FELIX BARRIO RODRIGUEZ MÉTODOS DE DESINFECCIÓN DEL AGUA FELIX BARRIO RODRIGUEZ ECOLOGÍA INDUSTRIAL

1. Ecología industrial Basada en la reutilización de subproductos, de manera que en lugar de residuos que tengan coste económico y medioambiental, puedan emplearse de nuevo en otros procesos industriales.

¿Por qué centrarse en la desinfección del agua? Recurso fundamental para la vida Bien escaso Gran problemática de los países en vías de desarrollo Se usa en cualquier proceso industrial Problema del presente y del futuro Si hemos de reutilizar un subproducto industrial, empecemos por lo básico: el agua! Implicaciones no solo ecológicas, sino sociales, el agua nos afecta a todos

Desinfectante Ideal Destruir o inactivar los microorganismos patógenos en un tiempo prudencial Ser fiable dentro del rango de condiciones en que se encuentra el agua (caudal, temperatura, pH) Mantener un residual en el sistema de distribución para evitar la recontaminación Ser seguro y conveniente de manejar y aplicar Razonable costo del equipo, instalación, operación, mantenimiento y reparación

1. LUZ UV Tipo de radiacion electromagnetica En el espectro electromagnetico se sitúa entre la luz visible y la radiacion x. Es emitida en tres bandas diferentes: UV-A, UV-B, UV-C Mayor efecto bactericida esntre las bandas UV-B Y UV-C, correspondiendo a 260nm

EFECTO SOBRE LOS MICROORGANISMOS 1. LUZ UV EFECTO SOBRE LOS MICROORGANISMOS La Luz UV desinfecta el agua alterando el componente ADN y ARN de los microorganismos e impidiendo su reproducción. Es un medio físico que inactiva bacterias, esporas, protozoos, hongos y virus.

FACTORES QUE INFLUYEN EN LA DESINFECION 1. LUZ UV EFECTO SOBRE LOS MICROORGANISMOS Cuando un rayo de luz es absorbido por un microorganismo se ocasionan cambios físicos y químicos. La luz es capaz de causar un cambio físico de electrones y ruptura de las uniones del ADN. FACTORES QUE INFLUYEN EN LA DESINFECION Flujo a tratar. Calidad del agua: interferencias Transmitancia: penetración de luz

1. LUZ UV ventajas desventajas No altera el color , olor, acidez ni sabor de la corriente tratada. Es ecológicamente inerte; no implica almacenaje ni manipulación de sustancias químicas. Es un proceso en línea, la acción es inmediata, no requiere tiempo de retención. No requiere aditivos químicos. Costo de operación bajo. Baja dosificacion puede no desactivar efectivamente algunos virus, esporas o quistes Algunos organismos pueden repara el daño: fotoreactivacion o reparacion en oscuro Turbidez y solidos (agua residual) interfieren con el proceso.

2. DESINFECCIÓN CON LUZ SOLAR REQUISITOS Botellas de plástico PET o bolsas de hasta 1 o 2 litros llenos de agua no turbia, expuestos al sol. Desactivación por radiación UV: eficacia atenuada si existen nubes. turbiedad reduce la cantidad de rayos UV que penetran el agua. la botella -> no más de 10cm diámetro Desactivación térmica (infrarojos): incremento de temperatura reduce el tiempo de exposición necesario. Tiempo de exposición: 6 horas (día soleado) - 2 días (100% nuboso)

2. DESINFECCIÓN CON LUZ SOLAR FUNCIONAMIENTO

2. DESINFECCIÓN CON LUZ SOLAR EJEMPLOS

2. DESINFECCIÓN CON LUZ SOLAR EFICACIA Estudios microbiológicos demuestran la efectividad del método de desinfección contra un amplio espectro de tipos de germenes. CIENCIA Y TECNOLOGÍA DEL MEDIO AMBIENTE

Microsoft Engineering Excellence 3. DESINFECCIÓN CON CALOR PRINCIPIOS Mínimo 85 ºC durante 15 minutos VENTAJAS Bajo costo Fácil disponibilidad Amplio espectro No-corrosivo Penetración DESVENTAJAS Lento Formación de película Daño de equipo Condensación Seguridad Costo If there is relevant video content, such as a case study video, demo of a product, or other training materials, include it in the presentation as well. Microsoft Confidential

4. DESINFECCIÓN CON CLORO PRINCIPIOS El cloro es un desinfectante que actúan sobre proteínas y ácidos nucleicos de los microorganismos. Provoca: la corrosión de la pared celular de los microorganismos cambios en la permeabilidad de la célula Impide multiplicación de microorganismos. Provoca oxidación y destrucción de la materia orgánica -> generalmente nutrientes y fuente de alimentación de los microorganismos.

