Embed Size (px)
Citation preview
EVALUACIÓN DE UN PROTOTIPO PARA LA POTABILIZACIÓN DEL AGUA DE LA PRESA GUADALUPE VICTORIA EN DURANGO.
Vigueras Cortés J.M.; Villanueva Fierro I. y Vicencio De La Rosa G. Academia de Ciencias Ambientales del CIIDIR IPN Unidad Durango
CLAVE SIP 20061459
RESUMEN En la ciudad de Durango se vive y se percibe un estrés hídrico debido a factores como el
incremento de la población a un ritmo acelerado en las ultimas cinco décadas; la
contaminación antropogénica y de origen natural (exceso de flúor y arsénico),
abastecimiento deficiente y aprovechamiento del agua, así como la sobreexplotación de
mantos freáticos. Debido a lo anterior es necesario buscar alternativas económicas y no
convencionales de tratamiento, disponibilidad y abastecimiento de agua para uso y
consumo humano que cumpla con la NOM-127-SSA1-1994. El agua de la Presa Gral.
Guadalupe Victoria, por sus orígenes, se considera como una fuente alternativa de agua
segura. En este estudio se evaluó el prototipo no convencional tipo Lamella, su eficiencia
del proceso de floculación-coagulación. Los resultados de la construcción del prototipo, las
pruebas de hermeticidad, la prueba de jarras con ayuda del Potencial Z y con el Método
Estadístico Simplex Secuencial, se optimizó la adición de los polímeros. Se trabajo el
prototipo a un gasto de 1.0 litro/minuto; se utilizó cal para mantener la alcalinidad por
arriba de 120 mg/L de CaCO3, a pH entre 6.5 y 8.5. Se obtuvo un producto con una
turbiedad promedio de 0.5 FTU; se logró remover el color verdadero hasta 5 unidades Pt-
Co. La concentración de aluminio se mantuvo por debajo de la concentración que marca la
NOM-127-SSA-1994 en el agua al final del tratamiento. Obteniendo como conclusión que
es factible el uso de un clarificador tipo Lamella con un proceso de coagulación floculación
empleando Policloruro de Aluminio, Poliacrilamida y cal, para obtener agua apta para uso y
consumo humano.
INTRODUCCIÓN
El crecimiento de la población en grandes centros de población ha provocado que la
calidad, el abastecimiento y aprovechamiento del agua para uso y consumo humano sean
insuficientes, y la ciudad de Durango no es la excepción de acuerdo al Plan Estatal de
Desarrollo (PED) 2005 -2010, y el Instituto Nacional de Estadística, Geografía e
Informática (INEGI, (2000). De acuerdo a la Gerencia Estatal de la Comisión Nacional
del Agua (CNA), actualmente los mantos freáticos del Valle del Guadiana, están
sobreexplotados. El 46% de lo que se extrae de agua en la Ciudad es para uso agrícola y el
43% para uso público urbano y servicios. De lo anterior, cerca del 82% es extraído de
pozos, y se ha observado a lo largo de 16 años que el nivel estático ha disminuido 26 cm
por año. Se estima que la disponibilidad de agua subterránea tiene un déficit de 34,872,588
m3/año, lo que indica que no existe volumen disponible para nuevas concesiones en la
unidad hidrológica denominada acuífero Valle del Guadiana en el Estado de Durango
(CNA 2000).
Los contaminantes del agua de los embalses de una presa se consideran de tipo físico,
relativamente fáciles de remover, impurezas que incluyen partículas inorgánicas, tales
como arcillas, y materia orgánica natural suspendida, lo que le da un color característico y
turbidez, y en ocasiones olor a cieno, sobre todo en temporada de lluvias, lo que hace que
esta agua no se consuma. Por su origen el agua tiene una carga microbiológica, la que a
través de cloración puede eliminarse. La conductividad hidráulica del agua de los pozos de
Durango tienen alrededor de 450 μS/cm, mientras que el agua de la presa contiene
alrededor de 88 μS/cm, lo que significa que el agua de la Presa contiene menor cantidad de
sólidos disueltos. De acuerdo a lo anterior, el PED (2005 – 2010) mencionan que el agua de
la Presa Gral. Guadalupe Victoria, debe ser considerada como una fuente segura de agua
para los habitantes de la ciudad de Durango..
