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Principal ] Arriba ] Reglamentacion en la desinfección ] Cloracion1 ] Hipoclorito ] Cloraminas ] Dioxido de cloro ] Ozonizacion ] Radiacion Ultravioleta ] Permanganato potasico ] Subproductos de la desinfeccion ]

 

                                                                                           PREOXIDACION Y DESINFECCION

                                                                                               

                                                                                                                                       

                                                                                 INTRODUCCION 

La desinfección del agua se ha venido practicando desde hace siglos. Existen referencias históricas de que hace ya quinientos años antes de nuestra era, se recomendaba que el agua se hirviese.

La desinfección de aguas de abastecimiento se puede considerar como el proceso en general dentro de una estación de tratamiento de agua que tiene como objetivo la inactivación de los microorganismos que puedan haber presentes en el agua, minimizando así la probabilidad de transmisión hídrica de enfermedades.

En la actualidad se conocen bastante bien los procesos y fenómenos implicados en la desinfección del agua, que en definitiva se dirigen a la destrucción de organismos perjudiciales, es decir, los procesos de desinfección se han empleado con el fin de destruir o inactivar los organismos productores de enfermedades. La desinfección no implica necesariamente la destrucción completa de todos los organismos vivos, es decir, los procesos de desinfección del agua no siempre acaban en el punto de esterilización (la esterilización se centra casi exclusivamente en la práctica médica). El proceso de desinfección se usa sólo para destruir microorganismos patógenos, sin que haya sido necesario destruir todos los microorganismos. Por lo tanto, la esterilización es un caso particular de la desinfección.La esterilización se realiza utilizando, principalmente, agentes físicos (calor seco o húmedo) y, en algunos casos, membranas de filtración. Puede usarse también irradiación UV, oxidación electroquímica y fotocatálisis heterogénea con TiO2.

CINETICA DE LA DESINFECCION QUIMICA               

 

A) TIEMPO DE CONTACTO

 Bajo condiciones ideales, una célula expuesta contiene un solo centro activo, vulnerable a una sola unidad de desinfectante. En este caso la velocidad de destrucción sigue la LEY DE CHICK.

Esta establece que y, número de organismos destruídos en la unidad de tiempo t, es proporcional a N, número de organismos remanentes, siendo N0, el número de organismos inicial, o sea:

 

dy / dt = k (N0 ‑ y) 

k es la constante de velocidad de reacción y tiene unidades de tiempo-1          

 Si integramos para y = 0 a t = 0 e y = y a t = t          

 ln [(N0 y) / N0] = ln (N / N0) = ‑kt               

 o, lo que es lo mismo:  N / N0 = exp (‑kt)                         

 En general no se cumplen las condiciones ideales planteadas y la ley toma la forma de : ln (N / N0) = ‑km t 

m es una constante que depende del tipo de microorganismo. Esta constante se obtiene empiricamente y está tabulada para diferentes tipos de microoganismos.

  

B) CONCENTRACION DE DESINFECTANTE

 Para diferentes concentraciones de desinfectante, el comportamiento de la desinfección se puede expresar como: Cn tp = cte 

C es la concentración del desinfectante y tp es el tiempo que se requiere para lograr la muerte de una proporción determinada de microorganismos (generalmente se toma el 99 %)

Algunos ejemplos: Si usamos HClO como desinfectante y consideramos una mortandad del 99 % se verifican las siguientes relaciones:

 Escherichia Coli             C0.86 tp = 0.24           

 Virus Coxsackie A2                C0.86 tp = 6.3

 Virus 1 de Poliomelitis            C0.86 tp = 1.2

 Virus Adeno 3                         C0.86 tp  = 0.098

Estos son datos que se verifican entre 0 y 6 ºC

Valores de C*T para inactivación de virus con cloro libre (mg/l* min). (Fuente: EPA, «Disinfection Profiling and Benchmarking Guidance Manual», Agosto 1999)

 

Temperatura (°C)

Log de inactivación

2,0  log

3,0  log

4,0 - log

pH 6-9

PH 10

PH 6-9

pH 10

pH 6-9

pH 10

0,5

6

45

9

66

12

90

5

4

30

6

44

8

60

10

3

22

4

33

6

45

15

2

15

3

22

4

30

20

1

11

2

16

3

22

25

1

7

1

11

2

15


 

En relación con la desinfección del agua, los organismos productores de enfermedades, incluyen las bacterias, una gran variedad de virus, protozoos intestinales y algunos microorganismos. Otros organismos que podemos considerar más bien molestos desde el punto de vista estético que de causantes de enfermedades, son también afectados en los procesos de desinfección.

