DESINFECCIÓN DE RILES

I. INTRODUCCIONLa desinfección consiste en la destrucción selectiva de los organismos que causan enfermedades. No todos los organismos se destruyen durante el proceso, punto en el que radica la principal diferencia entre la desinfección y la esterilización, proceso que conduce a la destrucción de la totalidad de los organismos. En el campo de las aguas residuales las tres categorías de organismos entéricos de origen humano de mayores consecuencias en la producción de enfermedades son las bacterias, los virus y los quistes amebianos.Las enfermedades bacterianas típicas transmitidas por el agua son: el tifus, el cólera, el paratifus y la disentería bacilar, mientras que las enfermedades causadas por los virus incluyen, entre otras, la poliomeletis y la hepatitis infecciosa. La mayoría de estas pueden ser evitadas y la incidencia de todas ellas se pude reducir con un tratamiento apropiado del agua. Con la desinfección se reduce la capacidad de los microorganismos de crecer y de producir infecciones.Los principales objetivos de la desinfección son protección de la salud publica, protección de los suelos y cultivos, proporcionar seguridad a los destinatarios, se deben asegurar estándares de calidad para la población y minimizar los riesgos de infecciones o enfermedades, para los gobiernos esto es primordial y en este sentido la potabilización del agua es fundamental. En los Estados Unidos el tratamiento del agua con una desinfección confiable redujo el cólera y la fiebre tifoidea hasta casi los niveles actuales, mucho antes del desarrollo de vacunas y antibióticos efectivos. El estudio de los doctores D. Bersh y M. Osorio, descrito en su publicación "Estudios de Diarrea en el Quindio", demostró una correlación inversa entre el nivel de cloro residual en el sistema de abastecimiento de agua de las comunidades y la morbilidad por diarrea. En Bengala Occidental, India, un proyecto de investigación de la UNICEF, logró una reducción del 80% en la incidencia de la diarrea infantil en un período de 9 meses, con tan solo la adición de cloro a los depósitos de agua potable domésticos.Estos son sólo unos cuantos de los muchos estudios que dan fe de que prácticamente en todo el lugar donde la cloración de los sistemas de abastecimiento de agua ha sido continua y a niveles suficientes, se han obtenido beneficios en la salud.

2. METODOS DE DESINFECCION:2.1 AGENTES FISICOSLos desinfectantes físicos que pueden emplear son la luz y el calor. El agua caliente a la temperatura de ebullición, por ejemplo, destruye las principales bacterias causantes de enfermedades y no formadoras de esporas. El calor se suele emplear con frecuencia en las industrias lácticas y de bebidas pero su aplicación al agua residual no es factible debido al alto costo que supondría. Sin embargo, la pasteurización de fango es una práctica habitual en toda Europa. La luz solar también es un buen desinfectante especialmente la radiación ultravioleta.En la esterilización de pequeñas cantidades de agua, el empleo de lámparas especiales ha resultado exitoso. La eficacia de este proceso depende de la penetración de los rayos en el agua. La geometría de contacto entre la fuente emisora de luz ultravioleta y el agua es de gran importancia debido a que la materia en suspensión, las moléculas orgánicas disueltas y la propia agua, además de los microorganismos, absorberán la radiación. Por lo tanto, la aplicación de la radiación ultravioleta como mecanismo de desinfección no resulta sencilla en sistemas acuosos, especialmente por la presencia de materia particulada.

2.1.1 RAYOS ULTRAVIOLETASSe hace pasando una lámina de agua delgada bajo una fuente de rayos ultravioleta. La penetración de los rayos, así como la eficiencia de la desinfección depende de la turbiedad del líquido. Se usa principalmente en piscinas. No deja efecto residual, ni se puede determinar en el agua la cantidad aplicada en forma fácil.

2.1.2 CALOREs principalmente un sistema de desinfección doméstico no aplicable a plantas de purificación.

Quince o veinte minutos a temperatura de ebullición son suficientes para destruir cualquier microorganismo debido a la expulsión de los gases por el incremento de temperatura. Órdenes de ebullición del agua deben emitirse cada vez que se considere que existe un peligro para la salud.

2.2 AGENTES QUÍMICOSLos agentes químicos más utilizados para la desinfección incluyen:

o El cloro y sus componenteso El bromoo El yodoo El ozonoo El fenol y los compuestos fenólicoso Los alcoholeso Los metales pesados y compuestos afineso Los coloranteso Los jaboneso Los compuestos amoniacales cuaternarioso El agua oxigenadao Ácidos y álcalis diversos

Los desinfectantes más comunes son los productos químicos oxidantes, de los cuales el cloro es el más universalmente empleado, aunque también se ha utilizado, para la desinfección del agua residual, el bromo y el yodo. El ozono es un desinfectante muy eficaz cuyo uso va en aumento, a pesar de que no deja una concentración residual que permita valorar su presencia después del tratamiento.El agua muy ácida o muy alcalina también se ha empleado para la destrucción de bacterias patógenas, ya que el agua con pH inferior a 3 o superior a 11 es relativamente tóxica para la mayoría de las bacterias.

3. AGENTES QUIMICOS DE DESINFECION MÁS UTILIZADOS3.1 CLORACION:La cloración de las aguas se considera como el método más efectivo y económicamente factible para la desinfección de las aguas residuales.Esta práctica ya se ha llevado a cabo en otros países con resultados positivos con relación a la desinfección. La cloración es el método más común para desinfectar y es el único con efecto constante durante mucho tiempo después de haber efectuado la cloración. Esto significa que no habrá gérmenes en tuberías con agua estancada.Los restantes métodos de desinfección eliminan las bacterias y los virus sólo en el momento en que el agua pasa por la zona de desinfección. Si las bacterias o virus vuelven a aparecer después de la zona de desinfección, éstos pueden crecer libremente en el agua.El método de cloración tiene dos pequeñas desventajas:1. El agua con cloro tiene un ligero sabor: por ejemplo el café y el té tienen sabor distinto cuando se preparan con agua clorada.2. El cloro añadido en demasiadas cantidades puede causar corrosión en la mayoría de metales y algunos elastómeros.La cantidad de cloro a añadir para desinfectar el agua depende de la composición y temperatura de la misma, así como del tiempo de retención (tiempo transcurrido desde el momento de añadir el cloro hasta que el agua llegue al grifo), La dosificación normal es de 1,0 - 1,5 mg. por litro cuando el tiempo de retención es de aproximadamente 30 minutos.Hay que incrementar la cantidad de cloro si:

o El tiempo de retención es menos de 30 minutoso La cantidad de hierro, azufre, amoníaco o materias orgánicas es considerable.o La temperatura del agua está por debajo de 10 ºCo El valor pH del agua es mayor de 7.

Se necesita muy poco cloro para eliminar las bacterias, mientras que hace falta un poco más para eliminar los virus. La dosis se mide en mg. por litro o por partes de millón (ppm). 1 ppm es igual a 1 litro de cloro concentrado en 1.000m3 de agua.La cantidad total de cloro añadido al agua expresada en ppm se llama dosis. Parte del cloro añadido se vuelve pasivo por los metales, minerales, babaza y materias orgánicas del agua y es por lo tanto inerte. El cloro "gastado" de esta forma se llama "necesidad de cloro". Parte del mismo se combinará con el amoníaco presente en el agua, lo que dificultará la acción de eliminación. Esto se llama "residuo de cloro combinado". La parte que no se combina se llama "residuo de cloro libre".El "residuo de cloro libre" es aproximadamente 20 veces más eficiente para destruir las bacterias que el "residuo de cloro combinado", de modo que habrá que depender del "residuo de cloro libre", y controlarlo.Hay que controlar periódicamente el contenido del "residuo de cloro libre", utilizando kits de pruebas para residuos. Normalmente el apartado de cloración es suministrado con un kit de prueba.El "residuo de cloro libre" tiene que ser al menos de 0,20 - 0,5 ppm al controlarlo después de 30 minutos de tiempo de retención en agua con un valor pH de máximo 7. Si es valor pH es mayor de 7, el residuo de cloro tiene que ser al menos de 0,8 ppm.La supercloración se realiza en instalaciones donde no se puede garantizar un tiempo de retención de 30 minutos, y por lo tanto se utiliza más cantidad de cloroVisto desde el aspecto bacteriológico, este proceso parece ideal. Sin embargo, las investigaciones indican que la cloración de las aguas residuales, aunque reduce el número total de bacterias, aumenta la proporción de bacterias resistentes a antibióticos, las cuales son potencialmente patógenas.El cloro, más allá de su actividad desinfectante, sufre un número de reacciones químicas que deben ser consideradas, ya que éstas tienen entre sus productos compuestos organoclorados indeseables.Se utiliza el cloro gas (Cl2) durante el proceso de cloración. Este cloro reacción con el agua, produciendo ácido hipocloroso e ión hipoclorito de la siguiente forma:

(Las cantidades relativas de las diferentes especies oxidadas del cloro son una función del pH y, a 25° C y pH 7.5, las actividades del HOCI y del OCI- son iguales. Cabe anotar que debido a la deficiencia de electrones del cloro en ambas formas (el ácido hipocloroso o el ión hipoclorito) los hace agentes muy activos y por lo tanto muy buenos oxidantes.Los protones producidos en esta reacción son neutralizados por el bicarbonato según:

Distribución de CLOH y CLO- en función del pHFig 1.

