Date post: | 05-Nov-2015 |
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NDICE
INTRODUCCIN .................................................................................................... 2
I. OBJETIVOS ........................................................................................................ 3
II. MARCO TERICO .............................................................................................. 3
2.1 DESALACIN DE AGUA SALADA: PROCESO DE POST-
TRATAMIENTO ................................................................................................... 3
2.2TECNOLOGAS DE TRATAMIENTO DEPENDIENDO DE LA
APLICACIN FINAL DEL AGUA ...................................................................... 10
2.3 POST-TRATAMIENTOS DE AGUA PARA CONSUMO HUMANO .............. 12
2.4 PROCESOS ESCENCIALES EN LAS PLANTAS
DESALINIZADORAS...........14
2.5 PARMETROS DE CALIDAD Y LMITES MXIMO PERMISIBLES PARA
EL AGUA POTABLE ..................................................................................... ..17
2.6 REGLAMENTO DE LA CALIDAD DEL AGUA.....19
III.CONCLUSIONES.22
IV. BIBLIOGRAFA ................................................................................................ 22
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INTRODUCCIN
Hoy en da, la desalacin o desalinizacin se ha convertido en una solucin
asequible para las reducciones de agua potable en reas tpicamente
tropicales, as como costeras.
El ncleo del proceso de desalinizacin est basado en la tecnologa de
Membrana de smosis Inversa, pero en s misma, no provee agua potable
segura.
Los pasos de PRE y POST-tratamiento son requeridos para adecuar el agua
antes y despus del proceso de smosis inversa por membranas para
acondicionarlo a su proceso.
La eliminacin de la salmuera puede ser un problema medioambiental y
econmico en algunas reas dnde la fauna y flora son sensibles al aumento
local de la salinidad del mar. La eliminacin de la salmuera debe ser estudiada
y diseada caso por caso.
El arte de desalinizar es determinar y combinar las tecnologas disponibles para
optimizar los costos de produccin y calidad del agua.
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I. OBJETIVOS
Adaptar la calidad del agua producida despus del proceso de smosis
inversa a la del agua potable.
Recurrir a un post-tratamiento para tratar la naturaleza agresiva del agua
producida por membrana de osmosis.
Conocer las normas gubernamentales antes de poder llevar a cabo una
evaluacin de diseo.
II. MARCO TERICO
2.1. DESALACIN DE AGUA SALADA: PROCESO DE POST-TRATAMIENTO
Dependiendo de la aplicacin del agua tratada, el permeado de la smosis
inversa o desionizacin el agua debera ser acondicionada antes de su uso
final. En funcin de la calidad requerida del agua producto y/o de su aplicacin,
ser necesario tratar el agua despus del proceso de osmosis inversa.
A modo de ejemplo, para el suministro de agua potable, se llevara a cabo las
siguientes operaciones:
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Una desgasificacin; para eliminar el H2S y/o CO2 que contiene el
agua y que las membranas no pueden retener.
Una alcalinizacin con el fin de incrementar el pH aadiendo NaOH
o cal.
Una pasivacin; para eliminar la accin corrosiva del agua frente a
los metales.
Una cloracin.
AIREACIN:
Como el CO2 presente en el permeado no es, en general, suficiente para
reaccionar con toda la cal o calcita necesaria para obtener la dureza requerida
del agua, debe por tanto introducirse desde el exterior en forma de gas. No
obstante, si el permeado que sale de los mdulos de smosis inversa tiene un
contenido en dixido de carbono disuelto muy elevado y/o H2S, se hace pasar
el agua a travs de una torre de aireacin en la que se pone en contacto a
contracorriente el fluido con el aire; de este modo, el agua se enriquece en
oxgeno y se empobrece en CO2 y/o H2S. Esta operacin no suele ser
necesaria en la gran mayora de plantas de smosis.
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ELIMINACIN DEL CO2 LIBRE
En el agua desalada hay una fuerte presencia de CO2 que a veces puede llegar
a alcanzar concentraciones de hasta 60 mg/L. La presencia del gas se debe al
contacto del cido sulfrico con el bicarbonato del agua. La existencia de este
gas puede causar muchos problemas de corrosin que pueden afectar las
tuberas e incluso pueden exceder algunos aspectos de la normativa sanitaria.
