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Avances en procesos de
tratamiento de aguas para su
potabilización
María Virginia Najul
Facultad de Ingeniería
Universidad Central de Venezuela
I Jornada de Laboratorios Ambientales
Evaluación, Manejo y mejoramiento de la Calidad del Agua
Universidad Metropolitana
Septiembre 2012
En términos generales…
TPA Agua Cruda
Agua Potable
Desechos …equivalente a cualquier
proceso industrial
Insumos
SALUD
Agua en el campo
Agua en la ciudad
AGUA POTABLE
Técnicas Sencillas
Técnicas Avanzadas
¡IMPORTANTE TOMAR EN CUENTA LOS
CONSTITUYENTES DEL AGUA CRUDA Y LOS
REQUERIMIENTOS DEL AGUA TRATADA!!
Normas Sanitarias de Calidad del Agua Potable
G.O. N° 36.395, 13 de febrero de 1998
OBJETIVOS
• Salud Agua segura desde el punto de vista de la
salud
• Estabilidad Agua estable, tratando de prever los posibles cambios en el sistema
de distribución
• Costos Agua a un costo
razonable, sin menoscabo de su
calidad
Segura para la Salud
Libre de patógenos
Libre de tóxicos
Estéticamente agradable
Estable ante posibles cambios en el sistema
Química
Bacteriológica
Costos razonables sin desmejora de su calidad
Inversión inicial
Operación y mantenimiento
¿Cómo es una planta potabilizadora?
¿Qué unidades la constituyen?
ÁTOMOS Y MOLÉCULAS COLOIDES PARTÍCULAS SUSPENDIDAS
(Sólidos Disueltos)
Algas y Protozoarios
Ácidos Húmicos Virus
Iones y Fúlvicos Bacterias
Arenas
Arcillas
Precipitación Coagulación - Floculación Sedimentación
Química, Filtración... .....................
Adsorción, etc
10 - 3 µ 1 10 3 µ µ
Distribución del Tamaño de Partículas
Selección de Unidades de Tratamiento
Fuente Mezcla
Rápida
Mezcla
Lenta
Coagulación-Floculación Sedimentación
Filtración Desinfección Estabilización
Química
A la red
Variantes: f(calidad del agua cruda)
Como guía para identificar las nuevas tendencias, partimos del
esquema convencional de tratamiento para potabilización de
aguas...
En un sistema convencional, independientemente de su configuración, fundamentalmente se remueven sólidos
suspendidos y coloidales productores de turbiedad y microorganismos patógenos
Los objetivos se mantienen en el tiempo, pero: • La identificación de nuevos constituyentes que
pueden ser patógenos o tóxicos • El mejoramiento de las técnicas de detección • La mayor exigencia de las comunidades
…motivan la investigación y adaptación de nuevas técnicas para su remoción
¡¡ Nuevas Tendencias !!
• Reducir la turbiedad a valores inferiores a 1 UNT • Evitar la formación de subproductos de la desinfección • Evitar la presencia de toxinas procedentes de algas y otros microorganismos • ...
Ni tan nuevas!!!
Proceso de Coagulación-Floculación
Nuevos diseños y ajuste en
los parámetros de operación
para alcanzar turbiedades
menores a 1 UNT
• Incide en la remoción de
microorganismos patógenos
resistentes al proceso de
desinfección (quistes de giardias,
oocystos de cryptosporidium, etc.)
Utilización de nuevas
sustancias químicas
(coagulantes prehidrolizados
o poliméricos – PACl)
Alerta!!! Certificación de
calidad de los productos
• Promueve mayor reducción de
turbiedad, de materia orgánica y
otros precursores de subproductos
de la desinfección – Coagulación
mejorada
• Menor producción de lodos
• Optimiza la dosificación de
sustancias químicas – Reducción
de su consumo
• Menor producción de lodos
Adaptación de ensayos de
rutina tradicionales a las
condiciones reales de la planta
Proceso de Sedimentación
Atención al
comportamiento hidráulico
de las unidades de
sedimentación – uso de
ensayos de trazadores
• Incide de manera determinante en
la eficiencia de la unidad
Uso de la flotación: inyección
de aire disuelto (DAF) –
ajuste en los tipos y dosis
de coagulantes
• Opción para remoción de algas en
aguas procedentes de embalses,
con baja turbiedad (crecimientos
explosivos de algas)
Manejo y disposición de lodos • Compatibilidad ambiental de las
plantas potabilizadoras
Proceso de Filtración
Uso de Carbón Activado
Granular (CAG) – remoción de
MON
• Para la remoción de sustancias
productoras de olor, sabor y color
en el agua. Alerta!!! proliferación
de bacterias y deterioro ante el
uso del cloro
Implementación de filtros no
convencionales, con sistemas
de autolavado (más eficientes
y menor consumo de agua)
• Remoción de microorganismos
resistentes a la desinfección
• Compatibilidad ambiental de las
plantas potabilizadoras.
