Hac

1

• 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

Posgrado de la Facultad de Ingeniería Ambiental
de la UNI 14 de diciembre de 2006
Ing. Ricardo Torres, Asesor en Calidad del Agua,
CEPIS/OPS/OMS
2
OPCIONES TECNOLÓGICAS Y NIVELES DE SERVICIOPARA
EL ABASTECIMIENTO Y DISTRIBUCIÓN DE AGUA
3
OPCIÓN TECNOLÓGICA

• Conjunto de obras de ingeniería
• que permiten el adecuado abastecimiento de agua
• de una determinada comunidad

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NIVEL DE SERVICIO

• Categoría de atención al usuario de acuerdo a
  condiciones
• físicas,
• económicas, y
• sociales
• Familiar
• Multifamiliar

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OPCIONES TECNOLOGICAS EN ABASTECIMIENTO DE AGUA

• CONVENCIONALES
• (Conjunto de operaciones y procesos que permiten
  un servicio completo)
• Redes de distribución con conexiones
  domiciliarias

• NO CONVENCIONALES
• (Servicio básico)
• Protección de manantiales
• Bombas manuales, molinos de viento
• Aguas de lluvia

• Gravedad
• Bombeo

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NIVELES DE SERVICIO EN ABASTECIMIENTO DE AGUA
7

• SISTEMAS NO CONVENCIONALES DE ABASTECIMIENTO DE
  AGUA

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Agua de lluvia
Característica Aprovecha el agua de lluvia caída
sobre el techo de la vivienda

• 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.

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Bombas manuales
Característica Extraen el agua subterránea sub
superficial. Aplicables en suelos fácil de
excavar y acuíferos poco profundos

• 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
• Disponibilidad de repuestos

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(No Transcript)
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Protección de manantiales
Característica Aprovechamiento del agua que
brota del subsuelo (manantiales) por medio de
surtidores próximos a la fuente de agua.
Generalmente 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
• Una conexión atiende a varios usuarios

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• SISTEMAS CONVENCIONALES DE ABASTECIMIENTO DE AGUA

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GRAVEDAD 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 públicas

• Desventajas
• Producción de significativas cantidades de aguas
  residuales

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(No Transcript)
15
GRAVEDAD 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 mantenimiento de la planta de tratamiento

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(No Transcript)
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BOMBEO 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

• Ventajas
• No requiere de tratamiento
• Fácil de desinfectar
• Nivel de servicio por conexiones domiciliarias
  y/o piletas 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 impulsión del agua

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(No Transcript)
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BOMBEO 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.

• Desventajas
• Alto costo de implementación
• Nivel de tarifas elevados por el costo de la
  operación del sistema de tratamiento e impulsión
• Requiere de personal especializado para su
  operación y mantenimiento

• Ventajas

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(No Transcript)
21

• NIVELES DE SERVICIO EN ABASTECIMIENTO DE AGUA

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PILETAS 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
• Una conexión atiende a varios usuarios

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Piletas públicas
24
Conexiones domiciliarias
25
Costo/Hab Protección de manantial Bomba manual Agua de lluvia Pileta públicas Gravedad sin tratamiento Gravedad con tratamiento Bombeo sin tratamiento Bombeo con tratamiento








120-140
90-100
60-70
COSTO
40-50
20-30
20-30
15-20
10-15
TECNOLOGIA
26
OPCIONES TECNOLÓGICAS PARA EL TRATAMIENTO
INTRA-DOMICILIARIO DEL AGUA DE BEBIDA
27
MEJORAMIENTO DE LA CALIDAD DEL AGUAnivel
domiciliario
28
International Network to Promote Household Water
Treatment and Safe Storage World Health
Organization
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ABASTECIMIENTO DE AGUA MEJORADA

• CARACTERÍSTICAS
• Conducción por tuberías
• Protección de pozos y manantiales
• Agua de lluvia
• Distancia de la fuente menor a 1 km de la
  vivienda
• Cantidad de agua más de 20 litros por per/día

