4.3 Exhaustibility and the Lockean provisos
4.3.4 The Link Between Scarcity and Commodification
Figura 11: Esquema Planta de Tratamiento TANQUE DESARENADOR CAPTACIÓN
PLANTA DE TRATAMIENTO
SISTEMA DE FILTROS COAGULACIÓN
1
2
3
4
8
7
6
5
TANQUE DE DESINFECCIÓN TANQUE No 2 Al3SO4 CLORO GASEOSO CAMARA CONTROL DE CLOROEl agua viene del tanque desarenador a través de dos tubos de 8 pulgadas y es recibida en la planta de tratamiento por sólo un tubo en hierro galvanizado del mismo diámetro, generando así una mayor presión en la misma (Fotografía 12). La longitud del tubo, desde la entrada hasta el sistema de filtros es de aproximadamente 18 metros. A poco más o menos de 90 centímetros de la entrada se presenta un acople con un sistema de coagulación estática que está conformado por un tubo de igual diámetro (8pulgadas) y 90 centímetros de longitud con aspas donde ocurre una mezcla rápida, en el cual podría presentarse la coagulación; el coagulante se puede adicionar al agua justo después de la entrada a la planta de tratamiento. Después es transportada hacia un sistema de filtros dispuesto en dos etapas, la primera consta de cuatro filtros ascendentes que actúan como clarificadores de 2.47 metros de diámetro y 1.40 de altura en la parte cilíndrica, conectados en paralelo, con un lecho muy profundo de 1.40 metros de grava y arenas gruesas en flujo ascendente y la segunda con otros cuatro de 2.47 metros de diámetro y 1.80 de altura en la parte cilíndrica, con una profundidad de lecho filtrante de 1.20 metros de antracita y arena que cumplen con el proceso de filtración de las partículas más pequeñas. El agua es conducida luego a un tanque donde se mezcla con cloro gaseoso para su desinfección, de allí es depositada en el tanque de No 2 para su posterior distribución a los demás tanques de almacenamiento.
Acople con sistema de coagulación Entrada
5.3.1 Coagulación - Floculación
La planta de tratamiento del acueducto Tribunas Córcega E.S.P cuenta con un sistema estático para la coagulación que consiste en un acople con un tubo de 8 pulgadas de diámetro y 90 centímetros de longitud ubicado a 90cm de la entrada, conectado a lo largo de la conducción (Fotografía 13). Este tubo posee aspas inmóviles que provocan una mezcla rápida, y una posterior floculación en el tubo de conducción.
No obstante, en este acueducto no se lleva a cabo el proceso de coagulación - floculación, ya que como se ha mencionado antes, de acuerdo con análisis desarrollados por el laboratorio de Aguas de la Universidad Tecnológica de Pereira sobre el agua tratada cumple, durante la mayor parte del tiempo y aún sin dicho proceso, con las normas nacionales (decreto 1575 y resolución 2115); lo que puede deberse a que, como se puede percibir en la fotografía 3, el agua que se capta del río Barbas es tan limpia (ver tablas 1 y 3) que generalmente no requiere mucho tratamiento para salir de la planta con tales características. Adicionar coagulante podría representar, en estos casos, un costo innecesario.
El costo que representa la etapa de coagulación para la planta de tratamiento es, entonces, el deterioro de un sistema de aspas desaprovechado, pues la única función que está cumpliendo éste dentro del proceso es generar una turbulencia en la conducción que poco o nada puede aportar al tratamiento del agua.
Este sistema de aspas podría tener menor tiempo de vida si se desarrollara la coagulación, pero por lo menos estaría realizando la función para la cual, se sabe, está diseñado.
Cuando la época es lluviosa la calidad del agua es controlada suspendiendo la entrada de agua al sistema de tratamiento mientras se presenta la sedimentación de las partículas en suspensión en el tanque desarenador y evacuando la que llega con alta turbiedad.
