Potabilizar agua mediante decantación consiste en dejar que las partículas suspendidas se depositen en el fondo de un depósito por efecto de la gravedad. La decantación permite retirar una gran cantidad de impurezas con un mantenimiento relativamente sencillo, pero no convierte por sí sola el agua en apta para el consumo humano: después deben realizarse otras etapas, como la filtración, la desinfección y el análisis de calidad.
El primer paso de la potabilización; La decantación del agua. La decantación es el proceso por el cual las partículas suspendidas en el agua se van depositando en el fondo, por efecto de su propio peso. Dentro del decantador, los componentes que tienen una mayor densidad se van al fondo y el agua clarificada queda en la superficie.
Qué es la decantación del agua
Acudiendo a su significado, decantar significa separar un líquido del poso que contiende, vertiéndolo suavemente en otro recipiente. Dicho en otras palabras, se trata de separar los sedimentos sólidos y de diferente densidad que se encuentran en el agua. La decantación de agua es un proceso que se aplica en los tratamientos de aguas residuales y funciona aprovechando las distintas densidades de los componentes presentes para poder separarlos gracias a la fuerza de gravedad.
Este proceso nos ayudará a retirar gran cantidad de impurezas del agua, con poco esfuerzo en su mantenimiento. De lo anterior se puede deducir que cuanto más tiempo permanezca el agua detenida en un depósito, mayor será la cantidad de partículas que sedimentan en el fondo.
La decantación es un proceso esencial dentro del tratamiento de las aguas residuales que logra disminuir considerablemente el nivel de sólidos y facilita las operaciones de filtrado posteriores. En las plantas potabilizadoras, la decantación se integra en una cadena de tratamientos destinada a transformar el agua natural en agua segura para el consumo humano.
¿La decantación hace potable el agua?
La potabilización consiste principalmente en eliminar sustancias que resultan tóxicas para las personas, como el cromo, el plomo o el zinc, así como algas, arenas o las bacterias y virus que pueden estar presentes en el agua. La potabilización es el proceso por el cual se trata el agua para que pueda ser consumida por el ser humano sin que presente un riesgo para su salud.
La decantación elimina principalmente sólidos y partículas suspendidas que tienen una densidad suficiente para sedimentar. Sin embargo, el agua que queda en la superficie puede contener microorganismos, sustancias disueltas, partículas muy pequeñas y contaminantes que no se separan mediante gravedad.
El proceso de potabilización convierte el agua en apta para el consumo humano mediante diversas fases de tratamiento. Para que un agua sea considerada apta para el consumo humano, no debe contener ningún tipo de microorganismo, parásito o sustancia, en una concentración que pueda suponer un riesgo para la salud o bienestar de las personas.
Por este motivo, decantar el agua debe considerarse una fase de pretratamiento o clarificación, no un método completo de potabilización. Tras la decantación suelen ser necesarias la filtración, la desinfección y la comprobación analítica de que el agua cumple las condiciones exigidas para el consumo.
Cómo funciona un decantador de agua
Todo el proceso inicia cuando el agua que se va a tratar entra al decantador. Ya dentro del contenedor, cuando es el caso, se agregan sustancias coagulantes y floculantes que forman flóculos, de mayor densidad, que pueden decantarse con facilidad.
Es importante mencionar que entre mayor tiempo esté el agua dentro del decantador, mayor será la cantidad de partículas que bajarán al fondo. En la superficie quedará el agua clarificada y las partículas decantadas podrán ser retiradas con facilidad.
En los tanques de decantación el líquido se mueve a baja velocidad para favorecer que las partículas en suspensión se depositen en el fondo. Este, a su vez, tiene una pequeña inclinación para dirigir las pequeñas partículas sólidas hacia una zona de descarga.
Para mejorar la distribución del agua, los decantadores presentan un punto de entrada y salida, evitando así la aparición de zonas muertas. Por su parte, los fangos y sedimentos son extraídos periódicamente para recibir un tratamiento especializado e independiente.