En las figuras se muestran los porcentajes de distribución de CLOH y CIO- , o sus fracciones expresadas en cloro libre, a varios pH calculados como en el ejemplo anterior. Entre pH 6 y pH 9.5, hay equilibrio entre el ácido hipocloroso sin disociar y disociado. Para pH mayor de 9.5, está prácticamente todo el ácido hipocloroso disociado en ión hipoclorito.El ácido hipocloroso tiene mayor poder oxidante y bactericida que el ión hipoclorito, razón esta que es muy importante tener en cuenta, ya que, como hemos visto, la proporción de ácido hipocloroso e ión hipoclorito es función del pH, debiendo operarse, a ser posible, al pH más idóneo para lograr una más eficiente desinfección.La eliminación de bacterias y otros microorganismos, disminuye por tanto al aumentar el pH, así por ejemplo en el rango de pH 7 a 8, la velocidad de destrucción disminuye unas 5 veces al pasar de pH 7 a pH 8, por lo que para mantener el mismo ritmo de destrucción de bacterias, la concentración de cloro debe mantenerse 5 veces más alta.El hecho de que la concentración de ClOH disminuya al aumentar el pH no supone que disminuya el contenido de cloro libre, sino que la velocidad de reacción es menor.Por otra parte hay que tener presente que la eficacia relativa de los distintos desinfectantes que pueden emplearse en la desinfección del agua, a igualdad de factores tan importantes, como el pH y la temperatura, es muy diferente. En el siguiente gráfico de la figura 2 se muestran estas diferencias.Para lograr la desinfección de las aguas se dosifica a niveles conocidos de cloro activo, en cualquiera de sus diferentes formas, lo cual decrece luego de un período de contacto. Cabe anotarse que para producir el efecto desinfectante, el cloro dosificado sólo debe ser consumido parcialmente. Es decir, luego del período de contacto debe mantenerse un nivel adecuado de cloro residual. A esta variación, entre el nivel de cloro teórico alcanzado luego de la dosificación y el nivel de cloro residual, se le denomina "demanda de cloro", y se debe a la gran variedad de reacciones entre el cloro activo y los compuestos presentes en el agua residual y también en algunas circunstancias a su propia descomposición.

Podríamos agrupar estas reacciones del siguiente modo:a) las provocadas por la radiación solarb) las que se producen entre el cloro activo y los compuestos inorgánicos

c) las reacciones del cloro activo con el amoniaco y el nitrógeno orgánico, y,d) las producidas entre el cloro activo y los compuestos orgánicos.

Características del cloro1. Germicida potente. El uso demostrado del cloro reduce el nivel de los microorganismos en el agua potable, los que causan enfermedades a niveles casi imposibles de medir.2. Cualidades residuales. El cloro produce una acción sostenida de desinfección residual "única entre los desinfectantes disponibles de agua en gran escala".3. La superioridad del cloro como un desinfectante residual sigue siendo válida hasta hoy.4. La presencia de un residuo sostenido mantiene la higiene del agua potable final de la planta de tratamiento al grifo del consumidor.5. Control del gusto y olores. La cloración del agua potable reduce los gustos y olores.6. El cloro oxida muchas sustancias que se presentan naturalmente, tales como las secreciones de algas malolientes y olores de la vegetación en putrefacción, lo que da como resultado agua potable sin olor y con mejor sabor.7. Control de crecimiento biológico. La potente acción germicida del cloro elimina las bacterias, moho y algas de limo. El cloro controla estos organismos molestos que por lo general crecen en reservorios, paredes de cañerías de transmisión de agua y tanques de almacenamiento.8. Control químico. El cloro en el tratamiento de agua destruye el sulfurodehidrógeno, y extrae amoníaco y otros compuestos nitrogenados quetienen sabores desagradables y que obstaculizan la desinfección.

Cloración al BreakpointLa cantidad de cloro que debe utilizarse para la desinfección del agua, se determina generalmente mediante el método de la demanda de cloro y el de breakpoint.Al incorporar el cloro al agua, reacciona con las sustancias que ésta contiene, quedando menos cloro en disposición de actuar como desinfectante.Entre estas sustancias destacan el manganeso, hierro, nitritos, sulfhídrico y diferentes materias orgánicas, las cuales, además de consumir cloro, producen compuestos orgánicos clorados que pueden ser la causa de olores y sabores desagradables. Otra sustancia presente, a veces, en el agua y que reacciona de una forma muy particular con el cloro es el amoníaco. En este caso se forman compuestos denominados cloraminas, las cuales poseen poder desinfectante, aunque en menor grado que el cloro.

Las posibles reacciones responsables de la aparición de los gases antes mencionados y de la desaparición de las cloraminas son las siguientes:

Si se continúa añadiendo cloro en exceso, de manera que reaccione con todas las sustancias presentes, llegará un momento en que el cloro sobrante aparecerá como cloro residual libre, que es el que realmente actúa ahora como agente desinfectante.La demanda de cloro es la diferencia entre la dosis de cloro añadida y el contenido de cloro residual al cabo de un tiempo de contacto suficiente para completar las reacciones antes expuestas.El control perfecto de la desinfección, se efectúa mediante los correspondientes exámenes bacteriológicos del agua, pero para un control más rápido del contenido en cloro libre y combinado

de un agua tratada, se determina la concentración de cloro residual mediante el método del DPD, o bien por yodometría y valoración con tiosulfato sódico; también, en instalaciones importantes suelen emplearse instrumentos automáticos de medida permanente, mediante determinaciones colorimétricas o determinaciones amperométricas.El cloro presente en el agua tratada que se conoce como «cloro residual», puede presentarse como «cloro residual libre» o como «cloro residual combinado».El cloro residual libre está constituido esencialmente por el ácido hipocloroso y el ión hipoclorito; y el cloro residual combinado lo forman generalmente las cloraminas. Para que el cloro residual libre esté presente en un agua tratada con cloro después del suficiente tiempo de contacto, es necesario que la cloración se lleve a cabo mediante una dosis lo suficientemente elevada de cloro, hecho conocido como «dosificación con cloro sobrante», «cloración por el punto crítico» o «cloración al breakpoint», con lo cual el cloro oxidará todas las sustancias que estén en disposición de ser oxidadas, se combinará, destruirá y eliminará otras, como por ejemplo las cloraminas , y después de todo esto aún quedará un exceso de cloro libre residual. La dosis de cloro a la cual comienza a aparecer el cloro libre residual es la llamada dosis de breakpoint. Indicaremos ahora, y después ampliaremos, que algunas de las sustancias orgánicas cloradas formadas con el cloro libre son causa de preocupación desde el punto de vista sanitario.Teóricamente, en un agua totalmente pura, al ir adicionando cloro, la concentración residual medida del mismo sería igual al cloro incorporado. Pero esto no ocurre así en aguas que no son completamente puras, que es el caso general.Entonces, al ir adicionando cloro y después de haberse oxidado las diversas sustancias que ya indicamos y formado las cloraminas, si había presente amoníaco y otros compuestos clorados de adición, si medimos ahora el cloro residual, se observará que éste no corresponde al añadido, sino que es menor, llegando incluso a un punto, en que en lugar de ir aumentando la concentración de cloro residual ésta disminuye. La explicación de este descenso se justifica por el hecho de que una vez formados los diversos derivados orgánicos del cloro y las cloraminas, llegan a destruirse mediante la adición de más cloro, formándose otros compuestos que no suministran cloro residual. Cuando se han destruido estos compuestos clorados, comienza a aparecer el cloro residual libre, ya medida que se añade cloro al agua aumenta la concentración de cloro residual libre, pudiendo subsistir a la vez una pequeña concentración de cloro residual combinado, debido a compuestos que no han sido destruidos totalmente. Se considera que cuando el 85 % ó más del cloro residual del agua está en forma libre, la desinfección se ha realizado al breakpoint.

En la figura queda mostrado de forma gráfica lo anteriormente expuesto. El breakpoint es la dosis correspondiente al mínimo de la curva. Este punto no lo presentan claramente las aguas con poca materia orgánica o compuestos nitrogenados.La adición de cloro más allá del breakpoint, producirá un aumento del cloro libre disponible directamente proporcional al cloro añadido (hipoclorito sin reaccionar).La razón principal para añadir suficiente cloro como para obtener cloro residual libre radica en que se asegura que se alcanzará la desinfección. En ocasiones, debido a la formación de tricloruro de nitrógeno y de sus compuestos afines, las operaciones de cloración al breakpoint han presentado problemas de olores. La presencia de compuestos adicionales durante la cloración da lugar a la

reacción con la alcalinidad del agua residual y, en casi todos los casos, la reducción del pH será pequeña. La presencia de compuestos adicionales que reaccionen con el cloro puede alterar significativamente la forma de la curva del breakpoint. La cantidad de cloro que se debe añadir para alcanzar un nivel de cloro residual determinado recibe el nombre de demanda de cloro.

