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UNIVERSIDAD CESAR VALLEJO LIMA - NORTE ESCUELA ACADEMICA- PROFESIONAL “Ingeniería del medio ambiente” TEMA: Agua potable contaminadas por el VOC´S AULA: 712

TURNO: Mañana

PROFESOR: Eduardo Taipe INTEGRANTES : • Dávila Alcantara Yuvitza • Flores Espinoza Ruth • Zegarra Ponte Janiver Yhon

SEMESTRE

2009-I

INDICE CAPITULO I 1 AGUA POTABLE 1.1IMPUREZAS O CARACTERISTICAS DE AGUA 1.1.1CARACTERÍSTICAS FÍSICAS: CAPITULO II 2.1 CONTAMINACIÓN DEL AGUA 2.1.1NATURALES 2.1.2DE ORIGEN HUMANO 2.3 CONTAMINACIÓN DE RÍOS Y LAGOS 2.4 CLASIFICACIÓN DE LA CALIDAD DE LAS AGUAS 2.5 CONTAMINANTES DEL AGUA POTABLE

INTRODUCCION El tratamiento de agua tiene pro finalidad producir en ella los cambios físico, químicos y biológicos, necesarios para acondicionarla al consumo humano. Las características de las aguas están sujetas a cambios, ya sea por condiciones naturales que producen mayor o menor concentración (lluvias, sequias, calidad mineral de los terrenos atravesados por las aguas, etc.) O por alteraciones producidas por el hombre (descarga de desechos domésticos e industriales en los ríos, lagos y demás fuente de aprovisionamiento de aguas). La proliferación de organismos puede también contribuir a realizar grandes cambios en las características de las aguas. Estos cambios pueden ir desde el color y olor, hasta convertir las aguas en peligrosas para la salud, debido a la presencia de organismos patógenos. Por otro lado, la capacidad de autopurificación de las corrientes de agua es debida a la acción de organismos vivos entre las cuales las bacterias y algas juegan un papel importante. Las características o impurezas que contiene el agua, no son de modo alguno estáticas, sino muy por el contrario, son sumamente cambiantes, tanto en el tiempo como en el espacio. Las plantas de tratamiento de aguas pueden considerarse como grandes fábricas que reciben una materia prima siempre cambiante (agua cruda) y que tiene que entregar un producto manufacturado (agua tratada), que este en concordancia con las normas de salud publica. Es decir, tienen que entregar un agua cuyas características físicas, químicas y bacteriológicas estén enmarcadas dentro de las normas aprobadas y además, entregar agua en cantidad suficiente, en todo momento, para satisfacer las necesidades de la población servida

CAPITULO 1 1 AGUA POTABLE Se denomina agua potable al agua "bebible" en el sentido que puede ser consumida por personas y animales sin riesgo de contraer enfermedades. El término se aplica al agua que ha sido tratada para su consumo humano según unas normas de calidad promulgadas por las autoridades locales e internacionales. En la Unión Europea la normativa 98/83/EU establece valores máximos y mínimos para el contenido en minerales, diferentes iones como cloruros, nitratos, nitritos, amonio, calcio, magnesio, fosfato, arsénico, etc., además de los gérmenes patógenos. El pH del agua potable debe estar entre 6,5 y 8,5. Los controles sobre el agua potable suelen ser más severos que los controles aplicados sobre las aguas minerales embotelladas. En zonas con intensivo uso agrícola es cada vez más difícil encontrar pozos cuyo agua se ajuste a las exigencias de las normas. Especialmente los valores de nitratos y nitritos, además de las concentraciones de los compuestos fitosanitarios, superan a menudo el umbral de lo permitido. La razón suele ser el uso masivo de abonos minerales o la filtración de purines. El nitrógeno aplicado de esta manera, que no es asimilado por las plantas es transformado por los microorganismos del suelo en nitrato y luego arrastrado por el agua de lluvia al nivel freático. También ponen en peligro el suministro de agua potable otros contaminantes medioambientales como el derrame de derivados del petróleo, lixiviados de minas, etc. Las causas de la no potabilidad del agua son: Bacterias, virus; Minerales (en formas de partículas o disueltos), productos tóxicos; Depósitos o partículas en suspensión.

2 IMPUREZAS O CARACTERISTICAS DE AGUA El Agua químicamente pura (H2O), es prácticamente imposible encontrarla en la naturaleza y muy difícil de obtener ene el laboratorio.

Podemos por tanto considerar, para fines prácticos, que la formula del agua, tan cual se encuentra en ríos, lagos, manantiales, pozos, mares, etc. es la siguiente: H2O + X En donde X representa las características o impurezas de agua, pudiendo ser estas: físicas, químicas y biológicas Siendo el agua un solvente universal casi no existen substancias que en mayor o menor grado no se disuelvan en ella y es pues fácil de imaginar la enorme cantidad y variedad de substancias que pueden encontrarse disueltas en el agua, además de las que se puedan hallarse en suspensión o emulsionadas. La variabilidad de la calidad del agua depende de la fuente de donde se trate

2.1 CARACTERÍSTICAS FÍSICAS: 2.1.1 TURBIEDAD: Es la característica que hace aparecer el agua como sucia o barrosa. La turbiedad es causada por partículas suspendidas y coloidales que limitan el paso de la luz a través del agua. El tamaño de las partículas suspendidas dependerán de la velocidad de arrastre o turbulencia del cuerpo de agua que las conlleva. Estas partículas pueden ser minerales u organizas. El origen de las partículas que causan turbiedad es muy variado pueden deberse a la erosión ejercida por los ríos, a desechos a domésticos e industriales que se descargas a las corrientes de agua, a crecimiento de microorganismos, etc. El grado de turbiedad dependerá de la concentración de partículas, de su tamaño, dispersión de las mismas y las propiedades se absorción de la luz que posea la suspensión. IMPORTANCIA SANITARIA No existe una correlación directa entre el aspecto de un agua y su contaminación con organismos patógenos. Es pues necesario que el agua que se distribuye para el consumo, no solo sea segura desde el punto de vista sanitario, sino también que sea estéticamente atractiva. Turbiedades mayores de 5 unidades ya son fácilmente detectables

