Proceso de Potabilización. Plantas de Tratamiento de Aguas Crudas.

1. REPUBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA
MINISTERIO DEL PODER POPULAR PARA LA EDUCACION SUPERIOR
INSTITUTO UNIVERSITARIO “SANTIAGO MARIÑO”
EXTENSION MERIDA.
Proceso de Potabilización. Planta de Tratamiento de aguas crudas
LOZANO, SARA
C.I. 17.876.115
INGENIERIA CIVIL (42)
Electiva II Saneamiento Ambiental
Prof. Mary Lujano
MÉRIDA, MARZO 2017.

2. ANTECEDENTES HISTORICOS.
Una de las mayores preocupaciones en la historia de la humanidad
ha sido el procurarse agua lo más pura y limpia posible. El tratamiento
del agua originalmente se centraba en mejorar las cualidades estéticas
de esta. La historia del agua potable es muy remota. En Siria y Babilonia
se construyeron conducciones de albañilería y acueductos para acercar
el agua desde sus fuentes a lugares próximos a las viviendas. Los
antiguos pueblos orientales usaban arena y barro poroso para filtrar el
agua, también en Europa los romanos construyeron una red de
acueductos y estanques, podían traer agua desde distancias próximas a
los 90 km., instalaron filtros para obtener agua de mayor calidad,
llegaban a separar el agua de buena calidad que usaban para beber y
cocinar del agua de peor calidad, obtenida de otras fuentes, que
utilizaban para riegos y limpiezas, hecho que hoy día en la mayor parte
de las ciudades aún no se separa y la misma agua que se emplea para
beber se emplea para usos tales como la limpieza de inodoros. Hay
registrados métodos para mejorar el sabor y el olor del agua 4.000 años
antes de Cristo. Escritos griegos recomendaban métodos
de tratamiento tales como filtración a través de carbón, exposición a
los rayos solares y ebullición. En el antiguo Egipto dejaban reposar el
agua en vasijas de barro durante varios meses para dejar precipitar las
partículas e impurezas, y mediante un sifón extraían el agua de la parte
superior (decantación), en otras ocasiones incorporaban ciertas
sustancias minerales y vegetales para facilitar la precipitación de
partículas y clarificar el agua (coagulación). En los comienzos del 1500
antes de Cristo, se tiene referencias de que los egipcios usaban ya un
producto, que hoy se emplea para el mismo fin, el alumbre para lograr
precipitaras partículas suspendidas en el agua.

3. ( Sedimentación y decantación- 1450 Antes de Cristo
Fuente: H 2 O'C Biblioteca de Ingeniería de John T. O`Connor y Tom
El primer sistema de suministro de agua potable a
toda una ciudad, fué llevado a cabo por John Gibb, en 1804, quien logró
abastecer de agua filtrada a la ciudad de Glasgow, Escocia
En 1806 se pone en funcionamiento en Paris una gran planta de
tratamiento de agua, en esta planta se dejaba sedimentar el agua
durante 12 horas y a continuación se procedía a su filtración mediante
filtros de arena y carbón y en 1827 James Simplón construye en
Inglaterra un filtro de arena para tratar y el agua potable.
Ya en el siglo XX de nuestra época se estableció la filtración como
un efectivo medio para eliminar partículas del agua aunque el grado de
claridad conseguido no era medible en esta época. Al comienzo del
siglo XX en Europa se estableció de forma más regular la filtración lenta
sobre arena. Durante la segunda mitad de este siglo XX los científicos
alcanzaron grandes conocimientos sobre las fuentes y efectos de
los contaminantes del agua potable ( en 1855 se probó que el cólera
era una enfermedad de transmisión hídrica al relacionarse con un brote
surgido en Londres a consecuencia de la contaminación de un pozo
público por aguas residuales). En 1880 Pasteur
explicó cómo organismos microscópicos podian transmitir
enfermedades a través del agua. En el siglo XX se descubrió que la
turbiedad del agua no era solo un problema estético; las partículas en
las fuentes del agua tales como la materia fecal, podría servir de refugio
a los patógenos.
Así como la filtración se mostró como un método de
tratamiento efectivo para reducir la turbiedad, desinfectantes como el
cloro jugaron un gran papel en la reducción del número de brotes
epidémicos en los comienzos del siglo XX. En 1908 se empleó el cloro
por primera vez como un desinfectante primario del agua potable de
New Jersey. Otro desinfectante como el ozono, también empezó a
emplearse por estas fechas en Europa. A continuación aparecieron otras
sustancias químicas procedentes de vertidos, generalmente industriales,
contaminando las aguas objeto de abastecimiento publico

