CAPÍTULO 3 PROCESOS UNITARIOS Y PLANTAS DE …

1 CAP TULO 3 PROCESOS UNITARIOS Y PLANTAS DE TRATAMIENTOIng. Lidia de VargasProcesos UNITARIOS y PLANTAS de NLas diversas actividades agr colas, ganaderas, industriales y recreacionalesdel ser humano han tra do como consecuencia la contaminaci n de las aguassuperficiales con sustancias qu micas y microbiol gicas, adem s del deterioro desus caracter sticas est hacer frente a este problema, es necesario someter al agua a una seriede operaciones o PROCESOS UNITARIOS , a fin de purificarla o potabilizarla para quepueda ser consumida por los seres operaci n unitaria es un proceso qu mico, f sico o biol gico medianteel cual las sustancias objetables que contiene el agua son removidas o transforma-das en sustancias mayor parte de los PROCESOS originan cambios en la concentraci n o enel estado de una sustancia.

2 La cual es desplazada o incorporada en la masa deagua. Este fen meno recibe el nombre de transferencia de fase. Son ejemplos deello la introducci n de ox geno al agua (transferencia de la fase gaseosa a lal quida) y la liberaci n de anh drido carb nico contenido en el agua (transferenciade la fase l quida a la gaseosa) mediante el proceso de aereaci OPERACIONES UNITARIAS EMPLEADAS EN ELTRATAMIENTO DEL AGUALos principales PROCESOS de transferencia utilizados en el tratamiento delagua para consumo humano son los siguientes: transferencia de s lidos; transferencia de iones; transferencia de gases, y transferencia molecular o de UNITARIOS y PLANTAS de de s lidosSe consideran en esta clasificaci n los PROCESOS de cribado, sedimentaci n,flotaci n y filtraci n. Cribado o cernidoConsiste en hacer pasar el agua a trav s de rejas o tamices, los cuales retienenlos s lidos de tama o mayor a la separaci n de las barras, como ramas,palos y toda clase de residuos s lidos.

3 Tambi n est considerado en estaclasificaci n el microcernido, que consiste b sicamente en triturar las algasreduciendo su tama o para que puedan ser removidas mediante sedimen-taci n. Sedimentaci nConsiste en promover condiciones de reposo en el agua, para remover,mediante la fuerza gravitacional, las part culas en suspensi n m s proceso se realiza en los desarenadores, presedimentadores, sedimen-tadores y decantadores; en estos ltimos, con el auxilio de la coagulaci n. Flotaci nEl objetivo de este proceso es promover condiciones de reposo, para quelos s lidos cuya densidad es menor que la del agua asciendan a la superficiede la unidad de donde son retirados por desnatado. Para mejorar la eficienciadel proceso , se emplean agentes de flotaci este proceso se remueven especialmente grasas, aceites, turbiedady color.

4 Los agentes de flotaci n empleados son sustancias espumantes ymicroburbujas de aire. Filtraci nConsiste en hacer pasar el agua a trav s de un medio poroso, normalmentede arena, en el cual act an una serie de mecanismos de remoci n cuyaeficiencia depende de las caracter sticas de la suspensi n (agua m spart culas) y del medio UNITARIOS y PLANTAS de tratamiento107 Este proceso se utiliza como nico tratamiento cuando las aguas son muyclaras o como proceso final de pulimento en el caso de aguas medios porosos utilizados adem s de la arena que es el m s com n son la antracita, el granate, la magnetita, el carb n activado, la c scara dearroz, la c scara de coco quemada y molida y tambi n el pelo de coco en elcaso de los filtros r pidos. En los filtros lentos lo m s efectivo es usarexclusivamente arena; no es recomendable el uso de materiales de ionesLa transferencia de iones se efect a mediante PROCESOS de coagulaci n,precipitaci n qu mica, absorci n e intercambio i nico.

5 Coagulaci n qu micaLa coagulaci n qu mica consiste en adicionar al agua una sustancia quetiene propiedades coagulantes, la cual transfiere sus iones a la sustanciaque se desea remover, lo que neutraliza la carga el ctrica de los coloidespara favorecer la formaci n de fl culos de mayor tama o y coagulantes m s efectivos son las sales trivalentes de aluminio y condiciones de pH y alcalinidad del agua influyen en la eficiencia dela coagulaci n. Este proceso se utiliza principalmente para remover laturbiedad y el color. Precipitaci n qu micaLa precipitaci n qu mica consiste en adicionar al agua una sustancia qu micasoluble cuyos iones reaccionan con los de la sustancia que se desea remover,formando un precipitado. Tal es el caso de la remoci n de hierro y de durezacarbonatada (ablandamiento), mediante la adici n de cal.

6 Intercambio i nicoComo su nombre lo indica, este proceso consiste en un intercambio deiones entre la sustancia que desea remover y un medio s lido a trav s delcual se hace pasar el flujo de agua. Este es el caso del ablandamiento delagua mediante resinas, en el cual se realiza un intercambio de iones de caly magnesio por iones de sodio, al pasar el agua a trav s de un medio porosoProcesos UNITARIOS y PLANTAS de tratamiento108constituido por zeolitas de sodio. Cuando la resina se satura de iones decalcio y magnesio, se regenera introduci ndola en un recipiente con unasoluci n saturada de sal. Absorci nLa absorci n consiste en la remoci n de iones y mol culas presentes en lasoluci n, concentr ndolos en la superficie de un medio adsorbente, mediantela acci n de las fuerzas de interfaz. Este proceso se aplica en la remoci nde olores y sabores, mediante la aplicaci n de carb n activado en de gasesConsiste en cambiar la concentraci n de un gas que se encuentra incorporadoen el agua mediante PROCESOS de aereaci n, desinfecci n y recarbonataci n.

