MANEJO INTEGRADO DEL AGUA

SISTEMA DE ABASTECIMIENTO DE AGUA

Elaborado por:

Omar Enrique Trujillo Romero

C.C 1065595902

UNIVERSIDAD DE MANIZALES

MAESTRIA EN DESARROLLO SOSTENIBLE Y MEDIO AMBIENTE

2015

INTRODUCCIÓN

Las aguas superficiales están expuestas a una amplia gama de factores que pueden

alterar su calidad física, química y biológica y ocasionar cambios simples y complejos y

con diferentes niveles de afectación. Estos sucesos o eventos se pueden generar de

manera natural o en actividades antropogénicas, como el uso doméstico del agua y la

consiguiente producción de aguas residuales, de la industria, minería y agricultura, entre

otros.

El concepto “agua tratada” abarca tres dimensiones de la seguridad del agua: calidad,

proximidad y cantidad, es por eso que el compromiso de suministrar un adecuado servicio

de agua a la comunidad es prioritario, pues las enfermedades provocadas por el consumo

de agua contaminada incrementan los casos de consulta externa y hospitalización a nivel

mundial.

Para hacer frente a esta problemática, es necesario someter al agua a una serie de

operaciones o procesos unitarios, a fin de purificarla o potabilizarla para que pueda ser

consumida por los seres humanos

Una operación unitaria es un proceso químico, físico o biológico mediante el cual las

sustancias objetables que contiene el agua son removidas o transformadas en sustancias

inocuas.

Este documento comprende una breve descripción de la normativa aplicable a la

vigilancia y el control de la calidad del agua para consumo humano, el análisis de

muestras tomadas para establecer la calidad del agua en relación al cumplimiento de la

normativa, detallando los parámetros que se incumplen y así proponer alternativas de

tratamiento para el sistemas de abastecimiento encaminadas al cumplimiento de la

normatividad.

Objetivos General.

Proponer alternativa de tratamiento de agua para abastecimiento de consumo humano de la población del municipo de Manaure-Cesar

Objetivos específicos

Caracterizar el agua superficial del Rio Manaure en la Bocatoma.

Comparar la condiciones físico-químicas y biológicas del cuerpo de agua con la Resolución 2115 del 2007.

Proponer el tratamiento indicado para el cumplimiento de la normativa referente al

abastecimiento de agua.

Resumen

El presente documento compone de manera detallada la caracterización del cuerpo de

agua del rio de Manaure en el sector de la bocatoma, de la cual se le realiza su respectivo

análisis comparándolo con la normativa actual vigente con base al criterio de

abastecimiento de agua a la población del municipio de Manaure- Cesar, se determina las

incidencia de los parámetro de los valores que están por encima del rango aceptable y su

influencia en la salud; a partir de la caracterización se plantea el tratamiento En virtud de

las caracterizaciones y la evidencia teórica del funcionamiento óptimo para el

abastecimiento de agua a través de filtración lenta se emplea La tecnología de Filtración

en Múltiples Etapas (FiME); que consiste en la combinación de procesos de filtración

gruesa en grava y filtros lentos de arena.

La FiME estar conformada por dos o tres procesos de filtración, dependiendo del grado de

contaminación de las fuentes de agua. Integrada por tres procesos: Filtros Gruesos

Dinámicos (FGDi), Filtros Gruesos Ascendentes en Capas (FGAC) y Filtros Lentos de

Arena (FLA). Los dos primeros procesos constituyen la etapa de pretratamiento, que

permite reducir la concentración de sólidos suspendidos.

MARCO TEÓRICO Y DISCUSIÓN.

Generalidades.

Manaure se encuentra ubicada al Noreste del

departamento colombiano del Cesar, en la vertiente

occidental de la serranía del Perijá a 775 msnm.

Dista de Valledupar en 34 km y las coordenadas

geográficas correspondientes a Manaure son:

10°24" N y 73°10" W.

El río Manaure, es el principal curso hídrico del

Municipio. Nace en el Cerro Pintado en la frontera

Colombo-Venezolana y tras salvaguardar una fuerte

pendiente, desemboca en el río Cesar al occidente.

Drenan la cuenca de Manaure una serie de cursos

hídricos estacionales denominados arroyos.

