Ras-2000, sección II, titulo C, C8 desinfección

Presentado por: Luisa María Cetina Neira

Bucaramanga – SantanderUnidades Tecnológicas de Santander

Recurso Agua15 de agosto de 2014

En este literal se establecen los tipos de desinfección que pueden realizarse en el tratamiento del agua potable. Se establecen los estudios previos que deben realizarse, los productos químicos que se pueden emplear, las condiciones óptimas de operación y los criterios que deben ser considerados en el momento de seleccionar el tipo de desinfectante.

Objetivo

DefiniciónLa desinfección del agua se refiere a la inactivación de los microorganismos especialmente los patógenos que son causantes de enfermedades, que puede causar daños en los consumidores de agua, y cuya intensidad y gravedad varía dependiendo de muchos factores entre ellos: edad y condición física de la persona infectada, así como del tipo de microorganismo causante de la enfermedad y de la intensidad o concentración en el agua del agente infeccioso. La desinfección es tal vez el tratamiento más importante y de mayor trascendencia en la potabilización del agua.

Criterios para elegir el

desinfectanteSon diversos los criterios que se tienen que considerar para valorar el desinfectante más adecuado, entre los que figuran:

1. Aptitud de desinfectante para destruir las diversas clases de organismos en función de la temperatura y naturaleza del agua.

2. capacidad del desinfectante para que, en las concentraciones empleadas para conseguir la desinfección no comuniquen al agua sustancias toxicas o desagradables estéticamente.

3. Facilidad de aplicación técnica y económica.4. Capacidad del desinfectante para permanecer en

concentraciones residuales tales que eviten cualquier re contaminación, como pudiera ocurrir en la red de distribución.

5. adaptabilidad de técnicas de valoración practicas, rápidas y exactas, que nos permita conocer la concentración del desinfectante residual.

Selección del desinfectante

La selección de un desinfectante y los pasos a seguir antes de su elección, dependen de una serie de condiciones propias de cada sistema de abastecimiento, pero siempre habrá que buscar o tender hacia tres finalidades:

1. Proporcionar agua libre de patógenos.2. Evitar la producción de subproductos de la desinfección.3. Mantener una calidad bacteriológica en la red de abastecimiento, evitando

los recrecimientos bacterianos.

Los pasos a seguir en la selección de un desinfectante deben considerar tanto la evaluación y selección del desinfectante primario o principal como la del desinfectante secundario.

Métodos de desinfección La desinfección del agua puede llevarse a efecto por diferentes procesos: 1. con agentes químicos2. con medios físicos. Cada uno de ellos tiene sus ventajas y sus desventajas y se emplean uno u otro método según sean las circunstancias.

Métodos químicos Métodos físicos

Cloro y sus derivados Radiación ultravioleta

Bromo y sus derivados Calor

Ozono Radiación gamma

Peróxido de hidrogenó

Sales metálicas

Ácidos y álcalis

Cloración El cloro y sus derivados son por mucho los agentes desinfectantes que más se emplean en el mundo. Es posible emplear compuestos tales como: el cloro gas, el hipoclorito de sodio, el hipoclorito de calcio o compuestos organoclorados como el ácido tricloroisocianurico.Eventualmente todos ellos producen el ácido hipocloroso HClO y el ión hipoclorito ClO- que son los agentes activos, y su efectividad depende de la cantidad de estos componentes que el compuesto clorado forme al estar en solución acuosa.

Cloro gaseoso:

Cl2 + H2O HOCl + HCl (1) ⇒Cloro Acido hipocloroso

HOCl OCl- + H+ (2) ⇒ íon hipoclorito

Hipoclorito de sodio: Es de fácil manejo, no es tóxico a menos que sea ingerido, de fácil transporte, no requiere de equipos sofisticados para su aplicación. Tiene la desventaja de tener poca estabilidad, tiene una baja concentración de cloro activo (entre 2.5 y 15%, la concentración más común 10%).

