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• Marko Daniel Sa-Me

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Contenido INTRODUCCION........................................................................................................ 4 OBJETIVOS:............................................................................................................... 5 MARCO TEORICO:..................................................................................................... 6 UNA PERSPECTIVA HISTÓRICA...............................................................................6 ¿QUÉ ES LA LUZ ULTRAVIOLETA?..........................................................................7 SISTEMA DE DESINFECCION CON LUZ ULTRAVIOLETA...........................................7 CARACTERISTICAS DE LA DESINFECCION CON LUZ UV GERMICIDA.......................8 APLICACIONES....................................................................................................... 8 FUENTES DE LUZ UV.............................................................................................. 9 COMO FUNCIONA LA DESINFECCION POR UV......................................................9 DISEÑO DE REACTOR UV..................................................................................... 10 MECANISMO DE DESINFECCIÓN UV.....................................................................12 DIMERIZACIÓN DNA......................................................................................... 12 MECANISMOS DE REPARACIÓN.........................................................................12 LA CINÉTICA DE INACTIVACIÓN Y EL CONCEPTO DE DOSIS UV.......................13 TASAS DE INACTIVACIÓN..................................................................................... 15 FACTORES QUE IMPACTAN LA ADMINISTRACIÓN DE LA DOSIS UV.......................17 PRACTICA DE DESINFECCIÓN UV.........................................................................18 ESTRATEGIAS PARA DESINFECCIÓN DE AGUA POTABLE...................................18 MONITOREO........................................................................................................... 20 OPERACIÓN Y MANTENIMIENTO..............................................................................20 SUB PRODUCTOS DE DESINFECCIÓN......................................................................21 VENTAJAS DEL USO DE LUZ ULTRAVIOLETA.............................................................22 CONCLUSIONES:..................................................................................................... 24 CUESTIONARIO....................................................................................................... 25 ¿CUÁL ES EL PROCEDIMIENTO A SEGUIR EN ESTA CLASE DE TRATAMIENTOS Y QUE MATERIALES SE UTILIZAN?..........................................................................25 ¿CUÁL ES EL COSTO APROXIMADO QUE DEMANDA ESTA CLASE DE PROCEDIMIENTO?................................................................................................ 26 ¿SON CONVENIENTES ESTE TIPO DE TRATAMIENTOS PARA LA SALUD HUMANA? 26 ¿QUÉ CLASE DE BENEFICIOS TRAERÍAN CONSIGO ESTE TIPO DE TRATAMIENTOS ............................................................................................................................ 27 ¿PODRÍAN ESTA CLASE DE TRATAMIENTOS PERJUDICAR LOS ECOSISTEMAS CERCANOS AL ÁREA DONDE SE REALIZAN?........................................................27

¿CÓMO BENEFICIARIA O PERJUDICARÍA A CORTO O LARGO PLAZO ESTE TIPO DE TRATAMIENTOS AL ECOSISTEMA?........................................................................27 ¿EXISTE UN ÚNICO PROCEDIMIENTO ESTABLECIDO PARA ESTA CLASE DE TRATAMIENTOS O EXISTEN VARIANTES?..............................................................28 ¿CUÁL ES EL PRINCIPAL FACTOR QUE SE DEBE TOMAR EN CUENTA ANTES DE COMENZAR ESTE PROCEDIMIENTO SEGÚN USTED?............................................28 ¿QUÉ CLASE DE NORMAS DEBERÍA TENER UNA EMPRESA DEDICADA A ESTA CLASE DE TRATAMIENTOS PARA OFRECER UN TRATAMIENTO DE BUENA CALIDAD? ............................................................................................................................ 28 ¿CUÁLES SON LAS MEDIDAS DE SEGURIDAD A SEGUIR SEGÚN ESTAS NORMAS PARA LA SEGURIDAD DE LOS EMPLEADOS?.........................................................30 ¿EN QUÉ GRADO BENEFICIAN ESTAS NORMAS AL ECOSISTEMA?........................30 ¿EXISTE UNA NORMA POR TIPO DE RAYO UV O ES LA MISMA NORMA PARA TODO? ............................................................................................................................ 30 ¿CUÁL SERÍA MÁS RECOMENDABLE ENTRE LOS DIVERSOS TRATAMIENTOS PARA REDUCIR COSTOS?.............................................................................................. 31 ¿CUÁL SERÍA EL MEJOR TRATAMIENTO PARA USTED BASÁNDONOS EN EL ASPECTO ECONÓMICO?....................................................................................... 31 CUÁLES SON LOS DÉFICIT DEL TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES MEDIANTE LA APLICACIÓN DE RAYOS ULTRA VIOLETA?........................................................32 ¿ES POSIBLE QUE LA SOCIEDAD TENGA CONOCIMIENTO DE ESTE TRATAMIENTO QUE LE DAN AL AGUA?........................................................................................ 32 ¿TIENEN CONOCIMIENTO LA SOCIEDAD QUE ESTE TRATAMIENTO ES COSTOSO Y ES POR ESO QUE TAMBIÉN LOS RECIBOS TIENEN UN COSTO MÁS ELEVADO?.....32 ¿CUÁLES SON LAS DIFERENCIAS ENTRE LOS RAYOS ULTRA VIOLETAS Y OTROS SEGÚN SUS EXPECTATIVAS?................................................................................32 EN QUÉ PORCENTAJE SE LOGRA TRATAR EL AGUA RESIDUAL MEDIANTE ESTE TRATAMIENTO?.................................................................................................... 33 ¿PORQUE NO SE LLEGA A UN 100%?...................................................................34 ¿EN SU OPINIÓN CREE QUE ESTA CLASE DE TRATAMIENTO REQUIERE UNA CERTIFICACION OBLIGATORIA?............................................................................ 34 CUÁL ES EL TIEMPO QUE DEMORA EL PROCESO DE CERTIFICACIÓN DE ESTAS NORMAS.............................................................................................................. 34 QUÉ TANTO DEBEN PARTICIPAR LOS EMPLEADOS EN EL PROCESO DE CERTIFICACIÓN.................................................................................................... 34 BIBLIOGRAFIA:........................................................................................................ 35

INTRODUCCION Las actividades productivas que se realizan en el territorio como a su vez el crecimiento de los centros poblados y un manejo ambiental inadecuado da a lugar la contaminación de los recursos naturales como es el agua, que son utilizados por la población lo que genera consecuencias negativas para las comunidades que requieren este recurso, desde enfermedades para la población hasta la contaminación total de los recursos lo que limita utilizar todo nuestro potencial.

Por ello se generó la preocupación de organismos internacionales encargados de la preservación y calidad de los recursos hídricos, que trabajando en conjunto con los gobiernos buscan crear, adaptar e implementar nuevos sistemas de desinfección y potabilización de las aguas para la población, porque los sistemas usados son eficientes pero su defecto es que dejan residuos que pueden ser perjudiciales para la salud de los que la consumen caso es la desinfección con cloro.

Viendo toda esta problemáticas ha sido incorporada la desinfección con rayos UV, que es una alternativa establecida y de creciente popularidad al uso de químicos para la desinfección de agua, agua residual y de aguas industriales de varias calidades.

En el presente informe desarrollaremos la desinfección UV para agua potable, su teoría, sus características, sus alcances y la generación de impactos ambientales que genera.

OBJETIVOS:

MARCO TEORICO: UNA PERSPECTIVA HISTÓRICA Perspectivas históricas de la desinfección UV han sido publicadas en varios artículos (Groocock, 1984; Schenck, 1981; USEPA, 1996). Los efectos germicidas de energía radiante del sol fue reportado por primera vez por Downs y Blunt en 1878. La aplicación práctica de UV requirió sin embargo el desarrollo de la lámpara de vapor de mercurio como fuente de luz UV artificial en 1901 y el reconocimiento del cuarzo como la envoltura ideal de lámpara en 1905. Los primeros intentos experimentales para usar UV como desinfectante de agua se hicieron en Marsella, Francia en 1910. UV fué usado en los Estados Unidos entre 1916 y 1926, para la desinfección de agua y empleado en barcos para proveer agua potable. Sin embargo, el bajo costo de la desinfección de agua con cloro combinado con problemas operativos y de confiabilidad observados en los primeros equipos retardaron el crecimiento en la aplicación de UV hasta el decenio de 1950.

Instalaciones prácticas de desinfección UV para agua potable ocurrieron en Suiza y Austria en 1955. En 1985, el número de instalaciones en dichos países había aumentado a 500 y 600 respectivamente. Con el descubrimiento de subproductos clorinados, la desinfección UV se hizo popular en Noruega, ocurriendo la primera instalación en 1975. La primera instalación en Holanda ocurrió en 1980. Hoy en dia hay más de 2000 instalaciones en Europa usando UV para desinfectar agua potable y más de 1000 instalaciones en los Estados Unidos (USEPA, 1996). La desinfección UV es popular en Nueva York donde es usada para desinfectar más de 6.4% de todos los sistemas de pozos. Similarmente fue reportado que 761 de los 10,700 sistemas públicos de agua en Pensilvania usan UV sólo o en combinación con cloro. En el Reino Unido, la desinfección UV usando ambas tecnologías de lámparas de baja y mediana presión ha sido combinada con cloro en una planta de tratamiento de agua de 623.5 lps para desinfección primaria y mantenimiento de un residual. (Wolfe, 1990).

