Estudio y rediseo de una planta potabilizadora de agua para consumo humano
Study and redesign of a drinking water treatment plant for human consumption
Estudo e redesenho de uma estao de tratamento de gua potvel para consumo humano
Correspondencia: gerardo.leon@espoch.edu.ec
Ciencias Tcnicas y Aplicadas
Artculo de Investigacin
* Recibido: 25 de abril de 2022 *Aceptado: 20 de mayo de 2022 * Publicado: 29 de Junio de 2022
I. Doctor en Qumica, Mster en Proteccin Ambiental, Escuela Superior Politcnica de Chimborazo (ESPOCH), Riobamba, Ecuador.
II. Ingeniero en Sistemas Informticos, Magster en Interconectividad de Redes. Escuela Superior Politcnica de Chimborazo (ESPOCH), Riobamba, Ecuador.
III. Ingeniera en Biotecnologa Ambiental, Mster Universitario en Gestin Ambiental y Energtica en las Organizaciones, Magster en Gestin del Desarrollo Local Comunitario, Escuela Superior Politcnica de Chimborazo (ESPOCH), Riobamba, Ecuador.
Resumen
Este artculo presenta el rediseo de un sistema de tratamiento de agua potable del Productos Limpios de la Empresa Pblica de Hidrocarburos PETROECUADOR, en la ciudad de Riobamba que tuvo como objetivo cumplir con los requisitos hdricos de calidad para que sea apta para el consumo humano. A travs de una metodologa experimental, mediante un muestreo fisicoqumico y microbiolgicos mediante mtodos estndar que se analizaron en laboratorio fue posible determinar la dosis de Policloruro de Aluminio (PAC) de 15 ppm con un auxiliar aninico CHEMFLOC 6 ppm, concentracin necesaria para disminuir los valores del parmetro Turbiedad, adems se utiliz Hipoclorito de Calcio (HTH), con una concentracin de 1 ppm para eliminar los contaminantes microbiolgicos. Se concluye que con el rediseo que consta de un sistema de aireacin, seguido por un sedimentador de tasa alta, un filtro grueso, un filtro lento descendente, dos filtros ablandadores, y finalmente el tanque de desinfeccin se obtuvo una remocin del 92,80% en turbiedad; 78,87% en fosfatos; 84,00% en hierro; 98,19% en manganeso; 88,24% en dureza; mientras que los coliformes fecales, totales y los nitritos fueron removidos completamente.
Palabras clave: planta potabilizadora; diseo; agua tratada; consumo humano.
Abstract
This article presents the redesign of a drinking water treatment system of Productos Limpios of Empresa Pblica de Hidrocarburos PETROECUADOR, in the city of Riobamba, with the objective of complying with the water quality requirements to make it suitable for human consumption. Through an experimental methodology, by means of a physicochemical and microbiological sampling using standard methods that were analyzed in the laboratory, it was possible to determine the dose of Aluminum Polychloride (PAC) of 15 ppm with an anionic auxiliary CHEMFLOC 6 ppm, concentration necessary to decrease the values of the Turbidity parameter, also Calcium Hypochlorite (HTH) was used, with a concentration of 1 ppm to eliminate the microbiological contaminants. It is concluded that with the redesign consisting of an aeration system, followed by a high-rate settler, a coarse filter, a slow descending filter, two softening filters, and finally the disinfection tank, a removal of 92.80% in turbidity was obtained; 78.87% in phosphates; 84.00% in iron; 98.19% in manganese; 88.24% in hardness; while fecal and total coliforms and nitrites were completely removed.
Key words: water treatment plant; design; treated water; human consumption.
Resumo
Este artigo apresenta o redesenho de um sistema de tratamento de gua potvel de Productos Limpios da Empresa Pblica de Hidrocarburos PETROECUADOR, na cidade de Riobamba, com o objectivo de satisfazer os requisitos de qualidade da gua para torn-la adequada ao consumo humano. Atravs de uma metodologia experimental, por meio de amostragem fsico-qumica e microbiolgica utilizando mtodos padro que foram analisados em laboratrio, foi possvel determinar a dose de 15 ppm de Policloreto de Alumnio (CAP) com um auxiliar aninico CHEMFLOC 6 ppm, a concentrao necessria para reduzir os valores do parmetro Turbidez, e o Hipoclorito de Clcio (HTH) foi utilizado com uma concentrao de 1 ppm para eliminar contaminantes microbiolgicos. Conclui-se que com o redesenho que consiste num sistema de aerao, seguido de um colonizador de alta taxa, um filtro grosseiro, um filtro de descida lenta, dois filtros amaciadores, e finalmente o tanque de desinfeco, foi obtida uma remoo de 92,80% em turbidez; 78,87% em fosfatos; 84,00% em ferro; 98,19% em mangans; 88,24% em dureza; enquanto os coliformes fecais, coliformes totais e nitritos foram completamente removidos.
Palavras-chave: estao de tratamento de agua; concepo; gua tratada; consumo humano.
Introduccin
El agua es un recurso indispensable y vital para la existencia de la vida en la tierra, aun as, este recurso ha sido afectado de manera gradual por el crecimiento de la poblacin y la industrializacin, que ha provocado que los recursos hdricos hayan experimentado contaminacin y polucin. Es as, que el elemento vital ha sufrido alteraciones en su forma natural y que conlleva que no son aptas para el consumo humano.
