Manual de operación y mantenimiento Planta potabilizadora de Toledano

Pedregal, Panamá

INTRODUCCION

Este manual tiene como objetivo hacer una descripción de la operación y mantenimiento de la planta potabilizadora de Toledano. Igualmente se incluyen en este manual unas secciones concernientes a control de calidad y seguridad. Se ha utilizado un lenguaje sencillo, de modo que el operador sin ningún tipo de experiencia en tratamiento de agua potable pueda entender paso a paso como ocurre el proceso de potabilización. Se ha querido hacer énfasis en algunas terminologías inherentes al tema y las mismas se han resaltado en cursiva y negrita. El manual consta básicamente de tres secciones, primeramente se inicia con las generalidades, seguidamente se describe el tratamiento propiamente dicho y por último la sección de operación y mantenimiento, que incluye entre otros el control de calidad, seguridad en la operación y el mantenimiento de los equipos.

I. GENERALIDADES

La planta potabilizadora de la empresa PRODUCTOS TOLEDANO S.A. se encuentra localizada en el corregimiento de Pedregal, en el sitio denominado Rana de Oro, donde actualmente se encuentran ubicadas las instalaciones para el procesamiento de pollos. La planta potabilizadora inicia operaciones en el año 2000 y es del tipo convencional de filtración rápida por gravedad del tipo tasa declinante y lavado mutuo, que incluye procesos unitarios tales como desinfección, coagulación, ajuste de pH, remoción de olor y sabor; e igualmente operaciones unitarias tales como floculación, sedimentación y filtración.

La planta potabilizadora además de las infraestructuras propias del tratamiento, cuenta con un edificio que alberga el cuarto de dosificadores y un laboratorio donde los operadores realizan pruebas básicas de calidad, a saber la prueba de jarras, pH, cloro residual, turbiedad y alcalinidad. Rutinariamente se hacen ensayos de Coliformes totales y fecales con el objetivo de verificar la calidad bacteriológica del agua tratada. Otras características se realizan con menor periodicidad. De igual manera en la ribera del río Juan Díaz se cuenta con un edificio que alberga la estación de bombeo de agua cruda.

TASA DECLINANTE y LAVADO MUTUO

La tasa declinante es un sistema de control de filtros en el cual el caudal de agua filtrada no es regulado, sino que se deja que la velocidad de fi1tración tome el valor que corresponde a la carga hidráulica de cada filtro. El lavado mutuo se refiere a que el agua de lavado de un fl1tro proviene del caudal producido por los otros filtros.

PROCESOS UNITARIOS

Conjunto de fases que involucra una o más actividades "químicas" mediante las que se provoca un cambio en un material o mezcla de materiales, o en otras existe de por medio una reacción química. La desinfección, la coagulación y el ajuste de pH son ejemplos de procesos unitarios.

OPERACIONES UNITARIAS

Conjunto de fases que involucra una o más actividades "físicas" mediante las que se provoca un cambio en un material o mezcla de materiales, o en otras palabras existe de por medio un medio físico o mecánico. La mezcla rápida, la floculación, la sedimentación, la fi1tración y la conducción .de! agua filtrada a los tanques de almacenamiento son ejemplos de operaciones unitarias.

II. ETAPAS DEL TRATAMIENTO

ESTACION DE BOMBEO Y TUBERIA DE ADUCCION

La planta potabilizadora tiene capacidad para producir diariamente 360, 000 galones. El agua cruda usada por la planta de tratamiento proviene del río Juan Díaz y se encuentra en el sitio denominado calle San Juan. La captación es del tipo galería con un foso profundo colector que alberga 2 bombas del tipo turbina vertical de 250 gpm y motor de 30 HP. La tubería de aducción se extiende desde la captación en el río Juan Díaz hasta el canal de entrada en la planta potabilizadora con una extensión total de 2550 metros de longitud. La aducción está constituida por una tubería PVC de 8" (2500 metros) y 6" (250 metros) de diámetro, especificada para una presión de 50 a 43 lbs/pulg.

PLANTA DE TRATAMIENTO

Como se menciono al principio de este manual la planta potabilizadora es del tipo

convencional por gravedad, constituida fundamentalmente por un canal de

entrada,

que desde el agua cruda fluye a dos (2) unidades de floculación y sedimentación,

seguida de una batería de cuatro (4) filtros.

