto depende
únicamente del pH y de la dosificación. Si a las curvas obtenidas en el test de la
probeta se le superpone la cantidad de aluminio que se pone en disolución, surge un
nuevo y más serio problema; el dilema de que las mejores condiciones para eliminar la
turbidez y el color no coinciden con aquéllas para la mínima solubilidad del coagulante.
Por tanto, el agua es clara y sin color, pero contiene más de aluminio que el límite
legal. Cuando esto ocurre se deben realizar análisis más cuidadosos de la dosificación
para determinar las condiciones óptimas en las que se consigue la menor cantidad de
aluminio en el agua. Como el rango de operación es tan estrecho, cualquier cambio
menor en la calidad del agua originará un rápido deterioro del color, turbidez y, desde
luego, aluminio soluble. Los polímeros orgánicos sintéticos, en concreto
poliacrilamidas, se usan extensamente en las plantas de tratamiento para producir
flóculos más fuertes y mantos de flóculos más estables. La poliacrilamida es
principalmente utilizada en el tratamiento de las aguas residuales, pero como el
sobrenadante rico en polímeros normalmente se devuelve a la entrada de la planta es
inevitable que los polielectrólitos aparezcan finalmente en el agua potable.
Área: Contaminación de Aguas y Procesos de Depuración
Módulo 2 – Pág. 48
5.1.2.- Sedimentación y filtración
Es en estas etapas del proceso donde se separa la materia particulada, incluyendo los
flóculos de hidróxidos formados durante la coagulación. El problema más serio que
puede presentar son los flujos fluctuantes, que originan que el manto de flóculos, por
donde el agua fluye, se expanda demasiado, entonces se pierden partículas del
tanque junto con el agua tratada. Un mal funcionamiento de los filtros puede originar
problemas, de los cuales el más serio es cuando el lecho de arena desarrolla fisuras,
permitiendo el paso del agua sin filtrar. Los principales problemas son:
El nitrógeno se encuentra normalmente en su forma más oxidada como nitrato (NO3-) o
en su forma reducida como amoníaco (NH3). El nitrito es un estado de oxidación
intermedio entre el amoníaco y el nitrato, que aparece de forma natural en el suelo y
en el agua. En general, la concentración de nitritos en el agua es muy baja, pero
puede aparecer ocasionalmente en las aguas superficiales en concentraciones
inesperadamente altas, debido a la contaminación industrial y de aguas residuales
domésticas.
El amoníaco no reacciona completamente en la relación cloro:amoníaco de 3-4:1 en
peso originando un exceso de amoníaco que alcanza el sistema de distribución, aquí
actúa como fuente de nutrientes para la nitrificación, produciendo nitritos o nitratos.
Por esta razón una serie de sistemas de tratamiento han tenido que remplazar sus
procesos de cloraminación, debido a la nitrificación parcial que conllevaba un
incremento de nitritos en el agua potable. Para la total conversión del amoníaco a
monocloramina se necesita una relación de 5:1.
5.1.3.- Decoloración
Uno de los problemas más difíciles surgidos en el tratamiento del agua es la
producción de excesivo color y turbidez. La coloración del agua es la mayor razón de
quejas, siendo la dificultad de mantener una óptima coagulación la principal causa.
Área: Contaminación de Aguas y Procesos de Depuración
Módulo 2 – Pág. 49
La materia particulada también surge del tratamiento del agua y puede originar serios
deterioros en la calidad del agua, incluyendo decoloración, ya que puede disolver
materia orgánica. Excesivas cantidades de materia particulada y/o coagulante residual,
que puede estar en forma insoluble o soluble, pueden ser liberadas por la planta de
tratamiento y entrar en el sistema de distribución.
5.2.- Presencia de aluminio. Origen y estrategias de control
El aluminio es un elemento que se encuentra como constituyente normal de todos los
suelos, plantas y tejidos de animales.
El aluminio puede estar presente en el agua debido al lixiviado de suelos y rocas. La
lluvia ácida ha derivado en un incremento del lixiviado de los suelos de modo que las
aguas superficiales tienen una mayor concentración de aluminio.
El objetivo del tratamiento del agua es proveer un suministro de agua que sea
químicamente y microbiológicamente seguro para el consumo humano. Para alcanzar
esto se añaden al agua el sulfato de aluminio o sulfato de hierro durante la
coagulación para ayudar a eliminar materia particulada fina, incluyendo bacterias.
Ha habido una preocupación creciente acerca de la cantidad de productos químicos
residuales que quedan en el agua después del tratamiento, tanto en forma soluble
como insoluble, y de los posibles efectos en la salud de los consumidores. El producto
químico residual que más preocupación causa es el sulfato de aluminio.
Como se describe anteriormente, la dosis de sulfato de aluminio (alumbre) añadida al
agua bruta depende de una serie de factores, siendo las más importantes el pH y la
temperatura es también importante.
La adición de alumbre al agua potable como coagulante dejará, por tanto, algo de
aluminio residual soluble o insoluble.
Área: Contaminación de Aguas y Procesos de Depuración
Módulo 2 – Pág. 50
Las partículas insolubles de aluminio deberán ser eliminadas en el proceso de
filtración, aunque la efectividad de la eliminación depende de la eficacia de la filtración.
Donde las concentraciones residuales son altas, puede ocurrir la deposición del
aluminio en el sistema de distribución. Cualquier perturbación de estos sedimentos de
aluminio aumentará la concentración de aluminio en el agua potable.