Por tanto, es conveniente realizar inmediatamente despus del paso del agua a
travs de los mdulos de smosis inversa una desgasificacin o desorcin para
reducir la presencia de CO2 en valores inferiores a los 10 mg/L. La desorcin
consiste en hacer pasar a una fase gaseosa un gas voltil disuelto en una fase
lquida. La operacin inversa es la absorcin en la que se disuelve en una fase
lquida un gas soluble en una fase gaseosa. En el proceso de desgasificacin,
para disminuir la presencia de dixido de carbono, se darn las operaciones de
desorcin-absorcin al mismo tiempo. As, el agua a tratar se empobrecer de
CO2 (desorcin) y se enriquecer en O2 (absorcin). La descarbonatacin se
da en una torre de aireacin por la que entra el agua por la parte superior y
simultneamente, se inyecta aire a contracorriente. Las caractersticas
requeridas para un buen funcionamiento de la torre son:
Reparto uniforme del agua a tratar en toda la seccin de la
columna.
Caudal uniforme del agua de la alimentacin.
Gran superficie de contacto en la interfase lquido-gas.
Filtrado previo del gas de arrastre.
Concentracin prcticamente nula en el gas de arrastre.
Dimensiones adecuadas a la produccin requerida.
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ALCALINIZACIN
El agua que sale de smosis o de la torre de aireacin tiene un pH de 5,5 a
4,84 que hace falta aumentar hasta valores prximos a 7,2 para que sea apta
para el consumo humano. Consiste en aadir bicarbonatos al agua tratada para
aumentar su alcalinidad, aumentar el pH y reducir el grado de agresividad
segn el ndice de Langelier de forma que este sea 0 o ligeramente positivo
para que el agua no se sea corrosiva. La normativa actual exige que el ndice
LSI sea 0,5.
Existen dos mtodos para remineralizar el agua: El primero con hidrxido
clcico (cal) y CO2 y el segundo con calcita y CO2. La dosificacin con cal es
ms econmica en inversin pero ms cara en explotacin por el mayor
consumo de CO2.
REMINERALIZACIN DEL AGUA CON HIDRXIDO CLCICO (CAL)
Y CO2
Se parte de cal en polvo grado alimenticio y CO2 grado alimenticio, y la
reaccin que se desarrolla es la siguiente:
( ) ( )
Tambin se puede utilizar oxido de cal en vez de hidrxido clcico pero se
necesita convertir el xido en hidrxido de cal mediante agua, esta reaccin es
exotrmica y se debe hacer en equipos llamados apagadores de cal, aunque
es ms econmico el xido que el hidrxido no lo recomiendo usar por los
problemas que tiene su manejo, adems el xido de cal tiene ms impurezas
que el hidrxido de cal.
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REMINERALIZACIN CON CALCITA Y CO2
Los carbonatos de la calcita, reaccionan con el anhdrido carbnico producido
por la accin del cido sulfrico en el pretratamiento y el dosificado
posteriormente al producto, produciendo bicarbonatos y por consiguiente
aumentando la alcalinidad y la dureza.
La reaccin principal que gobierna la disolucin de un lecho de carbonato
clcico (calcita) es la siguiente:
( )
Esta reaccin alcanza un pH de equilibrio cuyo valor depende de una serie de
factores como son: el pH inicial, el contenido en CO2, calcio, carbonatos,
bicarbonatos, slidos totales disueltos y la temperatura. Se ve que el consumo
de CO2 es la mitad que con lechada de cal.
DESINFECCIN:
Durante el proceso de desalinizacin el agua ha vuelto a aumentar la presencia
de microorganismos, de manera que hace falta volver a desinfectar el agua
antes de que sea consumida por los seres vivos. La sustancia utilizada
normalmente es, al igual que en el pretratamiento, hipoclorito de sodio del 16%
en peso y la dosis necesaria para eliminar pequeos organismos, de
aproximadamente 0,5 mg Cl2/m3 de agua.
PASIVACIN:
Una vez que se ha potabilizado el agua, puede suceder que durante la
distribucin, el fluido vuelva a contener agentes corrosivos que afecten
negativamente a las tuberas. Para evitar este problema, se aadir una
sustancia inhibidora de la corrosin como puede ser el polifosfato slido a base
de fosfato de zinc.
