ESQUEMAS INNOVADORES DE POTABILIZACIÓN Y SUMINISTRO DE AGUA POTABLE

(1)

ESQUEMAS INNOVADORES DE POTABILIZACIÓN Y

SUMINISTRO DE AGUA POTABLE

FORO ALCALDES DE MÉXICO

2015

(2)

FUENTES PREDOMINANTES PARA USO

CONSUNTIVO

Fuentes subterráneas 205.1 m3/s (62%) Fuentes superficiales 124.7 m3/s (38%)

(3)

CUENCAS FUERTEMENTE CONTAMINADAS PARA

DBO5, DQO Y/O SST

Red Nacional de

Monitoreo

(2012),

5,150 sitios.

(4)

CONTAMINACIÓN POTENCIAL DIFUSA POR

AGROQUÍMICOS

(5)

ACUÍFEROS CON INTRUSIÓN SALINA Y/O

SALINIZACIÓN DE SUELOS

32 acuíferos con

presencia de suelos

salinos

y

agua

salobre.

15 acuíferos

costeros

a

nivel

nacional

con

intrusión salina.

(6)

ACUÍFEROS CON PROBLEMAS ESPECÍFICOS DE

CALIDAD

Acuíferos con concentraciones de

arsénico por arriba de la

(7)

Agua producida para consumo humano Superficial Subterránea Caudal potabilizado Municipal Caudal SIN potabilizar Cobertura oficial de agua potable

Parámetros críticos en cuerpos de agua subterráneos destinados a

consumo humano

Estado m3_/s _% _% _m3_/s _% _%

Aguascalientes 3.77 0.0 100.0 0.02 99.3 98.8 F

-Baja California 5.68 55.9 44.7 6.16 0.0 95.9 F

-Baja California Sur 1.97 4.8 95.2 0.21 89.1 92.6 F-_{, DCa}

Campeche 4.50 0.7 99.3 0.02 99.5 90.0 Chiapas 8.69 81.4 18.2 2.57 70.4 77.3 Chihuahua 15.00 10.8 89.2 0.38 97.5 94.6 As y F -Coahuila 5.93 9.6 90.4 1.71 71.2 98.3 As y F-_{, SO} 4= Colima 2.73 45.3 54.7 0.005 99.8 98.6 Distrito Federal 34.56 28.3 71.7 3.09 91.1 97.7 Durango 4.85 7.8 91.5 0.02 99.5 93.9 As y F -Guanajuato 20.64 14.4 85.6 0.36 98.2 94.4 As y F -Guerrero 9.16 48.1 51.9 2.96 67.6 69.8 F

-Hidalgo (Valle del Mezquital) 5.49 27.2 72.3 0.13 97.6 90.7 As, F-_{, NO}

3-, SO4=, Mg, Hg, Al, Pb, ST Jalisco 23.05 53.5 46.5 9.49 58.8 95.8 As y F -México 40.59 22.0 78.0 16.74 58.8 94.0 Cr+6 Michoacán 10.05 56.8 43.2 2.49 75.2 91.6 F-_{, NH} 4, Turbiedad, SAAM Morelos 8.53 9.3 90.7 0.001 100.0 91.5 As, F -Nayarit 3.39 18.7 81.3 0.00 100.0 92.4 Nuevo León 16.24 69.5 30.5 7.20 55.7 96.6 SO4=, NO3 -Oaxaca 6.53 39.8 60.7 0.77 88.2 76.1 DCa, SO4= Puebla 12.27 36.2 63.6 0.545 95.6 87.2 F-_{, H} 2S Querétaro 9.35 51.2 48.5 1.56 83.3 94.7 F-_{, NO} 3-,NH4

Quintana Roo 6.41 0.0 100.0 0.00 100.0 92.4 DCa, ST, SO4=

San Luís Potosí 5.45 16.9 83.1 0.96 82.5 85.5 As, F

-Sinaloa 16.14 55.0 45.0 7.84 51.4 94.7 Sonora 34.69 59.2 40.8 1.92 94.5 96.6 As, F-_{, NO} 3 -Tabasco 5.77 57.7 42.3 8.61 0.0 81.2 Tamaulipas 10.08 87.1 13.2 11.54 0.0 95.9 Tlaxcala 2.85 10.0 90.0 0.00 100.0 98.2 Veracruz 17.19 58.9 41.1 4.39 74.4 80.3 Yucatán 7.80 0.0 100.0 0.00 100.0 97.2 Zacatecas 3.61 5.3 94.7 0.01 99.7 94.3 F-_{, SO} 4=, ST

(8)

CONTAMINANTES ORGÁNICOS PERSISTENTES Y

EMERGENTES

• Contaminantes previamente desconocidos o no reconocidos como tales, cuya

presencia en el medio ambiente no es necesariamente nueva, pero sí la

preocupación por las posibles consecuencias de la misma.

• Aparecen en residuos y aguas residuales

• No hay datos de su impacto en la salud y medio ambiente, pero son

persistentes y bioacumulativos .

–

Pesticidas

–

Productos químicos industriales

–

Emisiones de la industria

–

Residuos farmacéuticos

–

Estrógenos naturales y sintéticos

–

Drogas

–

Detergentes y Tenso activos

(9)

TECNOLOGÍAS PARA POTABILIZACIÓN

Desinfección

Inorgánicos

Orgánicos

volátiles

Orgánicos

sintéticos

Agua Superficial

Radionucleidos

Cloro gas

Adsorción

Aeración

Carbón A.

OI

II

Hipocloritos

II

Carbón A.