7 Aereaci nLa aereaci n se efect a mediante ca das de agua en escaleras, cascadas,chorros y tambi n aplicando el gas a la masa de agua mediante aspersi n usa en la remoci n de hierro y manganeso, as como tambi n de anh dridocarb nico, cido sulfh drico y sustancias vol tiles, para controlar lacorrosi n y olores. Desinfecci nConsiste en la aplicaci n principalmente de gas cloro y ozono al agua tratada. Recarbonataci nConsiste en la aplicaci n de anh drido carb nico para bajar el pH del agua,normalmente despu s del molecularEn el proceso de purificaci n natural del agua. Las bacterias saprofitasdegradan la materia org nica y transforman sustancias complejas en materialProcesos UNITARIOS y PLANTAS de tratamiento109celular vivo o en sustancias m s simples y estables, incluidos los gases de descom-posici n los organismos fotosint ticos convierten sustancias inorg nicassimples en material celular, utilizando la luz solar y el anh drido carb nico productode la actividad de las bacterias y, a la vez, generan el ox geno necesario para lasupervivencia de los microorganismos aer bicos presentes en el tipo de transferencia se lleva a cabo en la filtraci n, en la cual losmecanismos de remoci n m s eficientes se deben a la actividad de los PROCESOS utilizadosAdem s de los PROCESOS de transferencia expuestos.

8 Tambi n se utilizan enel tratamiento del agua para consumo humano la estabilizaci n de solutos, ladesalinizaci n y la fluoruraci n. Estabilizaci n de solutosLa estabilizaci n de solutos consiste en transformar un soluto objetable enuna forma inocua, sin llegar a su remoci n. Son ejemplos de este procesola transformaci n del anh drido carb nico contenido en el agua en bicar-bonato soluble mediante la adici n de cal o el pasar el agua a trav s delechos de m rmol. Tambi n se puede citar la transformaci n de cidosulfh drico en sulfato. Desalinizaci nProceso mediante el cual se remueve el exceso de cloruros en el agua,transformando las aguas salobres en dulces. Este proceso se puede realizarmediante destilaci n, smosis inversa, etc tera. Fluoruraci nAdici n de fluoruros al agua para evitar las caries dentales, principalmenteen los ni os menores de 5 a UNITARIOS y PLANTAS de DE tratamiento DE AGUA O PLANTASPOTABILIZADORASUna planta de tratamiento es una secuencia de operaciones o procesosunitarios, convenientemente seleccionados con el fin de remover totalmente loscontaminantes microbiol gicos presentes en el agua cruda y parcialmente losf sicos y qu micos, hasta llevarlos a los l mites aceptables estipulados por de PLANTAS de tratamiento de aguaLas PLANTAS de tratamiento de agua se pueden clasificar, de acuerdo con eltipo de PROCESOS que las conforman, en PLANTAS de filtraci n r pida y PLANTAS defiltraci n n se pueden clasificar, de acuerdo con la tecnolog a usada en elproyecto.

9 En PLANTAS convencionales antiguas, PLANTAS convencionales de tecnolog aapropiada y PLANTAS de tecnolog a importada o de PLANTAS de filtraci n r pidaEstas PLANTAS se denominan as porque los filtros que las integran operancon velocidades altas, entre 80 y 300 m3 , de acuerdo con las caracter sticasdel agua, del medio filtrante y de los recursos disponibles para operar y mantenerestas consecuencia de las altas velocidades con las que operan estos filtros,se colmatan en un lapso de 40 a 50 horas en promedio. En esta situaci n, se aplicael retrolavado o lavado ascensional de la unidad durante un lapso de 5 a 15 minutos(dependiendo del tipo de sistema de lavado) para descolmatar el medio filtrantedevolvi ndole su porosidad inicial y reanudar la operaci n de la acuerdo con la calidad del agua por tratar, se presentan dos solucionesdentro de este tipo de PLANTAS : PLANTAS de filtraci n r pida completa y PLANTAS defiltraci n UNITARIOS y PLANTAS de tratamiento111 planta de filtraci n r pida completaUna planta de filtraci n r pida completa normalmente est integrada porlos PROCESOS de coagulaci n, decantaci n, filtraci n y desinfecci n.

10 El procesode coagulaci n se realiza en dos etapas: una fuerte agitaci n del agua para obteneruna dispersi n instant nea de la sustancia coagulante en toda la masa de agua(mezcla r pida) seguida de una agitaci n lenta para promover la r pida aglome-raci n y crecimiento del floculo (etapa de floculaci n).La coagulaci n tiene la finalidad de mejorar la eficiencia de remoci n depart culas coloidales en el proceso de decantaci n (sedimentaci n de part culasfloculentas). El proceso final de filtraci n desempe a una labor de acabado, le dael pulimento final al acuerdo con las investigaciones realizadas por la Agencia de Protecci nAmbiental (EPA) de los Estados Unidos, el filtro debe producir un efluente conuna turbiedad menor o igual a 0,10 UNT para garantizar que est libre de huevosde par sitos (Giardia, Cryptosporidium, etc tera).