Cloro residual en la red de distribuciónEl consumo de cloro en el agua de una red de distribución se debe, por una parte, al consumo del cloro por la propia agua (sustancias presentes en ella y otras condiciones físicas) y por otra, al consumo que se produce en la interfase con las paredes de las conducciones.En el agua, el consumo depende principalmente de la temperatura y del contenido en materias orgánicas disueltas (COT).En la interfase con las paredes, el consumo de cloro se produce por la interacción con los productos de corrosión y por los depósitos y biomasa fijada en las paredes.La disminución del cloro residual en una masa de agua, viene expresada por la ecuación exponencial siguiente:

Es decir, hay una disminución exponencial de cloro residual con el tiempo.La constante K puede ser calculad por la siguiente ecuación:

Un tiempo de exposición mínimo es necesario para que la concentración de cloro aplicado garantice la desinfección.Para un agua correctamente pretratada, se debe mantener un C.t del orden de 15 (mg.min/.l), por ejemplo 0,5 mg/l. de cloro libre durante 30 minutos, ó 0,25 mg/l. durante 1 hora.A título de ejemplo comparativo, se muestran valores C.t para diversos desinfectantes:Cloro = 15 (0,25 mg/l. durante 60 minutos)Ozono = 1,6 (0,40 mg/l. durante 4 minutos)ClO2 = 10 (0,30 mg/l. durante 33 minutos)Monocloramina = 100 (0,80 mg/l. durante 120 minutos

Las dos técnicas de cloración generalmente empleadas son la cloración residual libre y la cloración residual combinada (más la primera que la segunda).La técnica de la cloración residual libre supone la aplicación de cloro al agua para conseguir que ya sea directamente o bien después de la destrucción del amoníaco, quede un cloro residual libre, tanto a la salida de la planta como en la red de abastecimiento.La técnica de la cloración residual combinada implica la reacción del cloro con el amoníaco natural o añadido (sin llegar a la destrucción de éste) y mantener este cloro residual combinado en la red.

Eficacia germicida del cloroCuando se utiliza cloro para la desinfección del agua residual, los principales parámetros a medir, además de los parámetros ambientales tales como pH o la temperatura, son el número de organismos y el cloro residual remanente después de un período de tiempo determinado. El grupo de los organismos coliformes se puede determinar empleando el procedimiento del número más probable o mediante el método de recuento en placas.El cloro residual (libre y combinado), se debe medir empleando el método amperométrico, cuya mayor fiabilidad respecto a los demás métodos existentes en la actualidad ha sido probada.Cuando todos los parámetros físicos que controlan el proceso de cloración se mantienen constantes, la eficacia germicida de la desinfección medida a partir de la supervivencia bacteriana, depende principalmente del cloro bactericida residual presente, R, y del tiempo de contacto, t. Se

ha comprobado que aumentando el valor de cualquiera de estas variables R o T, y disminuyendo simultáneamente el valor de la otra, se puede alcanzar aproximadamente el mismo grado de desinfección. Por lo tanto se pude decir que la desinfección se puede expresar en función del valor del producto (R x T).

Dosificación del cloroEl cloro se suministra en forma de gas licuado a alta presión en botellas de tamaños variables entre cilindros de 68 kg y contenedores de 1 tonelada, camiones multicisterna que transportan 15 contenedores de 1 tonelada, y camiones cisterna con capacidades de 16,30 y 55 toneladas. La elección del tamaño del recipiente a presión depende del estudio económico de costes de transporte, almacenamiento, ocupación de espacio y cantidad de cloro utilizado.Las instalaciones de almacenamiento y manipulación se pueden proyectar con ayuda de la información facilitada por el Chlorine Institution y también se deben tener en cuenta las necesidades de prevención contra el fuego. Aunque todas las precauciones y dispositivos de seguridad que se deban incluir en las instalaciones de manipulación del cloro sean demasiado numerosas para citarlas, a continuación enumeraremos las más relevantes:1. El cloro gas es tóxico y muy corrosivo. Deberá preverse una adecuada ventilación para la extracción de gas a nivel del suelo, ya que es un gas más pesado que el aire. El sistema de ventilación deberá tener capacidad para llevar a cabo al menos 60 renovaciones de aire por hora. También puede ser necesario instalar sistemas de lavado cáustico de emergencia para neutralizar las fugas de cloro.2. Las salas en las que se almacene el cloro y esté instalado el equipo dosificador deberán estar separadas del resto de la planta por tabiques, y sólo deberán ser accesibles desde el exterior. Se deberá construir una ventana fija de observación en una pared interior. A la entrada de la sala deberá situarse el control de los ventiladores, y cerca de la entrada deberán colocarse máscaras de gas en zonas protegidas pero de rápido acceso.3. Para evitar la posibilidad de congelación, se deberá controlar la temperatura en las zonas de dosificación y cloración.4. El gas y líquido del cloro seco se puede manipular en conducciones de hierro forjado, pero el cloro disuelto es altamente corrosivo, y se debe manejar en tuberías de PVC.5. Deberá preverse un adecuado almacenamiento de los cilindros de reserva. La cantidad de cloro almacenado se debe calcular en función de la disponibilidad y dependencia del suministro, así como de la cantidad de cloro consumido. Los cilindros en uso se sitúan sobre una báscula, y la pérdida de peso se usa como una medida de la dosificación de cloro.6. Para evitar el sobrecalentamiento de los cilindros llenos en climas cálidos, los cilindros se deben proteger de la luz solar.7. En sistemas de mayores dimensiones, se deben disponer sistemas de análisis de cloro residual para observar y controlar la posibilidad de dosificaciones excesivas o demasiado escasas.8. Las instalaciones de almacenamiento y dosificación de cloro se deben proteger frente al riesgo de incendios. Además, se deben incluir sistemas de detección de fugas de cloro y conectarlos a un sistema de alarma y al sistema de lavado de emergencia, si es que existe.

DecloraciónLa decloración es la práctica que consiste en la eliminación de la totalidad del cloro combinado residual presente en el agua después de la cloración, para reducir los efectos tóxicos de los efluentes descargados a los cursos de agua receptores o destinados a la reutilización.

Toxicidad de los compuestos de cloro residualesLa cloración es uno de los métodos más comúnmente utilizados para la destrucción de los organismos patógenos y otros organismos perjudiciales que puedan poner en peligro la salud humana. Sin embargo, como se ha señalado anteriormente, algunos de los compuestos orgánicos presentes en el agua residual pueden causar interferencias en el proceso de cloración.Muchos de estos compuestos pueden reaccionar con el cloro para formar compuestos tóxicos, que pueden tener efectos adversos a largo plazo sobre los usos de las aguas a las que se descargan.

A fin de minimizar los efectos de esta toxicidad potencial del cloro residual sobre el medio ambiente, se ha considerado necesario declorar el agua residual previamente clorada.

Análisis de la decloraciónEl producto químico que más se emplea para llevar a cabo la decloración, tanto si es necesaria para cumplir las limitaciones de vertidos, como si se aplica para mejorar la calidad del efluente de la cloración al breakpoint para la eliminación del nitrógeno amoniacal, es el dióxido de azufre.También se ha empleado con este fin el carbón activado. Los siguientes apartados tratan sobre la aplicación de ambos procedimientos. Otros compuestos que también se han venido empleando son el sulfito de sodio (Na2SO3) y el metabisulfito de sodio (Na2S2O5).Dióxido de azufre. El gas dióxido de azufre elimina, sucesivamente, el cloro libre, la monocloramina, la dicloramina, el tricloruro de nitrógeno, y los compuestos policlorados. Cuando se añade dióxido de azufre al agua residual, tienen lugar las siguientes reacciones:Reacciones con cloro:

reacciones con cloraminas:

En la reacción global entre el dióxido de azufre y el cloro, la relación ponderal estequiométrica entre el dióxido de azufre y el cloro es de 0,9: 1. En la práctica, se ha podido comprobar que se necesita 1 mg/l de di óxido de azufre para declorar 1 mg de cloro residual (expresado como CI2).Dado que las reacciones del dióxido de azufre con el cloro y las cloraminas son casi instantáneas, el tiempo de contacto no suele ser un factor esencial. Por esta razón no se emplean cámaras de contacto, aunque es absolutamente imprescindible un mezclado rápido y eficaz en el punto de aplicación.La relación entre el cloro libre y el cloro total combinado residual antes de la decloración es el factor determinante de si el proceso de decloración se completará o si se conseguirá una decloración parcial. Una relación menor del 85 por 100 indica, normalmente, que existe una cantidad sustancial de nitrógeno orgánico que interfiere el proceso del cloro residual libre.En la mayoría de los casos, la decloración con dióxido de azufre constituye un proceso unitario muy fiable en el tratamiento del agua residual, siempre que la precisión del sistema de control de cloro residual combinado sea la adecuada. Es conveniente evitar dosificar el di óxido de azufre en exceso, no sólo por el gasto innecesario, sino también a causa de la demanda de oxígeno que produce el exceso de dióxido de azufre.La reacción que tiene lugar entre el exceso de dióxido de azufre y el oxígeno disuelto, que es una reacción relativamente lenta, obedece a la siguiente expresión:

El resultado de esta reacción es una reducción del contenido de oxígeno disuelto en el agua residual, junto con un aumento de los valores medidos de la DBO, la DQO, y un posible descenso del valor del pH.Todos estos efectos se pueden eliminar por medio de un control adecuado del sistema de decloración.Las instalaciones de decloración con dióxido de azufre son parecidas a los sistemas de cloración debido a que el equipo del di óxido de azufre es intercambiable con el de cloración.Los parámetros básicos de control de este proceso son: (1) una adecuada dosificación basada en un control preciso (amperométrico) del cloro residual combinado, y (2) una mezcla adecuada en el punto de aplicación del dióxido de azufre.Carbón activado. La decloración mediante adsorción sobre carbón activado proporciona una completa eliminación tanto del cloro residual libre como del combinado. Cuando se emplea carbón activado en el proceso de decloración, las reacciones que tienen lugar son las siguientes:Reacciones con el cloro:

Reacciones con las cloraminas:

El carbón activado granular se utiliza en filtros de gravedad o a presión. Si el carbón se va a emplear, exclusivamente, para la decloración, este proceso debe ir precedido de otro a base de carbón activado para la eliminación de otros constituyentes susceptibles de ser eliminados.En plantas de tratamiento que emplean el carbón activado para la eliminación de la materia orgánica, se pueden emplear para la decloración tanto los mismos lechos como otros diferentes, siendo factible la regeneración del carbón. Dado que se ha podido comprobar que la utilización del carbón granular en columnas es muy efectiva y fiable, siempre se debe tener en cuenta a la hora de plantearse la necesidad de decloración.Es de esperar que la principal aplicación del carbón activado en la decloración se dará en situaciones en las que también sean necesarios altos niveles de eliminación de materia orgánica.

