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EL OZONO EN EL TRATAMIENTO DEL AGUA El ozono se utiliza desde hace más de cien años como el mejor agente desinfectante para purificación del agua de bebida.

EL OZONO EN EL TRATAMIENTO DEL AGUA

INTRODUCCIÓN En todo el escrito estaremos estableciendo un enfrentamiento OZONO (O3) versus CLORO (Cl), dado que es el Cl, el elemento más usado como agente en la desinfección del agua potable en todo el mundo. En general, ambos elementos realizan la misma misión, tratamiento del agua por oxidación química. Desde hace mucho tiempo se viene intentando la destrucción de los gérmenes patógenos por oxidación basándose en reacción química. Normalmente constituye la etapa final de otros tratamientos: almacenaje, filtración, floculación, decantación, etc. En esta última etapa de tratamiento por oxidación, se han venido utilizando como reactivos el cloro y sus derivados, el bromo, yodo, ozono, permanganato potásico e incluso el agua oxigenada. De todos ellos, tan sólo se ha generalizado en el ámbito de uso mundial el cloro y sus compuestos, ahora bien, aparte de otras consecuencias perjudiciales para el organismo, es evidente que el olor y el sabor que permanecen después del tratamiento en el agua son desagradables e incluso pueden resultar nocivos para la salud. El ozono, dado que es el mayor oxidante conocido después del flúor, es evidente que será más rápido en su actuación pero además es inodoro e insípido y no se le conocen derivados que puedan ser perjudiciales para la salud. El OZONO es el oxidante más potente que puede producirse industrialmente de forma económica: Potencial de óxido-reducción O3 2,07V. Las razones para que se haya divulgado y generalizado el uso del cloro frente al del ozono han sido: Precio, era más barata en principio una instalación de cloro que de ozono; Y primordialmente, debido a la fuerte inestabilidad del ozono, los métodos de generación que eran complicados y muy onerosos. OZONO VERSUS COMPUESTOS CLORADOS Aunque el cloro es el agente más usado en la desinfección del agua potable, el uso del Ozono para este menester ha sido continuo en Francia durante los últimos 80 años, y posteriormente se ha extendido a Alemania, Holanda, Suiza y a otros países de Europa, y más recientemente en Canadá. Especialmente en estos últimos años, se viene cuestionando la validez del cloro como desinfectante de aguas potables, no por su reconocido poder bactericida, sino a causa de la formación de compuestos indeseables en las aguas cloradas. Por ejemplo, si las aguas a tratar contienen nitrógeno orgánico o amoniaco libre, se forman cloraminas que producen olores en el agua y se está barajando la posibilidad de que sean agentes cancerígenos. Si las aguas contienen pequeñas cantidades de fenoles se forman, por la adición de cloro, los denominados clorofenoles que producen en el agua olores y sabores medicamentosos tan desagradables que a concentraciones del orden de 0,01 mg/l la hacen inaceptable para el consumo humano. Pero sin duda, el mayor inconveniente que se le achaca al cloro es la formación, si el agua es portadora de la materia orgánica adecuada, de compuestos clorados tales como los PCB's (bifenilos policlorados) que tienen un probado carácter carcinógeno. En los últimos años, en los Estados Unidos, se vienen encontrando cantidades apreciables de PCB's en los principales ríos y lagos. Mención especial merecen los trihalometanos (THM) que últimamente están preocupando a las Autoridades Sanitarias de la mayoría de los países, son compuestos orgánicos potencialmente cancerígenos y que aparecen en el agua potable tras ser sometida a cloración, en España y según publicación del MOP el grupo de ciudades con mayor nivel de THM durante el período 1.978-1,983 han sido ALICANTE, BARCELONA, CÓRDOBA, LOGROÑO, MÁLAGA, MURCIA, SEVILLA, VITORIA, TOLEDO y ZARAGOZA, la media de THM se ha situado para estos años entre 25 y 80 mg/l. Estos límites se dicen "perfectamente tolerables" sabido es que España y Suiza son los menos afectados por este problema. 1

