PLANTAS DE TRATAMIENTO DE AGUA POTABLE SESION 4 Generalidades Procesos unitarios principales: - Sedimentación - Filtración - Desinfección Tratamiento químico Fugas y desperdicios de agua

GENERALIDADES OBJETIVO: Obtener agua para el Consumo Humano de acuerdo a los Especificaciones Técnicas establecidos en: Normas Nacionales, Guías de la OMS, Directivas del Ente Regulador TRATAMIENTO: Conjunto de Actividades o Procesos que se realizan en forma secuencial, donde en cada proceso se realizan diferentes actividades: Operación, Evaluación, Medición de Parámetros Fisicoquímicos y Biológicos.

El Proceso de Tratamiento a realizar está en función de la Materia Prima: FUENTE REQUISITOS DE CALIDAD Agua Para Agua Norma Nacional NTP 214.003 Guías de la OMS PROCESO Cruda Consumo Humano DS Nº 02-2008-MINAM (ECAs AGUA) Superficial: Categoría 1:destinadas a la producción de agua potable: Clase A1: con desinfección, Clase A2: con tratamiento convencional, Clase A3: con tratamiento avanzado.

TRATAMIENTO DE AGUA SUPERFICIAL Cantidad variable Concentración variable FUENTE Cantidad Calidad Tiempo Pre tratamiento Tratamiento

Captación PRETRATAMIENTO Desarenación Ventana de Captación Eliminación de Residuos Sólidos/Partículas en suspensión PRETRATAMIENTO Rejillas Barraje Desarenación Acumulación de Arena Reducir Carga Biológica Desinfectantes: Cl2, O3, NaOCl, etc. Reducir Carga Fisicoquímica Turbiedad (Partículas finas en suspensión)

PARÁMETRO, FUNCIÓN Y PROCESOS UNITARIOS PRINCIPALES PARAMETRO DE DISEÑO: Caudal máximo diario = QMD FUNCION: Eliminar sustancias físicas químicas y bacteriológicas con la finalidad de potabilizar el agua. PROCESOS UNITARIOS PRINCIPALES: 1.- SEDIMENTACION 2.- FILTRACION 3.- DESINFECCION

PROCESOS UNITARIOS SEDIMENTACION Eliminación de partículas en suspensión. Puede realizarse de dos formas: - en forma natural cuando las partículas pueden decantar por su propio peso. - en forma forzada, cuando las partículas son muy pequeñas, utilizando aglutinantes o coagulantes y floculadores. Prueba de Jarras, para determinar la dosis optima de coagulante. Sustancias coagulantes más usadas: sulfato de alúmina o sulfato ferroso con ayuda de cal y polielétrolitos.

SEDIMENTADORES

FILTRACION Remover partículas no sedimentables y patógenos. Puede ser lenta o rápida. - Filtración lenta: precisa de mayor área superficial, se emplea generalmente conjuntamente con los sedimentadores que no han recibido coagulantes y cuyos niveles de turbiedad no son muy elevadas (< 100 UT). El mantenimiento y limpieza se hace en forma manual, retirando cada cierto tiempo unos 5 cms de la superficie de arena. - Filtros rápidos: remueven turbiedades mayores, necesitan de menos área superficial pero precisan de mayor cuidado en su limpieza y operación. Requieren retrolavado periódico.

PRE FILTROS HORIZONTALES

FILTROS LENTOS TRADICIONALES

FILTROS LENTOS MODERNOS

FILTROS RAPIDOS TIPO I

FILTRO RAPIDOS TIPO II

DESINFECCION Proceso final por el que se elimina casi el total de bacterias causantes de enfermedades. En nuestro país se utiliza el cloro, en diferentes formulaciones: sólido, granulado o en polvo, líquido y gaseoso. El nacional tiene un poder activo de 30% y el importado de 70 a 75%. Es necesario que el agua potabilizada tenga cloro residual en su composición por lo que se utilizan diferentes equipos clorinadores. En la red de distribución el cloro residual recomendable es de 0.5 mgr/l. Según la OMS, concentraciones mayores de 1.0 mgr/l no son recomendables ya que forma sustancias cancerígenas.

Cálculo de cantidades Es necesario también desinfectar los diferentes componentes del sistema de abastecimiento. Para ello debe calcularse la cantidad de cloro necesario según la siguiente formula: P = V x D 10 x % Donde: P = peso del compuesto clorado a utilizar (gramos) V = volumen del componente a desinfectar (litros) D = dosis a aplicar (mgr/l) % = poder activo del compuesto clorado

CUADRO: CANTIDAD DE CLORO (HIPOCLORITO) REQUERIDOS EN LA DESINFECCIÓN DE INSTALACIONES DE AGUA DESCRIPCIÓN C CONCENTRACIÓN mg/lt o (ppm) T TIEMPO DE DERETENCIÓN (Horas) P PESO DE HIPOCLORITO DE CALCIO (Kg) Cantidad Mínima de Agua para diluir Hipoclorito de calcio (lts) Captación: Buzón de Reunión: Reservorios: Hasta 5 m3. 10” 15” 20” 25” 30” 40” 50” Mas de 50 Tuberías: Pozos: 150 – 200 50 2 – 4 4 0.8 (x m3) 0.83 1.70 2.50 3.30 4.20 5.0 6.60 8.30 * 65 135 200 264 336 400 520 664

DESINFECCIÓN DE INSTALACIONES

Otros desinfectantes Existen otros componentes que permiten desinfectar el agua: a) Hervido o ebullición de las aguas b) Yodo c) Lejía d) Permanganato de potasio e) Carbón activado En algunos lugares de la Sierra utilizan la filtración, a través de telas, para desinfectar el agua. En algunos lugares de la Selva se utilizan pancas de algunos vegetales para conseguir la eliminación de patógenos. En la Costa se utilizan las piedras porosas.