¿QUÉ ES LA LUZ ULTRAVIOLETA? La luz ultravioleta (UV) es una forma de luz invisible al ojo humano. Ocupa la porción del espectro electromagnético situada entre los rayos X y la luz visible. El sol emite luz ultravioleta; sin embargo, la capa de ozono terrestre absorbe gran parte de ella. Una característica única de la luz UV es que un intervalo específico de sus longitudes de onda, el comprendido entre los 200 y los 300 nanómetros (una milmillonésima parte de un metro), se clasifica como germicida, es decir, puede inactivar microorganismos como bacterias, virus y protozoos. Esta capacidad ha permitido la adopción generalizada de la luz UV como una forma respetuosa con el medio ambiente, sin sustancias químicas y muy eficaces para desinfectar y proteger el agua frente a microorganismos perjudiciales.

SISTEMA DE DESINFECCION CON LUZ ULTRAVIOLETA Los sistemas de tratamiento y desinfección de Agua mediante luz Ultra Violeta (UV), garantizan la eliminación de entre el 99,9% y el 99,99 de agentes patógenos. Para lograr este grado de efectividad casi absoluta mediante este procedimiento físico, es totalmente imprescindible que los procesos previos del agua eliminen de forma casi total cualquier turbiedad de la misma, ya que la Luz Ultravioleta debe poder atravesar perfectamente el flujo de agua a tratar. Los Purificadores de Agua por Ultravioleta funcionan mediante la "radiación" o "iluminación" del flujo de agua con una o más lámparas de silicio cuarzo, con unas longitudes de onda de 200 a 300 nanómetros. Por lo tanto, el agua fluye sin detenerse por el interior de los purificadores, que contienen estas lámparas.

CARACTERISTICAS DE LA DESINFECCION CON LUZ UV GERMICIDA • Desinfección instantánea y eficiente • Segura • Limpia • El mejor costo-beneficio • Ambientalmente adecuada De todos los métodos de desinfección actual, la luz ultravioleta (UV) es el más eficiente, económico y seguro. Más aún, su acción germicida se realiza en segundos o en fracciones de éstos, además es ambientalmente el método más adecuado, utilizado mundialmente a lo largo de varias décadas. La luz UV se produce naturalmente dentro del espectro electromagnético de las radiaciones solares en el rango comprendido entre 200 y 300 nanómetros (nm) conocido como UV-C, el cual resulta letal para los microorganismos. El uso de luz ultravioleta para la purificación de agua potable no es reciente, es un concepto que ha existido por más de cientos años, a pesar de sus principios tempranos, la ciencia detrás de la desinfección UV es compleja. Para entender los fundamentos de cómo la luz Ultra Violeta purifica el agua, requiere una comprensión relativamente profunda de Física, Química y de la Biología.

APLICACIONES La tecnología ultravioleta actualmente se usa en un extenso grupo de aplicaciones, que va desde la protección básica de agua potable doméstica, hasta un tratamiento final para enjuagues de limpieza de partes electrónicas libre de gérmenes. Se muestra a continuación una lista de algunas áreas donde se aplica este tipo de tecnología:

FUENTES DE LUZ UV Luz ultravioleta es esa porción del espectro electromagnético que se encuentra entre los rayos x y la luz visible. Se ha definido cuatro regiones del espectro UV- vacío UV entre 100 y 200nm, UVC entre 200 y 280nm, UVB entre 280 y 315nm, y UVA entre 315 y 400nm (Meulemans, 1986). Aplicaciones prácticas de desinfección UV depende de la habilidad germicida de UVC y UVB. Espectro Electromagnético Rayos Cósmico s

Rayos Gama

Rayos X

Ultra Violeta

Luz Visible Infrarojo

100

Micro Ondas

Ondas Radiales

400

Escala Expandida de Radiacion Ultravioleta

Rayos X 100 800

UV al vacío 200

UVC 254

UVB 280

UVA

Luz Visible 400

315

COMO FUNCIONA LA DESINFECCION POR UV A diferencia de los métodos químicos de desinfección de aguas, la radiación UV proporciona una inactivación rápida y eficiente de los microorganismos mediante un proceso físico. Cuando las bacterias, los virus y los protozoos se exponen a las longitudes de onda germicidas de la luz UV, se vuelven incapaces de reproducirse e infectar. Se ha demostrado que la luz UV es eficaz frente a microorganismos patógenos, como los causantes del cólera, la polio, la fiebre tifoidea, la hepatitis y otras enfermedades bacterianas, víricas y parasitarias.

Asimismo, Trojan aprovecha la luz UV (sola o junto con peróxido de hidrógeno) para destruir contaminantes químicos como pesticidas, disolventes industriales y fármacos, a través de un proceso denominado oxidación UV. Los microorganismos se desactivan por medio de la luz UV como resultado del daño a los ácidos nucleicos. El ADN y el ARN celular absorben la energía alta asociada con la energía UV de longitud de onda corta, principalmente a 254 nm. Esta absorción de energía UV forma nuevos enlaces entre nucleótidos adyacentes creando dobles enlaces o dímeros. La dimerización de las moléculas adyacentes, especialmente de las timinas, constituye el daño fotoquímico más frecuente. La formación de numerosos dímeros de timina en el ADN de bacterias y virus impide la replicación y la capacidad de infectar.

DISEÑO DE REACTOR UV Los diseños de reactores UV pueden ser clasificados ya sea como sistemas de canal abierto, sistemas de canal cerrado sin contacto, o sistemas de contacto en canal cerrado. Los sistemas de canal abierto son comunes en desinfección de aguas residuales y consisten de armazones de lámparas UV orientadas horizontalmente o paralelas al flujo de agua residual. El flujo es alimentado por gravedad y expuesto a la atmósfera. Los sistemas cerrados sin contacto se usan para agua o agua residual las cuales fluyen a través de tubos transmisores de UV, típicamente Teflón. Las lámparas son externas a los tubos y el flujo puede ser ya sea presurizado o alimentado por gravedad. Los sistemas cerrados de contacto consisten de lámparas UV colocadas dentro de camisas/fundas de cuarzo transmisores de UV, sumergidas dentro de un flujo de agua o agua residual. Los sistemas de canal cerrado de contacto tratando un flujo presurizado son los diseños de reactor más comunes y preferidos para la desinfección UV de agua potable. Los componentes de un reactor UV cerrado de contacto para la desinfección de agua potable pueden incluir lámparas, balastos, camisas de cuarzo, mecanismo de limpieza de camisas de cuarzo, compartimento del reactor, medidores de intensidad UV, sensores de caudal, mando y control electrónicos, alarmas y válvulas de control. Dispositivos de pretratamiento colocados corriente arriba también pueden ser incluidos como parte del paquete completo de desinfección.

La camisas de cristal de cuarzo protegen las lámparas de daño y en el caso de las lámparas de baja presión, aíslan térmicamente las lámparas del agua permitiendo por ello su operación a una temperatura óptima independientemente de la temperatura del agua. La transmitancia UV de la camisa de cuarzo depende del tipo de cuarzo usado y es típicamente 90% a 254nm. Durante la desinfección del agua, se acumulan adherencias inorgánicas sobre las camisas de cuarzo reduciendo la transmisión de la luz UV de las lámparas hacia el agua a su alrededor. Se utilizan sistemas variados de limpieza automáticos y manuales incluyendo ultrasonido, limpiadores con anillo de Teflón, chorros a alta presión, y escobillas de alambre con diversos grados de éxito en la remoción de las incrustaciones acumuladas sobre las camisas de cuarzo (Kreft et al, 1986).

Sin embargo, la experiencia ha enseñado que se requiere siempre la limpieza química para remover completamente las incrustaciones. La limpieza química usando lavados ácidos puede aplicarse usando ya sea sistemas de recirculación, limpieza mecánica, o limpiadores automáticos incorporando soluciones químicas. La cámara del reactor UV debe ser hecha de materiales que ni transmitan UV ni se corroan. Tanto la guía DHEW como el estándar NSF especifican reactores UV que incorporan materiales que no impartan sabor, olor, color o materiales tóxicos al agua. El estándar NSF 55 también especifica rendimiento de presión hidrostática para asegurar que los reactores no tengan fugas o se revienten. El dieseño del reactor UV debe asegurar también acceso fácil para el remplazo de lámparas, limpieza de camisas de cuarzo y otras labores de mantenimiento.