Para la Organizacin Mundial de la Salud (OMS), aquellos agentes patgenos contribuyen a un dao ambiental y es necesario un control urgente y de saneamiento del agua con el fin de evitar un incremento en las enfermedades relacionadas con la calidad del agua en sus diferentes etapas hasta llegar al consumidor y, por tanto, se vuelve necesario conocer cules son aquellas caractersticas fisicoqumicas y microbiolgicas que debe cumplir el lquido vital(OPS, 2022)
De este modo, el agua potable es aquella que es apta para el consumo humano, ya que no contiene ningn riesgo de contraer enfermedades al ser bebida. Por lo general el uso fundamental del agua es de consumo directo o actividades diarias. Dependiendo de cada pas existen regulaciones que establecen las normas de calidad para considerar que el lquido vital es de calidad y seguro.
Es as que, someter a anlisis el agua de manera adecuada facilita el conocimiento de la calidad del agua, y cumplir con un proceso de tratamiento y una estabilidad biolgica en las redes de distribucin. En cuanto a la contaminacin del agua, las mismas se catalogan en suspendidas; que son aquellas de tamao adecuado y puede tamizarse. Las coloidales y disueltas por su parte son ms difciles de ser eliminadas.
En cuanto a las aguas subterrneas, en sus caractersticas no presentan sabor, color y a simple vista ningn tipo de anomala que se denote como impureza. Sin embargo, al realizar un recorrido pueden cambiar sus caractersticas. Entre los diferentes tipos de aguas subterrneas se encuentran:
Agua fretica: Es la que est contenida entre la superficie de la tierra y la primera capa, se encuentra en un lecho permeable en donde se mueve libremente y a la presin atmosfrica; constituida por dos zonas una superficial llamada zona de aguas vadosas o zona de aireacin y otra zona que contina hasta el estrato impermeable que se llama zona de saturacin. (Snchez et al., 2015)
Agua artesiana: Se encuentra entre dos estratos impermeables, no se mueve libremente, encontrndose de forma recluida, con una presin diferente a la atmosfrica. Esta agua puede aflorar formando manantiales o alimentando cursos de agua o lagos. Al escurrir por las diferentes capas de terreno entra en contacto con sustancias orgnicas e inorgnicas algunas de ellas muy solubles.
Manantiales: El agua subterrnea que corre en la parte superior de un estrato impermeable puede salir a la superficie en forma de manantial. Las aguas de manantiales provenientes de estratos someros se vern ms probablemente afectados por la polucin superficial que las aguas profundas. Normalmente, la cantidad de agua que se obtiene en manantiales es limitada y, por tal motivo el aprovechamiento que se le da al agua se lo hace nicamente para poblaciones reducidas.
Pozos someros y galeras de filtracin: Los pozos someros o de poca profundidad son los que se forman en depsitos superficiales de material permeable encima de un estrato impermeable. De un modo arbitrario, los pozos superficiales con ms de 15 m de profundidad son calificados como profundos. Hay pozos someros de gran dimetro abiertos por excavacin y los hay de pequeo dimetro abierto por perforaciones y utilizado mediante tubera. (Hernndez, 2019)
Pozos profundos: Los pozos con mayor profundidad se cavan dependiendo de la composicin y la ubicacin de la zona. Frecuentemente atraviesan capas impermeables antes de alcanzar el estrato acufero deseado. Por lo general el lugar donde se realiza la extraccin del agua para pozos con gran profundidad es muy grande, lo que significa que el agua subterrnea tendr que pasar por largas distancias y tendr contacto directo con las formaciones rocosas y con la tierra; lo que quiere decir que las aguas provenientes de estos pozos poseen mayor cantidad de minerales. Las aguas de pozos profundos son totalmente limpias y sin color, pero contienen frecuentemente hierro o manganeso, o ambos. Cuando entran en contacto con el aire, las aguas que llevan hierro o manganeso, aunque su presentacin esttica sea impecable al salir de la tierra, se enturbian y se tien por xidos de los minerales(Gonzlez et al., 1986; Montenegro, 2017)
En cuanto a las propiedades de las aguas subterrneas al encontrarse en contacto con el suelo, que pasan inmviles y en recirculacin, desarrollan un equilibrio entre el agua y los minerales del suelo. En el caso de aguas que estn en contacto con arcilla, toman una gran cantidad de sus minerales. Aunque las aguas subterrneas son bastante puras desde el punto de vista microbiolgico(Murphy et al., 2019).
El sistema de potabilizacin de agua tiene por objeto modificar las propiedades del agua en su estado natural para que sea apta para consumo humano. Estos procesos llevan mucho tiempo y se realizan a travs de sistemas complejos para que se garantice un lquido adecuado para su consumo (Ramrez et al., 2020).
Por otra parte, existen diversos estudios relacionados a plantas potabilizadoras de agua como el realizado por Martnez-Orjuela et al., (2020) que detallan que;
Los contaminantes del agua cruda se pueden eliminar por mtodos fsicos y qumicos o por combinacin de los dos. La seleccin de los mtodos depende de la calidad de la fuente de abastecimiento La coagulacin qumica es el proceso ms eficiente para la eliminacin de turbidez en el agua. El sulfato de aluminio es el coagulante estndar empleado en tratamientos de agua (p.16).
En este mismo sentido se desarroll un estudio en Mxico que se trat del Abastecimiento de agua potable para pequeas comunidades rurales por medio de un sistema de recoleccin de lluvia-planta potabilizadora, ya que se conoce que en el Estado de Mxico uno de los grupos ms vulnerables a las enfermedades infecciosas son los nios menores de un ao y segn las estadsticas sobre mortalidad infantil por enfermedades intestinales infecciosas, se encontr que en 1990 existan tasas de 576.6/ 100,000 hab, las cuales disminuyeron hasta 224.7/100,000 hab para 1994, y por tanto, el suministro de agua potable de calidad a la poblacin es garanta de proteccin de la salud, reduce los gastos mdicos, incrementa la calidad de vida y favorece el desarrollo sustentable de una comunidad.(Daz et al., 1999).