4. (mayoritariamente aguas superficiales) y causando un gran impacto
negativo y obligando a la implantación de técnicas de tratamiento del
agua cada vez mas efectivas y complejas (coagulación, floculación ,
adsorción con carbón activo, etc.) y a veces no han sido lo efectivas que
se esperaban para eliminar algunos de los nuevos y emergentes
contaminantes.
En 1972 un estudio encontró 36 sustancias químicas en el agua
tratada en Louisiana (U.S) que fue tomada del río Missisipi. Como
consecuencia de estas nuevas y mayores contaminaciones, hubo
necesidad de aplicar nuevas legislaciones y requerimientos técnicos
para salvaguardar la salud de los consumidores. Posteriores avances en
la desinfección han puesto a punto nuevas técnicas y sustancias en el
proceso de desinfección del agua como son principalmente el empleo
de ozono, dióxido de cloro, cloraminas y radiación ultravioleta.
La filtración y la desinfección con cloro del agua potable han sido
responsables de gran parte del 50% de aumento de la expectativa de
vida en los países desarrollados durante el siglo XX. Este hecho motivó a
la revista Life a citar recientemente a la filtración y la cloración del agua
potable como probablemente el más significativo avance en salud
pública del milenio. Antes de la llegada de la cloración para el
tratamiento de agua potable, aproximadamente 25 de cada 100.000
personas morían anualmente los Estados Unidos a causa de la fiebre
tifoidea.
Los sistemas de abastecimiento de agua potable sin tratar, o con un
tratamiento inadecuado, siguen siendo la mayor amenaza para la salud
pública, especialmente en los países en desarrollo, donde casi la mitad
de la población consume agua contaminada. En estos países,
enfermedades como el cólera, la tifoidea y la disentería crónica son
endémicas y matan a niños y a adultos. En 1990 más de tres millones de
niños menores de cinco años murieron por enfermedades
diarreicas. Los más recientes avances en el tratamiento del agua han
sido las mejoras alcanzadas en el desarrollo de membranas para
osmosis inversa y otras técnicas como la ozonización y otras relativas a
la eliminación de los cada vez mayor número y cantidad de
contaminantes encontrados en el agua potable.

5. Se denomina agua prepotable, al agua antes de ser
sometida a los correspondientes tratamientos potabilizadores, agua
potable al agua apta para el consumo humano, una vez que ha pasado
por el correspondiente tratamiento potabilizador. El agua que es un
compuesto natural, para ser consumida requiere hoy día una serie de
operaciones que nos aseguren su vuelta a una calidad aceptable desde
el punto de vista sanitario. No llega de forma casual y simple al
domicilio de los usuarios.
Hoy en día, en las estaciones de tratamiento de agua potable (ETAP) se
realizan los procesos necesarios para que el agua natural procedente de
los embalses y otras captaciones se transforme en agua apta para el
consumo humano.
PROCESO DE TRATAMIENTO DEL AGUA
El desarrollo de la sociedad reclama cada vez más agua, pero no
solo a veces escasea el agua sino que su calidad en los puntos donde se
encuentra y capta, desgraciadamente se ha ido deteriorando día a día
con el propio desarrollo, esto obliga a un tratamiento cada vez amplio y
complejo técnicamente. La eliminación de materias en suspensión y en
disolución que deterioran las características físico- químicas y
organolépticas así como la eliminación de de bacterias y otros
microorganismos que pueden alterar gravemente nuestra salud son los
objetivos perseguidos y conseguidos en la estaciones de tratamiento a
lo largo de todo un proceso que al final logra suministrar un agua
transparente y de una calidad sanitaria garantizada. El tratamiento del
agua es el proceso de naturaleza físico-química y biológica, mediante el
cual se eliminan una serie de sustancias y microorganismos que
implican riesgo para el consumo o le comunican un aspecto o cualidad
organoléptica indeseable y la transforma en un agua apta para
consumir. Todo sistema de abastecimiento de aguas que no este
provisto de medios de potabilización, no merece el calificativo sanitario
de abastecimiento de aguas. En la potabilización del agua se debe
recurrir a métodos adecuados a la calidad del agua origen a tratar.
Estación de Tratamiento de Agua Potable (ETAP) es la instalación donde

