Instalación de la planta de tratamiento

Instalación de la planta de tratamiento

Las plantas de tratamiento de agua potable centralizadas tratan grandes cantidades de agua de muchos hogares en un solo lugar y, por consiguiente, la mayoría de las veces requieren más operación y mantenimiento y la construcción de un sistema de distribución de agua. Las plantas de tratamiento de agua potable semicentralizadas son unidades de escala media, por ejemplo, a nivel comunitario. Estos sistemas suelen estar diseñados para eliminar varios tipos de contaminantes de origen antropogénico o natural: sólidos suspendidos y disueltos, iones (metales, flúor, fosfatos, nitratos), compuestos orgánicos (microcontaminantes orgánicos, materia orgánica natural) y microorganismos (bacterias, virus). Como no existe un método de tratamiento del agua capaz de eliminar todos estos contaminantes en una sola etapa, el tratamiento centralizado y semicentralizado suele necesitar plantas de varias etapas, que combinan varias técnicas para purificar el agua. Aquí se ofrece una visión general de la configuración de las plantas para la producción de agua potable.

Ventajas
Muy eficiente y confiable para purificar el agua
Puede adaptarse a cualquier tipo de agua
Costo relativamente bajo de la producción de agua potable
Desventajas
Mano de obra calificada, equipo técnico, electricidad y productos químicos necesarios para diseñar y operar la planta
La planta tiene que ser controlada y mantenida continuamente
Altos costos de inversión inicial para construir la infraestructura
In Out
Precipitación, agua dulce

Agua potable

Introducción
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Las plantas de tratamiento de agua potable implican varios procesos consecutivos, que eliminan los sólidos, los contaminantes orgánicos e inorgánicos, algunos metales y los microorganismos patógenos. La configuración de la planta de tratamiento debe diseñarse teniendo en cuenta la calidad del agua que se está tratando. En general, el tratamiento del agua puede dividirse en: tratamiento primario para eliminar los sólidos; tratamiento secundario para eliminar los compuestos orgánicos, así como el nitrógeno y el fósforo; y tratamiento terciario para la desinfección.

Existen plantas de tratamiento de diferentes tamaños, como las plantas centralizadas para las grandes ciudades que requieren un sistema de distribución desarrollado y las plantas semicentralizadas adaptadas para suministrar agua potable a comunidades más pequeñas en el punto de uso (POU).

Plantas de tratamiento de agua potable
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(Adaptado de EPA 1999)

No existe un método preciso para tratar las aguas superficiales debido a las diversas calidades de agua que existen. Las aguas subterráneas típicamente requieren menos tratamiento que el agua de los lagos, ríos y el mar. No obstante, se pueden identificar una serie de procesos convencionales que se presentan en las figuras siguientes.

En general, el tratamiento del agua dulce implica los siguientes pasos clave:

Pasos primarios

Aireación: El agua se mezcla para liberar los gases disueltos y para suspender las partículas en la columna de agua. A veces también se realiza un paso de preoxidación en esta etapa.
Coagulación-Floculación: En este paso se añaden coagulantes para eliminar las partículas suspendidas (arcilla, material orgánico, metales, microorganismos), que se adhieren a los coagulantes formando partículas pesadas.
Sedimentación: Las partículas pesadas (flóculos) se depositan en el fondo y dan lugar a un agua clara.

Paso secundario

Filtración: El agua pasa a través de una serie de filtros, que atrapan y eliminan las partículas que aún permanecen en la columna de agua. Típicamente, la filtración lenta o rápida de arena y más recientemente las membranas o la ósmosis inversa se utilizan para llevar a cabo esta tarea. Debido a la creciente preocupación por los microcontaminantes, a veces se utilizan tratamientos adicionales como procesos de oxidación avanzada, adsorción de carbón activado solo o combinado con ozonización o H2O2 para eliminar estos compuestos orgánicos traza.

Paso Terciario

Desinfección: El agua está ahora en gran parte libre de partículas, orgánicos y microorganismos y es ahora tratada para destruir cualquier patógeno causante de enfermedades que quede. Esto se hace comúnmente con cloración, ozonización, peróxido de hidrógeno o radiación UV (similar a los tubos UV del punto de uso). El agua se envía a la estación de bombeo para su distribución a hogares y negocios. La cloración es el método de desinfección más utilizado porque permite mantener el cloro residual a un nivel suficientemente eficiente para garantizar la ausencia de microorganismos hasta que el agua haya alcanzado su punto de uso.

