Examinando por Materia "Desinfección del agua"
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Publicación Acceso abierto Degradación de materia orgánica por medio del progreso foto-fenton utilizando concentraciones bajas de hierro y un pH cercano a la neutralidad: efecto de la matriz de diferentes fuentes naturales de agua(2015-02-04) Herrera López, Karen LizethActualmente la población de muchas regiones de países en vía de desarrollo consume agua sin un tratamiento adecuado. El método de desinfección comúnmente utilizado es la cloración, sin embargo la presencia de materia orgánica conlleva a la formación de los subproductos de desinfección (DBPs), entre ellos los trihalometanos (THMs), considerados un peligro eminente para la salud humana por sus propiedades mutagénicas y carcinógenas. Por tanto, la reducción en la concentración de los DBPs es un tema de estudio para el tratamiento de agua potable, los cuales son disminuidos por la eliminación de sustancias precursoras como son los ácidos húmicos, componentes mayoritarios de la materia orgánica natural (MON) y de los cuales no se conoce una estructura definida.Publicación Acceso abierto Desinfección de aguas mediante el método Sodis mejorado con el proceso foto-fenton a pH neutro implementando tres reactores solares(Universidad de Valle, 2015) Velásquez Carmona, José Daniel; Benítez Vásquez, Luis Norberto; Varón López, AngélicaEn Colombia, la falta de saneamiento y la inaccesibilidad al agua potable constituye una enorme problemática. Las zonas rurales resultan ser las más afectadas, presentando una gran incidencia de enfermedades infecciosas y diarreicas debido a que la población ni siquiera cuenta con el sistema básico de acueducto. En el desarrollo de este trabajo, se implementó el proceso fotoFenton como sistema de bajo costo para la desinfección y la degradación de la carga orgánica en aguas de afluentes naturales en comunidades del suroccidente colombiano. Se estudió la incidencia del material de fabricación y la configuración del colector en tres reactores solares para la remoción bacteriana del agua. Además, se evidenció la utilización de volúmenes mayores de agua a tratar mediante el proceso fotocatalítico, utilizando reactores de mayor capacidad. Se demostró que concentraciones bajas de hierro y de peróxido de hidrógeno pueden actuar eficientemente en la remoción solar catalítica de E. coli, aún más cuando se utilizan reactores de material vítreo. La matriz del afluente se consideró como scavenger de los ROS, al determinar un aumento de la concentración de iones en estado oxidado como sulfatos, fosfatos y nitratos al finalizar el experimento. A pesar de que no se consiguió la desinfección total, la disminución de la concentración bacteriana permitió utilizar menores dosis de cloro que conlleva a reducir la formación de compuestos organoclorados. El proceso fotocatalítico manifiesta ser apto como Point of Use dentro del marco de la OMS, ya que permitió obtener agua de consumo utilizando una tecnología sencilla y ecológica.Publicación Acceso abierto Efecto del almacenamiento sobre la calidad del agua potable : evaluación experimental y simulación numérica del tanque Ciudad Jardín.(2014-10-24) Montoya Pachongo, Carolina; Cruz Vélez, Camilo; Laín Beatove, Hábil Santiago; Escobar Rivera, Juan CarlosPara contribuir al conocimiento del efecto del almacenamiento sobre la calidad del agua potable almacenada en un tanque de compensación de la red baja de distribución de la ciudad de Cali, se realizó la evaluación experimental y simulación numérica del tanque Ciudad Jard? 2 para conocer su comportamiento hidrodinámico interno y la variación de temperatura y del cloro residual libre, así como analizar el efecto de modificaciones físicas de dicha estructura para mejorar la mezcla. Se ejecutó una etapa preliminar para el análisis de información primaria y para el reconocimiento físico del tanque para conocer su operación e infraestructura. Posteriormente se evaluón experimentalmente el tanque Ciudad Jard? 2, a través de un ensayo de trazador y mediciones de cloro residual libre y temperatura. Luego se simularon numéricamente tres escenarios operativos actuales (nivel de agua mínimo, medio y máximo) a través de la Dinámica Computacional de Fluidos, previo entrenamiento en la elaboración de mallas y en el manejo del programa Fluent 6.3 y la realizaci? de simulaciones