Trabajo de Rubén PeralPOTABILIZADORAS
Es el lugar donde se limpia el agua y se trata hasta que está en condiciones adecuadas para el consumo humano.
Desde las plantas potabilizadoras, el agua es enviada hacia nuestras casas a través de una red de tuberías que llamamos red de abastecimiento o red de distribución de agua.
La potabilización es el proceso consistente en la eliminación de los sólidos suspendidos, aglomeración, decantación de los coloides y desinfección de organismos patógenos mediante la coagulación, el ablandamiento, la eliminación de hierro y manganeso, la eliminación de olor y sabor, la sedimentación, la filtración, el control de corrosión, la evaporación y la desinfección, todo ello realizado en las estaciones de tratamiento de agua potable (ETAP). La potabilización tiene por objetivo hacer el agua apta para su consumo.
Esquema de funcionamiento
1. TOMA DEL RIO. Punto de captación de las aguas; REJA. Impide la penetración de elementos de gran tamaño (ramas, troncos, peces, etc.).
2. DESARENADOR. Sedimenta arenas que van suspendidas para evitar dañar las bombas.
3. BOMBEO DE BAJA (Bombas también llamadas de baja presión). Toman el agua directamente de un río, lago o embalse, enviando el agua cruda a la cámara de mezcla.
4. CAMARA DE MEZCLA. Donde se agrega al agua productos químicos. Los principales son los coagulantes (sulfato de alúmina), alcalinizantes (cal).
5. DECANTADOR. El agua llega velozmente a una pileta muy amplia donde se reposa, permitiendo que se depositen las impurezas en el fondo. Para acelerar esta operación, se le agrega al agua coagulantes que atrapan las impurezas formando pesados coágulos. El agua sale muy clarificada y junto con la suciedad quedan gran parte de las bacterias que contenía.
6. FILTRO. El agua decantada llega hasta un filtro donde pasa a través de sucesivas capas de arena de distinto grosor. Sale prácticamente potable.
7. DESINFECCIÓN. Para asegurar aún más la potabilidad del agua, se le agrega cloro que elimina el exceso de bacterias y lo que es muy importante, su desarrollo en el recorrido hasta las viviendas.
8. BOMBEO DE ALTA. Toma el agua del depósito de la ciudad.
9. DEPÓSITO. Desde donde se distribuye a toda la ciudad.
10. CONTROL FINAL. Antes de llegar al consumo, el agua es severamente controlada por químicos expertos, que analizan muestras tomadas en distintos lugares del sistema.
El tratamiento del recurso agua se puede dividir en dos categorías, según sea si se trata de agua dulce que no ha sido utilizada para cubrir las necesidades del hombre, o de agua que éste ha emitido como residuo después de usarla:
Tratamiento de aguas continentales de origen superficial o subterráneo.
Tratamiento de aguas residuales de origen doméstico o industrial.
El agua pura no se encuentra en forma natural porque está normalmente contaminada por el aire y el suelo. Las impurezas pueden ser orgánicas y/o inorgánicas ya sea disueltas, o en forma de material particulado. Estas impurezas pueden provenir de la degradación biológica de sustancias orgánicas que producen ácidos grasos, carbohidratos, aminoácidos e hidrocarburos; de sustancias inorgánicas como metales tóxicos, material particulado como arcillas y sedimentos y de microorganismos como bacterias, virus y protozoos.
Los contaminantes químicos corrientes son metales pesados como hierro, manganeso, plomo, mercurio, arsénico, cobre, cinc, compuestos nitrogenados tales como amoníaco, nitrito y nitrato, carbonato o bicarbonato de calcio y magnesio, aniones como cloruro, fluoruro, sulfato y silicatos y las mencionadas, sustancias orgánicas. Aparte de estas sustancias, existen otros contaminantes de carácter antropogénico tales como cianuros, fenoles, cromo y detergentes.
