Manual técnico del agua. Barraque. Ch., y otros. ed. Degremont TRATAMIENTO DE LAS AGUAS DE CONSUMO

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1 Manual técnico del agua. Barraque. Ch., y otros ed. Degremont TRATAMIENTO DE LAS AGUAS DE CONSUMO 1.CRITERIOS DE ELECCIÓN ENTRE AGUAS DE DIFERENTES ORÍGENES El primer problema que se plantea a los responsables del abastecimiento público de agua, consiste en la elección de su origen: agua subterránea, tomada a mayor o menor profundidad, agua superficial de ríos o de lagos, o eventualmente, agua de mar. Pero no siempre se tiene esta posibilidad de elección, ya que algunas regiones no disponen de agua subterránea en cantidad o calidad suficientes, dentro de las mismas o a una distancia razonable. En cambio, otras poseen importantes recursos subterráneos, por lo que no resulta dudosa la elección. Otras regiones, próximas a la costa, no tienen ni agua subterránea ni agua superficial, por lo que necesariamente ha de recurrirse al agua de mar, a menos que se prevean largas conducciones de agua no salobre o costosos transportes en barcos-cisterna. Cuando existen posibilidades de elección, los factores principales que deben tenerse en cuenta son los siguientes: 1.1.Calidad de las aguas disponibles Agua subterránea es sinónimo de agua "naturalmente pura", y agua superficial lo es de "agua contaminada" en un plazo más o menos largo. Las aguas subterráneas, cuya temperatura es constante, son en conjunto más atrayentes, a priori, que las aguas de superficie, expuestas a una contaminación procedente de los vertidos de la vida moderna; y la elección debe efectuarse considerando no sólo los factores conocidos en el momento de la decisión, sino los que puede aportar un futuro próximo. Sin embargo, las aguas subterráneas raramente se mantienen puras a lo largo de todo el año: es necesario estudiar su evolución, como en el caso de las aguas de superficie, especialmente durante los períodos de fuertes precipitaciones, en los que pueden enturbiarse considerablemente y aun contaminarse por la influencia de la capa freática de algún río próximo. La contaminación puede proceder también del suelo, debido al uso de pesticidas o al vertido de aguas residuales de origen animal o humano. Aunque esta contaminación sea menos frecuente y más limitada, corrientemente, en las aguas subterráneas que en las aguas de superficie, su efecto es más duradero en las primeras, debido a su pequeña velocidad de paso a través del terreno y a la lentitud en recobrar el

2 equilibrio perdido. Por último, en las aguas subterráneas la contaminación se efectúa gradualmente y por ello existe el peligro de que no se detecte a tiempo, si no se realizan análisis sistemáticamente. Es preciso, por tanto, juzgar un agua por el conjunto de sus características. La temperatura, con la claridad y el sabor, constituye el factor más apreciado en un agua potable. Por ello, se prefieren siempre las aguas de origen profundo, cuya temperatura es sensiblemente constante y generalmente fresca a lo largo de todo el año, cosa que no ocurre con las aguas de superficie, cuya temperatura varía normalmente entre 1 y 22 ºC según las estaciones. La temperatura es además un factor indispensable para juzgar acerca del equilibrio de un agua frente a la caliza, y sobre los tratamientos a los que debe someterse: efectivamente, cuanto más baja es la temperatura, por debajo de los 10 ºC, más lentos y delicados son los tratamientos químicos de floculación-decantación. Por otra parte, una temperatura elevada puede ser la causa de un fuerte desarrollo de plancton o de una sobresaturación en gases disueltos que pueden dar lugar a aguas blancas o producir grandes dificultades en el funcionamiento de las estaciones de tratamiento. El conocimiento de la variación de la temperatura del agua con el tiempo es tan importante como el conocimiento de la amplitud de esta variación. El contenido de materias en suspensión, que sólo se juzga parcialmente mediante la determinación de la turbiedad, es una de las características más llamativas. Un agua destinada al consumo humano no debe contener materias en suspensión sedimentables. La Organización Mundial de la Salud (O.M.S.) admite 5 unidades turbidimétricas y juzga excesiva una turbiedad de 25 unidades. En Francia, y, de forma general, en Europa, se tiende a la distribución de aguas con una turbiedad inferior o igual a 5 gotas de mástique, es decir, entre 0,1 y 0,5 Nephelometric Turbidity Units (N.T.U.). No obstante, la norma francesa actual tolera una turbiedad de 15 gotas de mástique. El color no se tolera en un agua buena para el consumo: se tiende a no sobrepasar de 5 unidades de platino-cobalto (la norma francesa en vigor tolera 20 unidades). Tanto las aguas subterráneas como las aguas de superficie se encuentran a veces coloreadas. Las primeras, aunque sean incoloras en el momento de la toma, pueden colorearse cuando se oxigenan, adquiriendo coloración amarilla, roja y hasta negra. El olor y el sabor son, igualmente, características fundamentales para juzgar la calidad de un agua: un agua potable debe estar exenta de olor y sabor y, si no es así, es necesario prever un tratamiento que, si se quiere que sea eficaz, siempre será costoso. Hay que tener en cuenta además la mineralización de las aguas disponibles, generalmente más elevada en las aguas profundas que en las aguas superficiales, mineralización simplemente molesta cuando contenga un exceso de calcio, pero que puede ser nociva cuando el agua contenga un exceso de ciertos iones, como plomo, arsénico, flúor, etcétera.

