INTRODUCCIÓN AL MUNDO DE LA QUÍMICA
El término “química” se ha hecho tan popular en nuestros días que es usado hasta en temas musicales y en el lenguaje cotidiano. Sin embargo, su naturaleza permaneció como un misterio para el ser humano por mucho tiempo. Los fenómenos observados eran un reto a la curiosidad de todo aquel que buscaba una explicación de ellos. Muchas preguntas sin respuestas fueron generando en la humanidad una necesidad de poder dar una explicación que satisficiera al menos las inquietudes más instintivas.
De esta manera emerge la primera aproximación del ser humano a los fenómenos naturales: el misticismo, la magia, lo sobrenatural. No obstante, la respuesta seguía sumergida en el misterio, ya que las explicaciones mágicas no esclarecen la naturaleza de los fenómenos en sí. La búsqueda continúo avanzando hacia explicaciones más lógicas y comprensibles, por lo que la filosofía surgió como una explicación racional de los fenómenos. Sin embargo, la simple explicación teórica y especulativa no satisface la curiosidad humana.
Era necesario avanzar hacia respuestas basadas en la evidencia física y en aquello que el ser humano pudiera manipular. Se estaba entrando en un nuevo conocimiento, en una nueva manera de ver y explicar los fenómenos naturales: se estaba entando en el mundo del conocimiento científico. Así surgió la química como conocimiento organizado, experimental, dinámico y perfectible.
viernes, 3 de septiembre de 2010
martes, 1 de junio de 2010
Tratamiento de agua
TRATAMIENTO DEL AGUA
ANTECEDENTES HISTORICOS
Una de las mayores preocupaciones en la historia de la humanidad ha sido el procurarse agua lo más pura y limpia posible. El tratamiento del agua originalmente se centraba en mejorar las cualidades estéticas del agua
La historia del agua potable es muy remota. En Siria y Babilonia se construyeron conducciones de albañilería y acueductos para acercar el agua desde sus fuentes a lugares próximos a las viviendas. Los antiguos pueblos orientales usaban arena y barro poroso para filtrar el agua, también en Europa los romanos construyeron una red de acueductos y estanques e instalaron filtros para obtener agua de mayor calidad. Hay registrados métodos para mejorar el sabor y el olor del agua 4.000 años antes de Cristo. Escritos griegos recomendaban métodos de tratamiento tales como filtración a través de carbón, exposición a los rayos solares y ebullición.
En el antiguo Egipto dejaban reposar el agua en vasijas de barro durante varios meses para dejar precipitar las partículas e impurezas, y mediante un sifón extraían el agua de la parte superior (decantación), en otras ocasiones incorporaban ciertas sustancias minerales y vegetales para facilitar la precipitación de partículas y clarificar el agua (coagulación). En los comienzos del 1500 antes de Cristo, se tiene referencias de que los egipcios usaban ya un producto que hoy se emplea para el mismo fin, el alumbre, para lograr precipitar las partículas suspendidas en el agua.
Ya en el siglo XIX de nuestra época se estableció la filtración como un efectivo medio para eliminar partículas del agua aunque el grado de claridad conseguido no era medible en esta época. Al comienzo del siglo XIX empezó a usarse en Europa de forma más regular la filtración lenta sobre arena.
En general; la contaminación del agua tiene esencialmente cuatro orígenes bien definidos.-1º).- Los vertidos de aguas usadas de origen animal o humano: Las aguas residuales domésticas contaminan los ríos y aportan contaminantes constituidos por materias en suspensión, detergentes, materias orgánicas, fosfatos, bacterias y en algunos casos virus.
2º).- Los vertidos de aguas de los residuos industriales que pueden ser radioactivos o no, posibles cancerígenos, metales pesados, entre otros.
3º).- Aguas de lluvia que arrastran contaminantes de origen agrícola, abonos, pesticidas, detergentes, entre otros.
4º).- Contaminación accidental producida por vertido concentrado en materias contaminantes capaz de afectar las aguas superficiales y las profundas.
