Depuración de aguas
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Procedimientos mecánicos: Filtración.Procedimientos físicos:Calor,Ultrasonidos,Radiaciones:Luz solar, Ultravioletas e Ionizantes.Procedimientos químicos:Tiempo de contacto,Concentración y naturaleza del agente químico,Temperatura,Número de organismos,Tipos de organismos y Característicos del medio.Tipos de desinfectantes:Iones metálicos, Agentes tensioactivos:Los más efectivosson los detergentes catiónicos.Agentes oxidantes: Bromo: su acción oxidante es similar a la del cloro. Su empleo se limita a la depuración de piscinas, donde ofrece algunas ventajas en relación al cloro, tales como la bromaminas son más eficaces que las cloraminas, no produce olores molestos y produce menos irritación ocular. No está autorizado para la desinfección de agua potable de consumo.Yodo: no se puede emplear en depuración de aguas de consumo por no estar autorizado. No forma yodaminas ni reacciona con compuestos orgánicos nitrogenados. Su precio es superior al cloro y no está bien estudiado el efecto fisiológico de su ingestión prolongada.Ozono:Presentas algunas ventajas respecto al cloro, sobre todo en el control de olores y sabores.El principal inconveniente es el coste de producción.La aplicación de la mezcla aire-ozono al agua puede hacerse de tres formas: - Pulverización del agua en una cámara cerradaInducción de la mezcla aire-ozono en el fondo de unas lavadoras donde entra agua a contracorriente. - Inducción de la mezcla a través de difusores colocados en el fondo de depósitos profundos.Cloración: El cloro es el desinfectante de mayor uso por tres razones: es barato, de fácil comercialización y tiene un efecto residual sobre el agua.Según las Reglamentaciones Sanitarias sobre agua, las aguas distribuidas para el consumo humano deberán contener, en todo momento, cloro residual libre o combinado. El tratamiento del agua con el cloro modifica el carácter químico del agua y mejora su calidad.El cloro posee acción bactericida y oxidante. Por su efecto bactericida destruye los enzimas indispensables para la vida de los agentes patógenos. Por otro lado el poder desinfectante del cloro o sus compuestos radica en su capacidad de oxidación, que a su vez se mide por el potencial de oxido-reducción (redox), que puede considerarse como la capacidad del cloro para reaccionar con otras sustancias. En general puede decirse que las reacciones redox del cloro, con las sustancias inorgánicas reductores son muy rápidas, mientras que la oxidación de materia orgánica suele ser lenta, llegando en ocasiones a necesitar varias horas que ésta se produzca.En el proceso de cloración, se obtienen dos tipos de cloro residual:
Cloro residual libre (CRL), que corresponde al cloro molecular (Cb), al ácido hipocloroso (HCIO) y al ion hipoclorito (CIO). Cloro residual combinado (CRC), que corresponde al cloro combinado con amoníaco o con compuestos de nitrógeno orgánico, formando: monocloraminas, dicloraminas y tricloraminas. El cloro combinado tiene un efecto oxidante más débil que el cloro residual libre u su acción bactericida es más lenta.La desinfección del cloro, está condicionado por los siguientes factores:PH del agua:Para que la desinfección sea más efectiva y dado que es mejor delimitar al máximo la concentración de cloro que debe usase, es conveniente reducir el pH del agua a valores próximos a la neutralidad, ligeramente ácidos.El principal inconveniente del uso del cloro como desinfectante es la posible formación de sustancias orgánicas halogenadas nocivas:Los compuestos organo-halogenados (halogenuros) y compuestos llamados tríhalometano (THM).Temperatura: cuanto más elevada es la temperatura, tanto mayor es la acción del cloro, pero a la vez también éste es más inestable en el agua y se pierde con más facilidad.Tiempo de contacto: es de los factores más importante. La oxidación de la materia orgánica es lenta, será necesario aumentar las cantidades de cloro para el tratamiento o bien efectuar un precolación antes de la filtración con objeto de aumentar el tiempo de contacto.Tipos de microorganismos:pueden poseer distinta resistencia a los desinfectantes.El método DPD (dimetil-para fenilendiamina) permite cuantificar adecuadamente el CRLlo cual es imprescindible para garantizar una adecuada cloración del agua.Métodos de cloración:a.- Respecto al momento del tratamiento:Cloración previa:consiste en añadir el clorógeno en el reactor junto con los floculantes y antes de la filtración.Su inconveniente es que la demanda de cloro del agua sin tratar es mayor que la del agua ya filtrada, por lo que la dosis de cloro que hay que emplear son mayores.Cloración subsiguiente: se añade el clorógeno después de la filtración o en los depósitos de almacenamiento. Su mayor ventaja es que requiere menores dosis de cloro.b.- Respecto a la demanda del cloro:Cloración limitada:consiste en añadir las dosis necesarias de clorógeno hasta conseguir concentraciones de cloro residual de 0,1-0,2 ppm, después de 10 min de contacto, sin diferenciar entre cloro libre o combinado.