En lo que respecta a la desinfección, algunos de los organismos mencionados, incrementan su resistencia al desinfectante al encontrarse rodeados o incrustados en materiales en suspensión, algas, etc., y ser más inaccesibles a los desinfectantes químicos. Si en el agua se tiene presencia de materia orgánica y otras sustancias oxidables, quedará disminuida la cantidad de desinfectante disponible para realizar la desinfección.

La hipótesis más aceptada sobre como actúan y destruye los desinfectantes a los microorganismos, se centra en las alteraciones físicas, químicas y bioquímicas sobre la membrana o pared de las células  y por tanto de las encimas y una vez destruida esta barrera protectora, terminan las funciones vitales de la célula, causando su muerte.

En el proceso de desinfección normalmente se utilizan sustancias químicas, denominadas desinfectantes.

Los procesos de desinfección del agua que pueden emplearse, incluyen alguno de los siguientes tratamientos o una combinación de ellos:

a) Tratamiento físico ( por ejemplo por almacenamiento, aplicación de calor, u otros agentes físicos)

b) Radiación (radiación ultra violeta).

c) Fotocatálisis heterogénea UV/TiO2.

d) Iones metálicos (por ejemplo cobre y plata).

e) Álcalis y ácidos

f) Productos químicos tenso activos (por ejemplo los compuestos de amonio cuaternario )

g) Los oxidantes (por ejemplo los halógenos como el cloro, el ozono, el permanganato, etc.)

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

 1)Aptitud del 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 características tóxicas o desagradables estéticamente.

3) Facilidad de aplicación técnica y económica.

4) Capacidad del desinfectante para permanecer en concentraciones residuales tales que eviten cualquier recontaminación, como pudiera ocurrir en la red de distribución.

5) Adaptabilidad de técnicas de valoración prácticas, rápidas y exactas, que nos permitan conocer la concentración del desinfectante residual.

Casi todos  los desinfectantes mencionados, presentan alguna limitación, que excluyen su aceptación en las operaciones de tratamiento en sistemas y abastecimientos públicos, por ahora y en general, el cloro es el producto más ampliamente utilizado en el proceso de desinfección del agua.

En el siguiente cuadro se muestran, como ejemplo,  las dosis necesarias de varios de los oxidantes/desinfectantes más empleados en el tratamiento del agua, para oxidar el hierro y manganeso.     

DOSIS DE OXIDANTE, GENERALMENTE EMPLEADO EN EL TRATAMIENTO DE AGUA, REQUERIDA PARA OXIDAR EL HIERRO Y MANGANESO

Oxidantes

Hierro

(mg/mg Fe++)

Manganeso

(mg/mg Mn++)

Cloro

0,62

1,27

Dioxido de Cloro

1,21

2,45

Ozono

0,43

           0,88 (pH optimo 8-8,5)

Permanganato Potásico

0,94

1,92  

Todos los productos empleados en el tratamiento del agua, como oxidantes/desinfectantes,  presentan ventajas y desventajas en su empleo, que de forma resumida se presentan en el siguiente cuadro:

 

VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE LOS DISTINTOS PRODUCTOS EMPLEADOS EN LA OXIDACIÓN/DESINFECCION

PRODUCTO

VENTAJAS

DESVENTAJAS

CLORO

-         Es el método más utilizado y conocido

-         Oxida fácilmente al hierro, sulfuros y algo más limitado al manganeso

-         Mejora generalmente la reducción del color, olor y sabor

-         Es muy efectivo como biocida

-         Proporciona un residual en el sistema de abastecimiento

-         Mejora los procesos de coagulación y filtración

-         Elimina el amonio, previa transformación en cloramina.

-         Forma subproductos halogenados, tanto con precursores procedentes del agua bruta como en la propia red.

-         En algunos casos puede provocar problemas de olor y sabor, dependiendo fundamentalmente de la calidad del agua

-         Requiere instalaciones para neutralizar las fugas de gas

-         El cloro gas es peligroso y corrosivo

-         En el caso de emplear uno de sus principales derivados como es el hipoclorito sódico, este se degrada en el tiempo y al estar sometido a la luz.

