Selección de Tecnologías para la potabilización del agua Qué tipo de planta Debo seleccionar? Enero de 2015

Innovación en Sistemas de Tratamiento • No hay soluciones universales. Cada caso requiere especificar la planta más adecuada para las condiciones especificas del agua, del sitio y del usuario u operador de la misma. • Cada día hay más opciones tecnológicas. – Plantas de ultra filtración o de ósmosis inversa. – Clarifloculador de manto de lodos y sistema de filtrado (Accelator) – Plantas de filtración directa con coagulación y filtración – Plantas de Clarificación Ascendente – Filtración Descendente. – Plantas convencionales con coagulación, floculación, sedimentación, filtración. Ya sean hechas en concreto o “compactas” – Plantas de filtración lenta tipo FIME o Cinara

¿Cuál tipo de planta es la más adecuada? • Cada fuente de agua tiene características específicas que varían en diversas épocas del año. • Para cada fuente, existe un tipo de planta que técnica, operativa y económicamente es la más adecuada:  Técnica: debe garantizar condiciones de potabilidad, cumpliendo con la norma en forma permanente y confiable.  Operativa: Debe ser fácil de operar, mantener y supervisar. Acorde con el medio en el cual se instala.

 Económica: Debe tener el menor Costo Total que incluye el costo de capital (CAPEX) y los costos de operación (OPEX).: personal, energía, productos químicos, disposición de lodos y mantenimiento durante su vida útil, traídos a valor presente.

Información básica requerida para la selección • Fuente de agua y confiabilidad de la misma: Superficial corriente, superficial reservorio, subterránea de aljibe, subterránea de pozo profundo,etc.

• Análisis del agua: Ojalá seriado durante todo un año para los parámetros del Decreto 1575 y resolución 2115 de 2007 . Rangos de turbiedad, color, salinidad, alcalinidad, dureza, hierro y manganeso, carbono orgánico, etc.

• Población a servir actual y futura. Cantidad y usos del agua • Disponibilidad de caudal. Aforos en invierno y verano, cantidad autorizada, merced o concesión de agua. • Localización, cotas y longitudes de tuberías: Cabeza estática y dinámica para una planta por gravedad. Cotas de la bocatoma, desarenador y sitio de la planta. Espacio disponible para la planta. Necesidades de bombeo.

• Tuberías y tanques disponibles: de agua cruda, tratada y de retrolavado. • Tratamiento de lodos y del agua de retrolavado. • Capacidad técnica y financiera del operador y de los usuarios.

Valrex selecciona, diseña y fabrica el tipo de planta más adecuada…. Ecopetrol Apiay – Meta 5 lps

Plantas de doble filtración con torre de aireación. Aguas de pozo profundo - alto contenido de hierro/manganeso

Plantas convencionales con coagulación, floculación, sedimentador de placas y filtración en antracita y carbón activado. Para aguas superficiales de mediana turbiedad

Puerto Caldas – Pereira 40 lps

Potabilizar el agua fundamentalmente es: remover sólidos y….. desinfectar Los sólidos se remueven de diversas formas: – Sólidos sedimentables o flotables. Mediante cribas, hidro-ciclones, des-arenadores – celdas de flotación.

– Sólidos suspendidos - Coloides. Procesos de clarificación y filtración: Ultrafiltración / Coagulación – Adsorción / Coagulaciónfloculación-sedimentación -filtración. Los virus, bacterias, y protozoos son ante todo sólidos en suspensión.

– Sólidos disueltos:

Sales disueltas en el agua. Por saturación, oxidación, precipitación química, resinas de intercambio iónico, membranas de ósmosis inversa o destilación. Son procesos de desalinización o desmineralización. Los sólidos a remover para potabilizar el agua se especifican en el Decreto 1575 y la Resolución 2115 de 2007.

Pre-tratamiento: Aireación y oxidación Una forma de remover ciertos elementos y gases disueltos en el agua es mediante aireación – oxidación. Esto se puede hacer en una torre de aireación abierta, o cerrada con tiro forzado. •

• • •

Permite convertir compuestos solubles en insolubles para removerlos por sedimentación o por coagulación - filtración. El hierro, por ejemplo, con la aireación, pasa de ferroso (soluble) a férrico (insoluble), igual el manganeso. Las torres de aireación hacen desgasificación, ya que liberan gases atrapados en las aguas de pozo profundo o de estanques, como son el carbónico o el sulfhídrico. Se puede agregar oxidantes fuertes en la torre como hipoclorito o peróxido con sistemas de inyección a las bandejas.. Se debe prever un tiempo de contacto para que se formen los compuestos insolubles. Esto permite remover los cristales luego por filtración.