En Ecuador, se desarroll el proyecto que consisti en Disear una planta potabilizadora de agua abastecida por un sistema solar fotovoltaico para locaciones rurales para de esta forma mejorar las condiciones de vida existentes., que a travs de un PPA de 24 h requiri un caudal de diseo de 7.7 l/s, mientras que para la PPA de 12 h el caudal necesario fue 15 l/s. (Amoroso & Muoz, 2019)
Con estos antecedentes, este artculo presenta el rediseo de un sistema de tratamiento de agua potable del Productos Limpios de la Empresa Pblica de Hidrocarburos PETROECUADOR, en la ciudad de Riobamba que tuvo como finalidad cumplir con los requisitos hdricos de calidad para que sea apta para el consumo humano.
Metodologa
La metodologa utilizada consisti en la toma de muestras de agua cruda, se ejecut la caracterizacin fisicoqumica y microbiolgica utilizando el mtodo experimental, adems el mtodo comparativo de investigacin relacionando todos los datos obtenidos durante el estudio, el mismo permitir realizar el Rediseo de la Planta de Tratamiento de Agua Potable con el que cuenta la empresa, buscando que llegue a cumplir los requerimientos de la norma NTE INEN 1108:2006 segunda revisin, y la norma NTE INEN 1108:2014 quinta edicin para las caractersticas fsicas, qumicas y microbiolgicas que un agua de consumo debe cumplir.
Para la recoleccin de datos se realiz con un muestreo sistemtico simple tomando muestras, en el ingreso del agua cruda a la planta, que ingresa por medio de una tubera, este muestreo se realiz durante 3 semanas, con base a la norma Tcnica Ecuatoriana NTE INEN 2169:98. AGUA CALIDAD DE AGUA, MUESTREO, MANEJO Y CONSERVACIN DE MUESTRAS, la misma que se aplica cuando una muestra (simple o compuesta) no puede ser analizada en el sitio de muestreo y es transportada para que el laboratorio de control de Calidad realice los anlisis requeridos.
Los mtodos empleados para las muestras analizadas fueron tomados en cuenta del manual Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater (Mtodos Normalizados para Anlisis de Agua Potable y Aguas Residuales); y el Manual de Anlisis de Agua, mtodos HACH, como se detallan en la tabla 1.
Tabla 1: Mtodos de anlisis de aguas
PARMETROS |
UNIDAD |
MTODO |
PARMETROS FSICOS |
||
COLOR |
UTC |
COLORIMTRICO. REF 1001/S502. |
TURBIEDAD |
NTU |
NEFELOMTRICO. REF 1001/S505. |
Ph |
.. |
POTENCIOMTRICO. REF 1001/S503. |
CONDUCTIVIDAD |
uS/cm |
CONDUCTIMTRICO. REF 1001/S501. |
SLIDOS TOTALES DISUELTOS |
mg/L |
CONDUCTIMTRICO. REF 1001/S504. |
TEMPERATURA |
C |
CONDUCTIMTRICO/ POTENCIOMTRICO. REF 1001/S501. |
PARMETROS QUMICOS |
||
NITRATOS (N-NO₃) |
mg/L |
ESPECTROFOTOMTRICO (REDUCCIN CADMIO). REF 1001/S514. |
NITRITOS (N-NO₂) |
mg/L |
ESPECTROFOTOMTRICO (DIAZOTACIN). REF 1001/S515. |
FOSFATOS (P-PO₄ ) |
mg/L |
ESPECTROFOTOMTRICO (CIDO ASCRBICO). REF 1001/S511. |
NITROGENO AMONIACAL (NH₃N) |
mg/L |
ESPECTROFOTOMTRICO (NESSIERIZACIN). REF 1001/S516. |
SULFATOS (SO₄ ) |
mg/L |
ESPECTROFOTOMTRICO (SULFAVER 4). REF 1001/S517. |
FLUORUROS (F) |
mg/L |
ESPECTROFOTOMTRICO (SPANDS). REF 1001/S510. |
HIERRO TOTAL (Fe) |
mg/L |
ESPECTROFOTOMTRICO (FERROVER). REF 1001/S512. |
MANGANESO (Mn ⁺) |
mg/L |
ESPECTROFOTOMTRICO (PAN). REF 1001/S513. |
CROMO (Cr ⁺⁶) |
mg/L |
ESPECTROFOTOMTRICO (1,5 DINETILCARBOHIDACIDA). REF 1001/S508. |
COBRE (Cu) |
mg/L |
ESPECTROFOTOMTRICO (BICINCONINATO) REF 1001/S507. |
DUREZA TOTAL (CaCO₃) |
mg/L |
TITULOMTRICO (EDTA) |
CLORO LIBRE RESIDUAL (Cl₂) |
mg/L |
ESPECTROFOTOMTRICO (TIOCIANATO MERCRICO). REF 1001/S522. |
ALUMINIO (Al ᶟ⁺) |
mg/L |
ESPECTROFOTOMTRICO (ALUMINON). REF 1001/S518. |
CLORUROS (Cl) |
mg/L |
ESPECTROFOTOMTRICO (TIOCIANATO MERCRICO). REF 1001/S522. |
NQUEL (Ni) |
mg/L |
ESPECTROFOTOMTRICO (1-2 PIRIDILAZO 2 NAFTOL (PAN)). REF 1001/S526. |
COBALTO (Co) |
mg/L |
ESPECTROFOTOMTRICO (1-2 PIRIDILAZO 2 NAFTOL (PAN)). REF 1001/S523. |
PLOMO (Pb⁺) |