Tiempo de permanencia y velocidad del agua
Siguiendo esa premisa a mayor consumo de agua, mayor será el tamaño del decantador. Con esto tendremos una menor velocidad del agua, dando tiempo a las partículas a sedimentar en el fondo.
El componente principal es el depósito, como ya hemos dicho su tamaño debe ir en consonancia con la cantidad de agua a consumir, y la cantidad de suciedad que tenga en suspensión. Cualquier aumento de los anteriores parámetros deberá reflejarse aumentando el diámetro, profundidad, o superficie del decantador. Cuanto más grande más efectivo.
| Factor | Efecto sobre la decantación |
|---|---|
| Tiempo de permanencia | Cuanto más tiempo permanezca el agua detenida, mayor será la cantidad de partículas que sedimentan en el fondo. |
| Consumo de agua | A mayor consumo de agua, mayor será el tamaño del decantador. |
| Velocidad del agua | Una menor velocidad facilita que las partículas se depositen en el fondo. |
| Cantidad de suciedad | El tamaño del depósito debe responder a la cantidad de suciedad que tenga el agua en suspensión. |
Entrada tranquila y flujo horizontal
En el depósito, el agua debe entrar sin provocar turbulencias excesivas, que muevan los sedimentos decantados anteriormente en el fondo del depósito. Para ello debemos conseguir un flujo lo más lento y horizontal posible, que no perturbe el fondo.
Por lo general, un decantador de agua está formado por una campana al interior que favorece el proceso de decantación de agua, así como un vertedero perimetral que rompe las espumas que se puedan formar, así como conexiones de entrada, salida y de vaciado.
En los decantadores circulares, el agua ingresa por la parte inferior a través de una columna central. El agua baja por la columna central y llega hasta la campana de tranquilización, la cual se encarga de romper la velocidad del agua eliminando las turbulencias.
Tapa y protección del depósito
También es muy recomendable que el depósito decantador tenga una tapa, esto evitara la entrada de suciedad y la proliferación de algas por la entrada de luz.
El decantador como depósito principal
En los casos que el agua contenga pocas impurezas, y el consumo de agua sea bajo este decantador puede ser el depósito principal de agua para la vivienda, instalando después de este las siguientes etapas de filtrado, desinfección, y purificación.
En este depósito, el nivel de agua debe ser constante, porque la salida de agua es por rebose a través del tubo, o tubos perforados de su parte superior. Para ello regularemos el nivel alimentando el agua al depósito, a través de válvulas de flotador.
Cualquiera de las dos válvulas de la imagen anterior valen para ello; Al estar conducidas las salidas de estas válvulas con el nivel de donde se instalen, pueden abrir o cerrar el paso al depósito a un nivel inferior de donde se instalan.
Diseño basado en la gravedad
Jugando con la gravedad para diseñar nuestra instalación. Al estar conducidas las salidas de estas válvulas con el nivel de donde se instalen, pueden abrir o cerrar el paso al depósito a un nivel inferior de donde se instalan.
La salida por rebose permite mantener una lámina de agua estable, mientras que la disposición de las entradas, salidas y conducciones debe evitar que el agua remueva el material acumulado en el fondo.
Mantenimiento y limpieza del decantador
En la parte inferior del depósito se coloca una válvula, para la limpieza y evacuación de los sedimentos retenidos. Dependiendo de la cantidad de sedimentos, la limpieza puede ser incluso mensual.
Como mínimo se efectuará una limpieza después del invierno, y al menos otra en la época de más calor. Todo es para evitar putrefacciones de los sedimentos, que añadirían problemas al agua.
Al mismo tiempo que efectuamos la limpieza, es conveniente hacer una desinfección del sistema con lejía de uso alimentario. Lejía que dosificamos en una dosis superior a la recomendada para el uso de bebida (+/- 5%).
