Facultad de Ingeniería
Instituto de Ingeniería Sanitaria
U.B.A.
DESINFECCION DE AGUAS
PARA CONSUMO HUMANO
Ing. Enrique Lázaro
Organismos que regulan la calidad
del agua potable





O.M.S – Guías para la calidad del agua potable –
3ª Edición - 2006
Codex Alimentarius
E.P.A.
C.E.E. Diario Oficial de las Comunidades
Europeas – 98/83/CE
Código Alimentario Argentino – Cap XII
Regulaciones


Características Físicas
Características Químicas
1.
Inorgánicas
a.
b.
2.

Sustancias con umbral
Sustancias citotóxicas cancerígenas
Orgánicas
Características Microbiológicas
OMS

Valores Guía para la verificación de la calidad
microbiológica
Agua destinada al consumo humano:
E. coli o bacterias coliformes termotolerantes: ausencia
en 100 mL de muestra.
Agua tratada en el ingreso al sistema de distribución:
 E. coli o bacterias coliformes termotolerantes: ausencia
en 100 mL de muestra.

Agua tratada en el sistema de distribución:
E. coli o bacterias coliformes termotolerantes: ausencia
en 100 mL de muestra.
C.E.E. 98/83/CE
Parámetros microbiológicos


Escherichia coli (E. coli)
Enterococos
0 en 100 mL
0 en 100 mL
A las aguas comercializadas en botellas u otros recipientes se
aplicarán los valores siguientes:





Escherichia coli (E. coli)
Enterococos
Pseudomonas aeruginosa
Recuento de colonias a 22 °C
Recuento de colonias a 37 °C
0/250 ml
0/250 ml
0/250 ml
100 ufc /ml
20 ufc /ml
Código Alimentario Argentino
Características Microbiológicas:

Bacterias coliformes: NMP a 37 °C- 48 hs. (Caldo Mc Conkey o
Lauril Sulfato), en 100 ml: igual o menor de 3.

Escherichia coli: ausencia en 100 ml.

Pseudomonas aeruginosa: ausencia en 100 ml.

Bacterias mesófilas en agar (APC - 24 hs. a 37 °C): en el caso de
que el recuento supere las 500 UFC/ml y se cumplan el resto de
los parámetros indicados, sólo se deberá exigir la higienización
del reservorio y un nuevo recuento.
E.P.A.






Giardia Lamblia
Virus:
Coliformes Totales:
Criptosporidium:
HPC
Legionella
Turbiedad
3.0 Log
4.0 Log
< 5% de las muestras positivos
2.0 Log *
0.3 NTU
Regla primordial de la OMS
Las posibles consecuencias para la salud
de la contaminación microbiana son tales
que su control debe ser siempre un
objetivo de importancia primordial y nunca
debe comprometerse.
No debe ponerse en peligro la desinfección
para intentar controlar los subproductos de
la desinfección (SPD).
Calidad Microbiológica
Causa enfermedades infecciosas y parasitarias

Por Ingestión: ruta fecal-oral: Cólera, Tifus,
Disentería, Hepatitis infecciosa, Giardiasis,
Amebiasis, etc.

Por contacto: Aguas contaminadas usadas para
la higiene: Equistosomiasis, Gusano de Guinea
El 40% de los episodios diarreicos son de chicos menores a 5 años
Principales enfermedades
transmitidas por contaminación fecal




Bacterias
Cocos o esféricas (esteptococos, estafilococo,
sarcina):
1 a 3 µm
Bacilos (alargados): 0.3 a 1 µm de diámetro y 1
a 10 µm de largo
Vibrios (curvados): 0.6 a 1 µm de diámetro y 2
a 6 µm de largo
Espirilos (en espiral): 50 a 100 µm de largo
Fiebre tifoidea, disentería bacilar, cólera, brucelosis, leptospirosis, gastroenteritis, etc.
Principales enfermedades
transmitidas por contaminación fecal
Virus
Agrupamiento de DNA o RNA con cubierta
proteica. Parásitos obligados.

Tamaños de 0.01 a 0.1 µm
Polivirus, meningitis, parálisis muscular, enfermedades respiratorias,
enterovirus, hepatitis, etc.
Principales enfermedades
transmitidas por contaminación fecal
Protozoos y Helmintos


Organismos unicelulares, con núcleo, de vida
libre, principalmente parásitos.
Tamaños de 1 a 20 µm
Áscaris lumbricoides, cryptosporidium, giardia lamblia, amebas, equistosoma,
tenia saginata.
Probabilidad de contaminación

Nivel de contaminación
Cuidado de la fuente

Dosis infectiva

Susceptibilidad del hospedador
Grupos de riesgo
La conclusión general es que si
no hay patógenos derivados de
contaminación fecal, no se
producen endemias o epidemias
transmitidas por el agua.
Otros microorganismos
Presentes en la flora normal del agua

Oportunistas: Pseudomonas, Legionella
Aeromonas, Klebsiella, Serratia, etc.

Peligro para ciertos grupos de riesgo.
Otros microorganismos Otros
microorganismos
Algas verde – azuladas

Productoras de toxinas: hepatotoxinas,
neurotoxinas, lipolpilosacáridos.

Cuidado de la fuente – nutrientes.
Otros microorganismos
Organismos molestos

Actinomicetes, cianobacterias, crustáceos

Causan turbiedad, olor, gusto, son visibles
TRATAMIENTO DE
DESINFECCIÓN
PREMISAS BASICAS
Seleccionar y cuidar la fuente de agua
 Seleccionar el mejor método de tratamiento
 Controlar que funcione adecuadamente
 Mantener las redes de distribución
 Controlar en forma adecuada: control
microbiológico.

Microorganismos indicadores
REQUISITOS QUE DEBEN CUMPLIR








Estar presente donde hay patógenos
Estar en igual o mayor número que los patógenos
Ser específicos de contaminación fecal
No multiplicarse en el agua
No ser patógeno
Igual de resistente a los tratamientos de desinfección
Removible por tratamientos aplicables a los patógenos
Fácilmente detectables: rápido y barato
Microorganismos indicadores






ESCHERICHIA COLI:
altamente específico de heces
humanas y de animales de sangre caliente.
COLIFORMES TERMOTOLERANTES: relacionados con
contaminación fecal o de alcantarilla. E.Coli presuntivo
COLIFORMES TOTALES: determina la calidad sanitaria del
tratamiento.
ESTREPTOCOCOS FECALES – Enterococos: mayor
relación con contaminación fecal. Más resistentes a los
tratamientos.
CLOSTRIDIOS SULFITO REDUCTORES: Esporulados. Indica
contaminación fecal.
HPC – Recuento en placa: Indica calidad general del
agua y del tratamiento.
OMS – Guías para la calidad del agua potable – 3º Ed.
Otros indicadores







Virus Citopatogénicos
Pseudomona Aeruginosa
Legionella
Estafilococos Aureus
Cándida Albicans
Protozoos: Giardia y Criptosporidium
Virus humanos.
Estrategias del tratamiento
Ya que no hay indicadores ideales, se pueden
combinar microorganismos.



Constancia en los controles: roturas o errores
humanos.
Conviene muchos baratos y no pocos caros
En todas las etapas
SELECCIÓN DE LA ESTRATEGIA
DE DESINFECCIÓN
Función de las condiciones locales y de tres
objetivos principales:



Entregar agua libre de patógenos
Control en la producción de SPD
Presencia de desinfectante en la red de
distribución.
PROPIEDADES GENERALES DE ALGUNOS DESINFECTANTES
Necesidad de la desinfección




1850: se conocen enfermedades transmitidas por
el agua
1880: Teoría del germen de Pasteur permite
comprender el problema
1880: John Snow dilucida epidemia de cólera en
Londres.
Los mayores brotes se dan por contaminación
de la fuente y fallas en el traramiento.
Mecanismos de Inactivación
1.
2.
3.
4.
Destruye o daña la pared celular
Interfiere el metabolismo productor
de energía
Interfiere síntesis de proteínas y
crecimiento
Destruye ADN
FORMAS DE DESINFECCIÓN


AGENTES FÍSICOS
Sedimentación natural: decantación de partículas
en suspensión por acción de la gravedad.
Esporulados y huevos de helmintos.
Coagulación – Floculación – Sedimentación:
comportamiento igual que los coloides.
Incorporación a flóculos
Eliminación de bacterias en función
de la disminución de la turbiedad
FORMAS DE DESINFECCIÓN
AGENTES FÍSICOS
Filtración:

Filtros rápidos: 98% de remoción. Retención en
intersticios.

