7.2.5.- CONTROL DE LA CLORACIÓN
7.3.- SOLUCION ADOPTADA
8.- FANGOS
8.1.- SOLUCIÓN ADOPTADA
9.- SENSORES Y TELEMEDIDA
APENDICE 1 – PREPARADOR AUTOMATICO DE POLIELECTROLITO
APENDICE 2 – BOMBAS DOSIFICADORAS DE REACTIVOS
APENDICE 3 – AGITADORES - MEZCLADORES
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1.- INTRODUCCIÓN
Una estación de tratamiento de agua potable (E.T.A.P.) es el conjunto de instalaciones destinadas a mejorar la calidad de un agua captada del medio natural para convertirla en agua potable, es decir, en agua que cumpla los requerimientos establecidos en la legislación vigente (Real Decreto 140/2003) para agua que se va a suministrar para consumo humano. El mismo Real Decreto establece que una desinfección, aunque es un tratamiento, no puede ser considerada como estación de tratamiento. Las características de una planta de tratamiento de aguas potables dependen de dos factores básicos: la calidad del agua bruta y el caudal a tratar. Ambos factores, además, van a variar en el tiempo. La calidad del agua bruta va a variar en el tiempo (lluvias, estiajes, accidentes…) pero la E.T.A.P. estará diseñada para ser capaz de tratar una contaminación máxima. El caudal a tratar es otra variable temporal. La demanda variará a lo largo de los días, semanas, meses y años. El caudal máximo a considerar en una planta de tratamiento será función, para un esquema de demanda dado, de la capacidad de almacenamiento, de regulación, del sistema. La capacidad mínima de regulación debe ser el volumen del día de máximo consumo anual, por lo que por la planta deberá ser capaz de tratar el caudal medio del día de máxima demanda en el escenario futuro.
En una E.T.A.P. hay que distinguir:
La capacidad hidráulica: máximo caudal que, por condicionantes hidráulicos, tanto de la planta como de las conducciones, puede atravesarla.
La capacidad de tratamiento: máximo caudal que puede atravesar la planta, en condiciones límite de contaminación, y quedar tratado de forma eficaz.
Normalmente, la capacidad hidráulica de una planta de tratamiento suele ser de un 20% a un 50% mayor que su capacidad de tratamiento. Así pues, según las características del agua a tratar, podrá ajustarse el caudal máximo previsto con la capacidad de tratamiento (en cuyo caso, la capacidad hidráulica será un factor de seguridad) con la capacidad hidráulica, o con un valor intermedio entre ambas.
La ETAP debe ser lo suficientemente flexible como para permitir variaciones de caudal sin perjuicio del tratamiento general, y de forma que puedan minimizarse los gastos de explotación.
La selección del proceso de tratamiento de potabilización de un agua es una tarea compleja. Las circunstancias suelen ser bastante diferentes de unas captaciones a otras; el tipo de fuente de suministro (superficial río, subterránea, embalse, etc.), el tipo de impurificación natural que el agua ya tenga, más las presiones e impactos que soporte el medio, determinan que cada captación merezca un análisis específico de la línea de tratamiento a seguir.
La selección de uno o más procesos a utilizar en una situación determinada está condicionada por la necesidad de cumplir con los objetivos de calidad reglamentada y la
necesidad de proporcionar el servicio al más bajo coste razonable. Entre los factores que deberían estar incluidos en las decisiones de selección de los procesos de tratamiento del agua figuran los siguientes:
Calidad del agua bruta
Contaminantes a eliminar
Fiabilidad de los procesos de tratamiento
Condicionantes de las instalaciones existentes
Flexibilidad del proceso
Capacidad de la instalación
Costes de explotación y mantenimiento
Integración ambiental
Calidad del sistema de distribución del agua
Problemas de escala en los procesos
A continuación se describe cada uno de los factores que influyen a la hora de configurara un proceso u otro de potabilización del agua.
1.1.- CALIDAD DEL AGUA BRUTA
La selección de procesos de tratamiento debe tener en cuenta, o basarse, en la calidad del agua bruta. El nivel de concentración de un contaminante o contaminantes en el agua bruta puede llevar a descartar, de entrada, algún tipo de proceso ó, incluso a desechar esa masa de agua como fuente de abastecimiento.
Si el rango de calidad del agua bruta está dentro de los límites que la planta de tratamiento puede tratar con éxito la capacidad de la planta para conseguir un agua potable segura se ve fuertemente incrementada.