6. se lleva a cabo el conjunto de procesos de tratamiento de potabilización
situados antes de la red de distribución y/o depósito, que contenga más
unidades de tratamiento.
TIPOS DE TRATAMIENTO
Los tratamientos para potabilizar el agua, se
pueden clasificar de acuerdo con: 1) Los componentes o impurezas a
eliminar. 2) Parámetros de calidad. 3) Grados de tratamientos de agua
Según los anteriores puntos , los procesos
unitarios necesarios para la potabilización del agua en función de sus
componentes sería la siguiente:
Procesos a llevar a cabo en función de los
contaminantes presentes.
TIPO DE CONTAMINANTE OPERACIÓN UNITARIA
Sólidos gruesos Desbaste
Partículas coloidales
Coagulación+Floculación+Decantación
Sólidos en suspensión Filtración
Materia Orgánica Afino con Carbón Activo
Amoniaco Cloración al Breakpoint
Gérmenes Patógenos Desinfección
Metales no deseados (Fe, Mn) Precipitación por
Oxidación
Sólidos disueltos (Cl-, Na+, K+ ) Osmosis Inversa
Fuente: Calidad y tratamiento del Agua, 2002. American Water Works
Association
Parametros de calidad
Las aguas superficiales destinadas al consumo humano se clasifican
según el grado de tratamiento al que se deben someter para su
potabilización, en los grupos siguientes:
TIPO A1: Tratamiento físico simple y desinfección

7. TIPO A2: Tratamiento físico normal, tratamiento químico y desinfección
TIPO A3: Tratamiento físico y químico intensivo, afino y desinfección
Los procesos unitarios que corresponde a cada grado de tratamiento
serán los siguientes:
Grado de tratamiento
GRADO DE TRATAMIENTO COMPOSICIÓN DEL TRATAMIENTO
DESCRIPCIÓN
TIPO A1 Tratamiento Físico
simple Filtración rápida
+ Desinfección + Desinfección
TIPO A2 Tratamiento Físico
normal Precloración
+ Tratamiento Químico + Coagulación / Floculación
+ Decantación
+ Filtración
+ Desinfección
TIPO A3 Tratamiento Físico
y Cloración al Breakpoint
Químico intensos + Coagulación / Floculación
+ Decantación
+ Filtración
+ Afino con Carbón activo
+ Desinfección
Fuente: Pre-Treatment Field Guide: American Water Works Association.
2007.
Considerando un agua superficial, de río, embalse, o subterránea, con
unos problemas de calidad que estimamos como convencionales, el
proceso o línea de tratamiento, considerado también convencional,
consta de una serie de etapas más o menos complejas en función de la