Al igual que el PED, el CIIDIR Unidad, Durango se ha propuesto contemplar y evaluar
alternativas económicas y no convencionales de tratamiento, disponibilidad y
abastecimiento de agua para uso y consumo humano que cumpla con la NOM-127-SSA1-
1994. Como materia prima los recursos hídricos más importantes susceptibles de explotar
es el efluente de la Presa Gral. Guadalupe Victoria. A fin de determinar los parámetros
óptimos de potabilización se propuso la evaluación de un prototipo no convencional tipo
Lamella, en el que se desarrolló el proceso de floculación-coagulación. Para lograr este
objetivo se diseñó y se construyó empleando materiales que propiciaron hermeticidad y
reproducibilidad de resultados a nivel piloto, empleando agua de la Presa, previamente
caracterizada y obteniendo datos de dosificación óptima de coagulante y floculante a través
de Pruebas de Jarras con el apoyo del equipo de Potencial Zeta, de tal forma que cumpla
con los límites máximos permisibles en cuanto a sus características físicas y químicas que
dicta la NOM.
1. Fuente de abastecimiento de agua
El agua de la presa Guadalupe Victoria, es utilizada en su totalidad para riego agrícola.
Durante la planeación de su construcción se consideró que parte de la capacidad de
almacenamiento podría suministrar 500 L/s para abastecimiento de agua potable a la ciudad
de Durango, independientemente de la prevista para riego (SRH, 1969), como una fuente
alternativa que a largo plazo sustituyera parte del caudal procedente de pozos profundos,
para evitar la sobre explotación del acuífero, y que desde luego sería la fuente de
abastecimiento para una planta potabilizadora. (CNA, 2000)
Debido a la deficiencia en la recarga de los acuíferos actualmente, no se autorizan la
perforación de pozos agrícolas, sino únicamente para abastecimiento de agua potable,
donde se operan 79 pozos profundos, concesión autorizada por CNA con una capacidad de
bombeo de 2 650 L/s, de los cuales se extraen 1 780 L/s, lo que arroja un volumen nominal
de 56,134,080 m3/año.
Diversos factores han ocasionado la disminución de los niveles de los mantos acuíferos del
Valle del Guadiana, entre los que destaca el crecimiento poblacional de la ciudad y por
consecuencia el incremento en el abastecimiento del consumo de agua entubada; el uso
ineficiente de los establecimientos y servicios y el crecimiento de las industrias que
demandan este líquido vital, lo que pone en riesgo la disponibilidad y acceso en calidad y
cantidad, no solo en el presente sino en el futuro (CNA 2000).
2. Coagulación y precipitación química
La coagulación y floculación son procesos donde compuestos como sales metálicas y/u
óxidos metálicos o hidróxidos como la cal, son agregadas al efluente con la finalidad de
desestabilizar la materia coloidal y causar una aglomeración de pequeñas partículas hasta
alcanzar tamaños considerables y formar lo que se llaman flocs o flóculos, que son más
fácilmente removidos por gravedad. La efectividad del proceso es influenciado por la
concentración del agente coagulante, la dosificación del coagulante, el pH del agua y la
fuerza iónica así como la concentración y naturaleza de los compuestos orgánicos
(Stephenson, et al 1996).
Las sales de aluminio y el policloruro de aluminio (sales de aluminio polimerizadas) han
sido ampliamente usados como coagulantes en el tratamiento de agua potable y aguas
residuales, sin importar tanto las características químicas y calidad biológica (Van-
Benschoten et al, 1990). Estos son efectivos en la remoción de un amplio rango de
impurezas del agua incluyendo partículas inorgánicas, tales como arcillas, partículas
coloidales, sustancias orgánicas naturales disueltas y microorganismos patógenos (Duan, et
al 2003).
Casi todas las impurezas coloidales en el agua están cargadas negativamente y por lo tanto
pueden ser estables como resultado de la repulsión eléctrica. La desestabilización del
coloide se puede llevar a cabo agregando cantidades relativamente grandes de sales o
cantidades más pequeñas de cationes que interactúen específicamente con los coloides y
neutralicen su carga.
Cationes altamente cargados tales como el Al3+ y Fe3+ podrían ser eficaces a este respecto.
El exceso de dosificación puede dar la revocación de la carga y el reestabilización de
coloides (Duan et al 2003).
La formación de flocs esta afectada por la concentración de Aluminio, el mezclado, el tipo
y concentración de aniones, el tiempo de contacto y el pH (Van-Benschoten, et al, 1990).
Existe un método para llevar a cabo la coagulación eficaz en aguas de turbidez baja, que
consiste en la adición de más partículas como ayuda de coagulante (arcillas o cal) lo que
permite aumentar la concentración coloidal y se produce un flóculo más constante (Weber
et al 1979).