3 Puede juzgarse sobre la mineralización de un agua, conociendo algunas de sus características, especialmente: la resistividad y el ph, el TH, TCa y TMg, el TAC y el TA, el CO2 libre, el nitrógeno amoniacal, nitroso y nítrico. Los sulfatos y cloruros, medidos por separado o globalmente por el SAF (contenido en sales de ácidos fuertes), definen el carácter más o menos salino de un agua destinada al abastecimiento público. Un contenido excesivo no sólo es nocivo para el hombre (aunque el uso habitual hace que puedan admitirse contenidos que sobrepasan ampliamente el límite aconsejado de 250 mg/l), sino que es además origen de corrosiones en las tuberías metálicas. En este último caso, cuanto más salina es un agua, más debe elevarse su TAC. En las aguas profundas se encuentran las mayores salinidades. Generalmente, se prefiere por ello un agua superficial poco cargada. El hierro y el manganeso no son nocivos por sí mismos, pero deben eliminarse. Aunque la legislación española, al igual que las normas francesas, tolera un contenido máximo (Fe + Mn) de 0,3 mg/l, con un límite de 0,1 mg/l para el manganeso, pueden presentarse graves inconvenientes muy por debajo de estos limites; se han visto aguas negras en tuberías de pequeña circulación de una red de agua con un contenido menor de 0,05 mg/l de manganeso y lo mismo para el hierro. Por ello, es necesario conocer con precisión la concentración de estos metales (las aguas subterráneas, por lo general, son ricas en estos elementos), y, antes de utilizar como coagulantes sales ferrosas o férricas, estudiar bien el problema. El oxígeno disuelto debe estar presente en cantidad suficiente para que un agua sea agradable para la bebida y para que pueda transportarse sin dar lugar a corrosiones en las tuberías metálicas. Aunque las aguas subterráneas son generalmente pobres en oxígeno disuelto, esta ausencia no puede considerarse como un índice de contaminación: el oxigeno inicialmente presente al principio del recorrido subterráneo, ha podido tomar parte en un proceso de autodepuración natural. En este caso, es necesario airear el agua antes de su utilización. Materias orgánicas. Es necesario conocer su contenido en aguas que pueden emplearse para el consumo humano. Las aguas subterráneas generalmente están poco cargadas en materias orgánicas, a menos que entren en contacto con un foco de contaminación, y ésta es, junto con la temperatura, su principal cualidad frente a las aguas superficiales. Se ha dicho con frecuencia que la oxidabilidad de un agua potable no debe ser superior a 3 mg/l de oxigeno, medidos en medio alcalino: este valor no corresponde a ninguna norma y no deberá considerarse como un limite máximo en regiones donde las materias orgánicas son esencialmente de origen vegetal y no nocivas. (Evidentemente no podría condenarse el vino o el té por su contenido excesivo en materias orgánicas).

4 Los productos tóxicos deben eliminarse de forma absoluta en el tratamiento. Los microcontaminantes, minerales y orgánicos, deben reducirse a su mínimo aceptable. Las normas europeas, que se encuentran en estudio, prevén unos valores que no deben sobrepasarse (véase el capitulo n.º 34, Legislación). Por último, las características biológicas tienen una importancia fundamental. El plancton debe examinarse con la mayor atención ya que su presencia puede ser causa de graves problemas, en las instalaciones de tratamiento, en las redes de distribución, o en los depósitos de agua. Se encuentra especialmente en aguas superficiales, en las que el fitoplancton (de origen vegetal) se une con frecuencia al zooplancton (de origen animal). El fitoplancton experimenta desarrollos muy fuertes y rápidos, en primavera y verano, que pueden bloquear las estaciones de tratamiento mal concebidas, producir malos sabores en el agua y propagarse en las redes de distribución donde pueden ser causa, indirectamente, del deterioro de las tuberías metálicas. El zooplancton es aún menos tolerable. Cuando comienzan a propagarse ciertas especies en una red de distribución, es muy difícil eliminarías y aún más desagradable encontrarlas en suspensión en el agua. Bajo el punto de vista bacteriológico, la mayor parte de las aguas se desinfectan antes de su distribución en un abastecimiento público: este tratamiento es necesario para destruir las bacterias y gérmenes patógenos que un agua de superficie contiene prácticamente siempre. En el caso de aguas profundas, es sólo una medida de seguridad, ya que normalmente son bacteriológicamente puras. Las aguas superficiales pueden contaminarse más fácilmente con virus y por ello deben desinfectarse con más intensidad que las aguas subterráneas, las cuales no están, sin embargo, libres de tales contaminaciones. Para concluir esta relación de cualidades y defectos de las aguas que pueden utilizarse para un abastecimiento público, puede decirse que si bien las aguas subterráneas, tomadas a mayor o menor profundidad, ofrecen más seguridad que las aguas superficiales, bajo el punto de vista de la contaminación, presentan, sin embargo, numerosos defectos que con frecuencia se tiende a ignorar. En efecto, los defectos de las aguas superficiales son, en general, más aparentes que los de las aguas profundas, cuyo tratamiento puede ser, en realidad, mucho más delicado (véase, especialmente: "Eliminación de hierro y manganeso", página 624). En el cuadro siguiente se resumen las principales diferencias que presentan los dos tipos de agua: puede añadirse que algunas capas subterráneas pueden verse afectadas, igualmente, por contaminaciones bacterianas y por microcontaminantes minerales u orgánicos, si no tienen una protección suficiente, pero que se desconfía menos en este caso que en el de las aguas de superficie. En general, debido a la limpieza que presentan cuando emergen, las aguas profundas pueden dar una falsa impresión de seguridad, por lo que su empleo debe ir siempre precedido de un examen tan completo como en el caso de las aguas superficiales.

5 PRINCIPALES DIFERENCIAS ENTRE AGUAS SUPERFICIALES Y AGUAS PROFUNDAS Características examinadas Aguas superficiales Aguas profundas Temperatura Turbiedad, materias en suspensión Mineralización Hierro y manganeso divalentes (en estado disuelto) Variable según las estaciones del año Relativamente constante Variables, a veces elevadas Bajas o nulas Variable en función de los terrenos, precipitaciones, vertidos, etc. Generalmente ausentes, salvo en el fondo de cauces de agua en estado de eutrofización Sensiblemente constante, generalmente mayor que en las aguas de superficie de la misma región Generalmente presentes Gas carbónico agresivo Generalmente ausente Normalmente presente en gran cantidad Oxigeno disuelto Amoníaco Normalmente próximo a saturación Presente sólo en aguas contaminadas Ausencia total en la mayoria de los casos Presencia frecuente, sin ser un índice sistemático de contaminación Sulfuro de hidrógeno Ausente Normalmente presente Sílice Contenido moderado Contenido normalmente elevado Nitratos Elementos vivos Poco abundantes en general Contenido a veces elevado, riesgos de metemoglobinemia Bacterias (algunas de ellas patógenas), virus, plancton Frecuentes ferrobacterias La diferencia entre los dos orígenes: agua subterránea, agua superficial, no impone sistemáticamente la elección de una u otra, ya que no existen dos criterios para la pureza, uno para las aguas de superficie y otro para las aguas subterráneas. Es un problema de calidad que exige un juicio de conjunto en cada caso.