EL OZONO EN EL TRATAMIENTO DEL AGUA

Diversos países están controlando los máximos admisibles: - Alemania máximo 25 mg/l. - E.E.U.U. máximo 100 mg/l. En España se ha adoptado este último baremo, aunque EE.UU. ha establecido un plan de cuatro años para reducir esta cifra. El problema está en la utilización del cloro que junto con los otros dos halógenos bromo y yodo reaccionan con átomos de hidrógeno de las algas, contaminación y materia orgánica que contiene el agua. El ozono, al actuar sobre los productos que originan los THM realiza la función desinfectante sin este inconveniente y no existen THM como producto de la desinfección. Frente a estos inconvenientes del cloro, el ozono no sólo no forma productos que puedan considerarse como cancerígenos y no produce sabores u olores al agua, sino que elimina también los posibles carcinógenos y los sabores y olores del agua. Durante años se han realizado numerosos trabajos para establecer el poder relativo del cloro y del ozono en la destrucción de bacterias y virus, y por tanto se pueden aportar datos que demuestren que el ozono es, como desinfectante, mucho más eficaz que el cloro. En 1.944, Smith y Bodkin compararon la acción bactericida del cloro y del ozono a diferentes valores del pH. A pH 5 el tiempo necesario para esterilizar un litro de muestra que contenía una cantidad de bacterias totales de 8 x 107/100 ml es de 5 minutos y a pH 8 de 7.5 minutos con concentraciones de ozono de 0.13 y 0.20 mg/l de ozono respectivamente. Por contra, la concentración de cloro necesaria para esterilizar la misma agua es de 2.7 mg/l a pH 5 y de 7.9 mg/l a pH 8, es decir, de 20 a 40 veces superior. Otro ejemplo es el llevado a cabo en Suiza con el agua del Lago Petit. El ozono en concentraciones de 1 mg/l reduce el contenido en bacterias totales desde 190/ml a menos de 1/ml en un tiempo de contacto de un minuto, mientras que el cloro a igual concentración reduce el número de bacterias a 40/ml en cinco minutos y a 2/ml en 40 minutos. Bringman observó que 0.1 mg/l de cloro requieren 4 horas para eliminar 6 x 104 células de E. Coli en agua, mientras que 0.1 mg/l de ozono requieren únicamente 5 segundos. Análogamente, Kessel encontró que para desinfectar un agua conteniendo virus de la poliomielitis con 1 mg/l de cloro se necesitaban dos horas, y con solo 0.05 mg/l de ozono bastaban únicamente dos minutos. Quizá la prueba más evidente de la superioridad del Ozono frente al cloro sea la aportada por R.N. KINMAN: usando agua destilada a pH 7 y a 25 grados de temperatura en la que había 106/ml E. Coli; 0,01 mg/l de ozono son capaces de eliminar totalmente los microorganismos en un tiempo de 15 segundos, mientras que una cantidad de cloro similar es inefectiva, y una cantidad de 60 veces superior necesita el doble de tiempo para desinfectar el agua. Se puede decir, pues, que el ozono actúa, en la desinfección de 600 a 3.000 veces más rápido que el cloro. En la tabla siguiente se indican las concentraciones de desinfectante, en mg/l, necesarias para matar o inactivar el 99.9% de los organismos tabulados en diez minutos y a 5 grados de temperatura.

2

EL OZONO EN EL TRATAMIENTO DEL AGUA

DESINFECTANTE

BACTERIAS ENTÉRICAS

CISTIDOS AMEBICOS

VIRUS

ESPORAS BACTERIANAS

Ozono (O3)

0.001

1.0

0.1

0.2

Cl2 como ClOH

0.02

10.0

0.4

10.0

Cl2 como ClO-

2.0

1000

20.0

1000

Cl2 como ClNH2

5.0

20.0

100

400

Cl2 (pH 7.5)

0.04

20.0

0.8

20.0

Cl2 (pH 8)