Cuando el agua potable se produce a partir del mar, el agua se desaliniza mediante electrólisis o membranas como la ósmosis inversa o mediante un proceso solar de desalinización.

Funcionamiento y mantenimiento
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(Adaptado de CWEA 2004)

El funcionamiento y mantenimiento de las plantas de tratamiento de agua potable incluye las siguientes tareas:

Operar y ajustar los controles del equipo para purificar y aclarar el agua.
Inspeccionar el equipo y controlar las condiciones de funcionamiento, los medidores y los indicadores para determinar los requisitos de carga y detectar fallos de funcionamiento.
Añadir productos químicos, como amoníaco, cloro y cal, para purificar y desinfectar el agua y otros productos químicos, como cloruro férrico, peróxido y polímeros, para mejorar el tratamiento del agua.
Recoger y analizar muestras de agua, utilizando equipos de prueba.
Registrar los datos operacionales y de laboratorio, las observaciones de los procesos y las lecturas de medidores y medidores en formularios específicos.
Limpiar y mantener los tanques, cuencas y lechos filtrantes, utilizando herramientas manuales y eléctricas.
Mantener, reparar y lubricar el equipo, utilizando herramientas manuales y eléctricas.

Muchas de estas tareas pueden automatizarse en las modernas plantas de tratamiento, pero todavía se necesitan operadores e ingenieros capacitados para controlar y mantener el sistema. Además, el funcionamiento de los tratamientos también requiere una cantidad significativa de productos químicos, que podrían no estar disponibles en zonas poco industrializadas o remotas.

El aporte de energía requerido es significativo. En Suiza, el insumo de energía requerido para el tratamiento y la distribución de agua potable, incluida la extracción, es relativamente bajo (alrededor de 0,4kWh/m3) debido a la excelente calidad de las aguas subterráneas. En el caso del tratamiento de agua contaminada o de agua de mar en plantas semicentralizadas, el insumo requerido es mayor (alrededor de 1-2 kWh/m3). Se pueden instalar plantas de tratamiento de agua potable más pequeñas a nivel semicentralizado o en el punto de utilización para reducir al mínimo las necesidades de energía para la distribución.

Costos medios de las plantas de tratamiento de agua
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El costo del agua potable municipal de alta calidad, incluido el transporte, oscila entre menos de 1 $/m3 en los EE.UU. y más de 2 $/m3 en Dinamarca y Alemania (CLARK 2007). El costo del agua potable de las plantas de tratamiento semicentralizadas que funcionan en los países en desarrollo depende de la calidad y la capacidad de las fuentes de agua. En el caso del agua de mar y de las fuentes contaminadas suele ser de alrededor de 1-2 $/m3. Se requiere una importante inversión inicial para construir la planta de tratamiento, que debe ser diseñada adecuadamente teniendo en cuenta la composición del agua para minimizar los costos.

Alternativa: los ecosistemas como proveedores de agua
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La conservación o restauración de los ecosistemas es una buena estrategia para simplificar y reducir los costos inducidos por las plantas de tratamiento de agua potable. Si la masa de agua es de buena calidad, se puede obtener agua potable sin ningún tipo de tratamiento. Por lo tanto, el tratamiento de las aguas residuales y la gestión integrada de los recursos hídricos son un tratamiento cruzado para el suministro sostenible de agua potable.

Otra alternativa interesante para mejorar la calidad del agua de influencia y reducir los costos de tratamiento es la filtración de los bancos. Esto se hace, por ejemplo, en Basilea, Nueva York o Viena.

En la ciudad de Basilea (166.000 habitantes), la cantidad de agua subterránea es insuficiente para satisfacer las necesidades de la ciudad. Se tratan unos 120.000 m3 de agua por día del río Rin mediante una instalación de filtración mecánica equipada con un filtro de arena de cuarzo para eliminar los sedimentos. A continuación, el agua corre por pequeños canales a través de un bosque donde se infiltra en el subsuelo y se limpia antes de llegar a las aguas subterráneas (VERMONT 2004).

Los sistemas naturales de la cuenca de Catskill/Delaware, al norte del estado de Nueva York, proporcionan la mayor parte del agua potable de la ciudad. En lugar de gastar 8.000 millones de dólares en una instalación de tratamiento de agua en la ciudad de Nueva York, el estado de Nueva York optó por gastar 1.000 millones de dólares para restaurar la cuenca hidrográfica que proporciona el agua potable de la ciudad (ESA 2012).

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