3. Clarificador (LAMELLA) de Placas Inclinadas.
Es un equipo que por un procedimiento físico separa los sólidos del agua, en un espacio de
un tercio de lo que lo hace un clarificador convencional (circular). Después de la
floculación, estos sólidos reposan en placas inclinadas y por gravedad resbalan al fondo.
Pueden ser con fondo cónico o cilíndrico. Su construcción es de acero al carbón con
recubrimientos epóxicos internos y externos, o bien, acero inoxidable. Su capacidad va de
10 a 2,000 L/min.
Es un clarificador gravitacional, que remueve sólidos de los líquidos, por medio de la
gravedad. Los clarificadores de placas inclinadas, son unidades compactas con una área de
sedimentación de menos del 25% del espacio requerido por clarificadores convencionales.
El espacio entre las placas es usualmente de unos centímetros, lo contrario a la profundidad
total del tanque que son varios de metros. Así, la sedimentación es reducida drásticamente,
el flujo debe ser laminar para prevenir que los sólidos vuelvan a ser arrastrados a la
superficie por el líquido en movimiento.
Las placas están inclinadas a un ángulo que excede al ángulo de reposo natural de los
sólidos. El flujo del agua sin turbulencia entra por la parte final de dichas placas, los sólidos
se sedimentan en las placas y se deslizan al fondo del tanque, logrando una clarificación
eficiente. Inclinando las placas lo suficiente, se dá un autolavado, por lo que se recomienda
sea de 45° para partículas pesadas y 60° para partículas ligeras.
La máxima capacidad de flujo de diseño de un clarificador de placas se basa en el Indice de
Flujo por unidad de área proyectada de manera horizontal. El tiempo de retención no es un
criterio de selección
La sedimentación se lleva a cabo resbalando los sólidos sedimentables por las placas , hasta
el fondo del equipo, por lo que éste debe de estar provisto de una capacidad de
almacenamiento de sólidos adecuada a la cantidad que se calcula se acumularán. Ante esta
situación es necesario tener espacio suficiente para prevenir turbulencias y acumulamientos
excesivos, que provoque el arrastre de sólidos a la superficie. El clarificador de fondo
cónico hará que el lodo resbale y se acumule en el fondo, pero “el lodo no deberá
compactarse, deberá ser ligero”. (ACSMEDIOAMBIENTE, 2004).
MATERIAL Y MÉTODOS
1. Área de Estudio.
El Estado de Durango esta localizada a una latitud norte de 22º17' y 26º50' y una longitud
oeste de 102º30' y 107º09'. La precipitación media anual es de 525 mm (CNA, 2000). La
hidrografía de la región está representada por siete corrientes principales que descienden de
los flancos de la Sierra Madre Occidental y desembocan en el Océano Pacifico, dichas
corrientes mencionadas de norte a sur son: Rió Presidio, Río Baluarte, Río Cañas, Río
Acaponeta, Río Rosa Morada, Río Bejuco y Río San Pedro.
La presa Gral. Guadalupe Victoria esta ubicada en la latitud Norte 23°57´34.5” y longitud
Oeste 104°44´16.11”, alimentada por corrientes que descienden de la Sierra Madre
Occidental, pertenece a la región hidrológica No. 11 Presidio – San Pedro, cuenca 01 del
Río San Pedro de la subcuenca El Tunal. Esta cuenca tiene una captación de 81 Mm3 y
cubre una área de 1800 km2 Actualmente el agua de la presa Gral. Guadalupe Victoria es
utilizada en su totalidad para la riego conducidas por el Rió el Tunal.
Fotografía 1. Localización geográfica de la Presa Gral. Guadalupe Victoria.
PPrreessaa GGrraall.. GGuuaaddaalluuppee vviiccttoorriiaa
El municipio de Durango cuenta con una población de 49 habitantes/km2 y es un de los
más extensos del país con 10 041.6 km2 de extensión territorial (INEGI, 2000; CNA, 2004).
En el periodo de 1950 a 2000, la población del municipio se quintuplicó, pasando de
98,636, a 491,436 creciendo a una tasa media anual de 3.26%, según el INEGI, (2000).
2. Caracterización del agua.
A fin de conocer las características del agua de la Presa Gral. Guadalupe Victoria, se
realizó un muestreo (fotografía 2) de acuerdo a la (NMX-AA-014-1980), entre las 10:00 y
10:30 de la mañana utilizando garrafones de 20 litros de Policarbonato, previamente
lavados y desinfectados con cloro al 3% v/v, con tapa hermética.