La cantidad y calidad de los sólidos en suspensión definen el proceso de remoción más adecuado •Muy altos sólidos en suspensión: Seleccionar proceso de coagulación, floculación en mantos de lodos y clarificación por barrido en sedimentadores de placas. • Altos sólidos en suspensión. Seleccionar proceso de coagulación, floculación en floculadores de laberinto, paletas, Cox, clarificación por barrido en sedimentadores de placas • Medianos a bajos sólidos en suspensión con episodios: Seleccionar proceso de coagulación, clarificación por adsorción en medios filtrantes granulares y filtración en dos etapas • Bajos sólidos en suspensión en forma permanente: Coagulación y filtrado directo en una etapa.

En cada caso se recomienda realizar pruebas de jarras y ensayos de planta piloto para verificar el comportamiento del proceso seleccionado .

El proceso de clarificación adecuado depende de la cantidad y calidad de los sólidos en suspensión

Muy altos: Floculador – Clarificador de Manto de lodos

Altos : Clarificadores de placas inclinadas

Altos sólidos esporádicos: Clarificación por adsorción en lecho ascendente

Las pruebas de jarras permiten definir el método de clarificación. Hay dos tipos de pruebas: 1. Para clarificación por barrido: Las pruebas de jarras simulan el proceso que ocurre en la planta de tratamiento. Coagulación + Mezcla rápida + Floculación + Sedimentación + Filtración Prueba de jarras convencional: https://www.youtube.com/watch?v=Os6z7D1z9c0 http://www.phippsbird.com/pbinc/WaterWasteWater/Jarpro.aspx

2. Para clarificación por adsorción: Coagulación + Mezcla rápida + Filtración Para clarificación por adsorción, la prueba de jarras consiste en: • Mezclar rápidamente durante 30 segundos la muestra de agua con coagulante • Filtrar en un papel Whatman#40. (no se requiere flocular ni sedimentar) • Medir la calidad del filtrado

Prueba de jarras por adsorción: http://www.phippsbird.com/pbinc/WaterWasteWater/Filtrat.aspx

Procesos comunes empleados en el tratamiento •

Aireación u oxidación: precipitarlos y filtrarlos. DQO.

•

Oxidar hierro, manganeso y otros elementos para Oxidar los compuestos orgánicos. Reduce el DBO y el

Coagulación y floculación: Adición de coagulante, floculante y mezcla rápida y lenta. Agitadores hidráulicos, de paletas o reactores de manto de lodos.

• •

Clarificación por barrido: Sedimentadores de placas inclinadas Clarificación por adsorción en lechos granulares ascendentes.

Una

alternativa de clarificación para aguas de baja y mediana turbiedad

• • •

Filtración: Filtros de medios granulares lavables, filtros de cartucho , ultra-filtros Desinfección: Cloración, ozono, luz Ultra Violeta. Pulimiento con carbón activado: Remoción de compuestos orgánicos y clorados, insecticidas y herbicidas, color, olor y sabor

•

Resinas

•

Ultrafiltración - Osmosis inversa:

de

intercambio

iónico:

Captura de iones específicos desmineralización. Se requiere regenerar las resinas con salmuera, soda o ácido. Remoción de sólidos, microorganismos y sales en solución del agua, se logra 96% de remoción en una sola etapa.

Ejemplos de selección de plantas de acuerdo a las condiciones específicas Marzo de 2014

Clari - floculador de manto de lodos y filtración.

Acacías – Meta Agua de pozo profundo con hierro y dureza: Torre de aireación, clarifloculador, filtros, suavizadores y tanque de almacenamiento.

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Coagulación, floculación, sedimentación y filtrado Orito – Putumayo 10 lps

Agua de río de altísima turbiedad y color: Coagulación, floculador de manto de lodos, sedimentador de placas, filtración ascendente –descendente y carbón activado. Planta automática .

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Plantas convencionales o plantas de clarificación por adsorción…. Los Garzones – Monteria 60 lps

Aguas superficiales de baja turbiedad con episodios de muy alta turbiedad y color cuando llueve: Clarificación ascendente y filtración descendente . Quebrada Cestillal - Risaralda

Rio Sinú – Córdoba. Agua de altísima turbiedad y color, altos sólidos suspendidos. Clarificación convencional con coagulación, manto de lodos, floculador hidráulico, sedimentador de placas y doble filtración. Cestillal Diamante - Pereira - 50 lps

Plantas convencionales compactas…..

Los Garzones – Monteria 60 lps

Planta convencional compacta para agua de quebrada. Procesos de coagulación, floculación, sedimentación y filtración. Pulimiento con carbón activado.

Planta Ecopetrol Apiay - 5 lps

Planta modulares con aireación, oxidación, clarificación, filtración y carbón activado Los Garzones – Monteria 60 lps

Agua de pozo profundo, con alcalinidad. Torre de tiro forzado con clarificación ascendente, filtración descendente y pulimiento con carbón activado.

Jamundí - Urbanización Terranova 40 lps

Sistemas de filtrado en plantas convencionales…..