Los contaminantes biológicos del agua y sus efectos se dan en la siguiente tabla:
El agua para beber debe cumplir con una serie de requisitos de calidad física, química y biológica. Desde el punto de vista físico el agua debe ser traslúcida, con una turbiedad y color mínimo -según normas de las autoridades de Salud-, inodora e insípida. Los requisitos de calidad química implican que el agua potable no debe contener los siguientes elementos o compuestos en concentraciones totales mayores que las indicadas en la tabla a continuación.
PROCESO DE POTABILIZACIÓN
CRIBADO:
Retención de sólidos flotantes como hierbas acuáticas, basura, madera, etc., a la entrada de la planta.
DOSIFICACIÓN:
El primer punto de dosificación de productos químicos se lleva a cabo en el canal alimentador antes del punto de medición, adicionando polímero o sulfato de aluminio para iniciar el proceso de Coagulación-Floculación.
PRESEDIMENTACIÓN:
Se cuenta con 2 tanques presedimentadores, con una capacidad de 43,000 m³ c/u con un tiempo de retención de 10 horas, trabajando en paralelo teniendo como principales funciones la de almacenamiento y sedimentación de sólidos.
CAJA DE MEZCLA:
Este elemento proporciona un flujo equitativo a los módulos de filtración, así como una buena mezcla de los productos químicos que se deseen dosificar (según requiera el tratamiento).
FILTRACIÓN:
El medio filtrante consta de antracita y gravas de soporte. El retro lavado de filtros se lleva a cabo con flujo proveniente de las unidades y un vertedor, el cual proporciona la carga necesaria para realizar el proceso.
DESINFECCIÓN:
En este proceso se eliminan por completo todas las bacterias patógenas que pudiera traer el agua y que causan enfermedades al hombre, como la amiba de vida libre. Para desinfectar se emplea el cloro, mundialmente utilizado por su alto poder germicida, fácil manejo y seguridad.
REGULACIÓN:
El propósito de los tanques de almacenamiento y regulación de agua potabilizada, es el de proveer el tiempo de contacto del cloro para la desinfección y contar con volumen disponible para cubrir altas demandas.
BOMBEO A LA RED:
Catorce equipos verticales y cuatro horizontales de bombeo disponibles para suministrar la energía necesaria, en forma de presión, para hacer llegar el agua potabilizada a cada uno de los usuarios en la red de distribución.
OTROS EJEMPLOS DE PLANTAS POTABILIZADORAS
La potabilizadora de Zaragoza elimina cada día 30 toneladas de residuos del Ebro
La planta extrae mediante un complejo sistema físico y químico la contaminación que lleva el Canal Imperial. El ayuntamiento reconoce que le será difícil cumplir los límites de THM a partir del 2009 sin agua de Yesa.
La planta potabilizadora municipal de Zaragoza, situada en Casablanca, extrae diariamente una media de treinta toneladas de residuos del agua del Canal Imperial de la que se abastece la ciudad, según explicó el jefe de servicio del Ciclo Integral del Agua, Alfonso Narvaiza.
Esos fangos, que son trasladados a un vertedero tras ser tratados, se obtienen en las distintas fases del proceso de potabilización. Este comienza con un proceso de desbaste en el que el agua recibe carbón activo y con el que pierde las impurezas de mayor tamaño. Le sigue otro de decantación y floculación en el que las partículas, tras una aportación de poli electrolito que las aglutina, caen por gravedad durante su paso por los once enormes decantadores del complejo. Esta fase incluye una leve cloración para evitar la formación de bacterias. El proceso continúa con una filtración en un sistema de balsas equipadas con un tamiz de arena silícea de cuarenta centímetros de grosor. Termina con la esterilización, en la que el agua recibe un máximo de un gramo de cloro por cada mil litros. Después pasa a los depósitos de regulación para ser distribuida por la red.
El uso del cloro es la causa de que, por reacción con la materia orgánica presente en el agua, se formen los trihalometanos (THM), un compuesto que, según algunos investigadores, es susceptible de provocar cáncer o favorecerlo. Los controles del propio ayuntamiento revelan que, en los tres últimos años, la presencia de THM supera en los meses de verano el valor límite que recomienda la UE --100 miligramos por litro, que será obligatorio respetar a partir del 1 de enero del 2009-- y se ha acercado en ocasiones a los 150 --en junio se detectaron 136 en Casablanca-- que todavía marca la ley en España.