Durante la segunda mitad de este siglo XIX, los científicos alcanzaron grandes conocimientos sobre las fuentes y efectos de los contaminantes del agua potable, (en 1855 se probó que el cólera era una enfermedad de transmisión hídrica al relacionarse con un brote surgido en Londres a consecuencia de la contaminación de un pozo público por aguas residuales). En 1880 Pasteur explicó como organismos microscópicos podian transmitir enfermedades a través del agua. En el siglo XX se descubrió que la turbiedad del agua no era solo un problema estético; las partículas en las fuentes del agua tales como la materia fecal, podría servir de refugio a los patógenos. Así como la filtración se mostró como un método de tratamiento efectivo para reducir la turbiedad, desinfectantes como el cloro jugaron un gran papel en la reducción del número de brotes epidémicos en los comienzos del siglo XX. En 1908 se empleó el cloro por primera vez como un desinfectante primario del agua potable de New Jersey. Otro desinfectante como el ozono, también empezó a emplearse por estas fechas en Europa. A continuación aparecieron otras sustancias químicas procedentes de vertidos, generalmente industriales, contaminando las aguas objeto de abastecimiento público (mayoritariamente aguas superficiales) y causando un gran impacto negativo y obligando a la implantación de técnicas de tratamiento del agua cada vez más efectivas y complejas (coagulación, floculación, adsorción con carbón activo, etc.) y a veces no han sido lo efectivas que se esperaban para eliminar algunos de los nuevos y emergentes contaminantes.
En 1972 un estudio encontró 36 sustancias químicas en el agua tratada en Louisiana (U.S) que fue tomada del río Missisipi. Como consecuencia de estas nuevas y mayores contaminaciones, hubo necesidad de aplicar nuevas legislaciones y requerimientos técnicos para salvaguardar la salud de los consumidores. Posteriores avances en la desinfección han puesto a punto nuevas técnicas y sustancias en el proceso de desinfección del agua como son principalmente el empleo de ozono, dióxido de cloro, cloraminas y radiación ultravioleta. La filtración y la desinfección con cloro del agua potable han sido responsables de gran parte del 50% de aumento de la expectativa de vida en los países desarrollados durante el siglo XX. Este hecho motivó a la revista Life a citar recientemente a la filtración y la cloración del agua potable como "probablemente el más significativo avance en salud pública del milenio".
Antes de la llegada de la cloración para el tratamiento de agua potable, aproximadamente 25 de cada 100.000 personas morían anualmente en los Estados Unidos a causa de la fiebre tifoidea.
Los sistemas de abastecimiento de agua potable sin tratar, o con un tratamiento inadecuado, siguen siendo la mayor amenaza para la salud pública, especialmente en los países en desarrollo, donde casi la mitad de la población consume agua contaminada. En estos países, enfermedades como el cólera, la tifoidea y la disentería crónica son endémicas y matan a niños y a adultos. En 1990, más de tres millones de niños menores de cinco años murieron por enfermedades diarreicas
Los más recientes avances en el tratamiento del agua han sido las mejoras alcanzadas en el desarrollo de membranas para osmosis inversa y otras técnicas como la ozonización y otras relativas a la eliminación de los cada vez mayor número y cantidad de contaminantes encontrados en el agua potable. Se denomina agua pre-potable, al agua antes de ser sometida a los correspondientes tratamientos potabilizadores y agua potable al agua apta para el consumo humano, una vez que ha pasado por el correspondiente tratamiento potabilizador.
PROCESO DE TRATAMIENTO DEL AGUA
El tratamiento del agua es el proceso de naturaleza físico-química y biológica, mediante el cual se eliminan una serie de sustancias y microorganismos que implican riesgo para el consumo o le comunican un aspecto o cualidad organoléptica no deseables y la transforma en un agua apta para consumir.
Todo sistema de abastecimiento de aguas que no esté provisto de medios de potabilización, no merece el calificativo sanitario de abastecimiento de aguas. En la potabilización del agua se debe recurrir a métodos adecuados a la calidad del agua origen a trata.
Estación de Tratamiento de agua Potable (ETAP) es la instalación donde se lleva a cabo el conjunto de procesos de tratamiento de potabilización situados antes de la red de distribución y/o depósito, que contenga más unidades de tratamiento que una única desinfección.
Considerando un agua superficial, de río, embalse, o subterránea, con unos problemas de calidad que estimamos como convencionales, el proceso o línea de tratamiento, considerado también convencional, consta de una serie de etapas más o menos complejas en función de la calidad del agua bruta objeto del tratamiento y se recogen en las siguientes secuencias:
- Pre oxidación y desinfección inicial con cloro, dióxido de cloro u ozono, o permanganato potásico.
