TREN DE TRATAMIENTO DE LA PLANTA POTABILIZADORA

El Sistema Cutzamala es la mayor obra hidráulica del país, abastece parte de la demanda de agua potable generada por el crecimiento de la población de la Zona Metropolitana de la Ciudad de México (ZMCM). Este sistema tiene una capacidad de diseño para suministrar a la ZMCM hasta 20 m3/s, a través de la Planta Potabilizadora “Los Berros”. La planta procesa en promedio 15.22 m3/s de agua potable, de los cuales 9.61 m3/s son para el Distrito Federal y 5.61 m3/s para el estado de México.

La planta potabilizadora Los Berros consta de un tanque receptor de aguas crudas, 6 canales Parshall, 6 módulos de potabilización, aunque en la actualidad están operando 5 módulos con una capacidad de 4 m3/s, cada uno, un tanque receptor de aguas claras, un edificio dosificador de sulfato de aluminio, una planta de cloración, un sistema de tratamiento de lodos y un laboratorio para análisis físico-químicos y bacteriológicos.

El tanque de aguas claras (donde se almacena el agua ya potabilizada) y el cabezal de succión se conectan mediante una tubería de 3.10 m de diámetro y una longitud aproximada de 165 m.

Los procesos de tratamiento en Los Berros son los siguientes: Homogenización (Pre-oxidación), coagulación, clarificación (floculación, sedimentación acelerada por medio de placas paralelas y filtración rápida en lechos de arena), así como desinfección (pre cloración aplicada en el interior de la planta y pos cloración que se realiza en las proximidades de la Ciudad de México).

La operación de la planta potabilizadora se lleva acabo de la siguiente manera: El agua cruda llega a un tanque de recepción de 6,500 m3.

Después en el recorrido llegamos al Canal Parshall y se explicó que son una de las formas más comunes para producir una mezcla hidráulica, debido a su forma, el incremento brusco de la pendiente acelera el agua en la sección de proximidad y en esta encontrar la pendiente negativa, el cual se convierte en un salto hidráulico, este fenómeno es el que se utiliza como sistema de mezcla, en donde se agrega el sulfato de aluminio como reactivo y cloro para evitar el desarrollo de algas durante el proceso. En esta parte se da la pre cloración (pre-oxidación y coagulación).

El Sulfato de Aluminio, es una sal de color blanca, la cual se utiliza como floculante en la purificación de agua potable, el aluminio precipita arrastrando las partículas en suspensión, dejando el agua transparente.

La floculación marca el inicio de tratamiento del tratamiento dentro del módulo potabilizador, después de la adición y mezcla de reactivos, si se deja el líquido en reposo, la floculación se produce espontáneamente, pero esto requiere mucho tiempo, sin embargo si se acelera el movimiento, agitando el líquido, se mejora el resultado.

Entonces estos tanques floculadores constan de placas paralelas, permitiendo que el agua se desplace hacia, alrededor de las extremidades de dichos deflectores, ocasionando velocidades decrecientes adecuada para el proceso de floculación. Actualmente, los floculadores son de tipo hidráulico con mamparas.

Una vez que el agua pasa por el proceso de floculación, ahora se busca la separación de sólidos del líquido (partículas coaguladas) del medio en el cual están suspendidas por medio de sedimentadores.

Los sedimentadores su ubican en serie a la salida de los floculadores. El sistema de placas logra una distribución del flujo uniforme en todo el fondo del sedimentador y una recolección también muy uniforme del agua encima de las placas a través de los canales de recolección a fin de obtener una repartición lo más equilibrada posible del flujo en toda el área.

Una vez que el agua ha pasado por estos sedimentadores, llegamos a los filtros rápidos, este sistema distribuye el mas uniforme agua de lavado. Este preocesoconsta de ocho tanques, cada uno con capacidad de 8000 m3 constituidos de leche de grava y arena sílice, apoyados en un falso fondo de losas con boquillas micro-granuladas por donde pasa el agua ya filtrada.

A lo largo de los años se han presentado mejoras e innovaciones en los equipos y procesos con los que fue diseñado la planta potabilizadora y no han podido ser agregados a la operación ya que no se pueden realizar paros prolongados para su implementación y al notar incrementos de perdidas en los procesos de potabilización, en el sistema de filtración. Dada esta situación, se considero realizar mejoras en este sistema de filtración, en las cuales se evaluaron distintas alternativas, seleccionando la de bajo dren, por sus ventajas técnicas y operativas, entre sus ventajas se encuentran: El sistema de retrolavado permite el barrido con aire y agua por separado y el uso simultáneo de aire y agua a tasas especificadas, evita áreas localizadas con flujos excesivos (mala distribución) que podrían causar desplazamiento lateral u otros disturbios en la grava de soporte, permitiendo la captación uniforme de agua filtrada.