6 1.2. Cantidad de agua necesaria y seguridad de suministro En la elección entre aguas de diversos orígenes, hay que tener en cuenta la cantidad necesaria y las posibilidades de suministro locales o a una distancia razonable. En el caso de aguas profundas, si se trata de capas pobres o ya muy utilizadas, deberá contarse con la reserva necesaria: en el caso de aguas superficiales, deberá conocerse el caudal mínimo de estiaje, ya que existe el peligro de que se produzca un empeoramiento fuerte de su calidad durante los períodos más secos. La seguridad de suministro es fundamental. En el caso de un agua superficial pueden conocerse fácilmente sus caudales en las distintas épocas del año y, por consiguiente, puede asegurarse una constancia del caudal de suministro. No sucede lo mismo con aguas profundas, en cuyo caso es necesario efectuar estudios precisos, basados en ensayos realizados por especialistas según las técnicas modernas de investigación Costo de prospección del agua y de su conducción Debe estudiarse el costo de la prospección del agua especialmente en el caso de aguas profundas, sobre todo si se necesita un caudal importante. El costo de su conducción puede ser, igualmente, un factor determinante en la elección entre diversos orígenes. Sólo estará justificada la toma a gran distancia de un agua subterránea cuando por su calidad se evite todo tratamiento, y el costo de la conducción no sea prohibitivo. 2. IMPUREZAS QUE SE ENCUENTRAN EN LAS AGUAS DESTINADAS AL CONSUMO HUMANO La contaminación del agua tiene esencialmente cuatro orígenes, tres de ellos normales y uno accidental: - Los vertidos de aguas usadas de origen animal (estercoleros, establos, etc.) o humano. Las aguas usadas de origen animal influyen con frecuencia en la calidad de los pozos, de los manantiales próximos o de las capas poco profundas y de poca capacidad. Las aguas residuales domésticas contaminan los ríos, por vertidos directos, o por vertidos parcialmente depurados, procedentes de las instalaciones de tratamiento. Estos vertidos aportan una contaminación constituida por materias en suspensión, detergentes, materias orgánicas, fosfatos, bacterias y en algunos casos virus.

7 - Los vertidos de aguas o líquidos residuales industriales, son tan diversos que se encuentran en ellos todos los contaminantes conocidos, radiactivos o no, posibles cancerígenos, de origen mineral u orgánico, en una proporción que es función del tratamiento previo. - Las aguas de lluvia o de regadío, que arrastran contaminantes de origen agrícola, abonos, pesticidas, detergentes, etc. - La contaminación accidental producida por un vertido concentrado en materia contaminante, capaz de afectar al agua superficial o a la de capas profundas. Los numerosos contaminantes y microcontaminantes que pueden encontrarse en un agua destinada al consumo humano se clasifican en tres categorías: contaminantes minerales, contaminantes orgánicos y partículas víricas. Deben tenerse en cuenta, igualmente, las materias en suspensión de origen orgánico o mineral (sacos de plástico, arena, arcilla..) que han de eliminarse en un tratamiento previo adecuado: desbaste, desarenado Contaminantes y microcontaminantes minerales Entre éstos figuran: - Elementos indeseables o tóxicos: metales pesados, flúor, arsénico... En el capítulo 27, página 921, se indican los efectos de algunos de ellos, bajo el título «Elementos tóxicos disueltos en el agua». Las normas nacionales o internacionales fijan los límites máximos tolerables de una parte de los mismos (cap. 34). - Elementos que afectan especialmente a las propiedades organolépticas del agua: hierro, manganeso, cinc y cobre. Este último, necesario en el organismo humano en una pequeña dosis, pasa a ser tóxico por efecto acumulativo. - El fósforo y sus compuestos, responsables del desarrollo de las algas y de la eutrofización de los lagos. - Elementos radiactivos Contaminantes y microcontaminantes Orgánicos Son muy numerosos y pueden clasificarse en fenoles, hidrocarburos, detergentes y pesticidas.

8 FENOLES Y DERIVADOS Los fenoles y sus derivados constituyen un índice de contaminación industrial. El problema característico es el sabor a clorofenol que aparece en el agua cuando se añade cloro, aun en el caso de contenidos extraordinariamente pequeños de estos productos, ya que depende de otros compuestos orgánicos igualmente presentes. Aunque normalmente basta reducir el contenido de fenol puro a 1 µg/l para que no se produzcan malos sabores, pueden detectarse, en algunos casos, trazas de sabor a clorofenol con un contenido en fenoles de 0,1 a 0,01 µg/l. Los derivados fenólicos son biodegradables en distinto grado según su composición. Las dosis máximas encontradas en las aguas de ríos, aunque perceptibles al sabor, no son tóxicas (270 µg/l en el Rhin, 35 µg/l en el Mosa, 40 µg/l en el Sena) HIDROCARBUROS Los hidrocarburos que pueden contaminar las aguas de superficie o subterráneas, proceden principalmente de vertidos de productos petrolíferos de diversas industrias o de fábricas de gas, gases de combustión, etc. Pueden encontrarse en el agua: petróleo, queroseno, gasolina, fuel, aceites o lubricantes. Son lentamente biodegradables. En caso de una contaminación accidental, su presencia es de corta duración cuando se trata de un agua superficial, pero puede ser muy larga en un agua subterránea (a veces varios años, debido al poder de retención del suelo). Por esta razón, los recursos de aguas subterráneas deben protegerse cuidadosamente contra el riesgo de contaminación por hidrocarburos. Daños y toxicidad: - formación de una película que impide la oxigenación de las aguas de superficie y que limita su autodepuración: - perturbaciones en las instalaciones de tratamiento de agua potable: la presencia de estos contaminantes afecta a la floculación y a la decantación y el material filtrante corre el riesgo de mantenerse impregnado durante largo tiempo. - aparición de sabores y olores para umbrales extraordinariamente variables, según los productos (de 0,5 µg/l para la gasolina a 1 mg/l para los aceites y lubricantes). - toxicidad. Deberá temerse en las aguas de bebida para contenidos superiores a los umbrales de olor y sabor. Se han comprobado afecciones cutáneas debidas a productos de adición del mazut. Un riesgo mayor puede proceder de los hidrocarburos cíclicos sospechosos de ser cancerígenos (3-4 benzopireno, por ejemplo), aumentando el peligro en presencia de otros compuestos (productos tensoactivos).