Al llegar a la planta de tratamiento, el agua cruda cae sobre un vertedero

rectangular de 0.30 metros de ancho donde ocurre la mezcla rápida del agua

cruda

con el sulfato de aluminio y un polímero Catiónico de alto peso molecular

(poliamina

cuaternaria), estos dos (2) últimos los productos químicos usados en el proceso

de

coagulación. La mezcla rápida es del tipo hidráulica. Posterior del alumbre y el

polímero ocurre la inyección del cloro gaseoso en forma de solución al vacío .

El sulfato de aluminio Al2(S04)3 o alumbre (nombre comercial) es un producto

químico en forma granular o polvo, usado en forma de solución como coagulante

primario. El alumbre al 1% es preparado en un tanque plástico de 378.5Iitros. Al

referirnos a una solución al 1% significa que 10 gramos de alumbre son diluidos

en un litro de agua, es decir el equivalente a 3.8 kilos en el tanque de 378.5Iitros.

El alumbre usado en la planta potabilizadora contiene un 17% de alúmina activo.

El alumbre en solución opera satisfactoriamente en un rango de pH que oscila

entre 5,5 y 6,5. Como el sulfato de aluminio tiende a consumir alcalinidad es

importante conocer el valor de esta característica en todo momento .

El polímero líquido usado como ayudante de la coagulación es preparado en un

tanque plástico de 378.5Iitros. En dicho tanque se prepara una suspensión de

polímero a una concentración de 0.2% decir 0.783 kilos del producto en el tanque

de 378.5 litros, el equivalente a 2 gramos en un litro de agua. El polímero

Catiónico (poliamina cuaternaria) contiene del 20 al 50/0 de producto activo .

La cal hidratada Ca(OH)2 es un producto químico en forma de polvo, usado en

forma de lechada esencialmente en el caso de la planta Toledano para ajustar el

pH y agregar alcalinidad al agua. A diferencia de la preparación del alumbre en la

cual formamos una solución, con la cal hidratada preparamos una lechada. La

lechada al 5% es preparada en un tanque plástico de 378.5 litros; en otras

palabras 50 gramos de cal son diluidos en un litro de agua, es decir el equivalente

a 2.3 kilos en el tanque de 378.5 litros. En caso de ocurrir que el pH del agua

cruda sea menor de 5,5 unidades, dicho valor deberá ajustarse al rango óptimo

de trabajo de la solución de alumbre.

El cloro gas es un producto esencialmente usado en el proceso de desinfección

el cual viene envasado a presión en cilindros de 150 libras. El gas es extraído de

los cilindros a través de un vacío generado en un dispositivo denominado eyector.

Otro dispositivo denominado rotámetro permite regular el flujo gaseoso de cloro

que será dosificado. En el eyector el cloro gas es mezclado con agua para formar

una solución gaseosa de cloro y transportado hasta los sitios de inyección en la

pré y post-cloración. La pré-cloración ocurre en la tubería de aducción y la post-

cloración en el canal de agua filtrada. por su naturaleza el cloro gas es un

producto extremadamente peligroso que y el mismo debe ser manipulado

adecuadamente.

RECUERDE QUE CIERTOS PRODUCTOS QUÍMICOS USADOS ENEL TRATAMIENTO DE AGUA POTABLE SI NO SONMANIPULADOS ADECUADAMENTE PUEDEN CAUSAR EFECTOS ADVERSOS A LA SALUD, INCLUSIVE LA MUERTE. REVISE LA SECCION DE SEGURIDAD EN LO CONCERNIENTE ALA MANIPULACION DE QUIMICOS.

DESINFECCION

Es el aniquilamiento de la mayor parte (pero no necesariamente de todas) de las bacterias, por medio de sustancias químicas, calor, luz ultravioleta, etc. La desinfección con cloro gaseoso se denomina cloración. El punto de aplicación del cloro gaseoso en el agua cruda se denomina pré-cloración y en el agua tratada se denomina post-cloración.

