Procesos de Tratamiento del Agua Pretratamientos

Procesos de Tratamiento del Agua Pretratamientos
Los pretratamientoscomo parte de los procesosque buscan una calidad del agua cruda
apropiada a las necesidadesdel usuario, comprendenun cierto número de operaciones
mecánicas, físicas y/o químicas que tienen por objeto separar del agua la mayor
cantidad posible de materias que por su naturaleza o tamaño puedan ser motivo de
posteriores problemas en el tratamiento. Los procesos de pretratamientoen aguas
potablespuedenincluir:

Remoción de materialesflotantes,que se emplean cuando se requiera retirar del
agua material sobrenadantepara que posteriormentepueda ser tratada por los
procesos convencionales,se incluyen aquí los procesos de desbaste con rejillas o
tamices y las trampasde grasa y aceite.

Remoción de materialessuspendidosdeben usarse cuando exista en el agua un
exceso de material suspendido,en especial arcillas y algas que puedan interferir
en los siguientesprocesos.Pueden emplearsedesarenadores,presedimentadores
con o sin aplicaciónde químicos,prefiltrosy microtamices.

Procesosde oxidación,pueden ser por:
• Aireación: bandejas de coque, aireación forzada con inyección de aire
comprimidoo aireaciónmecánica.
•Adicción de químicos como: permanganatode potasio (KMnO4), Ozono (O3),
peróxido de hidrógeno (H2O2), dióxido de cloro (ClO2) o cloro en todas sus
formas.
DESBASTE
La operaciónde desbastees llevada a cabo de forma casi exclusivamedianterejas, que
retienen objetos generalmenteflotantes,tales como: hojas, palos, ramas y hasta peces,
presentesen las aguas naturales;así el desbastetienen como objetivo:

Proteger a la planta de tratamientode la posible llegada intempestivade objetos
capaces de provocarobstruccionesen las distintasunidadesde la instalación.

Separar y evacuar fácilmente las materias arrastradaspor el agua bruta y que
podrían disminuir la eficacia de los tratamientos siguientes o complicar su
realización
Siendo así, estas rejas deberán estar en la captaciónsiempre antes de los sistemas de
bombeo; así mismo sí en la aducción el agua ha podido ser objeto de “ensuciamiento”,
puede llegar a ser necesario implementaruna nueva reja antes de otras partes de la
planta.
Una reja de desbastees básicamenteun sistema de barras paralelas,cuya inclinacióno
ángulo con la horizontal varia según si la reja hace parte de una toma de fondo, una
captaciónlateral o se halla en un canal, para este último se recomiendael valor de 60º,
pues se adapta para que la limpieza de la rejilla pueda ser manual o mecánica. El
espaciamientoentre las barras de la rejilla dependerádel tipo de residuo a ser retenido
y del material en que sea construida,pero los espaciamientosmás comunes son: para
rejas gruesas de entre 75 a 150 mm. y para rejas finas de entre 20 a 40 mm. El ancho
de la reja dependerá del ancho total de la captación o canal y la velocidad de flujo a
través de ella baja, con el fin de evitar el arrastredel materialretenido
Para la limpieza se utilizan unos rastrillos cuyos dientes encajan en las aberturasde la
reja y puede efectuarse de forma manual o mecánica, esta última suele ser más
eficiente en la remoción del material retenido, además que reduce costos de mano de
obra, pero se utilizan principalmente en estaciones de medianas a grandes. Las
limpiezas es necesario hacerlas de forma periódica, para evitar un aumento en las
pérdidas de carga, lo cual puede ser regulado por el nivel del agua, mediante un
automatismo que se ponga en marcha cuando dicha pérdida alcance un valor
determinadoo por un periodo fijo de tiempo fijado gracias a un temporizador.El canal
donde su ubique la reja debe proyectarsede modo que se evite la acumulaciónde arena
u otros materiales en su cercanía, así la velocidad de aproximación del agua se
recomiendasea de aproximadamente0.6 m/s.
TAMICESY MICROTAMICES
El tamizado se emplea en numerosos campos del tratamiento de agua y puede
considerarse como una filtración sobre soporte delgado, según la dimensión de los
orificios de paso se distinguen:

Macrotamizado: con orificios superiores a 0.3 mm. se emplea para retener
residuos flotantes o semiflotantes (vegetales o animales: insectos, ramas,
hierbas,algas, etc.).

Microtamizado:con malla inferior a 100 micras se utiliza para retener materiasen
suspensión de muy pequeñas dimensiones. Se recomiendan cuando el agua
presente algas o microorganismos en tal cantidad que sea imprescindible
removerlosantes de aplicar un tratamientoo cuando permita la potabilizacióndel
agua sin necesidadde otro tratamientodistintode la desinfección.
Los tamicesutilizadosen pretratamientopuedenclasificarseen:

Tamices rotativos,usualmenteinstaladosa ras de agua y con pequeñapérdida de
carga, se presentanen forma de un tambor giratorioen acero inoxidableo de una
malla conformadapor elementos metálicos dispuesta sobre cadenas sin fin. Tal
superficie, colocada ya sea en un canal o conectadaa la tubería que conduce el
agua, puede tener un coeficientede superficielibre del orden de 50 a 60 % y una
velocidad de filtración de unos 0.35 a 0.40 m/s. La limpieza puede realizarse
medianteagua a presión,escobillonesgiratorioso rascadoresfijos.