No obstante lo anterior, se debe aclarar que la administración de esta empresa se encuentra muy interesada en desarrollar dicho proceso ofreciendo continuidad en el sistema y poniendo en curso las sugerencias hechas por VALREX S.A., quien desarrollo e instalo la planta de tratamiento.
La propuesta hecha por VALREX S.A. pone a consideración un rango de concentración para el coagulante de 5 a 15 ppm de sulfato de aluminio (Al3SO4) tipo A. (19).
Sistema de coagulación Entrada
90 cm
Fotografía 14: Acople para Mezcla Rápida
5.3.2 Filtración
El proceso de filtración, en esta planta se realiza mediante dos (2) etapas, la primera es considerada como un proceso de clarificación en la que se remueven las partículas de mayor tamaño y en la segunda se retienen las que por su volumen logran pasar a través de los lechos en la primera.
Para llevar a cabo este proceso se cuenta con ocho (8) tanques filtrantes, en cuatro (4) de ellos se somete el agua a una filtración rápida ascendente (FRA) a través de dos lechos constituidos por gravas y arenas gruesas respectivamente, después de éstos, el agua pasa a otra etapa de 4 filtros en una filtración rápida descendente (FRD), a través de dos (2) lechos filtrantes, uno conformado por antracita y el otro por arena.
Clarificación:
El agua llega a esta etapa y es distribuida en cuatro reactores de clarificación de 2.47 metros de diámetro y 1.40 de altura en la parte cilíndrica, conectados en paralelo, con un lecho muy profundo de 1.40 metros de grava y arenas gruesas en flujo ascendente (en la fotografía 14, tanques 1, 2, 3 y 4).
Con este proceso se pretende retirar las partículas de mayor tamaño, por lo que se realiza mediante una filtración rápida ascendente que favorece la sedimentación sobre los granos del lecho filtrante de dichas partículas, reteniendo también algunas pequeñas que por cernido, adsorción, impacto y, en menor grado, por sedimentación, quedan sujetas al lecho filtrante.
Figura 12: Mecanismos de Clarificación
Filtración:
El agua clarificada en los reactores de la primera etapa, pasa a una segunda etapa de FRD con cuatro (4) tanques de filtrado también conectados en paralelo de 2.47 metros de diámetro y 1.80 de altura en la parte cilíndrica, con una profundidad de lecho filtrante de 1.20 metros de antracita y arena (en la fotografía 14, tanques 5, 6, 7 y 8).
Cabe resaltar que en esta planta de tratamiento, debido a que no se practica la coagulación, la responsabilidad de remoción de las partículas suspendidas que logran evadir la etapa de desarenado y que producen turbiedad, color y olor, recae sobre el proceso de filtración, lo que podría implicar un menor tiempo de vida útil de los reactores de dicho proceso, y por ende un mayor costo de operación aunado a este proceso.
La frecuencia de lavado puede estar también representando aumento en los costos de operación, ya que, según la información suministrada por el señor Norberto Cardona, operario de la planta de tratamiento, se está realizando, habitualmente cada dos días y, durante las épocas de alta pluviosidad cada 24 horas.
De acuerdo con las características reportadas por los análisis realizados (tablas 1 y 3), estos filtros podrían trabajar con menores frecuencias de lavado, puesto que el contenido de materiales suspendidos es bastante bajo en estas aguas. El cambio de los lechos filtrantes se realiza, en la actualidad, cada diez (10) años según lo afirmado por don Norberto Cardona.
8
7
6
5
1
Fotografía 15: Reactores de Filtración
5.3.3 Desinfección
El agua, después de pasar por las dos etapas de filtración, es conducida hacia un tanque para su desinfección, a este tanque llega un tubo que transporta cloro desde los cilindros, a este conducto se le han hecho múltiples perforaciones en la sección que se encuentra en contacto con el agua dentro del tanque para permitir una mayor distribución del reactivo.