8. calidad del agua bruta objeto del tratamiento y se recogen en las
siguientes secuencias:
- Preoxidación y desinfección inicial con cloro, dióxido de cloro u
ozono, o permanganato potásico.
- Coagulación-Floculación, con sales de aluminio o de hierro y
coadyuvantes de la floculación (polielectrolitos,
polidadadmas) coagulación con cal, sosa, o carbonato sódico.
- Decantación, en diversos tipos de decantadores.
- Filtración sobre arena, o sobre lecho mixto (arena y antracita) y en
determinados casos sobre lecho de carbón en grano.
- Acondicionamiento, corrección del pH por simple neutralización o por
remineralización con cal y gas carbónico.
- Desinfección final con cloro, cloraminas, dióxido de cloro u ozono.
Las instalaciones de tratamiento se completan, a veces, con la adición
de carbón activo en polvo, para la eliminación de sustancias que
provocan la aparición de olores y sabores, la adición de permanganato
potásico para la eliminación de hierro y manganeso y en casos más
conflictivos y constantes de presencia de sustancias orgánicas así como
otras que pueden originar olores y sabores, se llega a la instalación de
filtros de carbón activo en grano tras los filtros de arena. Hoy en día el
tratamiento no solo tiene que seguir y mejorar el tratamiento
convencional, sino que deberá abordar las nuevas causas de
contaminación que no puedan eliminarse con los métodos
convencionales, recurriendo a otros métodos e incluso empleando otros
reactivos complementarios. El tratamiento del agua y en especial la
desinfección ( hasta ahora generalmente con cloro) ha sido responsable
en gran medida del 50% de aumento de las expectativas de vida en los
paises desarrollados a lo largo del siglo XX. La eficacia del tratamiento
del agua en la reducción de las enfermedades que esta transmite
depende de la calidad del agua en origen y del proceso seguido en el
sistema de tratamiento. Los agentes patógenos transmitidos por el
agua, que pueden causar enfermedades, provienen generalmente de
sistemas hídricos con inadecuado tratamiento, especialmente

9. desinfección y filtración. En el esquema siguiente se representan las
fases del proceso de tratamiento convencional.

10. Los reactivos son incorporados en las siguientes etapas:
- Cloro/Dioxido de Cloro/Ozono/Permanganato potásico , empleados
como oxidantes y en la desinfección inicial o primaria, se incorporan a
la entrada de la cámara de mezcla.
- Coagulante , se incorpora en la cámara de mezcla .
- Cal, u otro alcali o ácido para corregir pH , se pueden incorporar tanto
en la fase de mezcla y coagulación , como al agua ya filtrada.
- Coadyuvantes de la floculación como los polielectrolitos , se dosifican
generalmente tras la fase de coagulación y antes de la
la decantación.
- Carbón activo en polvo, para la adsorción de sustancias orgánicas, en
la fase de mezcla y en cualquier caso , antes de la
decantación.
- Cloro/Dioxido de cloro/Ozono/Cloraminas ,empleados en la
desinfección final, se incorporan al agua filtrada.
En cuanto al control de calidad del agua en una ETAP hay que considerar
en primer lugar que el agua que entra en una estación o
planta de tratamiento (agua bruta o agua cruda) se somete a una serie
de ensayos y análisis físicos, químicos y bacteriológicos que
nos determinan el estado y características de esta agua y por tanto las
pautas del tratamiento a seguir. Igualmente es necesario
realizar distintos análisis a lo largo de las diversas fases del tratamiento
con objeto de comprobar la eficacia de cada una de estas

11. operaciones y finalmente se realizan los correspondiente análisis y
controles al agua una vez completado el proceso de tratamiento y
así conocer las características finales del agua tratada.
Reducción de microorganismos patógenos en los distintos procesos de
tratamiento (fuente ENOHSA)
Sedimentación 0 - 99 %
Coagulación Significativo
Filtración 0 - 99 %
Coagulación, sedimentación y filtración rápida 60 - 100 %
Coagulación, filtración en 2 medios (arena y C.A) > 99%
Filtros lentos de arena 40 - 100 %
Filtros de carbón activado granular 0 - 60 %
Osmosis Inversa 90 - 100 %
Ultrafiltración 90 - 100%
Cloración 99 %
En los esquemas siguientes se muestran dos Estaciones de Tratamiento
de gran capacidad, la primera de ellas
consta de decantadores estáticos , con una superficie total de
decantación de 38.400 metros cuadrados , distribuidos en 6
decantadores horizontales con 4 plantas o pisos por decantador. La
superficie de filtración es de 8.000 m2 ,con velocidad de filtración
constante (7m/h.) y nivel de filtración constante. Lacapacidad de
tratamiento es de 16 m3/seg.. Utiliza cloro y dioxido de cloro en
preoxidación y desinfección inicial y inicial y cloraminas en la
desinfección residual final.
El segundo esquema pertenece a una estación de tratamiento con
decantadores de recirculación de fangos y filtros de nivel
de filtración variable