DESALADORA
La desalinización o desalación es el proceso de eliminar la sal del agua de mar o salobre, obteniendo agua dulce.
Las plantas desalinizadoras o desaladoras son instalaciones industriales destinadas a la desalinización.
La denominación más correcta para el proceso es desalinización, puesto que desalación se define más genéricamente como el proceso de quitar la sal a algo, no sólo al agua salada.
El agua del mar es un ejemplo de mezcla homogénea. Es salada porque tiene sales minerales disueltas que precipitan cuando el agua se evapora. Debido a la presencia de estas sales minerales, el agua del mar no es potable para el ser humano y su ingestión en grandes cantidades puede llegar a provocar la muerte. El 97,5% del agua que existe en nuestro planeta es salada y sólo una cantidad inferior al 1% es apta para el consumo humano. Conseguir potabilizar el agua del mar es una de las posibles soluciones a la escasez de agua potable. Mediante la desalinización del agua del mar se obtiene agua dulce apta para el abastecimiento y el regadío. Las plantas desalinizadoras de agua de mar han producido agua potable desde hace muchos años, pero el proceso era muy costoso y hasta hace relativamente poco sólo se han utilizado en condiciones extremas. Actualmente existe una producción de más de 24 millones de metros cúbicos diarios de agua desalada en todo el mundo, lo que supone el abastecimiento de más de 100 millones de personas. La primera planta desalinizadora en España se ubicó en Lanzarote en 1965 y actualmente existen más de 700 en todo el país. Las plantas desalinizadoras también presentan inconvenientes. En el proceso de extracción de la sal se producen residuos salinos y sustancias contaminantes que pueden perjudicar a la flora y la fauna. Además, suponen un gasto elevado de consumo eléctrico. Con el fin de evitarlo, actualmente se están realizando estudios para construir plantas desalinizadoras más competitivas, menos contaminantes y que utilicen fuentes de energía renovables.
En este preciso instante más de 15000 desalinizadoras o desaladoras trabajan en todo el mundo transformando el agua salda de los océanos en agua potable.
Así funciona una desaladora
Nuestro “planeta azul” está cubierto de agua en un 75%, sin embargo, la mayor parte de ese líquido (un 97.5%) es agua salada, inservible para cualquier uso agrícola, industrial o humano.
Las forma más sencilla de convertirla en potable sería calentarla de modo que, al evaporarse, se separe de la sal, como empezaron a hacer durante los años 50 en Oriente Medio. Pero es un proceso largo que consume demasiada energía.
Por fortuna, actualmente disponemos de un método mucho más sofisticado, eficiente, económico y respetuoso con el medio ambiente para desalar el agua del mar, la ósmosis inversa. Es el sistema que utilizan ya miles de desalinizadoras en todo el mundo.
Captación y pretratamiento
Dos colectores de 2 metros de diámetro y 300 de longitud colocados en el fondo marino trasladan el agua hasta la zona de pretratamiento, donde se separan los sólidos en suspensión.
Además se añade hipoclorito sódico para eliminar algas, bacterias y otros microorganismos.
Filtros de arena
Los filtros de arena tamizan las partículas pequeñas que permanecen disueltas en el agua. Previamente se añaden coagulantes que favorecen la retención en estos filtros.
Filtros de cartucho
La microfiltración elimina cualquier impureza microscópica.
Membranas de ósmosis inversa
En el corazón de la planta, los bastidores de ósmosis inversa transforman en agua salada en agua dulce. Su funcionamiento se inspira en el proceso de ósmosis, un fenómeno natural que ocurre en todas las células de los seres vivos por el cual si dos soluciones de distinta concentración a través de una membrana, el líquido se mueve de la muestra más diluida a la más salina hasta igualar sus concentraciones.
Sin embargo, si de forma artificial se aplica una presión en el contenedor de la solución mas concentrada, el agua se mueve en la dirección contraria. Es lo que se conoce como ósmosis inversa, y permite eliminar la sal del agua procesada por una desaladora.