-         Es menos efectivo a pH alto

DIOXIDO DE CLORO

-         Oxida con facilidad al hierro, manganeso y sulfuros

-         No genera subproductos halogenados (si está bien generado)

-         Es más efectivo que el cloro y las cloraminas para inactivación de virus, Criptosporidium y Giardia.

-         Mejora los procesos de coagulación y filtración

-         Elimina bien muchos de los olores y sabores procedentes de algas y compuestos fenólicos

-         Su efectividad está poco influenciada por el pH

-         Proporciona un residual en el sistema de abastecimiento

         Forma subproductos como cloritos y cloratos

-         El gas es explosivo en una concentración del 10% en el aire

-         La generación no apropiada, como exceso de cloro, puede formar subproductos halogenados

-         No reacciona con el amoníaco, no eliminándolo por tanto del agua bruta.

-         Tiene que ser generado in situ

 

 

 

 

 

  

CLORAMINAS

-         No forman (como hace el cloro) subproductos clorados

-         Son más estables como residual (especialmente la monocloramina) y de mayor duración en el tiempo que el cloro y el dióxido de cloro

-         No reaccionan con la mayor parte de compuestos orgánicos que suelen causar olores y sabores

-         Protejen la red en abastecimientos extensos contra recrecimientos bacterianos

-         Son fáciles de preparar

-         No oxidan al hierro, manganeso y sulfuros

-         Tienen menor poder de desinfección que el cloro, dióxido de cloro u ozono

-         El exceso de amoníaco puede originar en la red problemas de nitrificación

-         Las monocloramina es menos efectiva como desinfectante a pH alto

-         Tienen que ser, generalmente, generadas in situ.

-         Puede originar algunos subproductos como algún ácido dicloroacético y cloruro de cianogeno.

OZONO

-         Oxida al hierro, manganeso y sulfuros

-         Es más efectivo que el dióxido de cloro y cloraminas en la inactivación de virus, Cryptosporidium y Giardia

-         Elimina y controla los problemas de olor, sabor y color

-         No forma subproductos halogenados, a no ser que haya presencia de bromuros

-         Requiere una concentración y tiempo de contacto menor para su labor de desinfección

-         Su efectividad no está influída por el pH

-         Puede producir subproductos, como bromatos, aldehídos y ácidos.

-         Requiere gran cantidad de energía en su generación, así como equipos más costosos.

-         Es muy corrosivo y tóxico (puede formar óxido nítrico y ácido nítrico que causaran corrosiones en los equipos.

-         No proporciona residual en la red.

-         Desaparece con rapidez del agua, especialmente a altos pH y temperatura.

-         Tiene que ser generado in situ

PERMANGANATO POTASICO

-         Oxida y elimina a materias orgánicas precursoras de subproductos

-         Oxida a sustancias que causan problemas de sabor y olor

-         Es fácil de aplicar en cuanto a las instalaciones requeridas

-         No forma los subproductos de los demás oxidantes  


 

-         Puede teñir el agua de un ligero color rosado si se dosifica en exceso

-         Requiere largo tiempo de contacto

-         Es tóxico e irritante de la piel

-         No es un gran desinfectante.

 

Consideraciones en la 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.

 

Evaluación y selección del desinfectante primario o principal

 

Desinfectante primario o principal es el primer desinfectante que se emplea en un sistema de tratamiento con el objetivo principal de conseguir el necesario CT (concentración y tiempo) que permita la desinfección microbiológica.

 

            El proceso de decisión empleado para determinar si el desinfectante consigue la inactivación microbiológica y no sobrepasa los límites establecidos de subproductos se representa en el siguiente diagrama donde se refleja los límites microbiológicos y de subproductos a conseguir o incluso mejorar estos límites, también se indican las posibles modificaciones a introducir en el proceso (cambio del punto de aplicación, aumento de la dosis o/y tiempo de contacto, cambio del pH, mejoras en la coagulación y filtración, etc.) e incluso aplicar un nuevo desinfectante si no se consiguen las metas deseadas, tanto microbiológicas como de formación de subproductos.