12. ESQUEMA DE ETAP CON DECANTADORES ESTATICOS HORIZONTALES
ESQUEMA DE ETAP CONDECANTADORES DE RECIRCULACION DE FANGO

13. Existen diferentes tecnologías para potabilizar el agua, pero
todas deben cumplir los mismos principios:
Combinación de barreras múltiples (diferentes etapas del proceso de
potabilización) para alcanzar bajas condiciones de riesgo.
Tratamiento integrado para producir el efecto esperado.
Tratamiento por objetivo (cada etapa del tratamiento tiene una meta específica
relacionada con algún tipo de contaminante).
Si no se cuenta con un volumen de almacenamiento de agua potabilizada, la
capacidad de la planta debe ser mayor que la demanda máxima diaria en el
periodo de diseño.
Además, una planta de tratamiento debe operar continuamente, aún con alguno
de sus componentes en mantenimiento; por eso es necesario como mínimo dos
unidades para cada proceso de la planta.

14. El tratamiento de aguas y las plantas de tratamiento de agua son un conjunto de
sistemas y operaciones unitarias de tipo físico, químico o biológico cuya finalidad
es que a través de los equipamientos elimina o reduce la contaminación o las
características no deseables de las aguas, bien sean naturales, de abastecimiento,
de proceso o residuales.
La finalidad de estas operaciones es obtener unas aguas con las características
adecuadas al uso que se les vaya a dar, por lo que la combinación y naturaleza

15. exacta de los procesos varía en función tanto de las propiedades de las aguas de
partida como de su destino final.
Debido a que las mayores exigencias en lo referente a la calidad del agua se
centran en su aplicación para el consumo humano y animal estos se organizan
con frecuencia en tratamientos de potabilización y tratamientos de depuración de
aguas residuales, aunque ambos comparten muchas operaciones.
Procesos de una Planta de Tratamiento de Agua Potable – PTAP

16. Esquema de funcionamiento de una Planta de Tratamiento de
Agua Potable – PTAP
TOMA DEL RIO : Punto de captación de las aguas; REJA. Impide la penetración de
elementos de gran tamaño (ramas, troncos, peces, etc.).
DESARENADOR : Sedimenta arenas que van suspendidas para evitar dañar las
bombas.
BOMBEO DE BAJA (Bombas también llamadas de baja presión) : Toman el agua
directamente de un río, lago o embalse, enviando el agua cruda a la cámara de
mezcla.

17. CAMARA DE MEZCLA : Donde se agrega al agua productos químicos. Los
principales son los coagulantes (sulfato de alúmina), alcalinizantes (cal).
DECANTADOR : El agua llega velozmente a una pileta muy amplia donde se
reposa, permitiendo que se depositen las impurezas en el fondo. Para acelerar
esta operación, se le agrega al agua coagulantes que atrapan las impurezas
formando pesados coágulos. El agua sale muy clarificada y junto con la suciedad
quedan gran parte de las bacterias que contenía.
FILTRO : El agua decantada llega hasta un filtro donde pasa a través de sucesivas
capas de arena de distinto grosor. Sale prácticamente potable.
DESINFECCIÓN : Para asegurar aún más la potabilidad del agua, se le agrega cloro
que elimina el exceso de bacterias y lo que es muy importante, su desarrollo en el
recorrido hasta las viviendas.
BOMBEO DE ALTA : Toma el agua del depósito de la ciudad.
DEPÓSITO : Desde donde se distribuye a toda la ciudad.
CONTROL FINAL : Antes de llegar al consumo, el agua es severamente controlada
por químicos expertos, que analizan muestras tomadas en distintos lugares del
sistema.
Plantas de Tratamiento Convencional (Potabilizadoras).
Es un sistema de tratamiento integrado que incluye todos los procesos para la
obtención de agua potable, como los son: coagulación, mezcla rápida, floculación,
sedimentación, clarificación, filtrado y desinfección.
Dependiendo de las características del agua podemos obtener un sistema de
filtración simple o doble el cual es recomendable cuando el agua tiene alto color o
contenidos altos de hierro y manganeso.
Cada planta se debe diseñar de acuerdo al análisis de agua y trazabilidad y se
debe hacer con sistema modular que incorpore las etapas del tratamiento. Estas
debe tener su tanque en acero o fibra de vidrio y contener lechos filtrantes para la
grava, arena, antracita, carbón activado y/o resinas especializadas. Si el agua