Tratamiento con cloro y amoniaco: es un procedimiento utilizado con el fin de obtener cloro residual combinado, más persistente que el libre, a la vez que comunica menos sabor al agua.Supercloración sistemática: consiste en la adición de clorógeno en dosis muy superiores a la demanda de cloro del agua y la posterior neutralización del exceso con hiposulfito sódico.Cloración al punto de ruptura: consiste en añadir el clorógeno a las dosis necesarias para oxidar todo los compuestos orgánicos, hierro, manganeso y otras sustancias en estado de reducción que contenga el agua, para que al final quede la proporción deseada de cloro, residual libre.Cloro gas: Generalmente se utiliza en forma de cloro líquido por compresión hasta el punto de licuefacción, lo que se consigue con presión de 2,66 atm a 0°C y de 41 atm a 100°C.El cloro gaseoso seco no es corrosivo, por lo que puede transportarse en botellas o por tuberías de hierro, pero en contacto con la humedad se torna muy corrosivo. El cloro gaseoso es dos veces más pesado que el aire.Cloraminas: Son productos muy estables, preparados a partir del cloro y amoniaco o sales amoniacales. Su acción desinfectantes es más lenta, pero más duradera. Actualmente apenas se usa.Bióxido de cloro: Es un gas de color amarillento y olor penetrante. Es explosivo a concentraciones superiores al % en volumen en el aire. Es un agente muy oxidante, de gran poder decolorante y desodorizante.Hipoclorito sódico: las soluciones del hipoclorito sódico comúnmente denominado agua de Javel o lejía, son muy estables a causa de su alcalinidad y no contienen sólidos en suspensión lo que hace más fácil su aplicación.Hipoclorito calcico: es sólido y comercialmente se encuentra en forma de grano fino o tabletas. Es más estable que las soluciones de hipoclorito y su contenido en cloro es de un 65-70% en peso.Cloruro de cal: es un sólido generalmente en forma de polvo y bastante inestable, por lo que conviene adquirirlo frecuentemente y en pequeñas cantidades. Comercialmente, su contenido en cloro oscila entre 25 y 37% en peso.Eliminación del hierro y manganeso: a veces es necesario su eliminación porque causan corrosiones y obstrucciones en las tuberías, alteran los caracteres organolépticos del agua o colorean la ropa en el lavado.Los tratamientos para eliminar el Fe precipitado son la oxidación por aireación o por oxidantes químicos, y posteriormente una filtración. Los tratamiento para eliminar el Mn consiste en la oxidación con dióxido de cloro, o con ozono, que lo transforma en MnO2, que pueden eliminarse por coagulación-floculación y posteriormente filtración.Eliminación de sulfatos y cloruros:Destilación o evaporación múltiple: consiste en vaporizar parcialmente el agua salobre o de mar en una serie de tubos verticales en los que se condensan los vapores al disminuir la temperatura y la presión. Las sales quedan separadas, ya que al evaporarse el agua no lo hacen sus sales, y al condensar de nuevo el vapor, se obtendrán un agua desalinizada. Congelación: es un método poco utilizado por sus problemas de adaptación a nivel industrial. Consiste en congelar el agua por sustancias refrigerantes y después realizar el deshielo para la separación de las sales.Separación por soportes físicos-químicos o membranas:Con energía y proceso de filtración: osmosis inversa. Con energía eléctrica y procesos de filtración selectiva: electrodiálisis. Con energía química y procesos de intercambio: intercambio iónico (emplea resinas).- Método de osmosis inversa:es la difusión de soluciones de distintas concentraciones a través de una membrana semipermeable, que permite el paso de agua, de la más diluida a la más concentrada, pero no de las sales.