Los sistemas de monitoreo pueden incluir portales para verificación visual de la operación de lámpara, medidores electrónicos de intensidad UV montados para medir la intensidad UV en la pared del reactor, dispositivos para supervisar las temperaturas del agua y balastos, sensores para detectar fallas de lámpara y sensores de flujo. Sistemas de supervisión electrónicos deben accionar alarmas audibles y visibles para advertir de situaciones de intensidad UV baja, flujo excesivo o sobrecalentamiento. El sistema de monitoreo debe ser usado para interrumpir o desviar el caudal bajo condiciones de dosis baja o regular el flujo a través del sistema UV usando válvulas de control de flujo. El reactor UV ideal es un reactor de flujo tipo tapón turbulento con mezcla completa transversal. Con flujo tapón no hay ni dispersión en la dirección de flujo ni corto circuito. En concordancia con lo anterior, todos los elementos fluidos dejan el reactor con un tiempo de residencia igual al tiempo de residencia teórico. Gracias a la mezcla transversal completa, todos los elementos del fluido están expuestos a la misma intensidad promedio dentro de una sección transversal perpendicular al flujo. Sin esa mezcla, los elementos del fluido próximos a la lámpara experimentarían una intensidad UV alta y una sobredosis de UV mientras que los elementos del fluido lejos de la lámpara experimentarían una intensidad baja y estarían subdosificados. Mientras que el concepto de un reactor UV ideal incorpora dos principios contradictorioscarencia de mezcla longitudinal pero mezcla transversal- los reactores UV pueden y deben ser diseñados para aproximarse a estas condiciones. Las condiciones de entrada del reactor deben ser diseñadas usando reductores para asegurar que las zonas muertas y de corto circuito sean minimizadas. Los caudales altos a través del reactor pueden ser mantenidos para promover turbulencia y mezclado transversal. La relación entre la longitud y el radio hidráulico del reactor (aspect ratio) debe ser mantenido para minimizar la dispersión longitudinal Cuando un reactor UV ha sido diseñado hidráulicamente para aproximarse a un reactor UV ideal, la dosis UV administrada por el reactor puede ser calculada usando:

Donde el tresidencia es el tiempo de residencia del reactor con un volumen efectivo, Vol, pasando un flujo de agua Q. El volumen efectivo dentro del reactor es el volumen de agua expuesta a la luz UV y la intensidad promedio dentro del reactor es calculada para el volumen efectivo. Note que la dosis UV calculada usando la intensidad promedio es a menudo mayor que la dosis calculada usando la intensidad medida en la pared del reactor. La intensidad UV dentro del reactor UV depende de la energía UV de salida de la lámpara, reflectancia, refracción y absorción de luz UV al tiempo que pasa a través de la camisa de cuarzo, y absorción de la luz UV por químicos orgánicos e inorgánicos al pasar a través del agua. La transmisión de la luz UV a través del del cuarzo y agua puede ser calculada usando la ley de Lambert. La intensidad UV en un punto dentro del agua es la suma de la contribución de luz desde cada punto a lo largo del arco de cada lámpara UV sumergida en el agua. Mientras que la determinación la intensidad UV dentro del agua es compleja, se han desarrollado modelos para perfiles de intensidad UV alrededor de una lámpara de arco de mercurio (Jacob and Dranoff, 1970) y son las bases para el programa Point Source Summation (PSS) desarrollado por la EPA de Estados Unidos para calcular las intensidades UV promedio dentro de los reactores UV de desinfección (USEPA, 1996).

MECANISMO DE DESINFECCIÓN UV DIMERIZACIÓN DNA

Los microorganismos son inactivados por luz UV como resultado del daño fotoquímico a sus ácidos nucleicos. La radiación UV es absorbida por nucleotidos, los bloques de construcción del DNA y RNA celulares en una manera dependiente de la longitud de onda con picos de cerca de 200 y 260 nm (Sonntag y Schuchmann, 1992). El UV absorbido promueve la formación de uniones entre nucleotidos adyacentes, creando moléculas dobles o dímeros (Jagger, 1967). Mientras que la formación de dímeros de tiamina-tiamina son los más comunes, también suelen ocurrir dímeros de citosina-citosina, citosina- tiamina, y dimerización del uracilo. La formación de un número suficiente de dímeros dentro de un microbio impide que éste duplique su DNA y RNA, impidiendo así su reproducción. Debido a la dependencia en la longitud de onda de la absorción UV del DNA, la inactivación UV de los microbios es también una función de la longitud de onda. Se representa el espectro de la acción germicida de la inactivación UV del E.Coli. (DIN, 1996). El espectro del E.Coli alcanza su punto máximo a las longitudes de onda de cerca de 265nm y de cerca de 220nm. Es conveniente que el rendimiento de la lámpara de baja presión a 254nm coincida bien con el punto máximo de inactivación a cerca de 265 nm. MECANISMOS DE REPARACIÓN

Muchos microbios que tienen un sistema metabólico funcional tienen varios mecanismos de reparación de los ácidos nucleicos dañados (Jagger, 1967). El mecanismo de reparación que es único a la desinfección UV es el de fotoreactivación. La fotodimerización de tiaminas adyacentes resultantes de la absorción UV de los ácidos nucleicos puede ser invertida por una enzima fotoreactivada que usa luz entre 300 y 500 nm para activar la partición del dímero.

Otras transformaciones inducidas por UV en los ácidos nucleicos incluyendo dímeros que se componen de citosina no pueden ser reparados excepto por mecanismo de reparación obscuro en el cual segmentos enteros de ácido nucleico son extraídos y el segmento complementario sin dañar es usado como molde para reparar y reemplazar el segmento dañado. Los virus no tienen mecanismos de reparación para invertir el daño creado por la luz UV. La habilidad de la bacteria y otros microbios para foto repararse está relacionada directamente a la extensión del daño UV, la exposición a la luz reactivadora entre 300 y 500nm y al pH y temperatura del agua. Una relación inversa significativa ha sido reportada entre la dosis UV aplicada y la foto reactivación de bacteria coliformes con menos reparación a dosis mayores (Lindenauer and Darby, 1994). Debe ocurrir exposición a luz entre 300 y 500nm dentro de dos a tres horas para que pueda propiciarse el efecto foto reparador (Groocock, 1984). De acuerdo con ello, el tiempo de residencia dentro de un sistema de tratamiento de agua reducirá el potencial de foto reparación LA CINÉTICA DE INACTIVACIÓN Y EL CONCEPTO DE DOSIS UV

La cinética de inactivación microbiana por UV es citada a menudo como siguiendo la ley de Chick:

Donde No es la concentración inicial de microbios previa a la aplicación de UV, N es el número de microbios que restan después de la exposición a la luz UV. I es la intensidad UV, t es el tiempo de exposición, y k es la constante del ritmo de inactivación. La dosis UV se define como el producto de la intensidad UV y tiempo. Se presenta una representación gráfica de la ley de Chick mostrando inactivación como función de la dosis UV aplicada. Una interpretación útil de la ley de Chick es que por cada incremento en dosis UV igual a 2.3/k hay una reducción en el orden de magnitud de la población microbiana. Se observan a menudo derivaciones de la ley de Chick ya sea como un “hombro” a dosis bajas o “ colas” a dosis altas. Los hombros a dosis bajas pueden ser explicados usando la cinética de inactivación de eventos en series (Severin et al, 1984). En cinética de eventos en series, la inactivación de un microbio se produce sólo después que haya ocurrido daño significativo dentro del microbio. En concordancia con lo anterior, el inicio de la inactivación (observada con una curva de respuesta de dosis) parece requerir una dosis de umbral. No todos los microbios demuestran cinética observable de eventos en serie en sus curvas de respuesta de dosis. Severin et al (1984) y Harris et al (1987) observaron inactivación de virus siguiendo la

ley de Chick e inactivación bacteriana siguiendo la cinética de eventos en serie. Chang et al (1985) observó inactivación viral y la inactivación de algunos patógenos bacterianos siguiendo la ley Chick mientras que la inactivación de quistes, esporas y otras bacterias tenían “ hombros” .

Colas ocurren a dosis altas y pueden ser atribuidas a la acumulación de microbios y a la oclusión de microbios dentro de particulados (Parker y Darby, 1995) y otros microbios. Microbios absorbidos por material particulado y otros microbios experimentan una dosis UV más baja comparada con microbios individuales en la fase de volumen debido a la absorbancia del material particulado y a la biomasa. Por ejemplo, la transmisión UV a través de una célula de E.Coli es 70% a 254nm (Jagger, 1967). La transmisión UV a través del particulado dependerá de la composición del particulado y de la presencia de compuestos que absorben UV como el hierro. La dosis generada por las lámparas monocromáticas de arco de mercurio de baja presión ha sido definida tradicionalmente como el producto de la intensidad a 254nm por el tiempo de exposición. Ninguna referencia a la acción microbial es incluida en este cálculo. Con lámparas policromáticas de arco de mercurio de mediana presión, la contribución de cada longitud de onda germicida deducida del espectro de acción microbiana debe ser considerada en la determinación de la dosis (Meulemans, 1986). La dosis germicida generada por una lámpara de presión mediana de arco de mercurio puede ser definida como:

Donde I() es la energía de salida de la lámpara de mediana presión dependiente de la longitud de onda, mientras que G() es el espectro de acción dependiente de la longitud de onda del

microbio siendo inactivado. Dado que la dosis en desinfección UV ha sido citada tradicionalmente para lámparas de arco de mercurio de baja presión, el espectro de acción microbial debe ser normalizado a una longitud de onda de 254nm a un valor de uno. Al normalizar la acción espectral a uno, la dosis UV calculada para las lámparas de mediana presión resulta comparable a las dosis calculadas para las lámparas de arco de mercurio de baja presión.