mg/L |
FOTOMTRICO (4- PIRIDIL-2-AZO-RESORCINA). REF 1001/S529. |
ZINC (Zn⁺) |
mg/L |
FOTOMTRICO (ZINC). REF 1001/S531. |
PLATA (Ag⁺) |
mg/L |
FOTOMTRICO. REF 1001/S528. |
CIANURO (CN) |
mg/L |
FOTOMTRICO. REF 1001/S521 |
BARIO (Ba⁺) |
mg/L |
ESPECTROFOTOMTRICO. REF 1001/S519. |
BROMO (Br) |
mg/L |
ESPECTROFOTOMTRICO (DPD). REF 1001/S520. |
MOLIBDENO (Mo⁶⁺) |
mg/L |
ESPECTROFOTOMTRICO (CIDO MERCAPTOACETICO). REF 1001/S525. |
CROMO TOTAL (Cr) |
mg/L |
ESPECTROFOTOMTRICO (OXIDACIN ALCALINA). REF 1001/S524. |
OXGENO DISUELTO (O₂) |
mg/L |
FOTOMTRICO (O2 REF931288) |
PARMETROS MICROBIOLGICOS |
||
COLIFORMES FECALES |
NMP/100 Ml |
FILTRACIN DE MEMBRANA AL VACO. REF 1001/S602. STANDARD METHODS NO.36013 |
COLIFORMES TOTALES |
NMP/100 mL |
FILTRACIN DE MEMBRANA AL VACO. REF 1001/S601. STANDARD METHODS NO.36002 |
Fuente: Laboratorio de Control de Calidad del Sistema de Tratamiento de Agua Potable CHAQUISHCA
Realizado por: Montenegro, E. (2017)
Como parte de la metodologa se realiz un diagnstico y verificacin de las instalaciones previo a la intervencin en el siguiente orden:
1. Reconocimiento de las instalaciones de la Planta de Tratamiento de Agua Potable existente en el Terminal de Productos Limpios de la EP-PETROECUADOR.
2. Se identific el sistema actual de potabilizacin cuente con: captacin, aireacin, filtro rpido, vertedero triangular, filtro lento descendente, tanque de desinfeccin, cisterna y distribucin, adems del funcionamiento de los mismos.
3. Se observ las condiciones de los equipos con los que cuenta la planta de tratamiento.
4. Visita tcnica para analizar que los componentes actuales cumplan con las normas de diseo establecidas para lograr obtener un tratamiento de potabilizacin adecuado.
5. Se recopil informacin de cada proceso de forma in situ a travs de mediciones pertinentes utilizando los planos de construccin proporcionados por la Gerencia de la empresa.
6. Se comprob que las medidas de los componentes cumplan con las medidas de los documentos obtenidos y a su vez que estos cumplan con los parmetros de diseo de cada equipo.
Resultados
Las muestras se tomaron durante 3 semanas, siendo 15 muestras para ser analizadas, fueron tomadas en envases de vidrio mbar de 1 litro para los anlisis fsico-qumicos y 400 mL en envases completamente hermticos para los anlisis microbiolgicos (se consideran como muestra puntual), estas fueron correctamente rotuladas y puestas en hielo para su preservacin. Como el agua que se analiz ingres por una sola tubera a la empresa, este fue el lugar donde se recolectaron las muestras.
Asimismo, para garantizar la calidad del muestreo en todo momento se utiliz ropa adecuada siguiendo procedimientos para la toma de muestras y considerando con prudencia las medidas de seguridad del Terminal, como lo es el uso de mandil, ropa de trabajo, casco, zapatos de seguridad, gafas, mascarilla y guantes de ltex (los cuales se iban cambiando a cada instante por deterioro, para garantizar la calidad de las muestras y evitar as una contaminacin cruzada de la misma) cada da antes de empezar los monitoreos se verifica que las botellas estn completamente limpias y libres de cualquier tipo de residuo y de la misma manera todos los materiales que se usaban para la recoleccin.
En cada muestreo se trat minuciosamente, cada una de ellas para obtener una muestra de calidad que represente el verdadero estado de las aguas que llegan al Terminal.
Los resultados de los anlisis fueron entregados a los 8 das laborables a partir de que ingresa la muestra al Laboratorio.
Grfico 1: Sistema de la Planta Actual de Tratamiento
Realizado por: Montenegro, E. (2017)
Grfico 2: Propuesta de Rediseo del Sistema de Tratamiento
Realizado por: Montenegro, E. (2017)
Tabla 2: Caracterizacin fsico-qumica y bacteriolgica del agua cruda que ingresa a la Planta del Terminal de Productos Limpios, Riobamba, Semana 1.
