¿Cómo se potabilizan las aguas para el consumo humano?

En el presente artículo se pasa breve revista a los diferentes tipos de procesos que se utilizan en las estaciones de tratamiento de aguas potables.

En la legislación española, los criterios sanitarios que deben cumplir las aguas de consumo humano y las instalaciones para su suministro son regulados por el Real Decreto 140/2003.

En dicho Real decreto se define el Agua de consumo humano como:

a) Todas aquellas aguas, ya sea en su estado original, ya sea después del tratamiento, utilizadas para beber, cocinar, preparar alimentos, higiene personal y para otros usos domésticos, sea cual fuere su origen e independientemente de que se suministren al consumidor a través de redes de distribución públicas o privadas, de cisternas, de depósitos públicos o privados

b) Todas aquellas aguas utilizadas en la industria alimentaria para fines de fabricación, tratamiento, conservación o comercialización de productos o sustancias destinadas al consumo humano, así como las utilizadas en la limpieza de las superficies, objetos y materiales que puedan estar en contacto con los alimentos.

c) Todas aquellas aguas suministradas para consumo humano como parte de una actividad comercial o pública, con independencia del volumen medio diario de agua suministrado.

El agua de consumo humano no debe contener ningún tipo de microorganismo, parásito o sustancia, en una cantidad o concentración que pueda suponer un riesgo para la salud humana. Para ello deberá cumplir unos requisitos de calidad y debe cumplir con los criterios especificados en el  anexo I, del citado Real Decreto en el que se detallan los valores paramétricos de tipo microbiológico y químico, que debe de cumplir un agua potable.

Salvo en determinadas ocasiones, las características del agua en los puntos de captación no cumplen los requisitos anteriormente comentados. Por ello, las aguas deben ser sometidas a una serie de tratamientos, de mayor o menor intensidad, dependiendo de la calidad de las aguas naturales, antes de ser distribuidas a los consumidores.  Estos procesos se llevan a cabo en instalaciones denominadas Estaciones de Tratamiento de Agua Potable (ETAP)

De forma general en una ETAP el agua que se ha tomado del punto de captación (río, lago, pozo, etc.) se somete a la siguiente secuencia de operaciones:

1. Pretratamiento
2. Coagulación-floculación
3. Decantación.
4. Filtración
5. Desinfección

A continuación se pasa breve revista a cada una de ellas

1. Pretratamiento

La primera operación de pretratamiento consiste en la eliminación de los sólidos de gran tamaño que pueda contener el agua en punto de captación, por ejemplo hojas o ramas de árbol, piedras, etc.  Para ello, se utilizan rejas y/o tamices que retienen los sólidos.  Cuando el contenido en arenas y sólidos similares en suspensión es elevado, se emplean canales desarenadores en los que los sólidos sedimentan por gravedad.

A continuación, el agua suele someterse a un proceso de aireación, dejando caer el agua en una cascada, cuyo objetivo es incrementar la proporción de oxígeno disuelto, facilitando la depuración por medio de bacterias aerobias.

En el pretratamiento  es habitual incluir una oxidación primaria, por ejemplo con dióxido de cloro (ClO₂), cuyo objetivo principal  es destruir las sustancias orgánicas precursoras de trihalometanos, actuando también como etapa de predesinfección.

2. Coagulación-floculación

Antes entrar a la etapa de decantación, se ajusta el pH mediante la adición de ácidos (clorhídrico, sulfúrico) o de álcalis (hidróxido sódico, hidróxido cálcico) y se añaden al agua agentes coagulantes (sales de hierro o aluminio), que dan lugar a cationes multivalentes con cargas positivas que compensan la carga negativa de las partículas coloidales y por lo tanto eliminan las fuerzas de repulsión entre ellas, facilitando su coalescencia para dar lugar a partículas de mayor tamaño. Asimismo se añaden agentes floculantes (polielectrolitos) con el fin de aglutinar las partículas formadas en la coagulación para dar lugar a la formación de flóculos de mayor tamaño que se separan más fácilmente por decantación en la etapa posterior de decantación, al descender a mayor velocidad.

3. Decantacion 

En esta etapa los flóculos formados por la acción de los agentes coagulantes y floculantes sedimentan en tanques de forma circular o rectangular, obteniéndose por la parte superior el agua clarificada y extrayéndose por el fondo una corriente de lodos que contienen los flóculos sólidos.

Una variante es la denominada decantación lastrada, en la que se utilizan partículas de arena para incrementar el peso y tamaño de los flóculos,  aumentando la velocidad a la que decantan en el seno del agua y reduciendo sensiblemente el tiempo necesario para la decantación.

4. Filtración

El agua sobrenadante de la etapa de decantación, se somete a  una etapa de filtración, la cual consiste en hacer pasar el agua, que todavía contiene materias en suspensión no separadas en la decantación, a través de un lecho filtrante que permite el paso del líquido pero no el de las partículas sólidas, las cuales quedan retenidas en el medio filtrante.

Los  medios filtrantes más utilizados son la arena y el carbón activo granular. En el caso de utilizar este último material filtrante, además de la retención de las partículas sólidas, se producirá la eliminación por adsorción de sustancias orgánicas, evitando la existencia de olores y sabores en el agua filtrada. También existen otros tipos de lechos como es el caso de membranas filtrantes que pueden ser de plástico o de metal.

5. Desinfección 

La etapa final del proceso de potabilización de aguas de consumo humano es siempre la desinfección.  Se trata de la etapa de mayor importancia ya que ha de garantizar la eliminación de microorganismos patógenos que son responsables de gran número de enfermedades (tifus, cólera, hepatitis, gastroenteritis, salmonelosis, etc.). En algunos casos de plantas de potabilización  muy sencillas, la desinfección es la única etapa del proceso.

La desinfección puede conseguirse mediante tratamiento con productos químicos o mediante aplicación de radiación.

La cloración es el procedimiento químico mas utilizado para desinfectar el agua, consistente en utilizar cloro o alguno de sus derivados, como los hipocloritos de sodio o de calcio. La utilización de cloro presenta la gran ventaja de su bajo coste, pero puede dar lugar a la formación de subproductos de carácter peligroso, como los halometanos. En la actualidad la mayoría de las plantas potabilizadoras en España utilizan hipoclorito sódico como agente desinfectante. La concentración de hipoclorito suele ser del 5%, lo que equivale a añadir una gota por cada litro de agua.

El Dióxido de Cloro (ClO₂) es un gas que se obtiene mezclando cloro con clorito sódico. Es relativamente inestable por lo que normalmente se genera en el lugar de aplicación. El dióxido de cloro presenta la ventaja de no originar subproductos de la desinfección peligrosos como los trihalometanos.

El Ozono (O₃) constituye la tercera alternativa química para la desinfección de aguas potables, tras el cloro y el dióxido de cloro. La aplicación de ozono también requiere de aplicación “in situ” debido a su inestabilidad. El poder de desinfección del ozono es 3.000 veces superior al del cloro y tampoco presenta problemas de originar trihalometanos. Sin embargo presenta el inconveniente de su mayor coste y de que su efectividad desaparece a los 30 minutos, mientras el cloro permanece durante 72 horas, tiempo suficiente para que el agua llegue desde la red de abastecimiento a los hogares de la ciudad y sea consumida.

El agua a purificar se envía mediante una bomba bajo una lámpara de rayos ultravioletas que son los que desnaturalizan el ADN de los elementos patógenos que resultan dañinos para la vida humana.