Una amplia variedad de factores pueden afectar la calidad del agua potable durante el tratamiento, desde las características de la fuente de agua hasta factores como los productos químicos utilizados para tratarla y el diseño de la planta de tratamiento en sí. Julian Edwards, director de productos de análisis continuo de agua de ABB Measurement & Analytics en el Reino Unido, explica la importancia de seleccionar el equipo de medición y análisis adecuado para aplicaciones de tratamiento de agua potable.

Un hogar medio en el Reino Unido utiliza 140 litros de agua al día, 56 litros en el baño y 31 litros en los inodoros.¹ Esta demanda de agua está aumentando y se prevé que superará los suministros en un 40 por ciento para 2030, e incluso Inglaterra estará en camino de sufrir escasez de agua dentro de 25 años.

Al sumarse el estrés climático a la ecuación, el aumento del consumo se unirá a la disminución de la oferta, momento en el que simplemente no tendremos suficiente agua para satisfacer nuestras necesidades.

A medida que las regulaciones para la calidad del agua se vuelven más estrictas, sumado a la creciente presión de los clientes para proporcionar una calidad de agua constante y la creciente demanda, la industria del suministro de agua se enfrenta continuamente al desafío de optimizar los procesos de tratamiento del agua, con parte de ese enfoque en los regímenes de prueba y cómo y cómo. A menudo se analiza el agua.

Tradicionalmente, las pruebas implicaban extraer muestras para análisis de laboratorio y aplicar los resultados a la condición general del proceso. Un enfoque de este tipo sólo puede proporcionar información para un conjunto particular de condiciones en un momento único. Debido a que los resultados solo son válidos para el momento en que se realizó la prueba, el operador no puede obtener datos en tiempo real de su proceso. Esto hace que este método sea inadecuado para la demanda actual, que ahora requiere que el agua cruda se extraiga de múltiples fuentes y se mezcle antes del tratamiento.

Los sistemas de análisis continuo de agua (CWA) son la mejor manera de satisfacer estas necesidades, ya que brindan información altamente precisa y actualizada sobre las condiciones.

Ya sea midiendo la calidad del agua cruda entrante de arroyos, ríos o fuentes como pozos, o realizando una verificación final antes de que el agua tratada ingrese a la red de distribución, un dispositivo en línea puede proporcionar una medición continua y ofrece varias ventajas sobre los métodos puramente manuales. Con los sistemas CWA en línea, las muestras se extraen y analizan automáticamente a intervalos regulares sin la necesidad de una recolección manual de muestras que requiere mucho tiempo y es potencialmente inexacta.

Una instantánea en tiempo real de las condiciones del proceso tal como existen también permite a los operadores tomar medidas inmediatas si ocurre algún problema.

Con el beneficio adicional de los instrumentos digitales, los sistemas CWA ofrecen datos de medición confiables, son más simples de operar y mantener y brindan comunicaciones flexibles. Combinados con un mantenimiento predictivo digital avanzado, pueden ayudar a mantener la calidad del agua potable y, al mismo tiempo, garantizar que los equipos analíticos y, por tanto, los procesos permanezcan casi constantemente en línea.

Estos sistemas ayudan a lograr mejoras en la calidad del agua tratada, aumentar la eficiencia del proceso y reducir el uso de productos químicos y energía, además de reducir los costos de mantenimiento y personal.

Pensar local
Diversas condiciones y legislaciones locales y estacionales influirán en los equipos y analizadores elegidos para el sistema.

La primera etapa es obtener el agua. En el Reino Unido, el agua superficial representa el 72 por ciento de la ingesta de agua, y el 28 por ciento restante proviene de fuentes subterráneas.

La fuente del agua es importante al construir el sistema CWA, ya que su geología y geografía, la vegetación del área y las actividades humanas determinan los contaminantes iniciales. Las fuentes de agua de las tierras bajas pueden estar contaminadas por pesticidas y materia orgánica, mientras que las fuentes de agua de las tierras altas o de los pozos pueden tener cantidades importantes de minerales como hierro y manganeso. Al ingresar al sistema de distribución, estos minerales pueden causar una mala calidad estética del agua o su deposición en las superficies de las tuberías. Como minerales solubles, primero deben convertirse químicamente a una forma insoluble que pueda filtrarse fácilmente.

Debido a esto, hay una serie de parámetros que deben medirse o considerarse en la fase de ingesta de agua del proceso de tratamiento de agua. Algunos de ellos dependen del nivel de otros parámetros, afectando la composición del sistema CWA que los monitorea.

El amoníaco puede afectar la salud de animales y personas. Su toxicidad depende del valor del pH del agua y de la temperatura. Generalmente, cuanto mayor es el valor del pH, mayor es la proporción de amoníaco ionizado, lo que aumenta el efecto tóxico; el aumento de temperatura también aumenta la proporción de NH4+.