Las razones para el incremento de los niveles de aluminio en el agua potable están
normalmente asociadas con problemas operacionales en la planta de tratamiento. No
obstante, han ocurrido accidentes con derrames de sulfato de aluminio o vertidos
accidentales en el agua final y vertidos en la red de distribución.
5.2.1.- Efectos en la salud
El aluminio fue inicialmente considerado como no tóxico y solamente originaba
problemas estéticos en el agua potable a altas concentraciones. Sin embargo, durante
los últimos 20 años, cada vez más evidencias han llegado a encontrar la conexión del
aluminio con ciertas enfermedades neurodegenerativas.
La mayoría de la información acerca de los efectos del aluminio en el agua potable
viene de pacientes que realizan diálisis de riñón. A comienzos de los 70, fue descrito el
síndrome de la demencia de diálisis, que fue caracterizado por el ataque de una
alteración de comportamiento, demencia, perturbación del habla, contracciones
musculares y convulsiones. El final de los pacientes fue normalmente fatal. Se piensa
también que el aluminio natural del agua es un factor importante en el desarrollo de
osteomalacia en pacientes de diálisis.
5.3. Aparición de patógenos
Si se encuentra cualquier coliforme en un suministro de agua potable tratada, seguida
de cloración, se debe concluir que o se está aplicando un tratamiento inadecuado o
que la contaminación se ha introducido durante la distribución del agua, o en la toma
y/o manejo de la muestra(s).
Área: Contaminación de Aguas y Procesos de Depuración
Módulo 2 – Pág. 51
Cualquier indicación de contaminación, por ligera que sea, debe ser considerada como
materia grave y las circunstancias investigadas inmediatamente.
5.3.1.- Desinfección
La desinfección es absolutamente vital para asegurar que todos los microorganismos
provenientes de una contaminación fecal del agua bruta sean destruidos. La cloración
es con mucho el desinfectante más efectivo para las bacterias y los virus porque el
efecto residual de desinfección puede durar todo el viaje del agua a través de la red de
distribución hasta el grifo del consumidor. El diseño de planta de tratamiento más
efectivo para eliminar patógenos es la filtración rápida y lenta sobre arena, seguida de
cloración o un tratamiento de precloración seguido de coagulación, sedimentación,
filtración rápida sobre arena y post-cloración. Ambos sistemas dan un 99,99% de
eliminación de bacterias patógenas incluyendo C. perfringens. El cloro y la
monocloramina son inefectivos contra los quistes de Cryptosporidium, aunque el
ozono y el dióxido de cloro pueden ser alternativas adecuadas para la desinfección.
El ozono a una concentración de alrededor 2 mg/I es capaz de alcanzar una reducción
media en la viabilidad de los ooquistes de entre 95-96% con un período de exposición
de 10 minutos. El cloro es sólo efectivo contra la Giardia bajo condiciones muy
controladas y en la práctica es difícil que sea una barrera efectiva por sí mismo.
Las aguas de lavado y los Iodos del tratamiento del agua contienen todos los
patógenos eliminados del agua y por eso se deben de manejar con el mismo cuidado
como cualquier otro material de desecho bacteriológicamente peligroso.
Los tratamientos convencionales de agua no pueden garantizar la seguridad del agua
potable suministrada todo el tiempo. Epidemias de enfermedades originadas en el
agua suceden, aunque no frecuentemente. El único modo efectivo de destruir quistes
de protozoos es separarlos físicamente. Esto se puede realizar utilizando un filtro de
cartucho de fibra de tamaño de poro de 1 μm el cual debe colocarse aguas arriba de
un esterilizador ultravioleta.
Área: Contaminación de Aguas y Procesos de Depuración
Módulo 2 – Pág. 52
Esto también incrementará la eficacia de la esterilización por la eliminación de
cualquier materia particulada que puede hospedar y proteger patógenos de la
radiación ultravioleta.
Si los filtros de arena en la planta de tratamiento son evitados por cualquier razón o el
sistema de desinfección falla, entonces el agua no se debe consumir sin hervirla antes.
5.4.- Olores y sabores del agua. Origen y estrategias de control
La mayoría de los problemas de olor y sabor que se originan en la planta de
tratamiento de agua están ligados con la cloración. Un ligero olor a cloro es
generalmente aceptado por los consumidores como señal de que el agua es
microbiológicamente sana, mientras que concentraciones excesivas de cloro pueden
hacer el agua más indeseable. Se debe alcanzar un equilibrio entre la protección de la
salud pública y lo saludable en términos de sabor y olor. Este problema de
funcionamiento puede ser resuelto utilizando equipos de desinfección más sensibles
en la planta, desinfectando en la zona de suministro o en la red de distribución y con la
utilización de desinfectantes alternativos.
El amoníaco reacciona con el cloro para producir tres cloraminas, estos compuestos
son más olorosos que el cloro libre y llegan a ser progresivamente más
desagradables conforme el número de átomos de cloro se incrementa, siendo la
tricloramina el peor. Esto se evita normalmente con la utilización del punto de ruptura
de la cloración en el cual se utiliza una alta relación de cloro a amoníaco (>7,6:1 a pH
7-8) de modo que el cloro residual presente está principalmente en la forma libre.
Los compuestos fenólicos, producen compuestos olorosos durante la cloración y son
difíciles de eliminar en los procesos subsiguientes. Normalmente se utilizan
desinfectantes alternativos, si se detecta la presencia de fenoles en el agua bruta
hasta que su origen es identificado y eliminado. No obstante, la cloración del fenol
puede originar problemas de olores por la formación de clorofenoles, incluso cuando
el fenol está en el agua bruta por debajo del límite de detección.