TASAS DE INACTIVACIÓN Se presenta un sumario de inactivación UV observada usando lámparas de baja presión con patógenos viral, bacteriana y protozoarios así como grupos de indicadores microbianos. Las tasas de inactivación microbiana varían dependiendo de la especie microbiana, la población microbiana y la longitud de onda de la luz UV. En general, las bacterias son menos resistentes a UV a 254nm que los virus, los cuales a su vez pueden ser menos resistentes que las esporas de bacterias. Mientras que quistes y oquistes de protozoarios son considerados como los patógenos microbianos más resistentes a UV a 254nm, hay alguna evidencia que los quistes son más susceptibles a ser inactivados por luz UV policromática de lámparas de mediana presión (Bukhari et al, 1998). En general, bacterias gram positivas son más resistentes que las gram negativas. La temperatura de agua y pH tienen poco o ningún impacto en la tasa de inactivación de microbios por UV (USEPA, 1996). Los efectos del pH observados con la inactivación del virus bacteriano MS-2 han sido atribuidos a aglutinación de microorganismos inducida por el pH (Malley et al, 1995) en vez de a la variación en la tasa de daño del DNA causado por UV.

La Tabla indica que salvo contadas excepciones, la dosis de inactivación de bacterias patogénicas son muy similares a las dosis requeridas para la desinfección de grupos de indicadores fecales tales como coliformes fecales. Esto no sorprende dado que el mecanismo subyacente de desinfección UV es el mismo

DOSIS UV EN MWS/CM2 NECESARIA PARA INACTIVAR UNA POBLACIÓN MICROBIANA POR 1 LOG (90%) Y 2 LOG (99%).

MICROORGANISMO S

REDUCCI ÓN 1 2

BACTERIA

MICROORGANI SMOS

REDUCCI ÓN 1 2

Fecal coliforms10

3.4

6.8

4

7.6

3.2

---

Bacillus anthracis

4.5

8.7

Bacillus subtilis, spores

12

22

Salmonella enteritidis Salmonella

Bacillus subtilis

7.1

11

paratyphi 3 5 Salmonella typhi

2.1

---

Campylobacter jejuni 5

1.1

---

3

---

Clostridium tetani 1

12

22

2.2

4.2

Corynebacterium diphtheriae 1 Escherichia coli

3.4

6.5

Salmonella typhimurium10 Shigella dysenteriae Shigella flexneri

1.7

3.4

3

6.6

(paradysenteriae) Shigella sonnei 5

3

5

Klebsiella terrigena 5

2.6

---

5

6.6

Legionella pneumophila Sarcina lutea4

0.9

2.8

4.4

---

20

26.4

2.2

---

Mycobacterium tuberculosis Pseudomonas aeruginosa VIRUS 6

6

10

---

6.5

5.5

10.5

(V.comma) 6 Yersinia enterocolitica 5

1.1

---

MS-2 Coliphage 5,

18.6

---

Influenza virus 2

3.6

6.6

F-specific bacteriophage Hepatitis A 5,62

6.9

---

Polio virus 5,6,9

5–8

14

7.3

---

Rotavirus 5,6,9,11 ALGAS

6– 15

1540

PROTOZOARIOS

Staphylococcus aureus Streptococcus faecalis 5 Streptococcus pyogenes Vibrio cholerae

Giardia lamblia 6,7

82

---

Blue Green 1,3

300

600

Cryptosporidium parvum 8 LEVADURA

80

120

Chlorella vulgaris 1,2

12

22

Saccharomyces cerevisiae 1

7.3

13.2

FACTORES QUE IMPACTAN LA ADMINISTRACIÓN DE LA DOSIS UV Los factores operativos que impactan la administración de dosis por un reactor UV a los microbios incluyen el suministro de electricidad, envejecimiento de la lámpara, incrustación de la camisa de cuarzo, los aspectos hidráulicos del reactor, absorbencia de UV por el agua, temperatura del agua y la localización de los microbios dentro de la particulata. Los sistemas de desinfección UV requieren una fuente confiable de electricidad para operar sensores, válvulas, mandos y controles electrónicos y lámparas. En la eventualidad de una falla de energía, los sistemas UV deben ser diseñados para cortar el suministro de agua a través de la unidad. La energía de salida de la lámpara UV decaerá con el tiempo debido al envejecimiento de la lámpara. El envejecimiento de la lámpara puede ser atribuible a tres mecanismos-falla de electrodos, solarización de la cobertura de la lámpara e impregnación de mercurio dentro de la envoltura de la lámpara (Phillips, 1983). La falla de electrodo esta relacionada directamente al número de ciclos on/off (encendido/apagado) experimentados por la lámpara y es por tanto un mecanismo de falla controlable. Puede esperarse que las lámparas UV usadas en la desinfección de agua permanezcan encendidas 24 horas al día reduciendo así el potencial de falla de electrodo. Solarización e impregnación de mercurio conducen a una perdida gradual en transmisión UV de la cubierta de la lámpara con el tiempo. Se espera que con una operación normal, las lámparas de arco de mercurio de baja presión tendrán una vida útil entre 7.000 y 14.000 horas. El ensuciado de la camisa de cuarzo debido a la acumulación de incrustaciones inorgánicas y biopeliculas orgánicas reducirá la dosis UV entregada al agua. Se formarán biopeliculas sobre las lámparas cuando no están en operación a un ritmo que dependerá de la presencia de nutrientes orgánicos e inorgánicos en el agua. La acumulación de incrustaciones inorgánicas sobre las camisas de cuarzo ocurrirá cuando las lamparas están operando. La tasa de acumulación de incrustaciones dependerá de la temperatura de la superficie de la camisa de cuarzo y las concentraciones de agua de hierro catiónico, magnesio, calcio, aluminio, manganeso y sodio y carbonato aniónico, fosfato, y sulfato (Blatchley et al, 1993). Con sistemas de lámparas de baja presión y una calidad típica de agua potable, la frecuencia de limpieza de camisas puede esperarse que varíe de una vez al mes a dos veces por año. Los aspectos hidráulicos del reactor serán una función del diseño del reactor y del caudal pasando a través del mismo. Para un diseño de reactor no ideal, el impacto de corto circuito,

espacios muertos, dispersión longitudinal excesiva y una falta de mezcla transversal sobre la dosis UV administrada variara con el caudal a través del reactor.

Un incremento en la absorbancia UV del agua bajará la dosis entregada por un reactor UV. La absorbancia UV en agua potable puede ser atribuida a la presencia de hierro, ácidos humicos y taninos dentro del agua y puede esperarse que varíen por estación y temporalmente. La absorbancia UV puede ser medida usando un espectrofotómetro. Con sistemas UV de desinfección usando lámparas de arco de baja presión, la absorbancia a 254nm es importante. Con sistemas de presión mediana la absorbancia UV en todas las longitudes de onda germicida tiene un impacto en la dosis UV entregada. Con aguas potables tratadas, los compuestos que absorben UV resultan a menudo en una transmitancia UV de 70 a 98% a 254nm sobre una distancia de 1 cm. Mientras que la temperatura del agua no tiene un impacto sobre la tasa de inactivación microbiana por UV, la temperatura del agua puede tener un impacto directo sobre la energía UV de salida de una lámpara de arco de mercurio de baja presión. El impacto dependerá en la transmisión de calor de la lámpara al agua circundante y depende por tanto de cuan bien el diseño de la camisa de cuarzo mantiene la lámpara dentro de su temperatura óptima de operación. Dado que las lámparas de arco de mercurio de mediana presión operan a temperaturas muy por encima de la del agua, la energía de salida de la lámpara de mediana presión no se ve afectada por cambios en la temperatura del agua. La dosis administrada a los microbios en el agua variará dependiendo de si los microbios están presentes como células individuales o si están encerrados dentro de particulados. Los microbios individuales serán más susceptibles de ser desinfectados que los asociados con partículas. La inactivación de microbios dentro de particulados dependerá del tamaño de partícula, estructura, y composición. La presencia de materiales absorbentes de UV (hierro y ácidos humicos) dentro de los particulados protegerá a los microbios dentro de la partícula de ser alcanzados por la radiación UV. Las partículas más grandes serán más difíciles de desinfectar que las pequeñas. Se pueden usar contadores de partículas para cuantificar la presencia de particulados en agua potable. Mediciones de Salidas Suspendidas Totales (SST) y turbiedad pueden ser usados también para evaluar la presencia de particulados. La concentración de particulados en el agua así como la absorbancia UV puede esperarse que varíe por estación y temporalmente.