Se prever un posible contacto del agua con materiales metlicos no
inoxidables y se dotar a la instalacin de un sistema que evite posibles riesgos
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de corrosin metlica. El agua en contacto con un metal provoca que los
cationes metlicos tiendan a disolverse en el lquido, quedando la superficie
metlica cargada negativamente facilitndose la generacin de reacciones
qumicas entre los cationes del agua y la superficie del metal, este fenmeno
constituye lo que es conocido como corrosin. Las sustancias inhibidoras de la
corrosin no actan sobre los compuestos qumicos del agua, sino que basan
su poder de inhibicin en la formacin de pares electrolticos que se forman en
el metal constituyendo as una fina pelcula protectora que suprime el contacto
metal-agua, evitando as la corrosin. Los inhibidores de la corrosin deben
cumplir dos premisas fundamentales:
Que no contengan ningn elemento txico.
Que sean eficaces en pequeas dosis, aunque su contenido en el
agua sea bajo.
El aditivo ms utilizado es el polifosfato sdico a base de fosfato-zinc. Este
inhibidor de la corrosin ofrece una proteccin muy superior a la de otros
pasivamente es para eso que la dosis necesaria ser menor.
POST-CLORACIN
Antes del uso final, el agua se almacena en un depsito de forma que existe
riesgo de que se vuelva a contaminar de nuevo.
Es por ello, que hay que desinfectar el agua de nuevo, para ello, se pueden
seguir tres posibles procedimientos:
Gas cloro: Es muy utilizado por su bajo coste se emplea cuando
se tratan grandes caudales.
Hipoclorito de sodio: Es el procedimiento ms barato tan de
implantacin como de funcionamiento.
Hipoclorito de calcio: Aporta calcio que sirve para elevar el
contenido de este elemento en el agua producto.
A veces se puede intentar la carbonatacin y la cloracin de una
sola vez con la dosificacin de CaCl2.
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ELECTRODESIONIZACIN (EDI)
La electrodesionizacin utiliza membranas semipermeables y corriente directa
para purificar el agua. Los iones de carga positiva en la solucin son sometidos
a una carga elctrica negativa a travs de membranas directas y viceversa,
constituyendo un sistema de purificacin del agua.
Una aplicacin para la EDI es el pulido del agua tratada para producir agua
ultra pura, apta para utilizarla en la industria de semiconductores.
INTERCAMBIO DE IONES
El intercambio de iones es un proceso qumico por el que el agua pasa a travs
de vasijas de presin donde se utiliza resina para absorber las sales disueltas,
dejando el agua purificada. El intercambio de Iones es utilizado para tratar el
agua salobre relativamente limpia y producir agua de alta pureza para
aplicaciones tales como alimentacin de calderas para centrales elctricas,
requeridas para mantener la eficiencia en la transferencia de calor.
ESTERILIZACIN DEL AGUA
Luego de que el agua haya pasado a travs del proceso de OI, est
generalmente libre de bacterias y otros contaminantes. Si el agua es para uso
potable, se almacena generalmente en tanques antes de su uso, hacindola
susceptible a la contaminacin.La dosificacin de cloro y esterilizacin Ultra
Violeta proporcionan un mtodo fiable para mantener almacenada el agua
potable de forma segura.
RECIRCULACIN
El agua ultra pura y esterilizada llega a las unidades de dilisis y el sobrante se
recircula de nuevo a la entrada de la smosis inversa. De esta manera se
establece el siguiente circuito de recirculacin de agua producida: smosis
inversa, desionizador, ultravioleta, filtro de polisulfona, unidades de dilisis y
retorno al desionizador.
Con este circuito conseguimos continuamente la calidad del agua tanto fsico-
qumicamente como bacteriolgicamente.