- Coagulación-Floculación, con sales de aluminio o de hierro y coadyuvantes de la floculación, corrección del pH de coagulación con cal, sosa, o carbonato sódico.
- Decantación, en diversos tipos de decantadores.
- Filtración sobre arena, o sobre lecho mixto (arena y antracita) y en determinados casos sobre lecho de carbón en grano
- Acondicionamiento, corrección del pH por simple neutralización o por re mineralización con cal y gas carbónico.
- Desinfección final con cloro, cloraminas, dióxido de cloro u ozono.
Las instalaciones de tratamiento se completan, a veces, con la adición de carbón activo en polvo, para la eliminación de sustancias que provocan la aparición de olores y sabores, la adición de permanganato potásico para la eliminación de hierro y manganeso y en casos más conflictivos y constantes de presencia de sustancias orgánicas así como otras que pueden originar olores y sabores, se llega a la instalación de filtros de carbón activo en grano tras los filtros de arena.
Hoy en día el tratamiento no solo tiene que perseguir y mejorar el tratamiento convencional, sino que deberá abordar las nuevas causas de contaminación que no puedan eliminarse con los métodos convencionales, recurriendo a otros métodos, e incluso empleando otros reactivos complementarios.
El tratamiento del agua y en especial la desinfección (hasta ahora generalmente con cloro) ha sido responsable en gran medida del 50 % de aumento de las expectativas de vida en los países desarrollados a lo largo del siglo XX.
La eficacia del tratamiento del agua en la reducción de las enfermedades que esta transmite depende de la calidad del agua en origen y del proceso seguido en el sistema de tratamiento.
Los agentes patógenos transmitidos por el agua, que pueden causar enfermedades, provienen generalmente de sistemas hídricos con inadecuado tratamiento, especialmente desinfección y filtración.
Los reactivos son incorporados en las siguientes etapas:
- Cloro/Dióxido de Cloro/Ozono/Permanganato potásico, empleados como oxidantes y en la desinfección inicial o primaria, se incorporan a la entrada de la cámara de mezcla.
- Coagulante, se incorpora en la cámara de mezcla.
- Cal, u otro álcali o ácido para corregir pH, se pueden incorporar tanto en la fase de mezcla y coagulación, como al agua ya filtrada.
- Coadyuvantes de la floculación como los poli electrolitos, se dosifican generalmente tras la fase de coagulación y antes de la decantación.
- Carbón activado en polvo, para la adsorción de sustancias orgánicas, en la fase de mezcla y en cualquier caso, antes de la decantación.
- Cloro/Dióxido de cloro/Ozono/Cloraminas, empleados en la desinfección final, se incorporan al agua filtrada.
Tomado de: Manual para el autocontrol y gestión de abastecimientos de agua de consumo público. Publicación de Documentos de Sanidad Ambiental de la Comunidad de Madrid de fecha 21 de noviembre de 2005
ANTECEDENTES HISTORICOS
Una de las mayores preocupaciones en la historia de la humanidad ha sido el procurarse agua lo más pura y limpia posible. El tratamiento del agua originalmente se centraba en mejorar las cualidades estéticas del agua
La historia del agua potable es muy remota. En Siria y Babilonia se construyeron conducciones de albañilería y acueductos para acercar el agua desde sus fuentes a lugares próximos a las viviendas. Los antiguos pueblos orientales usaban arena y barro poroso para filtrar el agua, también en Europa los romanos construyeron una red de acueductos y estanques e instalaron filtros para obtener agua de mayor calidad. Hay registrados métodos para mejorar el sabor y el olor del agua 4.000 años antes de Cristo. Escritos griegos recomendaban métodos de tratamiento tales como filtración a través de carbón, exposición a los rayos solares y ebullición.
En el antiguo Egipto dejaban reposar el agua en vasijas de barro durante varios meses para dejar precipitar las partículas e impurezas, y mediante un sifón extraían el agua de la parte superior (decantación), en otras ocasiones incorporaban ciertas sustancias minerales y vegetales para facilitar la precipitación de partículas y clarificar el agua (coagulación). En los comienzos del 1500 antes de Cristo, se tiene referencias de que los egipcios usaban ya un producto que hoy se emplea para el mismo fin, el alumbre, para lograr precipitar las partículas suspendidas en el agua.
