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2006
Hacía un cumplimiento de los Objetivos de desarrollo de milenio en materia de agua
potable.
“Alternativas tecnológicas para el tratamiento de agua para consumo
humano”
Hacía un cumplimiento de los Objetivos de desarrollo de milenio en materia de agua
potable.
“Alternativas tecnológicas para el tratamiento de agua para consumo
humano”
Ing. Ricardo Torres, Asesor en Calidad del Agua, CEPIS/OPS/OMS
Posgrado de la Facultad de Ingeniería Ambiental de la UNI
14 de diciembre de 2006
OPCIONES TECNOLÓGICAS Y NIVELES DE SERVICIO
PARA EL ABASTECIMIENTO Y DISTRIBUCIÓN DE AGUA
OPCIONES TECNOLÓGICAS Y NIVELES DE SERVICIO
PARA EL ABASTECIMIENTO Y DISTRIBUCIÓN DE AGUA
OPCIÓN TECNOLÓGICAOPCIÓN TECNOLÓGICA
Conjunto de obras de ingenieríaque permiten el adecuado abastecimiento de agua
de una determinada comunidad
Conjunto de obras de ingenieríaque permiten el adecuado abastecimiento de agua
de una determinada comunidad
NIVEL DE SERVICIONIVEL DE SERVICIO
ategoría de atención al usuario de acuerdo a ondiciones:
físicas, económicas, y sociales
»Familiar»Multifamiliar
ategoría de atención al usuario de acuerdo a ondiciones:
físicas, económicas, y sociales
»Familiar»Multifamiliar
OPCIONES TECNOLOGICAS EN ABASTECIMIENTO DE AGUA
OPCIONES TECNOLOGICAS EN ABASTECIMIENTO DE AGUA
ONVENCIONALESConjunto de operaciones y rocesos que permiten un ervicio completo)Redes de distribución
on conexiones omiciliarias
ONVENCIONALESConjunto de operaciones y rocesos que permiten un ervicio completo)Redes de distribución
on conexiones omiciliarias
• NO CONVENCIONALES(Servicio básico)Protección de
manantialesBombas manuales,
molinos de vientoAguas de lluvia
• NO CONVENCIONALES(Servicio básico)Protección de
manantialesBombas manuales,
molinos de vientoAguas de lluvia
• Gravedad
NIVELES DE SERVICIO EN ABASTECIMIENTO DE AGUANIVELES DE SERVICIO EN
ABASTECIMIENTO DE AGUA
TIPO TECNOLOGIA FUENTE SERVICIO Gravedad ONVENCIONAL
Bombeo
Subterránea Superficial
Multifamiliar Familiar
Protección de vertientes
Subterránea Multifamiliar
Bombas manuales
Subterránea Familiar Multifamiliar
O ONVENCIONAL
Aguas de lluvia
Lluvia Familiar
SISTEMAS NO CONVENCIONALES DE ABASTECIMIENTO DE AGUA
SISTEMAS NO CONVENCIONALES DE ABASTECIMIENTO DE AGUA
Agua de lluviaAgua de lluvia
•Ventajas
• Fácil implementación
•Desventajas
• Apropiado para zonas lluviosas
• Capacidad de recolección es función del área de los techos de las viviendas
• Puede requerir de tratamiento para su uso.
Característica: Aprovecha el agua de lluvia caída sobre el techo de la vivienda
Bombas manualesBombas manuales
•Ventajas
• Agua de buena calidad microbiológica
• Ideal para poblaciones dispersas
• Fácil de operar y mantener.•Desventajas
• Necesidad de almacenamiento intra-domiciliario
• Agua expuesta a contaminación por acarreo, almacenamiento y manipulación
Característica: Extraen el agua subterránea sub superficial. Aplicables en suelos fácil de excavar y acuíferos poco profundos
Protección de manantialesProtección de manantiales
cterística: Aprovechamiento del agua que brota del subsuelo antiales) por medio de surtidores próximos a la fuente de agua. ralmente son de bajo caudal
•Ventajas
• Agua de buena calidad microbiológica
• Acondicionamiento simple
•Desventajas
• Necesidad de almacenamiento intra-domiciliario
• Agua expuesta a contaminación por acarreo, almacenamiento y manipulación
GRAVEDAD SIN TRATAMIENTOGRAVEDAD SIN TRATAMIENTO
Característica: Abastecimiento de agua por medio de red de distribución a partir de manantiales situados en la parte alta de la localidad
Ventajas:
• El agua no requiere de tratamiento de clarificación
• Fácil de desinfectar
• Normalmente, se dispone de agua las 24 horas del día
• Nivel de servicio por conexiones domiciliarias y/o piletas públicasesventajas:
Producción de significativas cantidades de aguas residuales
GRAVEDAD CON TRATAMIENTOGRAVEDAD CON TRATAMIENTO
Característica: Abastecimiento de agua por medio de red de distribución a partir de fuentes superficiales que requieren de tratamiento y ubicados en la parte alta de la localidad
Ventajas:
• Normalmente, se dispone de agua las 24 horas del día
• Nivel de servicio por conexiones domiciliarias y/o piletas públicas
Desventajas:
• Requiere de mayor inversión por el tratamiento del agua
• Mayores costos operativos que los sistemas de gravedad sin tratamiento.