Filtros Lentos: 96% de remoción. Formación de
una capa orgánica. Biodegradación.
FORMAS DE DESINFECCIÓN
AGENTES FÍSICOS
Radiación UV

Longitud de onda: 254 nm
FORMAS DE DESINFECCIÓN
AGENTES QUÍMICOS






Características generales
Destruir en corto tiempo los patógenos desde
cualquier concentración inicial.
No ser tóxicos en las dosis usuales
No dar olor ni sabor
Bajo costo. Manejo fácil y dosificación segura
Fácilmente determinables
Mantener residual
Actúan por su poder oxidante
 Cloro y derivados
 Cloraminas
 Bromo
 Yodo
 Dióxido de cloro
 Ozono
 Permanganato de potasio
 Peróxido de hidrógeno
 Iones metálicos (no oxidante)
OTROS USOS DE LOS OXIDANTES






Minimizar la formación de SPD
Control de organismos molestos
Oxidación de hierro y manganeso
Prevención del recrecimiento en redes
Remoción de gustos y olores
Mejorar la eficiencia de la coagulación y
filtración
OTROS USOS DE LOS OXIDANTES


Prevención del crecimiento de algas en
sedimentadores y filtros
Remoción de colores
El factor CT




Es el producto de la concentración del
bactericida “ C ” en mg/L, medida como
residual, por el tiempo de contacto “ T ” en
minutos.
Predice la eficiencia bactericida
Se desprende de la ley de Chick-Watson.
Es función de la temperatura, el pH y de la
química del agua
Desarrollo matemático




Sigue una cinética de 1º orden en t
ln (N/No) = - kCT
k : constante de reducción del microorganismo
% inactivación : (1 – N/No) x 100
Representación gráfica de la ley de
Chick
Los valores CT se encuentran en
tablas, para los distintos
microorganismos
CT Comparativo entre desinfectantes
Sub Productos de la Desinfección SPD




Residuales de desinfectantes
Sub-productos inorgánicos
Sub-productos orgánicos
Sub-productos orgánicos halogenados
Regulaciones EPA estado 1
Regulaciones EPA estado 2
CLORACIÓN
Cloración





1846: Dr. Semmelweis - Hospital de Viena
1854: John Snows – pozo en Londres
Bélgica: 1900’s – primer uso en proceso
continuo
EE UU: 1908
Aumento 50% expectativa de vida
Cloración
24
16
8
1900
Muertes por fiebre tifoidea en EE UU
QUIMICA DE LOS
COMPUESTOS
Cloro - Cl2




Gas verdoso en CNPT. Se produce por
electrólisis de salmuera alcalina.
Es estable y se vende en cilindros o tanques,
licuado.
Su densidad es 2.5 veces la del aire.
La pureza es del 99.5%
QUIMICA DE LOS
COMPUESTOS
Hipoclorito de Sodio - NaClO
Lavandina – Lejía – blanqueador





Líquido amarillento con leve olor a cloro
Se produce haciendo reaccionar Cl2 + NaOH
Es muy soluble y poco estable
La concentración es de 10 a 14% como cloro
activo
Lo afecta la temperatura, la luz, el tiempo y
las impurezas
QUIMICA DE LOS
COMPUESTOS
Hipoclorito de Calcio – Ca(ClO)2
HTH – Perclorón





Polvo estable, muy soluble. Deja poco
sedimento. Leve olor a cloro.
También se presenta granular y en tabletas.
Se produce mezclando Cl2 + NaOH + CaO
La concentración es de 30 a 70% como cloro
activo
Es importante su almacenamiento.
QUIMICA DE LOS
COMPUESTOS
Cal clorada – CaOCl2
Cloruro de cal – hipoclorito de cal – polvo blanqueador





Polvo blanco seco.
El componente básico es el oxicloruro de calcio.
Se produce mezclando cal apagada y gas cloro.
La concentración es de 15 a 35% como cloro activo.
Se deteriora rápidamente en temperatura, humedad
y luz.
QUIMICA DE LOS
COMPUESTOS
Tricloroisocianurato de Sodio



Se expende en pastillas.
Se usa para las piletas de natación.
Fórmula: C3N3O3Cl3
 No se usa para aguas de bebida.
Comportamiento en el agua
Cloro:
Cl2 + H2O
HClO
Reacción inmediata.
Reduce el pH
HClO + H+ + Cl-
H+ + ClO-
Hipoclorito de Sodio
NaClO + H2O
HClO
La primera reacción aumenta el pH
HClO + Na+ + OHH+ + ClO-
Hipoclorito de Calcio
Ca(ClO)2 + 2 H2O
HClO
2 HClO + Ca++ + 2 OHH+ + ClO-
Cal clorada
2 CaCl2O + H2O
Ca(ClO)2+ 2 H2O
HClO
Ca(ClO)2 + CaCl2 + H2O
HClO + Ca++ + 2 OHH+ + ClO-
Cloro libre
El equilibrio de la segunda reacción depende
fuertemente del pH
pH < 4 : Cloro molecular
pH 5 a 6: Acido hipocloroso
pH > 8.5: Ión hipoclorito
Cloro libre


El ácido hipocloroso es unas 80 veces más efectivo
que el ión hipoclorito
Conviene que la desinfección se realice a pH < 7.5
Cloro combinado

Reacciones del cloro con amoníaco – NH3
Forma mono y dicloraminas – ClNH2, Cl2NH
Forma tricloruro de nitrógeno – Cl3N

Tienen efecto desinfectante


Otras reacciones del cloro
Reacciones de “demanda de cloro”






NO2
Fe
Mn
H 2S
Colores
Compuestos orgánicos
Formas importantes del cloro
PUNTO DE QUIEBRE




Se agrega cloro en cantidad suficiente para
satisfacer la demanda de cloro y producir
cloro libre residual.
Se hace mediante una prueba de laboratorio.
Permite utilizar todas las propiedades del
cloro libre
Una vez alcanzado el punto, el tiempo de
contacto debe ser > 20 min.
mg/L
mg/L
mg/L
mg/L
mg/L
mg/L
Eficacia del cloro

Bacterias

Virus


Protozoos
Afecta membranas celulares y ADN
Respiración, transporte y actividad
del ADN
Daña la pared celular
No produce mutaciones.
Factores que afectan la
desinfección






pH – se necesita 50% de tiempo de contacto
para inactivar virus a pH 7 que a pH 6
Temperatura – de 2 a 3 veces más tiempo de
contacto por cada 10ºC de descenso.
Turbiedad
Grado de mezcla
Sustancias interfirientes
Concentración de cloro
Determinación de CT




La menor temperatura de operación
El mayor pH
La concentración de Cl al final del contacto
El grado de desinfección que exige la ley
SUBPRODUCTOS DE LA
DESINFECCIÓN - SPD






Residuales de desinfectantes y sustancias
producidas por los desinfectantes, de interés
sanitario.
Su producción depende de los precursores
Sustancias húmicas, compuestos
nitrogenados, solubles secretados por algas
(NOM), Br -, etc.
Una vez formados no se pueden eliminar
Eliminar los precursores
Modificar las prácticas de desinfección
SUBPRODUCTOS DE LA
DESINFECCIÓN - SPD


Los reactivos más potentes: HClO y HBrO
La formación de SPD depende:





Carbono orgánico total
Temperatura
pH
Dosis de cloro
Tiempo de contacto
SUBPRODUCTOS DE LA
DESINFECCIÓN - SPD
Categorización de los productos según su potencial
carcinogénico según USEPA:
 A – Suficiente evidencia epidemiológica entre
exposición y riesgo de cáncer
 B1 – Limitada evidencia epidemiológica
 B2 – Suficiente evidencia en estudios en animales
 C – Limitada evidencia en estudios en animales, no
hay datos en humanos
 D – inadecuada evidencia en humanos o animales
 E – No hay evidencia
SUBPRODUCTOS DE LA
DESINFECCIÓN - SPD

