Hacía un cumplimiento de los Objetivos de desarrollo de milenio en materia de agua potable. “Alternativas tecnológicas para el tratamiento de agua para consumo humano” Posgrado de la Facultad de Ingeniería Ambiental de la UNI 14 de diciembre de 2006 Ing. Ricardo Torres, Asesor en Calidad del Agua, CEPIS/OPS/OMS

OPCIONES TECNOLÓGICAS Y NIVELES DE SERVICIO PARA EL ABASTECIMIENTO Y DISTRIBUCIÓN DE AGUA

OPCIÓN TECNOLÓGICA Conjunto de obras de ingeniería que permiten el adecuado abastecimiento de agua de una determinada comunidad

económicas, y sociales Familiar Multifamiliar NIVEL DE SERVICIO Categoría de atención al usuario de acuerdo a condiciones: físicas, económicas, y sociales Familiar Multifamiliar

OPCIONES TECNOLOGICAS EN ABASTECIMIENTO DE AGUA CONVENCIONALES (Conjunto de operaciones y procesos que permiten un servicio completo) Redes de distribución con conexiones domiciliarias NO CONVENCIONALES (Servicio básico) Protección de manantiales Bombas manuales, molinos de viento Aguas de lluvia Gravedad Bombeo

NIVELES DE SERVICIO EN ABASTECIMIENTO DE AGUA

SISTEMAS NO CONVENCIONALES DE ABASTECIMIENTO DE AGUA

Agua de lluvia Característica: Aprovecha el agua de lluvia caída sobre el techo de la vivienda Ventajas Fácil implementación Desventajas Apropiado para zonas lluviosas Capacidad de recolección es función del área de los techos de las viviendas Puede requerir de tratamiento para su uso.

Bombas manuales Característica: Extraen el agua subterránea sub superficial. Aplicables en suelos fácil de excavar y acuíferos poco profundos Ventajas Agua de buena calidad microbiológica Ideal para poblaciones dispersas Fácil de operar y mantener. Desventajas Necesidad de almacenamiento intra-domiciliario Agua expuesta a contaminación por acarreo, almacenamiento y manipulación Disponibilidad de repuestos

Protección de manantiales Característica: Aprovechamiento del agua que brota del subsuelo (manantiales) por medio de surtidores próximos a la fuente de agua. Generalmente son de bajo caudal Ventajas Agua de buena calidad microbiológica Acondicionamiento simple Desventajas Necesidad de almacenamiento intra-domiciliario Agua expuesta a contaminación por acarreo, almacenamiento y manipulación Una conexión atiende a varios usuarios

SISTEMAS CONVENCIONALES DE ABASTECIMIENTO DE AGUA

GRAVEDAD SIN TRATAMIENTO Característica: Abastecimiento de agua por medio de red de distribución a partir de manantiales situados en la parte alta de la localidad Ventajas: El agua no requiere de tratamiento de clarificación Fácil de desinfectar Normalmente, se dispone de agua las 24 horas del día Nivel de servicio por conexiones domiciliarias y/o piletas públicas Desventajas: Producción de significativas cantidades de aguas residuales

GRAVEDAD CON TRATAMIENTO Característica: Abastecimiento de agua por medio de red de distribución a partir de fuentes superficiales que requieren de tratamiento y ubicados en la parte alta de la localidad Ventajas: Normalmente, se dispone de agua las 24 horas del día Nivel de servicio por conexiones domiciliarias y/o piletas públicas Desventajas: Requiere de mayor inversión por el tratamiento del agua Mayores costos operativos que los sistemas de gravedad sin tratamiento. Requiere de personal capacitado para la operación y el mantenimiento de la planta de tratamiento

BOMBEO SIN TRATAMIENTO Característica: Abastecimiento de agua por medio de red de distribución y estación de bombeo que extrae el agua del sub suelo y lo impulsa al reservorio o al sistema de distribución Ventajas: No requiere de tratamiento Fácil de desinfectar Nivel de servicio por conexiones domiciliarias y/o piletas públicas Desventajas: Alta inversión de implementación. Requiere de personal especializado para su operación y mantenimiento El nivel de tarifas es afectado por los costos de operación de los equipos de impulsión del agua

BOMBEO CON TRATAMIENTO Característica: Abastecimiento por medio de red de distribución a partir de aguas superficiales que requieren tratamiento y con ayuda de estaciones de bombeo que impulsan el agua al reservorio o a la red de distribución. Desventajas Alto costo de implementación Nivel de tarifas elevados por el costo de la operación del sistema de tratamiento e impulsión Requiere de personal especializado para su operación y mantenimiento Ventajas