9 DETERGENTES Los detergentes son compuestos tensoactivos sintéticos cuya presencia en el agua se debe a vertidos urbanos e industriales. Los productos comerciales incluyen componentes activos: agentes de superficie y ayudantes. Agentes de superficie. Su estructura modifica las propiedades físicas de las superficies, reduciendo las tensiones superficiales, lo que les confiere una acción de limpieza. Existen los siguientes tipos: Agentes de superficie aniónicos. Durante mucho tiempo, las sustancias más utilizadas han sido productos «duros» o poco biodegradables, de cadena ramificada, como los alquilbencenosulfonatos (ABS), que eran los principales responsables de los problemas planteados por la presencia de detergentes en las aguas. Representaban, según los países, el 80 al 90 % de la producción total, antes de que las autoridades sanitarias decidieran su sustitución por detergentes de cadenas lineales biodegradables, al menos en un 80 % (Ley de 25 de septiembre de 1970, en Francia, cap. 34). Entre estos últimos, el más utilizado es el L.A.S. La medida de la concentración de los agentes de superficie aniónicos se realiza sin dificultad por el método del azul de metileno; puede seguirse, por tanto, fácilmente, su biodegradación con el tiempo; - Agentes de superficie no iónicos (se utilizan actualmente productos a base de alquilfenoles). Tiende a desarrollarse su empleo pero los métodos de análisis presentan aún problemas; - Agentes de superficie catiónicos, constituidos por sales de amonio cuaternario. No son de uso general; se utilizan en casos en los que sus propiedades biostáticas son particularmente útiles. Ayudantes: Entre ellos se encuentran: - Los ayudantes propiamente dichos, como los polifosfatos, carbonatos, silicatos; productos capaces de «secuestrar» y formar complejos con algunas sales contenidas en el agua (polifosfatos...); - productos que refuerzan y mejoran la acción de los principios activos (óxidos animados, carboximetilcelulosa, alquilamidas);

10 - aditivos: agentes de blanqueo, perboratos, colorantes, perfumes; - cargas de sales minerales que mejoran la presentación de los productos; - enzimas, consideradas como preayudantes y que participan en la hidrólisis de algunas materias. Concentraciones observadas en las aguas: Antes de utilizarse productos biodegradables, las concentraciones de detergentes aniónicos variaban en las aguas de los ríos de 0,05 a 6 mg/l. Posteriormente, han disminuido. Las concentraciones de detergentes no iónicos son difíciles de expresar debido a la multiplicidad de métodos utilizados y a sus límites de precisión. Daños que ocasionan: Los daños producidos por la presencia de detergentes en el agua son: - formación de espumas, que paralizan los procesos de depuración natural o artificial, concentran las impurezas y pueden diseminar las bacterias y los virus. Es suficiente una concentración de detergentes aniónicos de 0,3 mg/l para producir una espuma estable; - disminución de la absorción de oxigeno de la atmósfera y de su disolución, aun en ausencia de espuma, por la formación de una película aislante que aparece en la superficie; - sabor a jabón, que se detecta para contenidos netamente superiores al umbral de formación de espuma; - aumento del contenido en fosfatos, procedente de los polifosfatos combinados con los agentes de superficie, que favorece la eutrofización de los lagos y el desarrollo de plancton en los ríos; en algunos países, una gran parte de los polifosfatos se ha reemplazado por el N.T.A. (ácido nitrilotriacético); - aumento progresivo del contenido en boro de las aguas superficiales y profundas, procedentes de las grandes cantidades de perborato sódico utilizadas en los detergentes. Los detergentes no son tóxicos para las bacterias, algas, peces y otros organismos de un río, siempre que su concentración se mantenga inferior a 3 mg/l. Las enzimas que se añaden actualmente a los detergentes no tienen ningún efecto perjudicial sobre los medios receptores ni en las estaciones de tratamiento.

11 Influencia de los detergentes biodegradables. El empleo de detergentes con un contenido mínimo biodegradable del 80 %, ha constituido una mejora notable, al menos para los detergentes aniónicos que pueden controlarse fácilmente. En efecto, los productos de la biodegradación de los detergentes lineales son muy poco tóxicos. Sin embargo, su parte no degradable es más tóxica para los peces que los detergentes no biodegradables. Los detergentes no iónicos también plantean problemas, ya que favorecen la formación de espuma por los detergentes aniónicos y la estabilización de ésta. Los detergentes no iónicos actualmente utilizados son resistentes a la biodegradación, especialmente en tiempo frío. De acuerdo con los estudios que se realizan actualmente, se esperan nuevos detergentes, aniónicos y no iónicos, casi totalmente biodegradables (alcoholes de cadena lineal) cuyos productos de adición presentarán igualmente mejores características. De forma general, puede decirse que los detergentes no son nocivos por si mismos, y que sus acciones nocivas indirectas quedarán muy reducidas cuando pueda limitarse la formación de espumas gracias al empleo de productos totalmente biodegradables. Es preciso, no obstante, mantener un control riguroso de los productos de adición para evitar, por parte de ellos, cualquier riesgo de toxicidad. No existe una norma, en España o en Francia, que limite el contenido en detergentes de un agua de abastecimiento; se admite, sin embargo, a titulo de recomendación, que la concentración de agentes de superficie aniónicos debe ser inferior a 0,2 mg/l. La norma europea que se encuentra en estudio propone una concentración máxima admisible de 0,1 mg/l PESTICIDAS Y PRODUCTOS FITOSANITARIOS Se denominan pesticidas los productos utilizados en la lucha contra los organismos que son nocivos para la salud o que atacan los materiales y recursos vegetales o animales necesarios para la alimentación. Estos pesticidas son igualmente productos perjudiciales para la salud y, por acumulación en las células vegetales o animales, pueden producir trastornos en el medio ambiente. Los pesticidas comprenden no sólo los derivados fitosanitarios (insecticidas, fungicidas, herbicidas...), sino igualmente ciertos derivados de origen industrial, como los bifenilpoliclorados.

