Purificación del agua
Indice
1.
Introducción
2. Contaminación del
Agua
3. Purificación del
agua
4. Conclusiones
5.
Bibliografía
En el siguiente trabajo desarrollaremos los diferentes
tipos de contaminación del agua en todos sus
componentes, así también como sus diferentes formas
de purificación para que sea apta para el consumo.
A continuación comenzaremos con el desarrollo
explicando todos los términos mencionados en esta introducción.
Propiedades del agua
Introducción química:
El Agua es una
sustancia muy sencilla, pero posee un conjunto de propiedades que
la hacen única lo que, unido a su abundancia, le otorgan
una gran importancia en el ciclo biológico del
planeta.
Entre sus notables propiedades se encuentran:
– El agua puede
encontrarse en la naturaleza en sus
tres estados, sólido, líquido y vapor, pudiendo
existir en un momento dado en equilibrio
entre sus tres formas.
– El hielo tiene una densidad inferior
a la del agua
líquida, (0.92 veces) y flota, lo que tiene gran
importancia para la vida en mares, lagos, etc.
– El calor
específico del agua es muy alto (1 cal/gr. ºC)
– El calor latente
de vaporización del agua es muy grande: a 20ºC hay
que comunicar 585 cal. para evaporar un gramo de agua.
– La conductividad térmica del agua es la mayor de todos
los líquidos, con la única excepción del
mercurio.
– La estructura
molecular del agua es un dipolo: su constante dieléctrica
es muy alta, mayor que para cualquier otro líquido, lo que
le confiere la propiedad de
disolver cualquier sustancia aunque sea en cantidades
extremadamente pequeñas. Ello hace que el agua no sea
nunca químicamente pura, llevando siempre
diversas sustancias, como gases, sales o
grasas, disueltas.
– El agua es débilmente ionizable, conteniendo siempre
algunos iones hidrógeno, dando un pH
próximo a 6. La concentración de iones en el agua
es muy importante para los organismos.
Este conjunto de propiedades, apenas esbozadas, hacen
que el agua sea un excelente disolvente de sales y gases, y por
ello es causa de problemas de
incrustaciones, sedimentos, corrosiones y picaduras en las
tuberías y calderas, cuya
prevención exige tratamientos específicos para cada
instalación en función
del tipo de agua que se utiliza y del fin a que se
destina.
La FILTRACIÓN o la DECANTACIÓN es
indispensable si hay arrastres de barros o limos.
El ABLANDAMIENTO tiene como objeto evitar la presencia de sales
de calcio y magnesio, responsables de las incrustaciones.
La DESMINERALIZACIÓN evita un elevado contenido en sales
disueltas. Algunos métodos
tienen fines específicos, como evitar la presencia de
sílice, hierro o
manganeso, etc.
La DESGASIFICACIÓN elimina gases disueltos, generalmente
oxígeno
y anhídrido carbónico, que producirán
corrosiones.
La ÓSMOSIS mediante membranas semipermeables está
adquiriendo gran importancia en la desalinización de aguas
con elevado contenido salino y estabilización de aguas
problemáticas.
2. Contaminación del Agua
El agua pura es un recurso renovable, sin embargo puede
llegar a estar tan contaminada por las actividades humanas, que
ya no sea útil, sino más bien nociva.
¿Qué contamina el agua?
Agentes patógenos.- Bacterias,
virus,
protozoarios, parásitos que entran al agua provenientes de
desechos orgánicos. Desechos que requieren
oxígeno.- Los desechos orgánicos pueden ser
descompuestos por bacterias que
usan oxígeno para biodegradarlos. Si hay poblaciones
grandes de estas bacterias, pueden agotar el oxígeno del
agua, matando así las formas de vida
acuáticas.
Sustancias químicas inorgánicas.- Acidos,
compuestos de metales tóxicos
(Mercurio, Plomo), envenenan el agua.
Los nutrientes vegetales pueden ocasionar el crecimiento excesivo
de plantas
acuáticas que después mueren y se descomponen,
agotando el oxígeno del agua y de este modo causan
la muerte de
las especies marinas (zona muerta).
Sustancias químicas orgánicas.- Petróleo,
plásticos,
plaguicidas, detergentes que amenazan la vida.
Sedimentos o materia
suspendida.- Partículas insolubles de suelo que
enturbian el agua, y que son la mayor fuente de contaminación.
Sustancias radiactivas que pueden causar defectos
congénitos y cáncer.
Calor.- Ingresos de agua
caliente que disminuyen el contenido de oxígeno y hace a
los organismos acuáticos muy vulnerables.
Fuentes Puntuales Y No Puntuales
Las fuentes
puntuales descargan contaminantes en localizaciones
específicas a través de tuberías y
alcantarillas. Ej. : Fábricas, plantas de
tratamiento de aguas negras, minas, pozos petroleros,
etc.
