PROCESOS DE PURIFICACION DEL AGUA by JOSE DAVID ZAMBRANO PADILLA

PROCESOS DE PURIFICACIÓN DEL AGUA

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El proceso de purificación de agua consiste en un tratamiento físico y químico que tiene como objeto eliminar contaminantes que podrían representar un riesgo. Entre los contaminantes podemos encontrar, microorganismos, compuestos inorgánicos (sales, minerales, metales) y compuestos orgánicos (grasas, aceites, derivados del petróleo, plaguicidas, detergentes, fármacos,…). Con el objetivo de establecer los límites permisibles de calidad y los tratamientos de purificación del agua para uso y consumo humano Es importante saber que el tratamiento de purificación siempre dependerá de los parámetros que sea necesario corregir, por lo que se recomienda realizar análisis del agua previo a la determinación de un tren de tratamiento. En el mercado del agua embotellada, las grandes marcas nos han acostumbrado al sabor del agua baja en sales (agua osmotizada), sin embargo esto no quiere decir que una agua purificada que no sea baja en sales no sea apta para su consumo.

Desinfección del agua

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La operación que asegura protección contra el riesgo de infecciones de originen hídrico se denomina desinfección este es el tratamiento que se debe aplicarse prioritariamente cuando el agua esté contaminada o cuando no pueda garantizar su potabilidad natural de forma permanente.

La desinfección del agua se puede conseguir por diversos medios físicos o químicos:

EBULLICION.-

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Para obtener un agua perfectamente desinfectada al nivel del mar , esta debe hervirse un minuto. Debe agregarse un minuto adicional de ebullición por cada aumento de 1000 metros de altitud.

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RAYOS ULTRAVIOLETAS

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La eficacia de la desinfección usando esta técnica está estrechamente ligada a la calidad del agua que va a ser tratada. Por tanto solo debe usarse en casos muy particulares. Además, debe considerarse que este tratamiento no tiene efecto residual. Por otra parte no genera ningún subproducto.

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Los Subproductos de la desinfección

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La inyección de cloro, poderoso oxidante, en aguas cargadas de materias organicas da lugares a reacciones químicas particulares. En especial el amoniaco, el hierro, el manganeso y los sulfuros, reaccionan fácilmente con el cloro

Filtración con medios granulares

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La filtración en medios granulares, es la forma más económica y eficiente de separar sólidos suspendidos que no son removidos por sedimentación. La filtración es una operación unitaria de gran importancia dentro de un sistema de tratamiento y acondicionamiento de aguas. Generalmente la filtración se efectúa después de la separación de la mayoría de los sólidos suspendidos por sedimentación, aunque dependiendo de las características del agua, es posible que esta entre directamente a la etapa de filtración, sin ser sedimentada previamente.

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Esto puede presentarse dependiendo de la cantidad y naturaleza de los sólidos en suspensión. Si la cantidad de sólidos suspendidos no es muy grande puede pasarse directamente a la etapa de filtración. Si la concentración de sólidos suspendidos en el agua a tratar es muy alta y se pasa directamente a la filtración, el filtro se satura rápidamente y es necesaria su limpieza con mucho mayor frecuencia, ya que los ciclos de filtración son de poca duración. Si previamente se separan los sólidos sedimentables, la carga en el filtro disminuye, y se tiene una mejor operación y un proceso de remoción de sólidos suspendidos más eficiente.

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CICLOS DE FILTRACIÓN:

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A medida que los sólidos son retenidos en las capas del lecho filtrante, la caída de presión o resistencia al flujo es cada vez mayor y el volumen de agua disminuye y/o la calidad del efluente es reducida, presentándose en el líquido un mayor grado de turbidez, ya que la cantidad de sólidos que se encuentran en el filtro es muy grande y la superficie disponible para retención de sólidos suspendidos está agotada. Cuando esto ocurre se dice que se ha cumplido el ciclo de filtración.

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2. Para regresar el medio filtrante a su condición original, es necesario remover los sólidos adheridos a la
superficie del material granular del filtro.
Para esto, se hace fluir agua en forma ascendente, en forma inversa a como fluye el agua durante la
filtración, tratando de desprender los sólidos que saturan el material granular del filtro. A esto se le llama
retrolavado, y el flujo de agua empleado para retrolavar el filtro, debe ser suficientemente grande para
desprender los sólidos retenidos, pero no tan grande como para arrastrar las partículas de arena que son las
que se encuentran en la parte inmediatamente superior del filtro.