Relación entre el caudal de agua a desinfectar y el tipo de cloro a ser aplicado Rango de caudal (l/seg) Dosaje (mg/l) 1 2 3 4 5 0 – 2 Hipoclorito Cloro 40 2 – 5 5 – 10 10 – 50 50 – 100 Cloro 900 100 – 500 500 – 1000 Cloro 40 = Botellón 68 Kg; Cloro 900 = Botellón 907 Kg (Horta de Macedo y Nogutl)

Tiempo de contacto (min) Residual mínimo de cloro (mg/l) que produce un aniquilamiento del 100% Escherichia Coli PH Temperatura 2ºC a 5ºC Temperatura 20ºC a 25ºC Tiempo de contacto (min) Tiempo de contacto (min) 10 20 60 7.0 0.03 0.04 8.5 0.14 0.07 0.05 9.8 0.72 0.40 0.30 0.06 10.7 1.00

TRATAMIENTO QUÍMICO 1.COAGULACIÓN: Neutralización de cargas por adición de sales de aluminio y sales de hierro. La adición de un coagulante neutraliza las cargas, produciendo un colapso de las “nubes de iones” que rodean los coloides de modo que puedan aglomerarse.

ESQUEMA DE DIFERENTES MEZCLADORES HIDRÁULICOS Sulfato de Aluminio Granular Sulfato de Aluminio Solución

Mezclador Rápido tipo Vertedero Aplicación de Coagulante Aplicación de Coagulante P

2.FLOCULACIÓN MECÁNICA DE LA FLOCULACIÓN: Desarrollo de microcoágulos AGLOMERACIÓN DE PARTÍCULAS FLOCULACIÓN PERICINÉTICA PRIMERO SE PRODUCE LA FLOCULACIÓN PERICINÉTICA LUEGO SE PRODUCE LA FLOCULACIÓN ORTOCINÉTICA Esta producido por el movimiento natural de las moléculas del agua y esta inducida por la energía térmica, este movimiento es conocido como el movimiento browniano. FLOCULACIÓN ORTOCINÉTICA Se basa en las colisiones de las partículas debido al movimiento del agua, el que es inducido por una energía exterior a la masa de agua y que puede ser de origen mecánico o hidráulico.

CLASIFICACIÓN DE FLOCULADORES FLOCULADORES DE CONTACTO DE SÓLIDOS HIDRÁULICAS MECÁNICAS FLOCULADORES DE POTENCIA VERTICAL HORIZONTAL

3.SEDIMENTACIÓN / DECANTACIÓN: Separación sólido - líquido FLUJO VERTICAL FLUJO HORIZONTAL El ingreso de agua "Q" se realiza por la parte inferior. El agua sale por la parte superior, la decantación se realiza si la velocidad de la partícula que está dado por la ley de STOKES es superior a la velocidad ascencional. El agua llega a un extremo y sale por el otro extremo, las partículas floculentas que ingresan en un extremo llegan al fondo del tanque antes de salir, donde el tiempo de caída es inferior al tiempo de retención del agua dentro del tanque. H/V < HS/Q ó V > Q/S H : Altura S : Superficie

4.DECANTADORES: MECÁNICOS HIDRÁULICOS Decantador Pulsator Decantador Accelator Presenta una zona central de floculación rodeado de una zona de decantación. Estas zonas se comunican por la parte superior e inferior, la llegada de agua cruda se hace por las canaletas circulares situados alrededor de la columna central de mezcla. Son unidades que permiten velocidades ascensionales que pueden llegar hasta 8 m/h. Este Decantador está constituido por un tanque de fondo plano provisto en su base de una serie de tuberías que permiten la distribución del agua coagulada sobre todo el fondo del Decantador.

5.FILTROS: Eliminación de partículas residuales, provenientes de los Sedimentadores/Decantadores, por lo general de flujo vertical. Canal de Distribución de Agua Decantada Losa de Falso Fondo (toberas) Lecho Filtrante (arena y grava) Cámara de Recolección de agua Filtrada

6. DESINFECCIÓN: 7. ALMACENAMIENTO: 8. DISTRIBUCIÓN: Utilización de Cloro como desinfectante (Cloro Residual > 0,5 ppm en los domicilios). 7. ALMACENAMIENTO: En reservorios de agua tratada. 8. DISTRIBUCIÓN: A través de las Redes Primarias.

Costos por fugas Aparato Fugas Costo (S/.) Inodoros 5 000 l/d 150 m3/mes 463,40 Cisternas 12 000 l/d 360 m3/mes 1228,90 Tanques Elevados 10 000 l/d 300 m3/mes 1010,20 Goteos: Simple Chorro 1,6 mm Chorro 3,2 mm 80 l/d 180 l/d 675 l/d 2,4 m3/mes 5,4 m3/mes 20,3 m3/mes 3,20 7,30 34,40