El Municipio de Manaure posee una población

según datos del DNP tomados del censo 2005 y

actualizados a 2011 de 13.198 habitantes,

distribuidos en la cabecera municipal con 8.474

habitantes lo que equivale al 64.2% de la población

y 4.724 distribuidos en el resto de la superficie territorial dando un porcentaje de población

de 35.7%, cabe resaltar que estos valores han venido mostrando un comportamiento

ascendente desde el año 1993 y a corte de 2011 posee una densidad de población de 92

hab/ Km2.

La población se encuentra constituida por 6770 hombres que equivalen a un 51.3% de la

población total y 6427 mujeres que equivalen a un 48.7% de la población total.

El clima de Manaure es de tipo templado cálido. la temperatura media anual ronda los

24 °C con máximas y mínimas de 18 y 30 °C aproximadamente. Las precipitaciones

anuales superan los 1300 mm, con dos períodos muy húmedos: Abr-Jun y Sep-Nov.

Caracterización del agua superficial del Rio Manaure

Imagen 1. Caracterización Bocatoma Manaure- Cesar

Dentro de los parámetros estipulados se observa que no cumple lo relacionado con la

turbidez; es esencial manifestar que la turbidez es originada por la partículas en

suspensión o coloidales, aunque no se conocen los efectos directos de la turbiedad sobre

la salud, esta afecta la calidad estética del agua , lo que muchas veces ocasiona el

rechazo de los consumidores, por otra parte como señala castro de esparza, los estudio

elaborados por Tracy y por Sanderson, han demostrado que el proceso de eliminación de

microorganismos patógenos, por la acción de agentes químicos como el cloro, las

partículas causante de la turbiedad reducen la eficiencia del proceso y protegen

físicamente a los microorganismos del contacto directo con el desinfectante. Por esta

razón, si bien las normas de calidad establecen un criterio para turbiedad en la fuente de

abastecimiento, estas deben mantenerse minimas para garantizar la eficacia del proceso

de desinfección.

Luego de acuerdo al siguiente parámetro que no cumple con la resolución 2115 hace

referencia a la Escherichia coli. Es el principal indicador bacteriano en el agua. Diversos

estudios han demostrado que la E. coli está presente en las heces de los seres humanos

y los animales de sangre caliente entre 108 y 109 por gramo de heces.

La evaluación de la calidad microbiológica del agua de abastecimiento humano se efectúa

mediante la determinación de indicadores. Los que comúnmente se utilizan son los

coliformes totales, los coliformes termotolerantes (fecales), la Escherichia coli y las

bacterias heterotróficas mesófilas aerobias viables.

La Escherichia coli puede causar infecciones intestinales y extra intestinales

generalmente graves, tales como infecciones del aparato excretor, vías urinarias, cistitis,

Uretritis, meningitis, peritonitis, mastitis, septicemia y neumonía Gram-negativa; está

dividida por sus propiedades virulentas, pudiendo causar diarrea en humanos y otros

animales. Otras cepas causan diarreas hemorrágicas por virtud de su agresividad,

patogenicidad y toxicidad. En muchos países ya hubo casos de muerte por esta bacteria.

Generalmente les pasa a niños entre 1 año y 8 años.

La calidad bacteriológica del agua, en relación con los niveles de contaminación fecal, es

una de las variables preponderante para la selección de la fuente. Y es una variable de

gran importancia permitirá adoptar que tipo de tratamiento que técnica y económicamente

se pueda emplear.

Ante estos niveles de contaminación fecal de los cursos de agua, la organización mundial

de la salud recomienda la protección de las fuentes de agua y la adecuada selección del

tipo de tratamiento para asegurar la ausencia de patógenos y evitar la transmisión de

enfermedades hídricas.

De acuerdo a los datos arrojados que muestra un grado de contaminación fecal, teniendo

en cuenta solo los niveles de contaminación fecal, se recomienda el siguiente tratamiento.

Tabla 1.Tratamientos recomendados según el nivel de contaminación

Tipo de fuente de Agua Escherichia coli/ 100 ml Tratamiento recomendado

Cuencas protegidas y libres

de contaminación

< 20 DESINFECCIÓN

Cuencas no protegidas y con

contaminación Fecal

>20 - 2000 FILTRACIÓN Y

DESINFECCIÓN

Alta contaminación Fecal >2000 - 20000 FILTRACIÓN Y

DESINFECCIÓN MAS LA

ADICCIÓN DE UN TERCER

PROCESO

Muy alta contaminación

Fecal

>20000 NO RECOMENDADA

COMO FUENTE DE AGUA

Fuente. OMS. 1992 Guidelines for drinking wáter Quality. Vol 2 Health criteria and other

supporting information. Pathogenic Agents . Ginebra: OMS.