Trihalometanos – THM





Cloroformo – B2
Bromodiclorometano – B2
Dibromoclorometano – C
Bromoformo – B2
Ácidos haloacéticos – HAA5





Monocloroacético
Dicloroacético – B2
Tricloroacético – C
Monobromoacético
Dibromoacético
SUBPRODUCTOS DE LA
DESINFECCIÓN - SPD

Haloacetonitrilos HAN





Dicloroacetonitrilo – C
Bromocloroacetonitrilo
Dibromoacetonitrilo – C
Tricloroacetonitrilo – B2
Halocetonas


1,1 – Dicloropropanona
1,1,1 – Tricloropropanona

Se metabolizan a HAA e hidrato de cloral
SUBPRODUCTOS DE LA
DESINFECCIÓN - SPD

Clorofenoles




2 – Clorofenol – D
2,4 – Diclorofenol – D
2,4,6 – Triclorofenol – B2
Además confieren sabor en 1 µg/L

Cloropicrinas
Hidrato de cloral – C
MX – Hidroxifuranonas

Clorato – ClO3-


Estaciones de cloración

Ubicación: lugar alejado del resto de las
instalaciones para evitar contaminaciones
por fugas.
1.
Almacén
Sala de cloración
Cámara de contacto
2.
3.
Almacén – Cloro gaseoso







Bajo techo, amplios, iluminados, paredes pintadas
con epoxi, aberturas inferiores.
Cilindros vacíos y llenos en lugares separados.
En posición vertical y asegurados con cadenas o
barras metálicas.
Control de temperatura: 10 a 28 ºC
Carga del cilindro: 75 Kg.
Cantidad de cilindros: N = 1.25 Q.t/C + 6
Tanques de 1000 Kg. en posición horizontal.
Cilindros y tanques
Almacén :Compuestos de cloro

En polvo:





Tambores metálicos o
plásticos
Fresco y seco: con
humedad libera cloro
gaseoso
No debe haber rociadores
No debe haber materiales
combustibles
Tapados: evitar luz directa y
humedad

Líquidos


Permanecer en
oscuridad
Baja temperatura
Salas de cloración:
cloro gaseoso







Características constructivas
Ambiente amplio, bien iluminado.
Ventilación al exterior desde cañerías
Ventanas inferiores. Renovación de aire cada
15 min en forma normal y cada 3 min en
emergencias.
Ventanas selladas. Visión desde el exterior.
Carteles indicando “Peligro Cloro”
Distancia desde cualquier punto a la puerta
no mayor de 4.5 m
Alarmas
Salas de cloración:
cloro gaseoso




Cañerías siempre a la vista
Sujetas contra la pared y accesibles.
Leve pendiente hacia los tubos por
condensados
Mínimo número de juntas
Conexionado de cilindros



Mantener T cte en
líneas y cilindros.
No extraer más de 17
Kg por día
Si se extrae de golpe
se forma escarcha
Conexionado de cilindros



Consumos mayores a
1000 kg/día:
evaporadores
Mayor velocidad de
extracción.
Evita relicuefacción en
líneas.
Dosificación – cloro gaseoso







Se transporta y mide como cloro seco
Se usa con caudales a tratar mayores a 500
m3/dia
Sistema de presión
Utiliza la presión interna de los cilindros: de 5.3
a 6.3 kg/cm2
Son más costosos
Donde no hay electricidad
Poco seguros
Presión en el punto de inyección < 0.7 kg/cm2
Dosificación – cloro gaseoso
Dosificación – cloro gaseoso
Dosificación – cloro gaseoso





Sistema de vacío
Utiliza el vacío producido por un inyector venturi
Son más baratos
Necesita electricidad para accionar bomba de
agua
Más seguros
Toda la cañería trabaja a p < 1 atm.
Dosificación – cloro gaseoso
Agua
Dosificación – cloro gaseoso
Dispositivo de inyección
Dosificación – cloro gaseoso
Sistemas de protección





Alarmas
De pared
Papel con o-tolidina con célula
Cámara de agua con recirculación de aire
con conductivímetro
Discos rompibles
Cámara de expansión en líneas largas
En cilindros de 1 Tn
Por variación de presión
Mucho o poco vacío
Sistemas de protección





Máscaras con aire u oxígeno
Estaciones de lavado de ojos y
duchas
Kits de reparaciones de emergencias
Botellas con solución de amoníaco
Extinguidores
Dosificación – compuestos clorados






Sólidos o líquidos
Sólidos: conviene disolverlos para decantar y
evitar obstrucciones
Dos tanques como mínimo
Volumen de tanque: necesario para dosificar
durante 24 hs
Preparado con 24 hs de anticipación para
separar los precipitados
Tanques de polietileno o PRFV, con válvula de
retención
Dosificación – compuestos clorados

Esquema de la sala de cloración y almacén
Dosificación – compuestos clorados
EQUIPOS

Bombas dosificadoras: 1 a 190 L/h

Permiten tratar de 3 a 550 L/s a partir de
solución 1% del compuesto y lograr 1 ppm Cl en
el agua
Dosificación – compuestos clorados
EQUIPOS

Hidroeyectores: 1 a 25 L/h

Permiten tratar de 3 a 70 L/s a partir de solución
1% del compuesto y lograr 1 ppm Cl en el agua
Diseño adecuado del venturi
Incrustaciones


Dosificación – compuestos clorados
EQUIPOS
Esquema de instalación
Dosificación – compuestos clorados
EQUIPOS DE MONTAJE LOCAL
Cámaras de contacto





Provee el tiempo de contacto para la acción
del bactericida
Debe permanecer entre 20 y 30 min a caudal
máximo
El tiempo de residencia debe ser similar al
nominal : Q/V
Canales relación largo/ancho > 40:1
Difusor bien diseñado y colocado
Cámaras de contacto
Hipocloradores in situ








Pequeñas localidades
Áreas rurales
A partir de sol NaCl al 3% por electrólisis
Producen 400 L/d de sol 0.6% de hipoclorito
Ánodos dimensionalmente estables de titanio
Necesitan electricidad
Cuidar las incrustaciones
Costos bajos. Transporte y almacenamiento
Hipocloradores in situ
2 NaCl + 2 H2O = 2 NaOH + Cl2 + H2
Cl2 + 2 NaOH = NaCl + NaClO + H2O
MONITOREO





Método de la o-tolidina
DPD colorimétrico
DPD – ferroso. Titulación
Amperométrico
Iodimétricos
VENTAJAS Y DESVENTAJAS








VENTAJAS
Oxida Fe, Mn y sulfuros
Ayuda a remover color, gusto y olor
Ayuda en la coagulación y filtración
Es un efectivo biocida
Es el método más fácil y barato
Es el método más usado y mejor conocido
Está disponible como hipocloritos Ca y Na
Provee residual
VENTAJAS Y DESVENTAJAS







DESVENTAJAS
Puede causar deterioro en coagulación filtración de
sustancias orgánicas disueltas
Forma SPD halogenados
Puede dar olor y sabor al agua tratada
El cloro es un gas peligroso y corrosivo
Los hipocloritos son más caros que el gas
NaClO se degrada con el tiempo y la luz
NaClO es corrosivo
VENTAJAS Y DESVENTAJAS
DESVENTAJAS





Ca(ClO)2 reacciona con calor y humedad
Ca(ClO)2 forma precipitados e incrustaciones
Soluciones de hipoclorito concentradas pueden
generar cloratos como SPD
Es menos efectivo a alto pH
Libera productos en el sistema de distribución por
cambio en el estado redox, Ej. arsénico.
CLORAMINAS
CLORAMINAS
Identificado en los inicios de 1900
 Mantiene poder desinfectante
 Usado entre 1930 y 1940
 II Guerra Mundial limita abastecimiento de
NH3
 Se incrementa el uso por controles de
SPD

Química de los compuestos

Cl2 + H2O
HClO + H+ + Cl-

HClO + NH3
NH2Cl + H2O
Formación de monocloraminas
Relación en peso Cl2:N < 5:1
Química de los compuestos

HClO + NH2Cl
NHCl2 + H2O
(1)

HClO + NHCl2
NCl3 + H2O
(2)
Formación de di y tricloraminas
Relación en peso Cl2:N (reacción 1) 5:1 a 8:1
Relación en peso Cl2:N (reacción 2) > 8:1
Factores que afectan la formación

Agregado de cloro
Factores que afectan la formación

Influencia del pH
Factores que afectan la formación

Tiempo de contacto
Relación Cl2:N = 3:1 a 25 ºC
CLORAMINAS
Monocloramina es la preferida
 Tiene menos problemas por sabor y olor
 La mejor relación es de 3:1 a 5:1
 La dicloramina es inestable
 Relación < 3:1 – Nitrificación y biofilm

USOS PRIMARIOS

DESINFECCION
 BUENA
ESTABILIDAD
 DESINFECTANTE SECUNDARIO
 NO FORMA THM
 CONTROL DE BIOFILMS
 DOSIFICACIÓN DE 1 a 4 mg/L
 EN RED DE 0.5 a 1 mg/L

CONTROLA ORGANISMOS MOLESTOS
PUNTOS DE APLICACIÓN
Cloración seguido de NH3
1.