• Requiere de personal capacitado para la operación y el
BOMBEO SIN TRATAMIENTOBOMBEO SIN TRATAMIENTO
Característica:Abastecimiento de agua por medio de red de distribución y estación de bombeo que extrae el agua del sub suelo y lo impulsa al reservorio o al sistema de distribución
ntajas:
o requiere de tratamiento
ácil de desinfectar
ivel de servicio por onexiones domiciliarias y/o iletas públicas
Desventajas:
• Alta inversión de implementación.
• Requiere de personal especializado para su operación y mantenimiento
• El nivel de tarifas es afectado por los costos de operación de los equipos de
BOMBEO CON TRATAMIENTOBOMBEO CON TRATAMIENTO
Característica: Abastecimiento por medio de red de distribución a partir de aguas superficiales que requieren tratamiento y con ayuda de estaciones de bombeo que impulsan el agua al reservorio o a la red de distribución.
Ventajas
Desventajas
• Alto costo de implementación
• Nivel de tarifas elevados por el costo de la operación del sistema de tratamiento e impulsión
• Requiere de personal i li d
PILETAS PÚBLICASPILETAS PÚBLICAS
Característica: Abastecimiento de agua por medio de un sistema primario de distribución
Ventajas:
• Bajos costos de implementación
• Producción de bajos volúmenes de aguas residuales
Desventajas:
• Agua expuesta a contaminación por acarreo, almacenamiento y manipulación
• Necesidad de almacenamiento intra-domiciliario
Protección de manantial
Bomba manual
Agua de lluvia Pileta públicas Gravedad sin tratamiento
Gravedad con tratamiento
Bombeo sin tratamiento
Bombeo con tratamiento
OPCIONES TECNOLÓGICAS PARA EL TRATAMIENTO INTRA-
DOMICILIARIO DEL AGUA DE BEBIDA
OPCIONES TECNOLÓGICAS PARA EL TRATAMIENTO INTRA-
DOMICILIARIO DEL AGUA DE BEBIDA
MEJORAMIENTO DE LA CALIDAD DEL AGUA
nivel domiciliario
MEJORAMIENTO DE LA CALIDAD DEL AGUA
nivel domiciliario
International Network to Promote Household Water
Treatment and Safe Storage
World Health Organization
International Network to Promote Household Water
Treatment and Safe Storage
World Health Organization
ARACTERÍSTICASConducción por tuberíasProtección de pozos y manantialesAgua de lluviaDistancia de la fuente menor a 1 km de laviviendaCantidad de agua: más de 20 litros porper/día
ABASTECIMIENTO DE AGUA MEJORADA
Resumen de criterios de opciones de desempeño de HWTSCriterio 1: Estudios de laboratorio 2: Estudios de campo
3:¿Puede la intervención se
realizada a escala?Opción Virus Bacteria Protozoa¿Protecci
on Residual?
¿Aceptable a los
ususarios?
¿Impacto en la
salud?
