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INNOVACIÓN Y GESTIÓN PARA UN FUTURO SOSTENIBLE Potabilización de agua Msc. Danilo Ríos  INNOVACIÓN Y GESTIÓN PARA UN FUTURO...

INNOVACIÓN Y GESTIÓN PARA UN FUTURO SOSTENIBLE Potabilización de agua Msc. Danilo Ríos  INNOVACIÓN Y GESTIÓN PARA UN FUTURO SOSTENIBLE INDICE DEL CURSO 2024 UNIDAD 1 - INTRODUCCIÓN UNIDAD 2 - PARÁMETROS QUE CARACTERIZAN LA CALIDAD DEL AGUA UNIDAD 3 - TECNOLOGÍAS DE POTABILIZACIÓN DE AGUAS SUPERFICIALES UNIDAD 4 - TOMAS DE AGUAS SUPERFICIALES UNIDAD 5 - COAGULACIÓN CONVENCIONAL PROCESO UNIDAD 6 - FLOCULACIÓN UNIDAD 7 - SEDIMENTACIÓN UNIDAD 8 - FILTRACIÓN UNIDAD 9 - DESINFECCIÓN UNIDAD 10 - CORRECCIÓN DE pH y ALCALINIDAD UNIDAD 12 - TRATAMIENTO DE AGUAS SUBTERRÁNEAS  INNOVACIÓN Y GESTIÓN PARA UN FUTURO SOSTENIBLE UNIDAD 2 PARÁMETROS QUE CARACTERIZAN LA CALIDAD DEL AGUA  INNOVACIÓN Y GESTIÓN PARA UN FUTURO SOSTENIBLE INDICE INTRODUCCIÓN CONCEPTOS BÁSICOS DE QUÍMICA Masa atómica relativa Masa molecular relativa Mol Peso atómico gramo o átomo-gramo Peso molecular gramo o molécula - gramo Concentración de soluciones Concentración en g/l Molaridad Normalidad Dosis Tabla periódica  INNOVACIÓN Y GESTIÓN PARA UN FUTURO SOSTENIBLE INDICE (continuación) PARÁMETROS FÍSICO Y QUÍMICOS Turbiedad , color, pH, alcalinidad, aluminio, olor y sabor, temperatura, amonio, nitritos y nitratos, carbono orgánico (TOC, DOC, AOC), UVA-254 nm y SUVA, agroquímicos, contaminantes emergentes PARÁMETROS QUÍMICOS EN AGUAS SUBTERRÁNEAS Arsénico, Flúor, Hierro y Manganeso, conductividad, sodio y cloruros, bromuros PARÁMETROS MICROBIOLÓGICOS Coliformes totales, Coliformes termo tolerantes, Escherichia Coli, Métodos de ensayo para bacterias coliformes, Heterótrofos, Pseudomona aeruginosa, Estreptococos fecales, Colifagos EVALUACIÓN DE LA CALIDAD BACTERIOLÓGICA DEL AGUA DISTRIBUIDA Metodología PARÁMETROS HIDROBIOLÓGICOS  INNOVACIÓN Y GESTIÓN PARA UN FUTURO SOSTENIBLE Introducción  INNOVACIÓN Y GESTIÓN PARA UN FUTURO SOSTENIBLE Las características del agua, ―ya sea para evaluar su potabilidad o diseñar procesos―, se expresan a través de parámetros de calidad. Como se indicó, la experiencia y los estudios epidemiológicos y toxicológicos han llevado a que se limite la concentración de parámetros que afectan la salud, y de otros que, si bien no tienen incidencia sanitaria, representan propiedades que alteran las características organolépticas del agua. Las normas limitan los contaminantes del agua librada al consumo, pero hay parámetros que si bien las normas no los incluyen (o no son prioritarios), tienen incidencia en las operaciones de potabilización. Ejemplos: Carbono orgánico total y disuelto (TOC y DOC), alcalinidad total, pH (se limita en las normas y es importante para el desarrollo de algunos procesos), otros. A los efectos de esta unidad del curso, los parámetros se agrupan en físico- químicos, microbiológicos e hidrobiológicos.  INNOVACIÓN Y GESTIÓN PARA UN FUTURO SOSTENIBLE ÁTOMOS Y MOLÉCULAS COLOIDES PARTÍCULAS SUSPENDIDAS Algas Bacterias Virus Protozoarios 10-3 m 1 m 103 m = 1 mm En general, los coloides son conjuntos de varios átomos o moléculas. Algunas moléculas grandes pueden ser consideradas coloides por sí mismas, como las proteínas (Pivokonsky et al., 2024).  INNOVACIÓN Y GESTIÓN PARA UN FUTURO SOSTENIBLE «El Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater es una publicación de la AWWA/ALPHA/WEF que regula y recomienda métodos y procesos para el análisis de agua y aguas residuales. Las metodologías están estandarizadas y aceptadas como estándares en todo el mundo» (Deambrosis, 2024).  INNOVACIÓN Y GESTIÓN PARA UN FUTURO SOSTENIBLE Conceptos básicos de química  INNOVACIÓN Y GESTIÓN PARA UN FUTURO SOSTENIBLE Los conceptos de química que se exponen en este capítulo son de auxilio para comprender los procesos unitarios de potabilización de aguas. Para profundizar se sugiere consultar bibliografía especializada.  INNOVACIÓN Y GESTIÓN PARA UN FUTURO SOSTENIBLE La masa de una partícula puede expresarse en forma relativa a un patrón. Para partículas muy pequeñas el elemento patrón es el carbono, al cual se le asignó una masa atómica de Masa atómica 12 UMAS. relativa Por lo tanto, la UMA equivale a la doceava parte de la masa del átomo de carbono. La masa atómica relativa de un elemento es la relación que existe entre la masa de un átomo medio del elemento y la masa del elemento patrón  INNOVACIÓN Y GESTIÓN PARA UN FUTURO SOSTENIBLE Con las moléculas se procede en forma análoga: Masa La masa molecular relativa es la relación entre la masa molecular de la molécula y la del carbono, expresada en UMAS. relativa Se calcula sumando las masas atómicas relativas de los átomos que la componen.  INNOVACIÓN Y GESTIÓN PARA UN FUTURO SOSTENIBLE Cualquier muestra de materia, por pequeña que sea, tiene un número grande de átomos y moléculas. Por lo tanto, para evaluar la masa se utiliza el mol, que corresponde a 6,02 x 1023 partículas. La elección de la unidad se basa en que ese número de partículas tiene una masa en g exactamente igual a su masa atómica en UMAS. Mol 1 mol de átomos = 6,02* 1023 átomos 1 mol de moléculas = 6,02* 1023 moléculas 6,02* 1023 = Número de Avogadro Ejemplo 1 átomo de cloro tiene una masa atómica relativa de 35,5 umas 1 mol de átomos de cloro tiene una masa de 35,5 gramos  INNOVACIÓN Y GESTIÓN PARA UN FUTURO SOSTENIBLE El peso atómico gramo es la masa de un mol de átomos expresada en gramos, que es numéricamente igual a la masa atómica expresada en UMAS. Peso atómico En la tabla periódica se indica para cada elemento su gramo o masa atómica, que corresponde la masa de un átomo en UMAS, numéricamente igual a la masa de un mol de átomo-gramo átomos, expresada en gramos. P.A. Cl = 35,45 g/mol P.A. O = 16,00 g/mol P.A. Na = 22,99 g/mol P.A. Ca = 40,08 g/mol  INNOVACIÓN Y GESTIÓN PARA UN FUTURO SOSTENIBLE El peso molecular gramo es la masa expresada en gramos de un mol de moléculas, numéricamente igual a la masa de una molécula expresada en UMAS. Peso molecular Ejemplo Determinar el peso molecular del Al2(SO4)3.14H2O gramo o Se suman los pesos atómicos de los átomos que forman la molécula- molécula: gramo P.M. = 2*26,98 + (32,07+16*4)* 3 + 14*18 = 594,2 gramos 1 molécula de Al2(SO4)3.14H2O tiene una masa molecular relativa de 