4. DESINFECCIÓN CON CLORO ¿POR QUÉ? A la combinación directa del cloro con las proteínas de las membranas celulares y los enzimas. En presencia de agua se desprende oxígeno (O) que oxida la materia orgánica: Cl2 + H2O ----------------> HCl + HClO (ácido hipocloroso) HClO ----------------> HCl + O (oxígeno)

4. DESINFECCIÓN CON CLORO VENTAJAS DESVENTAJAS Actividad de amplio espectro Tolerancia al agua dura Eficiencia a baja temperatura Relativamente barato Actividad no residual / no forma película Formación potencial de gas cloro tóxico Corrosivo Irritación Inestable, corta vida de almacenamiento Formación de subproductos potencialmente tóxicos

Otras técnicas de desinfección 1. 1.1.INACTIVACIÓN DE PATÓGENOS POR MEDIOS FÍSICOS 1.2.NACTIVACIÓN DE PATÓGENOS CON AGENTES QUÍMICOS 1.3. PROCESOS DE ELIMINACIÓN DE CONTAMINANTES

2.INACTIVACIÓN DE PATÓGENOS CON AGENTES QUÍMICOS 2.2.1. DESINFECCIÓN CON DIÓXIDO DE CLORO 2.2.2. DESINFECCIÓN CON NANOMATERIALES 2.2.3. DESINFECCIÓN CON OZONO 2.2.4. DESINFECCIÓN CON PLATA 2.2.5. DESINFECCIÓN CON BROMO 2.2.6. DESINFECCIÓN CON YODO 2.2.7. DESINFECCIÓN CON ISOCIANURATO DE SODIO (NaDCC) 2.2.8. DESINFECCIÓN CON GASES OXIDANTES 2.2.9. DESINFECCIÓN CON CARBÓN ACTIVADO

1.1.1.DESINFECCIÓN CON DIÓXIDO DE CLORO Sensible a la luz ultravioleta. Generación in situ Mecanismos: 2NaClO2 + Cl2 ---- ---2ClO2 + 2NaCl 2NaClO2 + NaOCl + H2SO4 -- 2ClO2 + NaCl + Na2SO4 + H2O Poco tiempo de contacto Buena solubilidad Empleo de cloro desinfectante secundario como medio adicional Generador de dióxido de cloro

Ventajas y desventajas del método • Efectivo contra muchos microorganismos y más potente que el cloro en un tiempo de contacto corto. • Mayor poder de oxidación, lo que contribuye a la remoción de olor, color y mal sabor. • No produce trihalometanos (THM) • No se ve afectado por las variaciones de pH • Mejora la eliminación del hierro y manganeso Desventajas • Es complejo • Es más caro que el cloro. • Se forman subproductos de clorito y clorato. • Debe producirse en el lugar donde se va a utilizar. • Para su operación y mantenimiento requiere mano de obra capacitada. • Difícil de analizar en laboratorio

1.1.2.Desinfección con nanomateriales Propiedades bactericidas de las nanopartículas de plata Tamaño entre 1 y 10 nm. Penetran en el interior de la bacteria dañando compuestos. Impiden a los virus unirse a células receptoras. Aplicadas a : Escherichia coli Staphylococcus aureus Listeria monocytogenes

1.1.3. DESINFECCIÓN CON OZONO Alta capacidad desinfectante, coste elevado. Muy sensible al pH del agua Conducciones: problemas de corrosión Necesidad de inyectar al final un desinfectante residual (dióxido de cloro)

1.1.4. DESINFECCIÓN CON PLATA Solo efecto desinfectante en estado coloidal: partículas en suspensión cargadas eléctricamente. Empleo: Cloruro de plata, yoduro de plata Plata coloidal elimina bacterias, pero no virus Reacciones de eliminación largas, poco poder residual Dosis: 25 a 75 mg Ag/L Empleo de tres métodos: De contacto Por dosificación Electrolítico Coste 200-300 veces superior al de cloración

1.1.5. DESINFECCIÓN CON BROMO Halógeno, actúa de forma similar al cloro Produce ácido hipobromoso, alto poder desinfección, pero < cloro Líquido a tª ambiente, fácil manipulación Actúa penetrando en las membranas de los microorganismos. Bromación es cinco veces más cara que la cloración