0.1

50.0

2.0

50.0

En resumen, puede concluirse que el ozono en el tratamiento de aguas tiene las siguientes ventajas: 1. La ozonización elimina el color causado por el hierro, el manganeso o la materia carbonosa, y los sabores y olores debido a la presencia de materia orgánica. 2. El ozono reduce la turbiedad, el contenido en sólidos en suspensión y las demandas químicas y biológicas de oxígeno. Además, puede eliminar detergentes y otras substancias tenso activas no biodegradables. El grado de eliminación dependerá de la cantidad de ozono usada. 3. El ozono es un poderoso desinfectante. No sólo mata las bacterias patógenas, sino que, además, inactiva los virus y otros microorganismos que no son sensibles a la desinfección ordinaria con cloro. 4. La ozonización es más barata que la super cloración seguida de una decloración, y del mismo costo que la cloración ordinaria. 5. Como tratamiento terciario de efluentes secundarios, la ozonización es considerablemente más barata que la absorción con carbón activado. 6. Si no hay posterior recontaminación, el ozono residual es suficiente para efectuar una desinfección común. 7. El ozono puede ser detectado por el hombre mucho antes de que llegue al nivel tóxico. 8. El ozono no produce en el agua aumento en el contenido de sales inorgánicas ni subproductos nocivos. En definitiva podemos afirmar que el ozono realiza las siguientes funciones en el AGUA: 1) DEGRADACIÓN DE SUBSTANCIAS ORGÁNICAS. 2) DESINFECCIÓN. 3) INACTIVACIÓN DE LOS VIRUS. 4) MEJORA SUBSTANCIOSA DE SABORES Y OLORES. 5) ELIMINACIÓN DE COLORES EXTRAÑOS. 6) ELIMINACIÓN DE LAS SALES DE HIERRO Y MANGANESO. 7) FLOCULACIÓN DE MATERIAS EN SUSPENSIÓN. 8) ELIMINACIÓN DE SUBSTANCIAS TOXICAS. 3

EL OZONO EN EL TRATAMIENTO DEL AGUA

9) DESESTABILIZACIÓN DE MATERIAS COLOIDALES. PROPIEDADES DESINFECTANTES Cuando se habla de agua, el ozono (O3) es reconocido como el desinfectante más rápido y potente. El primer científico que lo utilizó en desinfección de agua fue el francés MERITENS en 1.886, después OHLMÜLLER en 1.892 y VAN EMERGEN en 1.985 estudiaron la misma utilización del ozono; pero fueron CALMETTE y ROUX 1.899 los que lo utilizaron para grandes cantidades de agua por primera vez. El ozono destruye los virus y quistes (Newton et Jones, 1.949), los hongos y las toxinas (Blogoslaswski 1.973) y a elevadas concentraciones destruye algas y protozoos (Lagrange y Rayet en 1.952). Brigman en 1.954 ya demuestra que los virus entéricos son especialmente sensibles a la acción del ozono y que su destrucción es extremadamente rápida. INCORPORACIÓN DEL OZONO AL AGUA Independientemente de los problemas de generación, que con nuestros sistemas se evitan ya que no producen ni radiación de ningún tipo, ni óxidos nitrosos y es una producción en frío; debemos incorporar el ozono al agua hasta alcanzar las concentraciones deseadas en el agua a tratar. Como vehículo portante empleamos aire con una concentración determinada de ozono que se hace borbotear bien por medio de un difusor, bien por eyector "Venturi" bajo presión. Normalmente las relaciones de concentración son de 10 g. O3/m3 aire para obtener 1 g. O3/m3 de agua; es decir 100 lts de aire ozonizado por cada m3 de agua. Esta norma no es fija y sólo puede ser tenida en cuenta a título orientativo. La calidad del agua, su procedencia, el caudal de renovación, el volumen a tratar y el residual de O3 en gr/m3 que deseamos obtener, además de otros muchos datos que según los casos se pueden necesitar como presión en el punto de aplicación, agitación, temperatura, etc. nos permitirá elegir un modelo apropiado de nuestra gama de equipos para el tratamiento de aguas. Digamos que la transferencia del ozono al agua, se rige por la ley de Henry, es decir, que las cantidades disueltas son función de la presión y la temperatura.

SOLUBILIDAD DEL OZONO EN AGUA

50 40 30 20 10 0,6

0,4

0,2

0 0

TEMPERATURA ºC

60

Es cómodo utilizar el coeficiente de reparto, como se puede observar en la figura siguiente:

Para un cálculo de solubilidades y velocidades de transferencia en la interfase líquido-gas, deberemos tener en cuenta el siguiente ábaco:

Coeficiente de Reparto

4

EL OZONO EN EL TRATAMIENTO DEL AGUA

SOLUBILIDAD DEL OZONO A 10 ºC 12

Ozono Disuelto mg eq/l agua

10

8

6

4

2

0 1

2

3

Presión Atmosférica

1 gr eq/m3 aire

5 gr eq/m3 aire

10 gr eq/m3 aire

13 gr eq/m3 aire

CONCENTRACIONES Y RESIDUALES Ya en el punto anterior, hemos hablado de concentraciones y residuales, necesarios para el tratamiento de diversas aguas, realizando un comparativo frente a los mismos parámetros del cloro. No obstante creemos interesante el ampliar un poco los resultados obtenidos por algunos investigadores, lo que nos dará una mejor idea de la supremacía del ozono frente a cualquier otro tratamiento. Para grandes tratamientos se están utilizando concentraciones de 2 a 4 gr. O3/m3 de H2O. Hoy en día se reconoce que concentraciones menores tienen un éxito sorprendente, sobre todo, frente el cloro; Los residuales de ozono en agua no tienen porqué ser mayores que los del cloro sino iguales si queremos una acción más rápida o menores para tiempos de contacto iguales. Cada tratamiento en particular debe considerarse en función de sus características peculiares: en aguas muy cargadas, por ejemplo, es común realizar la ozonización en etapas sucesivas, por el método de cámaras y utilizando el aire excedente para recircularlo con lo cual se gana en riqueza de ozono en la producción. EFECTO BACTERICIDA En todos los casos que se emplea el ozono en desinfección existen dos variantes fundamentales: - Residual en el agua (mg O3/m3 agua). - Tiempo de contacto en minutos. No obstante y para facilidad del lector daremos algunas equivalencias utilizadas. 1 p.p.m. ± 1 mg O3/l agua ± 1 gr. O3/m3 agua 1 µg O3/l agua ±

0,001 mg O3/l agua ± 1 mg O3/m3 agua ± 0,001 p.p.m.

En general vamos a demostrar que el ozono es el desinfectante más rápido y efectivo que existe actuando sobre: ™ Escherichia Coli. 5

EL OZONO EN EL TRATAMIENTO DEL AGUA

™ Streptococcus Fecalis. ™ Bacillus Megaterium. ™ Pseudomona Aeruginosa. ™ Clostridium. ™ Sthaphylococcus Aureus. (En ningún caso esta relación es exhaustiva). La mayor parte de ensayos realizados en desinfección de aguas se hacen sobre la bacteria de origen fecal E. Coli. En 1.955 WUHRMANN y MEYRATH emplearon el residual más pequeño de ozono ensayado en agua: rozono = 0,6 gr./l agua = 0,6 mg O3/m3 agua En 2,5 minutos esta Concentración de Ozono en agua resultó bactericida para el E. Coli. El residual se mantiene constante haciendo una aportación continua, por burbujeo en el seno del agua, de ozono. El pH del experimento era pH 7.0 y la temperatura de 12 1C. Gráficamente podemos representar la acción del ozono sobre el E. Colí de la siguiente manera:

Destrucción E. Coli a 12 ºC

Supervivencia (%)

120 100 80 60 40 20 0 1

15

30

45

60

75

90

105

120

135

150

Tiempo Contacto (sg) 0,0125 mg O3 /l 0,0023 mg O3 /l

0,0090 mg O3 /l 0,0006 mg O3 /l

En desinfección se usa principalmente la unidad: 1 µg O3/l agua ± 0,001 mg O3/l agua ± 1 mg O3/m3± 0,001 p.p.m. Podríamos resumir el experimento: Densidad Bacteriana: 2 a 4 x 107 bacterias por 100 ml de agua. 6

EL OZONO EN EL TRATAMIENTO DEL AGUA

Temperatura

: 121C.

Resultados

: 99,99% de eliminación de E. Coli.

Concentración : 9 µg O3/ltr agua. En escala logarítmica se observa una cierta linealidad entre los tiempos de contacto y la supervivencia de la colonia. Se ha comprobado que: ™ Staphylococcus albus (Aureus). ™ Pseudonomas Fluorescens.

Reaccionan a la acción desinfectante y bactericida del ozono de idéntica manera que los E. Coli. Realizando el experimento de forma parecida sobre esporas de: ™ Bacillus Megaterium ™ Bacillus Cereus

Se aprecia que son algo más resistentes al ozono. No obstante, con concentraciones de: 100 µg O3/l agua = 100 mg O3/m3 agua La destrucción se realiza en un 99,99% con un tiempo de contacto comprendido entre 5 y 10 minutos. Hacemos observar al lector que en las instalaciones que hacemos con los equipos TRIOZON los residuales buscados no descienden de 300 mg O3/m3 agua.

