Instalación Planta de Tratamiento de Agua Potable (PTAP)

Figura 69.Localización planta de tratamiento.

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La planta de tratamiento de agua potable compacta está conformada por un tanque sedimentador-floculador, dos filtros mixtos, bomba centrifuga y tres dosificadores distribuidos como se muestra en la Figura 69, las flechas simbolizan la dirección del flujo de agua el cual entra de la aducción en tubería de 3” al desarenador en el cual se realizara la remoción de partículas discretas no floculentas en una suspensión diluida. En estas condiciones se dice que la sedimentación es no interferida y es función solamente de las propiedades del fluido y de las características de la partícula8_{, en este caso la gravilla, arena y partículas minerales más o menos finas} (partículas entre 0,05 hasta 1 mm de diámetro).

Cuando se coloca una partícula discreta en un fluido en reposo, la partícula se mueve verticalmente debido a la gravedad, si su densidad difiere de la del fluido. Las fuerzas verticales que actuarán sobre una partícula discreta en el agua serán: una fuerza vertical hacia abajo igual al peso de la partícula en el agua, W, y una fuerza vertical hacia arriba, F o fuerza de arrastre debida a la fricción9_{, de esta} manera se consigue remover partículas que pueden crear problemas al obstaculizar la entrada del flujo a los equipos de bombeo y equipos mecánicos reduciendo su capacidad hidráulica y provocando abrasión.

El fluido ingresa a la bomba en tubería de 1” y es succionado por esta hacia el dosificador del nivelador de PH, sea cal o soda caustica, y a su vez al dosificador de sulfato (sulfato de aluminio y sulfato de amonio) encargado de agrupar los sólidos en suspensión eliminando turbiedad y minerales no recomendados para el consumo humano como lo es el hierro.

Una vez que el agua fluye a través de los dosificadores llega al primer tanque de 500 litros en el cual se realiza el proceso de mezcla rápida y sedimentación. La mezcla rápida consiste en una operación empleada en el tratamiento del agua con el fin de dispersar rápida y uniformemente el coagulante (sulfato previamente dosificado) a través de toda la masa o flujo de agua.10 _{Seguido de la mezcla rápida} y en el mismo tanque se realiza el proceso se sedimentación que se usa para remover los sólidos sedimentables que han sido producidos por el tratamiento químico, como en el caso de remoción de color y turbiedad o en el ablandamiento con cal.11

8 _{(Romero Rojas & Escuela Colombiana de Ingeniería, 1999, pp.120)} 9 _Ibíd.

10 _{(Romero Rojas & Escuela Colombiana de Ingeniería, 1999, pp. 49)} 11 _{(Romero Rojas & Escuela Colombiana de Ingeniería, 1999, pp. 119)}

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Respecto a la dosis optima de coagulante (sulfatos) encargado de reducir la turbiedad del agua a los niveles admisibles de la calidad de agua para consumo humano estipulados en el decreto 1575 de 2007 y la resolución 2115 de 2007, expedidos por el entonces Ministerio de Protección Social y Ministerio de Ambiente, Vivienda y Desarrollo Territorial, la empresa encargada sugiere en el manual de operación (anexo 7) que para los 500 litros se aplique una dosis de 2 mg por litro con condiciones de turbiedad mínimas puesto que en otro laboratorio se determinó la dosis optima en 4 mg y el PH en 1 mg, por lo anterior se recomienda que se realicen laboratorios constantes dependiendo de los cambios bruscos de turbiedad del agua. Así mismo la dosis de cal viva o soda caustica como nivelador de PH dependerá de la dosis optima de coagulante suministrado, debido a que este en grandes cantidades puede producir acidez en el agua.

Aunque cerca del 90% de la turbiedad y el color son removidos por la coagulación y la sedimentación, una cierta cantidad de floculo pasa al tanque de sedimentación y requiere su remoción. Por ello, para lograr la clarificación final se usa la filtración a través de medios porosos; generalmente dichos medios son arena o arena y antracita.12

Por lo anterior, seguido del proceso de mezcla rápida y sedimentación en el primer tanque el fluido pasa por dos filtros que trabajan en paralelo en los cuales se remueve el material suspendido, medido en la práctica como turbiedad, compuesto de floculo, suelo, metales oxidados y microorganismos. La remoción de microorganismos es de gran importancia puesto que muchos de ellos son extremadamente resistentes a la desinfección y, sin embargo, son removibles mediante filtración. Lo anterior indica por qué el propósito principal de la filtración es remover turbiedad e impedir la interferencia de la turbiedad con la desinfección, al proveer protección a los microrganismos de la acción del desinfectante.13

Las composiciones del lecho de filtración para potabilizar el agua dependen de los resultados de análisis físico, químico y microbiológico realizado tanto al afluente como al efluente para garantizar la efectividad del tratamiento y garantizar la salubridad del agua. Basado en esto la empresa encargada de la instalación de la PTAP determino un medio filtrante dual (arena + antracita) como se muestra en la figura a continuación.

12 _{(Romero Rojas & Escuela Colombiana de Ingeniería, 1999, pp. 193)} 13 _Ibíd.