12 Clasificación. Pueden distribuirse en cinco clases: - compuestos organoclorados, algunos de los cuales están prohibidos en muchos países, y que comprenden: compuestos estables DDT, HCH, Aldrine, en los insecticidas, y 2-4D, 2-4DT, MCPA, MCPP, utilizados como herbicidas, así como los bifenil y trifenilpoliclorados; compuestos menos estables: Symazine; - compuestos organofosforados, de menor estabilidad y que por ello tienden a sustituir a los derivados dorados; en ciertos casos, la oxidación incompleta hace aparecer derivados del tipo oxón, más tóxico que el compuesto inicial (paratión); - compuestos organonitrogenados: poco estables, como la Symazine; estables, como el DNOC; - compuestos organometálicos: derivados de la urea, del tiouracil, de los tiacenos nitrados o tionitrados, empleados como herbicidas. Los carbamatos y ditiocarbamatos se utilizan como fungicidas; - sustancias minerales: azufre, sulfato de cobre, arseniato de plomo y de calcio. Los dos primeros se utilizan todavía, con bastante frecuencia, en tratamiento fitosanitario. Origen de la contaminación y factores de transferencia. La contaminación se debe a las aguas de lluvia, cuando éstas son violentas, y a las aguas de infiltración. Se ha encontrado paratión en capas situadas a 60 m de profundidad. A veces, los pesticidas son absorbidos por el suelo y arrastrados más tarde con él, hacia el agua, al producirse una erosión. Los factores que influyen en la contaminación del agua por los pesticidas son su solubilidad, su resistencia a la degradación física y bioquímica, la naturaleza del suelo y el volumen e intensidad de las lluvias. Carácter molesto y tóxico de los pesticidas en el agua. - Influencia en los caracteres organolépticos. Los pesticidas pueden ser causa de malos olores y sabores, variando el umbral de estos dos factores entre 0,1 y 1000 µg/l, según los productos. Así, es suficiente 1 µg/l de HCH para dar sabor al agua, mientras que el umbral del sabor del DDT es de 1 mg/l. - Efecto sobre la fauna acuática. Los pesticidas tienen una acción directa que se traduce en una intoxicación lenta o aguda, y una acción indirecta que se manifiesta por la desaparición del plancton, la reducción del contenido en oxigeno y la modificación del ph y del contenido en gas carbónico. Los insecticidas organoclorados son mucho más tóxicos para los peces que los organofosforados, mientras que los herbicidas lo son mucho menos que los insecticidas en general. - Efectos sobre el hombre. Existen intoxicaciones en forma aguda o crónica. Las formas agudas no proceden del agua pero si pueden proceder las formas crónicas, ya que los pesticidas tienen un efecto acumulativo. El tejido adiposo acumula principalmente los productos organoclorados; el hígado y los riñones son sensibles al DDT. En conjunto,

13 los pesticidas organofosforados son mucho más tóxicos para el hombre y los mamíferos que los organoclorados, excepto el malatión, compuesto fosforado poco tóxico, y el endrine, compuesto dorado (prohibido en Francia) que tiene una toxicidad elevada Contaminantes y microcontaminantes biológicos MICROORGANISMOS Y VIRUS Esta forma de contaminación proviene de los microorganismos y virus aportados por los distintos vertidos. Pueden afectar tanto a las aguas de superficie como a las aguas subterráneas; se estudian en el capitulo SECRECIONES DE LA MICROFAUNA Y DE LA MICROFLORA Pueden desarrollarse numerosos organismos (en especial, algas y actinomicetos) en aguas de ríos (sobre todo, en los que han recibido una contaminación orgánica o sustancias eutrofizantes), en depósitos o incluso en los sistemas de distribución. Sus metabolitos, emitidos en el medio natural durante su vida o después de su muerte, producen cierto número de inconvenientes: Sabores y olores: los más corrientes son los sabores a cieno, tierra y moho, debidos a los actinomicetos y a ciertas cianofíceas que segregan diversos compuestos, principalmente geosmina. Las principales ramificaciones de algas pueden producir, asimismo, olores muy desagradables: clorofitas, crisofitas (crisoficeas, diatomeas), cianofitas. Según la naturaleza y la concentración de las especies que se encuentran presentes, los tipos de olores pueden ser muy diversos: aromáticos (análogos a los olores de ciertos frutos, flores y legumbres), a pescado, a hierba, a cieno, a podrido, a corcho... Sustancias tóxicas: algunas cianofíceas elaboran productos tóxicos para los animales superiores. Generalmente estas sustancias son intracelulares y, por lo tanto, no representan un peligro inmediato si se eliminan las algas durante el tratamiento, pero se desconocen sus efectos a largo plazo (acumulación por el organismo) si subsisten en forma de trazas en las aguas después de la muerte y descomposición de las algas. Aspecto del agua: color y/o turbiedad debidos a las secreciones de la microflora y a las excreciones de la microfauna Impurezas de los reactivos utilizados para el tratamiento Para el tratamiento de aguas destinadas al consumo humano, es necesario utilizar reactivos que ofrezcan la seguridad de que no introducen impurezas que puedan persistir en el agua después del tratamiento.