594 umas 1 mol de moléculas de Al2(SO4)3.14H2O (6,02 x 1023 moléculas) tiene una masa de 594 gramos  INNOVACIÓN Y GESTIÓN PARA UN FUTURO SOSTENIBLE La concentración es la relación que existe entre las cantidades de soluto (sustancia disuelta) y de solvente, generalmente agua. La solución se llama diluida cuando su concentración es baja, concentrada cuando es alta, y saturada cuando contiene la máxima cantidad de soluto que se puede disolver a una temperatura dada, formando un Concentración sistema estable. de soluciones La concentración de la solución saturada señala la solubilidad del soluto en el solvente a esa temperatura. La solubilidad se expresa como la masa (gramos de soluto) que satura 100 g de solvente a una temperatura dada. Ejemplo La solubilidad del cloruro de sodio en agua a 20ºC es 36 g en 100 g de agua  INNOVACIÓN Y GESTIÓN PARA UN FUTURO SOSTENIBLE Concentración en g/l En el proceso de potabilización se utilizan soluciones y suspensiones de productos tales como: sulfato de aluminio, cloruro férrico, carbón activado en polvo, alcalinizantes, polielectrolitos, otros, que deben aplicarse en concentraciones preestablecidas respecto al agua cruda. Generalmente se expresa la concentración en gramos de soluto por litro de solución o suspensión, o en (%) en peso del soluto respecto al peso de la solución.  INNOVACIÓN Y GESTIÓN PARA UN FUTURO SOSTENIBLE C (g/l)… Concentración de la solución en gramos / litro m……… Masa de soluto (g) V……… Volumen de solución (l) Ejemplo Calcular la concentración de polielectrolito en una solución de 100 litros preparada con agua y 1 kg de polielectrolito.  INNOVACIÓN Y GESTIÓN PARA UN FUTURO SOSTENIBLE C (%)……… Concentración de la solución (% en masa) S……………Masa de solución (masa de soluto + masa de solvente) (g) d ……..…… Densidad de la solución (g/l)  INNOVACIÓN Y GESTIÓN PARA UN FUTURO SOSTENIBLE En soluciones poco concentradas como las que se utilizan en procesos de potabilización, la densidad es d ≅ 1000 g/l Ejemplo Calcular la concentración de sulfato de aluminio en una solución de 100 litros preparada con agua y 5 kg de sulfato de aluminio Al2(SO4)3.14H2O.  INNOVACIÓN Y GESTIÓN PARA UN FUTURO SOSTENIBLE Molaridad La concentración de una solución también puede expresarse como la cantidad de moles de soluto por litro de solución: 𝑛 n = Moles de soluto 𝑀= 𝑉 V = Volumen de solución (litros) Para calcular la cantidad de moles que hay en determinada masa de un compuesto, se debe dividir la masa entre su masa molecular. Por ejemplo, en 20 gramos de NaOH hay 0,5 moles, dado que el P.M. de NaOH = 40 gramos/mol  INNOVACIÓN Y GESTIÓN PARA UN FUTURO SOSTENIBLE Ejemplo Si se disuelven 20 gramos de cloruro de amonio (NH4Cl) en agua de modo que se obtienen 600 ml de solución, calcular la concentración de la solución en gramos / litro y en moles / litro. P.A. N = 14 g/mol P.A. H = 1 g/mol P.A. Cl = 35,5 g/mol P.M. NH4Cl = 14 + 4*1 + 35,5 = 53,5 g/mol 1 mol NH4Cl………….. 53,5 g x mol NH4Cl……….…. 20,0 g → x = 0,374 mol M = 0,374/0,6 = 0,623 mol/l La solución es 0,623 molar. La concentración en gramos por litro es:  INNOVACIÓN Y GESTIÓN PARA UN FUTURO SOSTENIBLE Relación entre la concentración en g/l y la molaridad M = Molaridad (moles/l) C = Concentración (g/l) P.M. = Peso molecular (g/mol) Ejemplo Calcular la molaridad de una solución obtenida al disolver 4 g de NaOH en agua, para que se obtengan 400 ml de solución P.M. NaOH = 40 g/mol M = 0,25 Molar  INNOVACIÓN Y GESTIÓN PARA UN FUTURO SOSTENIBLE Normalidad N = Normalidad (eq./l) V = Volumen de solución (litros) Peso equivalente de ácidos y bases Se define como masa equivalente de un ácido a la masa de éste que reacciona con un mol de iones OH-, y como masa equivalente de una base a la masa de ésta que reacciona con un mol de iones H+. El peso o masa equivalente se expresa en gramos por equivalentes (gr. /eq.)  INNOVACIÓN Y GESTIÓN PARA UN FUTURO SOSTENIBLE 1 mol de HCl reacciona con un mol de iones OH- según la siguiente reacción: HCl + NaOH → NaCl + H2O Por lo tanto, la masa equivalente del HCl coincide con el peso molecular (masa de un mol de HCl) P.M. (HCl) = 36,5 g/mol P.E. (HCl) = 36,5 g/eq. 1 mol de NaOH reacciona con un mol de iones H+ según la misma reacción, por lo que también coinciden P.E. y P.M.: P.M. (NaOH) = 40 g/mol P.E. (NaOH) = 40 g/eq.  INNOVACIÓN Y GESTIÓN PARA UN FUTURO SOSTENIBLE En cambio, un mol de ácido sulfúrico reacciona con 2 moles de iones OH-: H2SO4 + 2 NaOH → Na2SO4 + 2 H2O Entonces el peso equivalente del ácido sulfúrico es igual a la mitad de su peso molecular P.M. H2SO4 = 98 g/mol P.E. H2SO4 = 49 g/eq. El Peso Equivalente de un ácido o una base se calcula dividiendo su Peso Molecular entre el número de H+ o de OH- representados en la fórmula P.E. HCl = 36,5/1 = 36,6 g/eq. P.E. H2SO4 = 98/2 = 49 g/eq. P.E. Al(OH)3 = 78/3 = 26 g/eq.  INNOVACIÓN Y GESTIÓN PARA UN FUTURO SOSTENIBLE El peso equivalente de elementos, sales, óxidos, oxidantes y reductores se define como: K = Valencia para los elementos K = Valencia total del catión o anión para las sales K = Valencia del elemento ligado al oxígeno para los óxidos K = Nº total de electrones cedidos o recibidos para los oxidantes o reductores  INNOVACIÓN Y GESTIÓN PARA UN FUTURO SOSTENIBLE Nombre Fórmula P.A. o P.M. (g/mol) K P.E. (g/eq.) Sodio Na 23 1 23 Calcio Ca 40 2 20 Oxido de Calcio CaO 56 2 28 Ion Amonio NH4+ 18 1 18 Carbonato de Sodio Na2CO3 106 2 53 Ion Bicarbonato HCO3- 61 1 61 Ion Carbonato CO3= 60 2 30 Ion Hipoclorito OCl- 51,5 1 51,5 Sulfato de Aluminio Al2(SO4)3 342 6 57  INNOVACIÓN Y GESTIÓN PARA UN FUTURO SOSTENIBLE Si se divide la masa de un soluto entre su PE se obtiene el número de equivalentes (del mismo modo que se obtiene el número de moles al dividir la masa entre el PM). El uso de los números de equivalentes torna los cálculos estequiométricos más simples y rápidos, pues los equivalentes siempre reaccionan o se sustituyen en la proporción 1 a 1. Un equivalente de ácido neutraliza un equivalente de una base, y un equivalente de un oxidante oxida un equivalente de un reductor. nº eq. = Número de equivalentes m = masa del soluto (g)  INNOVACIÓN Y GESTIÓN PARA UN FUTURO SOSTENIBLE Ejemplo ¿Cuántos equivalentes de ácido sulfúrico hay en 147 gramos ? P.E. H2SO4 = 49 g/eq.  