Por lo tanto la adecuada selección de la fuente de agua y la adopción de las medidas de

protección tanto en el curso de agua como en los embalses permitirá limitar la inversión

en costosos y complejos tratamientos.

Determinar la calidad de la fuente.

Tabla. 2 Calidad de la fuente

De acuerdo a las características presentadas en la caracterización podemos determinar

de acuerdo al grado de contaminación según su nivel de calidad es una fuente regular.

Analizando cada uno de los parámetros encontramos una considerable concentración de

DBO producto de las sustancias orgánicas provenientes del lavado de los suelos o del

metabolismo de los organismos que viven en ellos. Además, la descarga de agua

residuales en la parte alta del rio Manaure producto de los asentamientos urbanos y por

las actividades turísticas y recreativas presentes, los cuales presentan una contaminación

considerable en niveles variables.

Las principales sustancias presentes son los ácidos húmicos proveniente del lavado del

suelo, por parte de los metabolismo acuático encontramos hidratos de carbono, proteínas,

aminas entre otros, en relación a los desechos animales la urea, la cadaverina y la

putrescina.

La materia orgánica presente en los cuerpos de aguas superficiales es la responsable del

color, el olor y el sabor del agua, los cuales se buscan sean eliminados a través de los

tratamientos empleados en el agua apta para el consumo humano.

En torno al parámetro de oxígeno disuelto que su concentración de acuerdo a la

caracterización esta categorizada como deficiente, su presencia es esencial en el agua;

proveniente del aire, niveles bajos o ausencias de oxígeno en el agua, es un indicador de

contaminación elevada, condiciones sépticas de materia orgánica o una actividad

bacteriana bastante intensa.

De igual manera se ha demostrado la existencia de una estrecha relación entre la

distribución de oxígeno y la productividad de materia orgánica, viva o muerta, por otro

lado la cantidad de OD en un cuerpo de agua está relacionado con su capacidad de

autodepuración.

Por lo tanto el agua potable debe contener cierta cantidad de oxígeno disuelto. Debe estar

bien aireada y es muy importante tener en cuenta las distintas variaciones relativas de

OD, ya que si estas son grandes, es síntoma de un problema aumento de vegetales,

materia orgánica, gérmenes aerobios, reductores inorgánicos entre otros.

Alternativa de tratamiento para abastecimiento de agua para el municipio de

Manaure-Cesar

La selección de la tecnología de producción y administración de un sistema de agua

potable debería realizarse considerando los recursos, el grado de desarrollo

socioeconómico y los patrones de cultura existentes. La experiencia en américa latina

demuestra que el mayor problema no es la deficiencia tecnológica sino más bien la

selección de la tecnología apropiada, la operación y el mantenimiento. La adopción de

diseños basados únicamente en criterios de optimización técnica y soluciones

tecnológicas importadas de países industrializadas ha conducido a la elaboración de

proyectos cuya operación y mantenimiento por falta de sustancias químicas, repuestos y

mano de obra calificada resultan inadecuados

Los factores básicos que caracterizan la selección de la tecnología apropiada para

tratamiento de agua en países en via de desarrollo que deben ser considerados por su:

Grado de complejidad

La mayoría de los procesos unitarios utilizados en el tratamiento de agua pueden

realizarse en reactores con diferentes grado de complejidad y eficiencia, lo más complejo

no siempre resulta ser lo más eficiente.

La tecnología no opera por si misma

Plantas automatizadas necesitan personal de un alto nivel tecnológico para operar,

mantener y reparar los controles y equipos.la selección tecnológica debe considerar la

capacidad y los recursos de las instituciones e individuos para operar y mantener los

sistemas con la eficiencia y las especificaciones originales de diseño

Impacto indirecto en el área

Debe considerarse una cadena de factores que se relacionan entre si, tales como la

calidad de agua de las fuentes, grado de tratamiento, utilización de materiales y personal

local, mejoras economicas indirectas, mejoramiento técnico del personal local, influencia

indirecta en la economía y su repercusión directa e indirecta en la economía y su

repercusión directa e indirecta en la salud

Participación local

El aprovechamiento y tratamiento de agua incluyen actividades técnicas, administrativas,

financieras y legales que involucran a una serie de agencias locales.

