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• Emmanuel Evangelista

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17. Ventajas y desventajas del uso del cloro como desinfectante Ventajas  

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La cloración es una tecnología bien establecida. En la actualidad la cloración es más eficiente en términos de costo que la radiación UV o la desinfección con ozono (excepto cuando la descloración y el cumplimiento con requisitos del prevención de incendios son requeridos). El cloro residual que permanece en el efluente del agua residual puede prolongar el efecto de desinfección aún después del tratamiento inicial, y puede ser medido para evaluar su efectividad. El cloro puede eliminar ciertos olores molestos durante la desinfección. La desinfección con cloro es confiable y efectiva para un amplio espectro de organismos patógenos. El cloro es efectivo en la oxidación de ciertos compuestos orgánicos e inorgánicos. La cloración permite un control flexible de la dosificación.

Desventajas  

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El cloro residual, aún a bajas concentraciones, es tóxico a los organismos acuáticos y por ello puede requerirse la descoloración. Todas las formas de cloro son muy corrosivas y tóxicas. Como consecuencia, el almacenamiento, el transporte y el manejo presentan riesgos cuya prevención requiere normas más exigentes de seguridad industrial. El cloro oxida ciertos tipos de materiales orgánicos del agua residual generando compuestos más peligrosos (tales como los metanos trihalogenados [MTH] ). El nivel total de sólidos disueltos se incrementa en el agua efluente. El cloro residual es inestable en presencia de altas concentraciones de materiales con demanda de cloro, por lo cual pueden requerirse mayores dosis para lograr una desinfección adecuada. Algunas especies parásitas han mostrado resistencia a dosis bajas de cloro, incluyendo los oocistos de Cryptosporidium parvum, los quistes de Entamoeba histolytica y Giardia lamblia, y los huevos de gusanos parásitos. Se desconocen los efectos a largo plazo de la descarga de compuestos de la descloración al medio ambiente. http://water.epa.gov/aboutow/owm/upload/2004_07_07_septics_cs-99062.pdf

18. Explica con detalle el proceso de desinfección por radiación ultravioleta El sistema de desinfección con luz ultravioleta (UV) transfier El sistema de desinfección con luz ultravioleta (UV) transfiere energía electromagnética desde una lámpara de vapor de mercurio al material genético del organismo (ADN o ARN). Cuando la radiación UV penetra en las paredes de la célula de un organismo, esta destruye la habilidad de reproducción de la célula. La Desinfección con luz ultravioletaradiación UV, generada por una descarga eléctrica a través de vapor de mercurio, penetra al material genético de los microorganismos y retarda su habilidad de reproducción. La eficacia del sistema de desinfección con luz ultravioleta depende de las características del agua residual, la intensidad de la radiación, el tiempo de exposición de los microorganismos a la radiación y la configuración del reactor. Para cualquier planta de tratamiento, el éxito de las actividades de desinfección está directamente relacionado con la concentración de componentes coloidales y de partículas en el agua residual. Los componentes principales del sistema de desinfección con luz UV son las lámparas de vapor de mercurio, el reactor y los balastros electrónicos (ballasts). La fuente de luz UV son las lámparas de arco de mercurio de baja o mediana presión, bien sea de intensidad baja o alta. La longitud de onda óptima para desactivar eficazmente los microorganismos se encuentra en el rango de 250 a 270 nm. La intensidad de la radicación emitida por la lámpara se disipa a medida que la distancia de la lámpara aumenta. Las lámparas de baja presión emiten básicamente luz monocromática a una longitud de onda de 253.7 nm. Las longitudes estándar de las lámparas de baja presión son de 0.75 y 1.5 metros, y sus diámetros van de 1.5 a 2.0 cm. La temperatura ideal de la pared de la lámpara se encuentra entre 95 y 122 Fahrenheit. Las lámparas de mediana presión son generalmente utilizadas en instalaciones de mayor tamaño. Estas lámparas de luz UV tienen una intensidad germicida aproximadamente 15 a 20 veces mayor que las lámparas de baja presión. La lámpara de mediana presión desinfecta más rápido y tiene más capacidad de penetración debido a su mayor intensidad. Sin embargo, estas lámparas operan a temperaturas más altas con un mayor consumo de energía eléctrica. Existen dos tipos de configuraciones de reactor para el sistema de desinfección con luz UV: de contacto, y sin contacto. En ambos casos, el agua residual puede