INNOVACIÓN Y GESTIÓN PARA UN FUTURO SOSTENIBLE Relación entre la concentración común y la Normalidad siendo C la concentración en (g/l) Relación entre la molaridad y la normalidad) M = Molaridad en moles/l N = Normalidad en eq./l  INNOVACIÓN Y GESTIÓN PARA UN FUTURO SOSTENIBLE Ejemplo Calcular la normalidad y la molaridad de una solución que contiene 58,8 g de H2SO4 en 800 ml de solución P.E. H2SO4 = 49 g/eq. la solución es 1,5 Normal la concentración es 0,75 Molar En las soluciones de ácido sulfúrico la normalidad es el doble de la molaridad  INNOVACIÓN Y GESTIÓN PARA UN FUTURO SOSTENIBLE Ejemplo ¿Cuántos gramos de KOH se necesitan para preparar 500 ml de KOH 0,4 N ? P.M. KOH = 39,1 + 16 + 1 = 56,1 g/mol → P.E. KOH = 56,1 nº eq. = N*V = 0,4*0,5 = 0,2 equivalentes m = nº eq. * P.E. = 0,2* 56,1 = 11,22 g Cuando el Peso Equivalente es igual al Peso Molecular, la normalidad coincide con la molaridad, como en las soluciones de NaOH o de HCl Cuando el Peso Equivalente es la mitad del Peso Molecular, la normalidad es el doble de la molaridad, como por ejemplo en las soluciones de H2SO4  INNOVACIÓN Y GESTIÓN PARA UN FUTURO SOSTENIBLE La dosis de un producto (coagulante, alcalinizante, oxidante, desinfectante, otros) es la concentración de este en el volumen de agua cruda al cual se aplica. Se expresa en mg/l = gramos/m3 ≅ ppm (partes por millón). Dosis  INNOVACIÓN Y GESTIÓN PARA UN FUTURO SOSTENIBLE Multiplicando la dosis por el caudal de agua bruta se obtiene el gasto másico del producto que se desea dosificar: M´= D * Q M´……………… Gasto másico de producto dosificado (g/h) D………………. Dosis (g/m3) Q………………. Caudal de agua bruta (m3/h) Dividiendo esa expresión entre la concentración de solución C del producto en el tanque de preparación, se obtiene el caudal de la solución que debe aplicarse para establecer la dosis D:  INNOVACIÓN Y GESTIÓN PARA UN FUTURO SOSTENIBLE q (l/h): Caudal de solución de concentración C que debe aplicarse para establecer la dosis D D: Dosis (g/m3), (mg/l) C: Concentración del producto en el tanque de preparación (g/l) Observación: Para evitar confusiones, es recomendable que la dosis se refiera al producto sin impurezas, por ejemplo, una dosis de 30 mg/l de sulfato de aluminio significa 30 mg/l de Al2(SO4)3.14H2O (ó 18 H2O) aplicados por cada litro de agua a tratar.  INNOVACIÓN Y GESTIÓN PARA UN FUTURO SOSTENIBLE q (l/h) C (g/l) Q…… caudal de la planta q…… caudal del equipo dosificador C…… concentración de la solución de coagulante C (g/l) ≅ C (%) * 10  INNOVACIÓN Y GESTIÓN PARA UN FUTURO SOSTENIBLE TABLA PERIÓDICA DE LOS ELEMENTOS H He Li Be B C N O F Ne Na Mg Al Si P S Cl Ar K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe Cs Ba *La Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Ti Pb Bi Po At Rn Fr Ra **A Rf Db Sg Bh Hs M Uun Uuu Uub Uut Uuq Uup Uuh Uus Uuo c t * ELEMENTOS LANTÁNIDOS Nº ATÓMICO Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu SIMBOLO MASA ATÓMICA * * ELEMENTOS ACTÍNIDOS Th Pr U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr  INNOVACIÓN Y GESTIÓN PARA UN FUTURO SOSTENIBLE Parámetros físico-químicos  INNOVACIÓN Y GESTIÓN PARA UN FUTURO SOSTENIBLE - Turbiedad - Color - pH - Alcalinidad Total - Sabor y Olor - Temperatura - Amonio, Nitritos y Nitratos - Carbono Orgánico (TOC, DOC) - UVA, SUVA - Agroquímicos  INNOVACIÓN Y GESTIÓN PARA UN FUTURO SOSTENIBLE La turbiedad (o turbidez), se define como la capacidad que tiene el agua para dispersar un haz de luz que la atraviesa. El turbidímetro mide la intensidad de luz que se dispersa a 90º de la luz incidente, y se calibra con patrones conocidos en unidades nefelométricas de turbiedad (NTU). Si la turbiedad es Turbiedad < 5 NTU (o 4 NTU según la OMS) los consumidores no lo perciben. Es el parámetro más conocido y utilizado en la operación de plantas potabilizadoras, y una de las principales herramientas de control que se tiene para evaluar eficiencias.  INNOVACIÓN Y GESTIÓN PARA UN FUTURO SOSTENIBLE FUENTE: https://www.onelab.com.ar/  INNOVACIÓN Y GESTIÓN PARA UN FUTURO SOSTENIBLE FUENTE: https://www.onelab.com.ar/  INNOVACIÓN Y GESTIÓN PARA UN FUTURO SOSTENIBLE FUENTE: https://www.onelab.com.ar/  INNOVACIÓN Y GESTIÓN PARA UN FUTURO SOSTENIBLE Turbidímetros en línea para controlar el agua potabilizada en tiempo real FUENTE: OSE  INNOVACIÓN Y GESTIÓN PARA UN FUTURO SOSTENIBLE Naturaleza de la turbiedad Toda partícula que interfiera con los rayos de luz genera turbiedad. La turbiedad es de predominio inorgánico y está especialmente provocada por arcillas. Morfológicamente, las partículas de arcilla se presentan en forma de plaquetas formadas por láminas muy finas. Entre éstas, se destacan montmorillonita, caolinita, illita. La turbiedad también puede obedecer a desechos industriales, material orgánico finamente dividido, algas, zooplancton, cianobacterias, otros microorganismos, hierro, otros metales. Las partículas responsables de la turbiedad están en el rango de los coloides y las suspensiones.  INNOVACIÓN Y GESTIÓN PARA UN FUTURO SOSTENIBLE Características de las arcillas (Di Bernardo, 2005).  INNOVACIÓN Y GESTIÓN PARA UN FUTURO SOSTENIBLE Importancia sanitaria de la turbiedad Si bien es considerado un parámetro organoléptico, puede tener incidencia sanitaria ya que los microorganismos son partículas y generan turbiedad. La turbiedad elevada a la salida de los filtros favorece la proliferación de bacterias, virus y protozoarios en la red de distribución, ya que interfiere con la desinfección: aumenta la demanda de cloro y protege a los microorganismos de su acción. Por razones sanitarias, en las plantas potabilizadoras se recomienda que la turbiedad sea inferior a 0,1 NTU a la salida de cada filtro. La OMS recomienda que los filtros «...deben ser capaces de alcanzar 0,5 UNT antes de la desinfección en todo momento y un promedio de 0,2 UNT o menos» (OMS, 2022:246) Los picos de turbiedad en el efluente puedan ser causados por quistes de protozoarios.  