sábado, 12 de mayo de 2012

Métodos más comunes para eliminar materia particulada en el agua

“CONTAMINACION Y POTABILIZACION DEL AGUA”

 TRABAJO 2

Maira Johana Ruiz Castillo



Objetivo: 

Analizar los métodos más comunes para eliminar materia particulada en el agua.

TAMIZADO

Es uno de los métodos más sencillos para eliminar  el material particulado presente en el agua. Este método permite separar sólidos cuyas partículas poseen diferentes grados de subdivisión.  Se pasa el agua a través de rejas o tamices, que  retienen los sólidos de tamaño más grande que el de la separación de las barras de las rejas o tamices. Mediante el tamizado entonces quedan incrustados o atrapados materiales como ramas, palos y toda clase de residuos sólidos de tamaño mayor. Por las aberturas caerán las partículas más pequeñas, quedando el material más grueso dentro del tamiz.

El tamizado casero se puede efectuar con un colador, cedazo o pedazo de tela, donde se eliminará cierta turbidez del agua. 

Ventajas:
  • El  método se basa en una técnica muy fácil y sencilla de llevar a cabo
  • Relativamente barato de instalar 
  • Se elimina gran cantidad de partículas visibles o de tamaño mayor 
  • Facilita el proceso en las siguientes etapas de potabilización por el hecho de eliminar un alto nivel de partículas sólidas.
  • Mejor calidad del agua tratada
Desventajas:
  • Solo se pueden eliminar partículas de mayor tamaño que las aberturas del tamiz 
  • No garantiza la eliminación de todo el material particulado, ni mucho menos la eliminación de organismos patógenos

 
SEDIMENTACIÓN 

En este método, es preciso suscitar condiciones de reposo en el agua para que se eliminen las partículas en suspensión más densas mediante la fuerza de gravedad, obteniendo una suspensión concentrada y un líquido más claro. Este proceso se realiza en los desarenadores, presedimentadores y sedimentadores. Los sólidos en suspensión sedimentables entonces, se separan del líquido por la acción de esta fuerza gravitacional y son arrastrados hacia el fondo del tanque sedimentador. 

"En la potabilización del agua, el proceso de sedimentación está gobernado por la ley de Stokes, que indica que las partículas se sedimentan más fácilmente cuanto mayor es su diámetro, su peso específico comparado con el líquido, y cuanto menor es la viscosidad del mismo[1].


[1]Sedimentación. Potabilización del Agua (04/05/2012) Recuperado el 11 de Mayo de 2012 en el sitio web de Wikipedia http://es.wikipedia.org/wiki/Sedimentaci%C3%B3n

Ventajas:
  • Un 50% de la mayoría de las bacterias y microorganismos muere 
  • "El proceso de sedimentación puede reducir de un 20 a un 405 la DBO y de un 40 a un 60% los sólidos en suspensión"[2]  .
  • Se elimina una parte importante de la turbidez
  • Los tiempos de remoción son regulados de tal forma que se evita la formación de procesos anaerobios
  • Poco consumo de energía en cuanto a la facilidad de condición del proceso
  • Operación altamente confiable
  • Mejor calidad del agua tratada
  • Se adapta a variedad de diseños
  • Simplicidad de construcción y operación que no exige personal muy calificado.

[2]  Sedimentación. Tratamiento de Aguas Residuales (04/05/2012) Recuperado el 11 de Mayo de 2012 en el sitio web de Wikipedia http://es.wikipedia.org/wiki/Sedimentaci%C3%B3n

Desventajas:
  • Aunque se elimina un alto porcentaje de microorganismos nocivos, no lo hace totalmente.
  • Mala retención de partículas pequeñas
  • Generación de lodos, los cuales contaminan el medio ambiente sino son tratados de una forma eficiente 
  • En algunos casos se puede producir mal olor 
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COAGULACIÓN-FLOCULACIÓN

La coagulación es el proceso por el cual se desestabilizan las partículas suspendidas en el agua, de modo que se reduzcan las fuerzas de separación entre ellas y así sea más fácil eliminarlas por medio de la adición de coagulantes químicos.  La Floculación por su parte, es un proceso químico, el cual funciona adicionando sustancias llamadas “floculantes”, que hace que se aglutinen las sustancias coloidales presentes en el agua, para facilitar de esta forma su decantación y posterior filtrado.
Los coagulantes más usados son:
  • Sulfato de Aluminio 
  • Cloruro Férrico
  • Sulfato Férrico

Ventajas:
  • Alta disponibilidad
  • Bajo costo
  • Flexibilidad de uso en diferentes tipos de agua
  • Los tiempos de remoción son regulados de tal forma que se evita la formación de procesos anaerobios 
  • Poco consumo de energía
  • Operación altamente confiable
  • Mejor calidad del agua tratada
  • Se adapta a variedad de diseños
  • Reduce significativamente el número de microorganismos patógenos presentes en el agua (90%), como Coliformes, Rotavirus, Virus Hepatitis A, entre otros.
Desventajas:
  • Generación de lodos
  • “No es tan eficiente para reducir parásitos como la Giardia Lamblia, cuya tasa de reducción es de 65 – 90%”[3]
  • En algunos casos se puede producir mal olor. 

[3] Burchard, L (2005) Plantas de tratamiento de agua potable http://www.slideshare.net/lucasburchard/plantas-tratamiento-agua-potable

 
FILTRACIÓN 

Se usa para separar un sólido insoluble de un líquido. El estado de subdivisión del sólido es tal que lo obliga a quedar retenido en un medio poroso o filtro por el cual se hace pasar la mezcla[4].
Este proceso se utiliza como método final para pulir las aguas turbias o también como el único tratamiento cuando las aguas son muy claras. El  medio poroso más utilizado para esta técnica es la arena, pero, también se usa el carbón activado y varias clases de minerales como la antracita, la magnetita, entre otros. También, se utiliza cáscara de arroz, la cáscara de coco quemada y molida y el pelo de coco en caso de que los filtros sean rápidos. En los filtros lentos lo más efectivo es usar exclusivamente arena. Es muy importante no usar materiales que se puedan degradar fácilmente.