NaOCl + H2O HOCl + NaOH ⇒

Nota: En caso de emplear cloro líquido o hipocloritos como desinfectantes, éstos deben cumplir con las Normas Técnicas ANSI/AWWA B301-92 y ANSI/AWWA B300-92 respectivamente.

Hipoclorito de calcio: Tiene la ventaja de ser más fácil su manipulación que el cloro gaseoso en pequeñas comunidades, tiene una alta solubilidad, de fácil transporte, no es tóxico a menos que sea ingerido, no requiere de equipos complejos para su dosificación. Este producto tiene un alto costo y sufre alteraciones una vez abierto el recipiente. Ca(OCl)2 + 2H2O 2HOCl + Ca(OH)2 ⇒

Cal clorada: Tiene la ventaja de fácil manejo, no es tóxica, de fácil transporte, buena solubilidad en el agua, no requiere equipos sofisticados para su dosificación. Genera residuos calcáreos, baja estabilidad, debe ser almacenado lejos del calor y la luz solar. Para su aplicación debe contarse con un depósito para la preparación de la solución.

El cloro cuando genera hipoclorito y ácido hipocloroso no solo reacciona con las células microbianas. Es un agente químico sumamente activo y reacciona con el material orgánico y con otras especies químicas que se encuentran presentes en el agua a desinfectar. También destruye materia orgánica formando compuestos organoclorados:

Cl2 + Materia Orgánica Compuestos Organoclorados ⇒

Con el ácido sulfhídrico produce azufre elemental, esta reacción es importante ya que elimina el mal olor del acido que existe en aguas naturales.

HOCl + H2S S + HCl + H2O ⇒

Aplicación La cloración puede ser empleada en los siguientes casos:1. Desinfección de las aguas.2. Control de olores y sabores3. Prevención del crecimiento de algas y microorganismos.

Desventajas1. Forma subproductos halogenados, tanto con precursores

procedentes del agua bruta como en la propia red.2. En algunos casos puede provocar problemas de olor y sabor 3. Requiere instalaciones para controlar las fugas de gas.4. Es menos efectivo a pH altos.5. En caso de emplear alguno de los derivados como hipoclorito

sódico, este degrada en el tiempo y al estar sometido a la luz.

El dióxido de cloro es un gas de carácter explosivo, por lo que dicho gas no debe ser transportado, sino que debe producirse en el sitio donde se piensa aplicar. Para evitar explosiones debe mantenerse a una concentración inferior al 10% en el aire y a 30 g/L en el agua. Sin embargo, tiene la ventaja de no producir trihalometanos y ser un muy potente oxidante (remoción de color y metales).

Dióxido de cloro

Aplicación Se recomienda su empleo para controlar el sabor y el olor y para destruir sustancias orgánicas.

Desventajas 1. Forma subproductos con cloritos y cloratos.2. El gas es explosivo en una concentración 10% aire.3. La generación no apropiada, como exceso de cloro,

puede formar subproductos halogenados.4. No reacciona con el amoniaco, no eliminándolo por tanto

del agua bruta.5. Tiene que ser generado in situ.

OzonaciónPuede esterilizarse el agua por medio de ozono (O3), gas inestable que debe ser generado en aparatos especiales por descargas eléctricas en cámaras de aire seco. El ozono debe aplicarse directamente del ozonizador al agua tratada en una cámara de contacto especialmente diseñada para tal efecto, como una columna empacada, un reactor a dispersión de burbujas o un tubo en “U” para incrementar la cinética de transferencia del O3. Se recomienda mantener una concentración residual de 0.2 a 0.4 mg/L durante 4 minutos.