La calidad del agua bruta depende, por una parte, de las características de la cuenca de donde procede (tipos de suelos y rocas) y, por otra, de las presiones antropogénicas que recibe la masa de agua (vertidos, actividades agrarias, industria, etc.). En las captaciones superficiales también es un factor determinante, lógicamente, el régimen hidrológico; las situaciones extremas, sequías, avenidas suelen implicar también problemas en la calidad de las aguas. En las masas de agua embalsadas los problemas
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asociados a la eutrofización implican graves trastornos en el uso del agua para abastecimiento.
Con el fin de conocer mejor la variabilidad de la calidad del recurso es recomendable estudiar el rango de variabilidad de los principales parámetros indicadores, tales como la turbidez, lo nitratos o la contaminación bacteriológicas, mediante técnicas estadísticas. Así, podrían hacerse estimaciones, por ejemplo, del valor de turbidez que puede esperarse el 90 o el 99 % del tiempo.
Las fuentes sujetas a fuertes oscilaciones de la contaminación fecal humana o animal, probablemente, requerirán múltiples procesos (barreras) físicos de eliminación (coagulación – floculación, sedimentación, filtración).
La Directiva Marco desagua establece que las zonas de captación de agua para abastecimiento son “zonas protegidas”, por lo que deben tomarse medidas especiales para que las diferentes presiones existentes aguas arriba no generen impactos sobre ellas. En resumen, definir con total confianza la calidad del agua de la fuente, superficial o subterránea, es fundamental para la selección de la línea de procesos adecuada para conseguir un agua potable segura.
1.2.- CONTAMINANTES A ELIMINAR
La calidad del agua tratada debe cumplir la normativa actual para agua de consumo humano (Real Decreto 140/2003); este cumplimiento debe ser efectivo tanto a la salida del tratamiento como en cualquier punto de la red de distribución, e incluso en los grifos de los consumidores. No obstante, en la medida que las normativas son dinámicas, es deseable que la selección de los procesos de tratamiento tenga en cuenta futuras modificaciones legales.
Las aguas superficiales y subterráneas pueden tener características estéticas que no sean aceptables por los consumidores, aunque no se violen los máximos legales permitidos. En tales casos, a las plantas potabilizadoras se les puede exigir un tratamiento más avanzado para reducir problemas específicos de sabor, olor, color, dureza, hierro, manganeso u otros problemas organolépticos o de apariencia. El consumidor basa, normalmente, su calificación del agua abastecida en cuestiones estéticas u organolépticas. Un agua con problemas de olor o sabor, puede considerarse como no fiable por el consumidor. Esto puede avocar al consumidor hacia otra fuente de suministro sin ninguna garantía, despreciando una fuente segura pero que encuentra estéticamente objetable.
En la selección de los procesos que integrarán la línea de tratamiento habrá que tener en cuenta las posibles sinergias o efectos secundarios negativos. Por ejemplo, el incremento de la dosis de cloro libre para garantizar la desinfección podría producir trihalometanos en la red de distribución por encima del límite permitido. Adicionalmente, el exceso de cloro libre podría provocar problemas de olor y/o sabor. Otro ejemplo; se puede
mantener un pH elevado para cumplir la norma de plomo y cobre, pero esto aumenta la probabilidad de formación de trihalometanos y disminuye la eficacia desinfectante del cloro libre.
También hay sinergias o interacciones positivas entre procesos de tratamiento. El ozono puede tener varias aplicaciones como: reducción de olor y sabor, desinfectante y oxidación de hierro y manganeso.
Los estudios con planta piloto pueden ser un medio adecuado para desarrollar y generar información sobre los procesos de tratamiento y la calidad del agua que puede obtenerse. Un estudio de este tipo puede ser fundamental para un buen diseño tanto desde el punto de vista de costes como de los objetivos de calidad a alcanzar por la línea de tratamiento seleccionada.
1.3.- FIABILIDAD DEL PROCESO DE TRATAMIENTO
La fiabilidad del proceso es un criterio tan importante que, en no pocos casos, puede ser el aspecto clave para decidir qué proceso seleccionar. Asociado a la fiabilidad está el concepto de “robustez de una línea de tratamiento”, y consiste en “la capacidad de un sistema para conseguir una elevada eficacia de eliminación de sólidos y gérmenes patógenos bajo condiciones normales de operación y para desviarse lo mínimo de este rendimiento en caso de alteraciones moderadas o severas del proceso”.
La fiabilidad es un factor muy importante al evaluar alternativas de los sistemas de desinfección, así como a otros procesos cuyo fallo puede tener consecuencias inmediatas sobre la salud pública. Varios son los factores que influyen sobre la fiabilidad:
Rango de calidad del agua bruta frente a rango de calidad que el proceso puede tratar con éxito.
Rapidez de cambio de la calidad del agua bruta: lenta y gradual o muy rápida y severa.
Nivel de experiencia y grado de formación del operador.