Fotografía 2. Muestreo de agua de la Presa.
Las muestras se tomaron dentro y fuera de la presa en dos puntos diferentes y al final se
mezclan y homogeneizaron para constituir en una muestra compuesta. Los muestreos se
realizaron en dos épocas del año: primavera y verano del 2006.
En campo se determinó pH, Conductividad Eléctrica, Temperatura, Oxigeno Disuelto (OD)
y Potencial de Oxido-Reducción (ORP). Las muestras fueron transportadas y analizadas en
el Laboratorio de Ambiental del Centro; donde se determinó el contenido de Sólidos
Sedimentables, Color, Fluoruros, Acidez y Alcalinidad. Las pruebas se realizaron apegadas
a criterios de análisis de agua de la Norma (NMX-115-SCFI-2001).
3. Construcción del Prototipo.
El prototipo se construyó con acero al carbón de ¼ de espesor con recubrimientos epóxicos
internos y externos de color blanco, resistente a ácidos y bases. Consta de tres
compartimentos: el primero es un tanque de reacción de coagulación del agua cruda con
agitación por medio de un agitador mecánico (mezcla rápida) (Fotografía 3).
Fotografía 3. Tanque de mezcla rápida y descarga del agua cruda.
El segundo, consiste en un tanque de reducción de velocidad con mamparas donde se lleva
a cabo la floculación. El tercer compartimiento es un sedimentador provisto de placas de
acrílico de 3 mm a 45°, donde se lleva a cabo la sedimentación de los flóculos. En el fondo
tiene una geometría tipo tolva cónica, con una válvula de globo para retirar los sedimentos.
Fotografía 4. Vista frontal del prototipo
Lamella.
Para poner en marcha el prototipo, realizar las pruebas de hermeticidad, donde se hicieron
los siguientes ajustes:
• Se cambiaron las placas de vidrio inclinadas por placas de acrílico de 3 mm de
espesor.
• Para evitar fugas en cada sección donde había juntas, se sellaron con silicón.
Para establecer la evaluación del prototipo se acondicionó de acuerdo a la siguiente
metodología.
Consta de un tanque almacenamiento de 1000 L colocado a 3 m de altura respecto del nivel
del prototipo Lamella. Este alimenta a un tanque de 200 L provisto de un flotador, que sirve
como regulador de flujo. El efluente pasa posteriormente a un filtro de arena, que elimina
sólidos suspendidos, en caso de que los hubiera y finalmente una válvula reguladora para
controlar el gasto al prototipo.
Fotografía 5. Montaje del experimento y sus accesorios.
4. Prueba de Jarras
Después de la caracterización del agua se procedió a encontrar la cantidad óptima de
Policloruro de Aluminio para llevar a cabo la coagulación por medio de pruebas de Jarras.
Se colocaron 17 jarras con 1 litro de agua, a cada una se agregó diferentes cantidades de
policloruro de aluminio (3, 6, 9, 12, 15, 18, 21, 24, 27, 30, 33, 36, 39, 42, 45, 48, 51g/L)
con una agitación de 40 rpm durante 5 segundos. Transcurrido el tiempo se desminuyó a 10
rpm y al mismo tiempo se les adicionó la poliacrilamida agitándose durante 20 minutos.
Fotografía 5. Equipo para medir el Potencial Z.
La variable de respuesta fue la turbiedad. Los experimentos se realizaron una sola vez y la
lectura se tomó a los 60 minutos de haber suspendido la agitación. Con ayuda del Potencial
Z se determinó el punto isoeléctrico. El análisis experimental que se empleó fue el Método
Simplex Secuencial, que permite mover varias variables al mimo tiempo en función de una
variable de respuesta (turbiedad).
5. Análisis fisicoquímicos
La Turbiedad, Aluminio y Fluoruros, se determinó en un espectrofotómetro SMART
COLORIMETER de LaMotte, Modelo LMC202 Rev E. La Turbiedad se midió en el
programa número 41 y se calibró con divinilbencen-estireno (400 FTU) estándar de
AccuStandar. El Aluminio se analizó por el método de Eriochrome cyanine R programa
numero 1 y se calibró con estándares de LaMotte. Los Fluoruros se analizaron por el
método Spands empleando el programa número 15 y se calibró con estándares de LaMotte.
