Acondicionamiento de Agua de Mar

NDICE

INTRODUCCIN .................................................................................................... 2

I. OBJETIVOS ........................................................................................................ 3

II. MARCO TERICO .............................................................................................. 3

2.1 DESALACIN DE AGUA SALADA: PROCESO DE POST-

TRATAMIENTO ................................................................................................... 3

2.2TECNOLOGAS DE TRATAMIENTO DEPENDIENDO DE LA

APLICACIN FINAL DEL AGUA ...................................................................... 10

2.3 POST-TRATAMIENTOS DE AGUA PARA CONSUMO HUMANO .............. 12

2.4 PROCESOS ESCENCIALES EN LAS PLANTAS

DESALINIZADORAS...........14

2.5 PARMETROS DE CALIDAD Y LMITES MXIMO PERMISIBLES PARA

EL AGUA POTABLE ..................................................................................... ..17

2.6 REGLAMENTO DE LA CALIDAD DEL AGUA.....19

III.CONCLUSIONES.22

IV. BIBLIOGRAFA ................................................................................................ 22

TRABAJO DE INVESTIGACIN TRATAMIENTO DE

AGUAS

Universidad Nacional del Callao Facultad de Ingeniera Qumica 2

INTRODUCCIN

Hoy en da, la desalacin o desalinizacin se ha convertido en una solucin

asequible para las reducciones de agua potable en reas tpicamente

tropicales, as como costeras.

El ncleo del proceso de desalinizacin est basado en la tecnologa de

Membrana de smosis Inversa, pero en s misma, no provee agua potable

segura.

Los pasos de PRE y POST-tratamiento son requeridos para adecuar el agua

antes y despus del proceso de smosis inversa por membranas para

acondicionarlo a su proceso.

La eliminacin de la salmuera puede ser un problema medioambiental y

econmico en algunas reas dnde la fauna y flora son sensibles al aumento

local de la salinidad del mar. La eliminacin de la salmuera debe ser estudiada

y diseada caso por caso.

El arte de desalinizar es determinar y combinar las tecnologas disponibles para

optimizar los costos de produccin y calidad del agua.


AGUAS


I. OBJETIVOS

Adaptar la calidad del agua producida despus del proceso de smosis

inversa a la del agua potable.

Recurrir a un post-tratamiento para tratar la naturaleza agresiva del agua

producida por membrana de osmosis.

Conocer las normas gubernamentales antes de poder llevar a cabo una

evaluacin de diseo.

II. MARCO TERICO

2.1. DESALACIN DE AGUA SALADA: PROCESO DE POST-TRATAMIENTO

Dependiendo de la aplicacin del agua tratada, el permeado de la smosis

inversa o desionizacin el agua debera ser acondicionada antes de su uso

final. En funcin de la calidad requerida del agua producto y/o de su aplicacin,

ser necesario tratar el agua despus del proceso de osmosis inversa.

A modo de ejemplo, para el suministro de agua potable, se llevara a cabo las

siguientes operaciones:


AGUAS


Una desgasificacin; para eliminar el H2S y/o CO2 que contiene el

agua y que las membranas no pueden retener.

Una alcalinizacin con el fin de incrementar el pH aadiendo NaOH

o cal.

Una pasivacin; para eliminar la accin corrosiva del agua frente a

los metales.

Una cloracin.

AIREACIN:

Como el CO2 presente en el permeado no es, en general, suficiente para

reaccionar con toda la cal o calcita necesaria para obtener la dureza requerida

del agua, debe por tanto introducirse desde el exterior en forma de gas. No

obstante, si el permeado que sale de los mdulos de smosis inversa tiene un

contenido en dixido de carbono disuelto muy elevado y/o H2S, se hace pasar

el agua a travs de una torre de aireacin en la que se pone en contacto a

contracorriente el fluido con el aire; de este modo, el agua se enriquece en

oxgeno y se empobrece en CO2 y/o H2S. Esta operacin no suele ser

necesaria en la gran mayora de plantas de smosis.


AGUAS


ELIMINACIN DEL CO2 LIBRE

En el agua desalada hay una fuerte presencia de CO2 que a veces puede llegar

a alcanzar concentraciones de hasta 60 mg/L. La presencia del gas se debe al

contacto del cido sulfrico con el bicarbonato del agua. La existencia de este

gas puede causar muchos problemas de corrosin que pueden afectar las

tuberas e incluso pueden exceder algunos aspectos de la normativa sanitaria.