NIVELES DE SERVICIO EN ABASTECIMIENTO DE AGUA

PILETAS PÚBLICAS Característica: Abastecimiento de agua por medio de un sistema primario de distribución Ventajas: Bajos costos de implementación Producción de bajos volúmenes de aguas residuales Desventajas: Agua expuesta a contaminación por acarreo, almacenamiento y manipulación Necesidad de almacenamiento intra-domiciliario Una conexión atiende a varios usuarios

Piletas públicas

Conexiones domiciliarias

COSTO TECNOLOGIA Costo$/Hab Protección de manantial Bomba manual Agua de lluvia Pileta públicas Gravedad sin tratamiento Gravedad con tratamiento Bombeo sin tratamiento Bombeo con tratamiento 120-140 90-100 60-70 COSTO 40-50 20-30 20-30 15-20 10-15 TECNOLOGIA

OPCIONES TECNOLÓGICAS PARA EL TRATAMIENTO INTRA-DOMICILIARIO DEL AGUA DE BEBIDA

MEJORAMIENTO DE LA CALIDAD DEL AGUA nivel domiciliario

International Network to Promote Household Water Treatment and Safe Storage World Health Organization

ABASTECIMIENTO DE AGUA MEJORADA CARACTERÍSTICAS Conducción por tuberías Protección de pozos y manantiales Agua de lluvia Distancia de la fuente menor a 1 km de la vivienda Cantidad de agua: más de 20 litros por per/día

ACCESO A SUMINISTRO DE AGUA MEJORADA (2002)

MÉTODOS DE TRATAMIENTO nivel intradomiciliario

Resumen de criterios de opciones de desempeño de HWTS 1: Estudios de laboratorio 2: Estudios de campo 3:¿Puede la intervención se realizada a escala? Opción Virus Bacteria Protozoa ¿Proteccion Residual? ¿Aceptable a los ususarios? ¿Impacto en la salud? Cloración Medio Alto Bajo Cloro Si 4 estudios Si – opera a escala de comunidad y nacional Filtración en arena Desconocido Medio alto No Desconocido - opera a escala de comunidad y regional Filtros Cerámicos 1 estudio (filtros importados) Disinfección solar Almacenamiento seguro Filtración y Cloración 1 estudio transversal sin publicar Floculación y Cloranción 5 estudios Si - opera a escala de comunidad y nacional

ALMACENAMIENTO NIVEL INTRADOMICILIARIO Envases cerámicos Baldes Ollas Calabazas Recipientes flexibles (bolsas) Barriles Cisternas Botellas Envases de latón Envases patentados (CDC, oxfam, etc)

MÉTODOS FÍSICOS Ebullición Exposición al sol Radiación UV (lámparas) Sedimentación Filtración Aeración

MÉTODOS FÍSICOS- QUÍMICOS Coagulación floculación sedimentación Adsorción (carbón, arcilla, etc) Intercambio iónico Cloración Ozonación Dióxido de cloro Iodación (metálico, sales o resinas) Tratamiento ácido base con jugos cítricos, sales básicas, etc. Plata o cobre o combinación de ellas Sistemas combinados

PROCESOS TÉRMICOS DE DESINFECCIÓN Altas temperaturas desnaturalización de las proteínas y la hidrólisis de otros componentes las células vegetativas. Bacterias 40 y los 100ºC, Algas, protozoarios y hongos 40 y los 60ºC Esporas 120ºC en calor húmedo 20 min. 170ºC en calor seco 90 min.

EBULLICIÓN Método eficaz y accesible Restringido por la creciente escasez de combustible RECOMENDACIONES: Hervir en un recipiente tapado Franca ebullición entre 5 y 15 minutos Evitarse la aeración posterior (recontaminación) Una vez hervida, dejarse enfriar y vaciarse directamente al vaso o recipiente para su consumo No introducir recipiente dentro del agua hervida Consumirse dentro de las 24 h

PASTEURIZACIÓN Mayor a 62.8ºC durante 30 minutos 71.7º durante 15 segundos Suficientes para remover las bacterias, rotavirus y enterovirus Giardia lamblia (resistentes a la cloración) 56ºC 10 min, Entamoeba histolytica 50ºC

PROCESOS FOTOQUÍMICOS Radiación ionizante del tipo ultravioleta (UV) Radiación electromagnética de la luz visible Radiaciones dañan las moléculas de los ácidos nucleicos Aplicables en el trópico (de preferencia entre los 15 y los 35° de latitud) Radiación solar incidente con valores mayores a >500 W/m2 Niveles acumulados de radiación solar mayor a 4000 W-hs/m2 (5 ó 6 horas) inactiva 100% de bacterias.

FUENTES DE LUZ UV Es la porción del espectro electromagnético Se encuentra entre los rayos X y la luz visible Se han definido cuatro regiones del espectro UV: Vacío UV entre 100 y 200nm, UVC entre 200 y 280nm, UVB entre 280 y 315nm, y UVA entre 315 y 400nm La aplicación práctica basado en la capacidad germicida de UVC y UVB.