fluir en forma perpendicular o paralela a las lámparas. En el caso del reactor de contacto, la serie de lámparas de mercurio está recubierta con mangas de cuarzo para minimizar los efectos de enfriamiento del agua residual. e energía electromagnética desde una lámpara de vapor de mercurio al material genético del organismo (ADN o ARN). Cuando la radiación UV penetra en las paredes de la célula de un organismo, esta destruye la habilidad de reproducción de la célula. Ventajas  

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La desinfección con luz UV es eficaz para la desactivación de la mayoría de los víruses, esporas y quistes. La desinfección con luz UV es más un proceso físico que una desinfección química, lo cual elimina la necesidad de generar, manejar, transportar, o almacenar productos químicos tóxicos, peligrosos o corrosivos. No existe ningún efecto residual que pueda afectar a los seres humanos o cualquier organismo acuático. La desinfección con luz UV es de uso fácil para los operadores. La desinfección con luz UV tiene un período de contacto más corto en comparación con otros desinfectantes (aproximadamente de 20 a 30 segundos con la utilización de las lámparas de baja presión). El equipo de desinfección con luz UV requiere menos espacio que otros métodos.

Desventajas  

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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. La desinfección con luz UV no es tan económica como la desinfección con cloro, pero los costos son competitivos cuando la cloración requiere descloración y se cumple con los códigos de prevención de incendios. http://water.epa.gov/aboutow/owm/upload/2004_07_07_septics_cs-99064.pdf

19. Osmosis inversa El fenómeno de la ósmosis inversa fue descrito por vez primera por Sir Charles E. Reid en el año 1953 para obtener agua potable procedente del agua del mar y constituir una fuente de agua potable. La propuesta de Sir Reid fue sometida a consideración por la Oficina de Aguas Salinas de EUA y aparecieron algunas objeciones a la idea. En una de ellas se consideraba a la ósmosis inversa como un proceso no práctico o de difícil logro y que en caso de funcionar, sería tan solo una curiosidad a modo de experimento didáctico de laboratorio. La controversia más dura a la propuesta de Reid fue cuando se demostró que se carecía, por aquel entonces, de una membrana de características y calidad adecuada para efectuar de forma eficiente el proceso de ósmosis inversa tal como se había descrito. Efectivamente, al aprobarse el proyecto de Sir Reid se determinó que era un problema enorme el hecho de conseguir una membrana osmótica que tuviera las capacidades físicas y químicas de realizar ese proceso sin sufrir alteraciones en su naturaleza ni interferir químicamente con el disolvente. Las dificultades técnicas aludidas y las objecciones básicamente fueron las siguientes: 1. La carencia de una membrana lograda que resistiera de manera estable químicamente las soluciones salinas sin degradarse. 2. Las membranas logradas en la época eran muy poco porosas o inconsistentes como para permitir el tránsito del solvente, que se trataba de agua pura y demasiado abiertas en el poro para tener un coeficiente apropiado de reflexión de Staverman, o lo que es lo mismo, un bajo rechazo de sales disueltas. 3. La rápida saturación de la membrana osmótica requería de una limpieza constante o lavado tangencial periódico o lo que resultaba más grave, su sustitución. La solución al problema de la separación del agua pura a partir de agua marina o aguas salobres, fue resuelta con éxito por el descubrimiento de una membrana de acetato de celulosa en el año 1959 y su subsiguiente producción en serie. Este descubrimiento siguió a otro logrado por S. Loeb y por S. Sourirajan en los años 60, al demostrarse que la membrana de Reid y Breton mejoraba el flujo de solvente y rechazo de sales.