INNOVACIÓN Y GESTIÓN PARA UN FUTURO SOSTENIBLE Epidemia de Cryptosporidiosis Milwaukee, Wisconsin (1993) Casos Turbidez 40 3 35 Turbidez (NTU) 2.5 30 25 2 Casos 20 1.5 15 1 10 5 0.5 0 0 Fecha Fuente: Environmental Protection Agency  INNOVACIÓN Y GESTIÓN PARA UN FUTURO SOSTENIBLE Ribeirão do Feijão (São Carlos-SP) en épocas de sequía y de lluvias FUENTE: Luiz Di Bernardo INNOVACIÓN Y GESTIÓN PARA UN FUTURO SOSTENIBLE  INNOVACIÓN Y GESTIÓN PARA UN FUTURO SOSTENIBLE Límites admisibles de turbiedad La OMS no propone un VG basado en riesgos a la salud, pero recomienda que los filtros «...deben ser capaces de alcanzar 0,5 UNT antes de la desinfección en todo momento y un promedio de 0,2 UNT o menos» (OMS, 2022:246) En Uruguay, la Norma UNIT 833 (2010) establece, en su apartado 5.3.1, tabla 3: PARAMETRO VMP UNIDAD OBSERVACIONES El VMP establecido en la tabla es a la salida del Turbidez 1,0 N.T.U. tratamiento (agua tratada) El Decreto 375/11 establece: «El VMP del parámetro turbidez que deberá cumplir el agua distribuida por redes destinada total o parcialmente a terceros será de 3,0 NTU» (cap. 25.1.5). Por lo tanto, los VMP en Uruguay son 1,0 NTU para el agua a la salida de la planta de potabilización y 3,0 NTU para el agua distribuida en redes. Ejemplo: En la red de distribución de Montevideo la turbiedad promedio es < 0,5 NTU  INNOVACIÓN Y GESTIÓN PARA UN FUTURO SOSTENIBLE En Paraguay, la Ley Nro. 1.614/2000 establece en su anexo 3:  Fuente de turbiedad Incidencia en la calidad del agua Tratamiento INNOVACIÓN Y GESTIÓN PARA UN FUTURO SOSTENIBLE Impactos en el pH, la alcalinidad y la Ajustar, coagulación, floculación y sedimentación Partículas inorgánicas dureza Aumento de la demanda de recursos operativos (por ejemplo, retrolavado de filtros y uso de liberadas por la Fuente de metales y óxidos productos químicos) meteorización de rocas, metálicos Aumento de la demanda de desinfectante y disminución de la penetración de la luz suelos y arcillas Mala apariencia y sabor del agua ultravioleta (UV) Aumento de los requisitos de tratamiento Aumento de la demanda de recursos operativos (por ejemplo, retrolavado de filtros y uso de Residuos humanos y de Fuente de microrganismos patógenos productos químicos) ganadería Aumento de la demanda de desinfectante y disminución de la penetración de la luz ultravioleta Fuente de metales y óxidos Aumento o modificación de los requisitos de tratamiento Residuos industriales metálicos Aumento de la demanda de recursos operativos (por ejemplo, retrolavado de filtros y uso de Mala apariencia y sabor del agua productos químicos) Aumento o modificación de los requisitos de tratamiento Crecimiento biológico Las cianobacterias pueden ser una Aumento de la demanda de recursos operativos (por ejemplo, retrolavado de filtros y uso de (algas, zooplancton y fuente de toxinas y compuestos de productos químicos) cianobacterias) en la sabores y olores Aumento de la demanda de desinfectante y disminución de la penetración de la luz fuente de agua cruda Mal aspecto del agua ultravioleta Aumento de la demanda de desinfectante y disminución de la penetración de la luz Materia orgánica Mal aspecto del agua ultravioleta natural, incluido el Nutrientes que apoyan el Aumento de la demanda de recursos operativos (por ejemplo, retrolavado de filtros y uso de material vegetal en crecimiento biológico en los productos químicos) descomposición sistemas de distribución Precursores de los subproductos de la desinfección Fuentes de turbiedad en agua cruda, y sus implicancias en la calidad del agua y el tratamiento. Fuente: WHO/FWC/WSH/17.01  INNOVACIÓN Y GESTIÓN PARA UN FUTURO SOSTENIBLE Fuente de turbiedad Incidencia en la calidad del agua Tratamiento Control deficiente de la dosificación de Mal aspecto del agua Tratamiento ineficiente productos químicos (por ejemplo, Aumentar los productos Aumento de los costos operativos (uso de coagulantes, floculantes y productos químicos disueltos (por productos químicos) químicos de ajuste del pH) ejemplo, aluminio residual) Incumplimiento de los objetivos de turbiedad Precipitados formados a partir la Tratamiento ineficiente dosificación de productos químicos de Mal aspecto del agua Incumplimiento de los objetivos de turbidez del tratamiento o formados durante tratamiento procesos como la corrección del pH Fuente de óxidos metálicos Oxidación de productos químicos Necesidad de procesos de eliminación Mal aspecto (por ejemplo, naturales como el arsénico, el hierro y el Aumento de los requisitos de mantenimiento agua marrón o negra) y sabor manganeso del sistema de distribución desagradable Fuentes de turbiedad en la operación y sus implicancias en la calidad del agua y el tratamiento. Fuente: WHO/FWC/WSH/17.01  INNOVACIÓN Y GESTIÓN PARA UN FUTURO Fuente de turbiedad Incidencia en la calidad del agua Soluciones SOSTENIBLE Fuente de contaminantes químicos y Intrusión de suelos y Revisar los procedimientos de reparación de tuberías microbianos aguas residuales a para minimizar la intrusión Fuente de limo y materia orgánica que través de roturas de Sustitución proactiva de tuberías principales obsoletas favorece el rebrote tuberías Purgas y desinfección de tuberías Mala apariencia y sabor del agua Aumentar la concentración de desinfectante residual Contaminación externa Fuente de contaminantes químicos y Necesidad de un programa de inspección de reflujo o por reflujo o microbianos peligrosos conexiones cruzadas conexiones cruzadas Resuspensión de limos y sedimentos Revisar el programa de purgas de la red acumulados, o Fuente de metales y óxidos metálicos Mejorar el funcionamiento del sistema para evitar desprendimiento de Mala apariencia y sabor del agua sobrepresiones bruscas e inversiones de flujo productos químicos y Aumento de la dosis de desinfectante, por aumento de escamas de corrosión demanda Liberación de patógenos oportunistas Aumento de la dosis de desinfectante, por aumento de Desprendimiento de (por ejemplo, Legionella, Naegleria y demanda biofilm en tuberías micobacterias) y patógenos entéricos Necesidad de un programa rutinario de higiene y Mala apariencia y sabor del agua purgas de la red de distribución Fuentes de turbiedad en la distribución, sus implicancias en la calidad del agua y soluciones. Fuente WHO/FWC/WSH/17.01  INNOVACIÓN Y GESTIÓN PARA UN FUTURO SOSTENIBLE El Color es la capacidad que tiene el agua de absorber determinada gama de longitud de onda de la luz incidente. Se expresa en la escala Hazen de color, en unidades de Platino- Cobalto (U. Pt-Co), idem unidades de color (UC). Color La absorbancia se mide en celdas de vidrio a una longitud de onda de 454 nm, y se determina el valor con una curva de calibración, según Ley de Lambert Beer. También se puede medir con un aparato comparador, con discos de colores.  