El Color fue analizado en un colorímetro marca Aqua Tester de Obreco Analytical Systems
Inc. utilizando discos calibrados en Unidades Pt-Co.
El pH se analizó en potenciómetro, marca Orion, Modelo 230A calibrado con estándares
pH 4 (Biftalato) y 10 (Borato) de J.T. Baker. La conductividad se analizó en un
conductímetro Marca Orion Modelo 162, se calibró con Solución de Cloruro de Potasio,
estándar de AccuStandar. El Oxígeno Disuelto y ORP se analizaron en equipo portátil
marca HATCH LDOTM modelo HQ20 y calibrado con Solución Redox HI7020 de Hanna
Instruments para el caso del ORP. La temperatura se determinó con termómetro de
mercurio según NMX-AA-007-SCFI-2000. Los Sólidos Sedimentables se analizaron en
Cono de sedimentación Imhoff, conforme NMX-AA-004-SCFI-200. La acidez y
alcalinidad se realizó por titulación (NMX-AA-036-SCFI-2001).
5.1. Preparación de soluciones madre.
Las soluciones fueron preparadas conforme la Normas Mexicanas ( ¿cual?), 20 litros de
solución, policloruro de aluminio a 10000 ppm y poliacrilamida a 1000 ppm para ser
utilizada en el prototipo. Al poner en marcha el prototipo, con a finalidad de pretratar y
aumentar la alcalinidad al agua se adiciona 3 Kg de cal por cada 1000 litros de agua y se
agitó.
RESULTADOS Y DISCUSION
La medición de la mayoría de los parámetros la muestra se lleva a temperatura ambiente
(25° C) y la conductividad no es la excepción, existen tablas para hacer la corrección
cuando se mide en campo.
Los datos de la tabla 1 muestran las caracterización del agua en distintas épocas del año,
donde los promedios de la temperatura del agua para primavera fue de 15.25°C y en
verano de 21°C. La conductividad eléctrica se mantuvo en 88.1 μS/cm en primavera y de
74.2 μS/cm en verano. El pH practicamente se mantuvo en los 7.26 para ambas estaciones.
El OD en primavera 6.0 y para verano 5.7; el ORP para primavera de 102.6 mV y verano
de 114.35 mV. Los Sólidos Sedimentables no se detectaron en las dos estaciones del año.
El color en primavera fue de 36.2 PtCo y en verano de 47.5 PtCo. La acidez y alcalinidad
en primavera de 5.2 y 312 mg/L de CaCO3 y en verano de 5.75 y 315 mg/L de CaCO3
respectivamente. Los fluoruros para primavera de 0.61 mg/L y verano de 0.57 mg/L. La
turbidez para primavera de 16.7 mg/L y verano de 19.7 FTU (equivalentes en NTU).
Tabla 1: Caracterización del agua antes de tratamiento primavera-verano 2006. Primavera Verano Parámetro Marzo Abril Mayo Jun Prom. Julio Agosto Sept. Oct. Prom. pH 7.15 7.18 7.17 7.56 7.26 7.39 7.25 7.4 7.29 7.3 Conductividad (μS/cm) 80.7 90 92.9 88.8 88.1 74.7 72.8 76.7 72.9 74.2
Temperatura (°C) 14 14 15 18 15.25 21 22 20 21 21
OD (mg/L) 6.2 6.0 6.0 5.9 6.0 5.9 5.8 5.7 5.5 5.7 ORP 105.6 100.3 99.7 104.8 102.6 109.4 134.2 107.9 105.9 114.35 sólidos Sedimentables 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
Color (U PtCo) 35 35 35 40 36.2 45 50 45 50 47.5
Acidez (mg/L de CaCO3)
3 5 7 6 5.2 5 7 5 6 5.75
Alcalinidad (mg/L de CaCO3 )
300 320 320 310 312.5 300 310 320 330 315
Fluor (mg/L) 0.6 0.58 0.59 0.68 0.61 0.57 0.58 0.57 0.56 0.57 Turbidez (FTU) 16 16 15 17 16.7 19 21 20 19 19.7
Prueba de jarras
Para dar un pretratamiento y aumentar los coloides en el agua se agregaron 2.5 mg/L de cal
por cada litro del agua (WEBER et. Al. 1997). El comportamiento de la turbidez en
primavera y verano se muestra en las graficas 1 y 2.
El efecto que se observa al estar adicionando policloruro de aluminio comienza con una
disminución de la turbidez hasta llegar a cero para luego revertirse el proceso y aumentar la
turbiedad. El punto iso-eléctrico es diferente para las épocas pero se mantiene en un orden
de 24 a 27 mg/L.