preliminares para determinar el tipo de malla, n?ero de elementos y condiciones de frontera e iniciales. Despu? se defini·un escenario con modificación de la configuración de la entrada de agua al tanque (distribución por cuadrantes de cuatro boquillas de di?etro 6¿¿) para evaluar el efecto de ésta sobre el patrón de flujo, mezcla de trazador y decaimiento del cloro residual libre. También se identificó el impacto del diferencial máximo de temperatura entre el agua que entra al tanque y la almacenada (de acuerdo con lo encontrado en la evaluación experimental) sobre el patrón de flujo y mezcla de trazador en el escenario de nivel medio. Los resultados de este estudio permitieron establecer que en el tanque Ciudad Jardín 2 se presentan condiciones inconvenientes para la conservación de la calidad del agua potable, considerando el alto tiempo máximo de retención hidráulica, tiempo de mezcla mayor a la duración de los periodos de llenado, bajo intercambio de agua y presencia de estratificación térmica. Lo anterior se vio reflejado en la obtención de algunas muestras con concentraciones de cloro menores a 0,3 mg/L (16 datos obtenidos en dos d?s consecutivos). Los resultados de la simulación numérica evidenciaron que las condiciones de mezcla mejoran al distribuir la energía del chorro a través de boquillas verticales ubicadas en el fondo del tanque y, por lo tanto, favorece la calidad del agua en términos de la reducción de zonas muertas. De acuerdo con lo encontrado en este estudio, se deben tomar medidas a corto, mediano y largo plazo, entre las más importantes se destacan: reclorar el agua impulsada desde el tanque Ciudad Jardín 2 hasta el tanque metálico, reducir los niveles mínimos de operación del tanque evaluado para incrementar el intercambio de agua, cambiar la configuración de entrada de agua al tanque por un sistema de distribución del chorro vertical en el fondo del tanque a través de boquillas, realizar un monitoreo de THM y parámetros biológicos; así como considerar en el diseño de futuros tanques de almacenamiento y compensación los aspectos hidrodinámicos que permitan mantener la calidad del agua almacenada en estas estructuras y el incremento del acceso al interior de éstas para mejorar el monitoreo de la calidad del agua.Publicación Acceso abierto Evaluación del efecto bactericida del proceso foto-fenton homogéneo en aguas empleando bajas concentraciones de hierro y pH cercano al neutro(Universidad del Valle, 2016) Potosí Rodríguez, Sandra Faisuler; Benitez, Luis NorbertoEl agua potable en poblaciones rurales y pequeñas comunidades de Colombia es considerada de baja calidad, debido a que en muchas ocasiones no se cuenta con un tratamiento que permita eliminar los microorganismos patógenos presentes en ella. Los procesos avanzados de oxidación PAOs, entre los que se encuentra la reacción foto-Fenton son una alternativa para el tratamiento de aguas contaminadas con sustancias orgánicas, así como para la desinfección. En este proyecto de investigación se evaluó el efecto bactericida del proceso foto-Fenton homogéneo en aguas utilizando bajas concentraciones de hierro y pH cercano al natural, además el efecto que producen en la desinfección la presencia de materia orgánica e iones inorgánicos (carbonatos, fosfatos y nitratos), todo esto con el fin de estimar la posible aplicación de la reacción foto-Fenton en la potabilización de agua en comunidades rurales del Valle del Cauca. Para el desarrollo de este proyecto, se emplearon las bacterias Escherichia coli, Salmonella typhimurium y Shigella sonnei, los ensayos fotocatalíticos a escala de laboratorio se llevaron a cabo con agua Milli-Q, agua Milli-Q dopada con ácidos húmicos y con iones inorgánicos en un reactor Suntest con lámpara de Xenón que simula la radiación solar (300 nm < λ < 800 nm); y los ensayos a escala piloto se realizaron con agua destilada, agua destilada dopada con ácidos húmicos y en aguas tomadas de una fuente natural (río Claro y Pance) en Colectores Parabólicos Compuestos (CPC) con luz solar. Los resultados muestran que el proceso foto-Fenton homogéneo ayuda considerablemente a la disminución de la concentración inicial de las bacterias individualmente y al estar mezcladas, en donde la Salmonella typhimurium presentó la mayor resistencia a la reacción fotocatalítica. El proceso de inactivación de las bacterias se ve desfavorecido