PRACTICA DE DESINFECCIÓN UV ESTRATEGIAS PARA DESINFECCIÓN DE AGUA POTABLE

Mientras que tasas reducidas de crecimiento bacteriano han sido reportadas en agua potable a continuación de la desinfección UV (Lund y Omerod, 1995), UV no produce un desinfectante

residual que pueda ofrecer protección contra el crecimiento de microbios y la formación de biopeliculas en la linea de distribución municipal. Mientras que este hecho ha sido usado como apoyo al uso de cloro sobre UV, hay evidencia científica que si el agua contiene suficientes nutrientes para promover el desarrollo de microbios, la presencia de 1 ppm de cloro libre residual en una línea de distribución municipal no garantiza el que no se formen biopeliculas sobre las superficies de las tuberías y que no se encuentren coliformes fecales en los puntos de uso(Rice et al, 1991; Herson et al, 1991). En realidad, el cloro puede reaccionar demasiado rápido con las moléculas superficiales de la biopelicula y no penetrar en la biopelicula para inactivar microbios más profundos. La cloramina por otro lado, es menos reactiva y provee mejor control de biopeliculas y heterotropos dentro de una línea de distribución (Neden et al, 1992). Dado que la cloramina no es un buen desinfectante primario, una estrategia apropiada seria usar UV como desinfectante primario y cloramina como residual para controlar el crecimiento microbiano en las líneas de distribución. Mientras que la cloramina produce menos trihalometanos que cloro libre, cloramina al igual que cloro, promueve la formación de cloro orgánico de mayor peso molecular. Una estrategia alternativa hacia el control de crecimiento microbiano dentro de una línea de distribución puede ser el tratar el agua para remover los nutrientes que podrían promover más tarde el crecimiento de microbios. Filtros biológicamente activos pueden ser usados corriente arriba de una unidad de desinfección UV para reducir la concentración de carbón orgánico asimilable (COA), compuestos orgánicos de menor peso que pueden ser fácilmente ingeridos por los microbios para promover su crecimiento. Esta estrategia ha sido empleada con éxito en Europa donde agua desinfectada con UV y con bajos niveles de COA es bombeada dentro de un sistema de distribución muy bien mantenido y las cuentas heterotrópicas de placa son mantenidas por debajo de 500 colonias/ml. Con agua de pozo, la tierra actúa como un biofiltro masivo reduciendo la concentración de COA y filtrando quistes de protozoa, bacterias y virus. En el caso de agua subterránea que no esté bajo la influencia de agua superficial, la desinfección UV puede ser usada directamente sobre el agua con mínimo pre- tratamiento. Una posible preocupación es la presencia de iones inorgánicos que pudiesen contribuir a la formación de incrustaciones sobre las camisas de las lámparas. En el caso de aguas superficiales, la presencia de quistes de protozoarios, SST, y niveles mayores de COA tiene que ser tomada en consideración. Mientras que dosis más elevadas de cloro pueden ser usadas para inactivar quistes de Giardia, cloro es inefectivo contra Cryptosporidium. A menos que la investigación actual sobre la habilidad de las lámparas de media presión para inactivar quistes y oquistes pruebe lo contrario, filtración ofrece la solución más práctica para la remoción de quistes protozoarios. De acuerdo con lo antes dicho, una estrategia de desinfección adecuada para aguas de superficie seria filtrar el agua para remover SST y quistes protozoarios, aplicar UV para inactivar bacteria patogénica y virus, y usar cloraminas o control de COA para proteger el sistema de distribución de crecimiento microbiano.

Sistemas de desinfección UV pueden ser usados ya sea en una planta de tratamiento municipal o cerca al grifo (punto de uso). Unidades UV de punto de uso ó punto de entrada pueden ser instaladas en una casa, negocio o institución para proveer agua potable desinfectada. Localizando una unidad UV cerca al grifo resulta en un sistema de distribución más corto. A las tuberías de casa se les puede administrar un tratamiento de choque con desinfectante químico para asegurarse que el agua desinfectada con UV es entregada al grifo sin químicos residuales o bacterias heterotrópicas.

MONITOREO Las unidades de desinfección UV deben ser ubicadas para facilitar acceso fácil para fines de mantenimiento. Los operarios deben poder calibrar los sensores de supervisión, revisar los dispositivos contrafalla, limpiar camisas de lámpara, inspeccionar y limpiar superficies internas de reactor, examinar sellos, reemplazar lámparas viejas, y supervisar la calidad del agua. Se debe efectuar el llenado de la unidad UV de desinfección y del sistema de distribución usando un desinfectante químico antes del arranque del sistema UV y siempre que se necesite en el futuro. Típicamente, debe esperarse un mantenimiento semanal de 3 a 5 horas para un sistema UV que provee agua potable a una población de 3,300 con un caudal máximo de 945 lpm. Se debe tener un suministro adecuado de piezas de repuesto incluyendo por lo menos una lámpara, camisa y balasto para facilitar el mantenimiento. Se debe disponer en forma adecuada de las lámparas de mercurio usadas, por lo general, su destino es el mismo que el de las lámparas fluorescentes usadas para iluminación de planta y oficinas.

El arranque de un sistema UV así como el entrenamiento adecuado del operario puede efectuarse en un día. Los operarios deben tener acceso a los manuales del equipo que incluyen instrucciones de operación y mantenimiento, dibujos del sistema e información de como ordenar y obtener piezas de repuesto. Los fabricantes deben proporcionar información sobre el caudal máximo a través del sistema, limitaciones en la calidad del agua (turbidez, SST y absorbancia UV), vida esperada de lámpara y la dosis UV al final de la vida útil de la lámpara.

Durante el mantenimiento, el flujo a través de la unidad UV es interrumpido y se vacía el agua del sistema. Para proveer una desinfección continua, se pueden usar unidades UV redundantes ya sea en serie o en paralelo. Se puede considerar generadores de energía para garantizar desinfección UV durante cortes locales de corriente. Válvulas de corte instaladas corriente arriba y abajo de la unidad UV deben estar normalmente en posición cerrada cuando se corte el suministro de energía a la unidad. Se deben establecer planes de contingencia en el caso de cortes de energía. Se puede considerar monitoreo telemétrico de la operación del sistema y condiciones de alarma con unidades múltiples UV en distintas ubicaciones.

OPERACIÓN Y MANTENIMIENTO

Las actividades apropiadas de operación y mantenimiento de un sistema de desinfección con luz UV aseguran que suficiente radiación sea transmitida a los organismos para volverlos estériles. Todas las superficies entre la radiación UV y los organismos a ser desactivados deben estar limpios, y los balastros, las lámparas y el reactor deben estar funcionando con una eficiencia máxima. La limpieza inadecuada es una de las causas más comunes de la ineficiencia de los sistemas de desinfección con luz UV. Las mangas de cuarzo o los tubos de Teflón requieren ser limpiados regularmente mediante limpiadores mecánicos, de ultrasonido, o químicos. La frecuencia de limpieza es individual y muy específica para cada caso, ya que algunos sistemas necesitan ser limpiados más frecuentemente que otros.

La limpieza química se realiza comúnmente con ácido cítrico. Otros agentes de limpieza incluyen soluciones de vinagre y el hidrosulfito de sodio. Una combinación de agentes de limpieza debe ser probada para encontrar el agente más conveniente y que más se ajuste a las características del agua residual sin producir productos peligrosos o tóxicos. Los sistemas con reactor sin contacto se limpian con mayor eficacia por medio del hidrosulfito de sodio. Cualquier sistema de desinfección con luz UV debe ser evaluado en un estudio piloto antes de ser operado a mayor escala para asegurar que la instalación cumplirá con los requisitos del permiso de descarga en una localidad en particular. La vida promedio útil de las lámparas fluctúa entre 8,760 a 14,000 horas de funcionamiento, y generalmente las lámparas se reemplazan después de 12,000 horas de uso. Procedimientos operacionales deben ser establecidos de tal modo que reduzcan los ciclos de encendido y apagado de las lámparas puesto que su eficacia se reduce con la repetición de los ciclos. El balastro debe ser compatible con las lámparas y se debe ventilar para protegerlo del calor excesivo, lo cual pude reducir su vida útil u ocasionar incendios. Aunque el ciclo de vida de los balastros es de aproximadamente 10 a 15 años, normalmente los balastros se reemplazan cada 10 años. Las mangas de cuarzo duran aproximadamente de 5 a 8 años pero se substituyen generalmente cada 5 años.

SUB PRODUCTOS DE DESINFECCIÓN La habilidad de la luz UV de promover reacciones fotoquímicas sirve de base a dos tecnologías UV del medio ambiente: Desinfección UV y oxidación avanzada. La oxidación avanzada usa la energía de la luz UV sola o en combinación con oxidantes que se agregan para promover la destrucción de químicos orgánicos peligrosos. Sin embargo, la oxidación avanzada usa una dosis mayor que la utilizada para desinfección UV para obtener resultados prácticos de oxidación con una amplia variedad de compuestos orgánicos. Varios estudios han identificado y caracterizado los subproductos de desinfección UV derivados de reacciones fotoquímicas aparte de las de dimerización de DNA. Awad et al (1993) observó la formación de formaldehído, glioxal y acetaldehídos así como la reducción de 8 a 12 hidrocarburos de carbono cuando se irradiaba agua residual con UV procedente de lámparas de

mercurio de baja presión. Los formaldehídos se incrementaron de un nivel de 3.54 µg/L a 5,9 7 9,62 µg/L después de la aplicación de una dosis de 45 a 147 mWs/cm2. Estos niveles de formaldehído estaban bien por debajo de los indicados por el US EPA “ health advisory” de 1 mg/L para toda la vida de un adulto de 70 Kg. De acuerdo con lo anterior, se ha concluído que el riesgo a la salud presentado por los niveles observados de formaldehído era insignificante (US EPA, 1996).

