calidad del agua en la red de distribución

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Calidad del Agua en la red de distribución

Enrique CalderonBuenos Aires, 25 de Setiembre 2008

ETAPAS O ELEMENTOS DEL SISTEMA DE ABASTECIMIENTO QUE INFLUYEN EN LA

CALIDAD DE AGUA EN EL SISTEMA DE DISTRIBUCION

� Calidad del agua de la fuente� Tratamiento del agua� Intervenciones en la red

– Rehabilitación– Renovación– Limpieza– Drenaje– Desinfección

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FACTORES QUE INFLUYEN EN LA CALIDAD DE AGUA EN EL SISTEMA DE DISTRIBUCION

–Incremento del tiempo de permanencia en alguna parte del sistema (reservorios, cañerías)

–Falta o Consumo del desinfectante residual


� Estado estructural de las distintas partes del sistema (reservorios, válvulas, cañerías , conexiones, instalaciones internas

� Ubicación relativa de cañerías de agua y de líquidos cloacales

� Materiales de las instalaciones

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– Cambios de la velocidad y dirección del flujo de agua

– Existencia de incrustaciones, depósitos , sedimentos y/obiopelículas en las paredes de las cañerías

– Crecimiento microbiano en las juntas de las cañerías


�Bioestabilidad del agua�Diseño del sistema�Sobredimensionamiento del

tamaño de las cañerías

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�Conexiones cruzadas con cañerías cloacales

�Características fisicoquímicas y microbiológicas del agua (agresividad, incrustante, etc .

MECANISMOS POR LOS QUE SE AFECTA LA CALIDAD DE AGUA EN EL SISTEMA DE DISTRIBUCION

� Actividad biológica en el agua� Actividad biológica en las instalaciones� Precipitación de sustancias desde el agua� Disolución de sustancias a partir de las

cañerías� Resuspensión de sedimentos de las cañerías� Corrosión de cañerías

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MEDIDAS PARA MANTENER LA CALIDAD DEL AGUA EN EL SISTEMA DE DISTRIBUCION

� PRODUCCION DE AGUA con adecuado – pH (con respecto a pH de saturación)– Alcalinidad – Nivel de desinfectante residual– Bioestabilidad adecuada– Baja densidad bacteriana


� DISEÑO DEL SISTEMA DE DISTRIBUCION– Evitar zonas de estancamiento de agua– Evitar sobredimensionamiento de la red– Posición relativa respecto de la cañería cloacal– Prever instalaciones de cloración intermedias– Reservorios con cobertura (evitar contacto con el

aire y el ingreso de insectos o animales)

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� MATERIALES UTILIZADOS EN LA RED DE DISTRIBUCION– Evitar materiales que puedan liberar sustancias

tóxicas o que afecten el sabor del agua (Plomo, Cobre, Asbestos)

– Evitar materiales que permitan crecimiento microbiano

– Evitar ciertos aditivos o solventes utilizados para juntas y coberturas internas de las cañerías


� EVITAR LA CORROSION– Inhibidores

• Silicatos• Fosfatos

– Acondicionamiento del agua• pH• Alcalinidad

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� OPERACIÓN DEL SISTEMA– Cantidad (Presión)– Continuidad– Hidraulico

� MANTENIMIENTO DEL SISTEMA– Limpieza y Desinfección– Drenaje – Renovación, Rehabilitación

PARAMETROS QUE VARIAN EN EL

SISTEMA DE DISTRIBUCION

� Sustancias están en el agua de salida de planta y que modifican su concentración en la red (Cloro, Aluminio, Subproductos de la desinfección, COA )

� Microorganismos presentes en el agua de salida de planta

� Sustancias cuya principal fuente es la misma red de distribución (Hierro, Plomo, Cobre, HAP, Epiclorhidrina)

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Medidas para evitar la formación de BIOPELICULAS en la red

� Bajar el COA del agua que ingresa� Mantener un buen programa de

limpieza de la red� Mantener un adecuado nivel de

Desinfectante residual en la red.

