TECNOLOGÍAS PARA POTABILIZACIÓN DE AGUA...
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TECNOLOGÍAS PARA POTABILIZACIÓN DE
AGUA SUBTERRÁNEA
Noviembre, 2019
Gcia. de Plantas y ProcesosDirección de Planificación Técnica
Indice
• Situación de AySA
• Contaminantes
• Tecnologías
• Plantas de OI, Adsorción
• Ensayos piloto
• Futuros Centros de mezcla
AySAÁrea de concesión
en el área de concesión
14,3millones 3.300 Km²
Municipios de laCABA y
de la concesiónHabitantes Área
26Provincia de
Buenos Aires
AGUA POTABLE
Planta General San Martín - PalermoBuenos Aires - Argentina
Plantas
Potabilizadoras3Pozos 5,9m³/día
Red de agua+23.000
kilómetros
Planta Juan Manuel de Rosas - TigreBuenos Aires - Argentina
Millones de+500de agua
subterránea
J.C. PAZ
MORENO
MALVINASARGENTINAS F.VARELA
P.PERÓN
Baterías de perforaciones + Plantas de tratamiento
ESCOBAR
PILAR
PROVISION DE AGUA POTABLE
PLANTA POTABILIZADORAJ.M. DE ROSAS
PLANTA POTABILIZADORA MANUEL BELGRANO
PLANTA POTABILIZADORAGRAL. SAN MARTÍN
PLANTA VIRREY DEL PINO
PLANTA EZEIZA
PLANTA LA LATA
PLANTA STA CATALINA
PLANTA GLEW
PLANTA UNIÓN
CM GRAND BOURG
CM TORTUGAS AYRES
CM PILAR CENTRO
CM MUÑIZ
CM LA GUARIDA
CM LA PERLITA
CM MORENO I
CM MORENO II
TANQUE B° ARCOIRIS
CM LOMA GRANDE
CM PARQUE SAN MARTIN
CM LAS TORRES
TANQUE RECONQUISTA
MERLO
Planta J.M.Rosas
Planta Gral.San Martín
Planta Gral.Belgrano
Planta Sta.Catalina
Zona de agua subterránea
Zona de agua superficial
RÍO DE LA PLATA
SISTEMA DE PRODUCCIÓN Y DISTRIBUCIÓN DE AGUA
Planta Unión
Planta La Lata
Planta 9 de Abril
Planta Glew
Planta Virrey Del Pino
Agua subterránea
13%800.000 m3/día
Agua superficial
87%5.200.000 m3/día
PRODUCCIÓN DE AGUA SUBTERRÁNEA
�AySA: 273.200 m³/día (promedio anual)
�AMBA: 526.800 m³/día (sin incluir Pilar)
AGUA SUBTERRANEA PROVISTA PARA
1,6 MHABITANTES
Arsénico
∗El HACRE – HidroarsenicismoCrónico Regional Endémico es unaenfermedad crónica, evolutiva ymayoritariamente irreversible, quedisminuye la calidad y cantidad devida de la población que la padece.
¿Qué es el HACRE?
Otros contaminantes
• Nitratos
• Compuesto orgánicos
• Cloruros
• Sulfatos
• Alcalinidad total
MARCO REGULATORIO
� Ósmosis Inversa y procesos con membranas� Intercambio Iónico� Coagulación + Filtración� Medios Adsorbentes Específicos�Tratamiento con carbón activado granular� Centros de mezcla + Hipopuelches
Opciones de tratamiento
Criterios de Selección de Procesos deRemoción de Contaminantes
en el Agua Subterránea
∗ Calidad del agua a tratar: Concentraciones de Arsénico,Nitratos, Sulfatos, Fosfatos, Sílice, Sólidos Disueltos Totales,Dureza, pH.
∗ Caudales de suministro: Dotación de agua disponible enfunción de la población a servir ( litros/habitante/día).
∗ Infraestructura disponible: Tipos de acuíferos, potenciaeléctrica disponible, tipo y características de cuerposreceptores de desagües, provisión de insumos químicos,recursos operativos y de mantenimiento, accesibilidad,seguridad.
∗ Forma de disposición de los contaminantes removidos .
PROCESOS DE TRATAMIENTO DE AGUA SUBTERRANEA MEDIANTE MEMBRANAS
Pretratamiento
• Antiesclante: Se inyecta para evitar incrustaciones en las membranas de ósmosis inversa yasí evitar reducir la vida útil de las mismas.
• Filtración: El objetivo es retener la materia en suspensión que pueda provenir del aguacruda de los pozos, evitando así, que la misma llegue al tren de ósmosis inversa.