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3.Este retrolavado se da tanto al filtro lento como al filtro rápido, por lo que en ambos tipos de filtros deberá
disponerse de lo necesario para efectuar la regeneración del filtro lo mas eficientemente posible,
distribuyendo el agua que asciende en toda la superficie del material filtrante y colectando el agua de
retrolavado en la parte superior del filtro. El flujo de agua de retrolavado deberá ser en ambos casos del
orden de 240 a 360 LPM/mt2

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4.Una vez que el filtro se ha retrolavado, se inicia nuevamente la operación de filtración hasta que
nuevamente el filtro se sature con sólidos retenidos. Al proceso: Filtración-Retrolavado-Lavado-Filtración
se le conoce también como ciclo de filtración. Un ciclo de filtración en un filtro cerrado debe durar entre 8
y 30 días. En un filtro lento de arena, debido a que la limpieza y retrolavado es mas problemático, el ciclo
de filtración debe durar entre 30 días y varios meses

Carbón activado granular (CAG)

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En tratamiento de aguas, el tratamiento con carbón activado es un proceso de adsorción, en el cual los contaminantes se atrapan por adsorción en la superficie de las partículas del carbón .Las partículas de carbón activado tienen una microestructura porosa con una superficie muy grande. La eficacia de adsorción depende de: el tamaño de las moléculas, el tamaño de los poros, el área superficial, la concentración de partículas, la temperatura, el tiempo de contacto y otros parámetros.

*El proceso de adsorción

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La adsorción es un fenómeno de concentración de moléculas, o partículas, sobre la superficie de un sólido. El “adsorbente” puede ser cualquier material sólido que tenga sitios activados, a los cuales el adsorbato puede fijarse. El adsorbente comercial más común es el carbón activado.

*Aplicaciones del carbón activado en tratamiento de aguas

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La filtración con carbón activado se usa para:

Eliminar sabor y olor del agua.
Reducir los riesgos para la salud.
Prevenir daños a las membranas de la ósmosis inversa y a las resinas de intercambio iónico.
Tratamiento terciario de aguas residuales.
Tratamiento para el agua de proceso industrial de alta pureza.
Pretratamiento de agua industrial y más…

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Diferentes tipos de carbón activado eliminan diferentes tipos de contaminantes: Residuos de cloro del procesos de desinfección –cloro o cloraminas, algunos subproductos de desinfección (SPD), como los trihalometanos (THM). Compuestos orgánicos, incluyendo solventes, pesticidas, desechos industriales y otros. Algunos metales pesados –plomo, radón. Sin embargo, los filtros de carbón activado no eliminan bacterias, virus, sales minerales etc.

jdzambrano10 — 2020-06-02 04:57:10 UTC

Formas de carbón activado Para el tratamiento de aguas, el carbón activado viene en dos formas principales: En polvo (CAP) – material molido pulverizado, donde la mayoría de las partículas tienen un díametro < 0,18 mm (mesh 80). Granular (CAG) – tiene forma irregular y un diámetro típico de entre 0,2 y 1,5 mm. El proceso de tratamiento de aguas implica la dosificación de CAP al agua, o pasando el agua a través de un lecho de CAG. El CAP se utiliza en plantas de tratamiento de aguas para controlar el sabor y el olor y/o para la eliminación de sustancias orgánicas.

jdzambrano10 — 2020-06-02 04:58:08 UTC

El CAG se utiliza principalmente como post-filtración, después de un proceso convencional de filtración, o dentro de un filtro de medio granular, donde alguna parte del lecho filtrante se substituye por CAG.

En la configuración de post-filtración, el filtro de CAG recibe agua de alta calidad, debido a que el agua ya ha pasado por todo el proceso de tratamiento.

Mecanismo de desinfección

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La desinfección normalmente provoca la corrosión de la pared celular de los microorganismos, o cambios en la permeabilidad de la célula, cambios en la actividad de protoplasma celular o actividad encimatica (debido al cambio estructural de las encimas). Estos problemas en la célula evitan la multiplicación de los microorganismos. Los desinfectantes también provocan la oxidación y destrucción de la materia orgánica que son generalmente nutrientes y fuente de alimentación de los microorganismos.

Suavización

anthonyjoel912 — 2020-06-02 15:25:21 UTC

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Se recomienda suavizar el agua cuando se va a osmotizar, y su dureza es mayor a 170 mg/L . También se recomienda cuando no se va a osmotizar y su valor es tal que causa un sabor desagradable o causa incrustación en los equipos. Para suavizar se utiliza una resina de intercambio iónico, cargada negativamente (catiónica). Para el proceso de suavización se utiliza resina cationica fuerte.

anthonyjoel912 — 2020-06-02 15:26:14 UTC

Cuando el agua pasa a través de la resina, los iones de Ca+2 y Mg+2 con una carga positiva fuerte, remplazan a los iones de Na+ que tienen menor carga. De esta manera, los iones que provocan dureza quedan retenidos en las esferas de resina.
Las resinas de intercambio iónico tienen una capacidad de intercambio determinada que normalmente se mide en granos por pie cúbico (gr/ft3). Cuando se alcanza este límite, debe regenerarse la resina. El regenerante es una solución de cloruro de sodio (NaCl) al 10%.