Bromo:Tiene características químicas y desinfectantes similares a las del cloro.Parece poco probable que reemplace al cloro puesto que es más costoso y, además, comercialmente escaso. Por otra parte, por estar involucrado en la formación de hidrocarburos halogenados y por falta de experiencia en su uso, es poco factible su uso como desinfectante. El bromo, al igual que los otros halógenos tiene propiedades desinfectantes, reacciona con el amoníaco para formar brominas y presenta un fenómeno de punto de quiebre a una relación teórica Br:N de 17:1.Al hidrolizarse en el agua forma ácido hipobromoso:

Si bien la eficacia del bromo es comparable a la del cloro y el yodo en la destrucción de microorganismos, su costo es más alto que el de dichos compuestos y su manejo (en especial el del bromo líquido) crea problemas. Es por eso que se ha limitado su uso a la desinfección de piscinas pues produce menor irritación de los ojos que el cloro.

Yodo: De los cuatro halógenos es el de mayor masa atómica y el menos soluble en agua, 339 mg/L, así como el menos hidrolizable y el de menor potencial de oxidación; ofrece reactividad mínima con los compuestos orgánicos. Por las características anteriores, los residuales de yodo son más estables y persisten más tiempo en presencia de materiales orgánicos o substancias oxidables por los demás halógenos.El yodo elemental, I2 reacciona con el agua así:

A pH mayor de 4.0 el ácido hipoyodoso, HIO, se disocia en ion hidrógeno e ion hipoyodito; a pH mayor de 8.0 es inestable y no forma el ion hipoyodito si no que se descompone en la siguiente reacción:

Hasta pH 5.0 casi todo el yodo está en la forma elemental, I2; entre pH 6.0 y 8.0 el porcentaje de I2 disminuye y aumenta el de HIO. A pH 8.0, un 12% está presente como I2 y un 88% aproximadamente como HIO, con solamente un 0.005% de IO-.Los estudios realizados indican que el ácido hipoyodoso, HIO, destruye bacterias a una tasa superior que el yodo, I2. El ion yoduro I- y el HIO3 son prácticamente inertes como viricidas. Sin embargo, el yodo, I2 es más efectivo como exterminador de quistes de Entamoeba histolytica que el HIO. Se ha encontrado que la acción bactericida del yodo es en general similar a la del cloro en

cuanto a la influencia de la temperatura y del pH, pero en las mismas condiciones se requieren dosis más altas de yodo para obtener los mismos resultados de mortalidad.La ventaja del yodo sobre el cloro estriba en que el yodo no reacciona con los compuestos de nitrógeno, no forma yodominas y, por lo tanto, la efectividad del I2 como bactericida y quisticida, así como el efecto viricida del HIO, no son afectados por la demanda de los compuestos de nitrógeno. Sin embargo, parece poco probable que el yodo reemplace al cloro debido a su alto costo y baja disponibilidad comercial.Un método práctico para desinfección con yodo en acueductos es el de aplicar soluciones de baja concentración de yodo elemental, proveniente de yodo en cristales. Las dosificaciones más usadas son de 1 a 2 mg/L. La aplicación se hace generalmente por medio de un saturador; los cristales de yodo se colocan en una capa de aproximadamente 30 cm. de altura y se dejan disolver en agua. Dada la baja solubilidad del yodo, la solución tendrá, según la temperatura, una concentración de 200 a 300 mg/L y se aplica con una bomba dosificadora o con control apropiado. Para medir el residual de yodo se puede usar el método del yoduro-almidón y los métodos colorimétricos con DPD o con violeta cristal leuco.

Ozono:El ozono es una forma alotrópica del oxigeno producida mediante el paso del oxígeno o aire seco a través de una descarga eléctrica de 5000-20000 V, 50- 500 Hz, con un consumo energético de 10-25 Kwh. /Kg. de ozono. Es un gas azul, muy tóxico e inestable, con olor picante y uno de los más potentes germicidas usados en tratamientos de aguas.Sus ventajas radican en su alta efectividad germicida, su habilidad para remover color, olor y sabor, y que su potencia no se ve alterada por los compuestos de amoniaco ni por el pH. Como desventaja tiene que como el oxígeno es poco soluble en agua y debido a su inestabilidad no deja residual en ella, o sea, una vez descompuesto el único material residual es más oxígeno disuelto. Además el ozono debe ser producido in situ mediante generadores de ozono de alto consumo eléctrico, lo cual ha limitado su uso.En general se ha encontrado que el ozono iguala o supera las características depuradoras del cloro y que en la mayoría de los casos un residual de 0.1 mg/L durante 5 minutos es apropiado para desinfectar aguas con alto contenido orgánico y libres de material suspendido.El proceso de ozonizaciónExisten tres componentes en un sistema de ozonización: el generador de ozono, el contactor de ozono y un dispositivo de destrucción de ozono.a.- La generación de ozonoEl ozono se produce en un generador de ozono. El gas de insumo puede ser aire u oxígeno puro. Se aplica un voltaje alto (6.000-20.000 V) a dos electrodos y este Voltaje produce un arco. En el arco, parte del O2 se transforma en O3. El ozono es muy inestable y vuelve a convertirse en O2 en minutos. Por ello, el ozono debe generarse en el lugar ya que no se le puede enviar hasta la planta de tratamiento.Aproximadamente de 1 a 10 por ciento del oxígeno que fluye por los electrodos se transforma en ozono. Cuando se utiliza aire como gas de insumo, la concentración de ozono varía entre 1 y 4 por ciento. Cuando se usa oxígeno puro, la concentración se encuentra entre 4 y 12 por ciento, en términos de peso.Alrededor de 80 a 95 por ciento de la energía se convierte en calor, la que se debe eliminar del electrodo conectado a tierra, generalmente mediante enfriamiento por agua. Las variables operativas son la energía aplicada, la eficiencia y el diseño del generador, el flujo de gas de insumo y la temperatura.

Figura 1. Generador dieléctrico de ozonoLos sistemas de alimentación de aire tienen que extraer el polvo y la humedad del aire.Esto se puede hacer mediante el uso de filtros, secadoras y compresores.Se necesita mucha maquinaria y supervisión. El sistema de oxígeno puro usa oxígeno líquido (OXL) y es mucho más sencillo. Sólo se necesita un vaporizador.

b.- Contactores de ozonoPara que el ozono haga su trabajo de desinfección y oxidación, debe entrar en contacto con el agua y dispersarse de la manera más fina posible.Generalmente, esto se realiza a través de difusores de burbujas finas ubicados en cámaras con deflectores o en un contactor de tipo turbina. Los difusores de cámara con eflectores parecen ser los más comunes.El número de cámaras, su geometría, losLos sistemas usados y su operación varían de una planta a otra y dependen de la experiencia de los ingenieros de diseño. La figura 2 muestra el diseño característico para un contactor de cámara con deflectores.

Figura 2. Cámara con deflectores

Un contactor de ozono típico generalmente tiene varios compartimientos en serie con difusores de burbuja en el fondo. En el primer compartimiento, el agua fluye hacia abajo en sentido contrario al de las burbujas, que ascienden, y en el segundo compartimiento el agua fluye hacia arriba. Las cámaras se cubren para prevenir el escape de ozono y aumentar la presión parcial del ozono en el contactor. Las cámaras adicionales garantizan el tiempo de contacto entre el ozono y el agua.Cada una de las cámaras tiene puntos de muestreo para que se pueda determinar la concentración de ozono en cada cámara.Esto es necesario para calcular la concentración del producto y tiempo de retención a fin de conseguir el valor CT requerido. La última cámara todavía debe tener una concentración de ozono de 0,1 ppm.La figura 3 muestra un contactor con difusor de turbina que mezcla el ozono con el agua. Luego, las cámaras de contacto establecen el tiempo de contacto.

