Presentación aguas consumo humano

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Tratamiento de aguas para consumo humano.

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Presentación aguas consumo humano

  1. 1. Pretratamiento, coagulación- floculación, decantación, filtración y desinfección. • Universidad Nacional de la Patagonia San Juan Bosco • Facultad de Ingeniería • Cátedra Química Industrial
  2. 2.  Cribado o cernido ◦ Consiste en la eliminación de los sólidos de gran tamaño  Hojas, ramas de árbol, piedras, etc. ◦ Utilización de:  Tamices  Rejas ◦ Desarenadores (si el contenido de arena es elevado)  Aireación ◦ Incrementa la proporción de O2 disuelto, facilitando la depuración por medio de bacterias aerobias  Dejando caer el agua como una cascada  Ingresando el agua a la cuba o tanque por medio de inyección por debajo de éste  Oxidación primaria ◦ Destruye las sustancias precursoras de trihalometanos (también actuando como etapa de predesinfección)  Ajuste de pH ◦ Para acidificar: HCl, H3SO4 ◦ Para alcalinizar: Na(OH), Ca(OH)2
  3. 3.  Agentes coagulantes que dan lugar a cationes multivalentes con cargas positivas que compensan la carga negativa de partículas coloidales  eliminan Frepulsión  facilitan coalescencia  partículas de + tamaño ◦ Sales trivalentes de hierro o aluminio  Agentes floculantes que aglutinan partículas formadas en la coagulación  partículas de + tamaño  Agitación lenta para inducir los flóculos
  4. 4.  Decantación ◦ En esta etapa los flóculos sedimentan en tanques, obteniéndose por la parte superior el agua clarificada y extrayéndose por debajo el lodo  Variante: decantación lastrada ◦ Se utilizan partículas de arena para incrementar el peso y tamaño de los flóculos  ↑ velocidad de decantación  Flotación ◦ Se inyecta diminutas burbujas de aire presurizadas (elevan los flóculos)
  5. 5.  El agua pasa por un lecho filtrante que separa materia de menor tamaño en suspensión y líquido ◦ Arena ◦ Carbón activado (granular o en polvo)  Además de producir la separación, se elimina por adsorción sustancias orgánicas  evita olores y sabores en agua filtrada ◦ Membranas de filtración  Microfiltración: tamaño de poro desde 0.03 um hasta 10 um  Ultrafiltración: tamaño de poro desde 0.01 um hasta 0.03 um. Se utiliza para eliminar arena, limo, arcilla, algas y algunas bacterias y virus.  Nanofiltración: poros menores a 0.001 um. Se utilizan para eliminar durezas ◦ Osmosis inversa ◦ Electrodiálisis: separación de sales del agua fuente ◦ Intercambio iónico: resinas especiales para eliminar contaminantes cargados eléctricamente como Arsénico, Cromo, nitratos, Calcio, Radio, Uranio y exceso de floruro. ◦ Alumina activada: se eliminan arsénico y fluoruros. Costos elevados ◦ Destilación solar
  6. 6.  Se ablanda el agua. Se eliminan ◦ Sales minerales de calcio ◦ Sales minerales de magnesio ◦ Radón ◦ Arsénico  Procedimiento ◦ Se agrega cal ◦ Esto eleva el pH provocando la precipitación de CaCo3 ◦ Posteriormente se reduce el pH y el agua se filtra con medios granulares.
  7. 7.  Extracción, desactivación o eliminación de los microorganismos patógenos que existen en el agua. ◦ Cloración: utiliza Cl o derivados. Ventajas: bajo costo. Desventajas: subproductos (halometanos) carcinógenos. [NaClO]= 5% (una gota/L agua). Su efectividad permanece durante 72 h. ◦ ClO2: gas inestable (se sintetiza in situ). No produce subproductos ◦ O3: el poder de desinfecciones 3000 veces superior al Cl. No produce trihalometanos. Tiene más costo y su efectividad desaparece a los 30’ ◦ Luz ultravioleta (UV): entre 100-400 nm. Desnaturalizan ADN de elementos patógenos. No elimina la materia orgánica de la cual están formados los patógenos (no se dispone de un agente oxidante). Opcional= luz solar ◦ NH2CL/Cloraminas: bajo costo. Elimina muchas bacterias pero no otros contaminantes. Sus subproductos tardan mucho en el agua.