0
5
10
15
20
25
0 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 33 36 39 42 45 48 51
DOSIFICACION DE POLICLORURO (mg/L)
TUR
BID
EZ (F
TU)
MARZOABRILMAYOJUNIO
Punto isoeléctrico
Gráfica 1. Efecto de dosificación del Policloruro de Aluminio durante la prueba de Jarras durante la Primavera respecto de la turbidez.
0
5
10
15
20
25
30
0 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 33 36 39 42 45 48 51
DOSIFICACION DE POLICLORURO (mg/L)
TUR
BID
EZ
(FTU
)
Punto isoeléctrico
JULIO
AGOSTO
SEPTIEMBRE
OCTUBRE
Gráfica 2. Efecto de dosificación del Policloruro de Aluminio durante la prueba de Jarras, durante el verano respecto de la turbidez.
Una vez determinado el punto isoeléctrico se empleó el Método Estadístico Simplex Secuencial
para determinar la dosificación óptima de los parámetros de cal, Policloruro de Aluminio
(coagulante) y la poliacrilamida (floculante) consideradas como variables independientes donde se
obtuvo un valor óptimo a través de ajustes a un valor real en base a una variable-respuesta
(dependiente) que en este caso fue la turbiedad, como se muestra en el Cuadro 1.
Cuadro 1: Diseño experimental a través del Método Simplex Secuencial
EXPERIMENTO X1 X2 X3
A BAJO BAJO ALTO B ALTO BAJO BAJO C BAJO ALTO BAJO D ALTO ALTO ALTO
Los valores con los que se trabaja son los siguientes X1 = Cal: Bajo = 2 ppm Alto = 4 ppm X2 = Policloruro Aluminio Bajo = 20 ppm Alto = 40 ppm X3 = Poliacrilamida Bajo = 3 ppm Alto = 6 ppm
En el Cuadro 2 se puede observar que después de correr el método 5 veces se obtuvo la menor
turbiedad a los 35 minutos. Los valores obtenidos en las gráficas 1 y 2 (punto isoeléctrico igual a 24
mg/L de Policloruro de Aluminio), al emplear el método Simples Secuencial sirvió para encontrar
las cantidad adecuada de coagulante y floculante para llevar a cabo el proceso coagulación-
floculación empleando agua de la presa.
Tabla 2. Optimización de los datos después de 5 corridas.
Cal Policloruro de aluminio Poliacrilamida Turbiedad
Óptimo 2.75 26.1 3.1 0
Los datos del Tabla 2, después del proceso coagulación-floculación muestran que los valores
obtenidos cumplen con la normatividad vigente de agua para uso y consumo humano; de acuerdo al
promedio de 4 meses de evaluación.
Tabla 3: Caracterización del agua tratada primavera-verano 2006. Primavera Verano Parámetro Marzo Abril Mayo Junio Prom. Jul. Agost Sept Oct. Prom pH 7.85 7.7 7.82 7.95 7.83 7.83 7.89 7.84 7.81 7.84Conductividad (μS/cm) 105.9 102.3 101.5 103.
7 103.3 99.8 102.3 98.7 106.7 101.7
sólidos Sedimentables mL/L
30 25 30 27 28 28 32 31 32 30.75
Color PtCo. 15 10 10 15 12.5 10 10 10 15 11.2Alcalinidad (mg/L de CaCO3)
400 430 450 410 422.5 430 410 460 430 432.5
Fluor (mg/L) 0.54 0.50 0.48 0.58 0.52 0.48 0.45 0.47 0.45 0.46Turbidez FTU 0 1 0 0 0.25 1 1 0 0 0.5
Aluminio (mg/L) 0.05 0.0 0.1 0.05 0.05 0 0 0.05 0.1 0.037
Como se observa en la Tabla 3, el pH promedio para ambas estaciones fue de 7.8. Los
sólidos sedimentables para primavera fueron 28 mL/L y para verano 30.75 mL/L, (lodos
generados después del tratamiento). El color en primavera fue 12.5 UPtCo y en verano de
11.2 UPtCo. Los fluoruros para primavera de 0.52 mg/L y verano de 0.46 mg/L. La
turbidez para primavera de 0.25 mg/L y verano de 0.5 mg/L. En cuanto al Aluminio se
encuentra muy por debajo de la NOM, por lo que su aplicación como coagulante no
demeríta la calidad del agua que se desea obtener.