En esta planta de tratamiento la desinfección se realiza mediante la adición de cloro gaseoso, la dosificación de este reactivo, de acuerdo con las recomendaciones expuestas por VALREX S.A. para esta empresa, puede realizarse con una concentración de 2 a 3 ppm (6.9 a 10.3 Kg de cloro puro en operación de 40L/s continua las 24horas) (19).
De acuerdo con los resultados obtenidos en el análisis de veinte (20) muestras de agua tratada, tomadas en un punto de consumo, la dosificación de cloro es bastante buena, ya que la eficiencia de este proceso es muy alta, y la concentración de cloro residual se encuentra siempre dentro de las exigencias gubernamentales. Sin embargo en algunas muestras de agua tratada se nota presencia de Coliformes totales, lo que indica que el tiempo de contacto con dicho reactivo no es suficiente para eliminar toda la carga microbiana, no obstante, cabe la posibilidad de que se hayan cometido errores durante la toma de dichas muestras.
Conducción de Cloro
Es importante aclarar que en el sistema de tratamiento de este acueducto el proceso de desinfección es el único apoyo que recibe la fase de filtración para producir agua potable.
Adición de Cloro
Fotografía 17: Punto de Mezcla para la Desinfección
6 RESULTADOS
Para el desarrollo de este trabajo se tomaron 40 muestras puntuales, 20 de agua a la entrada de la planta y 20 en las oficinas de la administración de la empresa Tribunas Córcega E.S.P. a una distancia de 12 kilómetros sobre carretera de la planta de tratamiento; fueron 2 muestras por semana, 1 en cada punto de muestreo durante un periodo comprendido entre el 11 de marzo y el 30 de julio de 2008, cada muestra fue enviada al Laboratorio de Aguas de la Universidad Tecnológica de Pereira para realizar un análisis donde se determinara cuantitativamente pH, Turbiedad, Dureza, Coliformes Totales y Escherichia Coli tanto en el agua cruda como en la tratada, además Cloro Residual en el agua tratada. Los datos obtenidos, al igual que un tratamiento estadístico básico se presentan en las próximas cuatro (4) tablas.
pH (Unidades de pH) Turbiedad (NTU) Cloro Residual (mg/L) Cruda Tratada Variación Cruda Tratada Tratada
6,39 6,57 -0,18 8,58 2,75 0,50 6,58 6,71 -0,13 8,44 2,06 ---- 7,31 7,09 0,22 0,99 0,78 1,30 6,46 6,51 -0,05 3,75 3,71 0,80 6,21 6,36 -0,15 1,74 2,16 0,70 6,46 6,50 -0,04 1,43 1,70 0,84 6,36 6,41 -0,05 1,10 1,45 0,36 6,44 6,59 -0,15 1,29 1,02 0,49 6,74 6,76 -0,02 1,82 1,50 0,81 7,45 7,19 0,26 2,18 1,57 0,71 7,94 8,13 -0,19 0,97 0,90 0,83 7,97 7,72 0,25 21,40 5,17 ---- 6,67 6,57 0,10 1,16 0,84 1,20 6,07 6,22 -0,15 3,87 1,10 0,60 6,26 6,37 -0,11 2,36 1,17 0,81 7,80 7,65 0,15 1,57 1,39 0,70 6,89 6,74 0,15 1,59 1,33 0,89 6,85 6,84 0,01 1,13 1,15 1,25 6,51 6,54 -0,03 0,89 0,58 0,77 7,57 7,30 0,27 1,60 1,14 1,01
Tabla 1: Resultados de caracterización. pH, turbiedad y cloro residual
Medida
pH Turbiedad Cloro Residual
Cruda Tratada Cruda Tratada Tratada
MÁXIMO 7,97 8,13 21,40 5,17 1,30
MÍNIMO 6,07 6,22 0,89 0,58 0,36
PROMEDIO 6,85 6,84 3,39 1,67 0,81
DESV EST 0,61 0,52 4,79 1,10 0,26
VARIANZA 0,37 0,27 22,95 1,21 0,07