La turbiedad tiene muchos aspectos importantes y por lo tanto es un factor a considerar para determinar el método de tratamiento a seguirse en la planta

2.1.2 COLOR El color que representan las aguas pueden ser de origen mineral tal como el que prodúcelos compuestos de hierro y manganeso, o vegetal como los producidos por materia orgánica en suspensión, algas, semillas y protozoos. El color de las aguas pueden deberse también a desechos industriales tales como substancias solubles procedentes de minas, refinerías, explosivos, industria del papel, productos químicos, etc. IMPORTANCIA SANITARIA No existe una correlación directa entre el color de un agua y su índice de contaminación, pero deben tenerse en cuenta que un agua altamente coloreada despertara sospechas en los consumidores con los consiguientes peligros que estos busquen para su abastecimiento de fuente peligrosos. MEDICIÓN DE COLOR El color se expresa en unidades de color. Una unidad de color es la que se obtiene por 1 mg. de platino disuelta en un litro de agua. Es importante hacer notar que el color del agua es extremadamente dependiente del valor de PH. Y que el color aumenta a medida que se eleva el valor del PH

2.1.3 OLOR Y SABOR Los olores y sabores desagradables que se presentan el algunas aguas son debidos a una gran variedad de sustancias, siendo las principales organismos microscópicos vivos o vegetación en estado de vegetación, incluyendo semillas, bacterias, hongos, actinomicetes y algas. También puede deberse a materia orgánica en estado de descomposición, desagües domésticos y a desechos industriales.

Las aguas con sabores y olores desagradables serán particularmente inapropiadas para fines de bebida, uso domestico, preparación de bebidas enbotelladas, en industria lechera, fabricación de cerveza y todo aquello que sea procesamiento de alimentos.

2.1.4 ACIDEZ La acidez en las aguas naturales es generalmente debido a la presencia de CO2 el cual tiende a combinarse con el agua dando origen al ión H+ CO2 + H2O

HCO3 + H+

H2CO3

Otra fuente de acidez en el agua constituye la presencia de ácidos minerales, especialmente por los materiales usados en la industria metalúrgica y en la elaboración de materiales orgánicos restantes. Entre los desechos se tienen acido sulfúrico o sales de ácido, si se tiene presente azufre, sulfuro o pirita de hierro. La conversión de estas materias a H 2SO4 y sulfatos es producida por las bacterias oxidantes de la azufre en condición aerobia. Bact. 2S + 3O2 2FeS2 + 7O2 + 2H2O

2H2O Bact.

2H2SO4 2FeSO4 + 2H2SO4

IMPORTANCIA SANITARIA DEL CO2 Y ACIDEZ MINERALES La presencia de CO2 como la acidez mineral constituyen un serio problema por que le comunican al agua un alto poder corrosivo, lo que se produce grandes perdidas en tuberías y accesorios metalicos. Ademàs el CO2 interfiere con el ablandamiento del agua cuando se emplea el método de cal y soda. El pH generalmente debe mantenerse entre 6 y 9.5 cuando se emplean procesos de tratamiento biológicos y por lo tanto si hay un alto contenido de CO2 o acidez mineral, será necesario controlar el PH para colocarlo dentro de estos limites.

2.1.5 ALCALINIDAD La alcalinidad del agua puede definirse como la presencia de OH- y su capacidad para neutralizar la acidez. La presencia de OH- en el agua se debe generalmente a la acción de sales provenientes de ácidos débiles y fases fuertes, siéndolos más comunes los carbonatos y bicarbonatos.

HCO3 Na+ H2O

H2 CO3 + Na+ + OHÁcido débil Base fuerte

2.1.6 DUREZA La dureza de las aguas se debe a la presencia de cualquier catión polivalente (Ca++, Mg++ , Al++, Fe++ ,etc.) pero generalmente solo se considera el calcio y el magnesio por se los mas abundantes en aguas naturales. La presencia de estos cationes impiden la formación de espuma del jabón y causan gran desperdicios del mismo. Otro problema que causa la dureza es la formación de precipitados dentro de las tuberías y accesorios, la cual reduce su capacidad. IMPORTANCIA SANITARIA No se ha demostrado ninguna correlación entre las aguas con alto contenido de dureza y daños al organismo. Los problemas son mas bien de tipo domestico e industrial.

2.1.7 HIERRO Y MAGNESIO Constituyen un serio problema cuando están presentes en el agua estos cationes entran en solución generalmente en forma bivalente(Fe+ +,Mn++), aunque también pueden encontrarse formando complejos orgánicos. Los problemas que crean son principalmente el mal sabor que comunican al agua, el color, las manchas que causan el la ropa y

artefactos sanitarios, la contribución ala proliferación de bacterias del hierro. IMPORTANCIA SANITARIA El hierro y el magnesio no tienen ningún efecto sobre la salud de las personas. En realidad los problemas los causan alas industrias, artefactos sanitarios y tuberías por lo cual el limite máximo ha sido fijado en 0.3 mg/1t. para el hierro y 0.05 mg/1t. para el manganeso.

2.1.8 CLORURO Uno de los cloruros más comunes es el cloruro de sodio o sal el común ClNa, el cual ciertamente no se utiliza para desinfectar el agua, en cambio el hipoclorito de sodio NaOCl sí es un desinfectante conocido y vemos que la única diferencia la hace la valencia con la que esta funcionando el cloro. IMPORTANCIA SANITARIA Aunque los cloruros no son prejudiciales para la salud, imparten al agua un sabor salobre que le hace inapropiada para la bebida, el servicio de salud publica de los EE.UU a fijado un limite máximo de 250mg/1L.

2.1.9 NITROGENO Los compuestos nitrogenados al igual que los cloruros son índices químicos de contaminación y su estudios tiene por eso importancia en el tratamiento de aguas potables el nitrógeno es un elemento esencial en los diferentes procesos vitales y su presencia es siempre detectable en la trasformación de la materia orgánica. IMPORTANCIA SANITARIA Un contenido alto de nitritos o nitrógeno amoniacal sugiere una actividad biológica grande. En cambio un alto contenido de nitratos y bajo de nitritos y amoniaco es indicio de una etapa mayor de mineralizaciones de los compuestos nitrogenados. La ausencia o bajo concentración de amoniaco en el agua es evidencia de que existe poco material proteínico en estado de descomposición.