Membranas de ósmosis inversa
Cada bastidor contiene cerca de un centenar de tubos de presión que alojan hasta siete membranas de ósmosis inversa.
Una bomba de alta presión impulsa continuamente el agua salada por el interior del tubo. Sólo las moléculas de agua atraviesan las membranas. La sal y otras impurezas quedan atrapadas al otro lado formando la “salmuera de rechazo”.
Postratamiento y depósito
El agua se remineraliza añadiendo cal y dióxido de carbono (CO2), lo que la convierte en apta para el consumo humano. A continuación se almacena en una balsa desde donde será distribuida al depósito municipal y/o una balsa de riego.
Rechazo al mar
La salmuera sobrante se vierte de nuevo al mar. Para garantizar que el ecosistema de la zona no resulta dañado, en el caso de la planta desaladora de Carboneras las sales se mezclan con el agua de refrigeración que expulsa la contigua central térmica.
De este modo, la composición del líquido vertido resulta muy similar a la del agua del mar.
El uso de difusores garantiza una dilución rápida.
Desaladoras: Una alternativa, discutida, a los trasvases
La desalación de aguas procedentes del mar ha creado grandes expectativas en la cuenca mediterránea, pero también se ha constituido en fuente de polémica. Esta tecnología se propone como un medio alternativo a los discutidos trasvases para conseguir recursos hídricos de calidad en una zona históricamente afectada por la escasez de agua.
La reciente derogación del Plan Hidrológico Nacional, basado en el trasvase de aguas del Ebro, ha situado a la desalación en el primer plano informativo. Sus defensores aseguran que el consumo energético de estas plantas sería muy inferior al coste la construcción de la infraestructura necesaria para el trasvase, y recuerdan que la ocupación del terreno y el desplazamiento de tierras serían también menores. Sus detractores, sin embargo, subrayan el impacto medioambiental que suponen las salmueras -residuos de agua salada que genera este proceso de obtención de agua dulce, ya que para eliminarlas sólo cabe su traslado y evacuación al mar, con lo que ello significa de agresión a la biodiversidad marina. Los escasos estudios de impacto medioambiental disponibles en la actualidad, informan de que los vertidos de las plantas desalinizadoras han causado reducciones de poblaciones de peces, mortalidad de plancton y corales en el Mar Rojo, desaparición de manglares y angiospermas marinas en la laguna de Ras Hanjurah (Emiratos Árabes), y una contaminación importante de los fangos por cobres y níquel en Key West (Florida).
Desaladoras y consumo energético
Los investigadores llevan años intentando minimizar el problema del alto consumo de energía de las desaladoras. De hecho, existe ya una tecnología para crear energía basándose en la propia salmuera: un dispositivo llamado PE (Intercambiador de Presión, Pressure Exchanger en inglés) transfiere energía directamente de la salmuera al flujo de alimentación sin los problemas de rendimiento de los ejes giratorios de alta velocidad de las fábricas actuales. Si se siguiera este sistema, la reducción de los costes energéticos y económicos podría suponer que por primera vez sería posible producir agua potable a partir de agua de mar con un coste inferior por metro cúbico que el obtenido por otras vías (pantanos, canales, trasvases). Porque ese es otro de los aspectos claves, todavía no resuelto, de la polémica: ¿cuál es el precio final de un metro cúbico de agua desalada industrialmente y cuál el del proveniente del trasvase del Ebro?
Inconvenientes de la desalinización
• En el proceso de extracción de la sal del agua de mar se producen residuos salinos que, una vez vertidos al mar, perjudican a la flora marina al aumentar la salinidad de las aguas.
• Las complejas instalaciones de ósmosis inversa requieren un gran consumo de electricidad.
• Las desalinizadoras se instalarían en lugares no ocupados por las urbanizaciones turísticas.
• Como fábricas que son, tienen una vida limitada.
• El agua desalada, al parecer, podría perjudicar a la agricultura. Los cítricos, por ejemplo, tan abundantes en la zona de Valencia y Murcia, son muy sensibles a los minerales que contiene el agua desalada.