30
ACCESO A SUMINISTRO DE AGUA MEJORADA (2002)
31
MÉTODOS DE TRATAMIENTOnivel intradomiciliario
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Resumen de criterios de opciones de desempeño de
HWTS
Criterio 1 Estudios de laboratorio 1 Estudios de laboratorio 1 Estudios de laboratorio 1 Estudios de laboratorio 2 Estudios de campo 2 Estudios de campo 3Puede la intervención se realizada a escala?
Opción Virus Bacteria Protozoa Proteccion Residual? Aceptable a los ususarios? Impacto en la salud? 3Puede la intervención se realizada a escala?
Cloración Medio Alto Bajo Cloro Si Si 4 estudios Si opera a escala de comunidad y nacional
Filtración en arena Desconocido Medio alto Alto No Si Desconocido Desconocido - opera a escala de comunidad y regional
Filtros Cerámicos Desconocido Medio alto Alto No Si Si 1 estudio (filtros importados) Desconocido - opera a escala de comunidad y regional
Disinfección solar Alto Alto Alto Almacenamiento seguro Si Si 4 estudios Desconocido - opera a escala de comunidad y regional
Filtración y Cloración Medio Alto Desconocido Cloro Si Si 1 estudio transversal sin publicar Desconocido - opera a escala de comunidad y regional
Floculación y Cloranción Alto Alto Alto Cloro Si Si 5 estudios Si - opera a escala de comunidad y nacional
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ALMACENAMIENTO NIVEL INTRADOMICILIARIO
Envases cerámicos Baldes Ollas Calabazas Reci
pientes flexibles (bolsas) Barriles Cisternas B
otellas Envases de latón Envases patentados
(CDC, oxfam, etc)
34
(No Transcript)
35
MÉTODOS FÍSICOS
Ebullición Exposición al sol Radiación UV
(lámparas) Sedimentación Filtración Aeración
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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

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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 60ºC
• Esporas 120ºC en calor húmedo 20 min.
• 170ºC en calor seco 90 min.

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EBULLICIÓN

• Método eficaz y accesible
• Restringido por la creciente escasez de
  combustible
• RECOMENDACIONES
• Hervir en un recipiente tapado
• Franca ebullición entre 5 y 15 minutos
• Evitarse la aeración posterior (recontaminación)
• Una vez hervida, dejarse enfriar y vaciarse
  directamente al vaso o recipiente para su consumo
• No introducir recipiente dentro del agua hervida
• Consumirse dentro de las 24 h

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PASTEURIZACIÓN

• Mayor a 62.8ºC durante 30 minutos
• 71.7º durante 15 segundos
• Suficientes para remover las bacterias, rotavirus
  y enterovirus
• Giardia lamblia (resistentes a la cloración)
• 56ºC 10 min,
• Entamoeba histolytica 50ºC

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PROCESOS FOTOQUÍMICOS

• Radiación ionizante del tipo ultravioleta (UV)
• Radiación electromagnética de la luz visible
• Radiaciones dañan las moléculas de los ácidos
  nucleicos
• Aplicables en el trópico (de preferencia entre
  los 15 y los 35 de latitud)
• Radiación solar incidente con valores mayores a
  gt500 W/m2
• Niveles acumulados de radiación solar mayor a
  4000 W-hs/m2 (5 ó 6 horas) inactiva 100 de
  bacterias.

41
FUENTES DE LUZ UV

• Es la porción del espectro electromagnético
• Se 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.

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REDUCCIÓN DE MICROORGANISMOSPOR RADIACIÓN UV
(99 inactivación)
MICROORGANISMOS RADIACIÓN mJ/cm2
BACTERIAS 7
VIRUS 59
PROTOZOARIOS
Giardia 5
Criptosporidium (99.9) 10
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FACTORES SIGNIFICATIVOS Y DETERMINANTES EN LA
REMOCIÓN DE LOS MICROORGANISMOS

• La intensidad de la luz solar y el tiempo de
  exposición depende de la localización geográfica
  (latitud), variaciones estacionales, nubes, el
  rango efectivo de longitudes de onda de la luz y
  la hora.
• La clase de bacterias expuestas, la naturaleza y
  composición del medio y la presencia de
  nutrientes capaces de soportar el crecimiento y
  la multiplicación de los microorganismos.
• El tipo y las características de los recipientes
  (color, forma, tamaño, grosor y transparencia a
  la luz del sol)
• El grado de turbiedad, paso de luz y volumen

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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

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DESINFECCIÓN DEL AGUA

• Proceso de destrucción o inactivación de agentes
  patógenos y otros microorganismos indeseables.

