Transcript Sesion04_Agua_IV - eche ingenieros sr

PLANTAS DE TRATAMIENTO DE
AGUA POTABLE
SESION 4




Generalidades
Procesos unitarios principales:
- Sedimentación
- Filtración
- Desinfección
Tratamiento químico
Fugas y desperdicios de agua
GENERALIDADES
OBJETIVO:
Obtener agua para el Consumo Humano de
acuerdo a los Especificaciones Técnicas
establecidos en: Normas Nacionales, Guías de
la OMS, Directivas del Ente Regulador
TRATAMIENTO:
Conjunto de Actividades o Procesos que se
realizan en forma secuencial, donde en cada
proceso se realizan diferentes actividades:
Operación,
Evaluación,
Medición
de
Parámetros Fisicoquímicos y Biológicos.
El Proceso de Tratamiento a realizar
está en función de la Materia Prima:
F
U
E
N
T
E
REQUISITOS DE CALIDAD
Agua
Cruda
PROCESO
Agua
Para
Consumo
Humano
•orma Nacional
N
NTP 214.003
Guías de la OMS
•
DS Nº 02-2008-MINAM (ECAs AGUA)
•
•uperficial: Categoría 1:destinadas a la producción de agua
S
potable: Clase A1: con desinfección, Clase A2: con
tratamiento
convencional,
Clase
A3:
con
tratamiento
avanzado.
TRATAMIENTO DE AGUA SUPERFICIAL
•Cantidad variable
F
U
E
N
T
E
Cantidad
•Concentración variable
Calidad
Tiempo
•Pre tratamiento
•Tratamiento
Captación
Ventana de
Captación
P
R
E
T
R
A
T
A
M
I
E
N
T
O
Eliminación de
Residuos
Sólidos/Partículas
en suspensión
Rejillas
Barraje
Desarenación
Acumulación de
Arena
Reducir Carga
Biológica
•Desinfectantes: Cl2, O3, NaOCl,
etc.
Reducir Carga
Fisicoquímica
•urbiedad (Partículas finas en
T
suspensión)
PARÁMETRO, FUNCIÓN Y PROCESOS
UNITARIOS PRINCIPALES
PARAMETRO DE DISEÑO:
Caudal máximo diario = QMD
 FUNCION:
Eliminar
sustancias
físicas
químicas
bacteriológicas
con
la
finalidad
potabilizar el agua.
 PROCESOS UNITARIOS PRINCIPALES:
1.- SEDIMENTACION
2.- FILTRACION
3.- DESINFECCION

y
de
PROCESOS UNITARIOS
SEDIMENTACION




Eliminación de partículas en suspensión.
Puede realizarse de dos formas:
- en forma natural cuando las partículas pueden
decantar por su propio peso.
- en forma forzada, cuando las partículas son
muy
pequeñas,
utilizando
aglutinantes
o
coagulantes y floculadores.
Prueba de Jarras, para determinar la dosis
optima de coagulante.
Sustancias coagulantes más usadas: sulfato de
alúmina o sulfato ferroso con ayuda de cal y
polielétrolitos.
SEDIMENTADORES
FILTRACION


Remover partículas no sedimentables y patógenos.
Puede ser lenta o rápida.
- Filtración lenta: precisa de mayor área superficial, se
emplea
generalmente
conjuntamente
con
los
sedimentadores que no han recibido coagulantes y cuyos
niveles de turbiedad no son muy elevadas (< 100 UT). El
mantenimiento y limpieza se hace en forma manual,
retirando cada cierto tiempo unos 5 cms de la superficie de
arena.
- Filtros rápidos: remueven turbiedades mayores, necesitan
de menos área superficial pero precisan de mayor cuidado
en su limpieza y operación. Requieren retrolavado
periódico.
PRE FILTROS HORIZONTALES
FILTROS LENTOS TRADICIONALES
FILTROS LENTOS MODERNOS
FILTROS RAPIDOS TIPO I
FILTRO RAPIDOS TIPO II
DESINFECCION





Proceso final por el que se elimina casi el total de bacterias
causantes de enfermedades.
En nuestro país se utiliza el cloro, en diferentes
formulaciones: sólido, granulado o en polvo, líquido y
gaseoso. El nacional tiene un poder activo de 30% y el
importado de 70 a 75%.
Es necesario que el agua potabilizada tenga cloro residual en
su composición por lo que se utilizan diferentes equipos
clorinadores.
En la red de distribución el cloro residual recomendable es de
0.5 mgr/l.
Según la OMS, concentraciones mayores de 1.0 mgr/l no son
recomendables ya que forma sustancias cancerígenas.
Cálculo de cantidades