Forma principal
Satisfacer CT
Evita formación de SPD del cloro
Inyección de NH3 seguido de cloración
2.

Problemas de sabor y olor
Incorporación al mismo tiempo
3.

Baja formación de SPD y mejora eficiencia lograda
en 2.
IMPACTOS DEL TRATAMIENTO
1.
2.
3.
4.
Tener en cuenta la presencia de NH3
Exceso de cloro puede alcanzar break
point en línea
Aplicación antes de filtros de arena:
reduce crecimiento bacteriano
Aplicación antes de filtros de carbón
activado: produce crecimiento bacteriano
IMPACTOS DEL TRATAMIENTO
5.
6.
7.
Exceso de NH3 actúa como nutriente
para bacterias nitrificantes
Aumenta niveles de NO2- y NO3- y
recuento en placa
Cambio anual de desinfectante: 30 días
al año
EFICIENCIA DESINFECTANTE
Los mecanismos de desinfección no son
muy precisos
1.
2.
3.
4.
Reacciona con aminoácidos
Inhibe proceso respiratorio
Ataca cubierta proteica y fragmenta RNA
Es bueno para bacterias, débil para
virus, poco eficaz en protozoos
EFICIENCIA DESINFECTANTE
Comparaciones
Bacterias, para inhibir 3 Log de E. Coli
1.
•
•
0.3 mg/L cloraminas:
0.14 mg/L cloro:
240 min
5 min
Virus, para inhibir 2 Log de poliovirus
2.
•
•
1 mg/L cloraminas:
0.35 mg/L cloro:
2 a 8 h.
4 a 16 min
Protozoos, para inhibir 2 Log Entamoeba
3.
•
•
8 mg/L cloraminas:
10 min
3 mg/L cloro:
10 min
EFICIENCIA DESINFECTANTE
Efecto del pH
1. Bacterias: mejor dicloramina
2. Virus: mejor monocloramina
3. Mejor efectividad: igual concentración de
ambas especies.
Efecto combinado de pH y temperatura
Para E. Coli: 60 veces más rápido a pH 7 y
25ºC que a pH 9.5 y 6ºC
CT
Se requieren los mayores valores que para
cualquier desinfectante
SPD

Cloruro de cianógeno (CNCl)



Pequeña cantidad de ácido
dicloroacético
NDMA (N- nitrosodimetilamina)


Irritación de piel, ojos y tracto respiratorio
Mutagénico, probable carcinogénico
Se controlan con relación de Cl2:N,
punto de adición, mezcla y pH
ALMACENAMIENTO









Cilindros de Cl2 y NH3 nunca juntos.
Ventanas al ras del piso y cerca del techo
Ventilación forzada desde abajo
6 renovaciones / minuto
Accionada desde afuera
Equipo detección de vapores
Tanques de solución con trampas
Rociadores de agua a presión
Sulfato de amonio lejos de fuentes de calor y
productos químicos. Recipientes resistentes al
ácido sulfúrico.
INSTALACIONES
Dosificación de amoníaco
Anhidro: es un gas a CNPT
Cilindros de 50 y 75 kg, 30 kg/cm2
Tanques de 3800 L, 14 kg/cm2
Almacenados bajo techo, al cuidado de
temperaturas extremas
Amoniador: equipo modular
INSTALACIONES


Alimentación directa
Consumos inferiores a 400 kg/día
Inyectado en la corriente a 1 atm.
INSTALACIONES
Alimentación de solución
 Consumos mayores a 400 kg/día
 Alta presión en el punto de inyección
INSTALACIONES

Alimentación en forma líquida
Se preparan soluciones de hidróxido de
amonio o sulfato de amonio sólido o líquido.
Para igualar la relación Cl2:NH3 de 4:1 necesito



Cl2:NH4OH = 2:1
Cl2:(NH4)2SO4 = 1:1
Cl2:(NH4)2SO4 líquido 38% = 1:2.5
INSTALACIONES
Alimentación en forma líquida
 Disuelvo NH3 en agua ablandada
 En tanques metálicos o PRFV
ELEMENTOS CONSTRUCTIVOS

Cañerías


Amoníaco anhidro: acero inoxidable, hierro, PVC
Amoníaco acuoso: PVC

El punto de aplicación del amoníaco gas debe
estar a más de 1.8 m de las líneas de cloro

Bomba dosificadora de desplazamiento positivo,
rotores cromados, sellos mecánicos. Colocada
cerca del tanque de solución.
CONSIDERACIONES OPERACIONALES
Si hay nitrógeno orgánico se forman
organocloraminas. No desinfectan, liberan
NH3
 Inestabilidad biológica. Genera gustos,
olores y colores.
 Entre pH 7 y 8.5, la reacción Cl2+HN3 es
inmediata.
 Si la mezcla es lenta, forman SPD
 No conviene producir monocloraminas y
luego inyectarlas.

CONSIDERACIONES OPERACIONALES
Grupos de riesgo
 Pacientes de diálisis renal
 Cloraminas
pasan a la sangre y producen
anemia hemolítica

Peces
 Reaccionan
con el Fe de los glóbulos rojos e
inhiben la oxigenación
En caso de cloraminar las aguas, se debe
avisar esta situación a hospitales y
negocios de mascotas
SISTEMAS DE MONITOREO
Titulación amperométrica
 Titulación con DPD – sulfato ferroso
 DPD colorimétrico

VENTAJAS Y DESVENTAJAS
VENTAJAS
 No reacciona con sustancias orgánicas.
No produce THM ni HAA
 Más estable que el cloro y el dióxido de
cloro
 Protege líneas y tanques contra el
recrecimiento bacteriano
 No produce gustos y olores
 Baratos
 Fáciles de generar
VENTAJAS Y DESVENTAJAS
DESVENTAJAS
 Desinfectante débil
 No oxidan Fe, Mn ni sulfuros
 Cambio periódico para evitar biofilm
 Exceso de NH3 produce nitrificación
 Monocloramina menos eficiente a alto pH
 Se deben producir en el lugar
 Dicloramina es inestable
DIOXIDO DE CLORO
DIOXIDO DE CLORO
 Usado desde principios del siglo XX
en Bélgica, en un spa
 Durante 1950 se introdujo para el
tratamiento de agua de consumo
 Se incrementa por los controles en
los SPD
QUÍMICA DE LOS COMPUESTOS
Gas verde amarillento
Componente neutral. Oxidación + IV
Molécula pequeña, volátil, muy energética.
Muy soluble en agua: 20 g/L. 10 veces más
que el cloro
 Estable en soluciones diluidas en ausencia
de luz
 Hidrólisis más lenta que el cloro
 Permanece en solución como gas disuelto