La frecuencia de limpieza depende de la cantidad de sedimentos que reciba el depósito. La retirada periódica de fangos evita que el material acumulado se descomponga y vuelva a aportar contaminantes al agua.
Tipos de decantación
Decantación sólido-líquido
Depende por completo del tipo de contaminantes presentes en las aguas residuales. Por ejemplo, la decantación sólido líquido puede llevarse a cabo cuando los contaminantes son sólidos y se encuentran disueltos en las aguas.
En esta modalidad, las partículas sólidas suspendidas se desplazan hacia el fondo cuando su densidad y tamaño permiten vencer el movimiento del agua. La fase líquida clarificada queda en la parte superior y se conduce hacia el tratamiento siguiente.
Decantación líquido-líquido
Por otro lado, la decantación de agua líquido-líquido ocurre cuando los contaminantes presentes en el agua son líquidos, como, por ejemplo, grasas, aceites o cualquier otro tipo de líquido contaminante.
La separación se produce por la diferencia de densidades entre líquidos que no se mezclan completamente. Los componentes más ligeros pueden concentrarse en la superficie, mientras que otros componentes más densos se desplazan hacia zonas inferiores.
Coagulación y floculación antes de decantar
En muchas ocasiones, en procesos químicos, se agregan sustancias coagulantes y floculantes que hacen mucho más fácil la decantación de agua para separar los sólidos en suspensión.
Durante este proceso, según la calidad del agua recibida se ajusta el pH mediante la adición de ácidos y se añade un coagulante al agua para provocar una atracción entre las partículas en suspensión. Mediante este procedimiento se pretende dar lugar a la formación de flóculos de mayor tamaño que puedan ser separados de una manera más sencilla.
En este punto el objetivo es eliminar las partículas sólidas de tamaño mediano-pequeño, como arena, polvo o partículas de tierra. Se añade un producto químico (coagulante) que agrupa las partículas formando pequeños flóculos, al tenerlos agrupados, son mas sencillos de eliminar en la siguiente fase de decantación.
La coagulación y la floculación no son imprescindibles en todos los casos. Su utilización depende de la calidad del agua y del tipo, tamaño y concentración de las partículas que se quieran separar.
Tipos de decantadores
Decantadores lamelares o de placa inclinada
Tal como los decantadores lamelares o de placa inclinada que, como su nombre lo indica, cuentan con placas inclinadas aproximadamente en un ángulo de 55º permitiendo que los sólidos se asienten por gravedad con mayor felicidad mientras el fluido asciende.
Las placas aumentan la superficie efectiva de sedimentación dentro del equipo. Mientras el agua asciende entre las superficies inclinadas, los sólidos se desplazan hacia ellas y resbalan hasta acumularse en la zona inferior.
Decantadores circulares
También existen los decantadores circulares. Cuando se logran producir los fangos con el suficiente espesor, los decantados circulares pueden reducir los costos de explotación en las instalaciones de depuración.
En este tipo de decantador el agua ingresa por la parte inferior a través de una columna central. El agua baja por la columna central y llega hasta la campana de tranquilización, la cual se encarga de romper la velocidad del agua eliminando las turbulencias.
Decantadores de cono profundo
Los decantadores de cono profundo funcionan a partir de la decantación estática, es decir, sin movimiento y aprovechando la decantación de agua natural. Acá las partículas se hunden hasta el fondo de la estructura mientras el agua tratada se desborda hacia el sistema de drenaje que se encuentra en la parte superior.
Decantadores para lodos
Además, para algunos casos específicos, existen decantadores con forma de contenedores, sobre todo para el tratamiento de lodos de excavación derivados de proceso mineros y petroleros.
La decantación dentro de una planta potabilizadora
La potabilización varía dependiendo de dónde viene el agua, de la fuente que la irriga. Existen dos tipos fundamentales de fuentes: superficial (agua de un río o un lago, por ejemplo) y aguas con presencia de sales o metales pesados.