Coliformes Totales (UFC/100ml) Escherichia Coli (UFC/100ml) Dureza (mg CaCO3 /L) Cruda Tratada Cruda Tratada Cruda Tratada
1152,00 0,00 64,00 0,00 7,00 8,00 1340,00 0,00 400,00 0,00 9,00 19,00 1152,00 0,00 79,00 0,00 8,00 9,00 >1600 126,00 44,00 0,00 9,00 10,00 1152,00 3,00 63,00 0,00 10,00 8,00 1200,00 0,00 110,00 0,00 9,00 8,00 ---- ---- ---- ---- 8,00 8,00 1048,00 0,00 97,00 0,00 9,00 21,00 1220,00 4,00 120,00 0,00 11,00 10,00 3100,00 0,00 220,00 0,00 11,00 11,00 1350,00 8,00 60,00 0,00 7,00 8,00 >1600 179,00 75,00 0,00 11,00 6,00 >1600 0,00 52,00 0,00 7,00 7,00 >1600 0,00 25,00 0,00 9,00 9,00 >1600 0,00 111,00 0,00 8,00 8,00 >1600 0,00 57,00 0,00 9,00 9,00 >1600 26,00 102,00 0,00 9,00 9,00 >1600 8,00 138,00 0,00 9,00 9,00 >1600 0,00 48,00 0,00 9,00 11,00 >1600 0,00 48,00 0,00 9,00 11,00
Tabla 3: Resultados de caracterización. Carga microbiana y dureza total
Medida
Coliformes Totales
Escherichia Coli Dureza
Cruda Tratada Cruda Tratada Cruda Tratada MÁXIMO >1600 179,00 400,00 0.00 11,00 21,00 MÍNIMO 1048,00 0,00 25,00 0.00 7,00 6,00 PROMEDIO ---- 18,63 100,00 0.00 8,90 9,95 DESV EST 639,87 48,39 100,00 0.00 1,21 3,69 VARIANZA 409434 2341,69 7229,01 0.00 1,46 13,63
6.1 ANÁLISIS DE RESULTADOS
Dado que se pretende mostrar las características fisicoquímicas del agua que llega a la planta de tratamiento, se tomó una muestra de la misma cada semana, durante 20 semanas también se busca mostrar las cualidades del agua para consumo, que deben corresponder a las mismas que salen de la planta de tratamiento, puesto que el almacenamiento y la distribución no deben alterar la calidad del agua, excepto en la disminución de cloro remanente, para lo que se recogieron además muestras del agua en las instalaciones de la sede administrativa de la empresa con la misma periodicidad. A continuación se presenta un análisis de resultados por separado para cada parámetro.
Se debe resaltar que durante el periodo en el que se recogieron las muestras se presentaron semanas con un alto nivel de lluvias y otras en las que llovió moderadamente, aún así las características del agua que entra en la planta de tratamiento son bastante favorables.
6.1.1 pH:
El agua cruda presenta un máximo de pH de 7.97 y un mínimo de 6.07, con un promedio de 6.85, una desviación estándar de 0.61 y 0.37 de varianza, el agua tratada muestra valores de 8.13, 6.22, 6.84, 0.52 y 0.27 respectivamente.
El agua tratada muestra un máximo lejano por debajo del límite superior de la norma, el mínimo se encuentra fuera de lo permitido pero cercano al límite inferior, el promedio se ubica dentro de las exigencias gubernamentales y tanto la desviación estándar como la varianza son relativamente bajas, lo que muestra poca variabilidad en los datos y por tanto repetitividad de los mismos.
Como se puede observar en la figura 1 la variación del pH provocado por el tratamiento es casi nula, pues ambas líneas conservan la misma tendencia. Este parámetro se encuentra en un 80 por ciento dentro del rango exigido por la norma. De las 20 muestras de agua tratada analizadas sólo 4 se encuentran ligeramente por debajo de lo exigido por la resolución 2115 de 2007.