QUÍMICA DE LOS COMPUESTOS
 No puede comprimirse: es explosivo
 Se enciende a t > 130 ºC
 Soluciones concentradas liberan ClO2
gas
 10 % v/v en aire es explosivo
 Oxidante selectivo cuando se reduce
a clorito según:
 ClO2 + e-
ClO2-
USOS PRIMARIOS
Desinfección
 Primario y secundario
 Rango de pH: 3 a 10
 Dosajes típicos: 0.07 a 2.0 mg/L
USOS PRIMARIOS
 Estudiar la demanda del agua
 Aguas con baja demanda dura varios
días
 Elegir el más desfavorable
 Inhibe crecimiento de algas
Mecanismos de inactivación
 Atraviesa membranas. Gas disuelto
 Reacciona con biomoléculas:
aminoácidos y ácidos grasos libres
 Altera proteínas cápside
 Daña síntesis de ARN
 Altera síntesis proteica
Mecanismos de inactivación
Influencia del pH
 Bacterias: 6 a 10
 Virus y quistes: a > pH
 Criptosporidium: CT a pH 8 es la
mitad que a pH 6
Mecanismos de inactivación
Influencia de la temperatura
 A menor temp, menor eficiencia
 Baja de 10 ºC, reduce 40 % eficiencia
Mecanismos de inactivación
Influencia de la materia suspendida
 > turbiedad, < eficiencia
 < 5 NTU, 11% menos eficiencia
 5 a 17 NTU, 25 % menos eficiencia
Eficacia de la desinfección
 Bacterias: mejor que el cloro a igual
dosis. Mejor con esporulados
 Más rápido al inicio
 Muy efectivo para virus
 Excelente para protozoos
CT - VIRUS
CT - Criptosporidium
USOS PRIMARIOS





Control gusto y olor
Producidos por algas
Vegetación descompuesta
Compuestos fenólicos
Colores
Precursores de THM
USOS PRIMARIOS




Remoción de Fe y Mn
Precipitación de compuestos
insolubles
Se remueven por sedimentación y
filtración
1.2 mg/l ClO2 para 1 mg/L Fe
2.5 mg/l ClO2 para 1 mg/L Mn
SPD
 No genera THM’s
 No genera HAA’s
 No reacciona con amoníaco ni sales
de amonio. No forma cloraminas
 Los SPD son de la descomposición del
ClO2
 ClO2 ClO3-
SPD
 Clorito: Anemia hemolítica – 0.7 mg/L
 Clorato: Anemia hemolítica, pero
menos evidencia – 0.7 mg/L
 Dióxido de cloro: se hidroliza rápido.
Límite de detección 0.4 mg/L
SPD






Clorito: 50 a 70% de la dosis de ClO2
Se elimina con hiero ferroso
Se reduce a Cl- en menos de 5 seg.
Con azufre: no recomendado
Raramente supera 0.2 mg/L
Producción favorecida por sustancias
orgánicas
SPD
 Clorato: una vez formado no se
puede sacar.
 Conc < 0.1 mg/L
 Atacar causas de formación






Exceso Cl (g)/ ClO2Exceso HClO/ClO2Sol diluidas ClO2- a bajo pH
Mezclas de reacción pH < 3
Luz solar
Presencia en reactivos
GENERACION DE ClO2
 Se parte del clorito de sodio
 2NaClO2 + Cl2(g) = 2ClO2 + 2NaCl
 2NaClO2 + HClO = 2ClO2 +NaCl + NaOH
 5NaClO2 + HCl = 4ClO2 + 5NaCl + 2H2O
 Los reactores son simples cámaras de
mezcla
GENERACION DE ClO2





Acido - clorito
Producción 7 a 15 Kg/ día
Reacción lenta
Rendimiento: 80 - 90%
Regulación precisa: ClO2- y ClO3Continuos o batch intermitentes
GENERACION DE ClO2
Acido - clorito
GENERACION DE ClO2
Acido - clorito
GENERACION DE ClO2
Acido - clorito
GENERACION DE ClO2







cloro - clorito
1º paso: cloro +agua
2º paso: hipocloroso + clorito
Reacción lenta
Producción: 500 kg/día
Rendimiento: 80 - 90%
pH 2 a 5
Exceso de cloro genera clorato
GENERACION DE ClO2
cloro - clorito
GENERACION DE ClO2
Loop Francés - CIFEC
GENERACION DE ClO2







cloro gas - clorito
Cloro y sol 25% clorito al reactor por vacío
Reacción rápida
Producción hasta 30.000 kg/día
Rendimiento: 95 - 99%
Exceso de cloro < 2%
pH neutro
Exceso de cloro genera clorato
GENERACION DE ClO2




Acido - hipoclorito - clorito
Acido + hipoclorito para dar hipocloroso
Hipocloroso + clorito
Producción: 1500 kg/día
Bajos pH
GENERACION DE ClO2
Acido - hipoclorito - clorito
GENERACION DE ClO2
Ajustes de alimentación precisos
Control regular de soluciones
Recalibrar caudalímetros
Recalibrar bombas cuando varían
concentraciones
 Varía pureza
 Sobredilución baja rendimiento
 Sobredilución genera clorato




GENERACION DE ClO2




Caudalímetros en líneas de flujo
Regulación por caudal y concentración
Reactores en flujo pistón
Agua de dilución con poca dureza y pH
neutro
GENERACION DE ClO2
Tecnologías emergentes
 Cloro gaseoso sobre clorito sólido
 Tecnología CDG
 Gas cloro humidificado sobre cartuchos de
clorito
 Salida: aire con 8% ClO2
 Producción: 600 kg/día
 Rendimiento: 99%
GENERACION DE ClO2
Tecnologías emergentes
 Ácido + peróxido + clorato





Ácido sulfúrico concentrado
Peróxido de hidrógeno concentrado
Clorato de sodio
Bajo pH, genera espuma
Poco usado en agua
GENERACION DE ClO2
Rendimiento
 Se calcula en base al clorito usado
[ClO2]
[ClO2] +[ClO2-] + f [ClO3-]
 f =67/83
GENERACION DE ClO2
Pureza
 Se basa en determinaciones comunes
[ClO2]
[ClO2] +[ClO2-] + [ClO3-] +[Cl libre]
 No hay que medir masas ni usar métodos
del fabricante
Almacenamiento de reactivos
Edificaciones separadas
Construido de material no inflamable
Lugares ventilados
Abundante agua para limpieza
Tanques de PRFV o HDLPE
Recipientes limpios, cerrados, no
translúcidos
 Lugar específico
 No combustibles ni orgánicos cerca






Almacenamiento de reactivos








Separada de ácidos - libera ClO2
Temperatura mayor de 4ºC
Prevenir UV, luz solar y calor excesivo
Almacenar solo hasta 30 días
Dentro de otro tanque para derrames
Nunca dejar que se seque
Bajo vacío o presión
Máscaras de gas y kits de primeros
auxilios
EQUIPOS
 Las bombas de solución son de diafragma
 Bombas centrífugas
 Tefón, Hypalon, Fibra de vidrio, Inoxi 316
 Lubricantes ignífugos
 Motores sellados
EQUIPOS
Cañerías
 Acero al carbono - Inoxi: no recomendado
 Para hipoclorito y dióxido de cloro





Pocas juntas
Flexibles
Caída hacia desagües
PVC
polietileno
Monitoreo
 ClO2
 Amperométrico
 Colorimétrico con DPD
 Potencial redox en línea
 ClO2 Amperométrico – rutina
 Cromatografía iónica
 También mide clorato
Ventajas
 Más efectivo que el cloro y la cloraminas
para virus y protozoos
 Oxida Fe, Mn y sulfuros
 Mejora los procesos de clarificación
 Controla gustos y olores
 No se forman SPD halogenaods
 Fácil de generar
 Independiente del pH
 Mantiene residual
Desentajas
 Forma clorito y clorato como SPD
 Una baja eficiencia libera cloro y
forma SPD halogenados
 Costosa capacitación - laboratorio
 Clorito de sodio costoso
 Generado en el lugar
 Se descompone con la luz solar
 Genera olores en algunos sistemas
OZONO
OZONO





Usado por primera vez en Holanda en 1893
Francia y Rusia tratan aguas de red
1965 en Argentina para aguas envasadas
1980 se populariza en EEUU
Se incrementa el uso a partir de los SPD
PROPIEDADES QUÍMICAS