Área: Contaminación de Aguas y Procesos de Depuración
Módulo 2 – Pág. 53
Algas como la Synura producen productos extracelulares que son olorosos. Sin
embargo, tales olores pueden intensificarse con la cloración. Algas y actinomicetos se
acumulan e incluso crecen en el medio de los filtros de arena y pueden proporcionar
olores y sabores asociados si no se mantienen bajo control.
5.4.1.- Eliminación de sabores y olores
Para prevenir más efectivamente el surgimiento de los problemas de olores, una
gestión más cuidadosa de los recursos de agua bruta, asegurando que se mantienen
libres de contaminación industrial, ya que los compuestos fenólicos y nitrogenados que
podrían reaccionar con el cloro son eliminados, y que sea controlado el crecimiento de
algas y otros organismos que producen olores.
Cuando los olores y los sabores son un problema, hay tres procesos disponibles: (1)
adsorción, tanto adsorción física sobre carbón activo o adsorción biológica utilizando
un biofilm que crece sobre un material húmico natural como la turba; (2) aireación, la
cual desprende del agua cualquier compuesto oloroso volátil; y (3) oxidación química
utilizando ozono, permanganato potásico, cloro o dióxido de cloro para descomponer
los compuestos olorosos en compuestos no olorosos.
El método más efectivo es la adsorción utilizando carbón activo, ya que éste elimina
un amplio rango de olores y es específicamente efectivo contra los olores más
problemáticos (moho/tierra producidos por actinomicetos). A corto plazo es más
rentable el carbón activo en polvo (CAP), cuando los problemas de olores solamente
suceden una o dos veces al año o de forma intermitente. Si el problema de olores es
permanente, entonces se necesitará un sistema de CAG, ya que es más rentable a
largo plazo debido a los bajos costos de funcionamiento.
Actualmente hay mucho interés en eliminar los olores con la utilización de biofilms
cultivados sobre polímeros orgánicos naturales.
Área: Contaminación de Aguas y Procesos de Depuración
Módulo 2 – Pág. 54
La acción es la misma que el carbón activo, por adsorción de los compuestos que
producen el olor, pero en vez de tener que reactivar el carbón por calentamiento, el
biofilm, que está compuesto por bacterias y otros microorganismos, degrada los
productos químicos olorosos, de forma que el sistema nunca tiene que ser
desconectado. Esto hace que los sistemas de biofilms sean mucho más baratos de
funcionamiento que las unidades convencionales de
carbón activo. Sin embargo, hay la posibilidad que los
organismos productores de olores puedan colonizar por
ellos mismos estos biofilms.
La aireación puede tener éxito en controlar compuestos olorosos originados por
compuestos orgánicos volátiles o por gases disueltos como el sulfuro de hidrógeno. Es
también efectiva para controlar las tricloraminas. Pero, es incapaz de eliminar la
mayoría de los compuestos olorosos y por eso es de limitado uso.
La oxidación química, se puede utilizar para oxidar compuestos orgánicos al tiempo
que desinfecta el agua. Ninguno es efectivo contra todos los olores, siendo cada uno
particularmente efectivo contra un rango específico de compuestos olorosos. El cloro
puede controlar compuestos orgánicos sulfurados, que origina un olor a pescado. El
dióxido de cloro puede utilizarse si se sospecha de compuestos fenólicos y es también
efectivo, en reducir todos los otros olores, excepto aquellos causados por los
hidrocarburos en el agua. El ozono puede reducir o cambiar la naturaleza de los
olores bastante efectivamente, pero debido a que rompe las moléculas orgánicas
grandes en unas más pequeñas, son utilizadas mucho más fácilmente por los
microorganismos como fuente de alimento. Ésta tiende a estimular el crecimiento
microbiano en el sistema de distribución. Se ha informado también que la ozonización
produce olores a frutas bastante intensos.
5.5.- Aparición de subproductos de la cloración. Origen y control
El cloro se ha utilizado para desinfectar el agua potable por muchas décadas, pero es
muy reactivo con los compuestos naturales y artificiales presentes en el agua.
Para mayores detalles sobre
biofilm, ver punto 7.2
Bioensuciamiento
Área: Contaminación de Aguas y Procesos de Depuración
Módulo 2 – Pág. 55
Algunos de estos compuestos orgánicos podían reaccionar con el cloro durante el
proceso de desinfección en la planta de tratamiento y formar nuevos complejos y
frecuentemente productos químicos peligrosos. El cloroformo y otros trihalometanos
(THM) fueron los primeros identificados en las aguas potables cloradas.
Los trihalometanos son simples compuestos de un solo carbón que tienen de fórmula
general CHX3, donde X puede ser cualquier átomo de halógeno. Están considerados
como posibles cancerígenos y son por tanto indeseables en el agua potable. Los
THMs encontrados en las aguas potables son: cloroformo (CHCl), bromodiclorometano
(CHBrCI2), dibromoclorometano (CHBr2CI) y bromoformo (CHBr). Éstos y otros
subproductos de la cloración se encuentran únicamente en aguas brutas o aguas
tratadas que están desinfectadas utilizando cloro. Donde existe cloro libre residual en
el agua, la formación de THM continuará. La cantidad de cloro añadida en relación a la
cantidad de materia orgánica presente, es también un factor importante para
determinar que subproductos se forman.
Otros subproductos de la cloración que aparecen comúnmente incluyen ácidos di- y
tricloroacéticos, cloral, dicloroacetonitrilo, cloropicrina, cloracetonas, 2-cloropropenal y
en muchos casos sus análogos bromados. Aunque muchos de estos subproductos
son mutagénicos generalmente se encuentran en muy bajas concentraciones.