Oppenheimer et al (1996) comparó la formación de subproductos en la desinfección de agua reciclada usando una dosis UV de 300 mWs/cm2 con la obtenida después de desinfectarla con cloro. Mientras que se obtuvieron incrementos significativos en los trihalometanos después de la desinfección con cloro, no se formaron subproductos de la desinfección con UV. Usando una dosis de 120 mWs/cm2 para desinfectar agua del río Rin, Zoeteman et al (1982) reportó la formación de algunos subproductos de desinfección y alguna destrucción de compuestos. No se observó un incremento en la mutagenicidad del agua. Un trabajo posterior de Kool et al (1985) y Kruithof y van der Leer (1990) confirman que de la desinfección UV no resulta la formación de subproductos mutagénicos o carcinogénicos ni causa la descomposición por oxidación de polímeros microbianos con base de azúcar. A diferencia de cloro y ozono (Rice et al, 1991; Akhlaq et al, 1990), UV no resulta en la formación de COA que puede promover el crecimiento microbiano en las líneas de distribución. La radiación UV bajo 240nm puede promover la conversión de nitrato a nitrito. Groocock (1984) reportó una conversión de 1% de nitrato a nitrito durante la desinfección de agua potable usando UV. La formación de nitritos no constituye una preocupación con sistemas usando lámparas monocromáticas de arco de mercurio de baja presión (Sonntag y Schuchmann, 1992). La conversión de nitrato a nitrito con lámparas policromáticas de arco de mercurio de presión mediana puede ser impedida usando camisas de lámparas que absorban longitudes de onda bajo 240nm. En síntesis la formación de subproductos de desinfección durante la desinfección de agua potable es despreciable y no se ha podido determinar un nivel medible de incremento en la toxicidad del agua atribuible a subproductos de la desinfección por UV.

VENTAJAS DEL USO DE LUZ ULTRAVIOLETA Para finalizar, detallaremos algunas de las ventajas de este tipo de tratamientos: • Se trata de un tratamiento físico, sin necesidad de almacenamiento de stock de ningún producto químico peligroso. • No cambia las propiedades del agua tratada. • No tiene peligro o efectos negativos sobre el agua en caso de sobredosificación. • Simple y barato de mantenimiento de las instalaciones.

• Sencilla instalación sobre canalizaciones de agua ya existentes. • Posibilidad de uso para aguas destinadas a distintos usos: consumo humano, industria alimentaria, procesos industriales, laboratorios, agricultura, etc. • Compatible con otros procesos, como los generadores de ozono.

Ventajas

Desventajas Consejos para la operación y mantenimiento

Sencillo. Eficiente. Ningún producto químico involucrado. No modifica las características estéticas del agua. Puede ser administrado por personal no calificado. Los costos del equipo son algo mayores si se compara con los dosificadores de solución de cloro. El agua debe ser muy transparente. Se necesita energía eléctrica. No hay efecto residual. Debe haber control para asegurar que no haya incrustación en los encamisados de protección. Estos deben recibir atención constante para eliminar tales incrustaciones.

CONCLUSIONES:  Los sistemas de desinfección UV son modulares, facilitando por lo tanto su expansión y mejoras. Los sistemas UV pueden ser diseñados fácilmente para caudales pequeños y grandes haciéndolos adecuados para su uso en casas así como en grandes plantas de tratamiento municipales. Los sistemas UV son de operación y mantenimiento simple con peligro mínimo de exposición a los trabajadores.  No le agrega químicos tóxicos al agua potable ni promueve la formación de subproductos mutagénicos ni carcinogénicos.  Ningún impacto negativo en la calidad del agua puede ser asociado con una sobredosis de UV.  El uso de UV elimina la necesidad de transportar, almacenar y manipular químicos peligrosos. Los costos asociados con tales prácticas pueden agregar 30% al costo de desinfección.  La desinfección UV es efectiva para una amplia variedad de virus y bacteria sobre un rango más reducido de dosis que el cloro u ozono.  A diferencia de desinfectantes químicos, las tasas de inactivación microbiana por UV no son dependientes ni del pH ni de la temperatura.  Dado que la desinfección UV sólo requiere tiempos cortos de residencia, los sistemas UV ocupan un área menor que los de desinfección química.  Los sistemas de desinfección UV incorporan sensores de monitoreo, controles electrónicos y sistemas de alarma garantizando así una entrega confiable de dosis al agua y asegurando remoción de patógenos.

CUESTIONARIO ¿CUÁL ES EL PROCEDIMIENTO A SEGUIR EN ESTA CLASE DE TRATAMIENTOS Y QUE MATERIALES SE UTILIZAN? La generación artificial de la luz UV se realiza a través de un emisor (lámpara) de cuarzo puro, el cual contiene un gas inerte que es el encargado de proveer la descarga inicial, y conforme se incrementa la energía eléctrica, el calor producido por el emisor también aumenta junto con la presión interna del gas, lo cual genera la excitación de electrones que se desplazan a través de las diferentes líneas de longitud de onda, produciendo la luz UV. Una descarga de presión baja produce un espectro a 185 y 253.7 nm. Los emisores de luz UV de presión media producen radiación multi onda, es decir, diferentes longitudes de onda de diversa intensidad a través del espectro UV-C (200-300 nm). El ADN, o ácido desoxirribonucleico, es responsables de dirigir las actividades dentro de todas las células vivas. Todas las células deben tener ADN intacto para funcionar correctamente. SU estructura es muy similar a una escalera que se ha torcido de ambos extremos dando como resultado un aspecto espiral. Cuando los microorganismos son expuestos a una dosis adecuada de radiación ultravioleta a 253.7 nm de longitud de onda (UV-C), el ADN (acido desoxirribonucleico) de las células absorben los fotones UV causando una reacción fotoquímica irreversible, la cual inactiva y destruye las células

COMPONENTES DE LA LÁMPARA

COMPONEN TES DEL SISTEMA

FUENTE: DESINFECCION DE AGUA POR MEDIO DE LUZ ULTRAVIOLETA - H. B. Wright y W. L. Cairns Trojan Technologies Inc.

¿CUÁL ES EL COSTO APROXIMADO QUE DEMANDA ESTA CLASE DE PROCEDIMIENTO? Ante el requerimiento de un presupuesto para desinfectar un agua cruda destinada al consumo humano con un caudal de 6.000 m3/día, una firma pudo presupuestar desde el razonable precio de US$ 50.000 hasta el de medio millón de dólares Por ejemplo para tratar 100 m3/día (1.000 habitantes) pueden tener un costo de US$ 300, lo que significa un costo per cápita de 0,3 $/habitante. El costo de operación para este sistema está calculado en 0,02 $/m3. Se considera que para el nivel casero, los costos de operación y de capital amortizados pueden estar en el rango de US$ 10 a $ 100 por año y por familia Fuente : DESINFECCION DEL AGUA - Felipe Solsona – EPA- “2002”

¿SON CONVENIENTES ESTE TIPO DE TRATAMIENTOS PARA LA SALUD HUMANA? Este tipo de tratamientos de aguas si son convenientes para la salud humana, porque a diferencia de la desinfección por químicos como la cloración, este tratamiento no deja residuos químicos que al ser acumulativos en el cuerpo pueden ser dañinos para la salud de las personas que la consumen.

¿QUÉ CLASE DE BENEFICIOS TRAERÍAN CONSIGO ESTE TIPO DE TRATAMIENTOS?  Se reduciría el uso de químicos para la desinfección del agua  Tendría un bajo costo de inversión y funcionamiento  Reduciría el tiempo de desinfección del agua a diferencia de la desinfección con químicos.  El agua por no poseer químicos aun no disueltos no dañarían las instalaciones de la planta como a su vez las tuberías.

¿PODRÍAN ESTA CLASE DE TRATAMIENTOS PERJUDICAR LOS ECOSISTEMAS CERCANOS AL ÁREA DONDE SE REALIZAN? Si podría ser perjudicial si no se toman las mediada de seguridad correspondientes, como controlar la emisión de los rayos UV que pueden ser liberados al ambiente de forma directa o indirecta ya que así como destruye los microorganismos en las aguas que desinfectan los rayos liberados pueden destruir otros micro organismos beneficioso de forma colateral.

¿CÓMO BENEFICIARIA O PERJUDICARÍA A CORTO O LARGO PLAZO ESTE TIPO DE TRATAMIENTOS AL ECOSISTEMA? La radiación ultravioleta puede inhibir la fotosíntesis en muchas algas (induciendo simultáneamente una disminución de la cantidad de pigmentos fotosintéticos en las células), influye sobre la velocidad de crecimiento de los organismos, provoca alteraciones en las moléculas de ácido desoxirribonucleico -el ADN-, daña las membranas celulares y, además, afecta la capacidad de locomoción u orientación en los ciliados y dinoflagelados - organismos planctónicos que poseen un flagelo transversal y otro longitudinal-. Finalmente, y como

resultado de todas las alteraciones mencionadas, una exposición prolongada a la radiación ultravioleta puede resultar en un incremento de la mortalidad de organismos muy sensibles. La radiación ultravioleta puede provocar reacciones fotoquímicas que alteran la composición del medio e indirectamente afectan a los organismos. Esta radiación es la responsable de la formación de especies químicas altamente reactivas, tales como el peróxido de hidrógeno o agua oxigenada (H202,), radicales hidroxilos (HO-), superóxidos (O2-), etc., que provocan daños en la estructura de las células y alteraciones de la fisiología celular.