La diferencia observada entre estaciones es evidente debido a que en temporada de lluvias
existe mayor escorrentía, por lo que se presenta un incremento en la turbiedad, sin
embargos el gasto de reactivo de coagulante y floculante en el proceso no se observa un
incremento de ellos, debido al amplio rango de eficiencia de ellos.
Con el agua almacenada a una alcalinidad 450 mg/L de CaCO3 , se hicieron ensayos con el
prototipo a un gasto de 1 L/min, adicionando la suspensión de cal a 3 mg/L, Floculante a
25 mg/L y coagulante a 2 mg/L determinados previamente por el Método de Jarras
aplicando el Método Simples Secuencial, con lo que se observó una optima coagulación –
floculación, así como una adecuada sedimentación, obtenido un producto (agua clara) con
características físicas de color y turbiedad semejante al agua potable.
Tabla 4. Comparación de los resultados con los límites que marca la NOM-127-SSA1-1994.
Resultados Color (Unidades de PtCo)
Turbidez (FTU)
Aluminio (mg/L)
pH Arsénico (mg/L)
Flúor (mg/L)
Máximos permisibles de la (NOM-127-SSA1-1994)
20 5 0.2 6.5- 8.5 0.025 1.5
Antes de Tratamiento 20 - 50 20 N/D 7.3 N/D 0.59 Después de tratamiento 11 5 0.2 7.83 N/D 0.48
Con los resultados de la tabla 4 y Grafica 3 podemos inferir que la aplicación de
Policloruro de Aluminio y Poliacrilamida tuvieron un comportamiento excelente como
agentes coagulante y floculante, respectivamente y que el uso de estos químicos en
cantidades óptimas elimina la turbiedad y mejora la calidad del agua de la presa Gral.
Guadalupe Victoria. Además de que el clarificador prototipo tipo Lamella con una
capacidad de tratamiento de 480 litros trabaja en perfectas condiciones a un gasto de 1
L/min. Obteniendo una eficiencia del 100% para la turbiedad que es uno de los parámetros
que marca la normatividad en este rubro.
35 35
30 30
25
20
14
1110 10
0.45 0.46
19 19
15 14
109
57.847.817.84
7.89
7.66
7.57.3 7.25 7.18 7.15
0.470.50.520.540.580.59 0.6 0.62 3
11
0
5
10
15
20
25
30
35
40
0 50 100 150 200 250 300 350 Tiempo de Operación (min)
Valor pH
Color PtCo.
Fluor mg/L
Turbidez FTU
Gráfica 3. Comportamiento del pH, color, flúor y turbidez a un gasto (Q) de 1.0 L/min.
Para concluir esta investigación, se determinará la concentración de coliformes totales y
fecales, para que en caso que haya, establecer un tratamiento y eliminarlos y cumplir con la
NOM-127-SSA1-1994, para así asegurar que la potabilización es sanitariamente segura.
También se harán evaluaciones con dos gastos diferentes para completar la evaluación y
determinar la capacidad de aplicación final del prototipo Lamella, tomando en cuenta que
para mejorar la eficiencia del proceso coagulación-floculación es recomendable la adición
de una suspensión de cal para incrementar la alcalinidad por arriba de los 100 mg/L y por
consecuencia también la Conductividad eléctrica se incremente por arriba de los 100
μS/cm.
IMPACTO
Considerando que la problemática de la producción de agua apta para uso y consumo
humano es una de la premisas prioritarias de los gobiernos de nuestro planeta, de acuerdo a
los convenios internacionales que generó el IV Foro Mundial del Agua, ya que sin este
líquido preciado se incrementan los factores de riesgo de las enfermedades diarreicas, los
resultados excelentes que hasta este momento ha arrojado el prototipo Lamella, augura que
una vez concluida la fase experimental, la corrida de otros gastos de agua cruda, este
desarrollo tecnológico da pie a obtener un prototipo que se puede aplicar en diferentes
sectores de la sociedad, sobre todo en comunidades pequeñas (por los bajos flujos de
operación y su relativa baja economía de construcción y operación).
Desde el punto de vista académico es una muestra de infraestructura que cualquier gestor
ambiental le será de utilidad. En cuanto a los alumnos de la Maestría en Ciencias en
Gestión Ambiental del CIIDIR Unidad Durango y de cualquier otra Institución educativa
puede apreciar su funcionamiento y poner en práctica los conocimientos adquiridos en las
asignaturas de Prevención y Control de la Contaminación Ambiental.
