1. USO DE OZONO Y OTROS
PRODUCCTOS
DESINFECCION PARA AGUAS
PARA CONSUMO HUMANO
2. PROPIEDADES QUÍMICAS
Derivado alotrópico del O2
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
3. PROPIEDADES QUÍMICAS
El proceso no es bien conocido
Genera radicales OH• libres más reactivos
que el ozono
Vida media muy corta
7. 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
8. Parámetros de desinfección
pH
Independiente
Altos pH destruyen ozono
Temperatura
Independiente
Altas temperaturas bajan solubilidad
Materia suspendida
No protege microorganismos
Consume ozono
9. 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
Reducción de 1 log = 90% de inactivación
Reducción de 2 log = 99% de inactivación
Reducción de 3 log = 99,9% de inactivación
Reducción de 4 log = 99,99% de inactivación
LRV = log10 (C0/Ct)
Valor de reducción logarítmica
14. SPD
Formaldehído – B1
Acetaldehído
Glyoxal
Metil glyoxal
Ácido oxálico
Ácido succínico
Ácido fórmico
Ácido acético
Ácido pirúvico
Carbono orgánico asimilable
Reduce compuestos orgánicos a otros de menor peso molecular
ozono
15. SPD
Bromato – B2
Bromoformo – B2
Ácidos acéticos brominados
Bromopicrinas
Acetonitrilos brominados – C
Bromuro de cianógeno (*)
Bromaninas (*)
(*) en presencia de HN3
En presencia de bromuro
18. Control de SPD
Factores primarios
1. Concentración de Br -
< 80 µg/L no produce bromatos
2. pH
A > pH favorece control de orgánicos
A < pH favorece control de bromatos
3. Concentración de COT
19. Control de SPD
Factores primarios
La producción de bromatos disminuye con
1. Baja concentración de ozono
2. Baja temperatura
3. Menor tiempo de contacto
4. Alcalinidad
5. Inyectando NH3
El COA se controla con filtración biológica
20. 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
24. ALIMENTADOR DE GAS
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
SISTEMA CON OXÍGENO
25. ALIMENTADOR DE GAS
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
SISTEMA CON AIRE
26. ALIMENTADOR DE GAS
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.
SISTEMA CON AIRE
29. 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
31. Frecuencia
> período de ionización, > O3
> tiempo en la zona de descarga, destruye
O3
> frecuencia, < deterioro del dieléctrico
< rendimiento de potencia en alta frecuencia
32. 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
36. 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
37. CONTACTOR
DISUELVE EL OZONO EN EL AGUA
El exceso se ventea
Transferencia > 80%
TIPOS DE CONTACTORES
Burbujeadores
Inyectores
turbina
39. CONTACTOR
Características
Alta 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
40. 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
47. 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.
49. 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
50. 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.
51. FILTROS BIOLÓGICOS
1. Filtros de arena
Lentos
Rápidos
2. Filtros de carbón activado
Mejor superficie para el desarrollo
3. Ventajas
Efluente biológicamente estable
Remoción de orgánicos (SPD) y precursores
52. MATERIALES
Para ozono seco:
– Acero inoxidable serie 300
– Vidrio, cerámico
– Teflón, Hypalon
– concreto
Para ozono húmedo (en contactor y
destructor)
– Acero inoxidable 316
53. 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
54. 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
55. METODOS ANALÍTICOS
EN AGUA: medición de residual
– Colorimétrico DPD
– Titulación DPD – FAS
EN GAS:
– Absorción UV 253.7 nm
– Iodométrico
– Titulación en fase gaseosa
– Quimiluminiscencia
Bromato - cromatografía iónica
56. 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
57. DESVENTAJAS
El costo inicial es alto
Debe generarse en el lugar
Requiere energía
Es tóxico y corrosivo
No deja residual
Se descompone rápido con alto pH y
temperatura
Forma bromatos, SPB brominados,
aldehídos y cetonas
59. 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
62. 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
63. Reacciones
Independiente de N inicial
N = f x D n
N: coliformes/ 100 mL
D: dosis = I x t
f: calidad del agua
n: relacionado con D, es empírico
64. 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
65. 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
68. 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
70. 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
72. 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
73. SPD
No forma SPD
Puede generar O3 y OH• libres
Se observaron muy bajos niveles de
formaldehído en aguas superficiales
74. 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
84. GENERACIÓN
Aspectos de diseño hidráulico
Flujo pistón: relación largo/ancho
Turbulencia: sentido radial
Volumen efectivo: zonas muertas
Tiempo de residencia
Caudal
85. 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.
86. 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
87. 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
88. 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
90. 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)
91. Permanganato de potasio
Aplicación
Solución 1 a 4 %
Batch – disolutor
Tolva de alimentación
Bombas dosificadoras
92. 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
93. 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
94. 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
95. Permanganato de potasio
SPD
No forma SPD
Remueve precursores
Sobredosis causa ictericia y baja de presión
sanguínea
96. Permanganato de potasio
Puntos de aplicación
Entrada agua cruda
Con coagulantes
Antes de sedimentación y filtros
No requiere mezcladores
En cañerías: en el centro.
97. Permanganato de potasio
Determinación
Espectrofotometría de absorción atómica
Colorimétrico: persulfato
98. Permanganato de potasio
Consideraciones de operación
Control sobredosis
Reducido y removido
Cambio de color
Cañerías hogareñas
No interfiere con otros tratamientos
99. 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
100. 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.
102. 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
104. 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
105. Peroxono
Aplicación
H2O2 + O3 : pre oxidación seguido de OH •
Al mismo tiempo
O3 + H2O2 : desinfecta y luego oxida
109. 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
111. 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
112. 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
114. BROMO
Acción desinfectante
Se mantiene a pH elevados
Menos activo que el cloro
Penetra membranas celulares
Inactiva enzimas
Detiene el metabolismo
Muerte del microorganismo
115. BROMO
SPD
Agua bromada no tiene efectos cancerígenos
Produce THM’s
Produce bromoformo – B2
117. BROMO
Ventajas y desventajas
No deja olor
No irrita los ojos
Ventajas similares a la cloración
Activo a altos pH
Muy caro
Difícil disponibilidad
118. 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
120. 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 %
121. YODO
SPD
I2
REACCIÓN ALÉRGICA
TIROIDES
Fenol > 1 mg / L
No produce iodaminas
Bajo nivel de THM’s
123. BROMO
Ventajas y desventajas
Residuales más estables
Sencillo
Emergencias
Muy caro
Difícil disponibilidad
No se recomienda en largos períodos
124. PLATA
Uso antiguo
Efecto oligodinámico
Uso de 25 a 75 µg /L
No oxidante
Interfieren materia coloidal, cloruros y
amoníaco
125. PLATA
Acción desinfectante
Actúa en estado coloidal
Buen bactericida
Hongos consumidores de O2
Acción enzimática
Largo tiempo
Bajo residual
127. PLATA
Equipos
1. Equipo de contacto: paredes o pantallas
con pinturas de plata
2. Filtros domésticos: porcelana o carbón
activado revestido con AgCl
3. Dosificador solución diluida
4. Electrolítico: más práctico
1. Ánodo libera Ag+
2. Cátodo libera H2
130. 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
131. PLATA
Ventajas y desventajas
No deja SPD
No imparte características organolépticas
Mayor costo
Difícil de controlar
Bajo residual
Poco efectivo con virus
132. Bibliografía
• 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