Cloración Medio Alto Bajo Cloro SiSi4
estudios
Si – opera a escala de comunidad y
nacional
Filtración en arena Desconocido
Medio alto Alto No Si Desconoc
ido
Desconocido - opera a escala de
comunidad y regional
Filtros Cerámicos Desconocido
Medio alto Alto No Si
Si1 estudio(filtros
importados)
Desconocido - opera a escala de
comunidad y regional
Disinfección solar Alto Alto AltoAlmacena
miento seguro
SiSi4
estudios
Desconocido - opera a escala de
comunidad y regional
Filtración y Cloración Medio Alto Desconoci
do Cloro Si
Si1 estudio transversal sin publicar
Desconocido - opera a escala de
comunidad y regional
Floculación y Cloranción Alto Alto Alto Cloro Si
Si5
t di
Si - opera a escala de comunidad y
i l
ALMACENAMIENTO NIVEL
INTRADOMICILIARIO
ALMACENAMIENTO NIVEL
INTRADOMICILIARIOEnvases cerámicosBaldesOllasCalabazasRecipientes flexibles (bolsas)BarrilesCisternasBotellasEnvases de latónEnvases patentados (CDC, oxfam, etc)
MÉTODOS FÍSICOSMÉTODOS FÍSICOS
EbulliciónExposición al solRadiación UV (lámparas)SedimentaciónFiltraciónAeración
MÉTODOS FÍSICOS-QUÍMICOS
MÉTODOS FÍSICOS-QUÍMICOS
• Coagulación floculación sedimentación• Adsorción (carbón, arcilla, etc)• Intercambio iónico• Cloración• Ozonación• Dióxido de cloro• Iodación (metálico, sales o resinas)• Tratamiento ácido base con jugos cítricos,
sales básicas, etc.• Plata o cobre o combinación de ellas• Sistemas combinados
PROCESOS TÉRMICOS DE DESINFECCIÓN
PROCESOS TÉRMICOS DE DESINFECCIÓN
Altas temperaturas desnaturalización de las proteínas y la hidrólisis de otros componentes las células vegetativas. Bacterias 40 y los 100ºC,Algas, protozoarios y hongos 40 y los 60ºCEsporas 120ºC en calor húmedo 20 min.
170ºC en calor seco 90 min.
Altas temperaturas desnaturalización de las proteínas y la hidrólisis de otros componentes las células vegetativas. Bacterias 40 y los 100ºC,Algas, protozoarios y hongos 40 y los 60ºCEsporas 120ºC en calor húmedo 20 min.
170ºC en calor seco 90 min.
EBULLICIÓNEBULLICIÓNMétodo eficaz y accesible
Restringido por la creciente escasez de combustible
COMENDACIONES:Hervir en un recipiente tapadoFranca ebullición entre 5 y 15 minutosEvitarse la aeración posterior (recontaminación)Una vez hervida, dejarse enfriar y vaciarse directamente al vaso o recipiente para su consumoNo introducir recipiente dentro del agua hervidaConsumirse dentro de las 24 h
Método eficaz y accesible Restringido por la creciente escasez de combustible
COMENDACIONES:Hervir en un recipiente tapadoFranca ebullición entre 5 y 15 minutosEvitarse la aeración posterior (recontaminación)Una vez hervida, dejarse enfriar y vaciarse directamente al vaso o recipiente para su consumoNo introducir recipiente dentro del agua hervidaConsumirse dentro de las 24 h
PASTEURIZACIÓNPASTEURIZACIÓNMayor a 62.8ºC durante 30 minutos71.7º durante 15 segundos
Suficientes para remover las bacterias, rotavirus y enterovirus Giardia lamblia (resistentes a la cloración)
56ºC 10 min, Entamoeba histolytica 50ºC
Mayor a 62.8ºC durante 30 minutos71.7º durante 15 segundos
Suficientes para remover las bacterias, rotavirus y enterovirus Giardia lamblia (resistentes a la cloración)
56ºC 10 min, Entamoeba histolytica 50ºC
PROCESOS FOTOQUÍMICOS
PROCESOS FOTOQUÍMICOS
Radiación ionizante del tipo ultravioleta (UV)Radiación electromagnética de la luz visible
Radiaciones dañan las moléculas de los ácidos nucleicosAplicables en el trópico (de preferencia entre los 15 y los 35° de latitud)Radiación solar incidente con valores mayores a >500 W/m2Niveles acumulados de radiación solar mayor a 4000 W hs/m2 (5 ó 6 horas) inactiva 100% de bacterias
Radiación ionizante del tipo ultravioleta (UV)Radiación electromagnética de la luz visible
Radiaciones dañan las moléculas de los ácidos nucleicosAplicables en el trópico (de preferencia entre los 15 y los 35° de latitud)Radiación solar incidente con valores mayores a >500 W/m2Niveles acumulados de radiación solar mayor a 4000 W hs/m2 (5 ó 6 horas) inactiva 100% de bacterias
FUENTES DE LUZ UVFUENTES DE LUZ UV
Es la porción del espectro electromagnéticoSe encuentra entre los rayos X y la luz visible Se han definido cuatro regiones del espectro UV:– Vacío UV entre 100 y 200nm, – UVC entre 200 y 280nm, – UVB entre 280 y 315nm, y – UVA entre 315 y 400nm
La aplicación práctica basado en la capacidad germicida de UVC y UVB.