PARMETROS |
UNIDAD |
SEMANA MONITOREADA |
||||
04-jul |
05-jul |
06-jul |
07-jul |
08-jul |
||
COLOR |
UTC |
10,00 |
1,00 |
15,00 |
20,00 |
10,00 |
TURBIEDAD |
NTU |
5,49 |
0,65 |
6,74 |
7,78 |
5,47 |
pH |
.. |
7,54 |
7,16 |
6,94 |
7,31 |
7,26 |
CONDUCTIVIDAD |
uS/cm |
120,08 |
120,67 |
106,18 |
113,56 |
102,96 |
SLIDOS TOTALES DISUELTOS |
mg/L |
45,00 |
42,08 |
41,69 |
41,20 |
42,64 |
TEMPERATURA |
C |
18,80 |
18,54 |
18,41 |
18,50 |
18,74 |
NITRATOS (N-NO₃) |
mg/L |
3,20 |
2,68 |
3,05 |
4,89 |
2,96 |
NITRITOS (N-NO₂) |
mg/L |
0,005 |
0,007 |
0,009 |
0,006 |
0,008 |
FOSFATOS (P-PO₄ ) |
mg/L |
0,65 |
0,59 |
0,62 |
0,90 |
0,78 |
NITRGENO AMONIACAL (NH₃N) |
mg/L |
0,01 |
0,02 |
0,02 |
0,01 |
0,02 |
SULFATOS (SO₄ ) |
mg/L |
4,00 |
1,00 |
2,00 |
5,00 |
3,00 |
FLUORUROS (F) |
mg/L |
0,46 |
0,43 |
0,53 |
1,05 |
0,64 |
HIERRO TOTAL (Fe 3+) |
mg/L |
|
0,39 |
0,48 |
0,64 |
0,52 |
MANGANESO (Mn ⁺) |
mg/L |
|
0,57 |
0,51 |
0,41 |
0,57 |
CROMO (Cr ⁺⁶) |
mg/L |
|
0,009 |
0,007 |
0,007 |
0,009 |
COBRE (Cu) |
mg/L |
0,03 |
0,05 |
0,03 |
0,04 |
0,04 |
DUREZA TOTAL (CaCO₃) |
mg/L |
360,00 |
358,00 |
364,00 |
354,00 |
350,00 |
ALUMINIO (Al ᶟ⁺) |
mg/L |
0,006 |
0,008 |
0,005 |
0,007 |
0,009 |
CLORUROS (Cl) |
mg/L |
6,60 |
4,82 |
5,29 |
5,70 |
4,96 |
NQUEL (Ni) |
mg/L |
0,009 |
0,006 |
0,008 |
0,006 |
0,009 |
COBALTO (Co) |
mg/L |
0,005 |
0,008 |
0,006 |
0,003 |
0,007 |
PLOMO (Pb⁺) |
mg/L |
|
< 0.01 |
< 0.01 |
< 0.01 |
< 0.01 |
ZINC (Zn⁺) |
mg/L |
|
< 0.10 |
< 0.10 |
< 0.10 |
< 0.10 |
PLATA (Ag⁺) |
mg/L |
|
< 0.20 |
< 0.20 |
< 0.20 |
< 0.20 |
CIANURO (CN) |
mg/L |
|
< 0.02 |
< 0.02 |
< 0.02 |
< 0.02 |
BARIO (Ba⁺) |
mg/L |
0,23 |
0,27 |
0,39 |
0,37 |
0,29 |
BROMO (Br) |
mg/L |
0,03 |
0,06 |
0,04 |
0,01 |
0,06 |
MOLIBDENO (Mo⁶⁺) |
mg/L |
0,65 |
0,42 |
0,37 |
0,40 |
0,49 |
CROMO TOTAL (Cr) |
mg/L |
0,009 |
0,006 |
0,007 |
0,008 |
0,006 |
COLIFORMES TOTALES |
NMP/100 mL |
20 |
52 |
57 |
64 |
80 |
COLIFORMES FECALES |
NMP/100 mL |
4 |
12 |
24 |
8 |
26 |
Fuente: Laboratorio de Control de Calidad del Sistema de Tratamiento de Agua Potable CHAQUISHCA
Realizado por: Montenegro, E. (2017)
Tabla 3: Caracterizacin fsico-qumica y bacteriolgica del agua cruda que ingresa a la Planta del Terminal de Productos Limpios, Riobamba, Semana 2.
PARMETROS |
UNIDAD |
SEMANA MONITOREADA |
||||
11-jul |
12-jul |
13-jul |
14-jul |
15-jul |
||
COLOR |
UTC |
10,00 |
15,00 |
1,00 |
15,00 |
1,00 |
TURBIEDAD |
NTU |
5,43 |
7,65 |
6,64 |
6,50 |
0,65 |
pH |
.. |
7,30 |
7,28 |
7,18 |
7,36 |
7,27 |
CONDUCTIVIDAD |
uS/cm |
102,36 |
116,27 |
105,89 |
105,80 |
107,89 |
SLIDOS TOTALES DISUELTOS |
mg/L |
40,80 |
41,49 |
42,96 |
41,42 |
42,68 |
TEMPERATURA |
C |
17,50 |
18,06 |
17,54 |
17,90 |
17,83 |
NITRATOS (N-NO₃) |
mg/L |
4,62 |
3,81 |
4,27 |
3,45 |
4,86 |
NITRITOS (N-NO₂) |
mg/L |
0,006 |
0,008 |
0,007 |
0,007 |
0,005 |
FOSFATOS (P-PO₄ ) |
mg/L |
0,98 |
0,48 |
0,62 |
0,57 |
0,86 |
NITRGENO AMONIACAL (NH₃N) |
mg/L |
0,01 |
0,01 |
0,02 |
0,01 |
0,01 |
SULFATOS (SO₄ ) |
mg/L |
5,00 |
3,00 |
5,00 |
4,00 |
4,00 |
FLUORUROS (F) |
mg/L |
0,98 |
0,74 |
0,85 |
0,78 |
0,80 |
HIERRO TOTAL (Fe 3+) |
mg/L |
0,46 |
0,52 |
0,67 |
0,38 |
0,54 |
MANGANESO (Mn ⁺) |
mg/L |