BIBLIOGRAFÍA 1. Stephenson R.J. and Duff S.J.B (1996). Coagulation and precipitation of a Mechanical Pulping
effluent – I. Removal of carbon, color and turbidity. Wat. Res. Vol 30, No. 4 pp 781 – 792.
2. Van-Benschoten J.E. and Edzwald J.K. (1990). Chemical Aspects of coagulation using
aluminum Salts - I. Hydrolytic Reactions of Alum and polyaluminum chloride. Wat. Res. Vol.
24 No .12pp 1519 – 1526.
3. Duan J. and Gregory J, (2003). Advances in colloid and Interface. Coagulation by hydrolyzing
metal salts. Sci 100 – 102,pp 475 – 502
4. Gordon M. F, and John C. G., Okun D. A. (1971). Ingeniería Sanitaria y de Aguas Residuales".
Purificación de Aguas y Tratamiento y Remoción de Aguas Residuales. Ed. Limusa Wiley.
5. American Water Works Association (1990). “Water Quality and Treatment” A Handbook of
community Water Supplies, Fourth Ed., Editorial McGraw-Hill, Inc.- pp 91,194,195
6. Enciclopedia® Microsoft® Encarta 2001. © (1993-2000). Calidad del agua. Microsoft Co.
7. Comisión Nacional del Agua (CNA, 2001); Programa Nacional Hidráulico 2001-2006.
Primera edición: octubre de 2001. México, DF.
8. Comisión Nacional del Agua (CNA, 2002); Determinación de la disponibilidad de agua en el
acuífero Valle del Guadiana, Estado de Durango, Primera Edición: abril de 2002. México, DF
9. Mihelcic, J. R. and Sons, Inc. (2001). Fundamentos de Ingeniería Ambiental, Ed. Limusa, S.A.
de C.V., México D.F., pp. 126-138.
10. Maskew F. G et al. (1971). “Ingeniería sanitaria y de aguas residuales Vol II: Purificación de
aguas y tratamiento y remoción”. Ed. Limusa-Wiley, S.A. de C.V. Mexico. p.p. 11-14,17,18,23-
29
11. Plan Estatal de Desarrollo 2005 -2010. 1ª edición, Gobierno Estatal de Durango.
12. Romero R.J. (1999). “Calidad del agua” 2ª Edición Escuela Colombiana de Ingeniería.
Editorial Alfaomega S.A de C.V.. pp 69,82,87,118 y123-124
13. Sans F.R. Y Ribas J De P. (1999). “Ingeniería Ambiental” Contaminación y tratamientos.
Editorial Alfaomega pp. 67-68
14. APHA, AWWA, WEF. (1998). Standard Methods for the Examination of Water and
Wastewater. 20th Ed.
15. NOM-127-SSA1-1994. Salud ambiental. Agua para uso y consumo humano. Límites
permisibles de calidad y tratamientos a que debe someterse el agua para su potabilización.
Secretaría de Medio Ambiente, Recursos Naturales y Pesca. México, D.F.
16. NMX-AA-004-SCFI-2000 Análisis de agua - Determinación de sólidos sedimentables en aguas
naturales, residuales y residuales tratadas - método de prueba
17. NMX-AA-007-SCFI-2000 Análisis de agua - Determinación de la temperatura en aguas
naturales, residuales y residuales tratadas - método de prueba
18. NMX-AA-008-SCFI-2000 Análisis de agua - Determinación del pH - método de prueba
19. NMX-AA-012-SCFI-2001 Análisis de agua- Determinación de oxigeno disuelto en aguas
naturales, residuales y residuales tratadas-método de prueba
20. NMX-AA-014-1980 Cuerpos receptores.- Muestreo. Declaratoria de vigencia publicada en el
Diario Oficial de la Federación el 5 de septiembre de 1980.
21. NMX-AA-115-SCFI-2000 Análisis de agua.- Criterios generales para el control de la calidad de
resultados analíticos.
22. NMX-AA-038-SCFI-2001 Análisis de agua- Determinación de turbiedad en aguas naturales,
residuales y residuales tratadas-método de prueba
23. NMX-AA-045-SCFI-2001 Análisis de agua- Determinación de color platino cobalto en aguas
naturales, residuales y residuales tratadas-método de prueba
24. NMX-AA-093-SCFI-2000 Análisis de agua - Determinación de la conductividad electrolítica -
método de prueba
25. http://www.acsmedioambiente.com/equipos/