En la selección del desinfectante  es fundamental conocer  la concentración del carbono orgánico total (COT), ya que una alta concentración de COT inducirá a un alto potencial en la formación de subproductos y en este caso habrá que seleccionar un desinfectante que no origine subproductos o al menos lo haga en baja cantidad. Por otra parte es importante conocer también la concentración de bromuros, para descartar en el caso de altas concentraciones de estos, el empleo de fuertes oxidantes, como el ozono, que originarían bromatos como subproducto. 

A continuación se muestra el diagrama de flujo:

 

Seleccion del desinfectante secundario           

Desinfectante secundario es el desinfectante que se emplea en algunos sistemas de tratamiento y abastecimiento con el objetivo principal de mantener un desinfectante residual a lo largo del sistema de distribución, el empleo de uno u otro desinfectante secundario depende del desinfectante primario utilizado. 

            En la selección del desinfectante secundario hay que considerar tres parámetros, que pueden estar realmente o potencialmente presentes en el agua que sale de la planta:

1)      Concentración de carbono orgánico asimilable (COA): Generalmente se produce cuando el contenido de carbono orgánico total del agua es elevado y ésta ha sido tratada con un fuerte oxidante empleado como desinfectante principal, como puede ser el caso del ozono. En estos casos es aconsejable la filtración biológica o con carbono activo en grano del agua antes de salir de la planta de tratamiento.

2)      Formación potencial de subproductos de la desinfección: Son los subproductos que se pueden formar en la red de distribución si se emplea cloro.

3)      Tiempo de retención en el sistema de distribución: En los sistemas de distribución extensos pueden ser necesarias estaciones suplementarias de desinfección para mantener una concentración deseada del desinfectante residual a menos que se utilicen desinfectantes suficientemente estables como las cloraminas.   

 El diagrama de flujo correspondiente se muestra a continuación:

 

 (*) Si el tiempo de retención es muy largo, el empleo de dióxido de cloro no es aconsejable por requerir una dosis demasiado elevada, posiblemente superior a su límite de empleo.        

 


La desinfección del agua :Página de The Universal Library, en inglés, trata de aspectos generales de la desinfección, consideraciones microbiológicas, química del cloro en el agua, cloraminas, ozono,dioxido de cloro, permanganato, peroxido de hidrógeno, iones plata, y radiación UV.

Química de la desinfección : Página de The Universal Library, en la que se recogen temas como :Reacciones y productos, precursores, reacciónes de formación de haloformos, reacciones entre el cloro y diversos compuestos, cloraminas , agua y salud etc. 

          Solar Disinfection of Drinking Water for use in Developing Countries or in Emergency Situations. Publishable Final Activity Report for the SODISWATER Project Sept 2006-Feb 2010

 Uso de cloro isocianurato en la desinfección del agua http://quim.iqui.etsii.upm.es

El Agua, el Cloro y los Seres Vivos. Articulo de Leoncio J. García Ara. Director de Calidad, Prevención y Medio Ambiente del Grupo Químico Aragonesas.

Effect of Oxidizing Disinfectants (Chlorine, Monochloramine, and Ozone) on Helicobacter pylori

La desinfección del agua . Información de la Organización Panamericana de la Salud

WT Primer Chlorine_archivos/

WT - Disinfection Contact Time_archivos/

WT - Chlorine_archivos/

Las cloraminas como alternativa para reducir los subproductos de desinfección ( página de Water Quality and Health) : http://www.waterandhealth.org/newsletter/new/summer2001/chloramination.html

Desinfectantes y subproductos de la desinfección (páginas de la International programme on Chemical Safety, en español, ingles y francés , donde se resumen y evaluan los subproductos de los principales desinfectantes :http://www.who.int/pcs/ehc/summaries/ehc_216.html

Todo sobre el cloro. Página en español de Chlorine Chemistry  Council, con una amplia información sobre el empleo del cloro, reseñas históricas sobre los comienzos del empleo del cloro en la desinfección del agua, los riesgos y enfermedades transmitidas por el agua, desinfección en situaciones de emergencia. Tambien trata de las ventajas y desventajas del cloro y otros desinfectantes y de los subproductos de la desinfección :http://www.c3.org

Manual  de mantenimiento de la Comunidad de Madrid para abastecimiento de agua potable

DESINFECCIÓN SOLAR, UNA ALTERNATIVA PARA PEQUEÑAS COMUNIDADES RURALES. Publicación de Red Iberoamericana de Potabilización y Depuración del Agua

 Clorófilos. Organización de trabajadores de la industria del cloro: Página en español, defendiendo el empleo del cloro y los beneficios de su aplicación. Contempla diversos temas como: El cloro en el mundo, relato general. Cloro y riesgo. El cloro y el medio ambiente. El cloro y los seres humanos. El PVC y sus alternativas.