En el caso de las aguas potables, el ozono es típicamente empleado en una pre-desinfección para el control de algas e inactivación de bacterias y virus, y como pre- oxidación y/o oxidación intermedia de la materia orgánica e inorgánica para eliminación de compuestos  que proporcionan sabor, olor y color al agua. Además, es utilizado para la eliminación de la turbidez, iones metálicos y reduce los niveles de trihalometanos (THM) y precursores orgánicos relacionados.

Aplicación Se recomienda el uso del ozono (O3) en los siguientes casos:1. Para mejorar la calidad organoléptica (color, sabor, etc.)2. Por su acción bactericida y virulencia.3. Para la oxidación de la materia orgánica4. Para la oxidación de micro-contaminantes. 5. Para el mejoramiento de la biodegradabilidad antes de un proceso de adsorción

sobre el carbón activado granulado (CAG). No puede emplearse el ozono en aguas que contienen hierro o amoniaco.

Desventajas 1. Puede producir subproductos como bromatos, aldehídos y ácidos.2. Requiere gran cantidad de energía en su generación.3. Es muy corrosivo y toxico puede generar oxido nítrico y acido nítrico.4. Desaparece rápidamente del agua, especialmente a altos pH y altas

temperaturas.5. Tiene que ser generado in situ.

Rayos ultravioletaLa esterilización se logra por medio de rayos ultravioletas de longitud de onda entre 200 y 300 nm.

Pueden emplearse lámparas de vapor de mercurio a muy baja o alta presión.El agua que se ha de esterilizar debe circular por las proximidades de la fuente de rayos ultravioleta, en una corriente del menor espesor posible. Para asegurar la desinfección, el agua debe ser completamente clara, es decir, libre de sustancias que puedan absorber la luz y de materias suspendidas que interponga una sombra a los organismos contra la luz. Se recomiendan longitudes de onda de luz entre 240 y 280 nm.

Debe emplearse un segundo agente desinfectante para obtener un residual adecuado que asegure que no vuelvan a desarrollarse microorganismos en el sistema de distribución.

Aplicación Se recomienda este tipo de desinfección cuando el contenido de materia orgánica y la turbiedad del agua son muy bajas.

Desventajas

1. Se tiene que pre filtrar el agua antes de utilizar esta técnica de depuración ya que tiene que ser clara (poca turbidez).

2. Suministro constante de electricidad.

Dosis de desinfectanteCualquiera sea el nivel de complejidad, la determinación de la dosis de desinfectante con la cual debe operar la planta de tratamiento y el dimensionamiento de los distintos componentes de la misma debe hacerse por el método concentración-tiempo.

CT = concentración desinfectante x tiempo de contacto

La concentración total de agente desinfectante necesaria en el agua es igual a la concentración necesaria para satisfacer la demanda de agente desinfectante en función de las propiedades del agua, y la concentración necesaria de desinfectante residual.

Además, la concentración residual se tiene que mantener el tiempo de contacto necesario para matar los microorganismos patógenos. Por lo tanto para una desinfección efectiva es necesario suministrar una concentración mayor de desinfectante que la meramente requerida para matar los microorganismos patógenos.

Parámetros del proceso1. El desinfectante y el agua deben estar en contacto el tiempo estimado, para

garantizar una completa desinfección del agua. 2. Debe desinfectarse el agua a un pH inferior a 7.5. Valores de pH superiores

a 7.5 retardan las reacciones entre el cloro y el amoniaco.3. Debe controlarse el nivel de turbiedad del agua, debido a que los

microorganismos pueden encapsularse dentro de la partículas haciendo más lenta la acción del desinfectante.

4. Debe garantizarse que la desinfección con cloro no produzca trihalometanos al final de la red superior a lo indicado por la norma.

5. Medir el contenido de cloro residual libre y combinado, como mínimo cada hora.

6. La cloración debe realizarse con un clorador, este debe tener un rotámetro que permita cuantificar el cloro dosificado en el efluente de la planta de tratamiento.