cuando el agua contiene ácidos húmicos e iones inorgánicos (PO4 -3 0,5 ppm,CO3 -2 200 ppm y NO3 - 5,0 ppm ) y viceversa, la capacidad del proceso foto-Fenton para degradar materia orgánica se afecta por la presencia de las bacterias. A pesar de no lograr una desinfección completa, el proceso foto-Fenton llevado a cabo bajo las condiciones estudiadas muestra una disminución de alrededor de cuatro órdenes de magnitud de la concentración inicial de la mezcla de bacterias, resultados que son muy promisorios y permiten pensar en una posible aplicación de este proceso como un complemento al proceso de potabilización de aguas de comunidades rurales o pequeñas comunidades.Publicación Acceso abierto Evaluación del proceso de estabilización del pH del agua tratada del río Cauca(2014-10-23) Bueno Zabala, Karen AlejandraEn los procesos de tratamiento para la potabilización se utilizan productos químicos que consumen alcalinidad, generando una reducción del pH que hace necesario realizar el ajuste o estabilización del pH del agua tratada desde la planta de tratamiento mediante la adición de un alcalinizante, permitiendo la formación de una película controlada de carbonato de calcio CaCO3, que disminuye los problemas asociados a la distribución del agua como corrosión, agresividad e incrustación. Dentro de las técnicas de evaluación del proceso de estabilización del pH, los índices son el método más económico y sencillo de realizar desde las plantas de potabilización, permitiendo predecir el comportamiento del agua en el Sistema de Distribución del Agua SDA; sin embargo, al no existir un solo índice aplicable universalmente, es necesario conocer las aplicaciones y limitaciones de cada uno para su correcta aplicación. Uno de los métodos de control del proceso de estabilización del pH más empleado para la generación de la película sólida de carbonato de calcio en el SDA la cual es generada a partir de los iones carbonato y el calcio provenientes del agua, adicionando alcalinizantes que modifican la calidad química del agua; la selección del alcalinizante más adecuado depende de aspectos técnicos, económicos y de salud ocupacional. Esta investigación tuvo como propósito evaluar el proceso de estabilización del pH del agua tratada del río Cauca mediante tres etapas: identificación de los índices y métodos de mayor aplicabilidad para el control del proceso, la determinación de los índices y la evaluación a escala de laboratorio con cal hidratada, hidróxido de sodio, bicarbonato de sodio y carbonato de sodio. En la primera etapa se realizó una revisión conceptual de cada uno de los índices y métodos de mayor aplicación reportados en la literatura, clasificándose en 2 tipos (cualitivativos y cuantitativos). Los cualitativos se agruparon en: 1)Tendencia a precipitación de carbonato de calcio (Índice Saturación de Langelier ISL, Índice de Fuerza de Conducción de Mc Cauley IFC, Potencial de Precipitación de Carbonato de Calcio PPCC) siendo útiles inicialmente para proporcionar las condiciones de sobresaturación; 2) Tipo de tubería (Índice de Agresividad IA, Índice Relación de Larson RL, Índice de Estabilidad de Ryznar IER) aplicados en materiales de asbesto cemento AC, hierro y acero; 3) Aplicación directa en el SDA (Índice Relación de Larson Modificado RLM, Índice de Corrosión de Riddick ICR) que consideran variables como tiempo de retención hidráulico, dióxido de carbono CO2, sodio, nitratos, oxígeno disuelto OD y silicatos; los modelos cuantitativos fueron los Diagramas de Caldwell Lawrence modificados y el Método de Mojmir Mach, que utilizan gráficos que determinan el equilibrio de saturación del CaCO3 y la agresividad del agua, requiriendo de software especializado para su aplicación. En la segunda etapa se recopiló y procesó la información histórica del agua tratada del Río Cauca para el periodo 2010 2012 y se realizaron seis jornadas de muestreo y caracterización de las variables fisicoquímicas que influyen en el proceso de estabilización del pH y permiten la determinación de los índices seleccionados a partir del análisis de la etapa anterior (ISL, IFC, PPCC, IA, RL e IER), encontrándose que dado que no existen un índice universal, es recomendable utilizar al menos un índice que proporcione información sobre la tendencia de precipitación de carbonato de calcio y otro que represente el comportamiento del agua cuando entra en