Guia básica en la desinfección con cloro : Página de la CEPIS/OPS/OMS , donde se recogen recomendaciones  de la AWWA para la aplicación del cloro en pequeños sistemas de abastecimiento. Tras una breve introducción pasa a describir tambien muy breve, el cloro, demanda y dosis, tiempo de contacto y alguna referencia a equipos cloradores.

Del agua de Javel al dicloroisocianurato sódico DCCNa. Información, en frfances, sobre las características y empleo como desinfectante del agua del DCCNa.

Desinfección de emergencia del agua potable. Pagina de EPA.

Calidad del agua . Desinfección efectiva. Publicación de AmericanChemistry.

Desinfección del agua (fotocatalisis). Publicación en español de José Roberto Guimaraes y otros en la página de Plataforma Solar de Almeria. Recoge datos sobre mecanismos, métodos, logros de la desinfección y desinfección por fotocatálisis.

Procesos avanzados de oxidación para la eliminación de contaminantes. Artículo de Xabier Domenech y otros

PURIFICACIÓN DE AGUAS POR FOTOCATÁLISIS HETEROGÉNEA: ESTADO DEL ARTE.Articulo de Julián Blanco Gálvez, Sixto Malato Rodríguez, Claudio A. Estrada Gasca, Erick R. Bandala, Silvia Gelover y Teresa Leal. recogido en la página de CYTED

Nuevas tecnologías para la purificación de aguas. (Electrónica y medio Ambiente). Publicado en la página de Miliarium.com, recoge temas como: Contaminación de aguas subterráneas. Procesos avanzados de oxidación. Procesos fotocatalíticos.

Desinfección del agua por fotocatalisis solar. Publicación del Instituto Mexicano de Tecnología del Agua.

Fotocatalizadores y enrgia solar en la detoxificación de aguas contaminadas.  Articulo de Julio Eduardo Valladares.

The Effectiveness of Disinfectant Residuals in the Distribution System.

DATOS COMPARATIVOS SOBRE TÉCNICAS DE DESINFECCIÓN.

Desinfección electrolitica del agua.   Gonzalo A Ordoñez.

Método MOGGOD (Siglas en Ingles de Mix of Oxidant Gases Generated on site for Desinfection) :Mezcla de gases oxidantes generados in situ para la desinfección.

 Agua potable gracias a la luz del sol. Un grupo de investigación de la Universidad Complutense de Madrid (UCM) ha desarrollado un sistema solar de desinfección de agua que podría ser de gran utilidad en regiones en vías de desarrollo muy soleadas, que precisan urgentemente disponer de agua potable con el menor coste posible. El oxígeno singlete es la clave para acabar con los patógenos.

DESINFECCIÓN FOTO-CATALÍTICA DEL AGUA PARA CONSUMO HUMANO USANDO LUZ SOLAR Y DIÓXIDO DE TITANIO (TiO2) INMOVILIZADO

César GUTIERREZ RICO, Lucero ROBLES DÁVILA, Felipe ORTIZ ARREDONDO, Lourdes MARTÍNEZ GARCÍA .Centro de Estudios Académicos sobre Contaminación Ambiental, Facultad de Química e Ingeniería de la Universidad Autónoma de Querétaro, Querétaro, México

Tratamientos avanzados de oxidación como sistemas de afino en la depuración de agua en estaciones de tratamiento de agua potable.

Desinfección de Emergencia del Agua Potable. Publicación de la EPA

Introduccion a la desinfección del agua. Publicación de www.lenntech.es Introducción desinfección del agua

Desinfección del agua a nivel casero .Alternativas a la desinfección del agua.  CENTRO DE INVESTIGACIÓN Y DESARROLLO TECNOLÓGICO DEL AGUA. (CIDTA). UNIVERSIDAD DE SALAMANCA.  

Long-Term Effects of Disinfection Changes on Water Quality. Publicación de Awwa Research Foundation y EPA.  .  


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