1.1.6. DESINFECCIÓN CON YODO Halógeno, sólido a tª ambiente, poco agresivo, baja solubilidad Puede presentar problemas de toxicidad en altas concentraciones. Poca información sobre efectos en la salud Mecanismos de reacción similares al cloro y al bromo. Equipos consistentes en pasar a través de cristales de yodo. Coste entre 10 y 20 veces superior al de cloración Mayor sencillez de proceso, útil para casos de emergencia

1.1.7.DESINFECCIÓN CON ISOCIANURATO DE SODIO (NaDCC) Compuesto que libera cloro en concentraciones precisas 60 % cloro activo Fácil uso, aguas sin olor ni sabor Estable, fácilmente almacenable (>5 años) Libera al disolverse ácido hipocloroso NaCl2C3N3O3 + 2 H2O -------- NaH2C3N3O3 + 2 HOCl Ligeramente más caros que compuestos de cloro tradicionales.

1.1.8. DESINFECCIÓN CON GASES OXIDANTES Básicamente los equipos productores generan cloro: 2Na+ + 2Cl- + H2O ------------------ Cl2 + H2 + 2 HONa Cl2 + 2 HONa -----------------------2 NaOCl + H2 Aplicables todas las consideraciones de salubridad aplicadas al cloro. Tecnología MOGGOD de producción de hipoclorito in situ, para: Dosificarlo en agua potable Usarlo a nivel unifamiliar Distribución para consumo

1.1.9. DESINFECCIÓN CON CARBÓN ACTIVADO Material poroso procedente de carbonización de materiales orgánicos Gran capacidad de adsorción por gran superficie intraparticular Aplicaciones: Eliminación de color, olor, sustancias químicas, bacterias, etc. Poros: < 2 nm microporos <50 nm macroporos

1.3. PROCESOS DE ELIMINACIÓN DE CONTAMINANTES Ejemplos: 1.3.1. Eliminación de nitrógeno y sus compuestos 1.3.2.Eliminación de algas 1.3.3. Eliminación de plancton 1.3.4. Eliminación de materias orgánicas 1.3.5. Desodorización del agua 1.3.6. Malos sabores en las aguas crudas 1.3.7. Malos sabores producidos por el tratamiento 1.3.8. Malos sabores producidos en las conducciones 1.3.9. Eliminación de microcontaminantes 1.3.10. Fenoles y compuestos fenólicos 1.3.11. Hidrocarburos 1.1.12. Detergentes 1.3.13. Pesticidas 1.3.14. Metales pesados

1.3.6.Malos sabores Presencia de cantidades pequeñas de líquidos segregados por algas microscópicas Eliminación se obtiene por: Sulfuro de hidrógeno Utilizando un oxidante enérgico Ozono Cloro Dióxido de cloro Carbón activo: puede utilizarse solo, en polvo o en grano. (15 a 20 g/m3)

3.GENERACIÓN DE SUBPRODUCTOS EN LA DESINFECCIÓN 3.1. Trihalometanos 3.2. Ácidos acéticos halogenados 3.3. Acetonitrilos halogenados 3.4. Hidrato de cloral (tricloroacetaldehído) 3.5. Clorofenoles 3.6. Subproductos de la ozonación 3.7. Subproductos del bióxido de cloro 3.8. Subproductos de la cloraminación

3.9. Control de los subproductos de la desinfección La OMS recomienda considerar riesgo-beneficio entre los riesgos microbianos y los químicos. La inactivación de los agentes microbianos patógenos con desinfectantes químicos u otros procesos de desinfección equivalentes es esencial para proteger la salud pública. Conseguir remoción máxima de sustancias orgánicas en los tratamientos iniciales de las aguas. Ventajas: reducirá la demanda de cloro reducirán las cantidades de sustancias orgánicas oxidadas que pudieran formarse posteriormente reducirán los efectos perjudiciales sobre el agua tratada causados por los niveles de sustancias orgánicas altas y niveles de cloro altos

3.10. Riesgos relativos para la salud 1. Daño en las funciones reproductoras, disminución en la fertilidad. 2. Lesión en el desarrollo fetal 3. Desarrollo de cáncer Se han elaborado numerosos estudios respecto de la toxicidad del agua clorada, que han resultado inconcluyentes, aunque se han establecido relaciones con problemas reproductivos.

Conclusiones Gran variedad de métodos para limpiar y reutilizar el agua. Necesidad de dar a conocer métodos de potabilización a nivel unifamiliar en países en desarrollo La cloración es el método más extendido actual Aplicar los diferentes métodos en función del tipo de uso al que se vaya destinar el agua a reutilizar y del coste.

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