Principal

 

                                                                                                                                                             Arriba ]               

                                                                                                                   EVOLUCION DE LA CALIDAD DEL AGUA EN LA RED  

                                 

                                         

La Directiva europea (Nº 98/83/CE) pone énfasis en la importancia de que el agua no se degrade durante el transporte el almacenamiento y su distribución, es así que esta directiva prevé que se controle la calidad del agua en el grifo del consumidor, ya que puede ocurrir que el agua que sale con una calidad optima de una ETAP se deteriore posteriormente en la red. Se puede considerar que la red de distribución se comporta a veces como un verdadero reactor de interacciones físico-químicas y biológicas.

La evolución de la calidad del agua en la red está sometida a una serie de condiciones complejas, muy necesarias de controlar y conocer los factores que pueden influir en la calidad del agua en las redes, siendo de gran importancia para los responsables del abastecimiento, con objeto de anticipar y evitar posibles problemas. 

El recurso o agua natural que puede pasar a ser un agua para abastecimiento, puede contener determinados contaminantes químicos o biológicos, que tras el tratamiento correspondiente deben quedar reducidas hasta obtener un agua segura desde el punto de vista sanitario y agradable para el consumidor.    

En la red de distribución, el agua aún habiendo sido tratada en la estación de tratamiento, no puede considerarse como un agua inerte, sino que está sometida a una serie de modificaciones, generalmente organolépticas, que son fácilmente perceptibles por el consumidor, como son olores y sabores desagradables, coloraciones diversas, evoluciones y transformaciones que frecuentemente son originados por microorganismos y por diferentes fenómenos físico-químicos 

Aunque generalmente estos fenómenos no suelen afectar a la salud, dejan una sensación desagradable en el consumidor 

La degradación del agua en la red se suele originar, ya sea por la calidad del agua que entra en ella, ya sea por la propia red o por interacciones entre ambas 

Podemos considerar dos tipos de fenómenos en la degradación de la calidad del agua en las redes:

                         - Fenómenos de origen físico - químico

                         - Fenómenos de origen biológico

FENOMENOS  DE ORIGEN FISICO - QUIMICO

En este apartado destacan los defectos propios del agua distribuida y los defectos propios de la red. 

Entre los defectos propios del agua, hay que señalar los fenómenos de precipitación y los de refloculación, ambos originan la aparición de agua coloreada y/o turbia (agua roja, debido a compuestos férricos; negra, debido al dióxido de manganeso y depósitos orgánicos fermentados; blanca, debido a precipitados de carbonato cálcico y flóculos de aluminio; azul-verde, debido a compuestos de cobre y flóculos de aluminio cargados de algas) etc. 

Algunas precipitaciones o refloculaciones pueden ocasionar corrosiones bajo estos precipitados y servir de refugio a rnicroorganismos que a su vez consumen oxígeno, creandose zonas reductoras que aumentan la corrosión y hacen aparecer sabores y olores desagradables y en determinados casos, nitritos. 

En cuanto a la formación de precipitados por aguas incrustantes, el fenómeno suele estar regido por las condiciones de equilibrio calcocarbónico del agua. Estas incrustaciones pueden tener diversos orígenes, tales como:      

-          Cambios de temperatura en la red, sobre todo en las conducciones de agua caliente.

-          Aguas de dureza media y alta que entran en la red y experimentan un cambio de pH (por ejemplo a consecuencia de una desgasificación del CO2 dentro de un depósito).

-          El tiempo de estancia del agua en la red así como la superficie expuesta de la red en relación al volumen de agua.

-          Un mal ajuste en los tratamientos de descarbonatación con cal.  

-          Otra sustancia frecuente en el agua de una red de abastecimiento es el aluminio, bien disuelto o precipitado en forma de flóculos, siendo su origen las sales de aluminio empleadas en el proceso de tratamiento (coagulación). Cuando la precipitación se produce en la red, es necesario revisar el proceso seguido en la estación de tratamiento, a fin de evitar el paso de aluminio disuelto (revisión de la coagulación-floculación, empleo de ayudantes de floculación, ajuste. 

-          Otras precipitaciones que pueden presentarse son la floculaciones espontáneas de macromoléculas orgánicas, como los ácidos húmicos o coprecipitaciones como ocurre en el caso del carbonato de calcio y magnesio, sulfato y fosfato de calcio, formación de silicoaluminatos, partiendo de sílice y aluminio, y óxidos de diferentes metales.

Entre los defectos propios de la red, figura la introducción accidental de agua polucionada en la red, a causa de diferentes intervenciones en tuberías y depósitos, e interacciones entre el agua y los materiales de las conducciones, así como interacciones entre el agua y el biofilm del interior de las redes, que suelen desembocar en sabores desagradables del agua.  