Se aplica en la solución más concentrada una presión hidrostática superior a la osmótica, sobre la membrana ocurrirá lo contrario, y habrá un flujo de agua sin sales en sentido inverso, de la solución más concentrada a la menos concentrada, quedando las sales retenidas por las membrana, este fenómeno es la osmosis inversa.. - La electrodiálisis: es un método por el cual el agua atraviesa una membrana semipermeable, cargadas eléctricamente por aplicación de un potencial eléctrico, y se basa en la propiedad de estas membranas de dejar pasar selectivamente unas sustancias (iones) y retener el agua. Un líquido rico en iones, es sometido a un campo eléctrico por medio de dos electrodos entre los que se aplica una diferencia de potencial continua, los cationes (+) irán al polo negativo (cátodo) y los iones (-) irán al polo positivo (ánodo).- - Las resinas de intercambio iónico: se usa en aguas con
baja salinidad, dando un agua de gran calidad. Estas resinas están formadas por compuestos granulares insolubles que contienen en su estructura molecular radicales ácidos o básicos capaces de absorber y permutar los iones contenidos en el agua. A medida que la resina se satura de iones, disminuye la capacidad de intercambio y habrá que regenerarlas con productos químicos.
Cloro residual libre (CRL), que corresponde al cloro molecular (Cb), al ácido hipocloroso (HCIO) y al ion hipoclorito (CIO). Cloro residual combinado (CRC), que corresponde al cloro combinado con amoníaco o con compuestos de nitrógeno orgánico, formando: monocloraminas, dicloraminas y tricloraminas. El cloro combinado tiene un efecto oxidante más débil que el cloro residual libre u su acción bactericida es más lenta.La desinfección del cloro, está condicionado por los siguientes factores:PH del agua:Para que la desinfección sea más efectiva y dado que es mejor delimitar al máximo la concentración de cloro que debe usase, es conveniente reducir el pH del agua a valores próximos a la neutralidad, ligeramente ácidos.El principal inconveniente del uso del cloro como desinfectante es la posible formación de sustancias orgánicas halogenadas nocivas:Los compuestos organo-halogenados (halogenuros) y compuestos llamados tríhalometano (THM).Temperatura: cuanto más elevada es la temperatura, tanto mayor es la acción del cloro, pero a la vez también éste es más inestable en el agua y se pierde con más facilidad.Tiempo de contacto: es de los factores más importante. La oxidación de la materia orgánica es lenta, será necesario aumentar las cantidades de cloro para el tratamiento o bien efectuar un precolación antes de la filtración con objeto de aumentar el tiempo de contacto.Tipos de microorganismos:pueden poseer distinta resistencia a los desinfectantes.El método DPD (dimetil-para fenilendiamina) permite cuantificar adecuadamente el CRLlo cual es imprescindible para garantizar una adecuada cloración del agua.Métodos de cloración:a.- Respecto al momento del tratamiento:Cloración previa:consiste en añadir el clorógeno en el reactor junto con los floculantes y antes de la filtración.Su inconveniente es que la demanda de cloro del agua sin tratar es mayor que la del agua ya filtrada, por lo que la dosis de cloro que hay que emplear son mayores.Cloración subsiguiente: se añade el clorógeno después de la filtración o en los depósitos de almacenamiento. Su mayor ventaja es que requiere menores dosis de cloro.b.- Respecto a la demanda del cloro:Cloración limitada:consiste en añadir las dosis necesarias de clorógeno hasta conseguir concentraciones de cloro residual de 0,1-0,2 ppm, después de 10 min de contacto, sin diferenciar entre cloro libre o combinado.