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VENTAJAS DE LA DESINFECCIÓN

• Superar riesgo de contaminación de la fuente
• Protege al agua en la aducción y distribución
• Controla contaminación al nivel
  intra-domiciliario (almacenamiento)
• Resguarda contra inadecuada operación y
  mantenimiento

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CARACTERÍSTICAS DESEABLES EN UN DESINFECTANTE DE
AGUA

• Destruir o inactivar los microorganismos
  patógenos en un tiempo prudencial
• Ser fiable dentro del rango de condiciones en que
  se encuentra el agua (caudal, temperatura, pH)
• Mantener un residual en el sistema de
  distribución para evitar la recontaminación

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CARACTERÍSTICAS DESEABLES EN UN DESINFECTANTE DE
AGUA

• No introducir ni producir sustancias tóxicas
  (debajo de los valores guía)
• Ser seguro y conveniente de manejar y aplicar
• Determinación exacta rápida y apropiada de la
  concentración.
• Razonable costo del equipo, instalación,
  operación, mantenimiento y reparación

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MÉTODOS DE DESINFECCIÓN
FÍSICOS FÍSICOS QUÍMICOS QUÍMICOS QUÍMICOS
Ultrafiltración Ultrasonido Ósmosis inversa Electroforético Ebullición Congelación Ultrafiltración Ultrasonido Ósmosis inversa Electroforético Ebullición Congelación Cloro Gas Gas
Ultrafiltración Ultrasonido Ósmosis inversa Electroforético Ebullición Congelación Ultrafiltración Ultrasonido Ósmosis inversa Electroforético Ebullición Congelación Cloro Hipoclorito sodio calcio
Ultrafiltración Ultrasonido Ósmosis inversa Electroforético Ebullición Congelación Ultrafiltración Ultrasonido Ósmosis inversa Electroforético Ebullición Congelación Cloro Dióxido de cloro Cloraminas Otros Dicloroisocianurato de sodio Dióxido de cloro Cloraminas Otros Dicloroisocianurato de sodio
Ultrafiltración Ultrasonido Ósmosis inversa Electroforético Ebullición Congelación Ultrafiltración Ultrasonido Ósmosis inversa Electroforético Ebullición Congelación Permanganato de potasio Yodo Bromo Ozono Peróxido de hidrógeno Plata Permanganato de potasio Yodo Bromo Ozono Peróxido de hidrógeno Plata Permanganato de potasio Yodo Bromo Ozono Peróxido de hidrógeno Plata
Radiación ionizante Gamma Permanganato de potasio Yodo Bromo Ozono Peróxido de hidrógeno Plata Permanganato de potasio Yodo Bromo Ozono Peróxido de hidrógeno Plata Permanganato de potasio Yodo Bromo Ozono Peróxido de hidrógeno Plata
Radiación ionizante Ultravioleta Permanganato de potasio Yodo Bromo Ozono Peróxido de hidrógeno Plata Permanganato de potasio Yodo Bromo Ozono Peróxido de hidrógeno Plata Permanganato de potasio Yodo Bromo Ozono Peróxido de hidrógeno Plata
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PRODUCTOS PARA LA CLORACIÓN
COMPUESTO PRESENTACIÓN APLICACIÓN DE Cl2 ACTIVO
Hipoclorito de sodio (comercial) Líquido Solución 10-15
Hipoclorito de sodio (electrólisis) Líquido Solución 0,6-1,0
Hipoclorito 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
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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

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TIEMPO 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.

53
DEMANDA 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

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CONSIDERACIONESFINALES

• Los métodos físico-químicos pueden ser fácilmente
  disponibles y prácticos de emplear, como también
  difíciles de conseguir y complicados de emplear a
  nivel de vivienda
• Pueden ser económicos o costosos y la efectividad
  microbioló-gica es muy variada.
• El uso de cualquiera de las tecnologías demanda
  la aplicación de cuidados para lo cual es
  recomendable ejecutar el análisis de peligro e
  identificación de los puntos críticos de control
  (HACCP).
• La aplicación de cualquiera de las tecnologías no
  es sencilla, demanda un gran esfuerzo de
  planificación, implementación y sobre todo de
  seguimiento

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Muchas gracias por su atención
rtorres_at_paho.org
http//www.bvsde.paho.org