Es la porción del espectro electromagnéticoSe encuentra entre los rayos X y la luz visible Se han definido cuatro regiones del espectro UV:– Vacío UV entre 100 y 200nm, – UVC entre 200 y 280nm, – UVB entre 280 y 315nm, y – UVA entre 315 y 400nm
La aplicación práctica basado en la capacidad germicida de UVC y UVB.
REDUCCIÓN DE MICROORGANISMOSPOR RADIACIÓN UV (99%
inactivación)
REDUCCIÓN DE MICROORGANISMOSPOR RADIACIÓN UV (99%
inactivación)
MICROORGANISMOS RADIACIÓNmJ/cm2
BACTERIAS 7VIRUS 59PROTOZOARIOS
Giardia 5Criptosporidium (99.9%) 10
FACTORES SIGNIFICATIVOS Y DETERMINANTES EN LA REMOCIÓN
DE LOS MICROORGANISMOS
FACTORES SIGNIFICATIVOS Y DETERMINANTES EN LA REMOCIÓN
DE LOS MICROORGANISMOSa intensidad de la luz solar y el tiempo de exposición epende de la localización geográfica (latitud), ariaciones estacionales, nubes, el rango efectivo de ngitudes de onda de la luz y la hora.a clase de bacterias expuestas, la naturaleza y omposición del medio y la presencia de nutrientes apaces de soportar el crecimiento y la multiplicación e los microorganismos. tipo y las características de los recipientes (color,
orma, tamaño, grosor y transparencia a la luz del sol)grado de turbiedad paso de luz y volumen
a intensidad de la luz solar y el tiempo de exposición epende de la localización geográfica (latitud), ariaciones estacionales, nubes, el rango efectivo de ngitudes de onda de la luz y la hora.a clase de bacterias expuestas, la naturaleza y omposición del medio y la presencia de nutrientes apaces de soportar el crecimiento y la multiplicación e los microorganismos. tipo y las características de los recipientes (color,
orma, tamaño, grosor y transparencia a la luz del sol)grado de turbiedad paso de luz y volumen
MÉTODOS FÍSICOS-QUÍMICOS
MÉTODOS FÍSICOS-QUÍMICOS
• Coagulación floculación sedimentación• Adsorción (carbón, arcilla, etc)• Intercambio iónico• Cloración• Ozonación• Dióxido de cloro• Iodación (metálico, sales o resinas)• Tratamiento ácido base con jugos cítricos, sales básicas, etc.
• Plata o cobre o combinación de ellas• Sistemas combinados
DESINFECCIÓN DEL AGUADESINFECCIÓN DEL AGUA
Proceso de destrucción o inactivación de agentes
patógenos y otros microorganismos indeseables.
Proceso de destrucción o inactivación de agentes
patógenos y otros microorganismos indeseables.
VENTAJAS DE LA DESINFECCIÓN
VENTAJAS DE LA DESINFECCIÓN
Superar riesgo de contaminación de la fuenteProtege al agua en la aducción y distribuciónControla contaminación al nivel intra-domiciliario (almacenamiento)Resguarda contra inadecuada operación y mantenimiento
Superar riesgo de contaminación de la fuenteProtege al agua en la aducción y distribuciónControla contaminación al nivel intra-domiciliario (almacenamiento)Resguarda contra inadecuada operación y mantenimiento
CARACTERÍSTICAS DESEABLES EN UN DESINFECTANTE DE AGUACARACTERÍSTICAS DESEABLES
EN UN DESINFECTANTE DE AGUA
Destruir o inactivar los microorganismospatógenos en un tiempo prudencialSer fiable dentro del rango de condicionesen que se encuentra el agua (caudal,temperatura, pH)Mantener un residual en el sistema dedistribución para evitar la recontaminación
Destruir o inactivar los microorganismospatógenos en un tiempo prudencialSer fiable dentro del rango de condicionesen que se encuentra el agua (caudal,temperatura, pH)Mantener un residual en el sistema dedistribución para evitar la recontaminación
CARACTERÍSTICAS DESEABLES EN UN DESINFECTANTE DE AGUA
CARACTERÍSTICAS DESEABLES EN UN DESINFECTANTE DE AGUA
No introducir ni producir sustancias tóxicas(debajo de los valores guía)Ser seguro y conveniente de manejar yaplicarDeterminación exacta rápida y apropiada dea concentración.