Destrucción de esporas a 22 ºC y pH 7,2

supervivencia (%)

100 10 1 0,1 0,01 0,001 0,0001 0

5

10

15

20

25

Tiempo de contacto (min) 0,192 mg O3/l

0,092 mg O3/l

0,016 mg O3/l

0,0067 mg O3/l

0,049 mg O3/l

De forma parecida WUHRMANN en 1.959 realizó ensayos utilizando el ozono como germicida sobre: ™ E. Coli.

7

EL OZONO EN EL TRATAMIENTO DEL AGUA

™ Streptococcus Faecalis. ™ Mycobacterium Tuberculosis.

obteniendo los siguientes resultados: - Concentración residual: 10 a 20 mg O3/m3 agua. - Tiempo medio de contacto

: 2 minutos.

- Densidad bacteriana utilizada : 106/100 ml - Desinfección alcanzada

: 99,99%.

Los siguientes cuadros son más demostrativos:

supervivencia (%)

100

ELIMINACIÓN E. COLI A 10 ºC

10 1 0,1

0,01 0

50 100 0,006 mg O3/l Tiempo contacto (sg)

150

0,012 mg O3/l

Eliminación Strep. Faecalis a 10 ºC supervivencia (%)

120 100 80 60 40 20 0 0 0,018 mg O3/l

50 tiempo contacto (sg) 0,010 mg O3/l

100 0,004 mg O3/l

8

EL OZONO EN EL TRATAMIENTO DEL AGUA

Eliminación M. Tuberculosis a 20 ºC

supervivencia (%)

120 100 80 60 40 20 0 0

2,5

5

7,5

Tiempo contacto (min)

0,027 mg O3/l

0,016 mg O3/l

0,008 mg O3/l

EVISON en 1.972 demostró que en agua a 251, con un pH 7, y una concentración de 20 mg O3/m3 agua en 4 minutos se destruía el 99,99% de los E. Coli. Por supuesto, deberemos tener en cuenta la demanda de ozono que tenga el agua, es decir, no todo el ozono se consumirá en acción desinfectante, sino que, por ejemplo, el contenido en materia orgánica hará necesario aumentar las concentraciones residuales y por lo tanto el aporte. De idéntica manera la temperatura del agua, la agitación, los sistemas de aportación del ozono, etc. harán variar substancialmente los tiempos de contacto necesarios. Si la temperatura del agua es baja favorece sobremanera la acción germicida del ozono. Veamos la cinética de destrucción de los E. Coli con diferentes concentraciones (todas ellas muy inferiores a las alcanzadas con los sistemas TRIOZON) y a 11C de temperatura:

Cinética Destrucción E. Coli a 1 ºC

supervivencia (%)

100 10 1 0,1 0,01 0,001 0,0001 0

20

40

60

80

100

120

140

Tiempo contacto (sg) 1,3 mg O3/l

0,07 mg O3/l

0,065 mg O3/l

0,04 mg O3/l

9

EL OZONO EN EL TRATAMIENTO DEL AGUA

Veamos los resultados obtenidos por LEIGUARDA en 1.949 sobre: ♦

E. Coli.

♦

Clostridium Perfringens (patógenos para el hombre).

Temperatura 1C

pH

Ozono inicial

3 Residual O3 (mg O3/m agua)

% supervivencia después de:

mg O3/m3

1'

3'

5'

15'

1'

3'

5'

15'

10

6

120

0.1

0.04

0

0

110

100

90

80

10

8

120

0.3

0.05

0

0

110

100

80

60

10

6

220

0.02

0

0

0

210

200

200

190

10

8

220

0.17

0

0

0

210

200

190

170

24

6

120

0.3

0.06

0.01

0

110

90

80

70

8

120

0.1

0.06

0.02

0

110

90

80

50

24

6

220

0

0

0

0

210

200

190

170

24

8

220

0.08

0

0

0

210

200

180

130

24

Acción del ozono sobre los E. Coli, en agua sin demanda de O3 con pH 6 y 8 a 10 y 241C de temperatura.

