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TRATAMIENTO DE AGUA DE POZO PARA PRODUCIR AGUA EMBOTELLADA

1Ing.

Químico, profesor de la carrera de Ingeniería Industrial de la Universidad de Lima

2 Ing.

Industrial, administrativo en la carrera de Ingeniería Industrial de la Universidad de Lima

RESUMEN En este trabajo se muestra las etapas del tratamiento de agua de pozo para producir agua con condiciones óptimas para satisfacer la producción de agua de mesa, la calidad del agua de pozo no es adecuada para el consumo humano debido a que no cumple con los estándares del agua para este fin, para lograr el objetivo se diseña una planta que produce 2 m3/h de agua tratada. La planta consta de una etapa de pretratamiento donde se utiliza un filtro de arena turbidex y después pasa al filtro de carbón activado, luego pasa por un equipo ablandador Twin para producir agua ablandada que abastece a la unidad de osmosis inversa que está dotada con membranas semipermeables para producir agua permeada libre de minerales y de muy buena calidad para posteriormente producir de agua de mesa.

Palabras clave: ósmosis inversa, agua de mesa, resinas de intercambio iónico, tecnología de membranas

WATER TREATMENT FOR THE PRODUCTION OF BOTTLED WATER IN THE UNIVERSITY OF LIMA

ABSTRACT

This work shows the stages of the water treatment of well to produce water with optimal conditions to satisfy the production of table water, the quality of the well water is not suitable for human consumption because it does not meet the standards of the water for this purpose, to achieve the objective a plant is designed that produces 2 m3/h of treated water. The plant consists of a pre-treatment stage where a turbidex sand filter is used and then passes to the activated carbon filter, then passes through a Twin softener to produce softened water that supplies the reverse osmosis unit that is equipped with semi-permeable membranes to produce water permeated free of minerals and of very good quality to subsequently produce table water.

Abstract, corresponde a la traducción precisa al inglés, del resumen ya presentado en español, debe ir en cursiva.

Keywords: reverse osmosis, table water, ion exchange resins, membrane technology

1.

INTRODUCCIÓN

El agua es un elemento indispensable y esencial para la vida humana y las actividades que se realizan en pro del sustento del ser humano. Considerado el recurso natural más importante y la base de toda fuente de vida. El agua contiene en su composición química natural según su procedencia, diversos minerales y material orgánico disuelto.

Actualmente es difícil encontrar fuentes de agua natural ya sean superficiales o subterráneas que sean aptas para el consumo humano y el agua potable no cumple con la calidad necesaria para ser consumido directamente. Es por eso que la demanda de agua embotellada de calidad está creciendo notablemente y para producirlo se están empleando tecnologías y equipos de purificación domestica e industrial.

Dentro de las tecnologías y sistemas más usados para el tratamiento de agua para el consumo humano e industrial tenemos la tecnología de depuración del agua con resinas de intercambio iónico y la tecnología de membranas y osmosis inversa.

Las resinas de intercambio iónico son ampliamente utilizadas en la eliminación de los iones que contiene el agua y que son perjudiciales para diversos procesos industriales. Las resinas se usan en procesos como suavización, descarbonatacion y desmineralización del agua que es usada para múltiples fines.

Los procesos por separación de membranas se refieren a aquellas operaciones en las cuales se separan mezclas y soluciones con el uso de membranas semipermeables. El tratamiento por osmosis inversa es en la actualidad una tecnología confiable de bajo o nulo impacto ambiental y produce agua de alta calidad, se ha empleado de manera creciente y en todos los campos de la industria de alimentos y bebidas, generación de vapor y calderas, intercambiadores de calor, desalinización de agua, etc.

En este trabajo se propone el diseño de una planta de osmosis inversa para producir agua purificada tomando como materia prima agua subterránea para que posteriormente se pueda producir agua de mesa embotellada. El diseño contiene la etapa de Pretratamiento y elección de las membranas de osmosis, así como su disposición en simple paso en serie.

MATERIALES Y METODOS

2. Materiales

2.1. Agua a tratar

2.2. Membrana La membrana Hydranautics, CPA2-4040 es la segunda generación de CPA membrana de RO de agua salobre de alto rechazo introducida a principios de los años 90. Esta membrana con 365 pies cuadrados de área de membrana y 99.7% de rechazo sigue siendo popular hoy en día como un producto robusto para Hydranautics. CPA2 se usa popularmente en el tratamiento de aguas salobres para producir un bajo permeado de TDS y tasas más altas de rechazo de sal Las líneas de CPA de membranas de RO enrolladas en espiral están disponibles en una variedad de tamaños y ofrecen un rendimiento inigualable con las tasas más altas de rechazo de sal para aplicaciones de agua salobre. El alto rendimiento, la eficiencia y la rentabilidad hacen que las membranas CPA sean las mejores membranas RO de agua salobre con alto rechazo en la industria.

2.3. Software Hydranautics

2.4. Resinas de intercambio iónico utilizados

3. Métodos

3.1. Diseño del sistema

El sistema diseñado se muestra en la figura X. donde podeos observa que el sistema está compuesto por: 

Equipo de Alimentación: Bomba de baja presión



Pre tratamiento: filtro de Arena Turbidex, Filtro de Carbón activado, Filtro abrillantador de 5u, Equipo ablandador de agua tipo Twin, Filtro abrillantador de 5u.



Bomba de alta presión para alimentación al equipo de Osmosis Inversa



Equipo de Osmosis Inversa



Compensador de PH



Tanque de almacenamiento

3.2. Caracterización del agua

Las propiedades del agua a tratar son el punto de inicio del diseño del sistema de tratamiento de agua para diseñar los equipos y elegir los elementos de la planta. El agua a tratar es agua de pozo (agua salobre) y a continuación se muestran en la tabla 1, la concentración de los parámetros químicos:

3.3. Uso del programa Hydranautics para diseño del sistema de osmosis inversa,

Con este programa se diseña el sistema de osmosis inversa y se obtienen varios parámetros de funcionamiento del mismo como por ejemplo la determinación de flujos volumétricos. Para obtener los flujos volumétricos en el sistema se inicia con el flujo de agua requerido hacia atrás, ya que las membranas del equipo de osmosis inversa definen el flujo de salida del agua permeada. Es decir que los flujos de los equipos de pre-tratamiento tienen el mismo flujo que alimenta el equipo de osmosis inversa. Además, el software brinda información de varios parámetros del agua tratada en diversos puntos del sistema como por ejemplo las concentraciones y caudal del agua de producto y rechazo en la configuración del sistema de osmosis planteado, el SDT, etc.

Para diseñar le sistema de Osmosis Inversa se ingresan datos como: Los parámetros del agua a tratar, tipo de membrana, cantidad de membranas y alojamientos, disposición de las membranas y la configuración del sistema. La membrana elegida es Hydranautics CPA2.

3.4. Pre-tratamiento

Para el diseño de los elementos del pre-tratamiento en primer lugar se tiene la caracterización del agua de pozo como se muestra en la Tabla XXX. El flujo volumétrico de alimentación se obtiene de los resultados del diseño del equipo de osmosis inversa con el programa Hydranautics que es de 3.33 m3/h y las dimensiones de los recipientes se obtienen de acuerdo al este flujo.

Parámetro

Valor

Unidad

pH

7.5

Temperatura 25.31 °C

25.31

°C

8.09

mg/L

1010

uS/cm

581

mg/L

0.87

mg/L