2.1.10 FLÚOR Cuando la cantidad de flúor en el agua es alta puede causar fluorosis(manchas marrones en los dientes). Cuando la cantidad de flúor es baja, no confiere protección contra la caries dental en los infantes.

2.1.11 SULFATOS Los sulfatos son unos de los aniones más abundantes en las aguas naturales. Causan varios problemas, entre los cuales se pueden enumerar los siguientes: a)

En combinación con el calcio y magnesio son responsables

de las incrustaciones duras que se encuentran comúnmente en los artefactos donde se conducen, se calienta o se evapora agua b)

En combinación con la materia orgánica y las bacterias

sulforreductoras, causan problemas de corrosión, principalmente en la corona de tuberías de concreto de los desagües. c)

En concentración de alrededor de mas de 500mg/1L. los

sulfatos tienen acción laxante en el hombre d)

Se ha notado si el contenido de los sulfatos es superior a

200mg/1L., es toxico también para los animales. e)

Los sulfatos pueden contribuir al crear problemas de malos

olores al ser reducidos por las bacterias reductoras, ya que se da origen al ácido sulfhídrico. f)

La misma acción interior produce una baja en el pH del

agua, agravando los problemas de corrosión

2.1.12 SODIO Las aguas de mar tienen gran cantidad de sodio. Aunque en los alimentos diarios ingerimos sodio en cantidades mayores de las que se podrían ingerir en el agua de consumo, este elemento es perjudicial para las personas que sufren enfermedades de corazón o riñones. No existe a la fecha un criterio uniforme que fije un límite máximo de sodio permisible en el agua potable.

2.1.13 POTASIO El potasio en concentración de alrededor 2mg/1l. tiene acción laxante. Este elemento también tiene efecto perjudicial sobre las plantas

CAPITULO 2

2 CONTAMINACIÓN DEL AGUA Los ríos, lagos y mares recogen, desde tiempos inmemoriales, las basuras producidas por la actividad humana. El ciclo natural del agua tiene una gran capacidad de purificación. Pero esta misma facilidad de regeneración del agua, y su aparente abundancia, hace que sea el vertedero habitual en el que arrojamos los residuos producidos por nuestras actividades. Pesticidas, desechos químicos, metales pesados, residuos radiactivos, etc., se encuentran, en cantidades mayores o menores, al analizar las aguas de los más remotos lugares del mundo. Muchas aguas están contaminadas hasta el punto de hacerlas peligrosas para la salud humana, y dañinas para la vida. Primero fueron los ríos, las zonas portuarias de las grandes ciudades y las zonas industriales las que se convirtieron en sucias cloacas, cargadas de productos químicos, espumas y toda clase de contaminantes. Con la industrialización y el desarrollo económico este problema se ha ido trasladando a los países en vías de desarrollo, a la vez que en los países desarrollados se producían importantes mejoras. Existen dos formas a través de las cuales se puede contaminar el agua. Una de ellas es por medio de contaminantes naturales, es decir, el ciclo natural del agua puede entrar en contacto con ciertos constituyentes contaminantes que se vierten en las aguas, atmósfera y corteza terrestre. Por ejemplo, sustancias minerales y orgánicas disueltas o en suspensión, tales como arsénico, cadmio, bacterias, arcillas, materias orgánicas, etc. Otra forma es a través de los contaminantes generados por el hombre o de origen humano, y son producto de los desechos líquidos y sólidos que se vierten directa o indirectamente en el agua. Por ejemplo, las sustancias de sumideros sanitarios, sustancias provenientes de desechos industriales y las sustancias empleadas en el combate de plagas agrícolas y/o vectores de enfermedades.

NATURALES Algunas fuentes de contaminación del agua son naturales. Por ejemplo, el mercurio que se encuentra naturalmente en la corteza de la Tierra y en los océanos contamina la biosfera mucho más que el procedente de la actividad humana. Algo similar pasa con los hidrocarburos y con muchos otros productos. Normalmente las fuentes de contaminación natural son muy dispersas y no provocan concentraciones altas de polución, excepto en algunos lugares muy concretos. La contaminación de origen humano, en cambio, se concentra en zonas concretas y, para la mayor parte de los contaminantes, es mucho más peligrosa que la natural.

DE ORIGEN HUMANO Hay cuatro focos principales de contaminación antropogénica. 1. Industria. Según el tipo de industria se producen distintos tipos de residuos. Normalmente en los países desarrollados muchas industrias poseen eficaces sistemas de depuración de las aguas, sobre todo las que producen contaminantes más peligrosos, como metales tóxicos. En algunos países en vías de desarrollo la contaminación del agua por residuos industriales es muy importante. 2. Vertidos urbanos. La actividad doméstica produce principalmente residuos orgánicos, pero el alcantarillado arrastra además todo tipo de sustancias: emisiones de los automóviles (hidrocarburos, plomo, otros metales, etc.), sales, ácidos, etc. La Directiva 91/271/CEE de la Unión Europea sobre el Tratamiento de las Aguas Residuales Urbanas, aprobada en mayo de 1991, urge a los estados miembros a tomar las medidas para lograr que todas las aguas residuales sean adecuadamente recogidas y sometidas a tratamientos secundarios o equivalentes antes de ser vertidas. También exigía a los estados miembros la