Mejora de los sistemas de
lavado en filtros convencionales
(más eficientes, menor
consumo de agua y
recirculación del agua de
lavado)
• Incide en la remoción de
microorganismos resistentes a la
desinfección
• Incrementa la carrera de filtración
• Compatibilidad ambiental de las
plantas potabilizadoras. Alerta!!!
Reciclaje de quistes y otros
microorganismos, incremento
de Fe y Mn
Proceso de Filtración
Uso de Membranas:
• Osmosis inversa
• Electrodiálisis
• Ultrafiltración
• Microfiltración
• Nanofiltración
Alta capacidad de remoción,
relativo bajo costo. Alerta!!!
Deterioro de las membranas
• Para la remoción de sales y otros
contaminantes
• Desmineralización y ablandamiento
• Remoción de turbiedad y
organismos patógenos
• Remoción de partículas
• Ablandamiento, remoción de MON
y otros precursores de los
subproductos de la desinfección
Retorno al uso de filtración lenta
• Aplicable en pequeños sistemas
• Mayor eficiencia en remoción de
turbiedad y microorganismos
resistentes a la desinfección
Proceso de Desinfección
Uso de otros desinfectantes • Balance entre ventajas y
limitaciones…Efecto residual
Remoción de los subproductos
de la desinfección
• Difícil remoción por procesos físico-
químicos convencionales
• Aireación
• Adsorción con CAG
• Filtración biológica
Remoción de precursores • Depende de los procesos previos
Riesgo vs. adición de cloro
Adición de Cloro
Riesgo
Riesgo microbiológico
Riesgo toxicológico
Proceso de Desinfección
Para garantizar la calidad del producto:
Requiere un permanente monitoreo
Adaptación a nuevos sistemas
Altos costos para garantizar un monitoreo
confiable
Todo este esfuerzo es “post
mortem”, orientado bajo un
enfoque correctivo…
...y el agua que ya fue distribuida ???
Agua no potable
…al conocer los resultados del
monitoreo, eventualmente se re-capta??,
pero… mucho litros han sido consumidos
por la población… (Milwaukee,,,)
...incrementar esfuerzos para mejorar el proceso productivo
visto de manera integral
La propuesta se orienta hacia un
enfoque preventivo de la gestión, vista
de manera integral, considerando el
sistema como un todo…
COMPONENTES DE UN SISTEMA DE
ABASTECIMIENTO DE AGUA POTABLE
Consideraciones de cada componente
para el logro de los objetivos
…ella sea utilizada como herramienta de
gestión integral en sistemas de
abastecimiento de agua potable.
Se propone…
Definida la TRAZABILIDAD como la posibilidad
de realizar el seguimiento del movimiento del
agua a través de las etapas de su producción,
transformación y distribución
Y es aquí donde realmente se
presentan avances…
Reglamento 178/2002 de la Comunidad Europea:
“Trazabilidad es la posibilidad de encontrar y seguir el
rastro a través de todas las etapas de producción,
transformación y distribución de un alimento, un pienso,
un animal destinado a la producción de alimentos o una
sustancia destinada a ser incorporada en los alimentos,
piensos o con probabilidad de serlo”
En la industria de los alimentos, a raíz
del episodio de las “vacas locas”…
Sistema por el cual se puede recuperar la
historia del alimento, su utilización y localización
por medio de códigos registrados
TRAZABILIDAD DESCENDENTE
TRAZABILIDAD ASCENDENTE
Fuente de Abastecimiento
Materia Prima
Agua Cruda
Proceso de
Potabilización Distribución
BASE DE DATOS
SISTEMA DE INFORMACIÓN
TRAZABILIDAD
Para ello se requiere la identificación de las
variables (indicadores de calidad) cuyos valores
deben ser registrados a lo largo del proceso
para asegurar su rastreo, posibilidad de
seguimiento y control
Desde 2004, la OMS avala el uso de la
metodología HACCP (Hazard Analysis and
Critical Control Point - Análisis de Peligros y
Puntos Críticos de Control), referido a la
sistematización, evaluación detallada y
priorización de los peligros, además de un
monitoreo operacional a través de las múltiples
barreras o medidas de control
También, en los últimos años fueron elaboradas las
Normas de la serie ISO 24500, de adscripción voluntaria…
ISO 24512 Guías para el manejo de los sistemas de
abastecimiento de agua potable y de la prestación del
servicio
Estas normas Incluyen HACCP como metodología para
identificación de puntos críticos
Igual que en el mundo de los alimentos, el paso
previo a la implantación de un sistema HACCP
es el cumplimiento de las Buenas Prácticas de
Fabricación (BPF)
BPF: principios básicos que incluyen desde las
condiciones higiénicas de la edificación e
instalaciones, hasta la educación y capacitación
del personal
BPF “cultura” HACCP
En la Facultad de Ingeniería – UCV
venimos trabajando en las
estrategias para la implantación de
las BPF y uso de la trazabilidad
como herramienta de gestión en las
plantas potabilizadoras del país, en
el marco de la mejora continua.