Actualmente se encuentra en construcción el módulo A de la PPLB, con arreglo, de 4 floculadores, 4 sedimentadores y 8 filtros agrupados en una sola estructura, (misma geometría) al del proyecto original, con ciertas modificaciones en las diversas fases del proceso como se analizo en el estudio de evaluación socioeconómica, estas modificaciones son; la sobre-elevación del canal Parshall, floculadores con mamparas a los que ya se han modificado en los otros 5 módulos existentes, filtros con bajo fondo Leopold y un nuevo sistema de dosificación de reactivos

Derivado del proceso del agua cruda al potabilizarla tiene como producto la obtención de lodos, la producción media anual de lodos al 0.8% es de 724,294 m3, provenientes de los espesadores.

Y los lavados de los sedimentadores producen 784,652 m3 de lodos al 0.2% que son almacenados temporalmente en la presa de lodos, donde tienen un periodo de reposo

y se sedimentan los sólidos, que son bombeados mediante una draga marina a las tarquinas.

PROBLEMA OCASIONADO POR EL BLOOM

Los florecimientos algales ocurren naturalmente, pero son mas frecuentes en guas que han sufrido ciertas formas de interferencia humana, entre las cuales se destaca por su importancia, la eutrofización o enriquecimiento de las aguas con nutrientes, ya sea a partir de fuentes puntuales, tales como las descargas cloacales municipales, o de fuentes no puntuales como la agricultura o el endicamiento de los ríos, lo cual aumenta el tiempo de retención y de exposición del agua a la luz solar.

Las cianobacterias mas frecuentemente halladas pertenecen a los géneros Anabena y Microcystis, que producen varias toxinas (microcistinas, anatoxinas, etc) potencialmente causales de enfermedades cuando son ingeridas o por contacto con el agua a partir de la exposición recreacional. En los hospitales y clínicas, las exposición a través de la inyección intravenosa de soluciones contaminadas con cianotoxinas ha llevado a casos letales de personas.

Las poblaciones de cianobacterias pueden ser dominadas por una única especia o estar compuestas por una variedad de especies, algunas de las cuales pueden no ser toxicas. Aun dentro de un florecimiento de una única especie puede haber una mezcla de cepas toxicas y no toxicas. Algunas cepas son mucho mas toxicas que otras, algunas veces por mas de tres órdenes de magnitud. Esto puede significar que una cepa extremadamente toxica, aun cuando ocurra en pequeñas cantidades entre un número mayor de cepas no toxicas, puede transformar en toxico a dicho florecimiento algal.

A diferencia de otras sustancias químicas toxicas, las cianotoxinas se encuentran usualmente contenidas dentro de las células cianobacterianas o unidas a ellas, y solo un pequeño porcentaje del total se halla disuelto en el agua, a menos que las toxinas se hayan liberado por el envejecimiento del florecimiento o el tratamiento con alguicidas haya causado la ruptura de las células.

Las cianotoxinas pertenecen a diversos grupos de sustancias químicas, cada una de las cuales muestran mecanismos de toxicidad especificas en vertebrados. Algunas cianotoxinas son potentes neurotoxinas (anatoxina a) y otras poseen actividad toxica primaria sobre el hígado (microcistina). Los lipopolisacaridos, definidos como componentes estructurales de las paredes celulares de las bacterias Gram-negativas, aparentemente son la causa de ciertos efectos negativos sobre la salud, tales como gastroenteritis o respuestas alérgicas.

El incremento de la concentración de los nutrientes nitrógeno (N) y fósforo (P) en el embalse, favoreció un crecimiento importante de cianobacterias o bloom, hasta alcanzar niveles como el observado en el agua cruda de la presa Valle de Bravo (en la toma de bombeo a la PPLB) en el verano de 1998; en el transcurso de ese año se cuantificó un número total de algas equivalente a 286,532 Org/mL, de los cuales 117,168 Org/mL correspondieron a las cianobacterias.

De acuerdo con los criterios propuestos por la OMS para fuentes de abastecimiento de agua potable el contenido de cianobacterias rebasa, de manera muy significativa, el valor para el Nivel 2 (100,000 Org/mL). Entre las más abundantes se detectó la denominada Anabaena spiroides con 62,544 Org/mL, especie característica de aguas eutróficas y de nivel trófico más avanzado. Este bloom algal de cianobacterias se considera el más importante por haber dominado durante siete meses del año y por tratarse de algas productoras de toxinas.

Ello indica la necesidad de aplicar un tratamiento para disminuir la concentración de estos microorganismos. La concentración promedio de clorofila-a, en ese año fue de 32.2 µg/L, valor que rebasó significativamente el valor propuesto por la OMS para fuentes de abastecimiento de agua potable en el Nivel 1 (1 µg/L). Con base en el valor promedio de clorofila-a, la presa Valle de Bravo presentaba eutrofización, ya que un sistema se clasifica como eutrófico, si los valores de concentración media anual de clorofila-a en aguas superficiales están entre 8–25 µg/L, y si el valor es mayor a 15 µg/L, según la CNA.

El desarrollo importante de cianobacterias observado en 1998, se atribuyó a la alta concentración de nutrientes en la cuenca del embalse Valle de Bravo, proveniente de fuentes puntuales de descargas de aguas residuales (57%) y de fuentes difusas como aguas de retorno agrícola (43%).