Por tanto, es conveniente realizar inmediatamente despus del paso del agua a

travs de los mdulos de smosis inversa una desgasificacin o desorcin para

reducir la presencia de CO2 en valores inferiores a los 10 mg/L. La desorcin

consiste en hacer pasar a una fase gaseosa un gas voltil disuelto en una fase

lquida. La operacin inversa es la absorcin en la que se disuelve en una fase

lquida un gas soluble en una fase gaseosa. En el proceso de desgasificacin,

para disminuir la presencia de dixido de carbono, se darn las operaciones de

desorcin-absorcin al mismo tiempo. As, el agua a tratar se empobrecer de

CO2 (desorcin) y se enriquecer en O2 (absorcin). La descarbonatacin se

da en una torre de aireacin por la que entra el agua por la parte superior y

simultneamente, se inyecta aire a contracorriente. Las caractersticas

requeridas para un buen funcionamiento de la torre son:

Reparto uniforme del agua a tratar en toda la seccin de la

columna.

Caudal uniforme del agua de la alimentacin.

Gran superficie de contacto en la interfase lquido-gas.

Filtrado previo del gas de arrastre.

Concentracin prcticamente nula en el gas de arrastre.

Dimensiones adecuadas a la produccin requerida.


AGUAS


ALCALINIZACIN

El agua que sale de smosis o de la torre de aireacin tiene un pH de 5,5 a

4,84 que hace falta aumentar hasta valores prximos a 7,2 para que sea apta

para el consumo humano. Consiste en aadir bicarbonatos al agua tratada para

aumentar su alcalinidad, aumentar el pH y reducir el grado de agresividad

segn el ndice de Langelier de forma que este sea 0 o ligeramente positivo

para que el agua no se sea corrosiva. La normativa actual exige que el ndice

LSI sea 0,5.

Existen dos mtodos para remineralizar el agua: El primero con hidrxido

clcico (cal) y CO2 y el segundo con calcita y CO2. La dosificacin con cal es

ms econmica en inversin pero ms cara en explotacin por el mayor

consumo de CO2.

REMINERALIZACIN DEL AGUA CON HIDRXIDO CLCICO (CAL)

Y CO2

Se parte de cal en polvo grado alimenticio y CO2 grado alimenticio, y la

reaccin que se desarrolla es la siguiente:

( ) ( )

Tambin se puede utilizar oxido de cal en vez de hidrxido clcico pero se

necesita convertir el xido en hidrxido de cal mediante agua, esta reaccin es

exotrmica y se debe hacer en equipos llamados apagadores de cal, aunque

es ms econmico el xido que el hidrxido no lo recomiendo usar por los

problemas que tiene su manejo, adems el xido de cal tiene ms impurezas

que el hidrxido de cal.


AGUAS


REMINERALIZACIN CON CALCITA Y CO2

Los carbonatos de la calcita, reaccionan con el anhdrido carbnico producido

por la accin del cido sulfrico en el pretratamiento y el dosificado

posteriormente al producto, produciendo bicarbonatos y por consiguiente

aumentando la alcalinidad y la dureza.

La reaccin principal que gobierna la disolucin de un lecho de carbonato

clcico (calcita) es la siguiente:

( )

Esta reaccin alcanza un pH de equilibrio cuyo valor depende de una serie de

factores como son: el pH inicial, el contenido en CO2, calcio, carbonatos,

bicarbonatos, slidos totales disueltos y la temperatura. Se ve que el consumo

de CO2 es la mitad que con lechada de cal.

DESINFECCIN:

Durante el proceso de desalinizacin el agua ha vuelto a aumentar la presencia

de microorganismos, de manera que hace falta volver a desinfectar el agua

antes de que sea consumida por los seres vivos. La sustancia utilizada

normalmente es, al igual que en el pretratamiento, hipoclorito de sodio del 16%

en peso y la dosis necesaria para eliminar pequeos organismos, de

aproximadamente 0,5 mg Cl2/m3 de agua.