Las fuentes no
puntuales son grandes áreas de terreno que descargan
contaminantes al agua sobre una región extensa. Ej. :
Vertimiento de sustancias químicas, tierras de cultivo,
lotes para pastar ganado, construcciones, tanques
sépticos.
Contaminación De Ríos Y Lagos
Las corrientes fluviales debido a que fluyen se recuperan
rápidamente del exceso de calor y los desechos
degradables. Esto funciona mientras no haya sobrecarga de los
contaminantes, o su flujo no sea reducido por sequía,
represado, etc.
Contaminación Orgánica.- En los lagos,
rebalses, estuarios y mares, con frecuencia la dilución es
menos efectiva que en las corrientes porque tienen escasa
fluencia, lo cual hace a los lagos más vulnerables a
la
contaminación por nutrientes vegetales (nitratos y
fosfatos) (eutroficación).
Contaminación Térmica De Corrientes
Fluviales Y Lagos
El método
más usado para enfriar las plantas de vapor
termoeléctricas consiste en tirar agua fría desde
un cuerpo cercano de agua superficial, hacerlo pasar a
través de los condensadores
de la planta y devolverla calentada al mismo cuerpo de agua. Las
temperaturas elevadas disminuyen el oxígeno disuelto en el
agua. Los peces
adaptados a una temperatura
particular pueden morir por choque térmico (cambio
drástico de temperatura
del agua).
La contrapartida de la contaminación
térmica es el enriquecimiento térmico, es decir, el
uso de agua caliente para producir estaciones más larga de
pesca
comercial, y reducción de las cubiertas de hielo en las
áreas frías, calentar edificios, etc.
Contaminación Del Océano
El océano es actualmente el "basurero del mundo", lo cual
traerá efectos negativos en el futuro.
La mayoría de las áreas costeras del mundo
están contaminadas debido sobre todo a las descargas de
aguas negras, sustancias químicas, basura, desechos
radiactivos, petróleo y
sedimentos. Los mares más contaminados son los de
Bangladesh, India,
Pakistán, Indonesia, Malasia, Tailandia y
Filipinas.
Delfines, leones marinos y tortugas de mar, mueren
cuando ingieren o quedan atrapados por tazas, bolsas, sogas y
otras formas de basura
plástica arrojadas al mar.
Contaminación Con Petróleo
Los accidentes de
los buque-tanques, los escapes en el mar (petróleo que
escapa desde un agujero perforado en el fondo marino), y
petróleo de desecho arrojado en tierra firme
que termina en corrientes fluviales que desembocan en el
mar.
Contaminación Del Agua Freática Y Su
Control
El agua freática o subterránea es una fuente vital
de agua para beber y para el riego agrícola. Sin embargo
es fácil de agotar porque se renueva muy lentamente.
Cuando el agua freática llega a contaminarse no puede
depurarse por sí misma, como el agua superficial tiende a
hacerlo, debido a que los flujos de agua freática son
lentos. También hay pocas bacterias degradadoras, porque
no hay mucho oxígeno.
Debido a que el agua freática no es visible hay
poca conciencia de
ella.
Fuentes De Contaminación Del Agua
Subterránea
Escapes o fugas de sustancias químicas desde tanques de
almacenamiento
subterráneo.
Infiltración de sustancias químicas
orgánicas y compuestos tóxicos desde rellenos
sanitarios, tiraderos abandonados de desechos peligrosos y desde
lagunas para almacenamiento de
desechos industriales localizados por arriba o cerca de los
acuíferos.
Infiltración accidental en los acuíferos desde los
pozos utilizados para inyección de gran parte de los
desechos peligrosos profundamente bajo tierra.
Control De La Contaminación Del Agua
Superficial
Contaminación por fuentes no puntuales.
La principal fuente no puntual de la contaminación del
agua en la agricultura.
Los agricultores pueden reducir drásticamente el
vertimiento de fertilizantes en las aguas superficiales y la
infiltración a los acuíferos, no usando cantidades
excesivas de fertilizantes. Además deben reducir el uso de
plaguicidas.
Contaminación Por Fuentes Puntuales: Tratamiento
De Aguas De Desecho
En muchos lugares, las aguas negras y los desechos industriales
no son tratados. En vez
de eso, son descargados en la vía de agua más
cercana o en lagunas de desechos donde el aire, luz solar y los
microorganismos degradan los desechos. El agua permanece en una
de esas lagunas durante 30 días. Luego, es tratada con
cloro y bombeada para uso en una ciudad o en granjas. En la mayor
parte de los desechos de las fuentes puntuales se depuran en
grados variables. En
áreas rurales y suburbanas las aguas negras de cada casa
generalmente son descargadas en una fosa
séptica.