Razonable costo del equipo, instalación,operación, mantenimiento y reparación
No introducir ni producir sustancias tóxicas(debajo de los valores guía)Ser seguro y conveniente de manejar yaplicarDeterminación exacta rápida y apropiada dea concentración.
Razonable costo del equipo, instalación,operación, mantenimiento y reparación
MÉTODOS DE DESINFECCIÓNMÉTODOS DE
DESINFECCIÓNFÍSICOS QUÍMICOS
UltrafiltraciónUltrasonidoÓsmosis inversaElectroforéticoEbulliciónCongelación
Cloro
Gas
Hipoclorito sodiocalcio
Dióxido de cloroCloraminasOtros: Dicloroisocianuratode sodio
Permanganato de potasioYodoBromoOzonoPeróxido de hidrógenoPlata
Radiación onizante
Gamma
Ultravioleta
PRODUCTOS PARA LA CLORACIÓN
PRODUCTOS PARA LA CLORACIÓN
COMPUESTO PRESENTACIÓN APLICACIÓN % DE Cl2 ACTIVO
oclorito de sodio(comercial) Líquido Solución 10-15
oclorito de sodio(electrólisis) Líquido Solución 0,6-1,0
oclorito de calcio Sólido Solución 30-70
Cal clorada Sólido Solución 25-35
Cloro orgánico Sólido Polvo-solución 60-90
Cloro gas Gas Gas-líquido 100
CONCENTRACIÓN DEL DESINFECTANTE EN EL AGUA DE
CONSUMO
CONCENTRACIÓN DEL DESINFECTANTE EN EL AGUA DE
CONSUMO• La adecuada desinfección requiere
conocer la demanda de cloro (determina la dosis correcta del desinfectante a ser aplicado)
• Dosis recomendada en el agua de consumo humano: 0,2 a 0,5 mg Cl2/L
• La adecuada desinfección requiere conocer la demanda de cloro (determina la dosis correcta del desinfectante a ser aplicado)
• Dosis recomendada en el agua de consumo humano: 0,2 a 0,5 mg Cl2/L
TIEMPO DE CONTACTOTIEMPO DE CONTACTO
Tiempo mínimo para lograr destrucción de bacterias, virus y protozoos
30 minutos, con una concentración de cloro residual de 0,5 mg Cl2/L.
Tiempo mínimo para lograr destrucción de bacterias, virus y protozoos
30 minutos, con una concentración de cloro residual de 0,5 mg Cl2/L.
DEMANDA DE CLORODEMANDA DE CLORO
Las reacciones de oxi-reducción originan el consumo de cloro (demanda de cloro)La demanda está directamente relacionada con la calidad del agua debido a la concentración y naturaleza de las sustancias químicas presentes
Las reacciones de oxi-reducción originan el consumo de cloro (demanda de cloro)La demanda está directamente relacionada con la calidad del agua debido a la concentración y naturaleza de las sustancias químicas presentes
CONSIDERACIONESFINALES
CONSIDERACIONESFINALES
os métodos físico-químicos pueden ser fácilmente disponibles yrácticos de emplear, como también difíciles de conseguir yomplicados de emplear a nivel de vivienda
ueden ser económicos o costosos y la efectividad microbioló-ica es muy variada.
l uso de cualquiera de las tecnologías demanda la aplicación deuidados para lo cual es recomendable ejecutar el análisis deeligro e identificación de los puntos críticos de control (HACCP).
a aplicación de cualquiera de las tecnologías no es sencilla,emanda un gran esfuerzo de planificación, implementación yobre todo de seguimiento