contacto con el tipo de material de tubería predominante en el SDA; además de continuar promoviendo la renovación de tuberías en el SDA de la ciudad de Cali por PVC, ya que es un material altamente resistente a agentes químicos y propicio para asegurar la calidad del agua potable en la distribución, mientras que el AC y el hierro favorecen los procesos de lixiviación de metales. En la tercera etapa se identificaron los tipos de alcalinizantes utilizados para el proceso de estabilización del pH, los cuales incluyen la neutralización con una base fuerte (cal hidratada y soda cáustica) y la neutralización con una sal (Na2CO3, NaHCO3 y CaCO3). Se realizó un análisis comparativo de la aplicación de los diversos alcalinizantes en términos de aspectos técnicos, económicos y de salud ocupacional mostrando las ventajas y limitaciones de cada uno, concluyendo que todos los alcalinizantes tienen potencial de ser usados para el proceso de estabilización del pH y su selección depende de aspectos como la calidad del agua cruda, tipo de procesos de tratamiento empleados previamente, la disponibilidad en el sitio, costos, complejidad, etc. De acuerdo con lo anterior, en la evaluación a escala de laboratorio se evaluaron cal hidratada, hidróxido de sodio, bicarbonato de sodio y carbonato de sodio con concentraciones de aplicación al 1% y 4%. Los resultados de esta etapa permitieron identificar que para aguas con baja alcalinidad como las del río Cauca, la cal hidratada y el hidróxido de sodio con dosis de aplicación entre 6 8mg/L y 8 10mg/L, respectivamente, generan aguas con tendencia a precipitar la película de carbonato de calcio y condiciones de agua no agresiva para las tuberías de asbesto cemento en el SDA de la ciudad de Santiago de Cali, de acuerdo a los índices ISL, IFC, PPCC e IA. Las principales variables operacionales del proceso de estabilización para el agua tratada del río Cauca como pH deben permanecer entre 8.8 9.4 unidades; sin embargo, dichos alcalinizantes no logran obtener valores de alcalinidad total adecuados que brinden mayor capacidad para neutralizar ácidos y evitar la disminución del pH en el SDA. Aunque el carbonato de sodio y bicarbonato de sodio no exceden la concentración de sodio máxima permitida, este último no se recomienda para el agua tratada del río Cauca pues al mantenerse en pH <8.0 unidades, no permite obtener resultados adecuados para la estabilización del pH. Dosis de carbonato de sodio superiores a 130mg/L generan resultados adecuados en términos de los índices ISL, IFC, PPCC, IA e RL, manteniendo las variables de pH entre 8.6 9.0 unidades y alcalinidad total entre 85-125mgCaCO3/L. El análisis estadístico permitió identificar que los índices de estabilización ISL, IFC, PPCC, IER, IA y RL, no presentan diferencias significativas con la aplicación de concentración de solución al 1% o 4% para la cal hidratada y el hidróxido de sodio; mientras que para el bicarbonato de sodio y carbonato de sodio, no existen diferencias significativas para la concentración de solución al 1%, pero sí para el 4%, presentando mejores resultados el carbonato de sodio. De acuerdo con los resultados de esta investigación, es recomendable utilizar varios índices para realizar un mejor control del proceso de estabilización, los cuales incluyan aspectos relacionados tanto con el ajuste del pH como con el tipo de material de la tubería; adicionalmente, se deben mejorar las condiciones de estabilización del pH manteniéndolo en concentraciones iguales o superiores al pH de saturación (pHs: 8.7 9.0 unidades) y a la alcalinidad de equilibrio (Alkeq: 27.3 36.7 mgCaCO3/L), lo que indica la necesidad de revisar la normatividad colombiana vigente sobre agua potable ya que, aunque el agua del río Cauca tratada en las plantas de tratamiento de Puerto Mallarino y Rio Cauca cumple con la misma en términos de pH y alcalinidad total, los índices aplicados clasifican esta agua como insaturada con tendencia a la corrosión en el sistema de distribución. Es recomendable continuar evaluando otras alternativas que proporcionen valores adecuados de alcalinidad total y pH como incrementar la alcalinidad desde la fuente de abastecimiento, cambiar el tipo de coagulante o aplicar coagulación mejorada, evaluar diversos materiales filtrantes que incluyan carbonato de calcio, mezcla de alcalinizantes o bases fuertes con adición de dióxido de carbono.