Ya en el siglo XIX de nuestra época se estableció la filtración como un efectivo medio para eliminar partículas del agua aunque el grado de claridad conseguido no era medible en esta época. Al comienzo del siglo XIX empezó a usarse en Europa de forma más regular la filtración lenta sobre arena.
En general; la contaminación del agua tiene esencialmente cuatro orígenes bien definidos.-1º).- Los vertidos de aguas usadas de origen animal o humano: Las aguas residuales domésticas contaminan los ríos y aportan contaminantes constituidos por materias en suspensión, detergentes, materias orgánicas, fosfatos, bacterias y en algunos casos virus.
2º).- Los vertidos de aguas de los residuos industriales que pueden ser radioactivos o no, posibles cancerígenos, metales pesados, entre otros.
3º).- Aguas de lluvia que arrastran contaminantes de origen agrícola, abonos, pesticidas, detergentes, entre otros.
4º).- Contaminación accidental producida por vertido concentrado en materias contaminantes capaz de afectar las aguas superficiales y las profundas.
Durante la segunda mitad de este siglo XIX, los científicos alcanzaron grandes conocimientos sobre las fuentes y efectos de los contaminantes del agua potable, (en 1855 se probó que el cólera era una enfermedad de transmisión hídrica al relacionarse con un brote surgido en Londres a consecuencia de la contaminación de un pozo público por aguas residuales). En 1880 Pasteur explicó como organismos microscópicos podian transmitir enfermedades a través del agua. En el siglo XX se descubrió que la turbiedad del agua no era solo un problema estético; las partículas en las fuentes del agua tales como la materia fecal, podría servir de refugio a los patógenos. Así como la filtración se mostró como un método de tratamiento efectivo para reducir la turbiedad, desinfectantes como el cloro jugaron un gran papel en la reducción del número de brotes epidémicos en los comienzos del siglo XX. En 1908 se empleó el cloro por primera vez como un desinfectante primario del agua potable de New Jersey. Otro desinfectante como el ozono, también empezó a emplearse por estas fechas en Europa. A continuación aparecieron otras sustancias químicas procedentes de vertidos, generalmente industriales, contaminando las aguas objeto de abastecimiento público (mayoritariamente aguas superficiales) y causando un gran impacto negativo y obligando a la implantación de técnicas de tratamiento del agua cada vez más efectivas y complejas (coagulación, floculación, adsorción con carbón activo, etc.) y a veces no han sido lo efectivas que se esperaban para eliminar algunos de los nuevos y emergentes contaminantes.
En 1972 un estudio encontró 36 sustancias químicas en el agua tratada en Louisiana (U.S) que fue tomada del río Missisipi. Como consecuencia de estas nuevas y mayores contaminaciones, hubo necesidad de aplicar nuevas legislaciones y requerimientos técnicos para salvaguardar la salud de los consumidores. Posteriores avances en la desinfección han puesto a punto nuevas técnicas y sustancias en el proceso de desinfección del agua como son principalmente el empleo de ozono, dióxido de cloro, cloraminas y radiación ultravioleta. La filtración y la desinfección con cloro del agua potable han sido responsables de gran parte del 50% de aumento de la expectativa de vida en los países desarrollados durante el siglo XX. Este hecho motivó a la revista Life a citar recientemente a la filtración y la cloración del agua potable como "probablemente el más significativo avance en salud pública del milenio".
Antes de la llegada de la cloración para el tratamiento de agua potable, aproximadamente 25 de cada 100.000 personas morían anualmente en los Estados Unidos a causa de la fiebre tifoidea.
Los sistemas de abastecimiento de agua potable sin tratar, o con un tratamiento inadecuado, siguen siendo la mayor amenaza para la salud pública, especialmente en los países en desarrollo, donde casi la mitad de la población consume agua contaminada. En estos países, enfermedades como el cólera, la tifoidea y la disentería crónica son endémicas y matan a niños y a adultos. En 1990, más de tres millones de niños menores de cinco años murieron por enfermedades diarreicas
Los más recientes avances en el tratamiento del agua han sido las mejoras alcanzadas en el desarrollo de membranas para osmosis inversa y otras técnicas como la ozonización y otras relativas a la eliminación de los cada vez mayor número y cantidad de contaminantes encontrados en el agua potable. Se denomina agua pre-potable, al agua antes de ser sometida a los correspondientes tratamientos potabilizadores y agua potable al agua apta para el consumo humano, una vez que ha pasado por el correspondiente tratamiento potabilizador.