 

                                                       FENOMENOS DE TIPO BIOLOGICO

El agua que sale de la estación de tratamiento y a través de las redes llega a los consumidores, no es esteril, hay que tener en cuenta que el agua en las instalaciones de tratamiento se somete a una desinfección y no a una esterilización.

En la ETAP se debe de eliminar la mayor parte de los germenes presentes en el agua bruta y completamente los que son patógenos. La eficacia de la etapa de desinfección del agua se apoya en ensayos de eliminación de germenes indicadores de contaminación fecal y otros que indiquen la presencia de algún germen patógeno, pero hay que considerar que los procesos físico-químicos aplicados en la estación de tratamiento no permiten asegurar completamente la eliminación total de microorganismos

La degradación biológica en las redes es un hecho constatado, ya sea por el metabolismo de diversos organismos, como por su propia presencia. 

La red puede considerarse como un reactor bioquímico, estrechamente ligado a la estación de tratamiento, donde entra el alimento o nutrientes y las especies vivas. 

Estas especies vivas suelen ser algas microscópicas y bacterias no patógenas (a veces incluso especies mayores, visibles a simple vista) que llegan a formar un biofilm sobre las paredes y que está muy relacionado con el contenido en materia orgánica del agua, especialmente la constituida por carbono orgánico disuelto biodegradable, que sirve de nutriente para estos microorganismos. Este biofilm, una vez formado, es muy resistente al cloro residual incorporado en las estaciones de tratamiento. 

Por otra parte, estas algas y bacterias enriquecen el agua en polisacáridos, que favorecen la biofloculación de diversas sustancias coloidales, que pueden haber pasado al agua de la red, como son arcillas, hierro, manganeso, aluminio, etc., causando posfloculaciones en la propia red. A este efecto, se han constatado múltiples episodios de polución organoléptica; describimos por ejemplo, uno muy característico, ocurrido en la red de varios distritos de París en 1.982, donde aparecía el agua con sabores a moho. Tras intensas investigaciones, se concluyó que el agua que llegaba a la estación de tratamiento, contenía 0,1 μg/l de fenol, esto es, una quinta parte de la normativa en vigor, y la cloración lo transformó en el 2,3,6 triclorofenol, con una concentración inferior al umbral de detección analítica y organoléptica, pero ésta mínima concentración, sirvió de precursor a una reacción de biotransformación en la red, mediante levaduras que normalmente están presentes en el biofilm, transformando el triclorofenol en el 2,3,6 tricloroanisol (derivado de un éter aromático ), el cual comunicó el sabor a moho que es perceptible a concentraciones del orden de 10-6 μg/l. Es un claro ejemplo de deterioro con aparición de sabores en un agua que no los tenía a la salida de la estación de tratamiento. 

A pesar del tratamiento, generalmente, no se consigue la total eliminación de los contaminantes, apareciendo entonces diversos problemas como olores, sabores, formación de subproductos de la desinfección y formación en la red de distribución del biofilm por colonización bacteriana, pero en todo caso el agua tratada debe estar libre de organismos patógenos, parásitos y no poseer olor ni sabor extraño, ni tampoco turbidez.  

            En todos los tratamientos de potabilización hay una fase fundamental y común en el proceso de desinfección, cuya finalidad principal  es la inactivación de los microorganismos patógenos. A este respecto hay que tener en cuenta que la proporción de una población microbiana dada, decrece exponencialmente con el tiempo de contacto y con el desinfectante ( según una reacción con una cinética de primer orden) siempre que exista un exceso de desinfectante y la interacción entre el desinfectante y el microoganismo es directa.  

            El grado de inactivación de un microorganismo se representa por el parámetro T99, que expresa el tiempo en el que la población microbiana se reduce al 99%, es decir la población microbiana ha quedado en el 1% de la inicial. La desinfección se emplea con el propósito de destruir o inactivar a los microorganismos patógenos, lo cual no supone una completa destrucción de todos los organismos vivos (esterilización). 

                                                                    FORMACIÓN DEL BIOFILM 

            El grado de carga bacteriana resistente al tratamiento y que por tanto pasa con el agua tratada a la red, es el responsable de la formación del biofilm, junto con el aporte de nutrientes. Hay que considerar ya, que las redes de distribución no son solo simples  medios de transporte del agua desde la planta a nuestros domicilios, no solamente envejecen y provocan alteraciones por si mismas, sino la propia agua potable de procedencia superficial contiene aproximadamente de 1 a 100 millones de células bacterianas por cm3, de las que suelen ser viables entre el 1 y el 10%. 

            La mayor densidad de microorganismos dentro de la red está en la superficie de las tuberías y no en el agua, formando lo que conocemos por biofilm, en realidad, este biofilm es una mezcla de microorganismos que se encuentran formando  colonias, junto con los propios productos de la corrosión y otras sustancias orgánicas e inorgánicas precipitables, estos microorganismos suelen ser bacterias heterótrofas que se multiplican gracias a la materia orgánica biodegradable presente en el agua.  