Tratamiento Osmosis Inversa: Es un proceso en el cual, mediante la aplicación de presión, sehace pasar el agua a través de una membrana semipermeable desde la solución másconcentrada a una solución menos concentrada, con el objetivo de rechazar contaminantesmuy pequeños (0.0001 micro m) eliminando partículas de metales pesados, sustanciastóxicas, microorganismos, exceso de sales, etc., llegando hasta el nivel más fino de filtraciónposible.
Post-tratamiento
• Remineralización del agua tratada
• Desinfección: para asegurar la
calidad microbiológica del agua en todo
su recorrido hasta el consumo.
OSMOSIS INVERSA
� Recomendado cuando existen otroscontaminantes además de arsénico queexceden los límites permisibles.
� Requiere una inversión mayor.
� Remoción de arsénico ~ 90%. Posibilidadde mezcla.
� Se genera una corriente de rechazo de ~25%.
Ósmosis Inversa
Diagrama de Flujo
1
2
34
5
6
789
1011
12
13
141
2
34
5
6
789
1011
12
13
141
2
45
6
789
1011
12
13
14
15
∗ Utiliza resinas para eliminar contaminantes inorgánicos cargados eléctricamente comoarsénico, cromo, nitrato, calcio, radio, uranio y exceso de fluoruro del agua. Se utilizageneralmente para remoción de nitratos.
∗ Las resinas de intercambio iónico son sustancias granuladas insolubles que tienen en suestructura molecular radicales ácidos o básicos que pueden ser intercambiados. Los ionespositivos o negativos fijos en estos radicales son reemplazados por iones del mismo signoen una solución de líquido (en este caso acuosa) en contacto con ellos.
INTERCAMBIO IÓNICO
• Debido a este proceso de acumulación decontaminante, es necesario regenerar
periódicamente las resinas con una solución querecargue su contenido de iones inocuosintercambiables. En general se utiliza una soluciónde cloruro de sodio (salmuera). Esto implica un alto
costo operativo debido al transporte yalmacenamiento de la misma.
• Se pueden diseñar las resinas para tenerpreferencias por iones específicos, de manera que elproceso se pueda adaptar fácilmente a una ampliagama de contaminantes diferentes.
Procesos de tratamiento de Agua Subterránea
INTERCAMBIO IÓNICOImplica la transferencia de uno o más iones de la fase fluida al sólido porintercambio o desplazamiento de iones de la misma carga, que seencuentran unidos por fuerzas electrostáticas a grupos funcionalessuperficiales.
� INTERCAMBIO ANIÓNICO: Se utilizan Resinas de matriz estirénica(copolímero de divinilbenceno) base cloruro, tipo aniónica fuerte (Tipo Iselectiva para Arsénico y Tipo II selectiva para Nitratos) y aprobada paratratamiento de agua potable (consumo humano).
� INTERCAMBIO CATIÓNICO: Se utilizan Resinas de matriz estirénica(copolímero de divinilbenceno), tipo ácido fuerte de grupo funcionalsulfónico y aprobada para tratamiento de agua potable (consumohumano). Se utilizan para ablandamiento de aguas.
Procesos de tratamiento de Agua Subterránea
Esquema Funcional del Intercambio Iónico
- NO3
- NO3 - NO3
- NO3
- NO3
- NO3
- NO3 - Cl
- Cl- Cl
- Cl
- Cl
- Cl
- Cl
- NO3
- NO3
- NO3
- NO3
- NO3
- NO3
- NO3
- NO3
Resinas aniònicas fuertes de poliestireno entrecruzado
- Cl
- Cl
- Cl
- Cl
- Cl
Procesos de tratamiento de Agua Subterránea
� Baja selectividad con arsénico (equipos demayor capacidad).
� Reemplazo por cloruros (350 ppm limiteCódigo Alimentario Argentino).
� Remoción de arsénico no garantizada porfabricantes de resinas.
� Se genera una corriente de rechazo desalmuera concentrada en arsénico.
Intercambio Iónico
Procesos de tratamiento de Agua Subterránea
Coagulación-Floculación-Sedimentación/Filtración.Estos procesos aglomeran entre sí a los sólidos en suspensión para formar cuerpos de mayor tamaño a fin de que los procesos de filtración física puedan eliminarlos con mayor facilidad.
• Coagulación: Un coagulante químico, como sales de hierro, sales de aluminio o polímeros, se agregan al agua fuente para volver fácil la adherencia entre las partículas. Los coagulantes funcionan creando una reacción química y eliminando las cargas negativas que causan
que las partículas se repelan entre sí.• Floculación: La mezcla coagulante-agua fuente se agita lentamente
en un proceso que se conoce como floculación. Este agitado del agua induce que las partículas choquen entre sí y se aglutinen para formar grumos o “flóculos” que se pueden eliminar con mayor facilidad.