INNOVACIÓN Y GESTIÓN PARA UN FUTURO SOSTENIBLE Naturaleza del color Productos de la descomposición de materia orgánica finamente dividida, llamadas sustancias húmicas (ácidos húmicos y fúlvicos). Hierro, ya sea como resultado de la corrosión de cañerías (en el agua de la red), o como impurezas naturales. También pueden ser fuente de color otros metales. Efluentes industriales: se debe investigar con urgencia si se detecta color inusual en el agua cruda. El tamaño de las partículas que confieren color al agua es menor que el de las que causan turbidez. En general se encuentran en estado coloidal.  INNOVACIÓN Y GESTIÓN PARA UN FUTURO SOSTENIBLE Color verdadero y aparente Color verdadero: Es el que se obtiene luego de eliminar la turbiedad, por centrifugación o filtración de la muestra. Color aparente: Se mide directamente en presencia de turbiedad, por lo que incluye parte de ésta y no brinda demasiada información respecto a la composición del agua. Las normas de calidad se refieren siempre al color verdadero. El color aparente puede ser un parámetro auxiliar durante la operación de plantas potabilizadoras  INNOVACIÓN Y GESTIÓN PARA UN FUTURO SOSTENIBLE Tratabilidad Cuando el color del agua cruda es elevado esta es más difícil de tratar. Los flóculos que resultan de la coagulación son demasiado hidratados (esponjosos), por lo que son frágiles y difíciles de separar por sedimentación. El color se relaciona con la presencia de materia orgánica natural (MON). Su remoción antes de desinfectar el agua es imprescindible para minimizar la formación de subproductos de la desinfección (SPD). Esto se logra con mayor eficacia a valores bajos de pH (pH menor o igual que 6), opción que se denomina «coagulación acentuada». Se recomienda que el agua tenga color inferior a 5 U. Pt-Co previo a la desinfección.  INNOVACIÓN Y GESTIÓN PARA UN FUTURO SOSTENIBLE Límites admisibles de color Las guías para la calidad del agua potable OMS (2022) no establecen un límite de color basado en criterios de salud, pero se recomienda un máximo de 15 U. Pt-Co para no provocar quejas de los usuarios (aspecto organoléptico). En Uruguay la Norma UNIT 833-2010 establece, en su apartado 5.3.1, tabla 3: PARAMETRO VMP UNIDAD OBSERVACIONES Color verdadero 15 U. Pt-Co En Paraguay, la Ley Nro. 1.614/2000 establece en su anexo 3: - Límite admisible: 15 UCV (unidades de color verdadero) - Límite recomendable: < 5 UCV INNOVACIÓN Y GESTIÓN PARA UN FUTURO SOSTENIBLE  INNOVACIÓN Y GESTIÓN PARA UN FUTURO SOSTENIBLE Expresa la intensidad ácida o básica de una solución pH = - log [ H+] ACIDO BASE pH 0,0 7,0 14,0 NEUTRO El pH incide en el desempeño de los procesos de coagulación, filtración y desinfección, y en la corrosión de las tuberías.  INNOVACIÓN Y GESTIÓN PARA UN FUTURO SOSTENIBLE Límites admisibles de pH Las guías para la calidad del agua potable de la OMS no proponen recomendaciones basadas en riesgos para la salud, pero sugieren que el pH en el sistema de distribución se sitúe entre 6.5 y 9.5. En Uruguay, la Norma UNIT 833-2010, establece, en su apartado 5.3.1, tabla 3, un rango admisible de 6,5 a 8,5. En Paraguay, la Ley Nro. 1.614/2000 establece en su anexo 3: - Límite admisible y recomendable (pozos): 6,5 – 8,5 - Límite admisible y recomendable (Plantas): PHs ± 1 Incidencia en la desinfección del agua Si la desinfección del agua se realiza con cloro residual libre, se recomienda que el pH sea inferior a 7,5 para no comprometer la eficacia de ese proceso. INNOVACIÓN Y GESTIÓN PARA UN FUTURO SOSTENIBLE  INNOVACIÓN Y GESTIÓN PARA UN FUTURO SOSTENIBLE La alcalinidad se define como la facultad que tiene el agua de neutralizar ácidos. Refleja la capacidad que tiene para resistirse a los cambios de pH producidos por la adición de ácidos o bases. Se mide en partes por millón de carbonato de calcio (ppm de Alcalinidad CaCO3) total Sus principales componentes son: Bicarbonatos: HCO3- Carbonatos: CO3= Ion hidroxilo: OH-  INNOVACIÓN Y GESTIÓN PARA UN FUTURO SOSTENIBLE pH = 4,4 a 8,3: Alcalinidad debida a bicarbonatos pH = 8,3 a 9,4: Debida a carbonatos y bicarbonatos pH = 9,4 a 12,3: Debida a hidróxidos y carbonatos En aguas de origen superficial la alcalinidad obedece generalmente a la presencia de bicarbonatos. En la coagulación por «barrido», se requiere que el agua cruda tenga alcalinidad suficiente para reaccionar con el sulfato de aluminio. En cambio, cuando la alcalinidad es muy alta, se necesitan dosis elevadas de sulfato de aluminio.  INNOVACIÓN Y GESTIÓN PARA UN FUTURO SOSTENIBLE Alcalinidad (equivalentes /l) = HCO3- + CO3= + OH- - H+ Con todas las concentraciones en equivalentes / litro. Expresando las concentraciones en moles/l: P.M. N =M P.E. N = Normalidad (eq/l) M = Molaridad (moles/l) Para los iones HCO3-, OH- y H+, se cumple que P.E. = P.M., por lo tanto, las concentraciones en moles/l y eq/l son las mismas.  INNOVACIÓN Y GESTIÓN PARA UN FUTURO SOSTENIBLE Para el ion CO3= se cumple que PE = PM/2 , dado que 1 mol de CO3= reacciona con dos moles de H+, por lo que N = M2 N(eq/l) = M(moles/l)  2 La expresión de alcalinidad total expresando las concentraciones en moles/l es la siguiente: Alc (equivalentes /l) = HCO3- + 2 CO3= + OH- - H+ En donde HCO3- es la concentración de iones bicarbonato en moles /l, CO3= es la concentración de iones carbonato en moles /l, OH- es la concentración de iones hidroxilo en moles /l, y H+ es la concentración de iones hidrógeno en moles /l.  INNOVACIÓN Y GESTIÓN PARA UN FUTURO SOSTENIBLE C(g / l) Alc (mg / l ) / 1000 N (eq / l ) = Alc (eq / l ) = P.E. P.E. CaCO3 P.E. CaCO3 = PM CaCO3 / 2 = 50 g/eq Alc (mg/l CaCO3) = Alc (eq/l)  50.000  INNOVACIÓN Y GESTIÓN PARA UN FUTURO SOSTENIBLE Límites admisibles de alcalinidad Las guías para la calidad del agua potable de la OMS no proponen un VG basado en riesgos para la salud. En Uruguay, la norma Unit 833-2010 no establece límites. En algunos sistemas se adoptan recomendaciones a nivel de tratamiento. Por ejemplo, que sea mayor a 20 mg/l de CaCO3 En Paraguay, la Ley Nro. 1.614/2000 establece en su anexo 3: - Límite admisible: 250 mg/l de CaCO3 - Límite recomendable: ≤ 120 mg/l de CaCO3 INNOVACIÓN Y GESTIÓN PARA UN FUTURO SOSTENIBLE  INNOVACIÓN Y GESTIÓN PARA UN FUTURO SOSTENIBLE El aluminio abunda en la naturaleza. En general, su presencia en el agua se debe al uso de sales de aluminio con fines de coagulación. Su concentración se determina en base a un análisis Aluminio espectrofotométrico, haciendo uso de la ley de Beer, previa construcción de la curva de calibración. Las soluciones de aluminio diluidas, amortiguadas a pH 6, con el colorante Eriocromocianina R producen un complejo de color rojo a rosado que exhiben un máximo de absorción a 535 nm (Deambrosis, 2024).  