A diferencia de los THMs, tanto los dihaloacetonitrilos (DHANs) como el
dicloroacetonitrilo (DCAN) son inestables y rápidamente descompuestos (hidrolizados)
en soluciones acuosas a temperaturas y valores de pH superiores, lo que ocurre
durante el almacenamiento o el análisis. Estudios en Holanda han mostrado que todas
las aguas potables cloradas contienen DHANs así como THMs, pero en mucha menor
concentración.
5.5.1.- Riesgos para la salud
Los efectos de los THMs en la salud de los humanos están basados principalmente en
el cloroformo. La dosis letal de cloroformo es alrededor de 44 g para un adulto que
pesa aproximadamente 70 kg.
Área: Contaminación de Aguas y Procesos de Depuración
Módulo 2 – Pág. 56
Está claro que muchos THMs son cancerígenos a altas dosis y que ciertos
subproductos de cloración son más peligrosos que otros. Por tanto se debe reducir a
concentraciones tan bajas como sean posibles los niveles de estos compuestos en
nuestras aguas potables.
5.5.2.- Prevención de la formación de subproductos
Cuanto mayor es la dosis de cloro, mayor es el riesgo de formación de THMs. Se han
hecho algunos avances en eliminar los subproductos de la cloración utilizando filtros
de CAG y otras modernas técnicas, pero son bastante costosas.
En aquellas áreas donde hay una alta concentración de materia orgánica que puede
reaccionar con el cloro para formar THMs, entonces el uso del dióxido de cloro o
cloraminación deben ser considerados, o examinar métodos alternativos de
desinfección como la ozonización o la radiación ultravioleta.
El ozono no forma THMs, pero no deja una potencial desinfección residual. Es tan
reactivo que se forman productos de oxidación. Aquellos que causan más
preocupación son el formaldehído, acetaldehído, y otros aldehídos no clorados y
ácidos carboxílicos. El dióxido de cloro no reacciona con la materia orgánica para
formar subproductos clorados, pero está frecuentemente contaminado con cloro, que
forma los THMs.
Aunque menos efectivo que el cloro libre, la cloraminación está llegando a ser más
ampliamente adoptada como método de desinfección. Utiliza cloro y amoníaco para
producir principalmente monocloramina. Un problema significativo es el excesivo uso
de amoníaco para formar monocloramina, originando un exceso de amoníaco que se
convertirá en nitrito en el sistema de distribución
Como los subproductos no son fácilmente eliminados por los tratamientos existentes,
se está poniendo atención en su formación por la mayor efectividad en la eliminación
de la materia orgánica disuelta antes de la desinfección.
Área: Contaminación de Aguas y Procesos de Depuración
Módulo 2 – Pág. 57
Esto se consigue principalmente con la coagulación, que puede eliminar cantidades
sustanciales de materia orgánica.
5.6.- Fluoración. Origen y estrategias de control
La fluoración de los suministros de agua ha sido en el pasado tan polémica como lo es
hoy en día el aluminio. Fue introducida en los años 40 para reducir la incidencia de la
caries dental en la población, después de que un número de investigaciones en USA
mostraron que tenía un efecto beneficioso.
Por tanto, estos estudios mostraron que la adición de fluoruro a los suministros de
agua para elevar el nivel alrededor de 0,6 mg/l llevaba a una reducción en la caries
dental en los niños en crecimiento, y que los óptimos efectos beneficiosos ocurrían
alrededor de 1,0 mg/I.
Los efectos del fluoruro varían con la temperatura, si ésta se incrementa, la
concentración permitida en el agua potable disminuye. Algunas aguas minerales
embotelladas pueden contener altos niveles de fluoruro. La USEPA ha establecido dos
estándares para el fluoruro: un Primary Drinking Water Standard de 4 mg/I para
proteger en contra de la fluorosis esquelética, y un no obligatorio Secondary Drinking
Water Standard de 2,0 mg/I para prevenir la fluorosis dental, ambos están bajo
revisión. La Organización Mundial de la Salud ha establecido un valor guía revisado de
1,5 mg/I.
Área: Contaminación de Aguas y Procesos de Depuración
Módulo 2 – Pág. 58
6.- Alteraciones de la calidad del agua potable en las redes de distribución
6.1.- Olor y sabor. Origen y estrategias de control
Debido al material con el que están construidas las conducciones o al efecto del
crecimiento biológico en las paredes de las cañerías, suelen aparecer problemas de
olor y sabor mientras el agua está en el sistema de distribución,
La principal queja surgida del sistema de distribución es la de olores a moho/ tierra.
Éstos se deben al desarrollo de microorganismos sobre las paredes de la red de
distribución. Se pueden tomar una serie de pasos para reducir el crecimiento
microbiano dentro del sistema de distribución, siendo la principal, el asegurar la
adecuada desinfección con el suficiente cloro residual. Otros métodos incluyen reducir
la cantidad de materia orgánica y nutriente en el agua por medio de un tratamiento
más efectivo y utilizando cañerías de materiales que no faciliten el crecimiento
microbiológico. Es esencial prevenir que el agua se quede estancada durante largos
períodos y se caliente dentro del sistema de distribución, ya que el crecimiento óptimo
de estos organismos es a 25° C.
