Estaciones de tratamiento de agua potable (ETAP)

Para que el agua se considere apta para el consumo humano (potable), ha de cumplir con una serie de prescripciones relativas entre otros a los siguientes aspectos: concentración de sustancias no deseables y caracteres organolépticos, físico-químicos, microbiológicos, etc.

Las estaciones de tratamiento de agua potable, conocidas con las siglas ETAP, son instalaciones que se utilizan para transformar el agua natural o bruta en agua potable. Se encuentran ubicadas entre las instalaciones de captación de agua (embalses y pozos) y los depósitos y redes de distribución.

Una vez que el agua alcanza la ETAP, comienza el tratamiento para su potabilización. Éste consiste en una serie de procesos consecutivos, los cuales se recogen en el siguiente diagrama y van a ser desarrollados en este tema.

A.- Obra de llegada

La entrada de agua bruta en la ETAP se lleva a cabo a través de la obra de llegada, en la cual se realiza un pretratamiento del agua, cuya finalidad principal es homogeneizar la misma. La instalación puede responder a varias configuraciones, y en ella es posible encontrar los siguientes elementos:

• Dispositivos mecánicos de desbaste: se utilizan para impedir la entrada de los arrastres de la conducción ya que frecuentemente, a través de las rejas de desbastes, colocadas en los embalses, se pueden introducir, ramas, hojas o incluso pequeños peces que pueden provocar atascos en las distintas unidades de la planta. En función de la calidad del agua de entrada, será preciso colocar rejas de desbaste con paso de gruesos o finos, tamices e incluso desarenadores.
• Aliviadero: se sitúa normalmente en la obra de llegada y ha de estar dimensionado para poder asumir todo el caudal que pueda circular por la conducción de aducción. Si se produce algún problema en la planta que impida el tratamiento, se cierra la compuerta de entrada, y se alivia el caudal que trae la conducción hacia el cauce que se haya determinado.
• Caudalímetros y analizadores: son necesarios principalmente, para conocer el caudal de entrada y algunos otros parámetros de interés como temperatura, conductividad, turbidez, etc.
• Laberintos, saltos de agua y agitadores: la finalidad de estos elementos es obtener una mezcla homogénea. Los laberintos situados en el recorrido del agua, al igual que los saltos de agua, aumentan el tiempo de contacto y facilitan la mezcla, no obstante, lo más eficaz es colocar agitadores mecánicos distribuidos uniformemente.

B.- Cámara de reacción (oxidación)

Tras la mezcla homogénea del agua, ésta pasa hasta a la fase de oxidación, mediante la que se eliminan ciertas sustancias disueltas. Entre los objetivos que se persiguen con esta fase se encuentran los siguientes:

• Eliminación de organismos contaminantes: como gérmenes y patógenos, los cuales son causantes de enfermedades de transmisión hídrica.
• Eliminación de las sustancias disueltas en el agua: tanto orgánicas (ácidos, derivados amonio, etc.), como minerales (Fe, Mn, etc.).
• Eliminación de olores y sabores: causados por los compuestos orgánicos.

Son varios los agentes oxidantes que pueden ser utilizados en esta fase, la selección de uno u otro depende de varios factores como los siguientes: tipo de contaminante a oxidar, instalación de la que se dispone, viabilidad económica, etc.

Entre los métodos de oxidación a destacar se encuentran los siguientes: aireación, utilización de permanganato potásico, cloro, derivados del cloro y ozono. En la siguiente tabla se detallan las características de cada uno de estos métodos:

C.- Decantación

Mediante la decantación se persigue eliminar los sólidos presentes en el agua por acción de la gravedad. Ciertas partículas sedimentan de forma natural en el decantador, mientras que otras (coloides) no sedimentan con facilidad. Para el segundo de los casos se utilizan reactivos que las hacen más voluminosas y pesadas, incrementándose por tanto, la velocidad de sedimentación, y a este proceso se le denomina coagulación - floculación.

En la coagulación – floculación, las partículas coloidales a las que se acaba de hacer referencia, están estabilizadas por una serie de cargas de igual signo sobre su superficie. Esto hace que se repelan con las partículas vecinas y no se produzcan choques entre ellas ni se formen agregados mayores, dificultando la sedimentación. Las operaciones de coagulación y floculación desestabilizan los coloides y permiten la sedimentación de los mismos. Esto se consigue generalmente mediante la adición de agentes químicos y la aplicación de energía de mezclado.

Los coagulantes eliminan las cargas eléctricas sobre la superficie del coloide permitiendo la aglomeración y la formación de flóculos, los cuales inicialmente son pequeños, pero que se van agrupando progresivamente y forman aglomerados mayores capaces de sedimentar.

Entre los agentes coagulantes más comúnmente utilizados se encuentran las sales de hierro y aluminio que, comercialmente, se presentan como polímeros de alúmina, cloruro férrico, sulfato de aluminio, cloruro de aluminio y sulfato férrico.

Se muestra a continuación como se produce la desestabilización del coloide:

La adición del coagulante neutraliza las cargas, produciéndose el colapso de la “nube de iones” que rodea los coloides, de modo que pueden aglomerarse.

El proceso de decantación en el tratamiento de aguas potables se puede realizar utilizando dos tipos de decantadores:

• Decantadores de lecho de fango: el agua atraviesa en sentido ascendente una masa uniforme de fango, que permanece en suspensión en el decantador. Esto origina que el lecho de fango actúe como zona de floculación, ocasionando la retención de los sólidos por flóculos que integran el fango. Normalmente, se colocan unos módulos laminares, placas o tubos de material plástico, con una inclinación de 60º, para incrementar de esta forma la superficie de contacto.

• Decantadores de contacto de fango: en este caso el agua de entrada contacta con parte de los fangos, en la denominada zona de reacción, alcanzándose de este modo un engrosamiento de las sustancias coloidales que lleva el agua. El agua sale de la zona de reacción y atraviesa, en sentido ascendente, la zona de decantación hasta salir por la superficie del decantador. Durante este recorrido, el fango va decantando por gravedad, y una vez que alcanza un volumen adecuado, se extrae mediante purgas situadas en la parte baja del decantador. Con la intención de favorecer el proceso de sedimentación, es frecuente colocar en la zona de reacción o floculación, un agitador mecánico de hélice o turbina o en otros casos, introducir una rasqueta que barra el fondo y facilite la acumulación de fangos en la parte central del decantador. En esta parte central, el fango se hace más denso, facilitándose la purga.

D.- Filtración

El agua una vez que ha sido decantada pasa a la fase de filtración, que no es más que un proceso físico que consiste en hacer pasar una mezcla a través de un filtro o medio poroso, en el que produce la retención de la mayor parte de los componentes sólidos.

Normalmente, el filtro consiste en un lecho de arena y grava de distinta granulometría, aunque también puede tratarse de un lecho de carbón activo, denominándose en este caso al proceso de filtración como afino. De este modo, no se retiene únicamente la materia que aún queda en suspensión en el agua, sino que se recogen partículas que podrían producir olores y sabores en el agua.

Los filtros deben ser lavados periódicamente. El proceso de lavado consiste en una inyección de agua y/o aire a contracorriente, provocando que se desprendan los sólidos que han quedado retenidos en el lecho filtrante. El agua de estos lavados puede llevarse a la cabecera de la planta o alguna instalación de aprovechamiento de las aguas. El lavado tendrá que realizarse siempre que se produzca la saturación del filtro, lo cual ocurre cuando se llega a un nivel de lámina de agua máximo.