COAGULACION

Es la acción de congregar la materia suspendida en el agua, coloidal o finamente dividida, mediante la adición al líquido de un coagulante adecuado.

MEZCLA RAPIDA Es la distribución uniforme y rápida de un coagulante u otro producto químico, en el agua que se esté tratando, antes de que se verifiquen reacciones químicas en proporción notable.

FLOCULACION

Es la formación de flóculos subsecuente al proceso de coagulación. Se denominan floculadores hidráulicos cuando no existe de por medio un medio mecánico.

SEDIMENT ACION

Es el asentamiento y depósito de la materia suspendida en el agua, por la fuerza de la gravedad. Generalmente se logra disminuyendo la velocidad del líquido por debajo del punto en que pueda arrastrar al material suspendido. También se le denomina clarificación o decantación.

FILTRACION

Es la operación que consiste en pasar un líquido a través de un medio filtrante (el cual puede consistir de un material granular como la arena, antracita, etc.). con el propósito de eliminar la materia suspendida o coloidal, de un tipo que generalmente no puede eliminarse por sedimentación.

Posteriormente a la mezcla rápida se da el proceso de coagulación, el cual consiste en una serie de reacciones físicas y químicas que incluye los coagulantes, la superficie de las partículas suspendidas, la alcalinidad del agua y el agua misma. El sulfato de aluminio al igual que el polímero reacciona con las, partículas suspendidas de turbiedad y color, en un proceso que se denomina coagulación por desestabilización o coagulación por barrido. Es importante destacar que en esta etapa del tratamiento es donde se dan las reacciones más importantes del proceso: el alumbre consume pH y alcalinidad e igualmente el cloro por su acción ácida reduce el pH. El agua coagulada fluirá a 2 floculadores hidráulicos de tipo vertical, en donde por un período de 17 minutos ocurrirá la floculación, o sea la operación en que las partículas de turbiedad y color por acción de las fuerzas de atracción forman flóculos que en la medida que pasa el tiempo aumentan de tamaño. El agua floculada fluye por la parte inferior del floculador a 2 sedimentadores laminares ascensionales de alta tasa y sube lentamente hacia los módulos de sedimentación, en donde por la acción de las fuerzas de gravedad y de su propio peso, los flóculos precipitan hacia el fondo del sedimentador. En esta etapa del tratamiento gran cantidad de materia en suspensión debe haber sido eliminada. El material en suspensión que no logre ser eliminado en esta operación física se retendrá en los filtros. Como punto de apoyo para conocer la efectividad de la coagulación el operador debe medir la turbiedad del agua sedimentada, esto

le permitirá cuantificar que eficiente es el proceso de tratamiento hasta ese momento y le ayudará a efectuar ajustes en la dosis de alumbre y polímero.

El agua sedimentada fluye a un canal común que conduce el agua a 4 filtros rápidos por gravedad de flujo descendente, tasa declinante y lavado mutuo, constituidos de arena y antracita como material filtrante y grava como material de soporte. En el canal de agua filtrada se inyectan los siguientes productos químicos:

Lechada de Cal Hidratada - Se adicionará la lechada de cal hidratada cuando sea necesario adecuar la alcalinidad y el pH a fin de contrarrestar el efecto generado durante la coagulación, con el objetivo de que el agua tratada se mantenga en lo que se denomina el punto de equilibrio al carbonato de calcio, Solución de Cloro Gaseoso - Se inyecta este producto para mantener un cloro residual en el sistema de distribución y asegurar la calidad del producto final.

Cada cierto tiempo el operador debe realizar el lavado de cada uno de los filtros tal y cual como se explica más adelante. Un modo de medir la eficiencia del tratamiento completo es cuantificar el volumen de agua usado diariamente en el lavado de todos los filtros. Generalmente el volumen total de agua de lavado no debe ser mayor que un 2C¡o del volumen de agua tratada; es decir, si producimos 100 galones de agua por día, debimos haber usado 20 galones para el lavado total de los 4 filtros, o en su defecto 5 galones por cada uno.