Los procesos de potabilización pueden variar en función de la fuente de agua: Agua superficial (ríos, lagos): requiere mayor tratamiento por la cantidad de sedimentos y materia orgánica. Agua subterránea (pozos, manantiales): suele ser más pura, pero puede contener sales o minerales que deben corregirse. Agua de mar: necesita desalinización, un proceso más costoso y complejo.
En ambos casos, gran parte del proceso tiene lugar en las Estaciones de Tratamiento de Agua Potable (ETAP), comúnmente conocidas como potabilizadoras. En las ETAP se siguen seis fases básicas:
- Pretratamiento. Elimina los sólidos de gran tamaño, aplica una pre-desinfección y separa la arena del agua para no dañar las bombas de la ETAP.
- Coagulación-floculación. Ya dentro de la potabilizadora, se incorporan los componentes que potabilizan el agua y se ajusta el PH del agua (el parámetro que mide la alcalinidad o acidez de una disolución).
- Decantación. Mediante gravedad, el decantador separa las partículas en suspensión más densas que porta el agua.
- Filtración. Capta y separa las partículas menos densas al pasar el agua por un medio o filtro poroso de diferentes tipos: de arena o carbón activado, abierto y por gravedad o cerrado y a presión.
- Desinfección del agua. Se consigue mediante un agente desinfectante.
- Análisis. Finalizado el proceso en la ETAP, se analiza el agua para comprobar que el proceso ha sido correcto y cumple la legislación de cada país en cuanto a sus características para considerarla potable.
1. Captación y pretratamiento
Lo primero es captar el agua de su fuente natural y realizar un pretratamiento en el cual se eliminan los sólidos (ramas, piedras, suciedad) Se colocan unas rejas al principio de la tubería de captación para retener sólidos de gran tamaño.
El agua entra en la planta potabilizadora y pasa por rejas mas pequeñas y filtros desarenadores dónde se eliminan las partículas de tamaño medio y se colocan en contenedores para su reciclaje. El primer paso consiste en eliminar los sólidos de gran tamaño que pueden ser arrastrados por el agua en los cursos fluviales, para ello, se utilizan rejas y/o tamices gruesos que actúan como retención de estos cuerpos sólidos.
2. Coagulación y floculación
Una vez realizado este proceso, el agua suele someterse a un proceso de decantación, donde al mismo tiempo se realiza un tratamiento de choque, en determinadas circunstancias se utiliza la entrada de aire o el apoyo a la cloración con ozono, según el diseño de la propia planta de potabilización, en muchos casos la aportación de una fase de coagulación-floculación es necesaria.
Durante este proceso, según la calidad del agua recibida se ajusta el pH mediante la adición de ácidos y se añade un coagulante al agua para provocar una atracción entre las partículas en suspensión. Mediante este procedimiento se pretende dar lugar a la formación de flóculos de mayor tamaño que puedan ser separados de una manera más sencilla.
3. Decantación
En segunda fase de decantación los flóculos que se concentran en la parte superior de la lámina de agua es desechada por decantadores laterales pasando el agua purificada por un lecho filtrante. El agua pasa a grandes depósitos llamados decantadores, donde los flóculos que se han formado en el anterior proceso, por gravedad, caen al fondo del depósito y se eliminan posteriormente.
El agua pasa al siguiente proceso muy limpia, pero no del todo, aun quedan las partículas más pequeñas por filtrar, las que apenas se ven a simple vista. Los tanques se diseñan para reducir la velocidad del agua y proporcionar el tiempo necesario para que los flóculos y las partículas sedimenten.
4. Filtración
Tras la decantación y esta primera filtración más grosera, el agua se somete a una etapa de filtración en la que se eliminan la mayor parte de las materias en suspensión que siguen quedando en el agua.
El agua decantada de la superficie pasa a la siguiente fase. Donde atraviesa filtros de arena, grava o carbón activado, que eliminan las partículas más finas. Es una etapa fundamental para eliminar toda la suciedad del agua y dejarla completamente limpia.