Procesos de tratamiento de Agua Subterránea
Coagulación-Floculación-Sedimentación/Filtración.
• Filtración: La filtración es un proceso de separación basado en el paso de una mezcla sólido- líquido a través de un medio poroso (filtro) que retiene el sólido y permite el paso del líquido (filtrado).
Medios filtrantes: Arenas (importante la porosidad y la altura del manto filtrante)
Dióxido de Manganeso
Aluminosilicato amorfo
� Método robusto.
� Requiere ajuste de la dosificación dequímicos en función de la calidad del agua.
� Dosis de coagulante del orden de las 10ppm.
� En caso de utilizar ultrafiltración: excelentecalidad de agua producto (barrerabacteriológica, turbidez).
Coagulación + Filtración
La adsorción es un proceso de transferencia de fase que se usa para eliminar sustancias de fases fluidas (gases o líquidos), es decir, se produce un enriquecimiento de especies químicas de una fase fluida en la superficie de un líquido o un sólido. En el tratamiento del agua, la adsorción se ha demostrado como un proceso de eliminación eficiente para una multiplicidad de solutos, donde las moléculas o iones son eliminados de la solución acuosa por adsorción en superficies sólidas.
Procesos de tratamiento de Agua Subterránea
Adsorción.
∗ Es un proceso mediante el cual se extrae materia de una fase y se concentra sobre la superficiede otra (generalmente sólida). Por ello se considera como un fenómeno superficial. Lasustancia que se concentra en la superficie o se adsorbe se llama “adsorbato” y la fase en lacual se adsorbe se llama “adsorbente”.
ADSORCIÓN
• La adsorción depende de la naturaleza y la estructura deladsorbente, de las propiedades físico-químicas del adsorbatoy del medio en el cual la adsorción debe efectuarse. Elmedio puede intervenir modificando las propiedades deladsorbente cambiando la accesibilidad a los sitios de
adsorción por recubrimiento de la superficie externa deladsorbente o introduciendo compuestos susceptibles deentrar en competición con la molécula cuya eliminación sebusca.
• El material adsorbente debe ser lo más selectivo posible para el contaminante que desea
removerse.
• Para potabilización de agua subterránea pueden utilizarse como material adsorbente: Nanopartículas, medias o resinas filtrantes a base de hidróxidos férricos granulados, dióxidos detitanio, alúminas activadas modificadas y óxidos. Deben tener una alta superficie específica paralograr una adecuada adsorción.
� Método simple y económico.� Selectivo para la remoción de arsénico.� El medio es descartado una vez agotado.� No se generan corrientes de rechazo con altocontenido de arsénico.� Medio a base de hidróxido de hierro sintético� Selectivo para la remoción de arsénico.� No presenta problemas de fuga con
variaciones químicas en el agua cruda.� Capacidad variable con la calidad del agua:
contenido de arsénico, ph, sílice.� Permite diferentes configuraciones
(paralelo/serie) para mejorar el rendimiento.
ADSORCIÓN
Dirección de Planificación Técnica
Resinas a base de óxido de hierro granular y de hidróxido de hierrogranular
Medios adsorbentes
Bayoxide E33 GEH102
PLANTAS DE CARBON ACTIVADO GRANULAR
�Método de adsorción para remover compuestos orgánicos del aguasubterránea.
� Una vez agotado el medio de carbón activado granular se remuevey se envía a disposición final.
� Se recomienda un diseño que requiera reponer la carga dos vecespor año aproximadamente.
� Se construyeron tres plantas: dos en San Miguel y una en Moreno.
CENTRO DE MEZCLA
PROPÓSITOMezcla de agua de distintos orígenes con el objetivo de asegurar una calidad y nivel de servicio según Marco Regulatorio de
AySA.
AGUA
SUPERFICIAL SUBTERRÁNEA HIPOPUELCHE
CENTRO DE MEZCLA
CRITERIOS DE DISEÑO
NIVEL DE SERVICIO
CALIDAD DE AGUA ENTRADA (superficial,
subterránea, hipopuelche)
TIEMPO DE PERMANENCIA / VOLUMEN DE RESERVA
HABITANTES A SERVIR
DOTACIÓN
COMPARACIÓN DE TECNOLOGÍAS (1)
Descripción Observaciones Descripción Observaciones Descripción Observaciones
Cantidad de variables a
controlarMayor Medio Menor
Factores que condicionan el
diseño
Temperatura, Conc. SiO2
pH, Conc. SiO2, metales
(V, PO4, As)
Competencias NOSilice, Fluoruro, Cloruro,
Fosfatos y Sulfato
Caudal de rechazoAproximadamente 25%
de corriente de entrada
Se genera con alto
contenido de metales. Se
debe verificar el permiso de
vuelco
Sólo se desperdicia
agua como rechazo en
la regeneración
(aproximadamente 1%)
Se genera con alto
contenido de metales.