El agua filtrada pasa a un (1) tanque de almacenamiento con una capacidad de 15,000 galones. Mediante dos bombas de 400 y 200 gpm el agua tratada es bombeada desde el tanque de almacenamiento no. 7 al resto de los tanques de reserva (Nº l,2,3,4,5,y 6) de la planta de proceso. En esta etapa del tratamiento el agua tratada debe mantener un cloro residual no menor que 1,5mg/L, una turbiedad no mayor que 1,0 unidad y un pH entre 6,5y 8,5.

III. OPERACIÓN Y MANTENIMIENTO CONTROL DE CALIDAD Rutinariamente el operador debe efectuar pruebas básicas de calidad química y física que le permitan mantener bajo control los procesos y operaciones unitarias del tratamiento. Ensayos básicos como la prueba de jarras al agua cruda, la medición de cloro residual, turbiedad y pH en las diferentes etapas del tratamiento le permitirán al operador aplicar las medidas correctivas cuando la calidad del agua en el proceso desmejore. El siguiente cuadro muestra un sumario de las características rutinarias que el operador debe verificar:

Característica Período obtener una aproximación Observación

Caudal de Agua Cada 2 horas Agua cruda y tratada Ajustar dosis de químicos

Prueba de Jarras Por turno Agua cruda Obtener dosis adecuada de alumbre

Cloro residual Cada 2 horas Agua tratada

Ajustar dosis de cloro a

un valor de 2,0 ppm pH Cada 2 horas Agua cruda, sedimentada En agua cruda mantener un pH <7 dentro

y tratada del rangoóptimo de reacción del alumbre.

En el agua tratada pH entre 6,5-8,5

Turbiedad Cada 2 horas Agua cruda, sedimentada, Ajustar dosis de alumbre

filtrada y tratada Alcalinidd Cada turno Agua cruda y tratada En el agua cruda permite obtener

una aproximaciónde la dosis de alumbre.

  En el agua tratada para mantener Coliformes Totales Rutinario Agua tratada el equilibrio al carbonato de calcio

y Fecales     Adecuar dosis de cloroFísico Químico Rutinario Agua cruda y tratada Adecuar tratamiento

OPERACIÓN Y MANTENIMIENTO En los siguientes cuadros se detallan los respectivos mantenimientos preventivos de las bombas dosificadoras y equipo de cloración:

DESCRIPCION PERIODO DE MANTENIMIENTOINSPECCION DE CAPT ACION DIARIAMENTEREVISION DE EQUIPO DE BOMBEO DIARIAMENTEREVISAR TEMPERATURA DE MOTOR DIARIAMENTEREVISAR ESTOPERO DIARIAMENTELAVADO DE FILTROS DEPENDE DE LA CALIDAD DEL AGUA

SEDIMENTADA. PREFERIBLEMENTE CADA 2 HORAS.

LIMPIEZA DE DOSIFICADORES DIARIAMENTEREVISAR NIVEL DE ACEITE DE CAJA DE ENGRANAJE DE DOSIFICADORES

DIARIAMENTE

INVENTARIO DE QUIMICOS DIARIAMENTEREVISAR NIVEL DEL TANQUE DIARIAMENTELIMPIEZA DE TANQUES DE SOLUCION QUIMICA SEMANALLAVADO DE SEDIMENTADORES MENSUALLIMPIEZA DE TANQUES DE AGUA TRATADA MENSUAL

EQUIPO DE CLORACION

REVISAR SI HAY FUGAS VERIFICAR SI SE MANTIENE EL VACIO EN EL EYECTOR VERIFICAR EL SUMINISTRO DE GAS EN LOS TANQUES VERIFICAR OPERACIÓN DEL ROT AMETRO REVISAR ESTADO DE YOKERS, ARANDELAS Y UNIONES FLEXIBLES

SEGURIDAD

Como se menciono anteriormente una inadecuada manipulación de los

productos químicos puede generar condiciones de daño y lesiones físicas al

cuerpo humano. Es importante mantener ciertas condiciones mínimas de

seguridad al momento de manipular los productos químicos y durante

la operación y mantenimiento de los equipos usados en el proceso de

tratamiento. Por su relevancia e importancia se ha resaltado las

precauciones que se deben tomar al momento de manipular los

productos químicos, así como durante la operación de equipos de

bombeo, dosificadores, instalaciones eléctricas y reactivos de

laboratorio.