INNOVACIÓN Y GESTIÓN PARA UN FUTURO SOSTENIBLE La intensidad del color depende de la concentración de aluminio, del tiempo de reacción, de la temperatura, del pH de la disolución, de la alcalinidad y de la concentración de otros iones en la muestra (Deambrosis, 2024). Espectrofotómetro Macherey Nagel Fuente: Deambrosis, 2024  INNOVACIÓN Y GESTIÓN PARA UN FUTURO SOSTENIBLE Límites admisibles de aluminio Las guías para la calidad del agua potable de la OMS no proponen un VG basado en riesgos para la salud, pero advierten que por encima de 0,9 mg/l podría superar la carga tolerable (OMS, 2022). En Uruguay: VMP = 0,2 mg/l según la norma Unit 833-2010 En Paraguay, la Ley Nro. 1.614/2000 establece en su anexo 3: - Límite admisible: 0,2 mg/l - Límite recomendable: ≤ 0,2 mg/l  INNOVACIÓN Y GESTIÓN PARA UN FUTURO SOSTENIBLE Los eventos de olor y/o sabor son la causa más común de rechazo del agua, y pueden provocar alarma y tener gran impacto mediático. La causa de sabores y olores extraños debe investigarse. Olor y Pueden indicar la presencia de sustancias peligrosas, tales sabor como toxinas producidas por cianobacterias. El olor y el sabor del agua también se pueden desarrollar durante el almacenamiento y la distribución debido a la actividad microbiana  INNOVACIÓN Y GESTIÓN PARA UN FUTURO SOSTENIBLE Origen del olor y el sabor Hay muchos compuestos que pueden causar sensaciones de olor y sabor en el agua, aunque se encuentren presentes a muy bajas concentraciones. Los más comunes son los metabolitos Geosmina y 2-Metil Isoborneol (MIB), que provocan olor a humedad y sabor terroso. Estructuras químicas de Geosmin y MIB, respectivamente. Fuente: Rafael Paulino et al., 2023  INNOVACIÓN Y GESTIÓN PARA UN FUTURO SOSTENIBLE Otros odorantes volátiles son: trisulfuro de dimetilo (DMTS), disulfuro de dimetilo (DMDS), 2-isopropil-3-metoxipirazina (IPMP), 2-isobutil-3- metoxipirazina (IBMP), 2,4,6-tricloroanisol (TCA), benzaldehído, piridina, indol, β-ciclocitral, β-ionona (Yongjing Wang, 2023). Estos compuestos, que son en general inocuos, pueden ser producidos por la actividad metabólica de cianobacterias, actinomicetos (bacterias filamentosas heterótrofas y aerobias) y hongos. Estos dos últimos son causa de los olores que se perciben luego de las lluvias. Fenoles y clorofenoles, en ocasiones provocados por actividades industriales. Amonio y nitrógeno orgánico. El tricloruro de nitrógeno (tricloramina), el cual puede formarse durante la desinfección del agua con cloro, es fuente de sabor. Sabor y olor a cloro (en aguas que se desinfectan con cloro). La temperatura del agua incide en la sensación de olor y sabor. INNOVACIÓN Y GESTIÓN PARA UN FUTURO SOSTENIBLE  INNOVACIÓN Y GESTIÓN PARA UN FUTURO SOSTENIBLE Límites admisibles de olor y sabor La OMS En Uruguay, recomienda la Normaque UNIT el sabor 833-2010 y el olor establece del agua en no su apartado sean ofensivos 5.3.1,para tablael3:consumidor. La OMS recomienda que el sabor y el olor del agua no sean ofensivos para el consumidor. En Uruguay, la Norma UNIT 833-2010 establece en su apartado 5.3.1, tabla 3: PARAMETRO VMP OBSERVACIONES Olor Característico Ausencia de olor extraño Sabor Característico Ausencia de sabor extraño En Paraguay, la Ley Nro. 1.614/2000 establece en su anexo 3 que el olor y el sabor deben ser aceptables, no desagradables para la mayoría de los consumidores. Esto último es difícil de evaluar. En Paraguay, la Ley Nro. 1.614/2000 establece en su anexo 3 que el olor y el sabor deben ser aceptables, no desagradables para la mayoría de los consumidores. Esto último es difícil de evaluar. INNOVACIÓN Y GESTIÓN PARA UN FUTURO SOSTENIBLE  INNOVACIÓN Y GESTIÓN PARA UN FUTURO SOSTENIBLE Evaluación de olores y sabores a través de paneles La evaluación se sustenta en la sensación de las personas, pues no existe un parámetro que englobe la totalidad de las causas que los originan. Por lo tanto, carecen de la objetividad con que se determinan los parámetros químicos y microbiológicos. En la actualidad, los límites de detección de algunos parámetros que causan olor y sabor están a la par con lo percibido por los seres humanos, lo cual hasta hace poco no ocurría, pues estas sensaciones se percibían por debajo de lo que podían cuantificar los equipos. La cromatografía de gases/espectrometría de masas (GC/MS) con HS-SPME detecta GM y MIB a 1 ng/l (Sook et al., 2023).  INNOVACIÓN Y GESTIÓN PARA UN FUTURO SOSTENIBLE Evaluación del olor El olor se determina mediante paneles de degustación, que informan directamente lo expresado por las normas: característico o no característico, en el caso de la norma uruguaya. Aceptable (no desagradable para la mayoría de los consumidores) o no aceptable según norma de Paraguay.  INNOVACIÓN Y GESTIÓN PARA UN FUTURO SOSTENIBLE Evaluación del sabor El procedimiento para evaluar el sabor está basado en el método Flavor Rating Assessment, del Standard Methods. Es el método de referencia de la Norma UNIT 833-2010. Consiste en un panel de degustación conformado por al menos 5 personas (entre 5 y 10), las cuales pueden evaluar hasta 10 muestras simultáneamente. Como resultado de la cata, cada panelista asigna un número del 1 al 9 a cada muestra  INNOVACIÓN Y GESTIÓN PARA UN FUTURO SOSTENIBLE 1. Estaría muy complacido/a de aceptar esta agua como el agua que bebería todos los días. 2. Estaría complacido/a de aceptar esta agua como el agua que bebería todos los días. 3. Estoy seguro/a de que podría aceptar esta agua como la que bebería todos los días. 4. Aceptaría esta agua como el agua que bebería todos los días. 5. Tal vez aceptaría esta agua como el agua que bebería todos los días. 6. No creo que pudiera aceptar esta agua como la que bebería todos los días. 7. No podría aceptar esta agua como el agua que bebería todos los días. 8. Nunca bebería esta agua. 9. No puedo soportar esta agua en mi boca y nunca la bebería.  