En las áreas urbanas, la mayoría de los
desechos transportados por agua desde las casas, empresas,
fábricas y el escurrimiento de las lluvias, fluyen a
través de una red de conductos de
alcantarillado, y van a plantas de tratamiento de aguas de
desecho. Algunas ciudades tienen sistemas
separados para el desagüe pluvial, pero en otros los
conductos para estos dos sistemas
están combinados, ya que esto resulta más barato.
Cuando las intensas lluvias ocasionan que los sistemas de
alcantarillado combinados se derramen, ello descarga aguas negras
no tratadas directamente a las aguas superficiales.
Cuando las aguas negras llegan a una planta de
tratamiento, pueden tener hasta tres niveles de
purificación. El tratamiento primario de aguas negras es
un proceso para
separar desechos como palos, piedras y trapos.
El tratamiento secundario de aguas negras es un proceso
biológico que utiliza bacterias aerobias.
El tratamiento avanzado de aguas negras es una serie de procesos
químicos y físicos especializados, que disminuye la
cantidad de contaminantes específicos que quedan
todavía después del tratamiento primario y
secundario.
Antes de que el agua sea descargada desde una planta de
tratamiento de aguas negras se desinfecta. El método
usual es la cloración. Otros desinfectantes son el ozono,
peróxido de hidrógeno y luz ultravioleta.
El tratamiento común de las aguas negras ha ayudado a
reducir la contaminación del agua de la superficie, pero
los ambientalistas señalan que es un método de
salida limitado e imperfecto, que eventualmente es sobrepasado
por más personas que producen más
desechos.
3. Purificación del
agua
Las impurezas suspendidas y disueltas en el agua natural impiden
que ésta sea adecuada para numerosos fines. Los materiales
indeseables, orgánicos e inorgánicos, se extraen
por métodos de
criba y sedimentación que eliminan los materiales
suspendidos. Otro método es el tratamiento con ciertos
compuestos, como el carbón activado, que eliminan los
sabores y olores desagradables. También se puede purificar
el agua por filtración, o por cloración o
irradiación que matan los microorganismos
infecciosos.
En la ventilación o saturación de agua con
aire, se hace
entrar el agua en contacto con el aire de forma que se produzca
la máxima difusión; esto se lleva a cabo
normalmente en fuentes, esparciendo agua en el aire. La
ventilación elimina los olores y sabores producidos por la
descomposición de la materia
orgánica, al igual que los desechos industriales como los
fenoles, y gases volátiles como el cloro. También
convierte los compuestos de hierro y
manganeso disueltos en óxidos hidratados insolubles que
luego pueden ser extraídos con facilidad.
La dureza de las aguas naturales es producida sobre todo
por las sales de calcio y magnesio, y en menor proporción
por el hierro, el aluminio y
otros metales. La que
se debe a los bicarbonatos y carbonatos de calcio y magnesio se
denomina dureza temporal y puede eliminarse por
ebullición, que al mismo tiempo esteriliza
el agua. La dureza residual se conoce como dureza no
carbónica o permanente. Las aguas que poseen esta dureza
pueden ablandarse añadiendo carbonato de sodio y cal, o
filtrándolas a través de ceolitas naturales o
artificiales que absorben los iones metálicos que producen
la dureza, y liberan iones sodio en el agua. Los detergentes
contienen ciertos agentes separadores que inactivan las
sustancias causantes de la dureza del agua.
El hierro, que produce un sabor desagradable en el agua
potable, puede extraerse por medio de la ventilación y
sedimentación, o pasando el agua a través de
filtros de ceolita. También se puede estabilizar el hierro
añadiendo ciertas sales, como los polifosfatos. El agua
que se utiliza en los laboratorios, se destila o se desmineraliza
pasándola a través de compuestos que absorben los
iones.
Desalinización del agua
Para satisfacer las crecientes demandas de agua dulce,
especialmente en las áreas desérticas y
semidesérticas, se han llevado a cabo numerosas investigaciones
con el fin de conseguir métodos eficaces para eliminar la
sal del agua del mar y de las aguas salobres. Se han desarrollado
varios procesos para
producir agua dulce a bajo costo.
Tres de los procesos incluyen la evaporación
seguida de la condensación del vapor resultante, y se
conocen como: evaporación de múltiple efecto,
destilación por compresión de vapor
y evaporación súbita. En este último
método, que es el más utilizado, se calienta el
agua del mar y se introduce por medio de una bomba en tanques de
baja presión,
donde el agua se evapora bruscamente. Al condensarse el vapor se
obtiene el agua pura.