Régimen de explotación: 24 horas por día o intermitente (un turno por día)
Modo de operación:
- En continuo o en “batch”.
- A caudal constante o variable según la demanda de agua del sistema.
Nivel de automatización de los procesos y número de sensores de medida en continuo de parámetros de calidad.
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Capacidad para mantener los instrumentos calibrados y en buen estado de funcionamiento.
Fiabilidad del suministro eléctrico.
Capacidad para evitar o minimizar el deterioro a largo plazo de la fuente de agua.
1.4.- CONDICIONANTES POR LOS PROCESOS EXISTENTES
Cuando se va a optimizar, o ampliar, una planta de tratamiento la selección de procesos a incorporar en la línea de tratamiento puede estar fuertemente influenciada por los procesos existentes.
En algunos casos la disponibilidad de flujos a alta presión puede influir en la selección de procesos. Por ejemplo, si un agua subterránea pasa por un proceso de oxidación de hierro y manganeso sería conveniente emplear filtros a presión para aprovechar el bombeo.
1.5.- FLEXIBILIDAD DE PROCESO
La capacidad de una planta para adaptarse a los cambios normativos o de la calidad del agua bruta es muy importante. Las variaciones en la normativa podrían demandar tratamiento adicional o más exigente.
La calidad del agua bruta debería estar bien establecida cuando se proyecta una planta de tratamiento, de modo que se facilite la toma de decisión en la selección de procesos. Las plantas se proyectan para periodos largos, pero en el caso de lagos o embalses la eutrofización a largo plazo puede conllevar la generación de grandes cantidades de algas y de problemas de olor y sabor asociados, para lo cual será necesario tener una respuesta adecuada mediante cambios operacionales o de procesos en la planta.
Un problema que recientemente ha surgido con la aplicación del RD 140/2003 ha sido la entrada en vigor, a partir del 1 de junio, de la limitación en el uso de cierto tipo de polielectrolitos, concretamente poliacrilamidas en tratamientos de potabilización (Orden SCO/371 9/2005, de 21 de noviembre, sobre sustancias para el tratamiento del agua destinada a la producción de agua de consumo humano). Uso, que era generalizado, garantizaba niveles de turbidez bajos en los tratamientos. Los operadores consideran que puede haber problemas con la turbidez del agua que se suministre, que podrían ser superiores a 1 (aunque no más de 5-6 NTU).
1.6.- CAPACIDAD DE LA INSTALACIÓN
La introducción de procesos relativamente complejos en una instalación sin una gestión adecuada es una fuente de problemas. Una planta pequeña podría no estar en condiciones de llevar a cabo operaciones complejas. La disponibilidad y acceso al servicio de mantenimiento implica tener en cuenta el tiempo que este demanda, así como las dificultades de acceder a núcleos remotos o alejados.
Los procesos de tratamiento deben seleccionarse teniendo en cuenta el contexto socioeconómico en el que van a ser explotados.
La dimensión del sistema no es el único factor determinante. Las políticas de gestión de los responsables del servicio pueden ser una ayuda o un freno para alcanzar un resultado exitoso que se refleje en la calidad “segura” del agua suministrada a los consumidores. Una gestión moderna debería ser sensible a las necesidades del servicio dotándolo con las herramientas y técnicas que faciliten la operación de la planta de tratamiento con éxito. La automatización y el control remoto de procesos pueden capacitar a un sistema pequeño para realizar una explotación con seguimiento y control en continuo sin la necesidad de la presencia permanente de un técnico altamente cualificado.
1.7.- COSTES DE EXPLOTACIÓN Y MANTENIMIENTO
La mayoría de las veces el coste es un factor decisivo en la selección de procesos. Si un cierto aspecto es beneficioso para conseguir agua de mejor calidad pero no es crucial o imprescindible se podría descartar del análisis de costes en determinadas ocasiones.
La estimación de costes debería hacerse teniendo en cuenta el coste total del ciclo de vida de la línea de tratamiento. Debido a los largos periodos de proyecto se pueden dar cambios socio-económicos impredecibles que afecten las estimaciones futuras de coste de explotación y mantenimiento. Procesos que en un momento dado son atractivos pueden, en el medio plazo, tornarse “caros” por desajustes de precios (energía, materias primas, etc.) o pueden calificarse de coste ambiental elevado por una opinión pública más educada ambientalmente y sensibilizada.
En los costes debe incluirse la necesidad de reparaciones así como de mantener un “stock” de recambios de equipo o equipos adicionales para la explotación rutinaria. Muchas veces la consideración de estos costes puede significar que un ahorro inicial en la inversión inicial deje de ser tal.