pH

Ozono inicial mg O3/m

Residual de ozono mg O3/m3 agua

% de supervivencia después de: 1'

3'

5'

15'

1'

3'

5'

15'

6

120

0.32

0.06

0

0

110

100

90

80

8

120

1.40

0.01

0

0

110

90

70

40

6

220

0

0

0

0

200

190

180

140

8

220

0

0

0

0

200

170

150

100

Acción del ozono sobre Clostridium Perfringens en agua, sin demanda de oxígeno con pH 6 y 8 a 241C de temperatura. Del análisis de los cuadros V y VI se deduce que el Ozono actúa más eficazmente que cualquier otro desinfectante y en mucho menos tiempo de contacto con disminuciones de residuales prácticamente despreciables; insistimos en que el agua no tiene otra demanda de ozono que la propia de la desinfección. POR SUPUESTO ESTOS ENSAYOS SOLO DEBEN SER CONSIDERADOS COMO ORIENTATIVOS, PARA EL CÁLCULO DE INSTALACIONES DEBE ACUDIRSE A NUESTRO MANUAL DE CÁLCULO TRIOZON, DONDE CONSIDERAMOS CONDICIONES DE TRABAJO REALES Y NO DE ENSAYO.

10

EL OZONO EN EL TRATAMIENTO DEL AGUA

Agua grifo con E Coli pH 7,1 14 ºC

supervivencia (%)

120 100 80 60 40 20 0 0

10

20

30

40

50

60

Tiempo contacto (min) 0,12 mg O3/l 0,07 mg O3/l

0,10 mg O3/l 0,05 mg O3/l

LLUTA y UNGER en 1.954 ya realizaron series de experiencias atendiendo a la diferencia entre el laboratorio y la realidad.

Condiciones iniciales de Ozonización en: mg O3/m3 agua

Destrucción en % después de:

Residual después de (mg O3/m3 ag.):

1 MINUTO

5 MINUTOS

1 MINUTO

5 MINUTOS

100

99.9

100

90

70

70

100

100

50

50

50

99.9

100

30

30

30

99.6

99.9

20

0.00

TRAZAS

99.2

99.2

0.00

0.00

NO DETECTA

3.6

2.1

0.000

0.000

Destrucción de E. Coli en agua destilada pH 5.5 a 5.7a una temperatura de 201C y con un número inicial de bacterias de 2,4 x 105/100 ml Del análisis anterior se desprende: 1. En agua sin demanda de oxígeno (destilada) con residuales menores de 100 mg O3/m3 agua, son suficientes cinco minutos de contacto para eliminar el 100% de la contaminación. 2. En agua de grifo infectada por E. Coli con concentraciones inferiores a 100 mg O3/m3 agua, la desinfección obtenida no es correcta (ver Cuadro VII). Sin embargo, subiendo la concentración ligeramente por encima de los 100 mg O3/m3 agua, la destrucción bacteriana es total en menos de un minuto. 11

EL OZONO EN EL TRATAMIENTO DEL AGUA

En todos los casos una vez consumido el ozono necesario en eliminar la materia orgánica, con muy pequeñas aportaciones suplementarias de ozono se consiguen resultados muy satisfactorios en tiempos muy cortos. Un ensayo interesante es el de KINMAN (1971) en el que comprueba la eficacia del ozono incluso en bajas concentraciones, deberemos considerar, sin embargo, que utilizó agua pura para sus ensayos contaminando con: ♦

E. Coli.

♦

Streptococcus Faecalis.

Con una densidad de 108/100 ml. Lógicamente para nuestras aplicaciones consideraremos que el agua que tratamos no es precisamente pura. Las concentraciones que utilizó como se ve en los cuadros son entre 10 mg O3/m3 agua y 300 mg O3/m3 agua. Temperatura 1C

pH

mg O3/m3 agua

Tiempo 100 % destrucción (SG)

25

7

10

60

25

50

20

25

100

20

25

120

15

25

190

15

30

10

SIN DESTRUCCION

30

50

15

30

24

15

30

27

15

30

30

15

30

31

15

ESCHERICHIA COLI Temperatura 1C

pH

mg O3/m3 agua

Tiempo para la destrucción 100% (SG)