  8. 8.  Enfermedades de tipo ◦ Virósica  Hepatitis A ◦ Parasitaria  Criptosporidiosis ◦ Bacteriana  Tifoidea  Cólera
  9. 9. Parámetros de calidad 1) Dureza • Se expresa como la concentración de Ca y Mg como ppm de carbonatos. • Distintos tipos: • Dureza temporal • Dureza permanente
  10. 10. 2) Sólidos en suspensión 3) Concentración de sílice 4) Concentración de hierro y manganeso 5) Concentración de sodio y potasio 6) Alcalinidad 7) Gases disueltos • CO2 • O2 • H2S • NH3 8) pH 9) Microorganismos
  11. 11. • 1) Precipitación – Eliminación de hierro y manganeso • Oxígeno Oxidación forzosa, así precipitan como hidróxido férrico o dióxido de manganeso. 4(CO3H)2 Fe + O2 +2H2O  4Fe(OH)3 +8CO2 2Mn++ +O2 +2H2O  2MnO2 + 4H+ • Cloro • Permanganato potásico Si el hierro y el manganeso están formados por un complejo orgánico se recomienda: – Coagulación y floculación
  12. 12. ◦ Descarbonatación y ablandamiento con cal Adición de cal en frío para reducir la alcalinidad y ablandar el agua de alimentación a las calderas CO2H- + OH-  CO3 -- + H2O CO3 --+ Ca++  CaCO3 Si hay magnesio presente Mg++ + Ca(OH)2 + Ca++
  13. 13. 2) Separaciones sólido-líquido  Sedimentación, decantación  Hidrociclones  Centrífugas  Filtración  Ultrafiltración
  14. 14.  Intercambio iónico Se utilizan resinas que en contacto con la solución acuosa elimina selectivamente los iones disueltos. Tipos de resinas: Catiónica fuerte: elimina todos los cationes del agua Catiónica débil: captan calcio y magnesio Aniónica fuerte: eliminan todos los aniones del agua Aniónica débil: captan Cl-, SO4 --, NO3 -
  15. 15.  Desgasificación Proceso de transferencia de masa  Ósmosis inversa Proceso en el cual el solvente de una solución pasa través de una membrana semipermeable  Electrodiálisis Separación por membranas selectivas, las cuales dejan pasar los iones pero no el agua  Destilación
  16. 16. • Tratamiento externo previo • Tratamiento interno: cuyo objetivo es reducir y evitar: – Formación de incrustaciones – Corrosión – Arrastre • Control de calidad del agua en el ciclo de revaporización-condensación mediante una purga
  17. 17.  Tratamiento interno anti incrustante ◦ Causas:  Contaminantes presentes en el agua de aporte  Corrosión interna del sistema  Contaminantes introducidos en el condensado como fugas ◦ Consecuencias:  Produce recalentamiento del metal que puede llegar a la rotura ◦ Solución:  Uso de polímeros. No reaccionan, funcionan por adsorción sobre la superficie de los precipitados evitando su aglomeración
  18. 18.  Tratamiento interno anti corrosivo ◦ Causas Ataque al acero del oxígeno. Acelerado a altas T° y bajo pH ◦ Soluciones  Mantener el nivel de oxígeno lo mas bajo posible  Controlar el pH  Con el desgasificador externo se pueden alcanzar bajos niveles de oxígeno, pero en caso de que este falle, se utiliza además un reductor químico (secuestrante), como por ejemplo:  Sulfito Sódico  Hidrazina (cancerígeno)
  19. 19.  Tratamiento interno para evitar arrastre ◦ Soluciones:  Controlar el contenido de sólidos  Evitar la formación de espumas  Procurar buena separación y generación de vapor sin gotas de agua.