La congelación es un método alternativo
que se basa en los diferentes puntos de congelación del
agua dulce y del agua salada. Los cristales de hielo se separan
del agua salobre, se lavan para extraerles la sal y se derriten,
convirtiéndose en agua dulce. En otro proceso, llamado
ósmosis inversa, se emplea presión para hacer pasar
el agua dulce a través de una fina membrana que impide el
paso de minerales. La
ósmosis inversa sigue desarrollándose de forma
intensiva. La electrodiálisis se utiliza para desalinizar
aguas salobres. Cuando la sal se disuelve en agua, se separa en
iones positivos y negativos, que se extraen pasando una corriente
eléctrica a través de membranas
aniónicas y catiónicas
Un problema importante en los proyectos de
desalinización son los costos para
producir agua dulce.
La mayoría de los expertos confían en obtener
mejoras sustanciales para purificar agua ligeramente salobre, que
contiene entre 1.000 y 4.500 partes de minerales por
millón, en comparación a las 35.000 partes por
millón del agua del mar. Puesto que el agua resulta
potable si contiene menos de 500 partes de sal por millón,
desalinizar el agua salobre es comparativamente más barato
que desalinizar el agua del mar.
Proceso de Potabilización:
A pesar de la definición química del agua como
una sustancia constituida exclusivamente por dos átomos de
hidrógeno y uno de oxígeno, en la naturaleza no se
encuentra nunca en ese grado de pureza sino que está
siempre impurificada con una serie de componentes
inorgánicos y orgánicos.
Potentes bombas la
impulsan a través de una cañería hasta el
establecimiento, pasa por un canal transportador donde sé
afora, se agrega los productos
químicos y se produce el mezclado rápido. De
allí es conducida a los decantadores, que son grandes
piletas compuestas de dos partes, floculador y
decantador.
El floculador posee paletas mecánicas que son las
encargadas de mezclar íntimamente el agua con los productos
químicos y formar así los flóculos, que al
cobrar tamaño y peso precipitarán al fondo del
decantador. Este tiene una tolva que es encargada de eliminar el
barro floculado, este proceso se hace diariamente.
El agua tarda dos horas en recorrer estas piletas donde
al final es recogida por una canaleta donde cae en forma de
lluvia para incorporarle oxígeno. Por esta canaleta el
agua es conducida a filtros compuestos por mantos de arena de
distinta granulometría, comenzando con arena fina hasta
terminar con piedra.
De los filtros el agua pasa a la reserva, que es una
cisterna subterránea de quinientos mil litros en donde se
la agrega cloro para su desinfección, terminado
aquí el proceso de Potabilización ya que se
encuentra en condiciones óptimas para el consumo
humano.
Una vez cumplido este paso el agua es elevada por medio
de bombas comandadas
con un tablero eléctrico por el personal de
guardia al tanque de distribución, con una capacidad de un
millón de litros, elevado del suelo 18,50 m.
para dar impulso a la salida del agua por gravedad y así
llegar a toda la ciudad.
El agua es controlada siguiendo todos los pasos de la
purificación por un Laboratorio
donde se efectúan los análisis químicos y
bacteriológicos.
Todo este proceso, desde que entra el agua al
Establecimiento hasta que sale en condiciones óptimas para
el consumo, transcurre en cinco horas, este tiempo ha sido
empleado para que nadie se quede sin agua.
4.
Conclusiones
Este trabajo lo hicimos con el objetivo de
analizar el estado del
agua, su utilización, su relación con el medio
ambiente, las posibles soluciones,
etc.
Nuestra opinión es que el problema de la
contaminación del agua es uno de los mayores problemas que
en la actualidad enfrenta la sociedad, y es
uno de los que más rápidamente necesita ser
solucionado.
Nos hemos dado cuenta de que la posibilidad de tener
agua potable es de unos pocos, esto debido a la poca cantidad que
existe en el mundo. Lo mejor para la solución de este
problema seria hacer campañas de concientización y
también se podrían tirar propuestas como por
ejemplo no derrochar el agua, debemos cuidarla lo más
posible, arreglando las canillas cuando estas gotean, no dejarla
abierta durante todo el tiempo que nos cepillamos los dientes, o
dándonos duchas de veinte minutos por ejemplo, y
también, porque no, concientizando de esto a nuestros
allegados. Finalizando, debemos cuidar el agua potable, ya que si
en unos años no la poseemos, será otra de las
tantas cosas de las que privaremos a nuestras generaciones
futuras.
5.
Bibliografía
Enciclopedia Microsoft
Encarta ’99.
Microsoft
Internet
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Guía Práctica de la Ecología Urbana.
Enciclopedia Áreas Consultor Didáctico Tomo de
"Ciencias
Naturales"
Autor:
Alejandro Carreiras