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

D

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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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n

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gua

no c

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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