PASIVACIN:

Una vez que se ha potabilizado el agua, puede suceder que durante la

distribucin, el fluido vuelva a contener agentes corrosivos que afecten

negativamente a las tuberas. Para evitar este problema, se aadir una

sustancia inhibidora de la corrosin como puede ser el polifosfato slido a base

de fosfato de zinc.

Se prever un posible contacto del agua con materiales metlicos no

inoxidables y se dotar a la instalacin de un sistema que evite posibles riesgos


AGUAS


de corrosin metlica. El agua en contacto con un metal provoca que los

cationes metlicos tiendan a disolverse en el lquido, quedando la superficie

metlica cargada negativamente facilitndose la generacin de reacciones

qumicas entre los cationes del agua y la superficie del metal, este fenmeno

constituye lo que es conocido como corrosin. Las sustancias inhibidoras de la

corrosin no actan sobre los compuestos qumicos del agua, sino que basan

su poder de inhibicin en la formacin de pares electrolticos que se forman en

el metal constituyendo as una fina pelcula protectora que suprime el contacto

metal-agua, evitando as la corrosin. Los inhibidores de la corrosin deben

cumplir dos premisas fundamentales:

Que no contengan ningn elemento txico.

Que sean eficaces en pequeas dosis, aunque su contenido en el

agua sea bajo.

El aditivo ms utilizado es el polifosfato sdico a base de fosfato-zinc. Este

inhibidor de la corrosin ofrece una proteccin muy superior a la de otros

pasivamente es para eso que la dosis necesaria ser menor.

POST-CLORACIN

Antes del uso final, el agua se almacena en un depsito de forma que existe

riesgo de que se vuelva a contaminar de nuevo.

Es por ello, que hay que desinfectar el agua de nuevo, para ello, se pueden

seguir tres posibles procedimientos:

Gas cloro: Es muy utilizado por su bajo coste se emplea cuando

se tratan grandes caudales.

Hipoclorito de sodio: Es el procedimiento ms barato tan de

implantacin como de funcionamiento.

Hipoclorito de calcio: Aporta calcio que sirve para elevar el

contenido de este elemento en el agua producto.

A veces se puede intentar la carbonatacin y la cloracin de una

sola vez con la dosificacin de CaCl2.


AGUAS


ELECTRODESIONIZACIN (EDI)

La electrodesionizacin utiliza membranas semipermeables y corriente directa

para purificar el agua. Los iones de carga positiva en la solucin son sometidos

a una carga elctrica negativa a travs de membranas directas y viceversa,

constituyendo un sistema de purificacin del agua.

Una aplicacin para la EDI es el pulido del agua tratada para producir agua

ultra pura, apta para utilizarla en la industria de semiconductores.

INTERCAMBIO DE IONES

El intercambio de iones es un proceso qumico por el que el agua pasa a travs

de vasijas de presin donde se utiliza resina para absorber las sales disueltas,

dejando el agua purificada. El intercambio de Iones es utilizado para tratar el

agua salobre relativamente limpia y producir agua de alta pureza para

aplicaciones tales como alimentacin de calderas para centrales elctricas,

requeridas para mantener la eficiencia en la transferencia de calor.

ESTERILIZACIN DEL AGUA

Luego de que el agua haya pasado a travs del proceso de OI, est

generalmente libre de bacterias y otros contaminantes. Si el agua es para uso

potable, se almacena generalmente en tanques antes de su uso, hacindola

susceptible a la contaminacin.La dosificacin de cloro y esterilizacin Ultra

Violeta proporcionan un mtodo fiable para mantener almacenada el agua

potable de forma segura.

RECIRCULACIN

El agua ultra pura y esterilizada llega a las unidades de dilisis y el sobrante se

recircula de nuevo a la entrada de la smosis inversa. De esta manera se

establece el siguiente circuito de recirculacin de agua producida: smosis

inversa, desionizador, ultravioleta, filtro de polisulfona, unidades de dilisis y

retorno al desionizador.

Con este circuito conseguimos continuamente la calidad del agua tanto fsico-

qumicamente como bacteriolgicamente.