Es
necesario
también
desinfectar
los
diferentes
componentes del sistema de abastecimiento. Para ello
debe calcularse la cantidad de cloro necesario según la
siguiente formula:
P=VxD
10 x %

Donde:
P = peso del compuesto clorado a utilizar (gramos)
V = volumen del componente a desinfectar (litros)
D = dosis a aplicar (mgr/l)
% = poder activo del compuesto clorado
CUADRO: CANTIDAD DE CLORO (HIPOCLORITO) REQUERIDOS EN
LA DESINFECCIÓN DE INSTALACIONES DE AGUA
DESCRIPCIÓN
C
CONCENTRACIÓN
mg/lt o (ppm)
T
TIEMPO DE
DERETENCIÓ
N (Horas)
P
PESO DE
HIPOCLORIT
O DE CALCIO
(Kg)
Cantidad Mínima de
Agua para diluir
Hipoclorito de calcio
(lts)
Captación:
Buzón de Reunión:
150 – 200
150 – 200
2–4
2–4
0.8 (x m3)
0.8 (x m3)
65
65
50
50
50
50
50
50
50
50
50
50
50
4
4
4
4
4
4
4
4
4
4
4
0.83
1.70
2.50
3.30
4.20
5.0
6.60
8.30
*
*
*
65
135
200
264
336
400
520
664
Reservorios:
Hasta 5 m3.
10”
15”
20”
25”
30”
40”
50”
Mas de 50
Tuberías:
Pozos:
DESINFECCIÓN DE INSTALACIONES
Otros desinfectantes