Pese a presentarse una baja variación en el pH, los datos reportados en las tablas 1 y 2 muestran un aumento de este parámetro, pues doce de las veinte muestras de agua tratada (60%) muestran un valor de pH mayor que su simultánea en el agua cruda, lo que se debe a la etapa de cloración, pues , como se mencionó anteriormente, la desinfección con cloro aumenta el pH. (13)
Es importante resaltar que el rango de pH en el que se encuentra el agua cruda permite una muy buena coagulación, pues, según la información encontrada en la página de Internet http://www.netsalud.sa.cr/aya/club/chapt05.html, un rango de
pH entre 6 y 7 es óptimo para la coagulación con sulfato de aluminio favoreciendo una alta remoción de la turbiedad y el 70 % de los valores reportados para el afluente de la planta de tratamiento se encuentra dentro de este rango.
0,00 1,00 2,00 3,00 4,00 5,00 6,00 7,00 8,00 9,00 10,00 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 Agua Cruda Agua Tratada Mínimo Admitido Máximo Admitido Gráfico 1: Curva de pH 6.1.2 Turbiedad:
Las tablas 1 y 2 presentan para este parámetro, en Unidades Nefelométricas de Turbiedad (NTU), un máximo de 21.4 y un mínimo de 0.89, el valor promedio es de 3.39, la desviación estándar de 4.79 y 22.95 de varianza, el agua tratada muestra valores de 5.17 como el máximo valor, 0.58 para el mínimo, un promedio de 1.67; 1.10 y 1.21 para la desviación estándar y la varianza respectivamente; este promedio satisface, en la actualidad, los objetivos de una planta de tratamiento, pues se ubica por debajo del máximo admitido por la norma en este momento que es de 5 NTU para empresas que como Tribunas Córcega E.S.P., tienen menos de 100000 suscriptores, sin embargo para el año 2012 se deberá ser más exigentes con la remoción de este parámetro, puesto que la resolución 2115 de 2007 exige que para tal año la turbiedad en el agua tratada no sea mayor a 2 NTU para este grupo de empresas.
El gráfico No 2 representa la turbiedad de los dos tipos de agua estudiados, el valor máximo permitido para este parámetro hasta el año 2012 por la resolución 2115 de 2007 que es de cinco unidades nefelométricas de turbiedad (5 NTU), para acueductos que, como el de la Empresa de Servicios Públicos Tribunas Córcega E.S.P., cuentan con un número de usuarios inferior a 100.000 y el valor máximo admitido para este parámetro a partir de dicho año, el cual será de 2 NTU
Gráfico 2: Curva de Turbiedad
En este gráfico resalta la calidad del agua cruda; pues esta presenta un máximo de 21.4, valor que es bastante bajo, teniendo en cuenta que es agua cuyo único tratamiento a sido desarenado, sin procesos químicos ni físicos que la induzcan. Podemos notar que 17 de las 20 muestras tomadas de esta agua, un 85 %, se encuentran, desde antes del tratamiento, dentro de las exigencias gubernamentales para agua potable, esto nos indica que la turbiedad del agua cruda por el momento no constituye un problema serio para la empresa.
En la línea del agua tratada podemos ver que sólo 1 punto (5%) sobrepasa la barrera de las 2NTU con un valor muy cercano a éste. Lo que revela un procedimiento apropiado en la eliminación de este parámetro. No obstante, la figura 3, aunque muestra eficiencias de remoción altas, deja ver también valores negativos que resaltan falencias en dicho sistema y por tanto requiere de correcciones que permitan eliminar dichas fallas.
-40,00 -20,00 0,00 20,00 40,00 60,00 80,00 100,00 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 Agua Cruda Agua Tratada Eficiencia
Gráfico 3: Eficiencia en Remoción de Turbiedad
Se puede deducir del gráfico No 3 que para las turbiedades más altas en el agua cruda (por encima de 8 NTU) se presentan los mayores porcentajes de remoción (superiores al 65 %), esto hace sospechar que estas turbiedades pueden deberse a partículas grandes como arena que pueden ser retenidas fácilmente en los lechos filtrantes y, por tanto se obtienen tales proporciones en la eficiencia. También puede pensarse en que, por la distancia entre los coloides (a mayor concentración de partículas, menor distancia entre ellas), se está presentando aglutinamiento sin adición de coagulante.