Los microorganismos no pueden sobrevivir en un medio inhabitual para ellos como es el interior de una red de agua potable. La biomasa libre en la red se fija sobre las paredes de la canalización formando un primer soporte para el posterior desarrollo de capas superiores más activas que sí encuentran condiciones satisfactorias, formandose así el biofilm que suele estar formado por especies resistentes en este medioambiente concreto. Este biofilm protege a cierto microorganismos del desinfectante residual empleado, creandose nichos ecológicos en condiciones de anaerobiosis.

En la composición del biofilm pueden encontrarse depósitos de sustancias inorgánicas de naturaleza heterogénea, como pueden ser sedimentos acumulados, productos de la corrosión , partículas de carbón procedentes del tratamiento con carbón activo o también partículas que originan turbiedad.

                                                                                                                                            

                                        Esquema del biofilm en una conducción (fuente http://www.legionella.info)

           Las redes actúan como reactores biológicos donde hay un crecimiento y muerte de los microorganismos del biofilm.  

            De la materia orgánica en el agua de la red lo que interesa a efectos del aporte nutritivo a los microorganismos es el carbono orgánico. El carbono orgánico total (COT) que no suele sobrepasar los 10 mg/l contiene a su vez al carbono orgánico disuelto (COD), que es la fracción mayoritaria. De este carbón orgánico  disuelto (COD) hay otra facción que es biodegradable (CODB) por microorganismos. Este carbono orgánico disuelto biodegradable es fundamental en el control y desarrollo, microbiológico en el agua de la red. Otra facción muy importante del COD, más dificilmente biodegradable y que puede llegar al 80%,está formado por sustancias húmicas.  

El carbono orgánico biodegradable, presente en el agua de la red, es diverso, una parte procede del agua de origen o agua bruta y por otro lado la ozonización e incluso, en menor grado, la cloración pueden favorecer su presencia e incremento. Aún se puede considerar otra fracción de carbono dentro del carbono orgánico disuelto biodegradable, es el carbono orgánico asimilable (COA), que es aquella fracción que puede convertirse en biomasa celular.

            Los microorganismos del biofilm se ven menos afectados por el cloro siendo por tanto los responsables principales de los recrecimientos  bacterianos en la red. El carbono orgánico biodegradable es el elemento limitante principal para el crecimiento de los microorganismos heterótrofos. Hay que tener en cuenta que el desinfectante residual no tiene una acción limitantes obre el biofilm formado, sino principalmente sobre la flora y microorganismos que circulan por la red, a no ser a unas concentraciones muy elevadas.

Entre los organismos susceptibles de estar presentes en la red, algunos son visibles  por el ojo humano como pueden ser las levaduras, hongos, algas y hasta crustáceos, otros son verdaderos microorganismos como virus y bacterias.

El recrecimiento de bacterias se da principalmente en redes alimentadas por aguas superficiales y es necesario que para la supervivencia y multiplicación de los organismos se den en la red unas características nutritivas y fisico-químicas apropiadas para cada especie.

Entre los factores que influyen y determinan la presencia y desarrollo de los microorganismos en el microfilm de la red, pueden destacarse los siguientes como factores nutritivos:

-          Partículas que entran en la red depositandose en ella y creando nichos ecológicos que protegen a los microorganismos de los desinfectantes.

-          Materia orgánica.

-          Presencia de hierro o manganeso.

-          Células microbianas muertas.

Entre los factores fisico-químicos destacan:

 -          La temperatura que tiene una importante influencia en la actividad bacteriana.

-          El pH del que depende la acción del desinfectante.

-          El oxigeno disuelto.

-          La turbiedad.

-          La concentración de desinfectante residual.

         

La formación del biofilm en las paredes de las canalizaciones es un fenómeno inevitable, originando problemas  importantes tales como:

-          Aumento de la demanda del oxidante-desinfectante, generalmente el cloro.

-          Recrecimiento de bacterias patógenas

-          Formación de subproductos.

-          Desarrolloo de bacterias desnitrificantes.

-          Aparición de microorganismos visibles a simple vista.

-          Aparición de problemas de olor y sabor y coloración.

Para limitar la evolución del biofilm se deben adoptar varios medios de protección tales como:

-          Control de los nutrientes bacterianos (carbono orgánico disponible) a la entrada de la red.

-          Calidad de los materiales y revestimientos, para limitar la adherencia del biofilm.      