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2.2. TECNOLOGAS DE TRATAMIENTO DEPENDIENDO DE LA APLICACIN FINAL DEL AGUA
AGUA
POTABLE
AGUA DE
REGADO
AGUA DE
PROCESO
CLORURO
SDICO
Minimizado Optimizacin
SAR
Minimizado
CALCIO,
MAGNESIO
Dureza
6-10oD
Minimizado
PH 6.5-8.5
BORO Minimizado
DESINFECCIN Requerida No requerida
AGUA POTABLE:
El cloruro sdico y el boro pueden ser reducidos aadiendo un segundo paso
de OI, con membranas de agua salobre o membranas de agua marina. Cuando
el agua pasa a travs de un segundo paso, ambos el calcio residual y la
concentracin de magnesio son cercanos a cero.
Por lo tanto un segundo paso de OI debera remineralizar para conseguir una
dureza residual tpica de 8D (100 mg/L CaCO3).
Esta solucin cumple con los requerimientos de agua de pozo en sodio bajo, y
altos contenidos de calcio.
AGUA DE REGADO:
El agua de regado es ms compleja, se basa en un equilibrio entre sodio,
calcio y magnesio que asegura una buena filtracin en el suelo.
Este equilibrio es medido por la proporcin de absorcin de sodio (en ingls,
Sodium Adsorption Ratio, SAR) y la conductividad elctrica, CE:
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El boro debe ser eliminado, ya que representa un veneno toxico para las
plantas. Para mantener una CE mnima de 0.3 dS/cm (~200 mg/L SDT), una
suficiente concentracin de calcio y magnesio, el segundo paso de OI debe ser
evitado o mayoritariamente en by-pass. Por ello, la solucin ideal es hacer uso
de una resina de intercambio inico especfica para la eliminacin de boro y
luego remineralizar.
AGUA DE PROCESO:
El agua de proceso es un trmino muy genrico que incluye todo tipos de agua
que no necesitan cumplir con los requisitos de la OMS para agua potable. Los
requerimientos son normalmente aquellos del fabricante de la maquinaria que
hace uso del agua, como un intercambiador de calor, una caldera, dilucin de
agua, etc. En industrias de calentar/refrigerar, el proceso del agua debe
normalmente poseer una baja mineralizacin para evitar depsitos de sarro en
las tuberas o corrosin por cloruro.
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2.3. POST-TRATAMIENTO DE AGUA PARA CONSUMO HUMANO
NEUTRALIZACIN DE LA ACIDEZ CARBNICA MEDIANTE
PRODUCTOS ALCALINIZANTES
Generalmente se utiliza hidrxido o carbonato clcico para proporcionar una
cierta dureza residual al agua osmotizada y ajustar el ndice de Langelier.
El ndice de Langelier (Is) es uno de los sistemas ms utilizados y est citado
en el Real Decreto 140/2003 sobre la calidad del agua de consumo humano.
Se basa en el clculo del valor del pH de saturacin o de equilibrio (pHs), el
cual comparado con el pH real del agua (pH), permite determinar el carcter del
agua.
Is = pH pHs
IS INDICACIN
IS0 Agua supersaturada con respecto a carbonato clcico (CaCO3). Posible formacin de incrustaciones.
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Las indicaciones para el IS y el IS mejorado por Carrier estn basadas en los
siguientes valores
El valor del pHs puede determinarse por clculo matemtico o a partir de un
grfico de clculo, por ejemplo, por el baco llamado Hoover-Langelier, a partir
de los siguientes valores: Temperatura, pH, dureza clcica y alcalinidad total
(bicarbonatos en aguas naturales) en mg/L como CaCO3 y slidos totales en
mg/L.
Matemticamente se utiliza la siguiente frmula:
pHs = 9,3 + A + B - C D
En donde:
- A = (log (Total de slidos disueltos en mg/L) 1) / 10
- B = -13,12 * log (Temperatura en C +273) + 34,55
- C = log (concentracin de in calcio expresada como carbonato
clcico) 0,4
D = log (alcalinidad expresada como carbonato clcico
IS Indicacin
-2,0
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2.4. PROCESOS ESCENCIALES EN LAS PLANTAS DESALINIZADORAS
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DESCRIPCIN DE LA INSTALACIN:
Captacin del agua de mar
Pre tratamiento qumico
a) Acidificacin
b) Desinfeccin
c) Coagulacin
d) Anti-incrustacin
e) De-cloracin
Pre tratamiento fsico
a) Filtros de arena
b) Filtro de cartucho
Proceso de osmosis inversa
Post-tratamiento
a) Aireacin
b) Alcalinizacin
c) Desinfeccin
d) Pasivacin
Limpieza de filtros y membranas
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SOLIDOS DISUELTOS EN EL MAR:
El agua de mar constituye el 97.6 % de los recursos de agua pero su uso est
muy restringido para la actividad humana dada su elevada concentracin en
sales: 3.5%.