PARAMETROS OPERATIVOS EN RED DE DISTRIBUCION

�Cloro Residual libre y Cloro Residual total

�Conductividad�pH�Alcalinidad/Dureza�Turbiedad

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PARAMETROS OPERATIVOS EN RED DE DISTRIBUCION

�Aluminio�Hierro�Bacterias aerobias�Pseudomonas aeruginosa�Color, Olor , Sabor

PARAMETROS CUYA CONCENTRACION PUEDE AUMENTAR DURANTE LA DISTRIBUCION DEL AGUA

� pH� Temperatura � THM� Turbiedad� Color� Cloro combinado

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PARAMETROS CUYA CONCENTRACION PUEDE DISMINUIR DURANTE LA DISTRIBUCION DEL AGUA

�Cloro libre�Oxígeno�Anhidrido Carbónico�Bacterias

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MICROORGANISMOS EN LOS SISTEMAS DE DISTRIBUCION DE AGUA POTABLE

� Algunos sitios de los sistemas de distribuciòn del agua en donde el agua se detiene o circula a baja velocidad, constituyen sitios apropiados para la acumulaciòn de sedimentos, tuberculaciones y colonizaciòn por microorganismos


� La corrosiòn de las cañerìas originan sitios adecuados para la colonizaciòn bacteriana pues ademàs de ofrecerles una superficie adecuada para adherirse , las protejen de la acciòn de los desinfectantes y les brindan en algunos casos sustratos para su crecimiento (producidos por bacterias del Hierro) .

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�Se han detectado bacterias coliformes con màs frecuencia de caños de Hierro que sufren este fenòmeno en donde ademàs resisten mayores concentraciones de Cloro

EFECTO DE TURBIEDAD Y PARTICULAS SOBRE LA COLONIZACION BACTERIANA DE CAÑERÌAS DE DISTRIBUCIÒN

�Las partìculas que arrastra el agua contribuyen a la acumulaciòn de sedimentos en zonas de bajo flujo o estancamiento de agua o en àreas de tuberculaciones o de cierta porosidad

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EFECTO DE TURBIEDAD Y PARTICULAS SOBRE LA COLONIZACION BACTERIANA DE CAÑERÌAS DE DISTRIBUCIÒN

� Las partìculas que el agua acarrea desde la planta como arcilla y restos de coagulante , pueden llevar englobados microorganismos pero no al no tener demanda de Cloro no ofrecen una protecciòn efectiva contra ese desinfectante. En cambio las partìculas de origen orgànico (restos de algas , de carbòn activado o de material fecal) protejen con mayor eficiencia a las bacterias que acarrean en forma de agregados

FACTORES QUE AFECTAN LA PERSISTENCIA Y CRECIMIENTO DE BACTERIAS EN LOS SISTEMAS DE DISTRIBUCION

� NUTRIENTESSon introducidos en el sistema a partir del agua cruda superficial que contiene sustancias orgànicas, Fòsforo, Nitr`geno, trazas de metales en distintas concentraciones y que sòlo son removidas parcialmente (50%) por las plantas de tratamiento convencionales

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FACTORES QUE AFECTAN LA PERSISTENCIA Y CRECIMIENTO DE BACTERIAS EN LOS SISTEMAS DE DISTRIBUCION

� FOSFORO- Como ORTOFOSFATO� IONES METALICOS Y SALES . Oxidos

de Hierro, Mg, Mn, etc.� NITROGENO

– Proviene de contaminaciòn de lìquidos cloacales, rellenos sanitarios, fertilizantes, Amonìaco agregado en las plantas de tratamiento, etc.

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BIOPELICULAS

� Son masas de microorganismos vivos y/o muestreos que se acumulan en cañerías de distribución y reservorios de agua

� Debido a que el agua no es estéril pueden formarse en cualquier sistema en mayor o menor grado

BIOPELICULAS

� Pueden formar parte de las biopelículas, organismos como nematodes algas, bacterias, hongos y depósitos de minerales de :

• Carbonatos• Sales de hierro

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BIOPELICULASCONDICIONES QUE LA FAVORECEN

� Sistema de distribución como un reactor dinámico� Composición química del agua TOC-COA-COB� Falta o insuficiente desinfectante residual� Temperatura� Tipo de desinfectante� Material de la cañería� Mantenimiento y operación del sistema de

distribución� Tiempo de residencia

CONDICIONES PARA FORMACIÓN DE BIOPELICULAS

� Cloro < 0.2 mg/l� Temperatura > 10º C� COA > 100 ug/l� COT > 2 mg/l� Cañerías de hierro sin mantenimiento

regular

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BIOPELICULASFACTORES MICROBIANOS

� Exigencias nurricionales (oligotrofia)

� Resistencia a desinfectantes

� Estructura (exopolimeros)

� Factores de adherencia (plactónicas o sesiles)

DIAGNOSTICO DE BIOPELICULAS EN UN SISTEMA DE DISTRIBUCIÓN

� Inspección visual de válvulas y bombas� Inspección con cámaras de video� Repetición de presencia de :

• Bacterias coliformes, y/o Pseudomonas� Nivel elevados de bacterias heterotrofas� Consumo de cloro� Oloresy/sabores en el agua� Análisis fisicoquímicos y microorganismos de

agua y biopeliculas

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EFECTOS DE BIOPELICULAS EN LA CALIDAD DEL SERVICIO

� Protege a bacterias de la acción de desinfectantes.