Para las instalaciones pequeñas puede ser una buena alternativa económica la explotación mancomunada de varios servicios a la vez, ya que disponer de personal técnico cualificado individualizadamente puede ser oneroso y como tal imposible casi siempre. Una gestión técnica mancomunada puede garantizar con mayor probabilidad un agua de calidad “segura” a precios razonables y a largo plazo.
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1.8.- INTEGRACIÓN AMBIENTAL
Los aspectos ambientales incluyen la gestión de residuos, la demanda de energía, la parte del agua tratada que se desperdicia (pérdidas de proceso), etc. Habrá que tomar las medidas correctoras necesarias para evitar que la satisfacción de un bien (suministro de agua potable) cause daños graves al entorno.
Los fangos residuales de las potabilizadoras originados en los procesos de coagulación y de ablandamiento deben ser gestionados de un modo ambientalmente correcto. La gestión de los residuos debe ser integrada en el análisis de costes. En determinados casos los aspectos concernientes a la gestión de los residuos puede influir significativamente en la selección de los procesos.
La demanda energética constituye un concepto de mucha importancia y que concierne directamente a los efectos ambientales en la selección de procesos.
1.9.- CALIDAD DEL AGUA EN EL SISTEMA DE DISTRIBUCIÓN DE AGUA
En la selección de procesos se debería tener en consideración el efecto que los procesos pueden tener sobre la calidad del agua en el sistema de distribución. Entre los aspectos a considerar deben estar:
• Estabilidad química y microbiología del agua que sale de la planta de tratamiento.
• Prevención de la corrosión interna y de las incrustaciones. • Control microbiológico en el sistema de distribución.
• Compatibilidad del agua distribuida con aguas de otras fuentes.
• Minimización de la formación de subproductos de desinfección en el sistema de distribución.
Un criterio básico que debe satisfacer el agua en la distribución es el de su “estabilidad”. Los procesos pueden afectar este criterio. Por ejemplo, el ozono es capaz de reducir el tamaño de las moléculas orgánicas mediante la rotura de sus enlaces facilitando de esta forma la utilización por parte de las bacterias presentes en el agua de las “nuevas” moléculas pequeñas. En tal caso el ozono puede estimular o promover el crecimiento bacteriano en la distribución formando biopelículas. Las biopelículas en el sistema de distribución pueden causar una serie de problemas, incluyendo violaciones de los límites microbiológicos, olores y sabores, aumento de la demanda de cloro, agotamiento del cloro libre y corrosión de las tuberías.
Si no se garantiza la estabilidad del pH y la alcalinidad en la red pueden crearse problemas de corrosión, incluso aunque el agua no parezca problemática a pie de planta de tratamiento.
Los índices de saturación de carbonato cálcico (CaCO
3) (por ejemplo el índice de
Langelier) se utilizan habitualmente para evaluar la tendencia del agua a formar o disolver precipitados. Esta evaluación es útil para los programas de control de corrosión y en la prevención de precipitados de CaCO
3 en sistemas de tuberías e instalaciones, como
intercambiadores térmicos industriales o calentadores de agua domésticos. Para calcular los índices de saturación de CaCO
3 es preciso medir varias
características de calidad del agua. Las necesidades mínimas son: la alcalinidad total, el calcio total, el pH y la temperatura. También ha de calcularse o estimarse la fuerza iónica en función de la conductividad o de la concentración de sólidos disueltos.
Se acepta, en general, que en aguas sobresaturadas precipitará el carbonato de calcio y no en las insaturadas, pero existen excepciones. Por ejemplo, los depósitos de carbonato en aguas sobresaturadas se inhiben por la presencia de fosfatos (preferentemente polifosfatos), de algunas sustancias orgánicas naturales y de magnesio. Estos materiales pueden actuar como agentes secuestrantes y como tóxicos cristalinos. A la inversa, en sistemas de tuberías que conducían agua no saturada se han encontrado depósitos de carbonato. Por lo dicho, los índices de saturación no deben considerarse absolutos, sino orientadores de la conducta del carbonato en sistemas acuosos y, en lo posible, se deben complementar con los datos obtenidos experimentalmente.
El uso de varias fuentes de agua bruta puede dar problemas de incompatibilidad. Esto puede producirse al mezclar aguas con elevado contenido mineral con otras que presenten poca mineralización. También son inconvenientes las mezclas en la red de aguas potables obtenidas a partir de aguas superficiales con las producidas mediante ósmosis inversa. Las aguas desinfectadas con cloraminas no deben mezclarse con las desinfectadas con cloro. El cloro libre puede reaccionar con monocloramina reduciendo el cloro residual libre y formando dicloramina o tricloruro de nitrógeno. Debido a esta práctica también se pueden generar problemas de pH, sabor y olor.