identificación de las llamadas áreas sensibles las sujetas a eutrofización y las que se van a dedicar al consumo humano. 3. Navegación. Produce diferentes tipos de contaminación, especialmente con hidrocarburos. Los vertidos de petróleo, accidentales o no, provocan importantes daños ecológicos. Según el estudio realizado por el Consejo Nacional de Investigación de los EEUU, en 1985 se vertieron al mar unas 3.200.000 Toneladas de hidrocarburos. A lo largo de la década de los ochenta se tomaron diversas medidas para disminuir la contaminación de los mares y la Academia de las Ciencias de EEUU estimaba que se habían reducido en un 60% los vertidos durante estos años. Se puede calcular que en 1989 se vertieron al océano algo más de 2.000.000 de toneladas. De esta cifra el mayor porcentaje corresponde a las aguas residuales urbanas y a las descargas industriales (en total más del 35%). Otro tercio correspondería a vertidos procedentes de buques (más por operaciones de limpieza y similares, aunque su valor va disminuyendo en los últimos años, que por accidentes) y el resto a filtraciones naturales e hidrocarburos que llegan a través de la atmósfera. Convenios como el Marpol (Disminución de la polución marina procedente de tierra) de 1974 y actualizado en 1986 y otros, han impulsado una serie de medidas para frenar este tipo de contaminación. 4. Agricultura y ganadería. Los trabajos agrícolas producen vertidos de pesticidas, fertilizantes y restos orgánicos de animales y plantas que contaminan de una forma difusa pero muy notable las aguas.

CONTAMINACIÓN DE RÍOS Y LAGOS Las aguas superficiales de los continentes fueron las más visiblemente contaminadas durante muchos años, pero precisamente al ser tan visibles los daños que sufren, son las más vigiladas y las que están siendo regeneradas

con más eficacia en muchos lugares del mundo, especialmente en los países desarrollados. Debido a su escasa entrada y salida de agua, los lagos sufren graves problemas de contaminación. Los ríos, por su capacidad de arrastre y el movimiento de las aguas, son capaces de soportar mayor cantidad de contaminantes. Sin embargo, la presencia de tantos residuos domésticos, fertilizantes, pesticidas y desechos industriales altera la flora y fauna acuáticas. En las aguas no contaminadas existe cierto equilibrio entre los animales y los vegetales, que se rompe por la presencia de materiales extraños. Así, algunas especies desaparecen mientras que otras se reproducen en exceso. Además, las aguas adquieren una apariencia y olor desagradables. Los ríos constituyen la principal fuente de abastecimiento

de

agua

potable

de

las

poblaciones

humanas.

Su

contaminación limita la disponibilidad de este recurso imprescindible para la vida. Para saber en qué condiciones se encuentra un río se analizan una serie de parámetros de tipo físico, otros de tipo químico y otros biológicos y después comparar estos datos con unos estándares aceptados internacionalmente que nos indicarán la calidad de ese agua para los distintos usos: para consumo, para la vida de los peces, para baño y actividades recreativas, etc. Los parámetros físicos, químicos y microbiológicos se suelen muestrear mensualmente, mientras que el estudio biológico de las riberas y el lecho del río se suele hacer más esporádicamente, por ejemplo, dos veces al año, una en primavera y otra en verano.

TOMA DE MUESTRAS EN EL RÍO Para tomar las muestras y hacer las determinaciones analíticas conviene seguir las indicaciones del Standard Methods for Examination of Water and Wastewater. En estas recomendaciones se dice que hay que hacer la recogida

de muestras después de haber lavado el envase varias veces. Hay que dar un pretratamiento a la muestra añadiendo ácido nítrico, sulfúrico o hidróxido sódico, según los casos y trasladarlas rápidamente (8 horas en la situación más desfavorable) al laboratorio en el que se vayan a analizar. Las muestras para los análisis microbiológicos se deben recoger en envases adecuados y estériles. La toma de invertebrados se suele hacer con redes de mano de tipo Kick , tomando muestras en medio del río, en zonas de corriente, y no en las orillas. Las muestras se lavan y recogen en un frasco con formol al 4%. En el laboratorio se fijan con alcohol al 70%. Se clasifican las muestras al menos hasta el nivel de taxón (especie, género, familia, etc.) exigido por los índices bióticos. Los peces se capturan con un aparato de pesca eléctrico. Se identifican, se cuentan y se devuelven las especies al río. Lo mismo se hace con los anfibios, cangrejos, etc.

CLASIFICACIÓN DE LA CALIDAD DE LAS AGUAS Hay muchos sistemas de clasificar la calidad de las aguas. En primer lugar se suele distinguir según el uso que se le vaya a dar (abastecimiento humano, recreativo, vida acuática). a) Clasificación para consumo humano.Las aguas se clasifican en cuatro grupos (ver cuadro) según su calidad para el consumo humano. Para hacer esta clasificación se usan unos 20 parámetros de los que los más importantes son: DQO, DBO5, NH4+, NTK, conductividad, Cl-, CN-, recuentos microbiológicos y algunos metales (Fe, Cu, Cr).

Tipo A1

Clasificación de las aguas para consumo humano Aguas potabilizables con un tratamiento físico simple como filtración

rápida y desinfección. A2

A3

A4

Aguas potabilizables con un tratamiento físico-químico normal, como precloración, floculación, decantación, filtración y desinfección. Potabilizable con un tratamiento adicional a la A2, tales como ozonización o carbón activo. Aguas no utilizables para el suministro de agua potable, salvo casos excepcionales, y con un tratamiento intensivo.

b) Clasificación para baño y usos deportivos De forma similar se determina la aptitud de las aguas para el baño y uso deportivo. En este caso hay que fijarse, sobre todo, en los recuentos microbiológicos, el porcentaje de saturación de oxígeno, y en menor medida, presencia de aceites y grasas y otros carácteres organolépticos (olor, sabor,etc.). Para determinar la aptitud de las aguas para la vida piscícola influye mucho la concentración de nitritos y también el amoniaco no ionizado, que es muy tóxico para los organismos acuáticos, aún a bajas concentraciones; y también, aunque menos, la DBO5, amonio, hidrocarburos disueltos y metales (Pb, Cu, Zn) presentes. c) Otras clasificaciones de calidad de las aguas Índice de diversidad de Shannon-Weaver (H). Se basa en la teoría de la información y se mide en bits/individuo cuando la escala logarítmica usada es la base 2. El valor máximo que adquiere en los ríos para las comunidades de invertebrados bénticos es de 4,5. Valores inferiores a 2,4 - 2,5 indican que el sistema está sometido a tensión (vertidos, dragados, canalizaciones, regulación por embalses, etc. Es un índice que disminuye mucho en aguas muy contaminadas