Figura 3. Difusor con turbina

C.- Destrucción del ozono liberadoEl gas liberado por los contactores de ozono generalmente excede el límite establecido por la Administración de Seguridad y Salud Ocupacional (OSHA), que es de 0,1 ppm, en términos de volumen, por lo que el ozono restante se tiene que reciclar o destruir. El gas liberado pasa primero por un desempañador que captura gotitas de agua en una malla de acero inoxidable. Luego, el gas se calienta y pasa por una unidad de destrucción que contiene un catalizador para acelerar el proceso.El requerimiento de energía oscila entre 1 y 3 Kw. por cada 100 pcpme (pies cúbicos/minuto estándar) (3 m3/min) del flujo de gas (DeMers,1996).El producto generado de la destrucción del ozono es oxígeno puro que puede ser reutilizado si se emplea el oxígeno puro como fuente par la generación de ozono.En la figura 4 se ilustra un diagrama de flujo esquemático típico de desinfección con ozono:

Figura 4. Diagrama de flujo esquemático de desinfección con ozono

Consideraciones de seguridadEl ozono existe naturalmente en el ambiente. Probablemente las mayores concentraciones a corto plazo se producen durante las tormentas, cuando los rayos producen ozono. En el ambiente de oficina, el ozono se detecta cerca de las fotocopiadoras. Los soldadores están expuestos al ozono producido por el arco durante el proceso de soldadura. Asimismo, los residentes que viven en grandes urbes como Denver, Los Angeles, Ciudad de México, Bogotá, Caracas, Sao Paulo, etc., están expuestos a concentraciones de ozono en el rango de 0,5 a 1,0 ppm cuando los gases de escape de los automóviles e industrias reaccionan con la luz solar.Como el ozono es un oxidante fuerte, reacciona con el tejido humano, en particular en los pulmones, lo que produce dificultades para respirar. Los ojos y la nariz también se ven afectados. La OSHA ha establecido límites para los ambientes de trabajo, los cuales se presentan en el cuadro 3.

Cuadro 3. Exposición al ozono

En una planta de tratamiento de agua, los monitores de ozono supervisan continuamente las concentraciones de ozono en el agua de las celdas del contactor, en el aire en contacto con el flujo de los gases liberados, y en el aire ambiental dentro y alrededor de la planta de ozono. Las alarmas generales se activan ante una concentración de 0,1 ppm y los generadores de ozono se detienen instantáneamente ante una concentración de 0,3 ppm. Este es un gran avance con respecto a la prueba del “olfato” usada en las plantas antiguas de Europa (Reiff,1992).Las paralizaciones de los sistemas de ozono debido a fugas son raras, pero sí ocurren debido a fugas en los accesorios y grifos de muestreo. Sin embargo, los operadores en las plantas de tratamiento de agua probablemente estén mejor protegidos que los residentes urbanos

Dioxido de cloroEl dióxido de cloro es otra sustancia bactericida cuyo poder de desinfección es igualo superior al del cloro, y que se ha comprobado que resulta más efectivo que el cloro en la inhibición e inactivación de virus. Una explicación posible de este fenómeno se basa en el hecho de que una proteína, la peptona, puede adsorber el dióxido de cloro. Dado que los virus tienen un recubrimiento proteínico, es posible que la inactivación del virus venga provocada por la adsorción del dióxido de cloro en la superficie de dicho recubrimiento. En el pasado, el uso del dióxido de cloro no había sido considerado viable debido a su alto coste económico.

Generación del dióxido de cloroLa generación del dióxido de cloro debe llevarse a cabo in situ debido a que se trata de un gas inestable y explosivo. En el proceso de generación del dióxido de cloro es necesario hacer reaccionar el clorito de sodio (NaCIO2) con cloro para producir dióxido de cloro gas, de acuerdo con la siguiente reacción:

Exposición LimitesOlor detectabletos/ irritación 8 min 1 minLimite OSHA 8 hLimite OSHA 15 min

Conc mortal en < 1 min

0,01-0,05 ppm

1 ppm4 ppm0,1 ppm0,3 ppm

10.000 ppm

1,34 mg de clorito de sodio reaccionan con 0,5 mg de cloro para producir 1,0 mg de dióxido de cloro. Debido a que el clorito de sodio comercial suele tener el 80 por 100 de pureza, hay que aumentar a 1,68 mg la cantidad necesaria de clorito de sodio para la producción de 1,0 mg de dióxido de sodio.

Efectividad del dióxido de cloroEl agente desinfectante que se presenta en un sistema que contiene dióxido de cloro es el dióxido de cloro libre disuelto. La química del dióxido de cloro en medio acuoso no es bien conocida en la actualidad. El dióxido de cloro tiene un potencial de oxidación extremadamente alto, lo cual puede explicar su potencial germicida. Debido a este alto potencial de oxidación, es posible que los mecanismos bactericidas que provoca tengan que ver con la inactivación de los sistemas de enzimas críticos, o con la interrupción y destrucción dEL proceso de síntesis de proteínas.

Formación de subproductos.La utilización de dióxido de cloro puede dar lugar a la formación algunos productos finales potencialmente tóxicos, como el clorito y el clorato, y a su presencia en forma de componentes del cloro residual total. Las cantidades de dióxido de cloro residual y de los productos finales de la reacción se degradan a mayor velocidad que el cloro residual, por lo que pueden no representar una amenaza tan directa para la vida acuática como lo es el cloro residual. Una ventaja del uso del dióxido de cloro es que no reacciona con el amoníaco para dar paso a la formación de las cloraminas, que son potencialmente tóxicas. También se ha podido comprobar que no se forman compuestos orgánicos halogenados en cantidades apreciables. Este hecho es especialmente cierto en cuanto a la formación de cloroformo, que es una sustancia cuyos efectos cancerígenos están bajo sospecha.

Impacto ambiental.El posible impacto ambiental ocasionado por el uso del dióxido de cloro en la desinfección de las aguas residuales todavía no se conoce con exactitud. Se considera que los efectos producidos no son tan nocivos como los derivados del proceso de cloración. El dióxido de cloro no reacciona con el agua ni se disocia en ella, como ocurre con el cloro. No obstante, debido a que la formación del dióxido de cloro se suele conseguir a partir del cloro y del clorito de sodio, es posible que exista una cantidad remanente de cloro libre en la solución de dióxido de cloro resultante (dependiendo del proceso), con lo que el impacto sobre el medio ambiente acuático sería parecido al producido por la presencia de cloro residual.También existirá una cantidad residual de dióxido de cloro, pero se ha podido comprobar que su influencia no es tan nociva para el medio ambiente acuático.

Declaración del dióxido de cloroLa decloración del agua residual desinfectada con dióxido de cloro se puede llevar a cabo con dióxido de azufre. La reacción que tiene lugar en la solución de dióxido de cloro es la siguiente:

A partir de la Ecuación, se puede observar que son necesarios 2,5 mg de dióxido de azufre por cada mg de dióxido de cloro residual (expresado en forma de CIO2). En la práctica, se suele emplear un valor de 2,7 mg/mg..Efectos del ClO2 en el tratamiento del agua potable

Sustancias ReacciónSustancias orgánicas naturales y sintéticas seleccionadas

Puede reaccionar para formar clorito

Hierro y manganeso OxidaciónColor RemociónTHMFP ReducciónSustancias orgánicas Oxidación

Fenoles Oxidación a quinonas

Desinfectante Eficacia Biocida

Estabilidad Efecto de la eficacia del pH (pH=6-9)

Ozono 1 4 Poca influenciaDióxido de cloro 2 2 Se incrementa ligeramente con un

aumento del pHCloro 3 3 Disminuye considerablemente con

una reducción del pHCloraminas 4 1 Poca influenciaEficacia biocida, estabilidad y efecto de pH

AGENTES FISICOS DE DESINFECCION MÁS UTILIZADOSÓSMOSIS INVERSALa ósmosis inversa se utiliza para desinfectar agua en sistemas domésticos. Sin embargo, debido a los elevados costes de energía en comparación con la cloración y a la eliminación de minerales dan lugar a sabores, así como sales disueltos en el agua, la ósmosis inversa se elige sólo como método de desinfección cuando se quiere también eliminar otro material suspendido, por ejemplo nitratos, cloruros, etc.

LA DESTILACIÓN SOLAREl agua destilada es insípida. Se debe siempre tratar el agua destilada antes de beberla. En algunas áreas el agua es tan inadecuada para beber que es necesario tratarla mediante ósmosis inversa o destilación. La destilación es sólo rentable comparada con la ósmosis inversa si se utiliza destilación solar o mediante calor residual.La destilación solar se realiza concentrado los rayos el sol mediante reflectores. Si los reflectores son diseñados correctamente, la temperatura en el punto de inflamación pude llegar a ser muy elevada. En el punto de inflamación el agua que se quiere destilar se hace circular por bajo la ligera sobrepresión.Cuando la temperatura del agua es de aproximadamente 100 ºC, se abre una válvula, parte de ella es transformada en vapor. El vapor es recogido en una tubería que baja a un depósito de condensado con agua fría.Al mismo tiempo que el agua proveniente del sistema es evaporada, nueva agua fría es añadida, de modo que el proceso puede continuar y cuando los rayos solares pueden elevar la temperatura del agua a más de 100 ºC. Las impurezas concentradas en el fondo del depósito tienen que ser vaciadas del sistema con frecuencia. El agua es movida mediante una bomba circuladora que está protegida contra el vapor del contraflujo por una válvula de retención. No se podrá cerrar el sistema de tuberías por completo, siempre tiene que haber un pequeño by-pass.