PROCESO DE TRATAMIENTO DEL AGUA
El tratamiento del agua es el proceso de naturaleza físico-química y biológica, mediante el cual se eliminan una serie de sustancias y microorganismos que implican riesgo para el consumo o le comunican un aspecto o cualidad organoléptica no deseables y la transforma en un agua apta para consumir.
Todo sistema de abastecimiento de aguas que no esté provisto de medios de potabilización, no merece el calificativo sanitario de abastecimiento de aguas. En la potabilización del agua se debe recurrir a métodos adecuados a la calidad del agua origen a trata.
Estación de Tratamiento de agua Potable (ETAP) es la instalación donde se lleva a cabo el conjunto de procesos de tratamiento de potabilización situados antes de la red de distribución y/o depósito, que contenga más unidades de tratamiento que una única desinfección.
Considerando un agua superficial, de río, embalse, o subterránea, con unos problemas de calidad que estimamos como convencionales, el proceso o línea de tratamiento, considerado también convencional, consta de una serie de etapas más o menos complejas en función de la calidad del agua bruta objeto del tratamiento y se recogen en las siguientes secuencias:
- Pre oxidación y desinfección inicial con cloro, dióxido de cloro u ozono, o permanganato potásico.
- Coagulación-Floculación, con sales de aluminio o de hierro y coadyuvantes de la floculación, corrección del pH de coagulación con cal, sosa, o carbonato sódico.
- Decantación, en diversos tipos de decantadores.
- Filtración sobre arena, o sobre lecho mixto (arena y antracita) y en determinados casos sobre lecho de carbón en grano
- Acondicionamiento, corrección del pH por simple neutralización o por re mineralización con cal y gas carbónico.
- Desinfección final con cloro, cloraminas, dióxido de cloro u ozono.
Las instalaciones de tratamiento se completan, a veces, con la adición de carbón activo en polvo, para la eliminación de sustancias que provocan la aparición de olores y sabores, la adición de permanganato potásico para la eliminación de hierro y manganeso y en casos más conflictivos y constantes de presencia de sustancias orgánicas así como otras que pueden originar olores y sabores, se llega a la instalación de filtros de carbón activo en grano tras los filtros de arena.
Hoy en día el tratamiento no solo tiene que perseguir y mejorar el tratamiento convencional, sino que deberá abordar las nuevas causas de contaminación que no puedan eliminarse con los métodos convencionales, recurriendo a otros métodos, e incluso empleando otros reactivos complementarios.
El tratamiento del agua y en especial la desinfección (hasta ahora generalmente con cloro) ha sido responsable en gran medida del 50 % de aumento de las expectativas de vida en los países desarrollados a lo largo del siglo XX.
La eficacia del tratamiento del agua en la reducción de las enfermedades que esta transmite depende de la calidad del agua en origen y del proceso seguido en el sistema de tratamiento.
Los agentes patógenos transmitidos por el agua, que pueden causar enfermedades, provienen generalmente de sistemas hídricos con inadecuado tratamiento, especialmente desinfección y filtración.
Los reactivos son incorporados en las siguientes etapas:
- Cloro/Dióxido de Cloro/Ozono/Permanganato potásico, empleados como oxidantes y en la desinfección inicial o primaria, se incorporan a la entrada de la cámara de mezcla.
- Coagulante, se incorpora en la cámara de mezcla.
- Cal, u otro álcali o ácido para corregir pH, se pueden incorporar tanto en la fase de mezcla y coagulación, como al agua ya filtrada.
- Coadyuvantes de la floculación como los poli electrolitos, se dosifican generalmente tras la fase de coagulación y antes de la decantación.
- Carbón activado en polvo, para la adsorción de sustancias orgánicas, en la fase de mezcla y en cualquier caso, antes de la decantación.
- Cloro/Dióxido de cloro/Ozono/Cloraminas, empleados en la desinfección final, se incorporan al agua filtrada.
Tomado de: Manual para el autocontrol y gestión de abastecimientos de agua de consumo público. Publicación de Documentos de Sanidad Ambiental de la Comunidad de Madrid de fecha 21 de noviembre de 2005
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