CONTAMINANTES DEL AGUA POTABLE

Contaminante

MNMC1

NMC2

Posibles efectos sobre la salud

Fuentes de contaminación

(mg/l) 4

o

por exposición que supere el

comunes en agua potable

TT3(mg/l)4 Químicos Inorgánicos Antimonio 0.006

0.006

NMC Aumento de colesterol en

Efluentes de refinerías de

sangre; descenso de azúcar en sangre (aumento de

Ninguno

0.05

retardadores

Lesiones en la piel; trastornos circulatorios; alto riesgo de

electrónicos; soldaduras. Erosión

de

agua

(fibras >10

de fibras

micrómetros)

por litro

7 MFL

de

aguas

residuos

con

2

de

huertos; vidrio

de y

Alto riesgo de desarrollar pólipos

productos electrónicos. Deterioro de cemento

intestinales benignos.

amiantado (fibrocemento) en cañerías principales de agua;

(MFL) Bario

de

escorrentía fabricación

7 millones

depósitos

naturales;

cáncer.

Asbestos

de

fuego; cerámicas; productos

colesterolhemia; hipoglucemia). Arsénico

petróleo;

erosión 2

de

naturales. Aguas con

Aumento de presión arterial.

depósitos residuos

de

perforaciones; efluentes de refinerías

de

erosión Berilio

0.004

0.004

metales;

de

depósitos

naturales. Efluentes de refinerías de

Lesiones intestinales.

metales

y

fábricas

que

emplean carbón; efluentes de Cadmio

0.005

0.005

industrias

eléctricas,

aeroespaciales y de defensa. Corrosión de tubos

Lesiones renales.

galvanizados;

erosión

depósitos

de

naturales;

efluentes de refinerías de metales;

líquidos

escorrentía Cromo (total)

0.1

0.1

de

baterías

usadas y de pinturas. Efluentes de fábricas

Dermatitis alérgica.

de

de

acero y papel; erosión de Cobre

1.3

Nivel de acción=1.3; TT

Exposición molestias Exposición

plazo:

depósitos naturales. Corrosión de cañerías en el

gastrointestinales.

hogar; erosión de depósitos

a a

corto largo

plazo:

lesiones hepáticas o renales. Aquellos

con

enfermedad

naturales;

percolado

de

conservantes de madera.

de

Wilson deben consultar a su médico si la cantidad de cobre en el agua superara el nivel de Cianuro (como cianuro libre)

0.2

0.2

acción. Lesiones en sistema nervioso o

Efluentes

problemas de tiroides

acero y metales; efluentes de fábricas

de de

fábricas plásticos

de y

FUENTE: EPA Notas Meta del Nivel Máximo del Contaminante (MNMC) Es el nivel de un contaminante en el agua potable por debajo del cual no se conocen o no se esperan riesgos para la salud. Los MNMC permiten contar con un margen de seguridad y no son objetivos de salud pública obligatorios. Nivel Máximo del Contaminante (NMC) - Es el máximo nivel permitido de un contaminante en agua potable. Los NMC se establecen tan próximos a los MNMC como sea posible, usando para ello la mejor tecnología de tratamiento disponible y teniendo en cuenta también los costos. Los NMC son normas obligatorias. Técnica de Tratamiento (TT) Proceso obligatorio, cuya finalidad es reducir el nivel de un contaminante dado en el agua potable. Las unidades se expresan en miligramos por litro (mg/l) a menos que se indique otra cosa. La Enfermedad de los Legionarios se produce cuando las personas susceptibles inhalan un aerosol que contiene Legionella, no cuando se bebe agua que contiene Legionella. (Las duchas, grifos de agua caliente, jacuzzis y equipos de enfriamiento, tales como torres de enfriamiento y acondicionadores de aire, producen aerosoles). Algunos tipos de Legionella pueden provocar un tipo de neumonía llamada Enfermedad de los Legionarios. La Legionella también puede provocar una enfermedad mucho menos grave llamada fiebre Pontiac. Los síntomas la fiebre Pontiac pueden incluir: dolores musculares, cefaleas, tos, náuseas, mareos y otros síntomas. Coliformes fecales y E. coli son bacterias cuya presencia indica que el agua podría estar contaminada con heces fecales humanas o de animales. Los microbios que provocan enfermedades (patógenos) y que están presentes en las heces, causan diarrea, retortijones, náuseas, cefaleas u otros síntomas. Estos patógenos podrían representar un riesgo de salud muy importante para bebés, niños pequeños y personas con sistemas inmunológicos gravemente comprometidos.

CAPITULO 3

HISTORIA DEL TRATAMIENTO DEL AGUA POTABLE Los seres humanos han almacenado y distribuido el agua durante siglos. En la época en que el hombre era cazador y recolector el agua utilizada para beber era agua del río. Cuando se producían asentamientos humanos de manera continuada estos siempre se producen cerca de lagos y ríos. Cuando no existen lagos y ríos las personas aprovechan los recursos de agua

subterráneos que se extrae mediante la construcción de pozos. Cuando la población humana comienza a crecer de manera extensiva, y no existen suficientes recursos disponibles de agua, se necesita buscar otras fuentes diferentes de agua. Hace aproximadamente 7000 años en Jericó (Israel, figura 1) el agua almacenada en los pozos se utilizaba como fuente de recursos de agua, además se empezó a desarrollar los sistemas de transporte y distribución del agua. Este transporte se realizaba mediante canales sencillos, excavados en la arena o las rocas y mas tarde se comenzarían a utilizar tubos huecos. Por ejemplo en Egipto se utilizan árboles huecos de palmera mientras en China y Japón utilizan troncos de bambú y mas tarde, se comenzó a utilizar cerámico, madera y metal. En Persia la gente buscaba recursos subterráneos. El agua pasaba por los agujeros de las rocas a los pozos. Alrededor del año 3000 a.C., la ciudad de Mohenjo-Daro (Pakistán) utilizaba instalaciones y necesitaba un suministro de agua muy grande. En esta ciudad existían servicios de baño publico, instalaciones de agua caliente y baños. En la antigua Grecia el agua de escorrentía, agua de pozos y agua de lluvia eran utilizadas en épocas muy tempranas. Debido al crecimiento de la población se vieron obligados al almacenamiento y distribución (mediante la construcción de una red de distribución) del agua. El agua utilizada se retiraba mediante sistemas de aguas residuales, a la vez que el agua de lluvia. Los griegos fueron de los primeros en tener interés en la calidad del agua. Ellos utilizaban embalses de aireación para la purificación del agua. Los Romanos fueron los mayores arquitectos en construcciones de redes de distribución de agua que ha existido a lo largo de la historia. Ellos utilizaban recursos de agua subterránea, ríos y agua de escorrentía para su aprovisionamiento. Los romanos construyan presas para el almacenamiento y retención artificial del agua. El sistema de tratamiento por aireación se utilizaba como método de purificación. El agua de mejor calidad y por lo tanto mas popular era el agua proveniente de las montañas. Los acueductos son los sistemas utilizados para el transporte del agua. A través de los acueductos el agua fluye por miles de millas. Los sistemas de