LA PASTERIZACIÓNEn zonas donde las tarifas eléctricas son bajas y el agua muy dura, las pasterización se utiliza como desinfección. El método está basado en el principio de que el calentamiento del agua a una temperatura de al menos 70 ºC eliminará todos los cultivos de bacterias y virus peligrosos para el organismo humano. Al mismo tiempo grandes partes del contenido de calcio del agua segregan en las superficies de calentamiento. El calcio depositado es eliminado de los elementos de calentamiento, incrustado éstos con ácido. Por razones económicas se utiliza recuperación de calor, o sea el agua calentada es llevada a un intercambiador de calor de tipo contracorriente, donde intercambia su energía con el agua fría.El sistema funciona como sigue: el agua fría (10 ºC) es llevada a un intercambiador de calor. Aquí es calentada a aproximadamente 68 ºC por el agua caliente desinfectada, (aproximadamente a 75

ºC) que fluye por el intercambiador en dirección contraria hacia el depósito de almacenamiento. El agua es llevada desde el intercambiador de calor a un calentador de agua donde se aumenta su temperatura hasta unos 75 ºC. Al llegar a la temperatura correcta, se hace pasar por una válvula de solenoide y el intercambiador, hasta el depósito de almacenamiento. SI el agua no tiene la temperatura necesaria, el termostato que controla la válvula de solenoide cambiará la dirección del flujo, de modo que el agua pasará por el calentador de agua otra vez mediante la bomba circuladora incorporada.

RADIACION ULTRAVIOLETALas estrictas normas de control biológico a las que deben apegarse los fabricantes y la creciente preocupación del público por cuestiones de salud, han provocado el retiro de los medios tradicionales de desinfección química. La tecnología de la desinfección UV ha surgido como la opción del futuro más conveniente para la ecología.La Radiación Ultravioleta o "Luz UV", como se le conoce comúnmente, es una tecnología comprobada que se utiliza para resolver los problemas microbiológicos del agua. Esta tecnología es aplicable a todas las corrientes acuíferas, siempre que el agua a tratar pueda ser penetrada por luz.Prácticamente en todas las aplicaciones de tratamiento de agua se puede incorporar la luz ultravioleta como medio de desinfección y control microbiano.El ultravioleta es una región de energía del espectro electromagnético que yace entre la región de radiografía y la región visible. UV por sí misma yace en las gamas de 200 nanómetros (1.0 nanometro (nm) = 10 metros) a 390 nanómetros.Como los niveles de energía aumentan como los aumentos de longitud de onda, las radiografías tienen más energía que UV y UV tiene más energía que el espectro luz visible.El espectro UV se divide en cuatro regiones, que se designa el vacío UV, UV-A, UV-B, y UV-C. Nosotros particularmente nos enfocamos en los tres últimos. UV-A u onda larga ultravioleta, ocurre entre 325 y 390 nm, es representado por la luz solar. Este rango tiene poco valor germicida. UV-B u onda media ultravioleta ocurre entre 295 y 325 nm y es mejor conocido para su uso en lámparas. Estas ondas medias también se encuentran en la luz solar y proveen de algún efecto germicida si la exposición es suficiente.UV-C u onda corta ultravioleta ocurre entre 200 y 295 nm y es donde más ocurre el efecto germicida. La óptima acción UV germicida ocurre en 265 nm.Dado que la onda corta se filtra naturalmente por la atmósfera de la tierra, rara vez se encuentra sobre la superficie. Para tener ventajas del potencial germicida de UV-C, nosotros debemos buscar medios alternos de producción de luz UV. La producción de radiaciones de energía UV debe por lo tanto de lograr la conversión de energía eléctrica. Esta conversión se realiza con una lámpara de baja presión de vapor de mercurio. La luz UV se produce como resultado de la corriente de electrones a través del vapor ionizado de mercurio entre los electrodos de la lámpara (es de notar que el resplandor azulado dado por la lámpara UV se debe al gas dentro de la lámpara y no tiene acción germicida por sí mismo).Estas lámparas UV son similares en el diseño a lámparas fluorescentes estándares con unas pocas diferencias notables. Las lámparas UV típicamente se fabrican con cristal duro de cuarzo a diferencia de cristal suave encontrado en lámparas fluorescentes. Este cuarzo permite una transmisión de energía radiada UV de 90%. Las lámparas fluorescentes también contienen un revestimiento delgado de fósforo que convierte el UV a la luz visible.Los microorganismos comprenden una variedad amplia de estructuras únicas y pueden agruparse en cinco grupos básicos: bacterias, virus, hongos, protozoarios y algas. En términos simplistas, un microorganismo se constituye de la pared de célula, membrana citoplásmica y el material genético de célula, ácido nucleico. Es el material genético o DNA (ácido desoxirribonucleico) blanco para la luz UV. Como UV penetra la pared de célula y membrana citoplásmica, ocasiona una reestructuración molecular de DNA del microorganismo que así lo previene de reproducirse. Si una célula no puede reproducirse, se considera muerta.

Debido a la construcción individual de célula, niveles diferentes de energía UV se requieren para la destrucción. Las lámparas UV emiten sobre 90% de su energía radiante en 253.7 nm, que es muy cerca del pico eficiencia germicida de 265 nm.El grado de destrucción microbiológica es un producto de dos factores, que es la residencia real, o tiempo de contacto del agua está dentro de la cámara de esterilización; y la intensidad, que es la cantidad de energía por unidad de área (calculada por dividir la producción en watts por el área de superficie de la lámpara). Este producto de intensidad y el tiempo es conocido como la DOSIS y se expresa en micro watts, segundos por centímetro cuadrado (µwseg/cm²).

DiseñoEl diseño de un esterilizador ultravioleta tiene su base sobre como la dosis se entrega. Las lámparas individuales emiten una cantidad específica de energía ultravioleta y el flujo es un factor determinante por lo que no debe ser sobredimensionado. El tamaño de la cámara de reactor es también de importancia extrema dado que la intensidad disminuye por el cuadrado de la distancia después la lámpara.La selección de la balastra debe coincidir con la corriente activa correcta de la lámpara dado que una pérdida en intensidad ocurrirá si la lámpara no es operada en el rendimiento correcto. Las balastras de estado sólido ofrecen las ventajas de temperaturas más frescas, requerimientos menores de espacio y menos peso, todo con la entrega uniforme de energía.Los cartuchos de cuarzo resguardan el agua de la corriente de la lámpara, ofrecen temperaturas más uniformes y permiten una transmisión más alta de la energía.La variedad de aspectos opcionales que pueden proveerse en los esterilizadores, incluyen: dispositivos que controlan UV y miden el rendimiento real en 253.7 nm, controlando dispositivos que pararán la corriente de agua en caso de la falla del sistema, dispositivos de control de flujo para limitar adecuadamente la corriente de agua en las unidades, alarmas visuales y audibles (ambas locales y remotas) para advertir de fallas de lámpara, dispositivos para controlar temperaturas excedentes en la cámara de reactor, y cronómetro para controlar el tiempo de operación de lámparas UV

Los factores que afectan la UVLa eficiencia de un sistema UV para eliminar la contaminación biológica es directamente dependiente de las calidades físicas del influente de agua.Sólidos suspendidos o partículas ocasionan un problema de blindaje en que un microbio puede pasar al través del esterilizador sin realmente tener la penetración UV directa. Este blindaje puede ser reducido por la filtración mecánica a por lo menos cinco micras en el tamaño.Fierro y manganeso en niveles 0.03 ppm de fierro y 0.05 ppm de manganeso ocasionarán manchado sobre el cartucho de cuarzo o lámpara. Un apropiado pretratamiento se requiere para eliminar este problema de manchado.Calcio y magnesio (Dureza) permitirá formación de incrustaciones sobre el cartucho de cuarzo o lámpara. Este problema especialmente se magnificará cuando el flujo es bajo (o ninguno) los iones de magnesio y calcio se unen con carbonatos y sulfatos para formar acumulación progresiva de incrustaciones dentro de la cámara de esterilizador y sobre la lámpara o cartucho.Otros compuestos absorbentes tales como ácido húmico y fúmico, así como también los taninos reducirán la cantidad de energía UV disponible para penetrar el agua y afectar el material genético DNA, de la célula.

La temperatura es un factor determinante. La temperatura óptima de la lámpara UV debe estar cerca de 40º C (104ºF). Los niveles de UV fluctuarán con niveles de temperatura excesivamente bajos o altos. Un cartucho de cuarzo se utiliza para mediar el contacto agua/lámpara, reduciendo fluctuación de temperatura. Un método típico empleado en un sistema sin cartucho de cuarzo, es restringirlo considerando estas fluctuaciones.

VentajasEl bajo costo de inversión inicial, así como también reducción de gastos de operación cuando se compara con tecnologías similares tales como ozono, cloro, etc.Proceso de tratamiento inmediato, ninguna necesidad que tanques de retención.Sumamente económico, centenares de galones pueden tratarse por centavos de costo de operación.Ningún químico para agregar al abastecimiento de agua, ningún subproducto.Ningún cambio en el gusto, olor, pH o conductividad ni la química general del agua.La operación automática sin mediciones o atención especial.La simplicidad y facilidad de mantenimiento, período de limpieza y reemplazo anual de lámpara, sin partes móviles.Ninguna manipulación de químicos tóxicos, ninguna necesidad de requerimientos especializados de almacenaje.La instalación fácil, dos conexiones de agua y una conexión de energía.Más efectivo contra virus que el cloro.Es compatible con cualquier proceso de tratamiento de agua, por ejemplo:Osmosis Inversa, Destilación, Intercambio Iónico, etcétera.