De acuerdo a los parámetros de calidad de la fuente de abastecimiento de agua del rio

Manaure se considera pertinente en relación a los datos reportados por la caracterización

una planta de filtración lenta.

Tabla 3. Parámetros de tratamiento Filtro lento

Básicamente, un filtro lento consta de una caja o tanque que contiene una capa

sobrenadante del agua que se va a desinfectar, un lecho filtrante de arena, drenajes y un

juego de dispositivos de regulación y control.

El filtro lento se caracteriza por ser un sistema sencillo, limpio y a la vez eficiente para el

tratamiento de agua. Comparado con el filtro rápido, requiere de áreas más grandes para

tratar el mismo caudal y, por lo tanto, tiene mayor costo inicial. Sin embargo, su

simplicidad y bajo costo de operación y mantenimiento lo convierte en un sistema ideal

para zonas rurales y pequeñas comunidades, teniendo en cuenta además que los costos

por área de terreno son comparativamente menores en estas zonas.

La filtración lenta, como se ha mencionado, es un proceso que se desarrolla en forma

natural, sin la aplicación de ninguna sustancia química, pero requiere un buen diseño, así

como una apropiada operación y cuidadoso mantenimiento para no afectar el mecanismo

biológico del filtro ni reducir la eficiencia de remoción microbiológica. Huisman & Wood

describieron en 1974 el método de desinfección por medio de la filtración lenta, como la

circulación del agua cruda a baja velocidad a través de un manto poroso de arena.

En virtud de las caracterizaciones y la evidencia teórica del funcionamiento óptimo para el

abastecimiento de agua a través de filtración lenta se empleará La tecnología de Filtración

en Múltiples Etapas (FiME); consiste en la combinación de procesos de filtración gruesa

en grava y filtros lentos de arena.

La FiME puede estar conformada por dos o tres procesos de filtración, dependiendo del

grado de contaminación de las fuentes de agua. Integrada por tres procesos: Filtros

Gruesos Dinámicos (FGDi), Filtros Gruesos Ascendentes en Capas (FGAC) y Filtros

Lentos de Arena (FLA). Los dos primeros procesos constituyen la etapa de

pretratamiento, que permite reducir la concentración de sólidos suspendidos.

Conforme circula el agua las partículas más pequeñas son eliminadas, hasta llegar al filtro

lento de arena, reconocido como una tecnología sencilla, confiable y eficiente, pues puede

producir agua de baja turbiedad, libre de impurezas suspendidas y virtualmente libre de

entero-bacterias, entero-virus y quistes de protozoarios.

Imagen 2. Diseño filtración en múltiples etapas (FiME)

CONCLUSIÓN

La caracterizaciones arrojaron valores fuera del rango permisible en los

parámetros de turbidez, E. coli. Esto se debe al vertimiento de aguas residuales de

los sectores urbanos residentes en la parte alta del rio Manaure, de igual manera

la habilitación de las vías terciarias incremento el asentamiento en estas zonas

ampliando la población y constituyéndose como un sector turístico y de recreación;

de acuerdo a los datos históricos se evidencia el aumento considerable en la

presencia de E. coli lo cual es un indicador considerable en las condiciones

microbiológicas del cuerpo de agua del rio Manaure en el sector de la Bocatona

que abastece al municipio de Manaure- Cesar.

Aplicando el Índice de Calidad de Agua sustentado en la Tabla 2 demostró que el

punto donde se desarrolló la caracterización es una fuente de calidad regular,

esto se debe posiblemente a los vertimiento resultantes de las actividades

antrópicas y naturales presentes en la zona

El tratamiento que se consideró pertinente evaluando el nivel socioeconómico del

municipio y la calidad de la fuente se determino La Filtración en multiples etapas

(FiME) estará conformada tres procesos de filtración, Integrada por tres procesos:

Filtros Gruesos Dinámicos (FGDi), Filtros Gruesos Ascendentes en Capas (FGAC)

y Filtros Lentos de Arena (FLA). Los dos primeros procesos constituyen la etapa

de pretratamiento, que permite reducir la concentración de sólidos suspendidos y

posteriormente el proceso de desinfección.

Bibliografia

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