El hierro es un problema y puede provenir del agua bruta, de la utilización de sales de
hierro como coagulantes durante el tratamiento o más comúnmente debido a la
corrosión de las viejas conducciones. El hierro aporta un desagradable sabor al agua y
tiene como valor medio de umbral una concentración de 3 mg/I, aunque para los más
sensibles, esta concentración umbral disminuye. Claramente, lo que es potable para la
mayoría no lo será para aquellos que son más sensibles a los sabores y olores. En
respuesta a este particular problema hay un programa principal de sustitución de las
conducciones y renovación (recubrimiento con una capa plástica).
Las conducciones de hierro no son el único material que causa problemas.
Área: Contaminación de Aguas y Procesos de Depuración
Módulo 2 – Pág. 59
Ocasionalmente se liberan olores de viejos materiales de recubrimiento,
especialmente compuestos de base bituminosa que liberan naftalenos. Esto da al
agua un fuerte olor aceitoso.
6.2.- Decoloración y hierro. Origen y estrategias de control
Las conducciones que originan decoloración en el agua, debido al hierro, son más
comunes en sistemas de distribución viejos.
Aunque el hierro puede aparecer por el uso de coagulantes, los aumentos en el
contenido de hierro total, en el suministro de agua, conforme pasa a través de las
conducciones, está generalmente originado por la corrosión.
El funcionamiento pobre de una planta de tratamiento puede originar que la materia
particulada entre en el sistema de distribución y cause decoloración y otros problemas,
aunque esto se da en pocas ocasiones. La principal causa es el uso de excesivas
cantidades de coagulante, que provocan que tanto el hierro como el aluminio entren en
el sistema, aunque manganeso, algas y materia orgánica pueden también surgir por
un pobre tratamiento.
Si la decoloración no está originada por problemas en la planta de tratamiento de agua
o por la acción microbiana dentro de las conducciones de distribución, la decoloración
debida a depósitos de óxidos es más probable que se deba a la corrosión donde están
involucradas los siguientes tipos de aguas:
a) Blandas.
b) Ricas en cloruros y sulfatos
c) Aguas anaeróbicas
Área: Contaminación de Aguas y Procesos de Depuración
Módulo 2 – Pág. 60
6.3.- Sedimentos y turbidez. Origen y control
Los sedimentos frecuentemente son el problema extremo de la materia particulada
presente en el agua, normalmente sólo se detectará como una ligera turbidez del
agua. Los sedimentos pueden consistir tanto en materia orgánica, incluyendo
microorganismos, como material insoluble, principalmente hierro y manganeso.
Debido a los problemas de manejo, es posible que pase ocasionalmente agua sin
filtrar al sistema de distribución y, por lo tanto, la presencia de arcillas finas o partículas
de aluvión y algas incrementarán la turbidez. Si la turbidez supera los 5 UNF (unidades
nefelométricas), entonces es claramente visible en un vaso de agua y normalmente
rechazada por el consumidor por razones estéticas.
La materia orgánica soluble no está totalmente eliminada en la planta de tratamiento y
es adsorbida por los sedimentos existentes en las conducciones de distribución y
también por los microorganismos que habitan en las paredes de las conducciones y en
los desechos mismos.
Los problemas de sedimentos tienden a ocurrir al final de los sistemas de distribución,
especialmente en las vías muertas, de hecho, en cualquier parte que los sólidos
puedan sedimentar y acumularse. La limpieza frecuentemente se realiza para eliminar
sedimentos y Iodos acumulados en las paredes de las tuberías. Se puede realizar
utilizando una variedad de métodos.
Las incrustaciones de corrosión requieren una diferente y más erosiva técnica para
rascar la superficie de la tubería. Esto se realiza normalmente sólo antes de volver a
recubrir la tubería con resinas epoxi, hormigón u otro material permitido.
6.4.- Plomo. Origen y estrategias de control. Efectos sobre la salud
Se ha sabido por mucho tiempo, que el plomo es tóxico. Los efectos causados por
exposición a niveles bajos de plomo, a largo plazo es neural; afecta al cerebro,
originando un cambio de comportamiento y déficit en los niveles de inteligencia.
Área: Contaminación de Aguas y Procesos de Depuración
Módulo 2 – Pág. 61
Todas las compañías de suministro de aguas utilizaban plomo para las conexiones de
las tuberías de servicio hace muchos años, principalmente porque el plomo es tan
maleable y así no se rompería, si la conducción u otra parte de la tubería se moviesen
ligeramente. La utilización de tales conexiones fue eliminada, pero hay todavía casas
conectadas a conducciones por tuberías de servicio de plomo. El problema surge
donde el agua es plumbosolvente, lo que significa que puede disolver el plomo.
El factor más importante que afecta a la disolución del plomo es el pH del agua. La
velocidad de disolución aumenta rápidamente por debajo de un pH de 8,0, así que las
aguas blandas ácidas (pH 6,5), que son tan comunes en ciertas áreas, disolverán
rápidamente el plomo de las tuberías. Otros factores importantes incluyen la
temperatura del agua, el tiempo de contacto entre el agua y el foco de plomo y la
cantidad de tuberías de plomo, lo cual afecta al área superficial de exposición del
plomo al agua.
El plomo no tiene olor, ni sabor, ni color cuando está en disolución, lo que hace que
incluso niveles bastante altos en el agua potable no se detecten, a no ser que se
analice químicamente. Otro problema es que el plomo es soluble, de modo que se
absorbe rápidamente por el organismo. El plomo ataca al sistema nervioso y puede
originar retraso mental y comportamientos anormales en los jóvenes y no nacidos.