Tratamiento con cloro y amoniaco: es un procedimiento utilizado con el fin de obtener cloro residual combinado, más persistente que el libre, a la vez que comunica menos sabor al agua.Supercloración sistemática: consiste en la adición de clorógeno en dosis muy superiores a la demanda de cloro del agua y la posterior neutralización del exceso con hiposulfito sódico.Cloración al punto de ruptura: consiste en añadir el clorógeno a las dosis necesarias para oxidar todo los compuestos orgánicos, hierro, manganeso y otras sustancias en estado de reducción que contenga el agua, para que al final quede la proporción deseada de cloro, residual libre.Cloro gas: Generalmente se utiliza en forma de cloro líquido por compresión hasta el punto de licuefacción, lo que se consigue con presión de 2,66 atm a 0°C y de 41 atm a 100°C.El cloro gaseoso seco no es corrosivo, por lo que puede transportarse en botellas o por tuberías de hierro, pero en contacto con la humedad se torna muy corrosivo. El cloro gaseoso es dos veces más pesado que el aire.Cloraminas: Son productos muy estables, preparados a partir del cloro y amoniaco o sales amoniacales. Su acción desinfectantes es más lenta, pero más duradera. Actualmente apenas se usa.Bióxido de cloro: Es un gas de color amarillento y olor penetrante. Es explosivo a concentraciones superiores al % en volumen en el aire. Es un agente muy oxidante, de gran poder decolorante y desodorizante.Hipoclorito sódico: las soluciones del hipoclorito sódico comúnmente denominado agua de Javel o lejía, son muy estables a causa de su alcalinidad y no contienen sólidos en suspensión lo que hace más fácil su aplicación.Hipoclorito calcico: es sólido y comercialmente se encuentra en forma de grano fino o tabletas. Es más estable que las soluciones de hipoclorito y su contenido en cloro es de un 65-70% en peso.Cloruro de cal: es un sólido generalmente en forma de polvo y bastante inestable, por lo que conviene adquirirlo frecuentemente y en pequeñas cantidades. Comercialmente, su contenido en cloro oscila entre 25 y 37% en peso.Eliminación del hierro y manganeso: a veces es necesario su eliminación porque causan corrosiones y obstrucciones en las tuberías, alteran los caracteres organolépticos del agua o colorean la ropa en el lavado.Los tratamientos para eliminar el Fe precipitado son la oxidación por aireación o por oxidantes químicos, y posteriormente una filtración. Los tratamiento para eliminar el Mn consiste en la oxidación con dióxido de cloro, o con ozono, que lo transforma en MnO2, que pueden eliminarse por coagulación-floculación y posteriormente filtración.Eliminación de sulfatos y cloruros:Destilación o evaporación múltiple: consiste en vaporizar parcialmente el agua salobre o de mar en una serie de tubos verticales en los que se condensan los vapores al disminuir la temperatura y la presión. Las sales quedan separadas, ya que al evaporarse el agua no lo hacen sus sales, y al condensar de nuevo el vapor, se obtendrán un agua desalinizada. Congelación: es un método poco utilizado por sus problemas de adaptación a nivel industrial. Consiste en congelar el agua por sustancias refrigerantes y después realizar el deshielo para la separación de las sales.Separación por soportes físicos-químicos o membranas:Con energía y proceso de filtración: osmosis inversa. Con energía eléctrica y procesos de filtración selectiva: electrodiálisis. Con energía química y procesos de intercambio: intercambio iónico (emplea resinas).- Método de osmosis inversa:es la difusión de soluciones de distintas concentraciones a través de una membrana semipermeable, que permite el paso de agua, de la más diluida a la más concentrada, pero no de las sales.
Se aplica en la solución más concentrada una presión hidrostática superior a la osmótica, sobre la membrana ocurrirá lo contrario, y habrá un flujo de agua sin sales en sentido inverso, de la solución más concentrada a la menos concentrada, quedando las sales retenidas por las membrana, este fenómeno es la osmosis inversa.. - La electrodiálisis: es un método por el cual el agua atraviesa una membrana semipermeable, cargadas eléctricamente por aplicación de un potencial eléctrico, y se basa en la propiedad de estas membranas de dejar pasar selectivamente unas sustancias (iones) y retener el agua. Un líquido rico en iones, es sometido a un campo eléctrico por medio de dos electrodos entre los que se aplica una diferencia de potencial continua, los cationes (+) irán al polo negativo (cátodo) y los iones (-) irán al polo positivo (ánodo).- - Las resinas de intercambio iónico: se usa en aguas con
baja salinidad, dando un agua de gran calidad. Estas resinas están formadas por compuestos granulares insolubles que contienen en su estructura molecular radicales ácidos o básicos capaces de absorber y permutar los iones contenidos en el agua. A medida que la resina se satura de iones, disminuye la capacidad de intercambio y habrá que regenerarlas con productos químicos.