¿EXISTE UN ÚNICO PROCEDIMIENTO ESTABLECIDO PARA ESTA CLASE DE TRATAMIENTOS O EXISTEN VARIANTES? Existen variantes Variantes en los sistemas UV Para poner en contacto al agua con la luz UV se requiere de un accesorio especial conocido como cámara de desinfección, la cual cumple el objetivo de conducir el líquido cerca de los emisores y conservar los parámetros de diseño—flujo y tiempo de exposición. Dentro de los sistemas de desinfección UV podemos encontrar equipos que tienen la opción de instalarse a la tubería o en canal abierto. Este último es el menos deseable pues tiene desventajas en cuanto a su operación y mantenimiento, ya que comúnmente se trata de una adaptación improvisada emulando una cámara de contacto. En lo que respecta a los equipos para tubería, existen dos arquitecturas básicas: el diseño de flujo paralelo y el de flujo transversal (ver Figura 7). Ambas observan un buen desempeño, pero se requiere poner especial atención en su aplicación. Generalmente el diseño transversal se recomienda para grandes caudales de agua residual o potable, a diferencia de la cámara de flujo paralelo, que se emplea en aplicaciones de bajos caudales de agua—preferentemente potable—donde las pérdidas de presión no afectan el tratamiento. Los sistemas de desinfección de agua con luz ultravioleta tienen cinéticas de irradiación específicas para cada diseño. Es por ello que no es posible definir las capacidades de todas las cámaras de desinfección como un solo modelo matemático. Para clarificar esto, se presenta a continuación una curva de capacidad de un equipo transversal en línea, con una potencia nominal de 16 kW a una dosis de 30 mWseg/cm2.

¿CUÁL ES EL PRINCIPAL FACTOR QUE SE DEBE TOMAR EN CUENTA ANTES DE COMENZAR ESTE PROCEDIMIENTO SEGÚN USTED? Para empezar este procedimiento el factor que es uno de los mas importante y que se debe considerar es el caudal que recibirá la planta, ya que con eso se podra saber el costo total

para su implementación escogiendo los equipos adecuados que se utlizara. Ya que las lámparas que emiten la luz UV son de acuerdo a la cantidad y a la potencia que se necesita.

¿QUÉ CLASE DE NORMAS DEBERÍA TENER UNA EMPRESA DEDICADA A ESTA CLASE DE TRATAMIENTOS PARA OFRECER UN TRATAMIENTO DE BUENA CALIDAD? Las Normas Técnicas Peruana (NTP) que debería tener una empresa para una construcción de una PTAR están vinculadas a la aplicación e implementación de las siguientes normas:  Resolución Jefatura N° 489-2010-ANA, modifica el Anexo N° 1 de la Resolución Jefatura N° 202-2010-ANA referente a la clasificación de los cuerpos de agua marino-costeros.  Decreto Supremo N° 003-2010-MINAM, aprueba los Límites Máximos Permisibles para los efluentes de Plantas de Tratamiento de Aguas Residuales Domésticas o Municipales.  Decreto Supremo N° 007-2010-AG, declara de interés nacional la protección de la calidad del agua en las fuentes naturales y sus bienes asociados.  Resolución Jefatura N° 182-2011-ANA, aprueba Protocolo Nacional de Monitoreo de la Calidad de los Cuerpos Naturales de Agua Superficial.  Resolución Jefatura N° 274-2010-ANA, dicta medidas para la implementación del Programa de Adecuación de Vertimiento y Reúso de Agua Residual – PAVER.  Decreto Supremo PLANAA PERÚ: 2011-2021.  Decreto Supremo N° 012-2009-MINAM, aprueba la Política Nacional del Ambiente.  N° 014-2011-MINAM, aprueba el Plan Nacional de Acción Ambiental –  Norma Técnica OS.090 Plantas de Tratamiento de Aguas Residuales, del Reglamento Nacional de Edificaciones, aprobada mediante D.S. N° 011-2006- VIVIENDA y modificada por D.S. N° 022-2009-VIVIENDA  Ley N° 29338, Ley de Recursos Hídricos.  Ley N° 28611, Ley General del Ambiente.  Ley N° 28245, Ley Marco del Sistema Nacional de Gestión Ambiental.  Ley N° 29325, Ley del Sistema Nacional de Evaluación y Fiscalización Ambiental.  Decreto Supremo N° 001-2010-AG, aprueba el Reglamento de la Ley N° 29338, Ley de Recursos Hídricos.

 Decreto Supremo N° 008-2005-PCM, aprueba el Reglamento de la Ley N° 28245, Ley Marco del Sistema Nacional de Gestión Ambiental.  Decreto Supremo N° 002-2008-MINAM, aprueba los Estándares Nacionales de Calidad Ambiental para Agua.  Decreto Supremo N° 023-2009-MINAM, aprueba disposiciones para la implementación de los Estándares Nacionales de Calidad Ambiental para Agua.  Resolución Jefatura N° 202-2010-ANA, aprueba la clasificación de cuerpos de aguas superficiales y marino-costeros.

¿CUÁLES SON LAS MEDIDAS DE SEGURIDAD A SEGUIR SEGÚN ESTAS NORMAS PARA LA SEGURIDAD DE LOS EMPLEADOS? Se establece las siguientes consideraciones para prevenir daños personales y de materiales y equipos durante el desarrollo del monitoreo de los afluentes y efluentes de la PTAR:  Si el acceso al punto de muestreo es profundo (mayor a 1,50m), está prohibido el ingreso para la toma de muestra.  En tales casos, recoger las muestras con ayuda de un brazo telescópico o con un recipiente con lastre sujeto a una soguilla pero guardando las medidas de seguridad (uso de arnés, chalecos flotadores, máscara antigases, etc.).  Si el punto de muestreo está confinado es necesario ventilarlo antes de realizar la toma de muestra en un período mínimo de una hora.  Es necesario, además, usar un equipo de respiración autónoma. Utilizar zapatos antideslizantes y cascos. Después del monitoreo, es necesario cambiarse la indumentaria utilizada durante el mismo, para prevenir contaminación a terceros.

¿EN QUÉ GRADO BENEFICIAN ESTAS NORMAS AL ECOSISTEMA? Las leyes y normativas están hechas para regular y establecer un orden, en este caso son beneficiosas para el ecosistema en el sentido de:       

Disminución de la contaminación. Mejora de la calidad de agua Recuperación de Flora y Fauna. Reducción de malos olores. Reducción de enfermedades infectocontagiosas. Mejora de la salud de las personas. Mejora de la calidad de vida de la población

¿EXISTE UNA NORMA POR TIPO DE RAYO UV O ES LA MISMA NORMA PARA TODO? En la actualidad no se cuenta con una normativa técnica nacional (Normas NTP) con respecto a tipo de rayo UV en PTAR. Pero da la opción de implementar una normativa en este tipo de casos. Cabe resaltar que actualmente en el país no se ha implementado este tipo de tratamiento, quizás sea esa la razón por la cual no se ha normado aun. ¿Conoce usted alguna planta de tratamientos de aguas residuales que cuente con esta clase de tratamientos y no cumpla a la perfección con las normas que deberían utilizarse? En el Perú no existen una planta de tratamiento con rayos UV , pero en Suecia la empresa Xylem facilitará cuatro sistemas WEDECO K143 de desinfección por UV y, de esa forma, actualizará los sistemas de la planta de tratamiento de Sydvatten AB, empresa de propiedad municipal dedicada al tratamiento de aguas, en funcionamiento desde hace más de 50 años. Esta actualización es el proyecto de desinfección por UV más grande que Suecia ha asumido hasta la fecha.

¿CUÁL SERÍA MÁS RECOMENDABLE ENTRE LOS DIVERSOS TRATAMIENTOS PARA REDUCIR COSTOS? Se tiene en cuenta que para elegir el tipo de tratamiento que se utilizara en una PTAR, existen varios factores. Estos costos varían no solo del tipo de tratamiento sino también del lugar en donde será instalada la PTAR, el uso que se le dara al agua tratada también influye además de la cantidad de agua a tratar, estos entre otros son algunos puntos que hay q saber para poder estimar costos, presentamos algunos costos posibles.

¿CUÁL SERÍA EL MEJOR TRATAMIENTO PARA USTED BASÁNDONOS EN EL ASPECTO ECONÓMICO?  Los costes operativos de la desinfección por UV vienen dados por la sustitución anual de las lámparas y el consumo eléctrico

 La luz UV elimina o reduce el peligro inmediato para la seguridad que supone el gas de cloro, sin crear nuevos costes a largo plazo asociados al uso de productos químicos, el transporte y la distribución  Con la desinfección por UV, se minimizan y/o eliminan los costes por respuestas a fugas, administración, gestión de riesgos y planificación de emergencias y formación de los operarios  Los ayuntamientos no pagan primas por las significativas ventajas para la seguridad de la desinfección por UV

CUÁLES SON LOS DÉFICIT DEL TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES MEDIANTE LA APLICACIÓN DE RAYOS ULTRA VIOLETA?  La baja dosificación puede no desactivar efectivamente algunos víruses, esporas y quistes.  Algunas veces los organismos pueden reparar o invertir los efectos destructivos de la radiación UV mediante un “mecanismo de reparación”, también conocido como fotoreactivación o, en ausencia de radiación, como “reparación en oscuro”.  Un programa de mantenimiento preventivo es necesario para controlar la acumulación de sólidos en la parte externa de los tubos de luz.  La turbidez y los sólidos suspendidos totales (SST) en el agua residual hacen que la desinfección con luz UV sea ineficaz. El uso de la desinfección con lámparas UV de baja presión no es tan efectivo en el caso de efluentes secundarios con niveles de SST mayores a 30 mg/L.

