El tratamiento del agua es cualquier proceso que mejora la calidad del agua para hacerla más aceptable para un uso final específico. El uso final puede ser el consumo humano, el suministro de agua industrial, el riego, el mantenimiento del caudal de los ríos, la recreación acuática o muchos otros usos, incluido el de ser devuelto de forma segura al medio ambiente. El tratamiento del agua elimina contaminantes y componentes indeseables, o reduce su concentración para que el agua sea apta para el uso final deseado. Este tratamiento es crucial para la salud humana y permite que los seres humanos se beneficien tanto del consumo de alcohol como del uso del riego.
Catálogo
Historia
Los primeros métodos de tratamiento del agua incluían la filtración de arena y la cloración. El primer uso documentado de filtros de arena para purificar el suministro de agua data de 1804, cuando el propietario de una blanqueadora en Paisley, Escocia, John Gibb, instaló un filtro experimental, vendiendo sus excedentes no deseados al público. Este método fue refinado en las dos décadas siguientes y culminó en el primer suministro público de agua tratada del mundo, instalado por la Chelsea Waterworks Company en Londres en 1829.
Tratamiento para la producción de agua potable
El tratamiento para la producción de agua potable implica la eliminación de contaminantes del agua bruta para producir agua lo suficientemente pura para el consumo humano sin ningún riesgo a corto o largo plazo de efectos adversos para la salud. Las heces pueden ser fuente de bacterias patógenas, virus, protozoos y helmintos. Directrices para la calidad del agua potable]. Las sustancias que se eliminan durante el proceso de tratamiento del agua potable,Desinfección es de incuestionable importancia en el suministro de agua potable segura La destrucción de patógenos microbianos es esencial y muy comúnmente implica el uso de agentes químicos reactivos como sólidos en suspensión, bacterias, algas, virus, hongos y minerales como el hierro y el manganeso. Estas sustancias siguen causando un gran daño a varios países de bajo desarrollo que no tienen acceso a la purificación del agua.
Los procesos involucrados en la eliminación de los contaminantes incluyen procesos físicos como la sedimentación y la filtración, procesos químicos como la desinfección y la coagulación y procesos biológicos como la filtración lenta de la arena.
Las medidas adoptadas para garantizar la calidad del agua no sólo se refieren al tratamiento del agua, sino también a su transporte y distribución después del tratamiento. Por lo tanto, es una práctica común mantener los desinfectantes residuales en el agua tratada para eliminar la contaminación bacteriológica durante la distribución.
Las directrices de la Organización Mundial de la Salud (OMS) son un conjunto general de normas destinadas a aplicarse cuando no se aplican mejores normas locales. Se aplican normas más rigurosas en toda Europa, los Estados Unidos y en la mayoría de los demás países desarrollados.
El agua suministrada a las propiedades domésticas, para el agua del grifo u otros usos, puede ser tratada antes de su uso, a menudo mediante un proceso de tratamiento en línea. Estos tratamientos pueden incluir ablandamiento de agua o intercambio de iones. Muchos sistemas patentados también afirman que eliminan los desinfectantes residuales y los iones de metales pesados.
Procesos
Una combinación seleccionada de los siguientes procesos se utiliza para el tratamiento de agua potable municipal en todo el mundo:
- Precloración para el control de algas y la detención del crecimiento biológico
- Aireación junto con precloración para la eliminación del hierro disuelto cuando está presente con pequeñas cantidades de manganeso.
- Coagulación para floculación o filtración lenta de arena
- Ayudas coagulantes, también conocidas como polielectrolitos, para mejorar la coagulación y la formación de flóculos más robustos.
- Sedimentación para la separación de sólidos, es decir, la eliminación de sólidos suspendidos atrapados en el flóculo.
- Filtración para eliminar las partículas del agua, ya sea mediante el paso a través de un lecho de arena que puede lavarse y reutilizarse, o mediante el paso a través de un filtro diseñado especialmente que puede ser lavable.
- Desinfección para matar bacterias, virus y otros patógenos.
Las tecnologías para el agua potable y otros usos están bien desarrolladas, y hay diseños generalizados disponibles de los cuales se pueden seleccionar procesos de tratamiento para pruebas piloto en la fuente de agua específica. Además, varias empresas privadas ofrecen soluciones tecnológicas patentadas para el tratamiento de contaminantes específicos.
La automatización del tratamiento de agua es común en el mundo desarrollado. La calidad del agua de la fuente a través de las estaciones, la escala y el impacto ambiental puede dictar los costos de capital y los costos de operación. El uso final del agua tratada dicta las tecnologías de monitoreo de calidad necesarias, y las habilidades disponibles localmente típicamente dictan el nivel de automatización adoptado.