5. Desinfección
La etapa final del proceso de tratamiento del agua es la desinfección, que suele llevarse a cabo mediante tratamientos de cloración y en algunos casos un ajuste final del pH. Es un proceso de gran importancia, ya que garantiza la eliminación de microorganismos que son los culpables de gran número de enfermedades.
Aunque el agua este completamente limpia, las moléculas de agua pueden contener bacterias y virus, por lo que se aplican tratamientos de desinfección, normalmente con cloro, ozono o radiación ultravioleta para eliminar todo tipo de virus y microorganismos. De este modo se asegura que el agua sea totalmente segura para el consumo humano.
6. Cloración y protección durante la distribución
El agua ya esta desinfectada y es apta para el consumo. Ahora hay que garantizar que no se vuelve a contaminar en los largos trayectos de tuberías desde la planta potabilizadora hasta nuestros grifos.
Para esto el mejor método es el cloro, se añade una cantidad de cloro muy pequeña, de unos 0,2-0,5 mg/l El agua con esta cantidad de cloro no es perjudicial para la salud, y garantiza su potabilidad desde que sale de la potabilizadora hasta que llega a nuestros hogares.
7. Análisis y control de calidad
Antes de ser distribuida, el agua pasa por análisis exhaustivos que verifican que cumple con todas las normativas de calidad. Solo entonces es enviada a la red de distribución para llegar a nuestros grifos.
Finalizado el proceso en la ETAP, se analiza el agua para comprobar que el proceso ha sido correcto y cumple la legislación de cada país en cuanto a sus características para considerarla potable.
Decantación en el tratamiento de aguas residuales
Las estaciones depuradoras de aguas residuales (EDAR) llevan a cabo un proceso tan importante para el medio ambiente como es el tratamiento de las aguas residuales, cuyo objetivo es recoger las aguas sucias de la población y la industria para eliminar las sustancias contaminantes y devolverlas al ciclo del agua.
A lo largo de este recorrido, tienen lugar diferentes procedimientos, destinados cada uno de ellos a conseguir un resultado concreto. En el caso de una estación depuradora de aguas residuales convencional, la depuración se consigue siguiendo tres fases fundamentes, que son: el pretratamiento, donde se remueven los desechos gruesos; el tratamiento primario, que separa la materia orgánica particulada; y el tratamiento secundario, que elimina la materia orgánica disuelta, permitiendo así su vertido a cauces naturales.
Además, existe una cuarta fase, conocida como tratamiento terciario, que persigue reducir la carga contaminante para reutilizarla como recurso hídrico alternativo. Pues bien, la decantación es un proceso que podemos encontrar en todas las fases, ya que el objetivo es reducir progresivamente el volumen de sólidos y sedimentos en el agua para su reaprovechamiento o vertido en medios naturales.
Este es un procedimiento similar al que se produce dentro de una fosa séptica, utilizado en casos donde la canalización impide que las aguas lleguen a las redes de saneamiento. De esta forma, las aguas que van avanzando hacia las siguientes fases arrastrando cada vez una cantidad menor de sedimentos.
Limitaciones de la decantación
La decantación solo separa con eficacia las partículas que pueden sedimentar. Las partículas menos densas, las sustancias disueltas, los microorganismos y algunos contaminantes permanecen en el agua clarificada y requieren tratamientos posteriores.
La filtración capta y separa las partículas menos densas al pasar el agua por un medio o filtro poroso de diferentes tipos: de arena o carbón activado, abierto y por gravedad o cerrado y a presión. La desinfección elimina los microorganismos que no se han retirado durante las fases físicas.
Un caso particular es la desalinización del agua de mar, que habitualmente emplea técnicas de ósmosis inversa o destilación. Para este proceso se usan membranas de ósmosis inversa.