Derivado alotrópico del oxígeno
Gas a temperatura ambiente
Poco soluble
Incoloro o azulado – corrosivo – tóxico
Olor picante. Detectado a 0.02 ppm
Oxidante más poderoso
Se descompone espontáneamente en agua
PROPIEDADES QUÍMICAS




El proceso no es bien conocido
Genera radicales OH• libres
Más reactivos que el ozono
Vida media muy corta
PROPIEDADES QUÍMICAS
USOS PRIMARIOS
DESINFECCION




Poderoso oxidante
Menor tiempo de contacto
Menor concentración
Solo como primario
Mecanismos de inactivación
BACTERIAS




Actúa por oxidación
Ataca la pared celular
Distorsiona la actividad enzimática
Rompe ADN
Mecanismos de inactivación





VIRUS
Destruye proteínas de la cápside
Disgrega en varias piezas
Libera e inactiva ARN
PROTOZOOS
Rompe membranas celulares
Daña membranas plasmáticas y ribosomas
Parámetros de desinfección
pH






Independiente
Altos pH destruyen ozono
Temperatura
Independiente
Altas temperaturas bajan solubilidad
Materia suspendida
No protege microorganismos
Consume ozono
CT



BACTERIAS
E. Coli, Pseudomonas, Estafilococos
4 log en 1 min, 0.009 mg/L
Legionella: 2 log en 5 min, 0.21 mg/L
Estreptococos: 2xt E. Coli
CT
VIRUS
CT
PROTOZOOS - Giardia
USOS PRIMARIOS



Oxidación de Fe y Mn
Reduce gusto y olor
Controla precursores de THM’s
–
–


pH < 7.5
Alcalinidad
Mejora biodegradación orgánica
Mejora coagulación y filtración
USOS PRIMARIOS
Puntos de aplicación
En el ingreso a la planta o después del sedimentador
SPD
Reduce compuestos orgánicos a otros de menor peso molecular










Formaldehído – B1
Acetaldehído
Glyoxal
Metil glyoxal
Ácido oxálico
Ácido succínico
Ácido fórmico
Ácido acético
Ácido pirúvico
Carbono orgánico asimilable

ozono
SPD
En presencia de bromuro
Bromato – B2
 Bromoformo – B2
 Ácidos acéticos brominados
 Bromopicrinas
 Acetonitrilos brominados – C
 Bromuro de cianógeno (*)
 Bromaninas (*)
(*) en presencia de HN3

SPD
Principales reacciones
SPD
Formación de bromatos
Control de SPD
Factores primarios
1.

2.


3.
Concentración de Br < 80 µg/L no produce bromatos
pH
A > pH favorece control de orgánicos
A < pH favorece control de bromatos
Concentración de COT
Control de SPD
Factores primarios

1.
2.
3.
4.
5.

La producción de bromatos disminuye con
Baja concentración de ozono
Baja temperatura
Menor tiempo de contacto
Alcalinidad
Inyectando NH3
El COA se controla con filtración biológica
GENERACION







Se produce en el sitio
O2 + e- = 2 [O] + calor
2 [O] + 2 O2 = 2 O3
3 O2 = 2 O3 , con liberación de calor
Temp. 40 ºC, límite
Descarga corona – silenciosa
Aplicación de UV
GENERACION
GENERACION




Componentes básicos del sistema
Alimentador de gas
Generador
Contactor
Destructor
GENERACION - Esquema
ALIMENTADOR DE GAS
SISTEMA CON OXÍGENO



Produce una corriente con 8 a 14% O3
Provistos en tubos o cilindros
Generado in situ
–
–

Proceso criogénico
Tamiz molecular
Se necesita equipo: evaporador, filtros,
válvulas reguladoras
ALIMENTADOR DE GAS
SISTEMA CON AIRE






Produce una corriente con 3 a 5% O3
Se requiere más equipo
Limpio y seco
Punto de rocío < - 60ºC
Libre de contaminantes: aceite,
hidrocarburos
Filtrado hasta 1 µm
ALIMENTADOR DE GAS
SISTEMA CON AIRE




Filtros desecadores: sílica gel o alúmina
Si el aire está a baja presión, regenerados
por calor
Si está a alta presión, regenerados por aire
seco
Compresores: recíprocos, tornillo, lóbulos,
centrífugos, anillo líquido.
ALIMENTADOR DE GAS
SISTEMA CON AIRE - esquema
GENERADOR





Geometría
Cilindros concéntricos – tubos generadores
Verticales - horizontales
Placas paralelas
Frecuencia
Baja: 50 – 60 Hz
Alta: 60 – 1000 Hz
GENERADOR





Voltaje Aplicado
8.000 a 25.000 V
Consumo de energía
14 a 18 Wh / g O3
Producción
50 a 100 g /m2 h
0.25 a 10 kg / h
Aumenta con frecuencia
GENERADOR
GENERADOR
Frecuencia




> período de ionización, > O3
> tiempo en la zona de descarga, destruye
O3
> frecuencia, < deterioro del dieléctrico
< rendimiento de potencia en alta frecuencia
GENERADOR




Pérdida por calor: 85% de la energía
Exceso de calor destruye ozono
Voltaje aplicado: f(presión, h)
Rendimiento
–
–
–
–
–
Aumenta con el voltaje
Área del electrodo
El caudal de gas
La frecuencia
Con el menor ancho del dieléctrico
GENERADOR
Esquema de electrodo cilíndrico
GENERADOR HORIZONTAL
GENERADOR VERTICAL
GENERADOR DE PLACAS
DETALLES OPERATIVOS
Tubos de recambio en almacén
Chequear generación diariamente
Circular aire seco antes de arrancar
Circular aire seco luego de paradas
Cambio periódico de secadores
Limpiar tubos si cae generación
Chequear pérdidas
CONTACTOR





DISUELVE EL OZONO EN EL AGUA
El exceso se ventea
Transferencia > 80%
TIPOS DE CONTACTORES
Burbujeadores
Inyectores
turbina
CONTACTOR
Esquema de un burbujeador
CONTACTOR
Características
eficiencia en transferencia – 85 a 95%
 Operación sencilla
 No tiene partes móviles
 2 a 3 cámaras
 Alturas de 5 a 6 m
 Difusores cerámicos o de acero
inoxidable
 Flujo pistón
 Alta
CONTACTOR
Características
 Se
calcula el volumen con dosaje
aplicado, residual y tiempo de contacto.
 Caída
de presión: 0.5 psig
 Porosidad: 35 a 45%
 Los burbujeadores se tapan
 Canalización vertical
CONTACTOR
Esquema de un inyector
CONTACTOR
CONTACTOR
Características
 Precisa
relación aire-agua
 < 0.5 l/h aire / l/h agua
 Concentración de ozono > 6%
 Flujo pistón
 no tiene partes móviles
 Poca profundidad
 Mayor costo
 Cálculo del volumen ídem anterior
CONTACTOR
Esquema de turbina
CONTACTOR
CONTACTOR
Características
 Transferencia
> 90%
 Altura: 1.8 a 4.5 m
 Motor exterior para mantenimiento
 Consume energía
 No se tapa
DESTRUCTOR




[O3] en la purga es muy alta
OSHA: 0.1 ppm
Lo transforma en oxígeno
Soplador en la descarga para tener un
pequeño vacío en el contactor.
DESTRUCTOR
FORMAS DE DESTRUCCIÓN
1.
2.
3.
Calentado a t > 350 ºC
Calentado a t > 100 ºC sobre catalizador
Pasaje por GAC húmedo
INSTRUMENTACIÓN
PROTECCION PERSONAL Y EQUIPOS
Detector de ozono en ambiente
 A la salida del generador
 A la salida del contactor
 A la salida del destructor
 Control punto de rocío
 Flujo de refrigeración
 Presión de gas ingreso al generador

Impactos con otros tratamientos




Genera COA. Si > 100 µg/L, posible
recrecimiento. Se deben remover con filtros
biológicos.
Reacciona con Cl2, ClO2 y ClNH2
Forma óxidos insolubles que deben retirarse
Reduce demanda y permite residuales más
bajos del desinfectante secundario.
FILTROS BIOLÓGICOS
1.
Filtros de arena