AplicacionesLa tecnología UV actualmente se usa en un conjunto extenso de aplicaciones desde la protección básica de agua potable doméstica debido a un pozo contaminado hasta un tratamiento final para enjuagues de limpieza de partes electrónicas libre de gérmenes. La lista siguiente muestra unas áreas donde la tecnología ultravioleta está actualmente en uso:

Agua superficialAgua subterráneaCisternasEscuelasHospitalesMarinaGranjasRestaurantes

CerveceríaVinícolaEnlatadoAlimenticiaDestileríaCosméticosReposteríaEmbotelladora

FarmacéuticaElectrónicaAcuaculturaImpresiónPetroquímicaFotografía

InstalaciónUna vez que la aplicación es determinada, la colocación de la unidad UV debería tener consideración especial. El esterilizador debería ponerse tan cerca del punto de distribución como sea posible. Como UV es un proceso físico y no tiene valor residual, es imperioso que todos los puntos de la distribución (tubería) del sistema después del esterilizador sean químicamente tratados para asegurar que el sistema está libre de cualquier contaminación microbiológica.Las unidades UV deberían instalarse sobre la línea fría de agua antes de cualquier línea de distribución. Una distribución típica doméstica tendrá 5 gpm de flujo; sin embargo, si el valor del flujo está en cuestión, la unidad UV deberá considerarlo.Como una precaución, un regulador de flujo debería instalarse antes de cualquier esterilizador para asegurar que el flujo recomendado por el fabricante no es excedido.El esterilizador UV debería ser el último punto de tratamiento. Cualquier pretratamiento debería preceder el esterilizador. Si el abastecimiento de agua contiene Giardia Lamblia (u otros quistes), una unidad alterna de filtración mecánica debería instalarse en el punto de uso después de la unidad UV.La única manera positiva para determinar si el esterilizador está funcionando como fue diseñado, es obtener una prueba microbiológica sobre el abastecimiento de agua. Si bien la lámpara se

ilumina y parece estar funcionando, factores tales como calidad de agua, vida de la lámpara, y transmisión real, pueden afectar el rendimiento. Se recomienda que analice el agua periódicamente para asegurar que se recibe agua segura bacteriológicamente. Es también imperativo seguir directivas del fabricante sobre la calidad del agua y procedimientos operacionales.Parámetros de desinfecciónLa eficiencia en desinfección sistemas ultravioleta se ven afectados por ciertos parámetros como el flujo a tratar, la calidad del de las aguas, la concentración de microorganismos y su transmitancia. Esta última se refiere a la cantidad de sólidos disueltos y suspendidos en el agua que determinan el color y turbiedad. Cada uno de estos elementos influye de manera independiente como a continuación se menciona.• Flujo. Se debe conocer si el caudal a tratar está conducido en una tubería o en canal abierto, y si esta conducción se lleva a cabo a presión o por gravedad.• Calidad del agua. Este parámetro es importante para estimar las interferencias posibles que impiden una penetración efectiva de la luz, si existen substancias incrustantes en el agua que se pueden adherir al emisor.• Concentración de microorganismos. Como se mencionó anteriormente, para fijar la es necesario censar la concentración y tipo de microorganismo en el influente.• Transmitancia Sin duda, es el parámetro dominante del proceso ya que el éxito de la desinfección radica en la eficiencia de penetración.Evidentemente, entre mayor es la transmitancia del agua, la penetración de luz UV es más alta. No solo eso, sino también la cantidad de agua que se puede desinfectar por unidad de tiempo es mayor, es decir, cuando la transmitancia del agua es muy baja, el diámetro de la cámara de contacto debe ser menor con la finalidad de promover una irradiación homogénea en toda el agua.Las transmitancias que se contemplan comúnmente para diferentes calidades de agua son las siguientes :

Tratamiento v/s Transmitancia

• 100% de transmitancia para agua ultra pura (efluentes de osmosis inversa, destilación o des-ionización).• 85-92% de transmitancia para agua potable (efluentes de procesos de purificación como: coagulación-floculación, filtración granular, carbón activado, etc.)• 55-65% de transmitancia para agua residual tratada, (efluentes de procesos biológicos primarios y secundarios como sedimentación.)

MÉTODOS TRADICIONALES En el campo de la desinfección, tradicionalmente la competencia para la aplicación de luz UV son el cloro y el ozono. Tanto el ozono como el cloro, al incorporarlos a una corriente de agua, producen propiedades germicidas que destruyen químicamente a los microorganismos. La desinfección por ozono es el resultado de la desintegración de la pared celular del microbio debido a la oxidación, mientras que el cloro se difunde por la pared celular y destruye el grupo de enzimas. Ambos métodos provocan la muerte del microorganismo, debido al ataque del agente químico y a la descomposición. En la Tabla se proporciona una comparación de los tres métodos.

Tabla

En la bibliografía existe poca información sobre costos comparativos para diversas opciones de desinfección en plantas de tratamiento de agua. El cuadro 10 resume la información en relación con los costos capitales, operativos y de mantenimiento para varios desinfectantes alternativos. Los datos recientes presentados al USEPA por el panel de Chemical Manufacturers Chlorine Dioxide indica que estos datos aún tienen valor cualitativo. Como es de esperarse, el costo por galón de agua tratada es significativamente mayor para los sistemas más pequeños.

Estándares de calidad del agua

NOTAS:(1): Cuando no exista norma chilena sobre el método de ensayo para un determinado requisito, se debe usar aquellos métodos señalados en la última edición del Standard Methods for Examination of Water and Wastewater.

(2): Un número menor o igual al 20% de las muestras puede tener una concentración residual de desinfectante activo inferior al mínimo establecido. Pero solamente un 5% de las muestras puede tener una concentración residual de 0.0 mg/l.

(3): Instituto Nacional de Normalización. NCh412, Of. Nº63. Agua para fines industriales-ensayos- examen organoléptico.

(4): El Ministerio de Salud puede aceptar un contenido mayor de estas sustancias.

(5): Cuando se trata de agua potable distribuida por redes se considera como potable desde el punto de vista bacteriológico a aquella que cumpla las siguientes condiciones:a) de todas las muestras analizadas al mes, puede indicar presencia del grupo coliforme:

i) 10% de las muestras cunado se haya analizado 10 o más muestras en el mes.ii) una muestra cuando se haya analizado menos de 10 muestras en el mes.

b) de todas las muestras analizadas al mes, puede indicar la presencia de gérmenes del grupo coliforme en una concentración igual o superior a 5 gérmenes/100 ml:

i) el 5% de las muestras, cuando se haya analizado 20 o más muestras en el mes.ii) una muestra, cuando se haya analizado menos de 20 muestras en el mes.

FUENTE:Instituto Nacional de Normalización. 1984. Norma Chilena Oficial Nº409/1 Of.Nº84.Agua potable. Parte I: Requisitos. Aprobada por el Ministerio de Salud mediante Decreto Supremo Nº11 del 16/01/1984. Publicado en el Diario Oficial el 3/03/1984.

Estándares para aguas de regadío

NOTAS:(1): En aguas de riego destinadas a verduras y frutas que se desarrollan a ras de suelo y que habitualmente se consumen en estado crudo.FUENTE:Instituto Nacional de Normalización. 1978. Norma Chilena Oficial Nº1333.Aprobada por Decreto Supremo Nº867 del 07/04/1978 del Ministerio de Obras Públicas. Publicado en el Diario Oficial del 22/05/78.

Estándares para la Conductividad Específica ySólidos Disueltos Totales en Aguas de Regadío

FUENTE:Instituto Nacional de Normalización. 1978. Norna Chilena Oficial Nº1333.Aprobada por Decreto Supremo Nº867 del 07/04/1978 del Ministerio de Obras Públicas. Publicado en el Diario Oficial del 22/05/78.

2.3 Estándares para Aguas Destinadas a Vida Acuática (Aguas Dulces)

NOTA:V.N.: Valor Natural.(1): No debe haber: olor perceptible, detección visual o cubrimiento de fondo, orilla o ribera.

FUENTE:Instituto Nacional de Normalización. 1978. Norma Chilena Oficial Nº1333 (NCH 1333 OF. 1978). Aprobada por Decreto Supremo Nº867 del 07/04/1978 del Ministerio de Obras Públicas. Publicado en el Diario Oficial del 22/05/1978.

2.4Estándares para Agua Destinada a Uso Recreativo con Contacto Directo.

NOTAS:(1): Podra ser modificado por la autoridad competente.(2) Visualización de Discos de Secchi.

FUENTE:Instituto Nacional de Normalización. 1978. Norma Chilena Oficial Nº1333.Aprobada por Decreto Supremo Nº 867 del 07/04/1978 del Ministerio de Obras Públicas. Publicado en el Diario Oficial del 22/05/1978.

2.5. Estándares para Agua Destinada a Uso Recreativo sin Contacto Directo.

NOTA:(1): Podrá ser modificado por la autoridad competente.

FUENTE:Instituto Nacional de Normalización. 1978. Norma Chilena Oficial Nº1333.Aprobada por Decreto Supremo Nº 867 del 07/04/1978 del Ministerio de Obras Públicas. Publicado en el Diario Oficial del 22/05/1978.Esta norma se estudió para actualizar las especificaciones de los capítulos 1 a 8, ambos inclusives, de la norma chilena NCh 409.Of70 Agua Potable- Requisitos, declarada oficial de la República de Chile por Decreto Nº 354 del Ministerio de Obras Públicas y Transportes, de fecha 22 de Abril de 1970.Los anexos no forman parte del cuerpo de la norma.Esta norma ha sido declarada Oficial de la República de Chile por Decreto Nº 11, de fecha 16 de enero de 1984, del Ministerio de Salud.