Los porcentajes de los compuestos ms abundantes son:
- 2.7% de cloruro sdico
- 0.3% de cloruro magnsico
- 0.2% de sulfato magnsico
- 0.1% de sulfato clcico
- 0.2% de otras sales
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2.5. PARMETROS DE CALIDAD Y LMITES MXIMO
PERMISIBLES PARA EL AGUA POTABLE
El agua potable, tambin llamada para consumo humano, debe cumplir con las
disposiciones legales nacionales, a falta de stas, se toman en cuenta
normas internacionales. Los lmites mximo permisibles (LMP) referenciales
(**) para el agua potable de los parmetros que se controlan actualmente,
se indican en el cuadro siguiente:
LIMITES MXIMO PERMISIBLES (LMP) REFERENCIALES
DE LOS PARAMETROS DE CALIDAD DEL AGUA
PARMETRO LMP REFERENCIA
Coliformes totales, UFC/100 mL 0 (ausencia) (1)
Coliformes termotolerantes, UFC/100 mL 0 (ausencia) (1)
Bacterias heterotrficas, UFC/mL 500 (1)
pH 6,5 8,5 (1)
Turbiedad, UNT 5 (1)
Conductividad, 25C uS/cm 1500 (3)
Color, UCV Pt-Co 20 (2)
Cloruros, mg/L 250 (2)
Sulfatos, mg/L 250 (2)
Dureza, mg/L 500 (3)
Nitratos, mg NO3 -/L (*) 50 (1)
Hierro, mg/L 0,3 0,3 (Fe + Mn = 0,5) (2)
Manganeso, mg/L 0,2 0,2 (Fe + Mn = 0,5) (2)
Aluminio, mg/L 0,2 (1)
Cobre, mg/L 3 (2)
Plomo, mg/L (*) 0,1 (2)
Cadmio, mg/L (*) 0,003 (1)
Arsnico, mg/L (*) 0,1 (2)
Mercurio,mg/L (*) 0,001 (1)
Cromo, mg/L (*) 0,05 (1)
Flor, mg/L 2 (2)
Selenio, mg/L 0,05 (2)
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NOTAS
1. Valores tomados provisionalmente de los valores gua
recomendados por la Organizacin Mundial de la Salud (1995)
2. Valores establecidos en la norma nacional Reglamento de
Requisitos Oficiales fsicos, qumicos y bacteriolgicos que deben
reunir las aguas de bebida para ser consideradas potables,
aprobado por Resolucin Suprema del 17 de Diciembre de 1946.
3. En el caso de los parmetros de conductividad y dureza,
considerando que son parmetros que afectan solamente la calidad
esttica del agua, tomar como referencia los valores indicados,
los que han sido propuestos para la actualizacin de la norma
de calidad de agua para consumo humano especialmente para
aguas subterrneas.
(*) Compuestos txicos
(**) Oficio Circular No 677-2000/SUNASS-INF.
Mediante este oficio la SUNASS estableci los valores lmite mximo
permisibles referenciales de los parmetros de control; ello originado
por la carencia de una norma nacional actualizada, ya que la vigente
data del ao 1946 y no considera varios parmetros, como turbiedad,
coliformes, pH, aluminio, nitratos, cadmio, mercurio, cromo, entre
otros: para los cuales se ha tomado los valores gua que recomienda la
Organizacin Mundial de la Salud, OMS.
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2.6. REGLAMENTO DE LA CALIDAD DEL AGUA PARA CONSUMO
HUMANO
DS N 031-2010-SA.
ARTCULO 59.- Agua apta para el consumo humano
Es toda agua inocua para la salud que cumple los requisitos de calidad
establecidos en el presente Reglamento.