� Produce resultados de coliformes falsos positivos.

� Produce olores y sabores desagradable.� Altera la capacidad de transporte.� Puede albergar organismos patogenos(?).� Favorece corrosión de cañerias.

BIOPELICULAS:Investigación necesarias

� Presencia y persistencia de microorganismos patógenos en biopelículas.

� Transformaciones microbianas.

� Eficiencia de medidas preventivas.

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CONTROL DE FORMACION DE BIOPELICULAS

� Disminución de COT y COA en el agua.� Eliminación de bacterias por

tratamiento.� Correcta operación del sistema.� Limpieza y drenaje de cañerías.� Utilización de materiales adecuados.� Mantenimiento de >0.2 mg/l de cloro

residual.

PROCESOS DE FORMACION DE BIOPELICULAS EN CAÑERIAS DE

DISTRIBUCION DE AGUA

� Transporte de moléculas orgánicas y células microbianas a las superficies de las cañerías.

� Adsorción de moléculas orgánicas a estas superficies húmedas (Superficie acondicionada )

� Adhesión de las células microbianas a la superficie acondicionada

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PROCESOS DE FORMACION DE BIOPELICULAS EN CAÑERIAS DE


� Metabolismo por las células microbianas adheridas resultando en más fijación de células y otros materiales

� Desprendimiento de porciones de las biopelículas

TRANSPORTE

� TRANSPORTE. No sólo se refiere a los microorganismos sino a los nutrientes o partículas pequeñas que difunden hacia la superficie viscosa (“pegajosa” ) acondicionada

� Los microorganismos pueden ser transportados desde el fluido a las superficies por varios mecanismos , incluyendo la difusión, gravedad y las fuerzas dinámicas del fluido

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PROCESOS DE FORMACION DE BIOPELICULAS EN CAÑERIAS DE DISTRIBUCION DE AGUA

� Una vez transportadas desde el líquido de flujo turbulento hasta cerca de la superficie de la cañería , las partículas son propulsadas dentro de la superficie viscosa por su propia fuerza inercial.

PROCESOS DE FORMACION DE BIOPELICULAS EN CAÑERIAS DE DISTRIBUCION DE AGUA

� Las SUPERFICIES RUGOSAS , influencian el transporte y fijación microbianas porque aumentan el transporte convectivo cerca de las superficies e incrementan la superficie de fijación

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ADHESION DE CELULAS MICROBIANAS

� Luego del acondicionamiento de las superficies por moléculas orgánicas comienza la ADHESION BACTERIANA (no aún colonización) que puede ser – REVERSIBLE . Adhesión inicial débil. – IRREVERSIBLE. Unión permanente a las

superficie a través de polímeros extracelulares. Requiere procesos mecánicos o químicos de remoción más enérgicos.


� EFECTOS HIDRODINAMICOS– La sedimentación y difusión controlan la adhesión

� FUERZAS FISICOQUIMICAS– Electrostáticas– Interfaciales de energía libre.

� POLIMEROS EXTRACELULARES– Glycocalyx, slime, capsula, – Polisacáridos, azúcares, glicoproteinas, proteinas–

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� Los exopolímeros se unen a las superficies por uniones iónicas o puentes hidrógeno pero también podrían formar heterocopolímeros con materiales absorbidos en las superficies

DESPRENDIMIENTO DE MICROORGANISMOS A PARTIR DE

BIOPELICULAS

� Comienza a partir del momento inicial de la adhesión pero aumenta a medida que las biopelículas se engrosan

� Los deprendimientos pueden producirse por:– Remoción de pequeñas porciones de biopelícula

por factores hidrodinámicos– Remoción de microorganismos por disminución

de Oxígeno dentro de la biopelícula o por cambios del ambiente que la rodea

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DESPRENDIMIENTO DE MICROORGANISMOS A PARTIR

DE BIOPELICULAS

� Por factores hidrodinámicos– Velocidad del agua– Cambios bruscos de dirección del flujo

� Factores químicos– Aumento de la carga de sustrato– Adición de quelantes (Calcio)

CRECIMIENTO BACTERIANO EN AGUA E INSTALACIONES DE ALMACENAMIENTO Y

DISTRIBUCION

� EFECTOS NEGATIVOS– Albergar microorganismos patógenos (?) o

patógenos oportunistas (Mycobacterium, Pseudomonas, Legionella)