AGUAS


2.2. TECNOLOGAS DE TRATAMIENTO DEPENDIENDO DE LA APLICACIN FINAL DEL AGUA

AGUA

POTABLE

AGUA DE

REGADO

AGUA DE

PROCESO

CLORURO

SDICO

Minimizado Optimizacin

SAR

Minimizado

CALCIO,

MAGNESIO

Dureza

6-10oD

Minimizado

PH 6.5-8.5

BORO Minimizado

DESINFECCIN Requerida No requerida

AGUA POTABLE:

El cloruro sdico y el boro pueden ser reducidos aadiendo un segundo paso

de OI, con membranas de agua salobre o membranas de agua marina. Cuando

el agua pasa a travs de un segundo paso, ambos el calcio residual y la

concentracin de magnesio son cercanos a cero.

Por lo tanto un segundo paso de OI debera remineralizar para conseguir una

dureza residual tpica de 8D (100 mg/L CaCO3).

Esta solucin cumple con los requerimientos de agua de pozo en sodio bajo, y

altos contenidos de calcio.

AGUA DE REGADO:

El agua de regado es ms compleja, se basa en un equilibrio entre sodio,

calcio y magnesio que asegura una buena filtracin en el suelo.

Este equilibrio es medido por la proporcin de absorcin de sodio (en ingls,

Sodium Adsorption Ratio, SAR) y la conductividad elctrica, CE:


AGUAS


El boro debe ser eliminado, ya que representa un veneno toxico para las

plantas. Para mantener una CE mnima de 0.3 dS/cm (~200 mg/L SDT), una

suficiente concentracin de calcio y magnesio, el segundo paso de OI debe ser

evitado o mayoritariamente en by-pass. Por ello, la solucin ideal es hacer uso

de una resina de intercambio inico especfica para la eliminacin de boro y

luego remineralizar.

AGUA DE PROCESO:

El agua de proceso es un trmino muy genrico que incluye todo tipos de agua

que no necesitan cumplir con los requisitos de la OMS para agua potable. Los

requerimientos son normalmente aquellos del fabricante de la maquinaria que

hace uso del agua, como un intercambiador de calor, una caldera, dilucin de

agua, etc. En industrias de calentar/refrigerar, el proceso del agua debe

normalmente poseer una baja mineralizacin para evitar depsitos de sarro en

las tuberas o corrosin por cloruro.


AGUAS


2.3. POST-TRATAMIENTO DE AGUA PARA CONSUMO HUMANO

NEUTRALIZACIN DE LA ACIDEZ CARBNICA MEDIANTE

PRODUCTOS ALCALINIZANTES

Generalmente se utiliza hidrxido o carbonato clcico para proporcionar una

cierta dureza residual al agua osmotizada y ajustar el ndice de Langelier.

El ndice de Langelier (Is) es uno de los sistemas ms utilizados y est citado

en el Real Decreto 140/2003 sobre la calidad del agua de consumo humano.

Se basa en el clculo del valor del pH de saturacin o de equilibrio (pHs), el

cual comparado con el pH real del agua (pH), permite determinar el carcter del

agua.

Is = pH pHs

IS INDICACIN

IS0 Agua supersaturada con respecto a carbonato clcico (CaCO3). Posible formacin de incrustaciones.


AGUAS


Las indicaciones para el IS y el IS mejorado por Carrier estn basadas en los

siguientes valores

El valor del pHs puede determinarse por clculo matemtico o a partir de un

grfico de clculo, por ejemplo, por el baco llamado Hoover-Langelier, a partir

de los siguientes valores: Temperatura, pH, dureza clcica y alcalinidad total

(bicarbonatos en aguas naturales) en mg/L como CaCO3 y slidos totales en

mg/L.

Matemticamente se utiliza la siguiente frmula:

pHs = 9,3 + A + B - C D

En donde:

- A = (log (Total de slidos disueltos en mg/L) 1) / 10

- B = -13,12 * log (Temperatura en C +273) + 34,55

- C = log (concentracin de in calcio expresada como carbonato

clcico) 0,4

D = log (alcalinidad expresada como carbonato clcico

IS Indicacin

-2,0


AGUAS


2.4. PROCESOS ESCENCIALES EN LAS PLANTAS DESALINIZADORAS


AGUAS


DESCRIPCIN DE LA INSTALACIN:

Captacin del agua de mar

Pre tratamiento qumico

a) Acidificacin

b) Desinfeccin

c) Coagulacin

d) Anti-incrustacin

e) De-cloracin

Pre tratamiento fsico

a) Filtros de arena

b) Filtro de cartucho

Proceso de osmosis inversa

Post-tratamiento

a) Aireacin

b) Alcalinizacin

c) Desinfeccin

d) Pasivacin

Limpieza de filtros y membranas


AGUAS


SOLIDOS DISUELTOS EN EL MAR:

El agua de mar constituye el 97.6 % de los recursos de agua pero su uso est

muy restringido para la actividad humana dada su elevada concentracin en

sales: 3.5%.