6.4.1.- Medidas correctoras
Hay una serie de posibles medidas correctoras que se pueden tomar para reducir los
niveles de plomo en el agua potable. Éstas son:
a) Reducir el nivel de plomo en el abastecimiento, esto no suele ser un
problema;
b) Alertar a los consumidores de la posibilidad de altos niveles de plomo e
identificar quién está en riesgo y qué acciones se deben tomar para reducir
la exposición;
Área: Contaminación de Aguas y Procesos de Depuración
Módulo 2 – Pág. 62
c) Reducir la corrosividad del agua por neutralización;
d) Recubrir las tuberías de plomo; y
e) Remplazar las cañerías de plomo.
La acción correctora normal es tratar toda el agua suministrada a los consumidores en
la planta de tratamiento para reducir su capacidad de disolver el plomo, pero esto es
caro y origina problemas secundarios. Esto con frecuencia involucra relativamente
simples cambios en el tratamiento del agua para asegurar que el agua llega al
consumidor con un pH entre 8,0 y 8,5, sin embargo, en la práctica los problemas de
funcionamiento pueden hacer esto difícil.
El pH requerido se consigue con la adición de álcalis como la cal, sosa cáustica o
cenizas de sosa. La cal es lo más barato pero es difícil de manejarla originando
excesivos costos en términos de equipamientos y laboriosidad en las plantas de
tratamiento más pequeñas.
Las tuberías de plomo se pueden forrar con un recubrimiento plástico para prevenir la
corrosión. Esto resulta mucho más barato que sustituir las tuberías de plomo, pero no
se sabe con exactitud su efectividad y duración.
6.5.- Cobre. Origen y estrategias de control
El cobre es un elemento esencial para la salud humana. Aunque puede ser tóxico en
altas concentraciones, raramente causa problemas en individuos genéticamente
normales.
Las concentraciones en el agua potable son generalmente bajas, con un sabor
astringente causado por el cobre a concentraciones superiores a 3 mg/I. El cobre está
presente de forma natural en las aguas de áreas metalíferas, pero con más frecuencia
su presencia en el agua se debe al ataque de las cañerías de cobre.
Área: Contaminación de Aguas y Procesos de Depuración
Módulo 2 – Pág. 63
Las tuberías de cobre son ampliamente utilizadas en casas para los circuitos de agua
caliente y agua fría.
La corrosión del cobre de las tuberías se conoce como cuprosolvencia y origina el
lixiviado del cobre a la disolución, produciendo un agua coloreada de azul y
ocasionalmente problemas de sabor. Estos problemas ocurren con aguas ácidas
blandas o con abastecimientos particulares de perforaciones donde el dióxido de
carbono libre produce un bajo pH.
En estas circunstancias, a los niños no se les debe dejar beber agua de los grifos del
cuarto de baño, ya que los niveles de cobre pueden ser suficientemente altos como
para sentir náuseas.
Si el agua se va a utilizar para preparar una bebida, se debe dejar correr el grifo del
agua fría durante unos minutos por la mañana o si el agua ha permanecido reposada
en la cañería durante más de una hora. A no ser que el agua sea ácida, el problema
se solucionará rápidamente por sí mismo conforme la tubería se va cubriendo con una
capa de óxidos.
6.6.- Zinc. Origen y control
El principal origen de zinc en la mayoría de los hogares será de la corrosión de acero
galvanizado de depósitos y cañerías. Esto está originado por el bajo pH, de modo que
aumentar el pH ayudará. Cuando se utiliza cobre y zinc galvanizado, conjuntamente,
entonces ocurrirá la corrosión del acero galvanizado debido a la acción galvánica.
Esto es particularmente importante si el agua es cuprosolvente (ácida) y las tuberías
de cobre están localizadas aguas arriba del acero galvanizado.
La utilización de acero galvanizado no está recomendada, especialmente con otros
metales como cobre. Los nuevos tanques de plástico son más efectivos que los viejos
depósitos galvanizados, son más ligeros y menos probables de que revienten.
Área: Contaminación de Aguas y Procesos de Depuración
Módulo 2 – Pág. 64
7.- Problemas que pueden aparecer en las redes de captación y distribución
7.1.- Corrosión e incrustaciones
Los problemas con el hierro son más probables que surjan en la planta de tratamiento
o en la red de distribución que en el sistema doméstico de cañerías. No obstante, la
corrosión puede originar la contaminación del agua potable por una serie de metales o
aleaciones con las que están hechas las tuberías o cañerías y las conexiones. Los
más importantes de estos son el plomo, cobre, cinc y hierro.
La mayoría de los tipos de corrosiones están relacionados con la electroquímica. Para
que ocurra la corrosión necesitamos los componentes de una celda electroquímica, un
ánodo, un cátodo, una conexión entre el ánodo y el cátodo (circuito externo) y
finalmente una disolución conductora (circuito interno, en este caso el agua potable).
El ánodo y el cátodo están situados en el metal de la tubería (puede ser el mismo
metal o pueden ser diferentes metales) que tienen una diferencia de potencial entre
ellos. Cuando esto sucede, entonces la oxidación (eliminación de electrones) ocurre
en el cátodo, que está cargado negativamente.
La corrosión es más rápida donde están acoplados juntos dos metales diferentes. Esto
es conocido como corrosión galvánica.
Los metales y aleaciones más comúnmente utilizados en el tratamiento de aguas y
distribución pueden ser puestos en orden electroquímico, esto es, en orden decre-
ciente por el cual tienden a corroer cuando están conectados bajo condiciones
medioambientales normales.