2.
Filtros de carbón activado

3.
Lentos
Rápidos
Mejor superficie para el desarrollo
Ventajas


Efluente biológicamente estable
Remoción de orgánicos (SPD) y precursores
MATERIALES

Para ozono seco:
–
–
–
–

Acero inoxidable serie 300
Vidrio, cerámico
Teflón, Hypalon
concreto
Para ozono húmedo (en contactor y
destructor)
–
Acero inoxidable 316
SEGURIDAD






Generadores en locales cerrados
Separados del resto
Ventilación adecuada (2 a 3 vol/min en
emergencias)
Espacio para recambio de tubos
Separados de los compresores
Unidades de destrucción al exterior
SEGURIDAD


Aparatos de respiración autónoma
Señales de alarma en 2 posiciones
–
–

Cuando alcanza 0.1 ppm
Cuando alcanza 0.3 ppm
Regulaciones
–
–
–
OSHA : 0.1 ppm – 8 hs
ANSI:
0.1 ppm – 8 hs; 0.3 ppm < 10 min
ACGIH: 0.1 ppm – 8 hs o 40 semanales; 0.3 ppm < 15 min
METODOS ANALÍTICOS

EN AGUA: medición de residual
–
–

EN GAS:
–
–
–
–

Colorimétrico DPD
Titulación DPD – FAS
Absorción UV 253.7 nm
Iodométrico
Titulación en fase gaseosa
Quimiluminiscencia
Bromato - cromatografía iónica
VENTAJAS








Más efectivo que otros oxidantes
Oxida Fe y Mn
Mejora clarificación y turbiedad
Controla colores, gustos y olores
Bajísimo tiempo de contacto
Independiente del pH
Se descompone dando O2
En ausencia de bromuro, no hay SPD
halogenados
VESVENTAJAS







El costo inicial es alto
Debe generarse en el lugar
Requiere energía
El tóxico y corrosivo
No deja residual
Se descompone rápido con alto pH y
temperatura
Forma bromatos, SPB brominados,
aldehídos y cetonas
COMPARACIONES
COMPARACIONES
U.V.
UV



Comenzó en 1901 – UV artificial
Francia 1910 y USA en 1916
Sistemas pequeños
QUÍMICA (Fotoquímica)





Los microorganismos absorben luz
Se alteran los componentes celulares
Desinfecta en cualquier grado
Se absorbe y disipa en el agua sin dejar
residual
Energía electromagnética 100 – 400 nm
QUÍMICA (Fotoquímica)






UV
UV
UV
UV
vacío: 100 – 200 nm
– C : 200 – 280 nm
– B : 281 – 315 nm
– A : 315 – 400 nm
Lámparas
Baja presión: 253.7 nm
Media presión: 180 – 1370 nm
QUÍMICA (Fotoquímica)
Reacciones


La desinfección sigue una cinética de 1º
orden
Dosis = Ixt




I : intensidad en mW/cm2
t : tiempo de acción en seg
Análogo al CT
Los tiempos normales 10 – 20 seg
Reacciones

Independiente de N inicial

N=fxD




n
N: coliformes/ 100 mL
D: dosis = I x t
f: calidad del agua
n: relacionado con D, es empírico
Variables de proceso





Independiente del pH, temperatura,
alcalinidad y COT
Alta dureza opaca superficies
Presencia de O3 mejora eficiencia
Materia suspendida protege patógenos
Fe, NO2-, fenoles, sulfuros absorben UV
Variables de proceso




No cambia componentes del agua
Absorbancia a 254 nm, 1 cm =
demanda del agua
Determinar para cada tipo de agua
Transmitancia

% T = 100 x 10
-Abs
Variables de proceso
Clasificación de la calidad del agua
En ningún caso la profundidad debe ser > 75 mm
Usos primarios




Desinfectante primario
No deja residual
Luego de la filtración
No impacta con otros tratamientos
Eficiencia de la desinfección


Actúa en segundos
Bueno para bacterias y virus





Rotura irreparable del ADN
Daño fotoquímico al ADN y ARN
Esteriliza al microorganismo
Producen mutantes
Algunas bacterias pueden fotorreactivarse
Eficiencia de la desinfección

Esquema de acción
Factores que afectan la
desinfección






Films químicos y biológicos
Orgánicos disueltos: aumenta Abs.
Inorgánicos disueltos: aumenta Abs.
Inorgánicos disueltos: incrustaciones
Color
Cortocircuitos en el reactor
Factores que afectan la
desinfección


Agrupamiento de patógenos
Turbiedad
Eficiencia de la desinfección

Inactivación de virus y bacterias




Las dosis son bajas
Comparable al cloro
Dosis 2 a 30 mWs/cm2
Inactivación de protozoos


Se requieren dosis muy altas
Dosis 120 a 8000 mWs/cm2
SPD



No forma SPD
Puede generar O3 y OH• libres
Se observaron muy bajos niveles de
formaldehído en aguas superficiales
GENERACIÓN




Se produce con lámparas similares a
tubos fluorescentes
Tubo de cuarzo con argón y vapor de
Hg
La potencia se controla con balastos
Temperatura óptima: 40 ºC
GENERACIÓN





Lámparas
Encendido instantáneo
Vibraciones y golpes
Diseño estándar
Baja presión: 253.7 nm
Media presión: 180 – 1370 nm >
intensidad
GENERACIÓN

Balastos
Electromagnéticos


Baja frecuencia
Electrónicos





Alta frecuencia
Mayor vida útil
< consumo de energía
< temp de operación
< producción de calor
GENERACIÓN






Diseño del reactor
Recipientes cerrados
Pequeños
Mínima polución del aire
< exposición del personal
Diseño modular
Instalación simple
GENERACIÓN
GENERACIÓN
GENERACIÓN
GENERACIÓN

Cámara de cuarzo – fibra óptica
GENERACIÓN
GENERACIÓN




Aspectos de diseño
Sensores de UV
Alarmas y sistemas de corte
Ciclos de limpieza
Sistemas telemétricos
GENERACIÓN





Aspectos de diseño hidráulico
Flujo pistón: relación largo/ancho
Turbulencia: sentido radial
Volumen efectivo: zonas muertas
Tiempo de residencia
Caudal
GENERACIÓN




Diseños emergentes
Microbarrido UV
Contienen 2 cámaras con filtros de 2 µm
donde se retienen los quistes y reciben la luz
durante mucho tiempo.
UV pulsátil
Sistema de capacitores entregan pulsos a un
flash de xenón, 30 pulsos/seg. Cámaras con 5
cm diámetro. Irradiación de 75 mWs/cm2 a 2
cm.
Condiciones operativas






Encender antes para calentar lámparas
Si transmitancia < 75%, no usar UV
Potencia disminuye con el tiempo
Usar hasta 70% de capacidad
Duración 8800 hs – baja presión
Limpieza de los tubos


Métodos físicos: ultrasonido, alta presión
Métodos químicos: lavado ácido
Medición




Fotodiodos sensores en rango germicida
Transforman energía en señal
electrónica
Lugar: cerca de la coraza y en lugares
alejados
Avisos por baja intensidad y muy baja
intensidad
Ventajas y desventajas








Sencillo y eficiente
No usa químicos
No modifica características del agua
No genera SPD
Mayores costos
Consumo de energía
Alta transparencia del agua
No deja residual
MÉTODOS ALTERNATIVOS
Permanganato de potasio
Peroxono
Bromo
Yodo
Plata
Permanganato de potasio

Química
Sólido violeta
Solubilidad: 6.4 g/ 100 mL
Oxidante fuerte: orgánicos e inorgánicos
Exotérmica
Producto final: MnO2
Velocidad de reacción: f( T, pH, conc)
Permanganato de potasio

Aplicación
Solución 1 a 4 %
Batch – disolutor
Tolva de alimentación
Bombas dosificadoras
Permanganato de potasio

Producto
Grado de pureza



Puro: no higroscópico
Técnico: higroscópico – forma tortas
Técnico aditivado: antiaglutinantes
Manejo


Contacto con ojos, piel, vías respiratorias
Uso de equipo adecuado
Permanganato de potasio
Usos primarios
Oxidación de Fe y Mn



3Fe2+ + KMnO4 + 7H2O = 3Fe(OH)3 + MnO2 + K+ + 5H+
3Mn2+ + 2KMnO4 + 2H2O = 5MnO2 + 2 K+ +4 H+
Control de gusto y olor
Organismos molestos
Oxida compuestos orgánicos
Permanganato de potasio

Desinfección

Alto costo

Oxida material celular – enzimas

Adhesión en coloides
Bacterias: 2.5 mg /L , 2 hs - 20 mg / L , 24 hs
Virus: 5 mg/L, 33 min - 50 mg /L, 2 hs
Protozoos: no hay información
Permanganato de potasio




SPD
No forma SPD
Remueve precursores
Sobredosis causa ictericia y baja de presión
sanguínea
Permanganato de potasio
Puntos de aplicación
Entrada agua cruda
Con coagulantes
Antes de sedimentación y filtros
No requiere mezcladores
En cañerías: en el centro.