18. tiene alto contenido de hierro se requiere un tratamiento de oxidación previo
hecho mediante torres de aireación o pre-cloración.
Plantas de Tratamiento Modular (Potabilizadoras).
La planta modular es un sistema integrado de tratamientos en varias etapas que
incluye todos los procesos requeridos para obtener agua potable. Ocupan poco
espacio y se pueden ampliar fácilmente añadiendo módulos de calrificación y de
filtración.
Adecuadas para: aguas de pozo profundo con alto contenido de color, hierro y
manganeso; y muy eficientes con aguas de quebradas de montaña con
parámetros que van de mediano a bajo contenido de sólidos en suspensión (SST)
y con contenidos de color, que presentan picos pasajeros de alta turbiedad y color
cuando hay lluvias fuertes.
De acuerdo con las características del agua a tratar, se incorpora procesos de pre-
aireación y oxidación, arenas especiales para eliminar hierro y manganeso o post-
tratamiento con carbón activado cuando hay elementos orgánicos.
Pueden operar por gravedad, sin necesidad de tener energía eléctrica disponible o
pueden ser automatizadas para operación virtualmente autónoma.
Las etapas del proceso de purificación del agua son:
Pre tratamiento: Torre de aireación natural o forzada, preoxidación y/o de-
alcalinización.
Coagulación.
Mezcla rápida.
Clarificación por adsorción-neutralización ascendente en lechos porosos
granulares.
Filtración descendente en lechos profundos.
Desinfección con cloro, UV u ozono.
Ventajas de las plantas de tratamiento de agua modulares:

19. La clarificación por adsorción no requiere cal o soda para elevar el pH. Funciona
bien a pH bajo.
Reducen el consumo de floculantes y polímeros al 10% de lo que consume una
planta convencional o compacta.
Eliminan los tanques de sedimentación, lo cual da plantas de menor tamaño y
peso.
Se pueden colocar normalmente sobre el tanque de almacenamiento, evitando
tener que adquirir predios adicionales.
Menor costo de mano de obra para operación y supervisión.
Servicio de postventa y repuestos.
Menor costo inicial.
Modulares: Se puede aumentar el número de tanques cuando se requiera. Fáciles
de ampliar/complementar.
Fáciles de automatizar, sistematizar y monitorear.
Versátiles.
Fáciles de mantener.
Calidad y larga vida.
Rapidez de instalación.
Plantas - Sistemas :
Planta de Tratamiento de Agua
Planta de Tratamiento de Agua Potable - PTAP
Planta de Tratamiento de Aguas Residuales - PTAR
Planta Desaladora
Planta Embotelladora de Agua de Mesa

20. Tratamientos de Agua:
Tratamiento de Agua
Tratamiento de Agua Potable - PTAP
Tratamiento de Agua Residual - PTAR
Tratamiento de Agua Residual Industrial
Tratamiento de Agua de Mar
Tratamiento del Agua
Campos de Uso :
Aguas de Proceso Industrial (En Cualquier Sector).
Potabilización y Fuentes Públicas.
Desalinización de Agua de Mar.
Sanidad (Laboratorios, Hospitales, Clínicas, etc).
Hostelería (Hoteles, Restaurantes, Cafeterías, etc).
Colectividades (Colegios, Hornos, Heladerías, etc).
Industrias de Bebidas y Licores.
Industrias Alimentarias y Nutrición.
Agricultura y Ganadería.
Artes Gráficas y Fotografía.
Recubrimientos y Acabados Especiales.
Recubrimientos y Acabados Especiales.
Sector Químico.
Sector Textil.

21. Sector Joyería.
Soporte y Asesoría :
Soporte de Ingenieria
Soporte por Mantenimiento