Tamices estáticos, llevan una reja curva conformadapor barras horizontalesde
sección triangular;en donde el agua se distribuye desde la parte superior de la
reja obteniéndose sucesivamente los efectos de separación, escurrido y
evacuaciónde las materias sólidas. Estos tamices tratan caudales muy variables,
pero la pérdidade carga puede ser elevada(1 a 2 m.).
TRAMPASDE GRASAY ACEITE
Aún cuando son más comunesen el tratamientode aguas residuales,puede ser posible
que las aguas naturalesposean este tipo de sustanciasflotantes,para esto se emplean
las trampas para retener las grasas y aceites, de las cuales deben determinarse
características,tales como: densidad, peso específico, etc. Sin embargo es de anotar
que este procesopuede darse simultáneamentecon el desarenadoo si el agua no posee
estas sustancias,este paso puede obviarse.
Son diseños muy sencillos,con uno o dos compartimientosubicados en un sitio de fácil
acceso para su limpieza, en donde en la primera cámara se realice la separaciónde la
grasa y en la segunda el almacenamiento.A la entrada y salida de la cámara de
separacióndeben proveersedeflectoresque sobresalganpor encima del nivel del agua y
que penetrenen esta por lo menos 30 cm. lograndocon ellos un recorridodel agua que
permita la flotación de la grasa, pero no la sedimentaciónde partículas, a su vez la
distanciaentre estos dispositivosde entrada y salida debe ser lo suficientepara permitir
retener la grasa y evitar que sea arrastradaen el efluente.
DESARENADO
En el desarenadose pretende eliminar las partículas superioresa 200 micras, el resto
correspondea los procesos de decantaciónposterioresal presente. Tiene entonces por
objeto extraer del agua bruta la grava, arena y partículasmineralesmás o menos finas
y con ello:

Evitar que se produzcansedimentosen los canalesy conducciones,

Protegerlas bombasy otros aparatosde la abrasión.

Evitar sobrecargasen las siguientesfases del tratamiento.
Los desarenadores empleados en tratamientos de agua potable son generalmente
rectangularesde tipo canal, es decir se trata simplementede un canal en donde la
velocidad del agua se reduce propiciando de esta forma la sedimentación de las
partículas granulares. Bien podrían separarse mediante un ciclón pero hay peligro de
desgaste por abrasión y se presentan apreciables pérdidas de carga, no obstante en
estos se obtieneun excelenterendimientoaún con arenas más pequeñas.
En aguas potables, el proceso de desarenadose sitúa frecuentementeen la captación,
sin embargo si durante el transporte el agua ha recogido sedimentos, puede ser
necesarioun nuevo desarenadoen la planta. La extracciónde la arena se puede realizar
directamentecon una bomba aspirante, montada sobre un puente móvil, por barrido
con cadenassin fin, puentesde rasquetaso emulsoresde aire.
Una partícula granular,en suspensiónen un líquido en reposo se encuentrasometidaa
la fuerza de la gravedad y a una fuerza resistente debida al rozamientocon el fluido,
resultante de fuerzas de viscosidade inercia. Cuando la partícula queda en libertad de
movimiento,partiendode una velocidadnula, se acelera y al cabo de un tiempo que se
considera despreciable con relación a la duración de la sedimentación alcanza una
velocidad prácticamenteconstante(equilibriode la fuerza de gravedadcon la fuerza de
rozamientocon el fluido), esta velocidadpuede expresarsepor:
Según el valor que tome el número de Reynolds (NR), la constante C tomará valores
diferentes, lo que da lugar a las formulas de Stokes, Allen y Newton de acuerdo a la
siguientetabla.
Tabla 8. Valor de la constanteC en función del númerode Reynolds.
Lo anterior se cumple para partículasesféricas (las que no lo son, sedimentana menor
velocidad), por ello se introduce un coeficiente de esfericidad (¥), resultante de la
relación de volúmenesentre una esfera de igual superficie a la del grano y el volumen
del grano, con valores de: ¥= 2 arena, ¥= 2.25 carbón, ¥=3.25 talco, ¥= 4 yeso, ¥= 22
laminillasde grafito, ¥= 170 mica.
En un desarenadorde tipo canal, de profundidadH, una partículaen suspensiónque se
encuentre en la superficie del agua en el momento de su entrada en el canal,
sedimentará con una velocidad Vs de caída constante, alcanzando el fondo del
decantadoral cabo de un tiempo Ts = H/Vs, supuestoque:

La velocidaden el canal es horizontaly uniforme.

La partículase supone eliminadacuando alcanzael fondo del canal.

Las partículassedimentanindependientemente,
es decir sin interacciónmutua.
Si S es la superficiehorizontaldel desarenadory Q el caudal en él, el volumendel canal
es:
La anterior expresión indica que la sedimentación de partículas en las condiciones
expuestas,no depende de la altura del canal sino de su área superficial.No obstante la
profundidadno puede reducirse del todo, pues se aumentaríala velocidad de paso del
agua y las partículasno sedimentarán.
Toda partícula que tenga velocidad de sedimentaciónmayor que Vs, sedimentará y
partículas con una velocidad de sedimentaciónV inferior a Vs, se eliminarán en una
proporción:V/Vs, obviamentesi se supone una distribuciónuniforme de las partículas
en suspensión para cada velocidad de sedimentación,en toda la sección de entrada.
Cuando la suspensión contenga toda una gama de velocidades de sedimentación,el
total eliminadovendrá dado por la formula:
Donde: Co es la fracción de partículascon velocidadde sedimentaciónigual o inferior a
Vs. Sin embargoen esta exposiciónse esta prescindiendode factoresreales que afectan
el proceso tales como turbulenciasde entrada y salida, almacenamientodel sedimento,
gradientesde velocidadoriginadospor su extracción,etc.