Los porcentajes de los compuestos ms abundantes son:

- 2.7% de cloruro sdico

- 0.3% de cloruro magnsico

- 0.2% de sulfato magnsico

- 0.1% de sulfato clcico

- 0.2% de otras sales


AGUAS


2.5. PARMETROS DE CALIDAD Y LMITES MXIMO

PERMISIBLES PARA EL AGUA POTABLE

El agua potable, tambin llamada para consumo humano, debe cumplir con las

disposiciones legales nacionales, a falta de stas, se toman en cuenta

normas internacionales. Los lmites mximo permisibles (LMP) referenciales

(**) para el agua potable de los parmetros que se controlan actualmente,

se indican en el cuadro siguiente:

LIMITES MXIMO PERMISIBLES (LMP) REFERENCIALES

DE LOS PARAMETROS DE CALIDAD DEL AGUA

PARMETRO LMP REFERENCIA

Coliformes totales, UFC/100 mL 0 (ausencia) (1)

Coliformes termotolerantes, UFC/100 mL 0 (ausencia) (1)

Bacterias heterotrficas, UFC/mL 500 (1)

pH 6,5 8,5 (1)

Turbiedad, UNT 5 (1)

Conductividad, 25C uS/cm 1500 (3)

Color, UCV Pt-Co 20 (2)

Cloruros, mg/L 250 (2)

Sulfatos, mg/L 250 (2)

Dureza, mg/L 500 (3)

Nitratos, mg NO3 -/L (*) 50 (1)

Hierro, mg/L 0,3 0,3 (Fe + Mn = 0,5) (2)

Manganeso, mg/L 0,2 0,2 (Fe + Mn = 0,5) (2)

Aluminio, mg/L 0,2 (1)

Cobre, mg/L 3 (2)

Plomo, mg/L (*) 0,1 (2)

Cadmio, mg/L (*) 0,003 (1)

Arsnico, mg/L (*) 0,1 (2)

Mercurio,mg/L (*) 0,001 (1)

Cromo, mg/L (*) 0,05 (1)

Flor, mg/L 2 (2)

Selenio, mg/L 0,05 (2)


AGUAS


NOTAS

1. Valores tomados provisionalmente de los valores gua

recomendados por la Organizacin Mundial de la Salud (1995)

2. Valores establecidos en la norma nacional Reglamento de

Requisitos Oficiales fsicos, qumicos y bacteriolgicos que deben

reunir las aguas de bebida para ser consideradas potables,

aprobado por Resolucin Suprema del 17 de Diciembre de 1946.

3. En el caso de los parmetros de conductividad y dureza,

considerando que son parmetros que afectan solamente la calidad

esttica del agua, tomar como referencia los valores indicados,

los que han sido propuestos para la actualizacin de la norma

de calidad de agua para consumo humano especialmente para

aguas subterrneas.

(*) Compuestos txicos

(**) Oficio Circular No 677-2000/SUNASS-INF.

Mediante este oficio la SUNASS estableci los valores lmite mximo

permisibles referenciales de los parmetros de control; ello originado

por la carencia de una norma nacional actualizada, ya que la vigente

data del ao 1946 y no considera varios parmetros, como turbiedad,

coliformes, pH, aluminio, nitratos, cadmio, mercurio, cromo, entre

otros: para los cuales se ha tomado los valores gua que recomienda la

Organizacin Mundial de la Salud, OMS.


AGUAS


2.6. REGLAMENTO DE LA CALIDAD DEL AGUA PARA CONSUMO

HUMANO

DS N 031-2010-SA.

ARTCULO 59.- Agua apta para el consumo humano

Es toda agua inocua para la salud que cumple los requisitos de calidad

establecidos en el presente Reglamento.