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Figura 70. Medio Dual

Fuente: Romero Rojas & Escuela Colombiana de Ingeniería. Figura 6.3 En donde 3=Antracita

4= Arena fina 2=Grava

Lo que equivale proporcionalmente a la Figura 71 composición de lecho filtrante de la PTAP, debido a que no se sabe con exactitud la altura de cada capa pero si la cantidad en kilos de cada material. La ventaja de los filtros duales y múltiples es que se utiliza más eficazmente el espesor completo del lecho para la retención de partículas: la tasa de pérdida de carga puede ser la mitad que, en los filtros de capa homogénea, lo que permite utilizar caudales unitarios mayores sin que aumente la pérdida de carga y se usan para reducir también los óxidos de hierro y manganeso de las aguas brutas.14

El lecho filtrante presente en los tres tanques está compuesto por antracita, arena y grava en el orden en las cantidades expuestas en la Figura 71, los filtros trabajan en paralelo y operan de forma descendente mediante filtración rápida por gravedad.

Respecto al lavado de filtros consiste, convencionalmente, en hacer pasar agua ascensionalmente a través del lecho filtrante, a una velocidad tal que los granos del medio filtrante se muevan a través del flujo ascensional, se froten unos contra otros y se limpien de los depósitos de mugre formados sobre ellos. La velocidad ascensional del agua. Los operadores lavan los filtros cuando se observa floculo en

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el efluente, cuando hay fugas de turbiedad o cuando la carrera de filtración es de 36 horas.15

La velocidad del agua de lavado debe ser suficiente para arrastrar el material suspendido removido por el filtro, pero no tan alta como para producir arrastre del medio filtrante.16

La empresa encargada estipulo que los filtros deben ser lavados mediante el manejo de válvulas cada 24 horas o mínimo 3 veces a la semana. El cambio del material filtrante debe ser cada 2 años o cuando se evidencie insuficiencia en el funcionamiento de este según el manual de operación y mantenimiento suministrado por la empresa encargada del suministro e instalación de la PTAP. (Anexo 7, pag 36 a 35)

Fuente: autoría.

15 _{(Romero Rojas & Escuela Colombiana de Ingeniería, 1999, pp. 218)} 16 _Ibíd.

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La granulometría de los materiales está basada en el Sistema unificado de clasificación de suelos (SUCS) como se muestra en la siguiente Figura 72 y se especifica en las Figura 73, Figura 74 y Figura 75.

Figura 72. Clasificación de mallas.

Fuente: SUCS.

Fuente: autoría Fuente: autoría

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Fuente: autoría.

Finalmente, el fluido llega al proceso de desinfección mediante cloración simple consiste en la aplicación de la cantidad mínima de cloro para obtener un residual pequeño. Se aplica una determinada dosis de cloro (según el pH) y, después del intervalo recomendado, se verifica el residual; si es necesario, se gradúa la dosis de cloro. (Ambiente, 2002). Cuando se trata de aguas filtradas: cloro aplicado: 0,20 a 0,60 mg/L. (Manual de operación anexo 7, pag 36-39)

La dosificación de cloro se realiza mediante un dosificador de pastillas de hipoclorito de calcio, es un hipoclorito de calcio en tabletas con un contenido de 68% de cloro activo, preferiblemente americano (fabricado en estados unidos). Está calificado como un bactericida de potente efecto para la purificación del agua y la desinfección del agua, el producto viene en Tabletas de 3” de 300gr cada una o similar, existen de 2.5” la cual también aplica y su peso es también de 300 gr. (Manual de operación anexo 7, pag 36-39)

La empresa prestadora del servicio garantiza que el tiempo de retención en el dosificador automático es suficiente para la remoción de microorganismos patógenos y que la dosis de cloro residual esperada en la red de distribución es aceptable dado que aún no se han realizado entrega de los respectivos informes de resultados del análisis físico, químicos y microbiológicos del efluente y afluente. Se puede verificar el funcionamiento de los dosificadores automáticos en el anexo 7.

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Luego ser almacenado en el tanque, el circuito de la bomba hasta el dosificador de cloro corresponde a tubería de una pulgada. La planta de tratamiento cuenta con un sistema de sensores en el desarenador y el tanque de almacenamiento, los cuales al alcanzar la capacidad de almacenamiento apagan la bomba y la planta de tratamiento de manera automática, con esto se reducen costos y desperdicio de agua. En el caso del desarenador cuenta con una tubería de rebose de 3” la cual redirige el fluido al curso de la quebrada de Saurca.

Para la instalación de la planta se ubicaron los tanques de manera estratégica para repartir las cargas sobre las vigas de la tapa , seguido se realizaron las instalaciones hidráulicas de la planta como lo fueron la tubería de conducción de agua tratada y la tubería de lavado de filtros para los respectivos mantenimientos, también se instaló la bomba centrifuga con su respectiva cubierta para protección de agentes externos como la lluvia; luego se depositaron los materiales del lecho filtrante en el interior de los 3 tanques y finalmente se retoco la pintura.

Fuente: autoría. Figura 76. Planta de tratamiento de agua potable.

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