Importancia del acceso al agua potable
El agua potable es un recurso esencial para la vida y la salud de las personas. Sin embargo, la mayoría del agua que nos ofrece el planeta de forma natural no es apta para el consumo humano, y debe ser tratada para garantizar que sea segura.
Se calcula que, a día de hoy, 3 de cada 10 personas en el mundo no tienen acceso a agua potable. El agua potable es un bien vital escaso. Se estima que tan solo el 0,4 % del agua del planeta es apta para el consumo humano.
La potabilización gana terreno como capacidad estratégica para el futuro de la humanidad desde varios frentes: por ejemplo el aumento de la población en general y urbana en particular, junto con los desafíos del calentamiento planetario (el avance de la desertificación y las sequías, entre ellos) y el Objetivo de Desarrollo Sostenible nº 6: el derecho universal al acceso al agua de calidad y al saneamiento.
Según la ONU, 2.200 millones de personas carecen de acceso a servicios de agua potable gestionados de forma segura y más de la mitad de la población - 4 200 millones de personas - carecen de servicios de saneamiento gestionados de forma segura. La potabilización del agua es clave en la lucha contra la desigualdad y la pobreza.
Nuevas tecnologías relacionadas con la potabilización
A la escasez de agua, que en el futuro podría agravar la crisis de las migraciones por causas climáticas, se añaden otros problemas medioambientales como el crecimiento de contaminantes muy complejos y difíciles de detectar, por ejemplo los microplásticos y sustancias procedentes de la industria farmacéutica.
Otra de las tecnologías más prometedoras es la de los filtros de membrana, con una capacidad de filtración sin precedentes. Algunas tecnologías imitan los propios mecanismos naturales de filtración de los organismos.
Un ejemplo: la noticia a finales de 2020 sobre el uso de uno de estos mecanismos en la Estación Espacial Internacional (ISS, en siglas inglesas). Se refiere al empleo de las aquaporinas (las proteínas que permiten a las plantas absorber la humedad del suelo y a los riñones humanos filtrar 170 litros de fluido al día) desarrolladas por la compañía Aquaporin A/S para el proceso de potabilización allá arriba.
Tanto las ETAP como las desalinizadoras enfrentan otro desafío: alimentarse de una energía eléctrica lo más ecológica y renovable posible. “El binomio potabilización del agua-energía es clave si queremos lograr que este proceso fundamental para la actividad humana también sea social, económica y ambientalmente sostenible. Una planta desalinizadora tiene un alto consumo eléctrico, necesita nuevas soluciones energéticas que incorporen las fuentes renovables para mejorar el rendimiento de los procesos y al mismo tiempo reducir sus costes y mejorar el impacto ambiental”, explica Francisco Carreño Conde, coordinador del grado de Recursos Hídricos de la Universidad Rey Juan Carlos de Madrid.
Preguntas frecuentes
¿Cómo se hace potable el agua?
El agua se hace potable mediante procesos físicos, químicos y biológicos que eliminan impurezas, microorganismos y sustancias nocivas, convirtiéndola en segura para el consumo humano.
¿Cómo funciona una planta de tratamiento de agua potable?
Una planta de tratamiento (ETAP) capta el agua de su fuente natural y la somete a diferentes procesos: pretratamiento, coagulación, decantación, filtración, desinfección y análisis final antes de distribuirla a la población.
¿Cuáles son las etapas de la potabilización del agua?
Las etapas principales son: 1. Captación y pretratamiento 2. Coagulación y floculación 3. Decantación 4. Filtración 5. Desinfección 6. Análisis y control.
¿Dónde se potabiliza el agua?
El agua se potabiliza en las plantas potabilizadoras o ETAP, infraestructuras diseñadas para tratar grandes volúmenes de agua y asegurar su calidad.
¿Qué debe hacerse después de decantar el agua?
Tras la decantación deben realizarse las siguientes etapas de filtrado, desinfección, y purificación. Solo entonces es posible comprobar mediante análisis si el agua cumple las condiciones necesarias para considerarla potable.
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