tuberías en las ciudades utilizan cemento, roca, bronce, plata, madera y plomo. Las fuentes de agua se protegían de contaminantes externos. Después de la caída del imperio Romano, los acueductos se dejaron de utilizar. Desde el año 500 al 1500 d.C. hubo poco desarrollo en relación con los sistemas de tratamiento del agua. Durante la edad media se manifestaron gran cantidad de problemas de higiene en el agua y los sistemas de distribución de plomo, porque los residuos y excrementos se vertían directamente a las aguas. La gente que bebía estas aguas enfermaba y moría. Para evitarlo se utilizaba agua existente fuera de las ciudades no afectada por la contaminación. Este agua se llevaba a la ciudad mediante los llamados portadores. El primer sistema de suministro de agua potable a una ciudad completa fue construido en Paisley, Escocia, alrededor del año 1804 por John Gibb. En tres años se comenzó a transportar agua filtrada a la ciudad de Glasgow. En 1806 Paris empieza a funcionar la mayor planta de tratamiento de agua. El agua sedimenta durante 12 horas antes de su filtración. Los filtros consisten en arena, carbón y su capacidad es de seis horas. En 1827 el ingles James Simplón construye un filtro de arena para la purificación del agua potable. Hoy en día todavía se considera los primeros sistemas efectivos utilizados con fines de salud pública.

LA POTABILIZACIÓN La potabilización del agua se aplica a aguas no aptas para el consumo humano, las cuales a veces sufren procesos para matar microorganismos y extraer partículas y metales que pueden ser dañinos al organismo En la potabilización se utiliza a menudo el cloro, presente en gran parte del agua corriente que sale de los grifos. El cloro acaba con los microorganismos potencialmente perjudiciales para el consumo, aunque a su vez es uno de los elementos más destructivos conocidos en biología. Su ingesta es considerada médicamente inadecuada excepto como recurso para la potabilización y evitar males peores. Incluso en bajas cantidades es agresivo con la flora intestinal. Además del cloro, a menudo el agua potabilizada contiene plomo, cal, flúor y otros metales y tóxicos que sedimentan en el organismo, haciéndolo envejecer prematuramente.

PROCESOS DE POTABILIZACION Cloración es el nombre que se da al procedimiento para desinfectar el agua más comúnmente usado, utilizando el cloro o algunos de sus derivados como los hipocloritos de sodio o de calcio. En los abastecimientos de agua potable se emplea el gas cloro mientras que para abastecimientos medianos o pequeños se utilizan hipocloritos. El proceso mas sencillo de esterilización y barato es la cloración, la acción del cloro es de poca profundidad y las partículas en suspensión la dificultan. Punto critico de cloración, si en la cloración sobrepasa el mínimo de cloro, se habla de cloración critica, dañina para la salud y causante de enfermedades tales como cáncer. Irradiación Ultravioleta, por medio de una lampara de cuarzo llena de vapor de mercurio, se pueden producir rayos ultravioleta.

Estos rayos matan a las

bacterias, desintegrándolas. Ozonización, el ozono en contacto con sustancias oxidables se descompone rápidamente en oxígeno naciente y oxígeno diatómico inactivo.

El primero

destruye la materia orgánica. Si el agua no se encuentra muy cargada de materias en suspensión, puede bastar un filtrado como única depuración.

Para cantidades pequeñas se

fabrican filtros portátiles que pueden transportarse con todos sus accesorios. Los filtros de arenas y multimedias minerales son lentos y poseen cierta acción eliminadora de bacterias pero necesitan mucho espacio para la purificación de aguas fluviales. Estos filtros retienen tierra, arena y algunas impurezas, pero dejan pasar algunos microorganismos y las sustancias químicas disueltas. Filtros de carbón activado: Empleado como material filtrante elimina olor, sabor y color del agua. Depósitos de decantación: se emplean en la purificación previa de aguas muy sucias, por ejemplo, corrientes superficiales haciéndolas pasar antes, en caso necesario, a través de rejillas y desarenadores. Las plantas de filtración para agua potable, utilizan un tratamiento de agua que se compones de Filtro Multimedia, Filtro de carbón activado, Suavizadores, Filtración por Osmosis Inversa y Desinfección.

El agua recibe varios tratamientos para eliminar los microorganismos y sustancias químicas dañinas, que causan serias enfermedades en los seres humanos, evitar que tenga color, olor y sabor desagradables, disminuir el efecto corrosivo que daría los utensilios de cocina, bloquea las tuberías y hace que las cañerías se dañen rápidamente. Para equipar debidamente las plantas de tratamiento de agua y las estaciones accesorias de bombeo con los controles necesarios, es preciso tener un conocimiento adecuado y profundo de las mediciones y controles a fin de lograr un diseño sintetizado. Así se pueden lograr plantas de tratamiento bien perfeccionadas fáciles de operar, aseguren mejores productos y menos trabajo. Una planta de tratamiento nunca satisface en directo la demanda, trabaja constantemente y almacena en caso de que las demandas futuras sean enormes, esto es que el diseño de la planta de Tratamiento de Agua nunca debe ser igual a la demanda actual, sino por el contrario se debe preparar para crecimientos futuros programados, ya sea de capacidad instalada mayor y/o modular.