Los Garzones – Monteria 60 lps

Planta Villa Santana Pereira 600 lps

Planta Luis Prieto - Manizales 660 lps Cestillal Diamante - Pereira - 50 lps

Filtrado en plantas convencionales…..

Los Garzones – Monteria 60 lps

Planta EPA Armenia 1400 lps

Planta Palace – Popayán 500 lps

Plantas móviles para atención de emergencias mayores…. Cucaita - Boyaca 2 lps

Planta portátil para emergencias sobre remolque – Capacidad 10 lps. Unidad de clarificación por adsorción y filtración. Para agua superficial o agua de pozo profundo

Valrex diseña y fabrica el tipo de planta más adecuada…. Cucaita - Boyaca 2 lps

Agua de quebrada o agua de pozo profundo. Torre de aireación con inyección de oxidante y tanque de contacto para el agua de pozo profundo El agua de quebrada se trata mediante coagulación, clarificación en lecho ascendente y filtración descendente.

Valrex diseña y fabrica el tipo de planta más adecuada….

Agua para alimentación de calderas Planta de floculación y filtración, microfiltración, membranas de osmosis inversa con sistema de lavado en sitio (CIP).

Niveles de sólidos máximos para cumplir con las normas de agua potable (1) 1. Características físicas Color aparente Cobalto (UPC) 15 Olor y Sabor Turbiedad

Decreto 1575 y Resolución 2115 de 2007

UPC UNT

15 Aceptable 2

2. Características Químicas que tienen reconocido efecto adverso en la salud humana Elemento o Substancia Expresado como Valor máximo (mg/L) Antimonio Sb 0.02 Arsénico As 0.01 Bario Ba 0.7 Cadmio Cd 0.003 Cianuro libre y disociable Cn 0.05 Cobre Cu 1 Cromo total Cr 0.05 Mercurio Hg 0.001 Níquel Ni 0.02 Plomo Pb 0.01 Selenio Se 0.01 Trihalometanos Totales THMs 0.2 Hidrocarb uros Aromaticos Policíclicos HAP 0.01

3. Características Químicas que tienen implicaciones sobre la salud humana Elementos, compuestos y mezclas Expresados como Valor máximo (mg/L) Carbono Orgánico Total COT 5,0 Nitritos NO2 0.1 Nitratos NO3 10 Fluoruros F 1

Niveles de sólidos máximos para cumplir con las normas de agua potable (2)

Decreto 1575 y Resolución 2115 de 2007

4. Elementos y compuestos químicos que tienen implicaciones de tipo económico Elemento Expresadas como Valor máximo (mg/l) Calcio Ca 60 Alcalinidad Total CaCO3 200 Cloruros Cl250 Aluminio Al3+ 0.2 Dureza Total CaCO3 300 Hierro Total Fe 0.3 Magnesio Mg 36 Manganeso Mn 0.1 Molibdeno Mo 0.07 Sulfatos SO4-250 Zinc Zn 3 Fosfatos PO4--0.5

Microorganismos indicativos que deben ser eliminados o inactivados 5. Características microbiológicas Técnicas utilizadas Filtración por membrana Enzima Sustrato Sustrato Definido Presencia – Ausencia

Coliformes Totales

Escherichia coli

0 UFC/100 cm3 0 UFC/100 cm3 < de 1 micro organismo en < de 1 micro organismo en 100 cm3 100 cm3 0 microorganismo en 100 0 microorganismo en 100 cm3 cm3 Ausencia en 100 cm3 Ausencia en 100 cm3

Organización Panamericana de la Salud/ CEPIS: Recomendaciones para la selección del tratamiento del agua en función de la calidad de la fuente http://www.bvsde.paho.org/eswww/fulltext/tratagua/rapida/rapida1.html ALTERNATIVAS

90% DEL TIEMPO

Filtración rápida completa: To< 1,000 UNT mezcla rápida, floculación, Co< 150 UC decantación y filtración rápida. C.F.< 600/100ml

80% DEL TIEMPO To< 300 UNT Co< 70 UC

Filtración directa ascendente - descendente

To < 250 UNTCo < 60 UC To < 150 UNT

Filtración directa ascendente: mezcla rápida y filtración ascendente.

To < 100 UNT Co < 60 UC

Filtración directa descendente: To < 30 UNT mezcla rápida y filtración Co < 40 UC descendente. Algas < 100 mg/m3 CF < 500/100 ml

ESPORADICAMENTE Si To max >15,000 UNT,Añadir presedimentador. Si C.F. > 600/100 ml, añadir precloración. To max. < 400 UNT. Co max. < 100 UC

To < 50 UNT

To max. < 200 UNTCo max. < 100 UC

To < 20 UNT

To max.< 50 UNT

(To= turbiedad del agua cruda, Co= color en el agua cruda, C.F.= coliformes fecales)

Gracias

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