14 Por ejemplo, cuando, para la corrección del ph de un agua filtrada, antes de su distribución a la red, se utiliza sosa, ésta deberá estar exenta de mercurio. Se encuentra en estudio, en Francia, un reglamento en el que se definirá la cantidad máxima de impurezas admisibles para cada reactivo. 3. PRINCIPIOS DE TRATAMIENTO DEL AGUA DESTINADA AL CONSUMO HUMANO Conocido el origen de un agua y sus características físicas, químicas y bacteriológicas, así como su posible microcontaminación, después de comparadas estas características con las que se requeren para un agua destinada al consumo humano, puede juzgarse sobre la necesidad de su tratamiento. Este tratamiento puede efectuarse de forma más o menos completa, según los defectos que deban corregirse. Pueden ser necesarios varios procedimientos, y, en este caso, deberá estudiarse su combinación de la forma más razonable. tanto desde el punto de vista de la eliminación de dichos defectos, como de las condiciones locales de instalación. Este estudio tiene además por objeto llegar a la realización más económica en gastos de primera inversión y en gastos de explotación. Debe efectuarse teniendo en cuenta todas las posibilidades que ofrece actualmente el automatismo y con una exigencia de seguridad de explotación que garantice en todo momento la entrega de agua de la mejor calidad sin riesgo de fallos accidentales. Los principales procedimientos empleados en el tratamiento de las aguas potables son: 3.1. Procedimientos generales TRATAMIENTOS EFECTUADOS EN LA TOMA DE AGUA O EN EL BOMBEO Cuando se trata de un agua subterránea, ha de cuidarse, en primer lugar, que la captación o el bombeo arrastre, con el agua, la menor cantidad posible de tierra y de arena. Es indispensable delimitar un perímetro de protección. Al efectuarse una toma de agua superficial, deben tenerse en cuenta las materias que ésta pueda contener. Una buena concepción de la toma de agua es el punto de partida de su tratamiento. Concepción de una toma de agua: En un lago, de nivel sensiblemente constante, la cota del punto de toma del agua debe elegirse de forma que, a lo largo de todo el año, los contenidos del agua en materias en

15 suspensión, materias coloidales, hierro y manganeso, y plancton sean lo más bajos posibles. Igualmente, la temperatura del agua debe ser mínima. Si el lago tiene bastante profundidad, interesa generalmente tomar el agua a 30/35 m de la superficie; de esta forma, la influencia de la luz se reduce suficientemente para asegurar una limitación del plancton, especialmente en los períodos de gran proliferación. Sin embargo, es necesario que esta toma se efectúe, al menos, a unos 7 m por encima del fondo, para evitar la influencia del movimiento de las partículas depositadas y de las corrientes de fondo. Por último, hay que tener en cuenta las posibilidades de inversión de las distintas capas de agua del lago, fenómeno que se produce bajo la influencia de las variaciones de temperatura. Una toma efectuada en un embalse de nivel de agua variable, debe tener en cuenta los mismos fenómenos, lo que exige la construcción de torres con tomas de agua a distintas alturas, según las estaciones. Una precaución indispensable, antes del llenado de un embalse cuyas aguas se destinan al consumo humano, es la destrucción y eliminación de la capa vegetal de la zona inundada, con el fin de evitar la eutrofización (ver página 965) del embalse. Una toma en un río debe concebirse teniendo en cuenta los diferentes materiales que puede arrastrar; tierra, arena, hojas, juncos, hierbas, restos de embalajes especialmente de plástico, cuerpos flotantes, capa de espuma o hidrocarburos, etc. No existe un modelo de toma ideal, sino diversos tipos adaptados no sólo al material que arrastre el río, sino también a su régimen y a sus posibilidades de navegación o de acceso a las orillas. En consecuencia, pueden efectuarse tomas por el fondo, laterales, por sifón, etc. Cada caso requiere un examen particular. Según la naturaleza de las aguas que se toman, el primer tratamiento posible consiste en un desbaste, que tiene por objeto eliminar las materias de tamaño grande que pueden dificultar los restantes tratamientos. Desbaste: Esta operación puede incluir (ver cap. 4): - un desbaste grosero, con rejas de 8 a 10 cm de separación entre barrotes; - un desbaste más fino, con rejas de 25 a 40 mm. Si las materias en suspensión de gran tamaño son poco abundantes y no hay peligro de que deterioren la reja fina o su dispositivo de limpieza automática, si lo hubiere, estas dos operaciones pueden reducirse a una sola.

16 Estos elementos son necesarios si el contenido en materias que transporta el agua es grande. No es suficiente, sin embargo, si el agua arrastra hojas o hierbas que pueden pasar a través de las rejas; en este caso, es necesario añadir: - un tamizado en tambor rotatorio (sólo utilizable con niveles de agua poco variables) o sobre bandas de tamizado, en el caso de niveles de agua variables. Este tamizado se efectúa generalmente con mallas de 1 a 5 mm. La limpieza debe ser automática, en función de la pérdida de carga. La falta de este aparato, por razones de economía, es con frecuencia causa de perturbaciones en la explotación de muchas instalaciones, especialmente cuando existe un bombeo de elevación; - un desarenado que puede situarse, según las condiciones de toma, antes o después del tamizado (eventual). Este desarenado es indispensable cuando el agua debe transportarse por una tubería o canal de gran longitud, cuando es necesario efectuar un bombeo, o cuando los aparatos de tratamiento que siguen pueden verse afectados seriamente por la presencia de cantidades apreciables de arena; - un microtamizado si la cantidad de plancton es limitada y no se prevé una decantación posterior. Dada la acción limitada de los microtamices, es raro su empleo en instalaciones modernas un desaceitado de superficie; -una predecantación (ver pág. 123). Fig Toma de agua en el embalse de Apremont, que alimenta la estación de tratamiento del Syndicat de la Haute Vallée de LA VIE. Vendée (Francia). Caudal: 2000 m3/h. Pretratamiento con cloro: La protección de las tuberías de agua bruta puede necesitar un pretratamiento por cloro o uno de sus compuestos (hipoclorito, dióxido de cloro).