Tratamiento de aguas industriales
Dos de los principales procesos de tratamiento de agua industrial son el tratamiento de agua de caldera y el tratamiento de agua de refrigeración. Una gran cantidad de tratamiento de agua adecuado puede llevar a la reacción de sólidos y bacterias dentro de las tuberías y la carcasa de la caldera. Las calderas de vapor pueden sufrir incrustaciones o corrosión si se dejan sin tratar. Los depósitos calcáreos pueden conducir a una maquinaria débil y peligrosa, mientras que se requiere combustible adicional para calentar el mismo nivel de agua debido al aumento de la resistencia térmica. El agua sucia de mala calidad puede convertirse en un caldo de cultivo para bacterias como la Legionella, lo que supone un riesgo para la salud pública.
La corrosión en calderas de baja presión puede ser causada por oxígeno disuelto, acidez y alcalinidad excesiva. Por lo tanto, el tratamiento del agua debe eliminar el oxígeno disuelto y mantener el agua de la caldera con el pH y los niveles de alcalinidad adecuados. sin un tratamiento eficaz del agua, un sistema de agua de refrigeración puede sufrir de formación de incrustaciones, corrosión e incrustaciones y puede convertirse en un caldo de cultivo para bacterias nocivas. Esto reduce la eficiencia, acorta la vida útil de la planta y hace que las operaciones sean poco confiables e inseguras.
Desalinización
El agua salada puede ser tratada para obtener agua dulce. Se utilizan dos procesos principales, la ósmosis inversa o la destilación. Ambos métodos requieren más energía que el tratamiento del agua de las aguas superficiales locales, y por lo general sólo se utilizan en zonas costeras o donde el agua, como las aguas subterráneas, tiene una alta salinidad.
Purificación de agua portátil
Vivir lejos de los suministros de agua potable a menudo requiere algún tipo de proceso de tratamiento de agua portátil. La complejidad puede variar desde la simple adición de una tableta desinfectante en la botella de agua de un excursionista hasta complejos procesos de varias etapas que se llevan en barco o avión a las zonas de desastre.
Producción de agua ultrapura
Algunas industrias como la producción de obleas de silicio, tecnología espacial y muchos procesos metalúrgicos de alta calidad requieren agua ultrapura. La producción de esta agua implica normalmente muchas etapas, y puede incluir la ósmosis inversa, el intercambio de iones y varias etapas de destilación utilizando aparatos de estaño sólido. Este método es extremadamente útil al hacer que la producción de agua sea extremadamente pura según las normas de calidad del agua de la EPA.
Países en vías de desarrollo
Las opciones tecnológicas apropiadas para el tratamiento del agua incluyen diseños de puntos de uso (POU) o de autoabastecimiento a escala de la comunidad y de los hogares. Estos diseños pueden emplear métodos de desinfección solar del agua, utilizando la irradiación solar para inactivar microorganismos dañinos transmitidos por el agua directamente, principalmente por el componente UV-A del espectro solar, o indirectamente a través de la presencia de un fotocatalizador de óxido, típicamente soportado por el TiO2 en sus fases de anatasa o rutilo. A pesar de los avances en la tecnología SODIS, las unidades militares de tratamiento de excedentes de agua como el ERDLator se siguen utilizando con frecuencia en los países en desarrollo. Las nuevas unidades de purificación de agua por ósmosis inversa (ROWPU) de estilo militar son portátiles, las plantas de tratamiento de agua autónomas están cada vez más disponibles para el uso público.
Para que la reducción de las enfermedades transmitidas por el agua sea duradera, los programas de tratamiento de aguas que los grupos de investigación y desarrollo inician en los países en desarrollo deben ser sostenibles para los ciudadanos de esos países. Esto puede asegurar la eficiencia de tales programas después de la partida del equipo de investigación, ya que el monitoreo es difícil debido a la lejanía de muchos lugares.
Consumo de energía
Las plantas de tratamiento de agua pueden ser importantes consumidores de energía. En California, más del 4% del consumo de electricidad del estado se destina al transporte de agua de calidad moderada a largas distancias, tratando el agua con un alto nivel. En áreas con fuentes de agua de alta calidad que fluyen por gravedad hasta el punto de consumo, los costos serán mucho más bajos. Los procesos que evitan la necesidad de bombear tienden a tener una baja demanda de energía en general. Aquellas tecnologías de tratamiento de agua que requieren muy poca energía, incluyendo filtros de goteo, filtros lentos de arena y acueductos por gravedad.