Permanganato de potasio

Determinación

Espectrofotometría de absorción atómica

Colorimétrico: persulfato
Permanganato de potasio


Control sobredosis




Consideraciones de operación
Reducido y removido
Cambio de color
Cañerías hogareñas
No interfiere con otros tratamientos
Permanganato de potasio










Ventajas y desventajas
Oxida Fe y Mn
Remueve olor y sabor
Fácil de usar
Controla formación de THM’s
Controla organismos molestos
No impacta en otros tratamientos
Necesita largo tiempo de contacto
Puede colorear el agua
Tóxico e irritante
Peroxono

Proceso de oxidación avanzado
Mezcla de O3 + H2O2
Mejora proceso indirecto
Forma OH •

Procesos alternativos






O3 + U.V.
O3 + alto pH
H2O2 + U.V.
Peroxono
Peroxono




QUÍMICA
O3 y OH• compiten
Reacción con OH• más rápida y efectiva
Mejor transferencia de O3 al agua
Consumen OH•



Alcalinidad
Carbonatos
Sustancias húmicas
Peroxono






Usos primarios
Eliminar sustancias con sabor y olor
Geosmina
2 – metil isoborneol (2 – MIB)
comp. fenólicos
Tricloro etileno (TCE)
Percloro etileno (PCE)
Peroxono
DESINFECCIÓN






> O3
H2O2/O3 < 0.2
Mecanismo similar al ozono
No deja residual medible. CT
Se logra residual aumentando O3
El H2O2 solo no actúa
Peroxono
Aplicación

H2O2 + O3 : pre oxidación seguido de OH •

Al mismo tiempo

O3 + H2O2 : desinfecta y luego oxida
Peroxono
SPD




Bromatos
COA
No forma compuestos halogenados, si no
hay bromuros
disminuye THM’s en clorinación
Peroxono
Generación

O3 según métodos estudiados

H2O2 con bomba dosificadora

Se provee al 35 , 50 y 75% p/p
Peroxono: comparación con ozono
Peroxono
Manejo





H2O2 lastima por contacto
Explota por calor o fuego
Dentro de contenedores secundarios
Tanques de polietileno
Cañerías de Inoxidable 316, polietileno o
teflón
Peroxono
Determinación

Titulación:



Iodométrico
Permanganato
Colorimetría:


Oxidación de Titanio (IV)
Oxidación de Cobalto (II) y bicarbonato
Peroxono
Ventajas y desventajas








Más rápida y reactiva que el ozono
Oxida componentes más difíciles de remover
Oxida compuestos halogenados
Forma compuestos biodegradables
Fácil dosificación del peróxido
Muy peligroso su contacto
Se deteriora en almacenamiento
No se puede calcular CT
BROMO







En CNPT es líquido
Fácil de manejar
Solubilidad : 16.8 g /L
Corrosivo
Vapores agresivos
Propiedades alguicidas
Conc. de uso: > 0.4 mg / L
BROMO
Química
Br2 + H2O = HBrO + Br - + H+
HBrO = BrO - + H+
BROMO
Acción desinfectante






Se mantiene a pH elevados
Menos activo que el cloro
Penetra membranas celulares
Inactiva enzinas
Detiene el metabolismo
Muerte del microorganismo
BROMO
SPD



Agua bromada no tiene efectos cancerígenos
Produce THM’s
Produce bromoformo – B2
BROMO



Equipos
Bomba dosificadora
Seguridad
Similar al cloro
Monitoreo
O - tolidina
BROMO
Ventajas y desventajas






No deja olor
No irrita los ojos
Ventajas similares a la cloración
Activo a altos pH
Muy caro
Difícil disponibilidad
YODO






Sólido a T ambiente
Fácil de manejar
Baja solubilidad
Menos agresivo
Más efectivo si está unido a una molécula
orgánica
Mas estable que el cloro
YODO
Química
I2 + H2O = HIO + I - + H+
YODO
Acción desinfectante






Más efectivo como HIO
Menos activo que el cloro
Efectivo con bacterias
Destruyen esporas, quistes y virus
1 a 8 mg / L , 30 min – períodos cortos
Tintura de yodo: 2 a 6 %
YODO
SPD

I2





REACCIÓN ALÉRGICA
TIROIDES
Fenol > 1 mg / L
No produce iodaminas
Bajo nivel de THM’s
YODO




Equipos
Bomba dosificadora: solución saturada x
lecho
Vapor sobre I2 sólido
Monitoreo
Titulación amperométrica
Colorimétrico: método LCV
BROMO
Ventajas y desventajas






Residuales más estables
Sencillo
Emergencias
Muy caro
Difícil disponibilidad
No se recomienda en largos períodos
PLATA





Uso antiguo
Efecto oligodinámico
Uso de 25 a 75 µg /L
No oxidante
Interfieren materia coloidal, cloruros y
amoníaco
PLATA
Acción desinfectante






Actúa en estado coloidal
Buen bactericida
Hongos consumidores de O2
Acción enzimática
Largo tiempo
Bajo residual
PLATA
SPD

Ag



Argiriosis
No produce otro SPD
No agrega sabor, olor ni color
PLATA
Equipos
Equipo de contacto: paredes o pantallas
con pinturas de plata
Filtros domésticos: porcelana o carbón
activado revestido con AgCl
Dosificador solución diluida
Electrolítico: más práctico
1.
2.
3.
4.
1.
2.
Ánodo libera Ag+
Cátodo libera H2
PLATA

Esquema electrolítico
PLATA



Monitoreo
Electrodo selectivo
Absorción atómica
Amperaje
PLATA
Ejemplo de cálculo por amperaje
1 mol e- = 96500 coul = 108 g Ag+
Dosis: 50 µg Ag+ / L = 4.6 x 10-7 mol
96500x 4.6 x 10-7 = 0.045 coul
Si Q = 1 L/s (3600 l/h) , necesito 0.045 coul/s =
45 mA
PLATA
Ventajas y desventajas






No deja SPD
No imparte características organolépticas
Mayor costo
Difícil de controlar
Bajo residual
Poco efectivo con virus
Bibliografía
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•
Desinfección de Aguas – Felipe Solsona, Juan Pablo Méndez – OPS – CEPIS
Tratamiento de agua para consumo humano – Ada Barrenechea Martel, Lidia
Vargas – OMS-OPS-CEPIS
Red Iberoamericana de potabilización de aguas – Cap 14
Alternative Desinfectants y oxidants Guidance Manual – USEPA
Microbial and disinfectios byproducts rules simultaneous compliance manual
- USEPA
Manual del cloro y desinfectantes alternativos – Office of Drinking Water
– Canadá
Guidelines for Drinking-Water Quality, 3º Ed. – WHO
Ozone and Chlorine dioxide Tecnology - Katz
Diario oficial de las comunidades europeas 98-83-CE
Desinfectants and desinfectants by- products - WHO
Guidelines for the design, construction and operation of water and
sewerage systems – Labrador – Canadá
Documentos base WHO: cloro, dióxido de cloro, ozono, aspectos
microbiológicos, desinfección, estándares de calidad del agua potable
The Nalco Water Handbook – 2º Ed
Manual Técnico del Agua – Degrémont
Standard Métodos for the examination of water and wastewater – 20º Ed
Código Alimentario Argentino – Cap XII
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DESINFECCION DE AGUAS PARA CONSUMO HUMANO