17 Cuando un agua rica en materias orgánicas y en plancton debe recorrer, hasta la estación principal, un acueducto de gran longitud, es indispensable prever en el punto de partida un tratamiento con un oxidante sin el cual existe el peligro de que se reduzca rápidamente el caudal de la tubería debido al desarrollo del plancton sobre las paredes de la misma. Este pretratamiento es necesario, igualnente, en tuberías de pequeña longitud, en el caso de presencia de mejillones de agua dulce (Dreissena polymorpha) Las bacterias ferruginosas o sulfato-reductoras pueden atacar al hierro de las tuberías metálicas; se aprecia entonces una elevación del contenido en hierro del agua, especialmente durante los períodos en los que se suspende el tratamiento: una cloración elimina estos inconvenientes ALMACENAMIENTO DE AGUA BRUTA Resulta interesante el almacenamiento de agua bruta en caso de sequía prolongada (descenso del caudal de los ríos, con alteración simultánea de la calidad) y cuando se produce una contaminación accidental. En este último caso, basta suspender el bombeo del río y utilizar el agua previamente acumulada en la reserva. Durante el tiempo que dura el almacenamiento, pueden mejorar ciertas características del agua: disminución de las materias en suspensión, del contenido en amoníaco por nitrificación y de la flora bacteriana. Por el contrario, el almacenamiento de agua bruta presenta ciertos inconvenientes. En condiciones geográficas y climatológicas favorables a la vida planctónica, se observa a veces un importante desarrollo de algas y de hongos, cuyos metabolitos pueden comunicar un sabor desagradable al agua, de difícil eliminación. Por otra parte, esta técnica exige la inmovilización de gran superficie de terreno, costosa en medio urbano, pudiendo ser necesario proceder, además, a una limpieza periódica de la reserva PRECLORACIÓN Un tratamiento de precloración, efectuado antes de la decantación, casi siempre es recomendable para conseguir una mejor calidad de agua, más filtrable y cristalina. Esta precloración actúa por oxidación de los diferentes cuerpos contenidos en el agua: - sobre los iones ferrosos y manganosos; - sobre el amoniaco, para dar cloraminas o destruirlas cuando se sobrepasa el punto crítico (ver capítulo 27, página 954); cuando la dosis de amoniaco es excesiva, puede ser inaplicable este tratamiento, debido a que da lugar a dosis elevadas de oxidante residual y a fuertes gastos de explotación; - sobre los nitritos, que se transforman en nitratos;

18 - sobre las materias orgánicas oxidables; - sobre los microorganismos (bacterias, algas, plancton) que pueden des-arrollarse y provocar, por ejemplo, fermentaciones anaerobias. Una precloración no reduce sistemáticamente el color (salvo en el caso de que sea debido a materias húmicas). Esta precloración puede consistir en una simple cloración, una cloración al «breakpoint», o una supercloración. En precloración conviene adoptar una dosis de cloro ligeramente superior a la del punto crítico, siempre que esto sea posible y no dé lugar a unas dosis demasiado fuertes de cloro. Se consigue así, por una parte, la destrucción total de los gérmenes patógenos y, por otra, la eliminación máxima de las bacterias, de los gérmenes comunes, del plancton y de las cloraminas; se obtiene también el menor sabor posible. Estas ventajas son especialmente apreciables en ciertos períodos del año; en otros, sin embargo, en los que la calidad del agua no es tan mala, pueden ser suficientes dosis de cloro inferiores a la del punto crítico. El tiempo de contacto entre el cloro y el agua está relacionado fundamentalmente con el fin que se pretende. La acción del cloro es muy rápida y, en los primeros minutos que siguen a la inyección, es ya considerable; sin embargo, es preciso un tiempo prolongado para llegar a una dosis de cloro residual estable. En un proceso de desinfección, el factor tiempo es muy importante, pero no lo es tanto en una precloración, en la cual, los efectos principales que se buscan, se alcanzan rápidamente, incluso en el caso de empleo de carbón en polvo en el decantador. Por último, en el caso de aguas de superficie que pueden contener virus, conviene efectuar una cloración por encima del punto crítico, con un tiempo de contacto prolongado. La precloración va seguida, a veces, de una eliminación de cloro, que generalmente se efectúa con dióxido de azufre (SO2) o tiosulfato sódico AERACIÓN (ver cap. 13, p. 369). Puede ser necesaria una aeración: sí el agua contiene gases en exceso: -sulfuro de hidrógeno (H2S), que da un sabor muy desagradable y se elimina fácilmente por una simple aeración atmosférica;

19 - oxígeno, cuando el agua se encuentra sobresaturada y su desprendimiento puede crear problemas en el funcionamiento de los decantadores (tendencia de los flóculos a elevarse a la superficie) y de los filtros, que sufren un falso atascamiento por desgasificación en el seno de la masa filtrante; - dióxido de carbono (CO2), que hace agresiva al agua; su eliminación por aeración se efectúa a la presión atmosférica. Esta aeración debe ser más o menos completa, en función de la mineralización del agua. Efectivamente, puede ser necesario eliminar sólo parcialmente el gas carbónico de forma que la porción restante sirva para incrementar la mineralización del agua, por reacción sobre productos neutralizantes; Pretratamiento con cloro: La protección de las tuberías de agua bruta puede necesitar un pretratamiento por cloro o uno de sus compuestos (hipoclorito, dióxido de cloro). Cuando un agua rica en materias orgánicas y en plancton debe recorrer, hasta la estación principal, un acueducto de gran longitud, es indispensable prever en el punto de partida un tratamiento con un oxidante sin el cual existe el peligro de que se reduzca rápidamente el caudal de la tubería debido al desarrollo del plancton sobre las paredes de la misma. Este pretratamiento es necesario, igualnente, en tuberías de pequeña longitud, en el caso de presencia de mejillones de agua dulce (Dreissena polymorpha). Las bacterias ferruginosas o sulfato-reductoras pueden atacar al hierro de las tuberías metálicas; se aprecia entonces una elevación del contenido en hierro del agua, especialmente durante los períodos en los que se suspende el tratamiento: una cloración elimina estos inconvenientes ALMACENAMIENTO DE AGUA BRUTA Resulta interesante el almacenamiento de agua bruta en caso de sequía prolongada (descenso del caudal de los ríos, con alteración simultánea de la calidad) y cuando se produce una contaminación accidental. En este último caso, basta suspender el bombeo del río y utilizar el agua previamente acumulada en la reserva. Durante el tiempo que dura el almacenamiento, pueden mejorar ciertas características del agua: disminución de las materias en suspensión, del contenido en amoníaco por nitrificación y de la flora bacteriana. Por el contrario, el almacenamiento de agua bruta presenta ciertos inconvenientes. En condiciones geográficas y climatológicas favorables a la vida planctónica, se observa a veces un importante desarrollo de algas y de hongos, cuyos metabolitos pueden comunicar un sabor desagradable al agua, de difícil eliminación. Por otra parte, esta