INNOVACIÓN Y GESTIÓN PARA UN FUTURO SOSTENIBLE La norma UNIT 833-2010 no define cuál es el alcance del «sabor característico» y, por lo tanto, se deben interpretar los resultados para emitir un juicio. La interpretación más habitual es la siguiente: juicios entre 1 y 5 se corresponden con «sabor característico», y entre de 6 y 9 con «sabor no característico» El primer juicio que se traduce en un rechazo del panel, y en consecuencia presume el rechazo del consumidor, es el nivel 6: «No creo que pudiera aceptar…», mientras que el juicio 5 dice «Tal vez aceptaría esta agua…», no marca un rechazo explícito del panel.  INNOVACIÓN Y GESTIÓN PARA UN FUTURO SOSTENIBLE 1. Estaría muy complacido/a de aceptar esta agua como el agua que bebería todos los días. ACEPTABLE 2. Estaría complacido/a de aceptar esta agua como el agua que bebería todos los días. 3. Estoy seguro/a de que podría aceptar esta agua como la que bebería todos los días. 4. Aceptaría esta agua como el agua que bebería todos los días. 5. Tal vez aceptaría esta agua como el agua que bebería todos los días. NO ACEPTABLE 6. No creo que pudiera aceptar esta agua como la que bebería todos los días. 7. No podría aceptar esta agua como el agua que bebería todos los días. 8. Nunca bebería esta agua. 9. No puedo soportar esta agua en mi boca y nunca la bebería.  INNOVACIÓN Y GESTIÓN PARA UN FUTURO SOSTENIBLE Lo importantes es lo que percibe la población. Si el ensayo da «aceptable» y hay muchos recalamos, este no representa la realidad. En Uruguay se ha corroborado que cuando los paneles registran niveles hasta 5 inclusive, no hay reclamos masivos de sabores y/u olores asociados al consumo del agua. Los paneles de olor y sabor se constituyen para predecir el comportamiento del consumidor, y sus resultados se utilizan para calificar la aceptabilidad de estos parámetros.  INNOVACIÓN Y GESTIÓN PARA UN FUTURO SOSTENIBLE Evaluación de olores y sabores a través de narices y lenguas electrónicas En los últimos años se han desarrollado dispositivos (lenguas y narices electrónicas) con el propósito de que las mediciones sean objetivas (Sook et al., 2024). Una nariz electrónica (e-nose) es un dispositivo que simula el sistema olfativo humano a través de una serie de sensores. Estos sensores son capaces de simular células olfativas y algoritmos de aprendizaje que buscan representar el modo de funcionamiento del cerebro (Wang et al., 2023). Puede analizar simultáneamente olores y algunos parámetros, tales como temperatura, humedad.  INNOVACIÓN Y GESTIÓN PARA UN FUTURO SOSTENIBLE Fuente: Sook et al., 2023 Se ha demostrado que la nariz electrónica puede diferenciar si el olor se debe a la presencia de MIB o de Geosmina (Sook et al., 2024). La ventaja es que son aparatos de medición que logran detectar los problemas en tiempo real, más allá de su exactitud, y que también pueden ser utilizados para evaluar toxinas (Sook et al., 2023).  INNOVACIÓN Y GESTIÓN PARA UN FUTURO SOSTENIBLE La temperatura del agua influye en: Las reacciones de hidrólisis del coagulante La sensación de sabor y olor El desempeño de las unidades de mezcla rápida, Temperatura floculación, sedimentación y filtración (modifica el gradiente medio de velocidad). La eficacia de la desinfección El crecimiento de microorganismos (por ej. Legionella prevalece a temperaturas entre 25ºC y 50ºC).  INNOVACIÓN Y GESTIÓN PARA UN FUTURO SOSTENIBLE Durante la desinfección del agua: La concentración de subproductos de la desinfección (SPD) aumenta significativamente con la temperatura. Es el parámetro más difícil de modificar para limitar la concentración de SPD. Dependiendo de cada región, la temperatura del agua que circula por las redes de distribución puede superar los 30°C. Se sugiere en general que la temperatura no superara los 25°C, pero la norma UNIT 833- 2010 de Uruguay y la Ley Nro. 1.614/2000 de Paraguay no recogen ese valor.  INNOVACIÓN Y GESTIÓN PARA UN FUTURO SOSTENIBLE En los efluentes líquidos se debe limitar la concentración de nutrientes (N y P). Amonio, El amonio (NH4) interfiere con la desinfección: reacciona formando compuestos que causan olor y sabor, y nitritos y consumiendo cloro residual libre. nitratos El exceso de nutrientes en embalses provoca «eutrofización» y riesgo de presencia de algas y cianobacterias.  INNOVACIÓN Y GESTIÓN PARA UN FUTURO SOSTENIBLE En general, la principal fuente de exposición a nitratos y nitritos son las verduras y las carnes. La carga que ingresa a través del agua potable puede ser significativa para niños en edad de lactantes alimentados con biberón. Exceso de nitratos y nitritos pueden provocar metahemoglobinemia (falta de capacidad de la sangre para transportar el oxígeno a los tejidos) y afectar la tiroides (los nitratos) en la población sensible, que son los niños en edad de lactantes (OMS, 2022: 438). El amoníaco y el amonio no tienen efectos adversos para la salud, en las concentraciones que generan rechazo del agua por sabor desagradable, que se estiman en 1,5 mg/l para el amoníaco y 35 mg/l para el amonio (OMS, 2018: 261).  INNOVACIÓN Y GESTIÓN PARA UN FUTURO SOSTENIBLE Tanto en efluentes como en los cursos de agua, el nitrógeno se puede encontrar como: N orgánico (componente de aminoácidos, proteínas, urea) N inorgánico (NH3 , NH4+) NH3 + H2O ⇆ NH4 + OH- pH < 8 Casi todo bajo forma de NH4+ pH > 11 Casi todo bajo forma de NH3 TKN = amonio + nitrógeno orgánico (Nitrógeno Kjeldahl) NT = TKN + NO2- + NO3- (Nitrógeno Total) NO2- = nitritos NO3- = nitratos  INNOVACIÓN Y GESTIÓN PARA UN FUTURO SOSTENIBLE En Uruguay, el Decreto 253/79 establece en su art. 11 (desagües a cursos de agua) los siguientes límites: 5 mg/l de Amonio-N 5 mg/l de Fósforo total-P La Resolución Ministerial 966/2013 del MVOTMA (actual Ministerio de Ambiente) establece para las industrias que vierten en la cuenca del río Santa Lucía: 10 mg N/l Nitrógeno Kjeldahl 20 mg N/l Nitrato  INNOVACIÓN Y GESTIÓN PARA UN FUTURO SOSTENIBLE NITRÓGENO EN EFLUENTES DOMÉSTICOS Contribución Concentración g/hab/día (mg N/l) Nitrógeno Total 8,0 50 Nitrógeno Orgánico 3,5 20 Amonio 4,5 30 Nitrito ≈0 ≈0 Nitrato ≈0 ≈0 Fuente: Von Sperling (1996) Contribución de nitrógeno por parte de los seres humanos (Carozzi, 