Cloración

NF

OI

Cloraminas

Ablandamiento

Ozono

FD

Ablandamiento

Dióxido de cloro

Deionización

capacitiva

Aeración

convencional

Coagulación

Filtración en

arena verde

Oxidantes

generados in situ

Oxidación-

adsorción

Oxidación

Avanzada

Filtración lenta en

arena

Precipitación con

sulfato de bario

UV

Electro

Coagulación

UF/MF

óxidos de Mn

Adsorción en

Ozono

OI/NF

Electro Coagulación

EDI

Secuestrantes

Aeración

Filtración D.

(10)

Adsorción en alúmina activada

F

-

_{y As (+5)}

Agua cruda

HCl

Tanque de

oxidación

Agua tratada

Agua de

retrolavado

NaOH

Agua cruda

NaOCl

HCl

Tanque de

Agua tratada

Agua de

retrolavado

NaO

Intercambio en carbón de hueso

F

-

Intercambio iónico en resinas

Inorgánicos

Agua

a tratar

FeCl

₃

Filtración

Coagulación-filtración (filtración directa)

(11)

Agua

a tratar

Ca(OH)

2

Floculación

Sedimentación

Mezcla rápida

CO

₂

_Filtración

Recarbonatación

Recirculación de lodos

_Lodos

Ablandamiento químico

Dureza, contaminantes disueltos

Floculación

Sedimentación

Coagulación

Agua

a tratar

FeCl

3

Fe

2

(SO

4

)

3

FeSO

4 Al2(SO4)3

Filtración

Clarificación convencional (química)

Sólidos disueltos y suspendidos

Floculación

Sedimentación

Electrocoagulación

( Fe

+2

_{ó Al}

+3

₎

Agua

a tratar

₊

_-

Filtración

Electrocoagulación

(12)

zeolita 1 zeolita 2 zeolita 3 Mn2+ Na+ K+ Mn2+

HOCl Mn2+ + HOCl + H2O MnO2(S) + Cl- + 3H+

Intercambio iónico Oxidación MnOX(S) (cubiert a) zeolita 4 Adsorción Mn2+ zeolita 5 Mn2+ HOCl Oxidación zeolita 6 Adsorción

Oxidación-adsorción en zeolita tipo clinoptilolita

Fe y Mn

Electrodo positivo Purga Agua de rechazo Electrodo negativo

Electrodo positivo

Electrodo negativo

-+

+

-

_-

-+

+

₊

-+

--

-

-+

+

₊

+

₊

+

_-

₊

_-

-Agua tratada Agua contaminada Sales

Arsénico Amoniaco Nitratos Metales

Desionización capacitiva

Sólidos disueltos

(13)

Electrodiálisis

Sólidos disueltos

Ósmosis inversa (agua salobre)

Solidos disueltos

Nanofiltración

Sólidos disueltos

Micro

_Ultra

Coagulación + micro/ultra filtración

(14)

PROCESOS DE MEMBRANA

tipo de filtración tamaño de algunos materiales contenidos en el agua peso molécular aproximado (Da) macro-partículas micro-partículas macromolécular molécular iónico tamaño, µm tipo de filtración tamaño de algunos materiales contenidos en el agua peso molécular aproximado (Da) macro-partículas micro-partículas macromolécular molécular iónico tamaño, µm 0,001 0,01 0,1 1 10 100 1000 ósmosis inversa nanofiltración ultrafiltración microfiltración filtración convencional iones metálicos sales acuosas virus

materia orgánica natural

bacterias algas arenas quistes lodos arcillas fibras de asbesto 100 200 1.000 10.000 20.000 100.000 500.000 0,001 0,01 0,1 1 10 100 1000 ósmosis inversa nanofiltración ultrafiltración microfiltración filtración convencional iones metálicos sales acuosas virus

materia orgánica natural

bacterias algas arenas quistes lodos arcillas fibras de asbesto 100 200 1.000 10.000 20.000 100.000 500.000

(15)

(16)

(17)

PLANTAS PILOTO PARA REALIZAR ESTUDIOS TÉCNICOS

ECONÓMICOS

Adsorción

Coagulación convencional

Electrocoagulación

Deionización capacitiva

Nanofiltración

Coagulación/microfiltración

Filtración

(18)

VARIABLES A CONSIDERAR

• Relativas al costo de operación



_{Eficiencia de remoción del contaminante}



_{Consumo de reactivos}



_{Consumo de energía eléctrica}



_{Generación de desechos sólidos o líquidos}



_{Demanda de mano de obra}

• De factibilidad técnica



_{Estabilidad del sistema en operación continua (1-4 semanas)}



_{Cantidad de espacio requerido}



_{Facilidad de acoplamiento a la infraestructura existente}

(19)

COMPARACIÓN DE TECNOLOGÍAS (As)

(Q= 30 L/S)

Tecnología

Adsorción

Coagulación

convencional

Electro-

coagulación

Micro-

filtración

Nano-

filtración

Filtración

Directa

Agua perdida %

1

2

1 20 a 25

1 Lodos de desecho

si

no

si

Remoción

de

otros SD

1

No

Calcio,

magnesio,

sulfatos y

cloruros

No

Costo

de

inversión (M$)

6.0

8.0

2

_a

12.0

3

9.5

2

_a

13.5

3

12.30

11.9

7.0

4

Costo

de

operación

_($/m

3

₎

3.25

1.52

2.09

1.23

2.84

0.6 1 Con base en los parámetros medidos en campo.

2 Fabricada en acero

3 Construida en concreto armado

4 Incluye tratamiento de lodos

(20)

¡GRACIAS ¡

Alejandra Martín Domínguez

alejandra_martin@tlaloc.imta.mx