AGUA POTABLE- PARTE 1: REQUISITOS1 ALCANCE Y CAMPO DE APLICACION1.1 Esta norma establece los requisitos físicos, químicos, radiactivos y bacteriológicos que debe cumplir el agua potable.

1.2 Esta norma se aplica al agua potable proviniente de cualquier sistema de abastecimiento.

2. REFERENCIAS

3. TERMINOLOGIA3.1 agua potable: agua que cumple con los requisitos físiscos, químicos, radiactivos y bacterilógicos prescritos en esta norma, que aseguran su inocuidad y aptitud para el consumo humano.

3.2 coliformes totales: comprende todos los bacilos Gram negativos, aerobios o anaerobios facultativos, no esporulados, que:

a) en la técnica de filtración por membrana, produzcan colonias con un brillo verde dorado metálico dentro de las 24 + 2 h de incubación, a 35 + 0,5ºC, en medio m- Endo; y/o

b) en la técnica de tubos múltiples, fermenten la lactosa con producción de gas a 35 + o,5ºC dentro de 48 h.

3.3 Coliformes Fecales: Comprende todos los bacilos Gram negativos, aerobios o anaerobios facultativos, no esporulados, que:

a) en la técnica de filtración por membrana, produzcan colonias de color azul dentro de 24 + 2 h, cuando se incuban en un medio m-FC a 44, 5 + 0,2º C; y/o

b) en la técnica de tubos múltiples, fermenten la lactosa con producción de gas a 44,5 + 0,2º C dentro de 24 + 2 h.

3.4 Color Verdadero: impresión visual causada por las materias disueltas en el agua.

3.5 Contaminación: presencia de materias extrañas que alteran o modifican las propiedades físicas, químicas, biológicas y/o radiactivas del agua, tendiendo a deteriorar su calidad, lo que puede degradar su utilización y/o constituir un riesgo para la salud humana.

3.6 Curie (Ci) : unidad de radioactividad, que expresa la intensidad de desintegración de una sustancia radiactiva, y corresponde a una velocidad de 3.7 x 1010 desintegraciones por segundo.

3.7 Muestra contaminada Bacteriológicamente: se considera como contaminada una muestra que:

a) en la técnica de tubos múltiples, presente un tubo con formación de gas en cualquier dilución; y

b) en la técnica de filtración por membrana, presente el desarrollo de una colonia en la filtración de 100 ml de muestra.

3.8 pH: logaritmo negativo a la base 10 de la concentración de iones-hidrógeno de solución, expresada en moles por litro. Indica la propiedad ácida, neutra o básica de la solución.Agua ácida: pH < 7Agua neutra: pH = 7Agua Básica: pH > 7

3.9. Radiactividad: desintegración espontánea de los núcleos atómicos de ciertos elementos, acompañada de emisión de partículas o de radiaciones electromagnéticas.

3.10 Residuo Sólido filtrable: material remanente, después de evaporar y secar a masa constante en una estufa a una temperatura de 104 +1ºC, una muestra de agua, previamente filtrada a través de un filtro de porosidad no mayor que 5 micrones.

3.11 SAAM: sigla de sustancias activas al azul de miletileno, denominación química genérica del grupo funcional de los detergentes de uso más general. Su contenido en el agua se expresa en mg/l

3.12 Sabor: sensación gustativa que producen las materias contenidas en el agua.

3.13 Servicio de Agua Potable: sistema de abastecimiento de agua potable, con redes independientes, constituido por una o más fuentes, su obras de conducción, tratamiento, regulación y distribución.

3.14 Técnica de filtración por membrana: método cuantitativo para evaluar la concentración de bacteria en el agua, mediante la filtración de volúmenes determinados de muestra a través de una membrana se incuba sobre un medio de cultivo adecuado en condiciones de tiempo, humedad y temperatura determinados.

3.15 Técnica de tubos múltiples: método cuantitativo para estimar la concentración de una serie de tubos en concentraciones decimales de crecientes de la muestra, en medio de cultivo y temperatura y determinados.

3.16 Turbiedad: interferencia óptica porducida por las materias en suspensión en el agua.

3.17 Unidad de la escala platino-cobalto: unidad de color de una solución patrón, definidas según se indica en la norma NCh 412.

3.18 Unidad nefelométrica: unidad de turbiedad de una solución patrón, definida según se indica en la norma en la norma NCh 412.

7. REQUISITOS BACTERIOLOGICOS7.1 El agua potable debe estar exenta de microorganismos de origen fecal, cuya presencia sse establece en base a la determinación de gérmenes del grupo coliforme. Sin embargo, cuando se trate de agua distribuida por redes, se considera como potable desde el punto de vista bacteriológico, a aquella que cumpla simultáneamente con las condiciones que se indican en los puntos 7.1.1 y 7.1.2.NOTA - Ver anexo A esta norma

7.1.1 De todas las muestras que se analicen mensualmente en un servicio de agua potable, puede indicar la presencia de gérmenes del grupo coliforme:

a) el 10% de las muestras, cuando se haya analizado 10 o más muestras en el mes; y

b) una muestra, cuando se haya analizado menos de 10 muestras en el mes.

7.1.2 De todas las muestras que analicen mensualmente en un servicio de agua potable, puede indicar la presencia de gérmenes del grupo coliforme en una concentración igual o superior a 5 gérmenes por 100 ml:

a) el 5% de las muestras, cuando se haya analizado 20 o más muestras en el mes; y

b) una muestra, cuando se haya analizado menos de 20 muestras en el mes.

7.2 En los puntos correspondientes a muestras que hayan evidenciado la presencia de gérmenes del grupo coliforme, se deben realizar pruebas diarias hasta que, por lo menos en 2 muestras consecutivas, no se detecte la presencia de dichos gérmenes. Estas muestras de repetición se hacen sin perjuicio del programa de muestreo rutinario establecido en la norma NCh 409/2 y se incluyen en la evaluación mensual que deben realizar los servicios de agua potable según los puntos 7.1.1 y 7.1.2

7.3 La determinación de gérmenes del grupo coliforme se debe efectuar por la técnica de tubos múltiples o por la técnica de filtración por membrana, de acuerdo a lo establecido en NCh 1620/1 ó NCh 1620/2, respectivamente.

8. DESINFECCION8.1 El agua potable distribuida por redes debe ser sometida a un proceso de desinfección, debiendo existir una concentración residual de desinfectante activo en la red en forma permanente.

8.2 En el caso de usar cloro o compuestos clorados como desinfectante, la concentración residual mínima de cloro libre debe ser de 0,20 mg/l en cualquier punto de la red, determinada en forma colodimétrica. (ver anexo b de esta norma).

8.3 De todas las muestras que se analicen mensualmente en un servicio de agua potable, un número menor o igual al 20% de ellas puede tener una concentración residual de desinfectante activo inferior al mínimo establecido. Pero solamente un 5% de ellas puede tener una concentración residual de 0,0 mg/l.

NOTA - El Ministerio de Salud puede dictar condiciones de excepción que él calificará.

ANEXO AEste anexo no forma parte del cuerpo de la norma, se inserta sólo a título informativo. Requisitos bacteriológicos.

A.1 Los requisitos bacteriológicos de esta norma se han establecido en base a considerar como indicadores de contaminación a los gérmenes del grupo coniforme (coliformes totales). Sin embargo, se considera conveniente que los servicios establezcan la diferenciación de coliformes fecales con el objeto de controlar y mejorar sus sistemas de tratamiento y operación.

ANEXO BEste anexo no forma parte del cuerpo de la norma, se inserta sólo a título informativo.Determinación de la concentración de cloro libre residual

B.1 Para la detterminación de la concentración de cloro libre residual en la red se recomienda el uso del método de DPD, (N;N-dietil-p-fenilendiamina).

B.2 Informe del Centro Internacional de Referencia de la Organización Mundial de la Salud sobre Abastecimiento Público de Agua han clasificado a la ortotoluidina dentro del grupo de sustancias carcinogénicas respecto a aquellas personass que trabajan en laboratorio.

9.2 TriclorometanoLa concentración máxima de triclorometano en agua debe ser o,1 mg/l. 8.4Cuando la concentración de desinfectante activo residual es inferior al mínimo establecido en el punto 8.2, deben tomarse muestras diarias adicionales en el mismo punto de la red de distribución, hasta que por lo menos 2 muestras consecutivas indiquen que el agua ha alcanzado este nivel. Estas muestras de repetición se hacen sin perjuicio del programa de muestreo rutinario establecido en norma NCh 09/2 y se incluyen en la evaluación mensual que deben realizar los servicios de agua potable según el punto 8.3.

10. MUESTREO La extracción de muestras para determinar los requisitos establecidos en esta norma, se efectúa de acuerdo a lo señalado en norma NCh409/2.

11. METODOS DE ENSAYOCuando no exista norma chilena sobre el método de ensayo para un determinado requisito, se debe usar aquellos métodos señalados en la última edición de Standard Methods for the examination of water and wasstewater *)