1991): 10 - 13 gr TKN-N/hab/día  INNOVACIÓN Y GESTIÓN PARA UN FUTURO SOSTENIBLE El nitrógeno del agua residual se puede eliminar biológicamente mediante los procesos complementarios de nitrificación y desnitrificación. Nitrificación: En ambiente aerobio (hay presencia de oxígeno disuelto), el amonio se oxida a nitrato con la intervención de dos tipos de bacterias: Nitrosomonas y Nitrobacter, que son: Autótrofas: utilizan CO2 como fuente de carbono Quimiosintéticas: reacción inorgánica de oxidación-reducción como fuente de energía Desnitrificación: Transformación del nitrato en nitrógeno gas en ambiente anóxico (no hay oxígeno disuelto, la fuente de O2 son los nitratos)  INNOVACIÓN Y GESTIÓN PARA UN FUTURO SOSTENIBLE Nitrificación: El amonio se oxida a nitrato con la intervención de dos tipos de bacterias: Nitrosomonas y Nitrobacter, que son: Autótrofas: utilizan CO2 como fuente de carbono Quimiosintéticas: reacción inorgánica de oxidación-reducción como fuente de energía El estado para la nitrificación debe ser aerobio (presencia de oxígeno disuelto)  INNOVACIÓN Y GESTIÓN PARA UN FUTURO SOSTENIBLE + Hidrólisis o amonificación: Norg + H 2 O → NH 4 + OH − Nitrificación: + 3 − 1a etapa: NH 4 + O2 ⎯Nitrosomon ⎯⎯⎯ ⎯ as → NO2 + 2 H + + H 2 O + 66 cal 2 − 1 − 2da etapa: NO2 + O2 ⎯Nitrobacte ⎯ ⎯⎯r → NO3 + 17 cal 2 + − Reacción NH 4 + 2 O2 → NO3 + 2H + + H 2 O + 83 cal conjunta:  INNOVACIÓN Y GESTIÓN PARA UN FUTURO SOSTENIBLE Observaciones: Al liberarse iones H+, el proceso de nitrificación consume alcalinidad Hay consumo de oxígeno: «demanda nitrogenada» Generalmente, los organismos heterótrofos prevalecen sobre los nitrificantes cuando hay poco oxígeno disuelto. Por eso los heterótrofos pueden desarrollar su tarea de oxidación de M.O. carbonosa a concentraciones de oxígeno de 0,5 a 1 mg/l, mientras que los nitrificantes requieren de 1 a 2 mg/l La tasa de conversión de NH4+ a NO2- es mucho menor que la tasa de conversión de NO2- a NO3-  INNOVACIÓN Y GESTIÓN PARA UN FUTURO SOSTENIBLE Si no existen sustancias inhibidoras de nitrobacter, en las aguas residuales no se detectan nitritos, ya que estos se convierten rápidamente en nitratos En consecuencia, la cinética de la nitrificación se reduce a la cinética de las nitrosomonas (reacción más lenta) Cuando en el agua bruta hay nitrógeno orgánico y amoniacal, es un indicio de contaminación reciente, menos reciente cuando hay nitritos, y remota cuando hay nitratos. El nitrato (NO3-) es un nutriente para algas y cianobacterias El amonio reacciona con el cloro formando cloraminas (cloro residual combinado).  INNOVACIÓN Y GESTIÓN PARA UN FUTURO SOSTENIBLE Límites admisibles de amoníaco La OMS no define VG para amonio, pero alerta que puede comprometer la desinfección y favorecer la presencia de nitritos en las redes de distribución (OMS, 2022: 335). Establece VG (nitratos) = 50 mg/l y VG (nitritos) = 3 mg/l y que la suma de las relaciones entre las concentraciones y sus VG sea ≤ 1 (OMS, 2022: 438). En Uruguay, la Norma Unit 833-2010 establece: Amoníaco (como NH4): VMP = 1,5 mg/l Nitrato (como NO3): VMP = 50 mg/l Nitritos (como NO2): VMP = 0,2 mg/ En Paraguay, la Ley Nro. 1.614/2000 establece en su anexo 3, un límite admisible de 45 mg/l de nitrato (como NO3). INNOVACIÓN Y GESTIÓN PARA UN FUTURO SOSTENIBLE  INNOVACIÓN Y GESTIÓN PARA UN FUTURO SOSTENIBLE El agua de la red de Montevideo presenta los siguientes valores promedio, dependiendo del año: Amonio < 0,40 mg/l NH4. Nitritos < 0,02 mg/l NO2 Nitratos 1-2 mg/l NO3 N y P no afectan directamente al agua de consumo sino al agua bruta, como nutriente de algas y cianobacterias.  INNOVACIÓN Y GESTIÓN PARA UN FUTURO SOSTENIBLE La materia orgánica natural (MON) se puede evaluar a través del TOC (carbono orgánico total), el cual no integra la lista de parámetros limitados por las normas de calidad, pero es un indicador que permite evaluar las operaciones de potabilización. Carbono La MON es una mezcla de compuestos en varios estados de orgánico descomposición (descomposición biológica de hojas, flores, pasto, animales, etc). Analizador de TOC Shimdazu: determina TOC, DOC y NT en Laboratorio Central y Laboratorio de Aguas Corrientes de OSE Fuente: María Deambrosis  INNOVACIÓN Y GESTIÓN PARA UN FUTURO SOSTENIBLE Cuando llueve se producen arrastres que incrementan la concentración de carbono orgánico en el agua superficial. Estos compuestos orgánicos se pueden agrupar en sustancias húmicas y no húmicas. Las sustancias no húmicas tienen características químicas bien definidas, tales como: carbohidratos, proteínas, aminoácidos, aceites y grasas, ácidos orgánicos de bajo peso molecular. Tienen una vida relativamente corta pues son fácilmente biodegradables. Las sustancias húmicas (ácido húmico, ácido fúlvico, humina), son una mezcla heterogénea de compuestos de coloración oscura, con predominio de estructuras aromáticas, químicamente complejas, de alto peso molecular, y más estables que las sustancias no húmicas. FUENTE: LUIZ DI BERNARDO  INNOVACIÓN Y GESTIÓN PARA UN FUTURO SOSTENIBLE Estructura propuesta para el ácido húmico FUENTE: LUIZ DI BERNARDO  INNOVACIÓN Y GESTIÓN PARA UN FUTURO SOSTENIBLE Estructura propuesta para el ácido fúlvico FUENTE: LUIZ DI BERNARDO  INNOVACIÓN Y GESTIÓN PARA UN FUTURO SOSTENIBLE TOC = DOC + POC DOC: Carbono Orgánico Disuelto POC: Carbono Orgánico Particulado El crecimiento de bacterias heterotróficas en un sistema de distribución depende de la concentración de materia orgánica que se puede asimilar. El carbono orgánico asimilable (AOC), que es una porción del DOC, se determina indirectamente utilizando modelos de crecimiento de especies bacterianas específicas. Las bacterias pueden persistir en las redes de agua con valores muy bajos de AOC, entre 2 y 5 microgramos/l  INNOVACIÓN Y GESTIÓN PARA UN FUTURO SOSTENIBLE La absorbancia ultravioleta a 254 nm (UVA-254) es aceptada como medida del contenido húmico de la materia orgánica. Los compuestos orgánicos con estructuras aromáticas son usualmente responsables de la absorbancia de longitudes de onda entre 200 y 300 nm. UVA-254 Absorbancia ultravioleta específica: SUVA= UVA-254 / DOC SUVA SUVA es un indicador del contenido aromático de la MON que se utiliza para evaluar la tratabilidad del agua cruda por medios convencionales: Aguas con SUVA