PROCESOS DE TRATAMIENTO DE AGUA La fuente de agua determina su calidad inherente. Las sustancias no deseadas contenidas en le agua natural se separan o se transforman en sustancias aceptables o ambas cosas. La mayor parte de los procesos de tratamiento de aguas originan cambios en la concentración de un compuesto específico. Debido a lo anterior es importante realizar ensayos de jarras que permitan mediante mediciones de las características físico, químicas del agua optimizar las variables químicas de los diferentes procesos unitarios para asegurar la calidad final. Con este ensayo, podemos modificar: la turbiedad, el color, el PH, bacterias, algas y otros compuestos en estado coloidal. Esta pruebe consiste en poner varias muestras de agua natural en jarras y agitarlas simulando los procesos de la planta. A estas jarras se le agregan diferentes ppm de los procesos químicos utilizados en el proceso, se deja un apropiado tiempo de mezcla rápida, formación del

Floc. Determinando cuales fueron los primeros en flocular y luego dejando un tiempo de sedimentación adecuado. A las muestras se les analizan los parámetros de: PH, turbiedad y color para determinar la dosis optima de los reactivos. En algunos casos los resultados se evalúan después de pasar el clarificado por un filtro piloto o de membrana de 0,45 micras, teniendo en cuanta que para el análisis de orgánicos este material debe ser de fibra de nilón. El objetivo es determinar la dosis que produce la más rápida desetabilización de las partículas coloidales y que permita la formación de un floc pesado y compacto, que pueda ser fácilmente sedimentado y que el microfloc que pueda quedar en el sobrenadante no se rompa al pasar por el filtro. DETERMINACIÓN DEL POTENCIAL "ZETA" (PZ) OPTIMO El objetivo es determinar el PZ optimo de coagulación dependiendo de la calidad de agua natural. Se colocan las muestras de agua natural en las jarras y se adicionas el coagulante en diferentes dosis, agitar en mezcla rápida durante el tiempo de coagulación optimo luego, tomar una muestra de aproximadamente 100 mililitros y llevarla a la z - metro, para medir PZ en minivoltios, junto con PH y continuar el ensayo adicionando los otros reactivos. (en el caso de EEPP de Medellín, se adiciona polímero aniónico si se considera necesario). Dejar sedimentar 10 minutos y analizar turbiedad, color y aluminio residual. Graficar: turbiedad, aluminio residual, color y pZ Vs dosis de coagulante determinando la mejor jarra para definir el pZ óptimo. EFICIENCIA DE LOS AYUDANTES DE FLOCULACIÓN. El objetivo de este ensayo es comparar la eficiencia en la remoción de turbiedad y color de varios polielectrolitos para escoger el que mejor se adapte a las características del agua que se quiere analizar. A cada jarra se le debe adicionar la dosis de coagulante previamente seleccionada, variando la dosis del ayudante de floculación entre 0.01 y 0.05mg/l según las recomendaciones del fabricante, excepto en la primera jarra la cual sirve de punto de referencia. POTENCIAL ZETA.

Cuando una partícula se mueve en un líquido, tiene lugar un corte en un plano exterior a los iones fijos, es decir, solamente se mueven los iones fijos con la partícula existiendo un movimiento relativo entre la partícula y el fluido, con lo que la carga superficial sólo se neutralizará parcialmente. La partícula se moverá en el líquido como si tuviera un potencial equivalente la potencial del plano de desplazamiento o de cizalla, conocido como potencial electrocinético o zeta (pZ) la magnitud del potencial Z. Depende de la superficie la concentración y la carga transportada por los contraiones. Como consecuencia de que la carga superficial solo se neutraliza parcialmente, la partícula se movera hacia el electrodo de signo opuesto bajo la acción de un campo eléctrico (Electroforesis), lo cual se puede aprovechar para determinar el potencial pZ. Por medida de una propiedad electrocinética tal como movilidad electroforética o potencial de corriente. Tales medidas determinan la magnitud de las fuerzas repulsivas y por lo tanto la estabilidad de las suspensiones, cómo se comportan los sistemas y para optimizar las dosis de sales coagulante, pero tienen que ser usadas con precaución ya que por ejemplo, ciertos agentes de la superficie pueden estabilizar una suspensión. Según la teoría química, los coloides del agua, que son partículas con una estructura definida y con una carga neta negativa distribuida en su superficie, interaccionan químicamente con los productos de hidrólisis (también cargados pero positivamente) del coagulante, traduciéndose el proceso en la precipitación de compuestos insolubles. En el orden práctico casi todos los coloidales del agua son electronegativos con un valor de potencial pZ. Comprendido entre -14 mv y 30mv. LA COAGULACION. Es el proceso de desetabilización química de Partículas coloidales realizadas por adicción de un coagulante al agua el cual neutraliza las cargas responsables de la estabilidad de las partículas cargadas que generan fuerzas de repulsión superficial las cuales están impidiendo la sedimentación por gravedad en tiempos cortos (de 0.5 a 3 horas) de acuerdo al tamaño y naturaleza del coloide esta partícula puede demorar 100 años para sedimentar naturalmente por la acción de la gravedad.