6.1.3 Cloro Residual:
En las primeras 2 tablas encontramos los valores de cloro remanente arrojados en el análisis del agua tratada. Podemos ver que presenta un máximo de 1.30 mg/L, ubicado éste muy por debajo del máximo permitido por la norma, un mínimo de 0.36mg/L, siendo mayor que el valor mínimo exigido, el promedio es de 0.81mg/L, un valor bastante favorable puesto que se aleja de los extremos en el rango de aceptación. La desviación estándar y la varianza presentan valores de 0.26 y 0.07 respectivamente, mostrando reproducibilidad en los resultados.
La dosificación de cloro en la planta de tratamiento del acueducto Tribunas Córcega E.S.P. se lleva a cabo de manera apropiada, si tenemos en cuenta que el cloro residual se encuentra, cien por ciento dentro de la norma, como lo muestra el gráfico 4.
6.1.4 Carga Microbiana
A continuación se presentan los datos de la carga microbiana tanto en el agua cruda como en la de consumo. Para el análisis de este parámetro se cuenta con 19 registros para cada tipo de agua puesto que de las muestras tomadas en la semana 7, referente al día 22 de abril, no se tiene datos sobre el contenido microbiano. 0,00 200,00 400,00 600,00 800,00 1000,00 1200,00 1400,00 1600,00 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 Coliformes Totales Escherichia Coli
Gráfico 5: Comparativo Contenido Microbiano en el Agua Cruda
En el anterior gráfico se representa un comparativo de los contenidos de Coliformes Totales y Escherichia Coli en el afluente de la planta de tratamiento, se puede notar que en el 58% de las muestras, la carga de Coliformes Totales es tal que, sin haberle realizado una dilución previa, sobrepasa el límite de detección del método utilizado, mientras que la carga referida a Escherichia coli es bastante baja, si la comparamos con el contenido de Coliformes y puede ser determinada con la técnica utilizada (Filtración por membrana) sin ninguna dilución.
6.1.4.1 Coliformes Totales
Como puede observarse en el gráfico No 4, más del 50% de las muestras tomadas de agua cruda presentan incontables unidades formadoras de colonias en 100 ml (UFC/100ml) de Coliformes Totales, lo que indica que estas aguas contienen una muy alta carga de estos microorganismos.
En la tabla No 3 se logra percibir que un 63% de las muestra tomadas registran eliminación completa de los coliformes totales y que en algunos de los casos en los que no se presenta este hecho, la carga de estos microorganismos en el agua cruda es bastante alta.
El 37% de las muestras de agua tratada muestran presencia de Coliformes Totales (hasta 179 UFC/100ml) exigiendo modificaciones en el proceso de desinfección que, aunque mantiene el cloro residual libre dentro del rango permitido y muestra altas eficiencias de eliminación microbiana, no está siendo ejecutado de la mejor manera, ya que, según la resolución 2115, se requiere una eliminación total de estos patógenos.
En los resultados obtenidos de las 20 muestras de agua cruda no puede calcularse el máximo, ya que, como se mencionó antes, en la mayoría de las muestras se hizo imposible contar las UFC de los Coliformes Totales, el mínimo encontrado fue de 1048 UFC/100ml; el análisis de desviación estándar y de varianza hacen saber que el contenido de éstos es impredecible.
0,00
200,00
400,00
600,00
800,00
1000,00
1200,00
1400,00
1600,00
1
3
5
7
9
11
13
15
17
19
Agua Cruda Agua TratadaGrafico 6: Coliformes Totales
6.1.4.2 Escherichia coli
En la tabla No 4 se presentan los valores del contenido de este patógeno en los