25

7.0

10

15

25

10

20

25

90

15

25

200

40

30

20

60

30

30

20

30

70

20

30

80

20

STREPTOCOCCUS FAECALIS 12

EL OZONO EN EL TRATAMIENTO DEL AGUA

Los resultados son verdaderamente buenos ya que con aportaciones de ozono muy pequeñas se consigue una magnífica desinfección. Es muy importante que se distinga bien entre: a) Producción o cantidad de ozono aportada a un agua. Son los mg eqv O3/m3 agua por minuto que se aportan, es decir si tenemos un caudal horario de 1 m3/hora de agua e instalamos un NEPTUNO III tendrá una producción o cantidad de ozono 1000 mg eqv O3/m3 por hora. b) Concentración o residual alcanzado en dicha agua. La concentración o residual, deberá ser medida en el momento de alcanzar el equilibrio en la cinética de difusión y consumo del ozono en el agua. Lo mediremos en mg O3/m3 agua y estará en función de la cantidad de ozono que aportemos, (producción), pero también estará en función de la cantidad de contaminación o flujo contaminante tanto químico como bacteriológico. Cuando se inicia una ozonización tanto en aire como en agua, deberemos esperar un tiempo para alcanzar un régimen permanente y medir el residual de equilibrio, este tiempo va en función de la cantidad de ozono aportada pero no sólo depende de dicho parámetro, sino también del nivel de materia orgánica y contaminación en general. PERRICH en 1.975 hizo unos estudios sobre la cinética de la acción del ozono en el agua que aportan datos interesantes:

4,16 mg O3/m3 agua por min.

Cinética E. Coli sin/con Ozono 120 Supervivencia (%

Es curioso ver que sólo con 0.8 O3/m3 por minuto, en 7 minutos obtiene un 99,9% de desinfección sobre un agua con una densidad de 107/100 ml de E. Coli; por supuesto se trataba de agua pura desionizada, que no es nunca nuestro caso ya que con nuestros sistemas aportamos siempre un mínimo de:

100 80 60 40 20 0 0

4

8

12

16

20

24

Tiempo Contacto (min) CON 0,3 mg O3/m3 /min

SIN Ozono

Es decir un coeficiente 5,2 veces superior, con lo cual compensamos las impurezas orgánicas y químicas del agua que también absorben una cantidad de ozono. PERRICH, concretamente con sus 0.8 mg O3/m3 por min. obtenía residuales entre 10 y 40 mg O3/m3 dependiendo de los parámetros, nivel de contaminación, temperatura, forma de aplicación, etc. Nuestros sistemas obtienen residuales, según el tipo de aparato y aplicación, entre 100 y 700 mg O3/m3. Esta demostrado que cuando un agua contiene materia orgánica ésta protege a determinadas bacterias de la acción desinfectante del ozono y en ese caso, muy normal en la vida real debemos aumentar el residual a valores como los obtenidos con nuestros equipos y el tiempo de contacto en 3 ó 4 minutos sobre la tasa media para agua pura. Muy interesante aparece la acción del ozono sobre el BACILLUS SUBTILIS, especie que en forma de espora es tremendamente resistente a la acción de los desinfectantes.

13

EL OZONO EN EL TRATAMIENTO DEL AGUA

120 100 80 60 40 20 0

0,4 0,35 0,3 0,25 0,2 0,15 0,1 0

4

8

12

16

20

24

Ozono mg/l

Esporas por ml

Esporas Bacillus Subtilis (común en el suelo)

28

Tiempo Contacto (min) Esporas/ml

Ozono mg/l

Con un residual de 330 mg O3/m3 agua en 4 minutos, como se aprecia en el gráfico, la destrucción es total. Recordamos que el Bacillus subtilis es una bacteria común en el suelo, consecuencia de la descomposición de la materia orgánica nitrogenada (proteínas). KESSEL y otros autores ya citados demostraron que 200 mg O3/m3 agua es más eficaz y mucho más rápido que otros desinfectantes como el cloro y sus compuestos actuando sobre mezclas de: ♦

E. Coli.

♦

Alcaligemes Faecalis.

♦

Streptococcus de varios tipos.

♦

Quistes de Entamoeba Hystolitica.

♦

Materia orgánica.