Artculo 60.- Parmetros microbiolgicos y otros organismos
Toda agua destinada para el consumo humano, como se indica en el Anexo I,
debe estar exenta de:
1. Bacterias coliformes totales, termotolerantes y Escherichia coli,
2. Virus;
3. Huevos y larvas de helmintos, quistes y ooquistes de protozoarios
patgenos;
4. Organismos de vida libre, como algas, protozoarios, coppedos,
rotferos y nemtodos en todos sus estadios evolutivos; y
5. Para el caso de Bacterias Heterotrficas menos de 500 UFC/mL a
35C.
ARTCULO 61.- Parmetros de calidad organolptica
El noventa por ciento (90%) de las muestras tomadas en la red de distribucin
en cada monitoreo establecido en el plan de control, correspondientes a los
parmetros qumicos que afectan la calidad esttica y organolptica del agua
para consumo humano, no deben exceder las concentraciones o valores
sealados en el Anexo II del presente Reglamento. Del diez por ciento (10%)
restante, el proveedor evaluar las causas que originaron el incumplimiento y
tomar medidas para cumplir con los valores establecidos en el presente
Reglamento.
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ARTCULO 62.- Parmetros inorgnicos y orgnicos
Toda agua destinada para el consumo humano, no deber exceder los lmites
mximos permisibles para los parmetros inorgnicos y orgnicos sealados
en la Anexo III del presente Reglamento.
Artculo 63.- Parmetros de control obligatorio (PCO)
Son parmetros de control obligatorio para todos los proveedores de agua, los
siguientes:
1. Coliformes totales;
2. Coliformes termotolerantes;
3. Color;
4. Turbiedad;
5. Residual de desinfectante; y
6. pH.
En caso de resultar positiva la prueba de coliformes termotolerantes, el
proveedor debe realizar el anlisis de bacterias Escherichia coli, como prueba
confirmativa de la contaminacin fecal.
ARTCULO 68.- Control de parmetros qumicos
Cuando se detecte la presencia de uno o ms parmetros qumicos que supere
el lmite mximo permisible, en una muestra tomada en la salida de la planta
de tratamiento, fuentes subterrneas, reservorios o en la red de distribucin, el
proveedor efectuar un nuevo muestreo y de corroborarse el resultado del
primer muestreo investigar las causas para adoptar las medidas correctivas, e
inmediatamente comunicar a la Autoridad de Salud de la jurisdiccin, bajo
responsabilidad, a fin de establecer medidas sanitarias para proteger la salud
de los consumidores y otras que se requieran en coordinacin con otras
instituciones del sector.
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NORMAS EPA SECUNDARIAS PARA AGUA POTABLE
CONTAMINANTE NORMA SECUNDARIA
Aluminio 0.05 a 0.2 mg/L
Cloruro 250 mg/L
Color 15 (unidades de color)
Cobre 1.0 mg/L
Corrosividad no corrosivo
Fluoruro 2.0 mg/L
Agentes Espumantes 0.5 mg/L
Hierro 0.3 mg/L
Manganeso 0.05 mg/L
Olor 3 umbral de nmero de olores
pH 6.5 - 8.5
Plata 0.10 mg/L
Sulfato 250 mg/L
Slidos disueltos totales 500 mg/L
Zinc 5 mg/L
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III. CONCLUSIONES
Una de las ventajas de desalar agua de mar es que el abastecimiento de
agua no depende de las condiciones climticas, del hecho que llueva
ms o menos. Los ros no se pueden considerar fuentes inagotables de
agua. Adems, si se plantea sobreexplotarlos con transvases, el costo
de las obras de canalizacin y de bombear agua hasta territorios lejanos
es elevado.
Los mayores beneficios del ablandamiento de agua, no son tanto de
carcter de salud ambiental, sino de ahorro energtico por la
minimizacin de incrustaciones y la reduccin de consumo de
detergentes.
IV. BIBLIOGRAFA
http://www.lenntech.es/procesos/mar/general/desalacion-puntos-
clave.htm
http://www.sunass.gob.pe/doc/normas%20legales/legisla%20web%28ca
mbio%29/normas/calidad%20de%20agua/Oficio%20677.pdf
http://www.osmoflo.com/es/nuestras-capacidades/tecnologias-de-
desalinizacion-por-osmosis-inversa/post-tratamiento/