0,68 |
|
0,59 |
0,62 |
0,71 |
CROMO (Cr ⁺⁶) |
mg/L |
0,009 |
|
0,007 |
0,008 |
0,008 |
COBRE (Cu) |
mg/L |
0,06 |
0,04 |
0,07 |
0,08 |
0,08 |
DUREZA TOTAL (CaCO₃) |
mg/L |
350,00 |
348,00 |
354,00 |
346,00 |
358,00 |
ALUMINIO (Al ᶟ⁺) |
mg/L |
0,009 |
0,008 |
0,009 |
0,009 |
0,007 |
CLORUROS (Cl) |
mg/L |
4,50 |
3,67 |
4,28 |
3,89 |
4,97 |
NQUEL (Ni) |
mg/L |
0,004 |
0,006 |
0,008 |
0,004 |
0,006 |
COBALTO (Co) |
mg/L |
0,006 |
0,008 |
0,006 |
0,009 |
0,007 |
PLOMO (Pb⁺) |
mg/L |
< 0.01 |
|
< 0.01 |
< 0.01 |
< 0.01 |
ZINC (Zn⁺) |
mg/L |
< 0.10 |
|
< 0.10 |
< 0.10 |
< 0.10 |
PLATA (Ag⁺) |
mg/L |
< 0.20 |
|
< 0.20 |
< 0.20 |
< 0.20 |
CIANURO (CN) |
mg/L |
< 0.02 |
< 0.02 |
< 0.02 |
< 0.02 |
< 0.02 |
BARIO (Ba⁺) |
mg/L |
0,31 |
0,28 |
0,37 |
0,34 |
0,29 |
BROMO (Br) |
mg/L |
0,02 |
0,04 |
0,02 |
0,02 |
0,05 |
MOLIBDENO (Mo⁶⁺) |
mg/L |
0,70 |
0,64 |
0,68 |
0,73 |
0,59 |
CROMO TOTAL (Cr) |
mg/L |
0,007 |
0,007 |
0,009 |
0,008 |
0,009 |
COLIFORMES TOTALES |
NMP/100 mL |
26 |
22 |
26 |
24 |
16 |
COLIFORMES FECALES |
NMP/100 mL |
12 |
10 |
6 |
18 |
8 |
Fuente: Laboratorio de Control de Calidad del Sistema de Tratamiento de Agua Potable CHAQUISHCA
Realizado por: Montenegro, E. (2017)
Tabla 4: Caracterizacin fsico-qumica y microbiolgica del agua cruda que ingresa a la Planta del Terminal de Productos Limpios, Riobamba, Semana 3.
PARMETROS |
UNIDAD |
SEMANA MONITOREADA |
||||
25-jul |
26-jul |
27-jul |
28-jul |
29-jul |
||
COLOR |
UTC |
10,00 |
15,00 |
1,00 |
20,00 |
1,00 |
TURBIEDAD |
NTU |
5,51 |
6,70 |
6,80 |
7,80 |
0,37 |
pH |
.. |
6,79 |
7,08 |
7,24 |
7,17 |
7,42 |
CONDUCTIVIDAD |
uS/cm |
88,30 |
92,67 |
98,20 |
100,57 |
108,59 |
SLIDOS TOTALES DISUELTOS |
mg/L |
42,80 |
38,42 |
41,24 |
39,68 |
40,38 |
TEMPERATURA |
C |
17,40 |
18,24 |
17,97 |
18,16 |
18,09 |
NITRATOS (N-NO₃) |
mg/L |
1,00 |
1,18 |
0,98 |
1,12 |
0,87 |
NITRITOS (N-NO₂) |
mg/L |
0,004 |
0,006 |
0,008 |
0,005 |
0,005 |
FOSFATOS (P-PO₄ ) |
mg/L |
0,81 |
0,54 |
0,79 |
0,52 |
0,54 |
NITRGENO AMONIACAL (NH₃N) |
mg/L |
0,01 |
0,01 |
0,02 |
0,02 |
0,01 |
SULFATOS (SO₄ ) |
mg/L |
1,00 |
1,00 |
2,00 |
1,00 |
2,00 |
FLUORUROS (F) |
mg/L |
0,36 |
0,38 |
0,42 |
0,39 |
0,40 |
HIERRO TOTAL (Fe 3+) |
mg/L |
0,54 |
0,40 |
0,38 |
0,51 |
0,67 |
MANGANESO (Mn ⁺) |
mg/L |
0,47 |
0,37 |
0,40 |
0,39 |
0,44 |
CROMO (Cr ⁺⁶) |
mg/L |
0,006 |
0,006 |
0,008 |
0,007 |
0,007 |
COBRE (Cu) |
mg/L |
0,01 |
0,02 |
0,02 |
0,01 |
0,01 |
DUREZA TOTAL (CaCO₃) |
mg/L |
350,00 |
342,00 |
348,00 |
352,00 |
338,00 |
ALUMINIO (Al ᶟ⁺) |
mg/L |
0,009 |
0,007 |
0,009 |
0,009 |
0,006 |
CLORUROS (Cl) |
mg/L |
0,36 |
0,42 |
0,58 |
0,54 |
0,48 |
NQUEL (Ni) |
mg/L |
0,004 |
0,007 |
0,008 |
0,008 |
0,006 |
COBALTO (Co) |
mg/L |
0,006 |
0,008 |
0,007 |
0,007 |
0,008 |
PLOMO (Pb⁺) |
mg/L |
< 0.01 |
< 0.01 |
< 0.01 |
< 0.01 |
< 0.01 |
ZINC (Zn⁺) |
mg/L |
< 0.10 |
< 0.10 |
< 0.10 |
< 0.10 |
< 0.10 |
PLATA (Ag⁺) |
mg/L |
< 0.20 |
< 0.20 |
< 0.20 |
< 0.20 |
< 0.20 |
CIANURO (CN) |
mg/L |
< 0.02 |
< 0.02 |
< 0.02 |
< 0.02 |
< 0.02 |
BARIO (Ba⁺) |
mg/L |
0,20 |
0,26 |
0,24 |
0,34 |
0,30 |
BROMO (Br) |
mg/L |
0,04 |
0,06 |
0,04 |
0,07 |
0,07 |
MOLIBDENO (Mo⁶⁺) |
mg/L |
0,65 |
0,52 |
0,60 |
0,54 |
0,56 |