¿ES POSIBLE QUE LA SOCIEDAD TENGA CONOCIMIENTO DE ESTE TRATAMIENTO QUE LE DAN AL AGUA? La sociedad no tiene conocimiento de este tratamiento de potabilización de agua por el motivo que en el Perú no es usado, ni fundido, ya que este tipo de tecnologías todavía solo es usado en países desarrollados y aun en el Perú no se han tratado de realizar.

¿TIENEN CONOCIMIENTO LA SOCIEDAD QUE ESTE TRATAMIENTO ES COSTOSO Y ES POR ESO QUE TAMBIÉN LOS RECIBOS TIENEN UN COSTO MÁS ELEVADO? En si el tratamiento con rayos UV no es muy costoso y es relativamente competitivo con la cloración as su vez es más seguro , más bien el uso de químicos eleva el coste de la desinfección, la desinfección por rayos UV , disminuiría un porcentaje lo que pagan en los recibos de agua.

¿CUÁLES SON LAS DIFERENCIAS ENTRE LOS RAYOS ULTRA VIOLETAS Y OTROS SEGÚN SUS EXPECTATIVAS? El propósito de la desinfección en el tratamiento de las aguas residuales es reducir substancialmente el número de organismos vivos en el agua que se descargará nuevamente dentro del ambiente. La efectividad de la desinfección depende de la calidad del agua que es tratada (por ejemplo: turbiedad, pH, etc.), del tipo de desinfección que es utilizada, de la dosis de desinfectante (concentración y tiempo), y de otras variables ambientales. El agua turbia será tratada con menor éxito puesto que la materia sólida puede blindar organismos, especialmente de la luz ultravioleta o si los tiempos del contacto son bajos. Generalmente, tiempos de contacto cortos, dosis bajas y altos flujos influyen en contra de una desinfección eficaz. Los métodos comunes de desinfección incluyen el ozono, la clorina, o la luz UV. La Cloramina, que se utiliza para el agua potable, no se utiliza en el tratamiento de aguas residuales debido a su persistencia. La desinfección con cloro sigue siendo la forma más común de desinfección de las aguas residuales en Norteamérica debido a su bajo historial de costo y del largo plazo de la eficacia. Una desventaja es que la desinfección con cloro del material orgánico residual puede generar compuestos orgánicamente clorados que pueden ser carcinógenos o dañinos al ambiente. La clorina o las "cloraminas" residuales puede también ser capaces de tratar el material con cloro orgánico en el ambiente acuático natural. Además, porque la clorina residual es tóxica para especies acuáticas, el efluente tratado debe ser químicamente desclorinado, agregándose complejidad y costo del tratamiento. La luz ultravioleta (UV) se está convirtiendo en el medio más común de la desinfección en el Reino Unido debido a las preocupaciones por los impactos de la clorina en el tratamiento de aguas residuales y en la Clorinación orgánica en aguas receptoras. La radiación UV se utiliza para dañar la estructura genética de las bacterias, virus, y otros patógenos, haciéndolos incapaces de la reproducción. Las desventajas dominantes de la desinfección UV son la necesidad del mantenimiento y del reemplazo frecuentes de la lámpara y la necesidad de un efluente altamente tratado para asegurarse de que los microorganismos objetivo no están blindados de la radiación UV (es decir, cualquier sólido presente en el efluente tratado puede proteger microorganismos contra la luz UV). El ozono (O3) se genera al pasar oxígeno (O2) por un potencial de alto voltaje, lo que añade un tercer átomo de oxígeno y forma O3. El ozono es muy inestable y reactivo y oxida la mayoría del material orgánico con que entra en contacto, de tal manera que destruye muchos microorganismos causantes de enfermedades. El ozono se considera más seguro que la clorina

porque, mientras que la clorina tiene que ser almacenada en el sitio (altamente venenoso en caso de un lanzamiento accidental), el ozono es colocado según lo necesitado. La ozonización también produce menos subproductos que la desinfección con cloro. Una desventaja de la desinfección del ozono es el alto costo del equipo de la generación del ozono, y que la cualificación de los operadores deben ser elevada.

EN QUÉ PORCENTAJE SE LOGRA TRATAR EL AGUA RESIDUAL MEDIANTE ESTE TRATAMIENTO? Los sistemas de tratamiento y desinfección de Agua mediante luz Ultra Violeta (UV), garantizan la eliminación de entre el 99,9% y el 99,99 de agentes patógenos. Para lograr este grado de efectividad casi absoluta mediante este procedimiento físico, es totalmente imprescindible que los procesos previos del agua eliminen de forma casi total cualquier turbiedad de la misma, ya que la Luz Ultravioleta debe poder atravesar perfectamente el flujo de agua a tratar. Los Purificadores de Agua por Ultravioleta funcionan mediante iluminación del flujo de agua con una o más lámparas de silicio cuarzo, con unas longitudes de onda de 200 a 300 nanómetros.

¿PORQUE NO SE LLEGA A UN 100%? La sensibilidad de los microorganismos a la radiación UV varía, ya que algunos tienen mayor resistencia y no se destruyen en la misma proporción. No obstante, es posible establecer la dosis adecuada proporcional a la intensidad del emisor, multiplicado por el tiempo que un microorganismo está en contacto con la radiación dentro de la cámara de contacto. Si bien la práctica muestra que los procesos de coagulación, sedimentación y filtración remueven el mayor porcentaje de microorganismos patógenos del agua, la eficiencia de los mismos no llega al 100%.

¿EN SU OPINIÓN CREE QUE ESTA CLASE DE TRATAMIENTO REQUIERE UNA CERTIFICACION OBLIGATORIA? Claro, uno es el aspecto de la seguridad de los trabajadores porque la exposición prolongada a los rayos UV, produce enfermedades a la piel y a la vista, en el segundo caso también una certificación de la seguridad ambiental para que no exista fugas de radiación UV que dañe el ambiente cercano , y por ultimo una certificación en la calidad del agua producida, ya que una falla en las lámparas produciría que el agua no sea desinfectada en un 99.9% provocando que los microbios, virus, etc lleguen a los hogares.

CUÁL ES EL TIEMPO QUE DEMORA EL PROCESO DE CERTIFICACIÓN DE ESTAS NORMAS Los procesos de certificación de las normas son aprobadas por los ministerios de cada sector correspondientes a los temas que ellos mismos están relacionados en el caso de las PTAR los entes responsables para el proceso de publicación de las normas son el MINAM en el caso su jurisdicción de temas ambientales.

QUÉ TANTO DEBEN PARTICIPAR LOS EMPLEADOS EN EL PROCESO DE CERTIFICACIÓN Solo deben participar en el proceso de certificación de las normas los especialistas sobre plantas de tratamiento de agua.

BIBLIOGRAFIA:  DESINFECCION DE AGUA POR MEDIO DE LUZ ULTRAVIOLETA, H. B. Wright y W. L. Cairns - Trojan Technologies Inc.  Folleto informativo de tecnología de aguas residuales - Desinfección con luz ultravioleta – EPA  DIAGNÓSTICO SITUACIONAL DE LOS SISTEMAS DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES EN LAS EPS DEL PERÚ Y PROPUESTAS DE SOLUCIÓN- 2008 - SUNASS  DESINFECCION DEL AGUA CON LUZ ULTRAVIOLETA – Francisco Días M. Y Liliana Serrano 0. - Ambos autores colaboran en Germ-ex, S.A.  INTRODUCCIÓN A LA DESINFECCIÓN POR UV – TROJAN. UV (wáter confidence) – BOLETIN ELECTRONICO  DESINFECCION DEL AGUA- Centro Panamericano de Ingeniería Sanitaria y Ciencias del ambiente - FELIPE SOLSONA Y JUAN PABLO MENDEZ - 2002  MODELO DE COSTOS PARA EL TRATAMIENTO DE LAS AGUAS RESIDUALES EN LA REGIÓN.- DIANA SALAS QUINTERO, MARIO ALBERTO ZAPATA Y JHONIERS GUERRERO  COMPENDIO DE LA LEGISLACIÓN AMBIENTAL PERUANA - POLITICA E INSTRUMENTOS DE GESTIÓN AMBIENTAL – MINAM  DESINFECCIÓN DE AGUA RESIDUAL POR LUZ ULTRAVIOLETA PROVENIENTE DE TRATAMIENTO FÍSICO-QUÍMICO Ó BIOLÓGICO PARA REÚSO AGRÍCOLA - Instituto de Ingenieria, UNAM –MEXICO  TRATAMIENTO Y DESINFECCIÓN DE LAS AGUAS – PROMAQUA  http://www.redagricola.com/reportajes/riego/tratamiento-de-aguamediante-radiacion-ultravioleta  http://agua-purificacion.blogspot.pe/2010/01/tratamiento-de-agua-porrayos.html  http://www.teqma.com/ultravioleta/desinfeccion-ultravioleta - TEQMADESINFECCION ULTRAVIOLETA.  http://www.lamparas-ultravioleta.com/germicidas.html  http://www.agualatinoamerica.com/docs/pdf/3-4-02inter.pdf DESINFECCIÓN POR LUZ ULTRAVIOLETA  http://aquaflash.blogspot.com/2009/04/34-luz-ultravioleta-tratamiento.htm .