Entre los productos obtenidos está la propuesta de
variables “no convencionales” para realizar el registro,
seguimiento y control en los componentes del sistema
de abastecimiento de agua potable
VARIABLES A CONSIDERAR EN
LA CALIDAD DE LA FUENTE
... varían las características ?
... es temporal ?
... hay mayor desarrollo en la Cuenca ?
... varían los niveles y caudales ?
... por qué ?
Además de la realización de análisis para determinar los parámetros de calidad, la supervisión y
seguimiento mediante el uso de fotografías aéreas, imágenes de satélite, inspecciones visuales, censos agrícolas, inventario de actividades, información
hidrometeorológica, etc.
Fuente de Abastecimiento
MONITOREO vs. PROTECCIÓN DE LA CUENCA
Mayor inversión en monitoreo de la calidad
del agua
Detección tardía de problemas…medidas
correctivas…costos elevados
Mayor inversión en monitoreo y protección
de la cuenca
Alerta temprana… posibilidades de tomar medidas preventivas
VARIABLES A CONSIDERAR EN LA PLANTA DE TRATAMIENTO
INSUMOS ... qué sustancias químicas se están utilizando ?
... son las más adecuadas ? ... hay otras ?
... cómo es la calidad de las sustancias ?
... cómo es la producción de lodos ?
... agregan otros constituyentes al agua potable ?
... y los costos ?
... consumo de energía vs. producción ?
... es adecuado con los valores de referencia ?
... se mide el consumo en cada equipo?
... es el esperado ?
... existen diferencias significativas ?
... y los costos ?
DESCARGAS ... cuánto representan de la producción ?
... cuál es su origen ?
... es mucha cantidad ?
... se pueden minimizar ?
... cómo se pueden manejar ?
... hay posibilidades de recuperación ?
... y los costos ?
…compatibilidad ambiental!!!
VARIABLES A CONSIDERAR EN LA PLANTA DE TRATAMIENTO
Condiciones de Entrada
Proceso
C-F-S
Proceso
F
Proceso
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Turb
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mes
tot
ale
s
Calidad
VARIABLES A CONSIDERAR EN LA
RED DE DISTRIBUCIÓN
Mantenimiento de las
condiciones
adecuadas de
suministro
Satisfacción del
usuario
Continuidad Eficiencia
Calidad Continuidad Eficiencia
Clo
ro r
esid
ual
pH
Nº
inte
rrupcio
nes
Variacio
nes d
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pre
sió
n
% d
e a
gua
no c
onta
bili
zada
Nº de
quejas
Existen importantes avances en el diseño de unidades de tratamiento cada vez más eficientes. Algunos procesos de uso común en la industria, han sido adaptadas para remover constituyentes indeseables en el agua potable…
También están disponibles sustancias químicas de diversa índole, capaces de acondicionar el agua para que cumpla con los requisitos exigidos en la normativa para ser considerada como potable…
Sin embargo, hasta ahora, las estrategias preventivas: protección de las fuentes de abastecimiento, control de la calidad de las sustancias químicas, registro, seguimiento y control de las características a lo largo de todo el proceso de potabilización y la distribución, reduce significativamente los riesgos, de manera sustentable.
Lo que constituye el verdadero avance es el cambio de “cultura” de gestión bajo un enfoque preventivo y considerando el sistema de manera integral: Fuente de abastecimiento, planta potabilizadora y red de distribución.
Comentario Final