• Habría que realizar nuevas y costosas obras de infraestructura para trasladar el agua desalada a las zonas donde es necesaria.
Ventajas de la desalinización
• Según algunas fuentes, supone el 3% de ocupación de terreno y el 3% de desplazamiento de tierras frente al trasvase del Ebro previsto en la Ley de Plan Hidrológico Nacional (PHN), ya derogado.
• El sistema de desalinización consumiría un 30% menos de energía que la requerida para trasladar el agua del Ebro a Cataluña, Comunidad Valenciana, Murcia y Almería.
• Podrían utilizarse energías renovables para el funcionamiento de las desaladoras, dado que en numerosas zonas del sur y el este del país, el sol y/o el viento abundan.
Consejos de los expertos
Los investigadores del Centre d´Estudis Avancats de Blanes - CSIC (Consejo Superior de Investigaciones Científicas) informan de una serie de medidas que habría que tener en cuenta:
• La localización de las desaladoras debería ser en zonas donde el impacto sobre las comunidades bentónicas sea mínimo (verter preferentemente los residuos en fondos sin vegetación). Es importante evitar bahías cerradas y sistemas de gran valor ecológico, como las praderas de angiospermas marinas.
• Los vertidos de salmueras habrá que situarlas en zonas de hidrodinamismo medio o elevado, que facilite la dispersión de la sal vertida al mar.
• Deben evitarse cambios que puedan afectar los procesos de sedimentación.
• Intentar que el agua de origen sea de buena calidad para minimizar el tratamiento químico posterior. -Necesidad de investigar los distintos aspectos de impacto de salmueras en el litoral. Son necesarios estudios del impacto de cada elemento del vertido por separado y también de sus posibles interacciones.
• Habría que establecer cuáles son los límites de tolerancia de las distintas comunidades bentónicas mediterráneas que pueden verse afectadas por los vertidos.
Energías renovables
Hay diversos factores que hacen de la desalación de agua del mar una aplicación atractiva para las energías renovables. Por un lado, muchas zonas con escasez de agua desalada poseen un buen potencial de alguna de dichas energías, especialmente la eólica y la solar. Un factor positivo es la simultaneidad estacional entre la época de mayor demanda de agua potable y la disponibilidad de dichas energías. En numerosas localidades costeras y centros turísticos, la demanda de agua potable crece en verano, motivado por el gran aumento que experimenta la población debido al turismo. Y es precisamente en verano cuando la disponibilidad de la radiación solar es máxima. Todos estos factores han motivado que varias instituciones y organismos oficiales hayan desarrollado, o estén desarrollando, proyectos destinados a mejorar y hacer más competitivos los sistemas de desalación de agua de mar que funcionan con energías renovables.
¿Cómo se desala el agua de mar?
La corriente de agua del mar, después de pasar por la planta desalinizadora, se convierte en un caudal de agua dulce apta para el abastecimiento urbano y el regadío. El problema es que durante este proceso se genera la salmuera, residuo del que hay que deshacerse, aunque también se podría reutilizar para generar un ecosistema salobre e incluso para obtener energía que realimente la fábrica desaladora.
Hay dos procesos básicos para extraer la sal del agua: por destilación (evaporación) y por ósmosis inversa (se fuerza al agua de mar a pasar, bajo una alta presión, a través de una membrana semipermeable que filtra las sales y las impurezas). En las plantas que funcionan por destilación el vertido (la salmuera, fundamentalmente) representa de 8 a 10 veces el volumen de agua depurado, mientras que en las plantas de ósmosis inversa este volumen del residuo es menor, de 2,5 a 3 veces el volumen depurado, si bien su contenido en sales es mucho mayor. En ambos casos, el vertido incluye algunos productos químicos (biocidas, anti-incrustantes y anti-espumantes) utilizados en el tratamiento del agua.
Enlacespurificacióndeaguasnoticia en Periódico de AragónDesalinizaciónArtículo en Muy interesante sobre desaladora
artículo en la revista Consumer