REDUCCIÓN DE MICROORGANISMOS POR RADIACIÓN UV (99% inactivación) mJ/cm2 BACTERIAS 7 VIRUS 59 PROTOZOARIOS Giardia 5 Criptosporidium (99.9%) 10

FACTORES SIGNIFICATIVOS Y DETERMINANTES EN LA REMOCIÓN DE LOS MICROORGANISMOS La intensidad de la luz solar y el tiempo de exposición depende de la localización geográfica (latitud), variaciones estacionales, nubes, el rango efectivo de longitudes de onda de la luz y la hora. La clase de bacterias expuestas, la naturaleza y composición del medio y la presencia de nutrientes capaces de soportar el crecimiento y la multiplicación de los microorganismos. El tipo y las características de los recipientes (color, forma, tamaño, grosor y transparencia a la luz del sol) El grado de turbiedad, paso de luz y volumen

MÉTODOS FÍSICOS- QUÍMICOS Coagulación floculación sedimentación Adsorción (carbón, arcilla, etc) Intercambio iónico Cloración Ozonación Dióxido de cloro Iodación (metálico, sales o resinas) Tratamiento ácido base con jugos cítricos, sales básicas, etc. Plata o cobre o combinación de ellas Sistemas combinados

DESINFECCIÓN DEL AGUA Proceso de destrucción o inactivación de agentes patógenos y otros microorganismos indeseables.

VENTAJAS DE LA DESINFECCIÓN Superar riesgo de contaminación de la fuente Protege al agua en la aducción y distribución Controla contaminación al nivel intra-domiciliario (almacenamiento) Resguarda contra inadecuada operación y mantenimiento

CARACTERÍSTICAS DESEABLES EN UN DESINFECTANTE DE AGUA Destruir o inactivar los microorganismos patógenos en un tiempo prudencial Ser fiable dentro del rango de condiciones en que se encuentra el agua (caudal, temperatura, pH) Mantener un residual en el sistema de distribución para evitar la recontaminación

CARACTERÍSTICAS DESEABLES EN UN DESINFECTANTE DE AGUA No introducir ni producir sustancias tóxicas (debajo de los valores guía) Ser seguro y conveniente de manejar y aplicar Determinación exacta rápida y apropiada de la concentración. Razonable costo del equipo, instalación, operación, mantenimiento y reparación

MÉTODOS DE DESINFECCIÓN FÍSICOS QUÍMICOS Ultrafiltración Ultrasonido Ósmosis inversa Electroforético Ebullición Congelación Cloro Gas Hipoclorito sodio calcio Dióxido de cloro Cloraminas Otros: Dicloroisocianurato de sodio Permanganato de potasio Yodo Bromo Ozono Peróxido de hidrógeno Plata Radiación ionizante Gamma Ultravioleta

PRODUCTOS PARA LA CLORACIÓN COMPUESTO PRESENTACIÓN APLICACIÓN % DE Cl2 ACTIVO Hipoclorito de sodio (comercial) Líquido Solución 10-15 (electrólisis) 0,6-1,0 Hipoclorito de calcio Sólido 30-70 Cal clorada 25-35 Cloro orgánico Polvo-solución 60-90 Cloro gas Gas Gas-líquido 100

CONCENTRACIÓN DEL DESINFECTANTE EN EL AGUA DE CONSUMO La adecuada desinfección requiere conocer la demanda de cloro (determina la dosis correcta del desinfectante a ser aplicado) Dosis recomendada en el agua de consumo humano: 0,2 a 0,5 mg Cl2/L

TIEMPO DE CONTACTO Tiempo mínimo para lograr destrucción de bacterias, virus y protozoos 30 minutos, con una concentración de cloro residual de 0,5 mg Cl2/L.

DEMANDA DE CLORO Las reacciones de oxi-reducción originan el consumo de cloro (demanda de cloro) La demanda está directamente relacionada con la calidad del agua debido a la concentración y naturaleza de las sustancias químicas presentes

CONSIDERACIONES FINALES Los métodos físico-químicos pueden ser fácilmente disponibles y prácticos de emplear, como también difíciles de conseguir y complicados de emplear a nivel de vivienda Pueden ser económicos o costosos y la efectividad microbioló-gica es muy variada. El uso de cualquiera de las tecnologías demanda la aplicación de cuidados para lo cual es recomendable ejecutar el análisis de peligro e identificación de los puntos críticos de control (HACCP). La aplicación de cualquiera de las tecnologías no es sencilla, demanda un gran esfuerzo de planificación, implementación y sobre todo de seguimiento

Muchas gracias por su atención rtorres@paho.org http://www.bvsde.paho.org