  20. 20.  Problemas ◦ Corrosión ◦ Incrustaciones ◦ Crecimiento microbiológico ◦ Depósito de fangos/lodos  Tratamiento, depende del sistema de enfriamiento ◦ Un solo paso, no es económico ya que utiliza grandes volúmenes de agua ◦ Abiertos, si se emplea agua de calidad ya que las pérdidas son pequeñas.
  21. 21.  Control de la corrosión ◦ Uso de una mezcla de inhibidores
  22. 22.  Control de depósitos ◦ Reducen la eficiencia ya que actúan como aislantes ◦ Aceleran la corrosión
  23. 23.  Control microbiológico
  24. 24. •Consiste en una serie de procesos físicos, químicos y biológicos que buscan eliminar los contaminantes en el agua residual. Se lo suele llamar depuración de aguas residuales para distinguirlo del tratamiento de aguas potables. •Objetivo: producir agua limpia (o efluente tratado) o reutilizable en el ambiente y un residuo sólido o fango (también llamado biosólido o lodo) convenientes para su disposición o reuso.
  25. 25.  El 59% del consumo total de agua en los países desarrollados se destina a uso industrial, el 30% a consumo agrícola y un 11% a uso doméstico, según el primer informe de Naciones Unidas sobre el desarrollo de los recursos hídricos del mundo (marzo 2003).  En 2025, el consumo de agua destinada a uso industrial alcanzará los 1.170 km3 / año, cifra que en 1995 se situaba en 752 km3 / año.
  26. 26. Aguas Residuales Domésticas Aquellas procedentes de zonas de vivienda y de servicios generadas principalmente por el metabolismo humano y las actividades domésticas. Aguas Residuales Industriales Todas las aguas residuales vertidas desde locales utilizados para actividad comercial o industrial, que no sean aguas residuales domésticas ni aguas de escorrentía pluvial. Aguas Urbanas Las aguas residuales domésticas o la mezcla de las mismas con aguas residuales industriales y/o aguas de escorrentía pluvial. Se recogen en un sistema colector y son enviadas a una planta EDAR (Estación Depuradora de Aguas Residuales). Las industrias que realicen el vertido de sus aguas residuales en esta red colectora, habrán de acondicionar previamente sus aguas
  27. 27. El proceso de tratamiento del agua residual se puede dividir en cuatro etapas:  Pretratamiento  Primaria  Secundaria  Terciaria Algunos autores llaman a las etapas preliminar y primaria unidas como etapa primaria
  28. 28.  Incluyen: rejillas, tamices, trituradores, desgrasadores y desarenadores.  Se puede realizar preaireación para: a) Eliminar los compuestos volátiles presentes en el agua servida(malolientes). b) Aumentar el contenido de oxígeno del agua, lo que disminuye la producción de malos olores en las etapas siguientes del proceso de tratamiento.
  29. 29.  Eliminan los sólidos en suspensión por medio de un proceso de sedimentación simple por gravedad o asistida por coagulantes y floculantes.  Se pueden agregar compuestos químicos (sales de hierro, aluminio y polielectrolitos floculantes) con el fin de precipitar el fósforo, los sólidos en suspensión muy finos o aquellos en estado de coloide.  Incluye: cribado, mallas de barreras, flotación o eliminación de grasas y la sedimentación.
  30. 30. Cribado Desarenador
  31. 31. Estanques de sedimentación o clarificadores primarios  Están diseñados para suprimir aquellas partículas que tienen tasas de sedimentación de 0,3 a 0,7 mm/s.  El período de retención es de 1 a 2 h. Con estos parámetros, la profundidad del estanque fluctúa entre 2 a 5 m.  Se elimina por precipitación alrededor del 60 al 70% de los sólidos en suspensión. Su forma puede ser circular, cuadrada a rectangular.