Existen otros componentes que permiten desinfectar el
agua:
a) Hervido o ebullición de las aguas
b) Yodo
c) Lejía
d) Permanganato de potasio
e) Carbón activado
En algunos lugares de la Sierra utilizan la filtración, a
través de telas, para desinfectar el agua.
En algunos lugares de la Selva se utilizan pancas de
algunos vegetales para conseguir la eliminación de
patógenos.
En la Costa se utilizan las piedras porosas.
Relación entre el caudal de agua a desinfectar y el
tipo de cloro a ser aplicado
Rango de
caudal
(l/seg)
Dosaje (mg/l)
1
2
3
4
5
0–2
Hipoclorito
Hipoclorito
Hipoclorito
Cloro 40
Hipoclorito
Cloro 40
Hipoclorito
Cloro 40
2–5
Hipoclorito
Hipoclorito
Cloro 40
Hipoclorito
Cloro 40
Cloro 40
Cloro 40
5 – 10
Hipoclorito
Cloro 40
Cloro 40
Cloro 40
Cloro 40
Cloro 40
10 – 50
Cloro 40
Cloro 40
Cloro 40
Cloro 40
Cloro 40
50 – 100
Cloro 40
Cloro 40
Cloro 40
Cloro 40
Cloro 900
Cloro 40
Cloro 900
100 – 500
Cloro 40
Cloro 900
Cloro 40
Cloro 900
Cloro 40
Cloro 900
Cloro 40
Cloro 900
Cloro 900
500 – 1000
Cloro 900
Cloro 900
Cloro 900
Cloro 900
Cloro 900
Cloro 40 = Botellón 68 Kg; Cloro 900 = Botellón 907 Kg (Horta de Macedo y Nogutl)
Residual mínimo de cloro (mg/l) que produce un
aniquilamiento del 100% Escherichia Coli
Temperatura 2ºC a 5ºC
Temperatura 20ºC a 25ºC
Tiempo de contacto (min)
Tiempo de contacto
(min)
PH
10
20
60
10
20
60
7.0
0.03
0.03
0.03
0.04
0.04
0.04
8.5
0.14
0.07
0.05
0.07
0.07
0.05
9.8
0.72
0.40
0.40
0.30
0.06
0.06
10.7
1.00
1.00
0.30
0.40
0.30
0.30
TRATAMIENTO QUÍMICO
1.COAGULACIÓN:
Neutralización
de
cargas
adición de sales de aluminio y sales de hierro.
por
RADIO EFECTIVO
COLOIDE
A
d
i
c
i
ó
n
d
e
l
C
o
a
g
u
l
a
n
t
e
La
adición
de
un
coagulante neutraliza
las
cargas,
produciendo
un
colapso de las “nubes
de iones” que rodean
los coloides de modo
que
puedan
aglomerarse.
La adición de un
coagulante neutraliza las
cargas, produciendo un
colapso de la "nube de
iones" que rodean los
coloides de modo que
puedan aglomerarse.
ESQUEMA DE DIFERENTES MEZCLADORES HIDRÁULICOS
Sulfato de Aluminio GranularSulfato de Aluminio Solución
Mezclador Rápido tipo Vertedero
Aplicación
de
Coagulante
Aplicación
de
Coagulante
P
2.FLOCULACIÓN
MECÁNICA DE LA FLOCULACIÓN: Desarrollo de microcoágulos
AGLOMERACIÓN DE PARTÍCULAS
FLOCULACIÓN
PERICINÉTICA
Esta
producido
por
el
movimiento
natural de las moléculas del agua y
esta inducida por la energía térmica,
este movimiento es conocido como el
movimiento browniano.
FLOCULACIÓN
ORTOCINÉTICA
Se
basa
en
las
colisiones
de
las
partículas debido al movimiento del agua,
el que es inducido por una energía
exterior a la masa de agua y que puede ser
de origen mecánico o hidráulico.
PRIMERO SE
PRODUCE LA
FLOCULACIÓN
PERICINÉTICA
LUEGO SE
PRODUCE LA
FLOCULACIÓN
ORTOCINÉTICA
CLASIFICACIÓN DE FLOCULADORES
FLOCULADORES DE CONTACTO DE SÓLIDOS
C
HIDRÁULICAS
C
MECÁNICAS
FLOCULADORES DE POTENCIA
VERTICAL
HORIZONTAL
3.SEDIMENTACIÓN / DECANTACIÓN:
Separación sólido - líquido
FLUJO VERTICAL
FLUJO HORIZONTAL
El ingreso de agua "Q" se
realiza
por
la
parte
inferior. El agua sale por la
parte
superior,
la
decantación se realiza si la
velocidad de la partícula que
está dado por la ley de
STOKES
es
superior
a
la
velocidad ascencional.
El agua llega a un extremo y sale
por el otro extremo, las
partículas floculentas que
ingresan en un extremo llegan al
fondo del tanque antes de salir,
donde el tiempo de caída es
inferior al tiempo de retención
del agua dentro del tanque.
H/V < HS/Q
ó
V
> Q/S
H : Altura
S : Superficie
M
V
MP
U
V
Q
H
R
Q
Fig. 6 Decantador Horizontal
Fig. 5 Decantador Vertical.
4.DECANTADORES:
MECÁNICOS
HIDRÁULICOS
Decantador
Pulsator
S
Fig. 14 Decantador de Manto de Lodos Pulsator
Decantador
Accelator
Fig. 7 Decantador Accelerator (AQUAZR B).
V
R1
P
E
i
B
B
A
A
T
F
D
C
C
G
C
C
D
R
Son
unidades
que
permiten
velocidades
ascensionales
que
pueden llegar hasta 8 m/h.
Este
Decantador
está
constituido por un tanque de
fondo plano provisto en su base
de una serie de tuberías que
permiten
la
distribución
del
agua coagulada sobre todo el
fondo del Decantador.
Presenta una zona central de
floculación rodeado de una zona de
decantación.
Estas zonas se comunican por la
parte superior e inferior, la
llegada de agua cruda se hace por
las canaletas circulares situados
alrededor de la columna central de
mezcla.
5.FILTROS:
Eliminación de partículas residuales, provenientes de los
Sedimentadores/Decantadores, por lo general de flujo
vertical.
Canal de Distribución
de Agua Decantada
Lecho Filtrante
(arena y grava)
Cámara de
Recolección de agua
Filtrada
Losa de Falso
Fondo (toberas)
6. DESINFECCIÓN:
Utilización de Cloro como desinfectante (Cloro Residual >
0,5 ppm en los domicilios).
7. ALMACENAMIENTO:
En reservorios de agua tratada.
8. DISTRIBUCIÓN:
A través de las Redes Primarias.
Costos por fugas
Aparato
Fugas
Costo (S/.)
Inodoros
5 000 l/d
150 m3/mes
463,40
Cisternas
12 000 l/d
360 m3/mes
1228,90
Tanques Elevados
10 000 l/d
300 m3/mes
1010,20
80 l/d
180 l/d
675 l/d
2,4 m3/mes
5,4 m3/mes
20,3 m3/mes
3,20
7,30
34,40
Goteos:
- Simple
- Chorro 1,6 mm
- Chorro 3,2 mm