Artculo 60.- Parmetros microbiolgicos y otros organismos

Toda agua destinada para el consumo humano, como se indica en el Anexo I,

debe estar exenta de:

1. Bacterias coliformes totales, termotolerantes y Escherichia coli,

2. Virus;

3. Huevos y larvas de helmintos, quistes y ooquistes de protozoarios

patgenos;

4. Organismos de vida libre, como algas, protozoarios, coppedos,

rotferos y nemtodos en todos sus estadios evolutivos; y

5. Para el caso de Bacterias Heterotrficas menos de 500 UFC/mL a

35C.

ARTCULO 61.- Parmetros de calidad organolptica

El noventa por ciento (90%) de las muestras tomadas en la red de distribucin

en cada monitoreo establecido en el plan de control, correspondientes a los

parmetros qumicos que afectan la calidad esttica y organolptica del agua

para consumo humano, no deben exceder las concentraciones o valores

sealados en el Anexo II del presente Reglamento. Del diez por ciento (10%)

restante, el proveedor evaluar las causas que originaron el incumplimiento y

tomar medidas para cumplir con los valores establecidos en el presente

Reglamento.


AGUAS


ARTCULO 62.- Parmetros inorgnicos y orgnicos

Toda agua destinada para el consumo humano, no deber exceder los lmites

mximos permisibles para los parmetros inorgnicos y orgnicos sealados

en la Anexo III del presente Reglamento.

Artculo 63.- Parmetros de control obligatorio (PCO)

Son parmetros de control obligatorio para todos los proveedores de agua, los

siguientes:

1. Coliformes totales;

2. Coliformes termotolerantes;

3. Color;

4. Turbiedad;

5. Residual de desinfectante; y

6. pH.

En caso de resultar positiva la prueba de coliformes termotolerantes, el

proveedor debe realizar el anlisis de bacterias Escherichia coli, como prueba

confirmativa de la contaminacin fecal.

ARTCULO 68.- Control de parmetros qumicos

Cuando se detecte la presencia de uno o ms parmetros qumicos que supere

el lmite mximo permisible, en una muestra tomada en la salida de la planta

de tratamiento, fuentes subterrneas, reservorios o en la red de distribucin, el

proveedor efectuar un nuevo muestreo y de corroborarse el resultado del

primer muestreo investigar las causas para adoptar las medidas correctivas, e

inmediatamente comunicar a la Autoridad de Salud de la jurisdiccin, bajo

responsabilidad, a fin de establecer medidas sanitarias para proteger la salud

de los consumidores y otras que se requieran en coordinacin con otras

instituciones del sector.


AGUAS


NORMAS EPA SECUNDARIAS PARA AGUA POTABLE

CONTAMINANTE NORMA SECUNDARIA

Aluminio 0.05 a 0.2 mg/L

Cloruro 250 mg/L

Color 15 (unidades de color)

Cobre 1.0 mg/L

Corrosividad no corrosivo

Fluoruro 2.0 mg/L

Agentes Espumantes 0.5 mg/L

Hierro 0.3 mg/L

Manganeso 0.05 mg/L

Olor 3 umbral de nmero de olores

pH 6.5 - 8.5

Plata 0.10 mg/L

Sulfato 250 mg/L

Slidos disueltos totales 500 mg/L

Zinc 5 mg/L


AGUAS


III. CONCLUSIONES

Una de las ventajas de desalar agua de mar es que el abastecimiento de

agua no depende de las condiciones climticas, del hecho que llueva

ms o menos. Los ros no se pueden considerar fuentes inagotables de

agua. Adems, si se plantea sobreexplotarlos con transvases, el costo

de las obras de canalizacin y de bombear agua hasta territorios lejanos

es elevado.

Los mayores beneficios del ablandamiento de agua, no son tanto de

carcter de salud ambiental, sino de ahorro energtico por la

minimizacin de incrustaciones y la reduccin de consumo de

detergentes.

IV. BIBLIOGRAFA

http://www.lenntech.es/procesos/mar/general/desalacion-puntos-

clave.htm

http://www.sunass.gob.pe/doc/normas%20legales/legisla%20web%28ca

mbio%29/normas/calidad%20de%20agua/Oficio%20677.pdf

http://www.osmoflo.com/es/nuestras-capacidades/tecnologias-de-

desalinizacion-por-osmosis-inversa/post-tratamiento/

Acondicionamiento de Agua de Mar

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