                          

                                                                            

                                                                                    Formación del biofilm

                                                                                  

                                                      

                                   Proceso de crecimiento bacteriano sobre las paredes de las tuberías y las partículas suspendidas (adaptado de Costerton, 1993 y Keevil et al., 1995)

                                          

                    Origen de las alteraciones de la calidad del agua en la red de distribución

                                     En la siguiente tabla se describen en forma resumida los diferentes orígenes de la alteraciones en la calidad del agua potable durante la distribucióny sus consecuencias.El agua que sale

                                     de la planta de tratamiento debe mantener su calidad desde la salida hasta el grifo del usuario, para lo cual una buena distribución requiere un transito sin obtáculos del agua a lo largo de

                                     toda le red. (Office International de l’Eau SNIDE-France.

                                    

 

Origen

 

Causas

 

Consecuencias

 

Peligros

 

 

 

 

 

 

 

DEPOSITOS

Defectuosa estanqueidad de la obra

Infiltración del agua de lluvia

Contaminación  microbiológica

Orifícios de ventilación o vias de acceso mal protegidas

Penetración de insectos u otras pequeños animales

Alteración del agua desde el punto de vista orgánico, organoléptico, microbiológico

 

Mal mantenimiento (principalmente limpieza)

Aporte de nutrientes debido a la  obstrucción o sedimentos orgánicos

 

Desarrollo de gerrmenes

Sobredimensionamiento, puntos bajos, cortocircuitos en las entradas o salidas,..

Alteración del agua

Alteración de la calidad inicial de varios parámetros

Depósitos expuestos a la luz solar

Crecimiento de algas

Aportes de materias ogánicas

Intervenciones realizadas fuera de las normas establecidas  (desinfección , toma de muestras, ...)

Agua potable contaminada

Contaminación microbiológica

Retornos o entradas de agua

Depresiones y contrapresiones

Sifón o descarga de sustâncias extrañas e indeseables

Polución tóxica, microbiológica u organoléptica

Medio ambiente exterior a la tubería

Fugas, desgastes en las juntas

Introducción de aguas terrosas

 

Polución tóxica, microbiológica u organoléptica

Defectos en la red

Materiales inadecuados para la alimentación en el agua potable potable

Liberación de polucionantes, aportes de nutrientes, adherencias excesivas de gérrmenes

contaminantes

los aportes de nutrientes

excesiva adherencia de gérmenes a la corrosión Corrosion

Polución tóxica. Favorece la contaminación microbiológica del biofilm. Alteración de parámetros metálicos (Fe, Zn, Pb Cu, Cd, ...)

Intervenciones en la red

Desinfección insuficiente después de una reparación o  renovación de la redt Golpes de ariete.

Desarrollo de germenes.

Aislamiento de depósitos

Contaminación microbiológica.

Deterioro organoléptico.

 

 

 

 

Instalaciónes interiores privadas.

Empleo de materiales inadecuados .

Mal funcionamiento de los dispositivos de tratamiento doméstico (sobredosis, cartuchos saturados o colonizodas por bactérias).

Sobredimensionamiento, bajo consumo,etc,

 

Corrosión y liberación de partículas.

Estancamiento del agua.

Polución tóxica u organoléptica. Alteración de materiales metálicos. Liberación de bacterias o elementos minerales.

Contaminación microbiológica o química

 

                                           


                     Deterioro de la calidad del agua por el posible desprendimiento de las biopelículas en las redes de distribución de agua potable. M. F. Gelves.

                                Universidad de los Andes Bogota Colombia.                               

                                CRECIMIENTO BACTERIANO EN LAS REDES DE DISTRIBUCIÓN DE AGUA POTABLE: UNA REVISIÓN BIBLIOGRAFICA.

                                           Juliana Knobelsdorf1 y Rafael Mujeriego1

            Biofilm y calidad biológica del agua potable en el sistema de distribución. Extensa publicación (78 pag.), en francés, de la Universidad de Picardie - Amiens. Recoge en

           varios capítulos, temas como : Las redes de distribución. Biodiversidad de las redes distribución del agua potable. Factores que controlan el recrecimiento bacteriano.

            Riesgo para la salud por el recrecimiento microbiano y biofilm en sistemas de distribución de agua potable. Página de EPA.

           Biofilm. publicación de Edstrom Industries, INC.

           Enfermedades propagadas por el agua. Patógenos emergentes. Publicado en Agualatina.com.

           Biofilm. Publicación , en inglés, de Edstrom Industries. INC, sobre el biofilm como clave para conocer y controlar el crecimiento bacteriano en sistemas de agua potable.

           Safe piped water. Managing Microbial Water Quality in Piped Distribution Systems. Published on behalf of the World Health Organization by IWA Publishing

           Hollywood se resiste a beber agua del grifo.

             Efectos del tratamiento en la viabilidad de los nutrientes. Publicación de la EPA.

             Control del biofilm en los sistemas de distribución . Publicado por Craig Mains, The National Environmental Services Center at West Virginia University.

              Un estudio desvela que buena parte de la purificación del agua potable se lleva a cabo en las tuberías y no solo en las potabilizadoras


                                           Arriba ]                Principal ]