– Inhibición de crecimiento de bacterias coliformes en medios de cultivo

– Falsa indicación de contaminación externa por bacterias coliformes

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CRECIMIENTO BACTERIANO EN AGUA E INSTALACIONES DE ALMACENAMIENTO Y


� EFECTOS NEGATIVOS– Alteración de la capacidad de conducción de

cañerías– Deterioro de las características organolépticas

del agua• Bacterias del Hierro (formación de Flocs)

• Actinomycetes y hongos (olores y sabores)

– Deterioro de instalaciones• Corrosión microbiana

• Ataque de juntas (Actynomycetes)

CONTROL DEL CRECIMIENTO BACTERIANO EN SISTEMAS DE

PRODUCCIÓN , ALMACENAMIENTO Y DISTRIBUCION DE AGUA

� REDUCCION DE LA CONCENTRACION DE SUSTANCIAS ORGANICAS E INORGÁNICAS QUE SON UTILIZADAS COMO FUENTE DE ENERGIA POR LOS MICROORGANISMOS

� MANTENIMIENTO DE UN RESIDUAL DE DESINFECTANTE

� REALIZAR EN FORMA SISTEMATICA OPERACIONES DE DRENAJE Y LIMPIEZA DE INSTALACIONES

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MEDICION DEL CRECIMIENTO BACTERIANO EN AGUA E INSTALACIONES DE ALMACENAMIENTO Y DISTRIBUCION

� MEDICION DE LA CANTIDAD DE BIOMASA BACTERIANA (después de incubación de la muestra de agua)

� MEDICION DE LA TASA DE CRECIMIENTO BACTERIANO (ATP, DNA, conteo directo, conteo de colonias)

� MEDICION DE LA DISMINUCION DE LA CONCENTRACION DE SUSTANCIAS ORGANICAS (DOC, KMnO4)

CARBONO ORGANICO ASIMILABLE

�La técnica del COA se basa en la medición del nivel máximo de crecimiento de un cultivo bacteriano puro, en una muestra de agua en la cual se ha inactivado la flora indígena por calentamiento

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� PUNTOS CRITICOS DE LA TECNICA– Tratamiento de la muestra

– Tipo de microorganismos utilizado

– Limpieza del material en contacto con la muestra


ETAPAS DE LA TECNICA� Inactivacion de la flora indígena 60°C por

30 minutos.� Inoculación con un cultivo puro adaptado

a crecer a bajas concentraciones de sustrato

� Incubación de las muestras inoculadas a 15°C en oscuridad

� Recuento de colonias (25°C 1 a 3 días)� Determinación de la tasa de crecimiento

del cultivo de referencia .

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CARBONO ORGANICO ASIMILABLECRITERIOS PARA SELECCIONAR EL

MICROORGANISMO DE PRUEBA

� Bacteria con gran versatilidad nutricional para evaluación de la concentración de COA TOTAL

� Bacterias capaces de utilizar sustancias específicos

� Bacterias que pueden afectar la calidad bacteriológica del agua

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Muestra de agua de red

COA Muestra N° 7 (Densidad Bacteriana)

5,45

5,67

5,29

5,91

6,20

6,00

6,33

6,70

6,51

5

5,2

5,4

5,6

5,8

6

6,2

6,4

6,6

6,8

6 7 8 9 10Días de Incubación

log

de D

ensi

dad

Bac

teria

na

Muestra N°7

Ctrol. N° 1(Act. 10)

Ctrol. N° 2 (Act. 100)


� Punto de muestreoCOA Muestra N° 8 (Densidad Bacteriana)

5,69 5,66

5,30

5,91

6,20

6,00

6,33

6,70

6,51

5

5,2

5,4

5,6

5,8

6

6,2

6,4

6,6

6,8


log

de D

ensi

dad

Bac

teria

na

Muestra N°8



30



5,745,67

5,16

5,91

6,20

6,00

6,33

6,70

6,51

5

5,2

5,4

5,6

5,8

6

6,2

6,4

6,6

6,8


log

de D

ensi

dad

Bac

teria

na

Mues tra N°9





5,665,57

5,35

5,91

6,20

6,00

6,33

6,70

6,51

5

5,2

5,4

5,6

5,8

6

6,2

6,4

6,6

6,8


log

de D

ensi

dad

Bac

teria

na

Mues tra N°10



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Muestra de agua de dialisis� Punto de muestreo

COA Muestra N° 6 (Densidad Bacteriana)

6,12

6,486,38

5,91

6,20

6,00

6,33

6,70

6,51

5

5,2

5,4

5,6

5,8

6

6,2

6,4

6,6

6,8

6 7 8 9 10

Días de Incubación

log

de D

ensi

dad

Bac

teria

na

Muestra N°6 Ctrol. N° 1(Act. 10) Ctrol. N° 2 (Act. 100)

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