7. En caso de ser necesario debe emplearse un segundo desinfectante.8. No debe aplicarse cal y cloro al mismo tiempo.9. En general, la calidad del agua debe cumplir con lo establecido en el

Decreto 475 de 1998.

En caso de emplear otro desinfectante, que no sea la cloración, deben disponerse de equipo confiable para su aplicación y para la determinación de la concentración residual, reconocidos en la última edición de “Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater” o normas ASTM.

pH óptimoDebe alcalinizarse el agua después de la cloración y no antes de ella. Debe tratarse de mantener un pH bajo para aumentar la eficiencia en el proceso de desinfección, es aconsejable entre 6 - 7. Se deben realizar mediciones continuas para determinar la calidad del agua tratada.

Desinfección

Tipos de desinfectant

e

-Cloración -

ozonacion -rayos ultravioleta dióxido de

cloro

Dosis

Se tiene en cuenta: Ct=

concentración x tiempo.

Proceso

El desinfectante y el agua debe estar el tiempo necesario para que actué correctamente.

Se debe garantizar que se eliminen todos los microorganismos y que este no produzca

derivados.

Método químico o físico

ResumenEn los procesos de desinfección del agua, los organismos productores de enfermedades incluyen a las bacterias, una gran variedad de virus, protozoos intestinales y algunos otros microorganismos. Otros organismos que son mas bien estéticamente molestos mas que dañinos también se ven afectados por la desinfección.

El proceso de oxidación de las diferentes sustancias presentes en el agua y su desinfección, el mas ampliamente utilizado es el cloro (en pequeños establecimientos es utilizado derivados del cloro). Si bien en algunas aguas no llega a lograrse la desinfección debido a altos contenidos de sustancias orgánicas que reaccionan con el cloro generando por ejemplo trihalometanos, los cuales son perjudiciales para la salud ; para ello se llego a utilizar otros productos que bien no sustituyen totalmente al cloro, mas sin embargo si lo complementan, entre los que se destacan principalmente, el dióxido de cloro y el ozono.

En el proceso de desinfección se tiene que tener en cuenta ciertos parámetros para elegir el desinfectante adecuado para cada caso, entre los cuales podemos destacas los costos que genera de un desinfectante a otro o de un mecanismo a otro, esto influye de la cantidad de agua que se valla a tratar.

Otro factor muy importante a la hora de elegir el desinfectante es tener en cuenta la efectividad al ser utilizado en este caso se incluye un factor fundamental el cual se denomina concentración por tiempo, este define con que eficiencia se encuentra el desinfectante elegido y si cumple con el requisito de eliminar todos los microorganismos patógenos y aun después que efectividad tiene para que no se generen de nuevo estos microorganismo.

En el proceso a la hora de utilizar el desinfectante se basa principalmente en la eficiencia, con parámetros como el pH, la temperatura, el tiempo, la concentración, la turbidez. Los cuales son evaluados anteriormente en el laboratorio con el fin de agilizar el procedimiento y la elección correcta del desinfectante.

La desinfección del agua potable es uno de los últimos procesos a realizar en una planta de tratamiento ya que es la responsable de eliminar todos los microorganismos que quedan después de pasar por todo el proceso de la planta y que en general se encuentran constantes en el agua. Esta se realiza con el fin de brindar calidad de agua para consumo humano ya que de allí dependen múltiples enfermedades.

http://www.lenntech.es/procesos/desinfeccion/factores/factoresdefinccion-agua.htm (citado el 13 de octubre de 2014)

http://filtrosyequipos.com/GUEST/sanitaria/desinfeccion5.pdf (citado el 13 de octubre de 2014)

http://www.canaleduca.com/documents/10157/19805/Tratamiento+de+desinfecci%C3%B3n+del+agua+potable (citado el 13 de octubre de 2014)

http://cra.gov.co/apc-aa files/37383832666265633962316339623934/5._Sistemas_de_potabilizacion.pdf (citado el 13 de octubre de 2014)

bibliografía