FLOCULACIÓN. Es el proceso hidrodinámico en el que se efectúan las colisiones de partículas desestabilizadas favoreciendo la agregación (cohesión) entre ellas, logrando formar aglomerados de partículas coloidales que unidas entre sí alcanzan un peso que las hace sedimentables por gravedad. De acuerdo con las reglas chulze-hardy de que la velocidad aumenta la valencia los floculantes inorgánicos más empleados son: Sales de aluminio. (Sulfatos y cloruros ferrosos y férricos, etc.).  Sales (sulfatos) y óxidos de calcio.  Sales de magnesio.  Salen de zinc.  Acido sulfúrico.  Fosfatos. Los flocultantes sintéticos son polímeros lineales de elevado peso molecular, solubles en agua efectivos generalmente en concentraciones muy pequeñas y poseen grupos activos distribuidos a lo largo de sus cadenas, que tiene gran afinidad por las superficies sólidas. El principal mecanismo de floculación de estos es la formación de puentes o enlaces entre los flocs. La principal sal de aluminio usada es el sulfato de aluminio líquido o sólido. El intervalo de acción frante al pH. , En términos de la solubilidad del hidróxido metálico formado indica que el óptimo se sitúa entre 6 y 7.5 unidades de pH. La reacción teórica producida por el sulfato en el agua es LA SEDIMENTACION: Es la operación consistente en separar de una suspención un fluido claro, que sobrenade la superficie, y un lodo con una concentración elevada de materias sólidas que se depositan por efecto gravitacional y por tener peso específico mayor que el fluido. La sedimentación se realiza en unidades o reactores en los cuales teóricamente, la masa líquida se traslada de un punto a otro con movimiento uniforme y velocidad constante.

Las partículas aglomerables se obstaculizan mediante la sedimentación antes de unirse, una vez lograda la unión ganan peso y se precipitan a velocidad creciente en el tiempo. El principal parámetro que influye en la eficiencia remocional de una unidad de sedimentación es la carga superficial, la cual constituye la velocidad critica de sedimentación. LA FILTRACION: Su objetivo es la remoción de sólidos coloidales y suspendidos contenidos en el agua mediante su flujo a través de lechos porosos de partículas sólidas para realizar a adherencia y posterior evacuación de las partículas a remover. Un filtro se colmata a medida que su lecho se carga de materias retenidas resultando un efluente no aceptable por lo cual, se debe lavar con agua en contracorriente de filtración. Caso filtro de las plantas del Ayurá EEPP. Medellín y siendo removido el lecho filtrante por la inyección del aire a presión. Si el lavado es deficiente se pueden formar bolas de lodo y grietas. El funcionamiento de un filtro debe estudiarse desde los puntos de vista de filtración y lavado. Los filtros de la planta Ayurá son compuestos por antracita en un 90% aproximadamente y 10% de arena. Que supuestamente está en la parte del fondo rodeando las toberas, por las cuales pasa el agua al falso fondo y de allí a los sifones en donde se realiza la función del control de la carrera de filtración, de allí el agua pasa al tanque de lavado en donde se le agrega el cloro. LA CLORACION. El cloro es un elemento halógeno, no metálico, no se encuentra libre en la naturaleza, es un componente importante de minerales hálito (sal de rocas o cloruro sódico) silvita (cloruro potásico) y carnalita, y un cloruro en el agua de mar. En estado líquido es de color amarillo o ámbar claro, olor irritante, muy baja conductividad eléctrica, soluble en cloruros y alcoholes. Es una agente oxidante extremadamente fuerte, ligeramente soluble en agua fría. Cuando se adiciona cloro al agua se forma una mezcla de ácido hipocloroso (HOCl) y ácido clorhídrico. Cl2+H2O=HOCl+HCl (H++C-).

Esta reacción tiene lugar en unos cuantos segundos acondiciones de presión y temperatura ambientes. Se tolera solamente 1 p.p.m. de cloro gaseoso en el aire. El cloro se aplica al agua filtrada para eliminarle los microorganismos patógenos aún presentes en ella. Entre ellos el bacilo de Cook causante de la tuberculosis. Se busca que el residual de cloro en el último tanque servido por la planta sea al por menos 0.05 p.p.m. de cloro. El cloro libre se busca que sea de 1 a 1.3 p.p.m. en la planta y el cloro combinado de 0.05 a 0.08 p.p.m. al cloro que existe en forma de ácido hipocloroso y de ion hipoclorito se le denomina cloro libre, la suma del cloro libre y el combinado es el cloro total. Otra forma de oxidar la materia orgánica del agua filtrada es por medio del ozono pero es un proceso caro, difícil de manejar y el ozono es muy inestable. Por ello en Colombia se prefiere manejar este parámetro con cloro gaseoso. ALCALINIZACIÓN SECUNDARIA. Al agua filtrada y clorada se le agrega la cantidad adecuada de oxido de calcio (CaO) para aumentarle el pH (más o menos entre 7.5 a 8.5) con el fin de formar una película de carbonato internamente en la tubería de conducción del agua y así evitar la corropción y la incrustación de la red y para favorecer muchos de los usos del agua en la industria. Siendo además útil para prevenir la acidez estomacal. PRUEBAS DE LABORATORIO EFECTUADAS AL AGUA DURANTE EL PROCESO DE PURIFICACIÓN. El agua se debe controlar horariamente para asegurar la calidad contratada con la ciudad y prevenir riesgos contra la comunidad y el medio ambiente, para ello cada planta tiene un laboratorio en donde realiza los análisis de: turbiedad, color, pH. , Alcalinidad, cloruros, dureza, demandas de permanganato y carbón activado, demanda de peróxido de hidrógeno o permanganato de potasio(para oxidar la materia orgánica), polimeración del agua y control del pZ y cloración. Allí se toman unas muestras para ser analizadas en el laboratorio de calidad y control el cual mide a su vez muestras tomadas en diferentes puntos de la red servida en la ciudad.

DESALINIZACION También desalación, proceso que consiste en eliminar el componente salino del agua. Su aplicación fundamental es la producción de agua potable a partir de agua de mar o de agua continental salobre. La reducción de la salinidad del agua se puede realizar por diversos métodos: congelación, destilación clásica, ósmosis y sistemas basados en el intercambio de iones (electrodiálisis). La falta de abastecimiento suficiente de agua dulce en muchos países, junto con la existencia de reservas enormes de agua de mar y salobre, ha conducido a un desarrollo progresivo de las técnicas de desalinización. Desde hace un siglo se realiza la desalación del agua de mar en los navíos, y en la actualidad hay muchas instalaciones terrestres, aunque el rendimiento producido por el aprovechamiento tradicional del agua dulce sigue siendo mayor; sin embargo, todavía se continúa investigando en nuevas técnicas o en el perfeccionamiento de las ya utilizadas. En Colombia se utiliza en las Islas de San Andrés y Providencia.