La conductividad es otra medida utilizada en el agua potable como indicación de su pureza. El nivel de iones disueltos puede cambiar la conductividad del agua. En general, cuanto mayores son los niveles de contaminantes, mayor es la conductividad. Medido en microSiemens por centímetro o µS/cm, el agua potable típica estará entre 200 y 1000 µs/cm.

La conductividad también depende de la temperatura del agua: a medida que aumenta la temperatura, aumenta la conductividad. Por este motivo, es mejor medir la conductividad de una fuente de agua in situ, ya que tomar una pequeña muestra alterará la temperatura y, por tanto, el valor de la conductividad. Una conductividad alta del orden de uno a 10 µS/cm podría ser un indicador de que la fuente de agua ha sido afectada por procesos industriales.

En su estado natural pretratado, toda el agua contiene partículas que deberán eliminarse antes de que se considere completamente segura para beber. El aspecto visual de esta agua puede variar dependiendo de su calidad y de la cantidad de partículas en suspensión.

Una muestra es turbia cuando las partículas en el agua la vuelven turbia y difícil de ver después de una cierta distancia. Los niveles de turbidez se miden mediante un turbidímetro, que utiliza un haz de luz y un detector de luz. Los medidores de turbidez se utilizan ampliamente en el ciclo de tratamiento de agua, desde la medición de la fuente de agua entrante, verificando la efectividad de los pasos de coagulación y filtración, hasta el monitoreo del efluente final antes de la distribución, asegurando que el agua sea segura para beber y libre de contaminantes potenciales. microorganismos dañinos.

Los nitratos, que son otro parámetro clave en el agua potable, se encuentran tanto en aguas subterráneas como superficiales, generalmente provenientes de escorrentías agrícolas o desechos industriales. Si está presente en el agua potable más allá de cierto umbral, puede ser fatal, especialmente para los bebés. Los nitratos se miden más comúnmente mediante espectrofotometría ultravioleta (UV). Los nitratos absorben la luz ultravioleta en longitudes de onda particulares, lo que brinda una forma rápida de determinar el contenido de nitrato y garantiza que se puedan tomar las acciones de mitigación correctas para reducir su concentración.

Construyendo el sistema correcto
La evaluación continua y la dosificación en tiempo real de las entradas de agua fue la base de un sistema diseñado por ABB para su uso en una planta de tratamiento de agua potable. El sistema sustituyó a un obsoleto sistema automático de dosificación de coagulante que estaba llegando al final de su vida útil. El cliente también quería mejorar el control y la instrumentación para reducir los gastos operativos al reducir las necesidades de dosificación y el esfuerzo de mantenimiento.

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En las etapas iniciales de diseño, la empresa evaluó posibles sistemas de reemplazo y se reunió con otras empresas de agua para comparar productos y compartir las mejores prácticas.

Después de realizar una búsqueda inicial, la empresa de agua no encontró ninguna solución disponible en el mercado que cumpliera con todos sus requisitos. Para satisfacer sus necesidades, ABB necesitaba desarrollar un sistema de control y medición continua que combinara analizadores de orgánicos UV (DOC) de rango alto y bajo, color sustituto, turbidez y pH con un controlador/registrador RVG200.

El sistema calcula la cantidad de coagulante que permitirá la eliminación efectiva de partículas mediante sedimentación y filtración. Utilizando datos en tiempo real de los analizadores, el RVG200 ajusta el nivel de dosificación de coagulante. Esto proporciona valores para la dosis real requerida (mg/l) y la tasa de dosis (mls/min), utilizados para garantizar que el coagulante tenga en cuenta las fluctuaciones estacionales en el agua cruda o los cambios físicos en el proceso.

El control de retroalimentación ajusta la dosis de coagulante manteniendo el color del agua clarificada dentro de una banda objetivo establecida. Esto ayuda a anular posibles ineficiencias del proceso y garantiza que se logre y mantenga un tratamiento eficaz en etapas de tratamiento posteriores, como la filtración/desinfección.

El sistema se puede ajustar para manejar cualquier variación aguas arriba, mientras que el uso de una conexión Ethernet permite el monitoreo remoto de la condición.

Después de un año de funcionamiento, la empresa de agua utiliza un 12 por ciento menos de coagulante, ha reducido el mantenimiento a más de la mitad y dispone de un control fiable acorde con los cambios en la calidad del agua bruta.

Con los instrumentos adecuados para el trabajo correcto y un sistema de control apropiado, la medición continua de la calidad del agua puede ser de gran ayuda para cumplir con los requisitos de los reguladores y, al mismo tiempo, mantener bajo control el costo del procesamiento del agua potable.

Referencias
[1] https://www.bbc.co.uk/news/uk-47620228

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• Fuente: https://envirotecmagazine.com/2023/10/23/measuring-potable-water-quality-why-one-size-does-not-fit-all/