Se define como la destrucción o deterioro químico o electrolítico de un material,
preferentemente metálico, por la reacción con el medio que lo rodea.
Corrosión
Área: Contaminación de Aguas y Procesos de Depuración
Módulo 2 – Pág. 65
El orden es: manganeso, cinc, aluminio, acero o hierro, plomo, estaño, latón, cobre y
bronce. Cuanto más apartados están dos metales en esta escala, mayor es la
diferencia de potenciales entre ellos y así de mayor será la velocidad de corrosión.
Una vez que la superficie de la tubería se ha corroído, provee hábitat para los
microorganismos. Éstos son capaces de adherirse por ellos mismos a la tubería y no
son arrastrados por el agua que pasa. Algunos de estos microorganismos, en
particular las bacterias de hierro y sulfuro, pueden también corroer la tubería (tanto
metal como no metal). Esto principalmente es un problema en las conducciones y en
la planta de tratamiento, ya que son las tuberías de metal enterradas principalmente
las que están afectadas, aunque las tuberías de hormigón también pueden ser
atacadas.
7.1.1.- Prevención y control de incrustaciones
La corrosión se puede controlar eligiendo el metal y la aleación correctos o por la
utilización de metales especiales resistentes a la corrosión. Las superficies pueden
recubrirse con películas especiales protectoras. El recubrimiento es lo más común
realizado en las conducciones de agua para proteger las tuberías de hierro, pero es
también posible para tuberías más pequeñas. La corrosión también se puede prevenir
con la conexión de la tubería a otra pieza de metal que actuará como ánodo y así se
corroerá deliberadamente, en vez de la tubería existente.
La corrosión química, simplemente disolver el metal, puede también ocurrir en zonas
de aguas blandas siendo el plomo el que más rápidamente se corroe. La única manera
efectiva de controlar esto es incrementar el pH del agua entre 8,0 y 8,5. Esto se
realiza en la planta de tratamiento con la adición de varios hidróxidos alcalinos,
silicatos o boratos.
En las tuberías domésticas la corrosión del plomo, acero galvanizado y tuberías de
cobre conlleva problemas de decoloración y ocasionalmente de sabor.
Área: Contaminación de Aguas y Procesos de Depuración
Módulo 2 – Pág. 66
7.2. Bioensuciamiento
Hay dos términos que se emplean de manera general en el estudio de los problemas
asociados al crecimiento de microorganismos sobre superficies, que son:
bioensuciamiento y biodeterioro.
7.2.1.- Depósitos microbiológicos o biofilm
Los biofilm presentan características físicas y químicas variables y se acumulan a
distinta velocidad en función de las diferentes características del sistema.
Se define como cualquier forma de crecimiento biológico no deseado sobre una
superficie en contacto con el agua, lo cual hace que la vida media de los equipos o
su funcionamiento se vea deteriorado.
Bioensuciamiento
Se entiende la destrucción o ruptura de un material de importancia económica por
la acción de organismos, y que no hay que confundir con la biodegradación, que es
la ruptura de materiales por organismos para conseguir un producto de mayor
calidad (Lappin-Scott y Costerton, 1989; Borenstein, 1994).
Biodeterioro
Se define como un conjunto de microorganismos embebidos en una matriz
exopolimérica de origen microbiano, que los mantiene unidos.
Biofilm o depósito microbiológico
Área: Contaminación de Aguas y Procesos de Depuración
Módulo 2 – Pág. 67
Figura 12. Esquema de un biofilm
La formación del biofilm se debe principalmente a la existencia de algunos grupos de
bacterias que, en ocasiones, se han integrado dentro de un grupo llamado primarios,
aunque este término no está demasiado claro, hace referencia a aquellos
microorganismos capaces de sintetizar exopolisacáridos (EPS), que les permite fijarse
a distintas superficies, por lo que se cree que son los primeros en adherirse a éstas.
Esta matriz de exopolisacáridos le confiere a estas bacterias una mayor resistencia,
frente a agentes externos, que cuando se encuentran en fase planctónica. De esta
manera, la evolución del biofilm implica un condicionamiento del ambiente que rodea a
cada colonia o consorcio de microorganismos, lo que hace que a medida que el biofilm
evoluciona, cada bacteria se comporte de manera distinta en respuesta a unas
condiciones ambientales determinadas, con diferentes grados o patrones de
crecimiento.
Los microorganismos que forman parte del biofilm pueden ser microalgas, hongos,
protozoos y bacterias, aunque éstas últimas son los principales componentes.
Matriz exopolimérica
Restos atrapados
Fibras
Microorganismos
Superficie de la máquina
Área: Contaminación de Aguas y Procesos de Depuración
Módulo 2 – Pág. 68
7.2.1.- Formación de un biofilm
La secuencia de eventos que se producen durante la formación de un biofilm es:
Transferencia de macromoléculas a la superficie, y formación de una capa
adsorbida.
Transporte de microorganismos hasta la capa adsorbida.
Adhesión irreversible de las células a la superficie.
Posible eliminación de células de la superficie.
Transferencia de nutrientes a la superficie, a la capa de fluido y a través del
biofilm
Producción de polímero extracelular por parte de las células.
Desprendimiento del biofilm, al llegar a su biomasa crítica.
Un esquema del desarrollo de un biofilm se muestra en la Figura 14.
Figura 14. Etapas de la formación de un biofilm
Formación de lacapa condicionante
Adhesión delos
formadoresde slime
primarios
Crecimiento delbiofilm
Aparicióncondicionesanaerobias
Crecimiento delbiofilm y CIM
Desprendimientodel biofilm
Área: Contaminación de Aguas y Procesos de Depuración
Módulo 2 – Pág. 69
Algunas porciones del biofilm se desprenden de éste y vuelven al medio acuoso, lo
cual puede producirse por tres mecanismos: erosión, desprendimiento y abrasión.