Ósmosis Inversa (OI)

anthonyjoel912 — 2020-06-02 15:27:29 UTC

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La ósmosis es el proceso por el cual un solvente pasa a través de una membrana semipermeable, de una solución diluida a una concentrada, hasta igualar la diferencia de concentraciones a ambos lados de la membrana. A la presión que se requiere para que ocurra este fenómeno se le conoce como presión osmótica.
Sólo se requiere osmotizar el agua cuando se busca disminuir la concentración de sales presentes en ella.

anthonyjoel912 — 2020-06-02 15:35:39 UTC

En un equipo de ósmosis inversa, al aplicar una presión suficientemente alta al agua, se le fuerza a pasar a través de una membrana porosa que rechaza a más del 99% de las sales.
Esta tecnología implica que un porcentaje del agua que alimenta al sistema se destine a rechazo para que arrastre las sales. A este flujo se le llama rechazo o concentrado.
El porcentaje de agua rechazada depende de la calidad de agua a tratar. Dependiendo el caso, se diseñan equipos de múltiples membranas con arreglos en serie o paralelo.
Las membranas pueden incrustarse con carbonatos, sílice, materia orgánica o microorganismos. Cuando esto sucede, pueden tratare in situ o enviarse a desincrustar mediante químicos adecuados para cada caso.
Previo a la entrada a la OI, se coloca un filtro de cartucho con la finalidad de retener partículas sólidas mayores a 1 micra, que no se hubieran logrado retener en los equipos anteriores o procedentes de los mismos. Es una última protección para la OI.

Ozono

anthonyjoel912 — 2020-06-02 15:42:03 UTC

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En este punto el agua ya está purificada y es apta para beber. Sin embargo es necesario utilizar métodos de desinfección para proteger el agua contra contaminación bacteriana por fuentes externas posteriores a la O.I. El proceso generación de ozono parte de oxígeno molecular (O2), que pasa a través de una cámara especial en el que se expone a una carga eléctrica con el voltaje suficiente para romper el enlace covalente del O2 y recombinar en moléculas triatómicas de oxígeno (O3, Ozono). Este tipo de generación de ozono se conoce como “descarga de corona”.

Esterilizador luz ultravioleta UV

anthonyjoel912 — 2020-06-02 15:42:46 UTC

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Es el proceso de destrucción de toda vida microbiana por medio de radiación ultravioleta.

La luz ultravioleta o «UV», como usualmente se refiere, es uno de los medios probados para tratar aguas, aire o superficies contaminadas biológicamente. Esta simple y segura tecnología es conveniente para pequeños flujos residenciales, así como también grandes flujos en proyectos comerciales e industriales.

Como una última etapa de esterilización y previo al embotellado, como una segunda barrera de protección, se utiliza una lámpara de luz ultravioleta (UV) en la que el agua pasa a través de una cámara que integra una fuente de luz UV de la longitud de onda adecuada para impedir la reproducción y proliferación bacteriana o viral en caso de estar presente.

anthonyjoel912 — 2020-06-02 16:05:26 UTC

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El O3 se inyecta en forma de burbujeo a un tanque de residencia o mediante succión con ayuda de un ventury, directo a la tubería del agua producto para hacerla llegar al tanque de almacenamiento de agua tratada. La ozonización deja un residual que es útil cuando el agua se envasa en garrafones reciclables que pueden haber quedado con alguna contaminación bacteriana después del proceso de lavado.

anthonyjoel912 — 2020-06-02 16:07:08 UTC

Dependiendo la marca, los bulbos de las lámparas UV tienen diferentes promedios de vida media, aunque en general es de 9000 horas.
Estas etapas pueden variar dependiendo de la calidad del agua a tratar y de la que desea obtenerse. Siempre es mejor acudir con un especialista en tratamiento de agua para brinde el soporte y diseñe el tren de tratamiento más adecuado.

anthonyjoel912 — 2020-06-02 16:09:41 UTC

Los suavizadores residenciales-comerciales son paquetes listos para ser armados e instalados y constan de un tanque de fibra de vidrio, o dos si es un twin o dúplex; una válvula de montaje superior, o dos si es un dúplex, que puede ser automática o manual, de regeneración por tiempo o por consumo de agua (los twin o dúplex solo manejan esta opción); un distribuidor y colector interno por tanque; resina catiónica normal o ahorradora de sal (suavizadores AE de alta eficiencia); y un tanque de salmuera (para la sal de regeneración) completo.
- Más información en: Suavización del agua (Depuración del agua)

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