Según la velocidad de filtración, los filtros de clasifican en lentos o rápidos y según el tipo de material que los conforman se clasifican en:
 
  • Monomedio: Un solo material
  • Medio doble: Dos materiales
  • Multimedio: Tres o más materiales

[4] Métodos de Separación de Fases. Tamizaje o Tamización (10/05/2012) Recuperado el 11 de Mayo de 2012 en el sitio web de Wikipedia http://es.wikipedia.org/wiki/M%C3%A9todos_de_separaci%C3%B3n_de_fases
 
Ventajas:
  • Se remueven partículas que no han sido captadas en los procesos anteriores
  • El agua queda con un alto nivel de limpieza
  • Cuando la concentración de partículas no es tan alta, el filtro puede operar por mucho tiempo, antes de que sea necesario limpiar el medio filtrante.
  • No existe cambio de materia
  • Requiere de poco gasto energético
  • Entrega resultados satisfactorios
  • El filtrado puede pasar más de una vez 
Desventajas:
  • El agua está menos turbia pero requiere ser desinfectada para eliminar el total de los organismos patógenos
  • Cuando hay mucho material particulado, el filtro se puede saturar fácilmente, lo cual genera que haya que limpiar constantemente el medio filtrante 
  • No garantiza la eliminación de sustancias tóxicas
 
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El siguiente cuadro resume las particularidades de los métodos anteriormente mencionados.

PROCESO
ESTRUCTURA
FUNCIÓN
Tamizado
Rejillas
Remover materiales gruesos
Sedimentación
Sedimentador
Remover partículas en suspensión
Coagulación - Floculación
Coagulador - Floculador
Remover partículas coloidales
Filtración
Filtros
Remover partículas remanentes



IMPORTANTE: La purificación se ha utilizado durante mucho tiempo. Dos reglas básicas se pueden encontrar en el año 2000 A.C, que decían que las aguas debían ser expuestas a la luz del sol y filtradas con carbón. El agua impura se debía de hervir e introducir un trozo de cobre siete veces, antes de la filtrarla. Existen descripciones de civilizaciones antiguas en referencia al agua hervida y el almacenamiento de esta. Para llevar a cabo la purificación del agua se utilizaba cobre, plata y técnicas de electrolisis.
El primer filtro múltiple se desarrolló en 1685 por el físico Italiano Lu Antonio Porzo, el cual consistía en una unida de sedimentación y filtro de arena.
  • La fusión de los anteriores métodos en orden secuencial, definitivamente se convierte en un proceso muy eficiente, que permite, de una manera muy simple, eliminar la materia particulada presente en el agua, desde la más gruesa y grande, hasta la más fina
  • Cada uno de los anteriores métodos es muy valioso por sí mismo, pero solo en la medida en que se asocie o aúne con los demás se verán resultados  verdaderamente eficientes, teniendo en cuenta, que el siguiente método pule, afina y mejora los resultados generados por el anterior.  
  • Aunque los métodos anteriores son muy significativos, no eliminan totalmente los microorganismos patógenos presentes en el agua, ni la mayoría de sustancias químicas y tóxicas en caso de que las haya. Por lo tanto, estos métodos se aplican más que todo a aguas con una contaminación simple o con más carga orgánica y menos carga química y tóxica, donde entran a funcionar más que todo, los métodos de sedimentación y coagulación-floculación.
  • El método de tamizado es muy importante para eliminar partículas más visibles o de gran tamaño, pero podría decirse que el proceso para eliminar partículas más especiales y dañinas para la salud humana lo marca significativamente las etapas de sedimentación, coagulación-floculación y filtración.
  • Los procesos de Coagulación- floculación, se pueden resumir como una etapa en la cual las partículas se aglutinan en pequeñas masas, tal que su peso específico supere a la del agua y se puedan precipitar.
  • Cuando se quiere favorecer la sedimentación, es preciso aumentar el diámetro de las partículas, haciendo que se agreguen unas a otras, mediante la coagulación-floculación.   
  • El factor principal que conduce a la sedimentación es la densidad de la partícula. A mayor densidad, mayor fuerza gravitacional y más eficiente separación del sólido
  • Aunque la filtración incluye una técnica muy especial de pulimiento de aguas turbias, no elimina la totalidad de microorganismos patógenos, y por ello, es preciso someter al agua tratada a un método posterior de desinfección.
  • El reconocimiento de la importancia que tienen los métodos para eliminar el material particulado del agua, está ligado con el concepto de obtener agua sana.
  • Es una realidad evidente, que gracias a la técnica de estos métodos,  se ha dado pie a que se desarrollen otros más eficientes y complejos en la potabilización del agua.
  • Desde la antigüedad, la humanidad ha buscado la mejor forma de consumir agua pura y limpia, y hasta la época actual, día a día se realizan estudios, investigaciones y pruebas que ayuden a mejorar los procesos para lograr una condición sana en este líquido vital.

 BIBLIOGRAFÍA / CIBERGRAFÍA
  • Vargas, L. Proceso Unitarios y Plantas de Tratamiento Documento. Principales Operaciones Unitarias Empleadas en el Tratamiento de Agua – Transferencia de Sólidos. Documento Contenidos Unidad 3 - Curso Contaminación y Potabilización del Agua.

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