La erosión es la pérdida continua de pequeños fragmentos de biofilm y muy
dependiente de las condiciones de la dinámica del fluido. Por ejemplo, la tasa de
erosión se incrementa con el grosor del biofilm y la tensión de cizalla en la interfase
biofilm - líquido.
El desprendimiento se refiere a la pérdida rápida y masiva de biofilm, y es el objetivo
de muchos tratamientos contra el bioensuciamiento que se usan en la industria. Puede
pasar que el aumento del volumen del biofilm haga que las bacterias que se
encuentran en posiciones más internas mueran por falta de difusión de O2 o por falta
de nutrientes, lo que provocará (junto con la producción de gases y la erosión del
biofilm) el desprendimiento del biofilm (Hüster, 1984).
7.2.2. Corrosión inducida por microorganismos.
La corrosión inducida o influenciada por microorganismos (CIM) puede definirse como
el proceso de desgaste y fragilización de un material (no sólo metálico) iniciado directa
o indirectamente por la acción de los microorganismos. Se considera acción directa
cuando es el propio microorganismo o alguna de sus excreciones el responsable de la
corrosión. Cuando la presencia del microorganismo altera alguna variable que a su vez
provoca la corrosión se denomina acción indirecta.
Se define como la pérdida de biofilm debido a repetidas colisiones entre partículas
de sustrato, tal y como ocurre en los biofilms de los filtros de arena cuando están
en un ciclo de lavado.
Abrasión
Área: Contaminación de Aguas y Procesos de Depuración
Módulo 2 – Pág. 70
Algunos autores afirman que a priori la CIM puede darse en todo medio que contenga
microorganismos, es decir, cualquier superficie en contacto con microorganismos no
sujetos a inhibición puede sufrirla. Pero en la práctica rara vez ocurre esto sin que se
dé primero un proceso de corrosión convencional o bien una formación de depósitos.
Corrosión convencional, depósitos inorgánicos de sales y masas de biofilm se
consideran frecuentemente conceptos íntimamente ligados.
No es fácil reconocer a simple vista si existe o no corrosión inducida por
microorganismos. Hay varias características muy comunes a la CIM que permiten
sospechar que la corrosión presentada es el resultado de la actividad microbiana como
por ejemplo:
a) La corrosión por picadura es el tipo más frecuente de CIM.
b) Suelen apreciarse masas de biofilm.
c) La existencia de sulfuro de hidrógeno en sistemas anaeróbicos e hidróxidos
de hierro en los aerobios.
d) La presencia de poblaciones de hongos y/o bacterias.
e) Se produce en sistemas (acuosos o no) que permiten la acumulación de
agua en determinadas áreas.
f) El rango de pH se sitúa entre 4.0 y 9.0, aunque existen numerosas
excepciones.
Un ejemplo de CIM puede observarse en la Figura 15, donde se muestra una masa de
biofilm en el interior de una tubería. El corte transversal de la misma, fotografía de la
derecha, pone de manifiesto la corrosión de la tubería bajo el depósito microbiológico.
Área: Contaminación de Aguas y Procesos de Depuración
Módulo 2 – Pág. 71
Figura 15. Depósito dentro de una tubería. A. Corte horizontal. B. Corte transversal. La flecha
indica el lugar donde aparece CIM.
La corrosión metálica y la formación del biofilm se han estudiado tradicionalmente por
separado, como procesos independientes. Sin embargo, dentro de un biofilm los
microorganismos son capaces de mantener un medio radicalmente distinto al que
existe en la fase líquida, en términos de pH, temperatura, oxígeno disuelto y especies
orgánicas e inorgánicas.
a) Métodos de detección y control de la biocorrosión
La inevitable presencia y posterior actividad de los microorganismos en el agua de
alimentación causa bioensuciamiento ya sea en agua de pozo, de río o marina. El
resultado del bioensuciamiento es función de la carga microbiana y de las
características operacionales del sistema (velocidad de flujo, temperatura, diseño
estructural), por ello la secuencia de los procesos correspondientes a su
establecimiento y en consecuencia de los problemas de corrosión.
Las medidas para eliminar el bioensuciamiento, coinciden con el control de los
depósitos orgánicos, aunque generalmente son estrategias que deben adecuarse al
problema. El registro del sistema debe incluir variable métodos que permitan medir el
proceso de la biocorrosión y el bioensuciamiento. El método más frecuente utilizado en
el control de bioensuciamiento es por clorinación periódica o continua del agua de
alimentación, para matar los microorganismos de la biopelícula.
A B
Área: Contaminación de Aguas y Procesos de Depuración
Módulo 2 – Pág. 72
En ciertos sistemas la cloración no se emplea por razones de incompatibilidad química
y ambiental. Lo cual ha llevado a implementar tratamiento biocidas y dispersantes de
concepción más moderna, entre ellos, el ozono es un biocida prometedor. La calidad
de un biocida se evalúa en función de que no se pierda rápidamente se máxima
actividad contra los microorganismos de una biopelícula, responsables de la corrosión,
periodo breve, por ello se considera que los mejores biocidas, deben tener
propiedades pasivantes (protección), sobre ciertos metales e, incluso, acción
antiincrustante, para evitar la acumulación de nutrientes que atraen a los causantes de
MIC.
Recommended