  32. 32.  Eliminan la materia orgánica en disolución y en estado coloidal mediante un proceso de oxidación de naturaleza biológica seguido de sedimentación.  Los tratamientos secundarios son procesos biológicos, en los que la depuración de la materia orgánica biodegradable del agua residual se efectúa por la actuación de microorganismos (fundamentalmente bacterias), que se mantienen en suspensión en el agua o bien se adhieren a un soporte sólido formando una capa de crecimiento.  Los procesos biológicos pueden ser de dos tipos principales: aerobios y anaerobios (en ausencia de aire); en general, para aguas con alta carga orgánica (industrias agroalimentarias, residuos ganaderos, etc.) se emplean sistemas anaerobios y para aguas no muy cargadas, sistemas aerobios.
  33. 33. Entre las variables a controlar se encuentran la temperatura (en anaerobios esencialmente), oxígeno disuelto, el pH, nutrientes, sales y la presencia de inhibidores de las reacciones.  Tratamientos aerobios: lodos activados y tratamientos de bajo coste: filtros percoladores, biodiscos, biocilindros, lechos de turba, filtros verdes. La materia orgánica se descompone convirtiéndose en dióxido de carbono, y en especies minerales oxidadas.  Tratamientos anaerobios. La descomposición de la materia orgánica por las bacterias se realiza en ausencia de aire (reactores cerrados), la mayoría de las sustancias orgánicas se convierte en dióxido de carbono y metano. Los productos finales de la digestión anaerobia son el biogás (mezcla gaseosa de metano, dióxido de carbono, hidrógeno, nitrógeno y sulfuro de hidrógeno), que se puede aprovechar para la producción energética, y los lodos de digestión.
  34. 34.  Suprimen algunos contaminantes específicos presentes en el agua residual tales como los fosfatos que provienen del uso de detergentes domésticos e industriales y cuya descarga en curso de agua favorece la eutrofización, es decir, un desarrollo incontrolado y acelerado de la vegetación acuática que agota el oxígeno, y mata la fauna existente en la zona.
  35. 35.  Arrastre con vapor de agua o aire “stripping”: eliminación de compuestos orgánicos volátiles (COV), como disolventes clorados (tricloroetileno, clorobenceno, dicloroetileno, etc.) o contaminantes gaseosos (amoníaco, etc.).  Procesos de membrana: el agua residual pasa a través de una membrana porosa, mediante la adición de una fuerza impulsora, consiguiendo una separación en función del tamaño de las moléculas presentes en el efluyente y del tamaño de poro de la membrana.  Intercambio iónico: eliminan sales minerales, las cuales son eliminadas del agua residual que atraviesa una resina, por intercambio con otros iones (H+ en las resinas de intercambio catiónico y OH- en las de intercambio aniónico) contenidos en la misma.
  36. 36.  Adsorción con carbón activo: eliminan compuestos orgánicos. Se puede utilizar en forma granular (columnas de carbón activado granular: GAC) y en polvo (PAC).  Procesos de oxidación: eliminan o transforman materia orgánica y materia inorgánica oxidable. Los principales procesos de oxidación se pueden clasificar en:  Procesos convencionales de oxidación:  Procesos de oxidación avanzada:  Procesos a alta temperatura y presión  Detoxificación solar  Procesos de reducción  Precipitación química:
  37. 37. Se busca:  Reducción de volumen: concentración del fango para hacer más fácil su manejo.  Reducción del poder de fermentación: reducción de materia orgánica y de patógenos, para evitar la producción de olores y la evolución del lodo sin control.
  38. 38.  Espesamiento: reducción de volumen en tanques de sedimentación o flotación.  Digestión: para fangos de naturaleza orgánica. En procesos de carácter aerobio (similar a fangos activos) o anaerobio (aprovechamiento energético).  Deshidratación y secado: para eliminar lo más que se pueda el agua del fango. Métodos más utilizados: filtros de vacío, filtros prensa, filtros banda, centrífugas, evaporación térmica o en eras de secado.  Evacuación: depósito o destino final de los lodos. Métodos principales: vertedero de seguridad o de residuos sólidos urbanos; incineración con o sin adición de combustible adicional según el poder calorífico de los lodos, descomposición biológica controlada de la materia orgánica, en condiciones aerobias, con el fin de obtener “compost”.

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