CROMO TOTAL (Cr) |
mg/L |
0,008 |
0,008 |
0,007 |
0,008 |
0,009 |
COLIFORMES TOTALES |
NMP/100 mL |
35 |
24 |
19 |
36 |
40 |
COLIFORMES FECALES |
NMP/100 mL |
20 |
10 |
8 |
20 |
12 |
Fuente: Laboratorio de Control de Calidad del Sistema de Tratamiento de Agua Potable CHAQUISHCA Realizado por: Montenegro, E. (2017)
Tabla 5: Parmetros fuera de norma
PARMETROS |
UNIDAD |
SEMANAS MONITOREADAS |
LMITE MXIMO PERMISIBLE |
PROMEDIO |
|||
1ra. Semana |
2da. Semana |
3ra. Semana |
|||||
FSICOS |
TURBIEDAD |
NTU |
5,23 |
5,37 |
5,44 |
5 |
5,35 |
QUMICOS |
NITRITOS (N-NO₂) |
mg/L |
0,007 |
0,007 |
0,006 |
0,0 |
0,01 |
FOSFATOS (P-PO₄ ) |
mg/L |
0,71 |
0,70 |
0,64 |
0,1 |
0,68 |
|
HIERRO TOTAL (Fe 3+) |
mg/L |
0,50 |
0,51 |
0,50 |
0,30 |
0,50 |
|
MANGANESO (Mn ⁺) |
mg/L |
0,498 |
0,668 |
0,414 |
0,10 |
0,53 |
|
DUREZA TOTAL (CaCO₃) |
mg/L |
357,20 |
351,20 |
346,00 |
300 |
351,47 |
|
MICROBIOLGICOS |
COLIFORMES TOTALES |
NMP/100 mL |
15 |
23 |
31 |
<2* |
23,00 |
COLIFORMES FECALES |
NMP/100 mL |
15 |
11 |
14 |
<2* |
13,33 |
Realizado por: (Montenegro, 2017)
Durante la caracterizacin fsico-qumica y microbiolgica del agua cruda, la cual fue muestreada durante 3 semanas consecutivas, se encontraron parmetros fuera de lmites permisibles de acuerdo a la norma para diseo y construccin de plantas de tratamiento de agua potable NTE NORMA INEN 1108:2006, segunda revisin, agua y requisitos, estos son: Turbiedad, Nitritos, Fosfatos, Hierro Total, Manganeso, Dureza Total, Coliformes Fecales y Coliformes Totales, mientras que los dems parmetros analizados se encuentran dentro de lmites permisibles
Tabla 6: Validacin de los resultados obtenidos despus de las pruebas de jarras del rediseo de la planta.
|
PARMETROS |
UNIDAD |
Lmites Permisibles NTE INEN 1108:2006 |
Lmites Permisibles NTE INEN 1108:2014 |
Caracterizacin antes del tratamiento |
Caracterizacin despus del tratamiento |
|
RENDIMIENTO TOTAL (%) |
1 |
TURBIEDAD |
NTU |
5,00 |
5,00 |
5,37 |
0,39 |
4,98 |
92,80 |
2 |
NITRITOS |
mg/L |
0,00 |
3,00 |
0,007 |
0,00 |
0,007 |
100,00 |
3 |
FOSFATOS |
mg/L |
0,10 |
- |
0,71 |
0,15 |
0,56 |
78,87 |
4 |
HIERRO TOTAL (Fe) |
mg/L |
0,30 |
- |
0,50 |
0,08 |
0,42 |
84,00 |
5 |
MANGANESO (Mn ) |
mg/L |
0,10 |
- |
0,498 |
0,009 |
0,489 |
98,19 |
6 |
DUREZA TOTAL |
mg/L |
300,00 |
- |
357,2 |
42,00 |
315,2 |
88,24 |
7 |
COLIFORMES TOTALES |
NMP/100 mL |
< 2* |
< 1** |
55 |
< 1** |
- |
98,18 |
8 |
COLIFORMES FECALES |
NMP/100 mL |
< 2* |
- |
15 |
< 1** |
- |
93,33 |
Realizado por: Montenegro, E. (2017)
1. La concentracin de la turbiedad antes del tratamiento, que se ubica por encima del lmite permisible con un valor de 5,37 NTU; y despus del tratamiento con PAC, Chemfloc e Hipoclorito de Calcio, se reduce a 0,39 NTU; cumpliendo con la normativa. El porcentaje de rendimiento total para la remocin de turbiedad, es del 92,80%.
2. La concentracin de Nitritos antes del tratamiento, que se ubica por encima del lmite permisible con un valor de 0,007 mg/L; y despus del tratamiento con PAC, Chemfloc e Hipoclorito de Calcio, se reduce a 0,0 mg/L cumpliendo con la normativa. El porcentaje de rendimiento total para la remocin de Nitratos, es del 100,00%.