20 técnica exige la inmovilización de gran superficie de terreno, costosa en medio urbano, pudiendo ser necesario proceder, además, a una limpieza periódica de la reserva PRECLORACIÓN Un tratamiento de precloración, efectuado antes de la decantación, casi siempre es recomendable para conseguir una mejor calidad de agua, más filtrable y cristalina. Esta precloración actúa por oxidación de los diferentes cuerpos contenidos en el agua: - sobre los iones ferrosos y manganosos; - sobre el amoniaco, para dar cloraminas o destruirlas cuando se sobrepasa el punto crítico (ver capítulo 27, página 954); cuando la dosis de amoniaco es excesiva, puede ser inaplicable este tratamiento, debido a que da lugar a dosis elevadas de oxidante residual y a fuertes gastos de explotación; - sobre los nitritos, que se transforman en nitratos; - sobre las materias orgánicas oxidables; - sobre los microorganismos (bacterias, algas, plancton) que pueden desarrollarse y provocar, por ejemplo, fermentaciones anaerobias. Una precloración no reduce sistemáticamente el color (salvo en el caso de que sea debido a materias húmicas). Esta precloración puede consistir en una simple cloración, una cloración al «breakpoint», o una supercloración. En precloración conviene adoptar una dosis de cloro ligeramente superior a la del punto crítico, siempre que esto sea posible y no dé lugar a unas dosis demasiado fuertes de cloro. Se consigue así, por una parte, la destrucción total de los gérmenes patógenos y, por otra, la eliminación máxima de las bacterias, de los gérmenes comunes, del plancton y de las cloraminas; se obtiene también el menor sabor posible. Estas ventajas son especialmente apreciables en ciertos períodos del año; en otros, sin embargo, en los que la calidad del agua no es tan mala, pueden ser suficientes dosis de cloro inferiores a la del punto crítico. El tiempo de contacto entre el cloro y el agua está relacionado fundamentalmente con el fin que se pretende. La acción del cloro es muy rápida y, en los primeros minutos que siguen a la inyección, es ya considerable; sin embargo, es preciso un tiempo prolongado para llegar a una dosis de cloro residual estable.

21 En un proceso de desinfección, el factor tiempo es muy importante, pero no lo es tanto en una precloración, en la cual, los efectos principales que se buscan, se alcanzan rápidamente, incluso en el caso de empleo de carbón en polvo en el decantador. Por último, en el caso de aguas de superficie que pueden contener virus, conviene efectuar una cloración por encima del punto crítico, con un tiempo de contacto prolongado. La precloración va seguida, a veces, de una eliminación de cloro, que generalmente se efectúa con dióxido de azufre (SO2) o tiosulfato sódico AERACIÓN Puede ser necesaria una aeración: sí el agua contiene gases en exceso: - sulfuro de hidrógeno (H2S), que da un sabor muy desagradable y se elimina fácilmente por una simple aeración atmosférica; - oxígeno, cuando el agua se encuentra sobresaturada y su desprendimiento puede crear problemas en el funcionamiento de los decantadores (tendencia de los flóculos a elevarse a la superficie) y de los filtros, que sufren un falso atascamiento por desgasificación en el seno de la masa filtrante; - dióxido de carbono (CO2), que hace agresiva al agua; su eliminación por aeración se efectúa a la presión atmosférica. Esta aeración debe ser más o menos completa, en función de la mineralización del agua. Efectivamente, puede ser necesario eliminar sólo parcialmente el gas carbónico de forma que la porción restante sirva para incrementar la mineralización del agua, por reacción sobre productos neutralizantes; si el agua presenta un defecto de oxígeno; con la aeración se consigue entonces: - la oxidación de los iones ferrosos y manganosos; - la nitrificación del amoníaco, en ciertas condiciones; - el aumento del contenido en oxígeno con el fin de que el agua sea agradable para la bebida. Aportando oxígeno a un agua rica en amoníaco o en sulfatos, se consigue, en ciertos casos, combatir la anaerobiosis y evitar la corrosión de tuberías metálicas CLARIFICACIÓN

22 Esta clarificación puede ser más o menos completa según la turbiedad del agua, su color y su contenido de materias en suspensión o coloidales y de materias orgánicas. Puede efectuarse, en función de estos distintos factores: - por coagulación total, floculación, decantación y filtración; - por coagulación parcial, microfloculación y filtración. Fig Los 10 filtros Aquazur de 80 m2 cada uno y sus pupitres de mando. Caudal total m3/h. Estación de tratamiento de SAINT-ETIENNE (Francia). La adición de un coagulante al agua, como se ha indicado en el capítulo 3, página 61, disminuye el potencial electronegativo de las partículas que contiene. Puede utilizarse una dosis que anule este potencial; se obtiene así la coagulación total de los coloides que permite conseguir una clarificación óptima, después de su floculación, decantación y filtración. También puede inyectarse una dosis pequeña de coagulante y efectuar una coagulación parcial de los coloides, formando flóculos muy finos (microfloculación) los cuales, con o sin ayudante, se retienen por filtración. De esta forma no se consigue el valor mínimo de materias en suspensión, de color, o de materias orgánicas. Sin embargo, puede ser suficiente si el agua bruta no está muy contaminada. A. Clarificación por coagulación total, floculación, decantación y filtración Este tratamiento se aplica a las aguas que presentan una o varias de las características siguientes: - contenido de materias en suspensión que exceda de 20 a 40 g/m3 durante todo o parte del año;