Por otro lado los resultados de SUCHKOV en 1.964 con residuales de 200 mg O3/m3 agua obtenidos nada más ozonizar (nuestro caso), empleando agua destilada y de río son concluyentes:

AGUA DESTILADA

AGUA DEL RÍO

OZONO Y BACTERIAS

Tiempo de ozonización (min.) 3

Ozono aplicado (mgr/m ) Residual mg O3/m

3

ENSAYO 1

ENSAYO 2

0.3

0.5

2

5

4,5

12

300

900

2100

7000

7200

22000

100

200

100

200

100

200

1,90

0

ESPECIES Bacilo de Typhoidea

AGUA

TRATADA

AGUA

NO TRATADA

SUPERVIVENCIA EN (%) 0,30

0

0,90

0

Bacilo de Disentería

14

EL OZONO EN EL TRATAMIENTO DEL AGUA

AGUA DESTILADA

AGUA DEL RÍO

OZONO Y BACTERIAS ENSAYO 1

ENSAYO 2

AGUA

TRATADA

AGUA

NO TRATADA

Shiguella Flexneri

0,01

0

0,06

0

0,10

0

Shiguella Flexneri 6

0,01

0

0,06

0

0,76

0

Shiguella Boydii

0,01

0

0,08

0

0,20

0

Shiguella Sonnei

0,01

0

0,11

0

0,20

0

Shigella Strutzer

0,002

0

0,04

0

0,02

0

Concentración de Bacterias 104/100 ml Así mismo, es importante conocer los mínimos determinados por BROADWATER (1973) para los residuales que alcanzan el 100% de descontaminación: Residual mínimo (mg O3/m3) Bacillus Cereus

120

Bacillus megaterium

190

E. Coli

190

Sobre las esporas de los dos primeros es necesario actuar con residuales mucho más altos, del orden de 2 gr O3/m3 (OZONIZACIÓN VERDADERA). Para demostrar como afecta la existencia de materia orgánica a la desinfección, utilizaremos los estudios de SMITH de 1.976. Por ejemplo veamos como actúan 325 mg O3/m3 de agua en la que no existe demanda de ozono, que no sea la bacteriológica. Ahora bien, sobre este mismo gráfico consideramos agua con 5 mg/l. De carbono orgánico. Los estudios de HAUFELE y SPROCKHOFF en 1.973, realizados con agua del grifo y a diferentes temperaturas, son la mejor demostración de las grandes cualidades del ozono en desinfección (ver Cuadros). Es evidente que la eficacia de una desinfección por ozono, o por cualquier desinfectante, es resultado del tiempo de contacto, cantidad de desinfectante (en este caso ozono), temperatura del agua, nivel de impurezas, etc.

E. COLI Supervivencia (%)

SMITH (1976) 100 10 1 0,1 0,01 0,001 0

0,2

0,4

0,6

Tiempo contacto (sg)

15

EL OZONO EN EL TRATAMIENTO DEL AGUA

Casi podríamos asegurar que siempre que el problema sea bacteriológico la mejor solución será la aplicación del ozono en cantidad y tiempo preciso.

Supervivencia(%)

E. Coli (Agua sin DBO) SMITH (1976) 100 10 1 0,1 0,01 0

2

4

6

8

Tiempo contacto (sg) 325 mg O3/l

E.COLI 3 x 107/ml

SERRATA MARCESCENS 4 x 107/ml 121C

13.51C

N1/ 100 ml. Después de: OZONO 3 mg/m

3'

160

PSEUDOMONAS AERUGINOSA 1.2 x 107/ml 11.71C

N1/ 100 ml. Después de:

1 hora

OZONO mg/m3

3'

1 hora

0

0

700

2

0

130

2

0

520

6

80

11

6

380 220

20

NO HAY DESINFECCIÓN

N1/ 100 ml. Después de: OZONO mg/m3

3'

1 hora

380

0

0

1

290

2

1

16

3

180

6

1

NO DESINF.

9

120

138

96

Así mismo sería necesario de 3 a 5 gr. O3/m3 para eliminar 107/100 ml de Staphilococcus Aureus. Todos los autores sugieren que un equipo para desinfección debe mantener un residual de alrededor de 200 mg O3/m3 agua durante 5 minutos. Los equipos que vendemos (OZONIZACIÓN REDUCIDA) abarcan gran cantidad de aplicaciones, entre las que podríamos destacar: