El abastecimiento de agua para uso y consumo humano con calidad adecuada es fundamental para prevenir la transmisión de enfermedades y efectos tóxicos en el organismo. Con el objeto de lograrlo, se requiere establecer límites permisibles en cuanto a sus características bacteriológicas, físicas, organolépticas, químicas y radiactivas. Con el fin de asegurar y preservar la calidad del agua en los sistemas hasta la entrega al consumidor, se debe someter a un método de tratamientos de purificación de agua. A continuación te presentamos los pasos del proceso de purificación de agua necesarios si el agua se utilizará para consumo humano.
El proceso de purificación de agua consiste en un tratamiento físico y químico que tiene como objeto eliminar contaminantes que podrían representar un riesgo. Entre los contaminantes podemos encontrar, microorganismos, compuestos inorgánicos (sales, minerales, metales) y compuestos orgánicos (grasas, aceites, derivados del petróleo, plaguicidas, detergentes, fármacos,…).
En el mercado del agua embotellada, las grandes marcas nos han acostumbrado al sabor del agua baja en sales (agua osmotizada), sin embargo esto no quiere decir que una agua purificada que no sea baja en sales no sea apta para su consumo. En México basta con que se cumpla con la NOM-127-SSA1-1994 para garantizar que es seguro beberla.
A continuación se muestran las etapas más comunes de un sistema de purificación de agua:
1. Desinfección
El cloro es el desinfectante más usado para reducir o eliminar los microorganismos, tales como bacterias y virus, que pueden estar presentes en el agua. La adición de cloro en el agua potable ha reducido en gran medida el riesgo de enfermedades transmitidas a través de ella, como la difteria, la fiebre tifoidea y el cólera.
La cloración desinfecta el agua, pero no la purifica por completo.
Las normas mexicanas establecen que hay que alcanzar una concentración de cloro libre residual de 0.5 a 1.5 mg/l.
2. Filtración con medios granulares
La filtración es el proceso de purificación que elimina los sólidos suspendidos en el agua. Los filtros que utilizan medios granulares, también se llaman de lecho profundo. Dependiendo del tipo de medio, pueden llegar a retener partículas con diámetros mayores a 1 micras, aunque típicamente solo retienen las mayores a 5 a 10 micras, que pueden estar presentes en el agua, como tierra, arena, limo y otras. Es necesario filtrar sedimentos en una de las primeras etapas del proceso de purificación a fin de eliminar partículas que podrían ensuciar u obstruir los equipos utilizados en las etapas posteriores.
Los medios granulares más comunes son arena sílica, zeolita, antracita, granate (garnet) o la combinación de algunos de ellos en lo que se denomina un lecho multimedia.
Los filtros de medios granulares requieren retrolavarse cuando el diferencial de presión entre la entrada y la salida alcanza los 10 psi.
3. Carbón activado granular (CAG)
El CAG es un excelente adsorbente de compuestos orgánicos que pueden ser tóxicos o producir color, olor o sabor al agua.
Además, en esta etapa el CAG actúa como un agente reductor del cloro libre que lo convierte en ion cloruro (Cl–).
Por su naturaleza el CAG es un medio propicio para el desarrollo bacteriano. Primordialmente, atrapa moléculas orgánicas, muchas de las cuales son biodegradables y constituyen el alimento de estos organismos. Además, tienen una superficie rugosa que permite a las bacterias una buena fijación que impide que el agua las arrastre. De esto, el crecimiento bacteriano es una consecuencia inevitable de la operación de equipos adsorbedores con CAG.
Existen varios procesos de sanitización para el control bacteriano en camas de carbón activado, mismos que deben efectuarse periódicamente. La periodicidad dependerá de la efectividad de la misma, de las condiciones de operación y de ubicación del equipo.
Se recomienda realizar el cambio de CAG una vez por año.
4. Suavización
Se recomienda suavizar el agua cuando se va a osmotizar y su dureza es mayor a 170 mg/L . También se recomienda cuando no se va a osmotizar y su valor es tal que causa un sabor desagradable o que causa incrustación en los equipos subsiguientes. El que un agua sea incrustante depende de índices, como el de Langelier, cuyo valor es función de la dureza, el pH, los sólidos disueltos totales, la alcalinidad total y la temperatura.
¿Qué es la dureza total del agua?
La dureza total del agua es la suma de la concentración de varios iones metálicos divalentes en el agua, capaces de formar incrustaciones. Normalmente está formada casi en su totalidad por Ca+2 y Mg+2. Para fines prácticos se consideran solo estos dos cationes.
Para suavizar se utiliza una resina de intercambio iónico, cargada negativamente (catiónica). Se trata de esferas sintéticas con matriz polimérica, capaces de intercambiar iones en un líquido, de acuerdo con su carga y la intensidad de la misma. Para el proceso de suavización se utiliza resina cationica fuerte.
Cuando el agua pasa a través de la resina, los iones de Ca+2 y Mg+2 con una carga positiva fuerte, remplazan a los iones de Na+ que tienen menor carga. De esta manera, los iones que provocan dureza quedan retenidos en las esferas de resina.
Las resinas de intercambio iónico tienen una capacidad de intercambio determinada que normalmente se mide en granos por pie cúbico (gr/ft3). Cuando se alcanza este límite, debe regenerarse la resina. El regenerante es una solución de cloruro de sodio (NaCl) al 10%.
Cabe mencionar que la dureza no es un problema que afecte a la salud humana.
5. Ósmosis Inversa (OI)
Sólo se requiere osmotizar el agua cuando se busca disminuir la concentración de sales presentes en ella. Como se mencionó al inicio del presente boletín, las grandes marcas han acostumbrado al público al sabor característico de aguas con bajo contenido en sales.
En un equipo de ósmosis inversa, al aplicar una presión suficientemente alta al agua, se le fuerza a pasar a través de una membrana porosa que rechaza a más del 99% de las sales. Esta tecnología implica que un porcentaje del agua que se alimenta al sistema se destine a rechazo para que arrastre las sales. A este flujo se le llama rechazo o concentrado. El porcentaje de agua rechazada depende de la calidad de agua a tratar. Dependiendo el caso, se diseñan equipos de múltiples membranas con arreglos en serie o paralelo.
Membranas de ósmosis inversa.
En el mercado existen diferentes tipos de membranas: alta productividad, alto rechazo, agua salobre, por mencionar algunas. Las diferencias en su diseño y en sus materiales de fabricación les otorgan capacidades diferentes tanto en flujo de operación, como en porcentaje de rechazo de sales.
Las membranas pueden incrustarse con carbonatos, sílice, materia orgánica o microorganismos. Cuando esto sucede, pueden tratare in situ o enviarse a desincrustar mediante químicos adecuados para cada caso.
Previo a la entrada a la OI, se coloca un filtro de cartucho con la finalidad de retener partículas sólidas mayores a 1 micra, que no se hubieran logrado retener en los equipos anteriores o procedentes de los mismos. Es una última protección para la OI.
6. Ozono
En este punto de un tren de tratamiento, el agua ya está purificada y es apta para beber. Sin embargo es necesario utilizar métodos de desinfección para proteger el agua contra contaminación bacteriana por fuentes externas posteriores a la OI.
El proceso generación de ozono parte de oxígeno molecular (O2), que pasa a través de una cámara especial en el que se expone a una carga eléctrica con el voltaje suficiente para romper el enlace covalente del O2 y recombinar en moléculas triatómicas de oxígeno (O3, Ozono). Este tipo de generación de ozono se conoce como “de descarga de corona”.
El O3 se inyecta en forma de burbujeo a un tanque de residencia o mediante succión con ayuda de un ventury, directo a la tubería del agua producto para hacerla llegar al tanque de almacenamiento de agua tratada.
La ozonización deja un residual que es útil cuando el agua se envasa en garrafones reciclables que pueden haber quedado con alguna contaminación bacteriana después del proceso de lavado.
7. Esterilizador luz ultravioleta UV
Como una última etapa de esterilización y previo al embotellado, como una segunda barrera de protección, se utiliza una lámpara de luz ultravioleta (UV) en la que el agua pasa a través de una cámara que integra una fuente de luz UV de la longitud de onda adecuada para impedir la reproducción y proliferación bacteriana o viral en caso de estar presente.
Dependiendo la marca, los bulbos de las lámparas UV tienen diferentes promedios de vida media, aunque en general es de 9000 horas.
Existen otros sistemas utilizados en el proceso de purificación de agua, estos son los más usuales y los que se necesitan en la potabilización de agua.
Este proceso es uno de muchos arreglos que puede tener un tren de tratamiento de agua, y el tren más adecuado depende de varios factores: si son garrafones o son botellas de pet; si el tren de tratamiento está dentro de una nave muy limpia y con un ambiente muy controlado o si no lo está; si la planta se encuentra en una zona con mucha contaminación microbiana (establos, basureros, plantas de tratamiento de aguas residuales; industrias que generan emisiones contaminadas…), el tren requiere mayores precauciones.
Hay empresas que necesitan ozono en el agua como paso final, a una concentración baja pero que deje un residual en los garrafones o botellas pet, para alargar la vida de anaquel. Ese residual de ozono desaparece (se descompone en oxígeno) en poco tiempo.
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