Cuando la membrana se hacía de forma asimétrica en lugar de emplear una superficie homogénea se mejoraba sustancialmente el rendimiento. Luego se comprobó, por observaciones al microscopio de alta resolución, que la asimetría en la membrana de Loeb y Surirajan se debía a la presencia de una delgada película polímérica de grado amorfo con correspondientes secciones cristalinas sobre la superficie de dicha membrana. Esta película es la parte activa de la membrana y es la responsable de la exclusión de los solutos, al ser la que se encuentra en contacto con ellos en su cara activa. El cuerpo estructural restante de la membrana sirve como soporte físico y es una estructura polímera esponjada altamente porosa que aporta resistencia al formato y diseño. Con estos tipos de membranas se lograron eficientemente los processo de ósmosis inversa, zanjando de una vez por todas las discusiones de aquellos que pensaron que esa inversión física nunca funcionaría en la práctica de manera rentable. En esta década de los sesenta se consiguió comprender aquellos efectos de oclusión y saturación de las membranas bajo operación contínua, así como la necesidad de tratamientos bioquímicos y oxidativos del agua de alimentación, por la presencia de determinados micro organismos que utilizan a la membrana como base nutriente y terminan degradándola. Si el proceso fuera reversible, habría que evitar la mezcla de aguas. Por ejemplo, la presión osmótica del agua de mar es de 24 atmósferas, mientras que los equipos que obtienen agua potable a partir de agua de mar operan en la práctica con presiones de 100 atmósferas o mayores. Esta circunstancia invalidaría el proceso o lo haría menos productivo. Uno de los mayores logros en el terreno de los polímeros de la década de los años sesenta, fue hacer económica y rentable la aplicación de la ósmosis inversa en la obtención de agua potable a partir de aguas salobres o para mejorar el agua potable doméstica y entrar en competencia con otros sistemas de purificación como era la destilación y otras filtraciones mecánicas. Esta posibilidad fue consecuencia directa del perfeccionamiento de la membrana de acetato de celulosa y una comprensión más clara de los procesos físicos en una solución salina con pesencia de dichas membranas. Al principio se pensó que el proceso físico de ósmosis inversa sería espectacularmente eficiente, pues se pensó que bastaría con exceder ligeramente la presión osmótica del sistema para conseguir la inversión osmótica determinada por la simple inversión de presiones en el sistema de la ósmosis directa. Realmente no se estaba tomando muy en cuenta la segunda ley de la

termodinámica ya que en lo que se requiere un trabajo adicional para su correcto funcionamiento en contra de posibles irreversibilidades de la dirección de flujo del solvente y cuanto más lejos del equilibrio se manifieste, mayor será el aporte de energía necesario para realizarlo. Realmente, resultó que en el funcionamiento de dicho efecto se requiere de la aplicación de una presión de trabajo mucho mayor al valor nominal de la presión osmótica efectiva e invertir las energías a razón de hasta unas 10 veces más que la requerida en el proceso teórico.

http://www.acquamatter.com/osmosis_inversa_proceso.htm

20. Investiga los diferentes tratamientos de lodos que existen Los tratamientos de lodos o fangos se pueden dividir en:    

Espesado Estabilización Acondicionamiento Deshidratación

Espesado Espesadores por gravedad Con este tipo de separadores conseguimos separar la fase sólida de la líquida. El funcionamiento es similar al de los decantadores. Este tipo de espesadores suelen constar de una cubeta, por lo general cilíndrica fondo cónico. Aparece también un puente móvil donde se sitúan dos brazos con sendas rasquetas, movidos por un motor que acciona el eje central. La función de estas rasquetas es la de concentrar los sólidos y conducirlos a la parte central del fondo cónico, y proceder a su evacuación.

El agua entra por la parte central del aparato mediante una campana tranquilizadora, la cual reparte el agua de manera uniforme. Las partículas en suspensión decantan de forma individual o formando flósculos. Este tipo de espesadores suelen estar tapado para evitar olores. La solera del espesador debe tener una pendiente mínima del 10%. Existen otro tipo de recomendaciones para el diseño de espesadores que se resumen en la siguiente tabla:

Carga Tiempo Carga Concentración de de hidráulica fango sólidos retención 3 2 (m /m /h) espesado (g/l) (kg/m2) (h) Fangos