NO HAY (con excepción
del retrolavado)
Selectividad con As AltaRemoción de As de aprox
90% - posibilidad de mezclaBaja
Fabricantes de resinas
no garantizan la
remoción de As
Alta
Se selecciona la resina
adecuada tal que sea
selectivo con el As (óxidos
de hierro)
Selectividad con nitratos Alta
Esta tecnología es muy
utilizada cuando existen
otros contaminantes
además del As
AltaFunciona con reemplazo
por clorurosAlta
La resina debe ser
selectiva con los nitratos
(no es la misma que para
remoción de As)
Insumos químicosNaCl, Antiescalante,
ácido cítrico
Menor consumo de
químicosNaCl Excesivo consumo de sal HCl
Mayor consumo de
químicos
PARÁMETROSOSMOSIS INVERSA INTERCAMBIO IÓNICO ADSORCIÓN
COMPARACIÓN DE TECNOLOGÍAS (2)
Descripción Observaciones Descripción Observaciones Descripción Observaciones
Tratamiento preliminar PrefiltraciónPreoxidación (en caso de
que exista As3+)
Puede requerirse tanque
previo
Tratamiento adicional Remineralización MicrofiltraciónPara retener las partículas
arrastradas
Calificación del personal Alta
Necesidad de recursos
humanos especializados y
capacitados
Media Media El método es simple
Instrumentación
Alto número de
instrumentos de
medición
Impacta en costo operativo
Número medio de
instrumentos de
medición
Normal
MantenimientoLimpieza y cambios de
membranas
Se estima cambio de
membrana cada 3 años
Regeneración de resina
(mediante retrolavado)
y recambio de resina
Retrolavado y enjuague
de resinas
Las resinas se descartan
una vez agotadas
Posibles problemas operativos Requiere altas presionesGenera alto costo de
energía
Grandes volúmenes de
transporte de insumos
químicos, dificultades
de almacenamiento
Canalizaciones y arrastre
de partículas
Se realiza retrolavado y
enjuague
Obra civil SINecesita mucha
infraestructuraSI SI (Menor) Únicamente cisternas
Consumo eléctrico Alto
Aprox. 1 kW/m3 producido.
Calidad en distribución
eléctrica de media tensión
MedioAprox 0,18 kW/m3
producidoMedio
Aprox. 0,15 kW/m3
producido
Costo operativo Alto
Aprox 9 veces mayor que las
otras tecnologías. Se debe al
alto consumo energético
Medio
Debido a la gestión de la
salmuera (costo de
mano de obra por
logística de insumos
químicos)
BajoBajos costos operativos y
bajos costos energéticos
PARÁMETROSOSMOSIS INVERSA INTERCAMBIO IÓNICO ADSORCIÓN
Piloto de adsorción en Virrey del Pino
�Ensayo piloto de remoción de arsénico poradsorción�Q diseño = 750 - 800 m3/h�V medio = 50 lts
Dirección de Planificación Técnica
� 4 columnas operando en paralelo para óxido de hierro granular y para hidróxidode hierro granular con y sin dosificación de ácido clorhídrico.
� Dos de ellas recibieron HCl desde el comienzo mientras que las otras dos recibieron HCl cuando la resina se encontraba agotada y la concentración de arsénico era superior a 10 ppb.
2 tipos de resina
4 columnas + medidor de arsénico on line
Piloto de Adsorción en Spegazzini para Planta Ezeiza
� Piloto de remoción de arsénico por coagulación-filtración por C-RSF en Ezeiza
� Q diseño = 0,3 m3/h� Concentración As = 60 µµµµg/l� Medio filtrante: arena (2 columnas)� Coagulante: FeCl3� Lavado mediante aire y agua tratada
PILOTO DE REMOCION DE ARSENICO
� Piloto de remoción de arsénico por coagulación-filtración por C-UF en Ezeiza
� Q diseño = 10 m3/h� Concentración As = 60 µµµµg/l� Medio filtrante: membrane UF � Coagulante: FeCl3� Agua Permeada: 95%� Lavado mediante:1. Agua tratada2. Solución de Ácido cítrico3. Solución de Hipoclorito de sodio
PILOTO DE REMOCION DE ARSENICO
PLANTA DE ÓSMOSIS INVERSA VIRREY DEL PINO
Planta de Tratamiento de Agua Subterránea por Ósmosis Inversa Virrey del Pino
Planta de adsorción en Ezeiza
Planta de adsorción en Ezeiza
Dirección de Planificación
Planta de carbón activado granular en San Miguel