3. Se muestra la concentracin de Fosfato antes del tratamiento, que se ubica por encima del lmite permisible con un valor de 0,71 mg/L, y despus del tratamiento con PAC, Chemfloc e Hipoclorito de Calcio, se reduce a 0,15 mg/L, cumpliendo con la normativa. El porcentaje de rendimiento total para la remocin de fosfatos, es del 78,87%.
4. Se muestra la concentracin de Hierro Total antes del tratamiento, que se ubica por encima del lmite permisible con un valor de 0,5 mg/L; y despus del tratamiento con PAC, Chemfloc e Hipoclorito de Calcio, se reduce a 0,08 mg/L; cumpliendo con la normativa. El porcentaje de rendimiento total para la remocin de hierro total, es del 84,00%.
5. Se muestra la concentracin de manganeso antes del tratamiento, que se ubica por encima del lmite permisible con un valor de 0,5 mg/L; y despus del tratamiento con PAC, Chemfloc e Hipoclorito de Calcio, se reduce a 0,009 mg/L; cumpliendo con la normativa. El porcentaje de rendimiento total para la remocin de manganeso, es del 98,19%.
6. Se muestra la concentracin de la Dureza antes del tratamiento, que se ubica
por encima del lmite permisible con un valor de 357,20 mg/L; y despus del tratamiento con PAC, Chemfloc e Hipoclorito de Calcio, se reduce a 42,00 mg/L; cumpliendo con la normativa.
7. El porcentaje de rendimiento total para la remocin de manganeso, es del 88,24%.
se muestra la concentracin de Coliformes totales antes del tratamiento, que se ubica por encima del lmite permisible con un valor de 55 NMP/100 mL, y despus del tratamiento con PAC, Chemfloc e Hipoclorito de Calcio, se reduce a <1** NMP/100 mL, cumpliendo con la normativa. El porcentaje de rendimiento total para la remocin de fosfatos, es del 98,18%.
8. Se muestra la concentracin de Coliformes fecales antes del tratamiento, que se ubica por encima del lmite permisible con un valor de 15 NMP/100 mL, y despus del tratamiento con PAC, Chemfloc e Hipoclorito de Calcio, se reduce a <1** NMP/100 mL, cumpliendo con la normativa. El porcentaje de rendimiento total para la remocin de fosfatos, es del 93,33%.
Los resultados de la caracterizacin fsico-qumico y bacteriolgica del agua que ingresa a las instalaciones de la Terminal de Productos Limpios en Riobamba se dieron las siguientes concentraciones: en Turbiedad 5,37 NTU; Nitritos 0,007 mg/L; Fosfatos 0,71 mg/L; Hierro Total 0,50 mg/L; Manganeso 0,498 mg/L: Dureza 357,20; Coliformes Fecales 15 NMP/100 mL y Coliformes Totales 55 NMP/100mL, los cuales se encuentran fuera de lmite permisible segn la norma INEN 1108:2006.
Conclusiones
A travs de un sedimentador de tasa alta el para la separacin de los slidos y lquidos por gravedad, el mismo que trabajar de forma satisfactoria en el tratamiento de aguas, se conserv el filtro grueso lento de arena y filtro rpido ascendente, los mismos que ayudan a la mejora considerable de la calidad del agua por lo que elimina turbiedad y reducen en un alto porcentaje la presencia de microorganismo, adems de disminuir nitritos y fosfatos que se encuentran fuera del lmite permisible, se aadi dos ablandadores cuyo lecho filtrante ser resina catinica, la cual ayuda a suavizar el agua y disminuir la dureza; al final se conserv los tanques de dosificacin pero se calcul la cantidad ptima de Hipoclorito de Calcio para su correcta desinfeccin y se aadi PAC que ayudar a la clarificacin del agua cruda y CHEMFLOC que es un auxiliar aninico para el policloruro de aluminio, con este rediseo, el sistema de potabilizacin ser ptimo.
El rediseo que consta de un sistema de aireacin, seguido por un sedimentador de tasa alta, un filtro grueso, un filtro lento descendente, dos filtros ablandadores, y finalmente el tanque de desinfeccin se obtuvo una remocin del 92,80% en turbiedad; 78,87% en fosfatos; 84,00% en hierro; 98,19% en manganeso; 88,24% en dureza; mientras que los coliformes fecales, totales y los nitritos fueron removidos en su totalidad.
Referencias
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2. Daz, C., Garca, D., & Sols, M. (1999). Abastecimiento de agua potable para pequeas comunidades rurales por medio de un sistema de coleccin de lluvia-planta potabilizadora. Ciencia Ergo Sum.
3. Gonzlez, N., Hernndez, M., & Vlela, C. (1986). Lxico hidrogeolgico. Comisin de Investigaciones Cientficas de la provincia de Buenos Aires. https://digital.cic.gba.gob.ar/items/f4b63134-cf91-4b38-9642-9a18ea9fcfec
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9. Ramrez, A. O., Durn, L. C., & Molina, L. C. (2020). INTRODUCCIN AL USO DE COAGULANTES NATURALES EN LOS PROCESOS DE POTABILIZACIN DEL AGUA. REVISTA AMBIENTAL AGUA, AIRE Y SUELO, 11(2), 114. https://doi.org/10.24054/19009178.V2.N2.2020.873
10. Snchez, K., lvarez, T., Pacheco, J., Gonzlez, R., & Carrillo, L. (2015). Caracterizacin hidrogeoqumica de las aguas subterrneas del sur del Estado de Quintana Roo, Mxico. Revista Mexicana de Ciencias Geolgicas, 32. http://www.scielo.org.mx/scielo.php?pid=S1026-87742015000100006&script=sci_arttext
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