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Aguas residuales en las EDAR

Una Estación Depuradora de Aguas Residuales (EDAR), también conocida por Planta de Depuración o Planta de Tratamiento de Aguas Residuales (PTAR), tiene por objeto el conseguir un agua efluente con mejores características de calidad y cantidad, partiendo de aguas negras o mezcladas y utilizando diferentes procedimientos físicos, químicos y biotecnológicos. La reutilización de aguas residuales suele tener por objeto una sostenibilidad continuada de agua para el abastecimiento de usos no potables como el riego agrícola, el de campos de golf o la recarga de acuíferos.

Las EDAR suelen tratar agua residual local procedente, en su mayor parte, del consumo urbano, así como de la escorrentía superficial del drenaje de las zonas urbanizadas, mediante procesos y tratamientos más o menos estandarizados y convencionales. Las EDAR son grandes depuradoras pensadas, generalmente, para núcleos de población mayores de 15.000 habitantes. Para núcleos menores y siempre que exista superficie de terreno suficiente (dependiendo de las características del terreno, de la climatología y del sistema utilizado, se requieren de 1 a 90 m2/habitante), podrían utilizarse tecnologías blandas y de bajo coste como el lagunaje, escorrentía superficial, lechos de arena, lechos de turba, humedales, cultivos acuáticos y filtros verdes, sistemas que básicamente imitan los procesos naturales, con requerimientos mínimos de trabajo por parte del ser humano. También existen EDAR diseñadas y construidas para vertidos industriales, con tratamiento especializados para el agua residual que generan.

Reutilización Agrícola de Aguas Residuales

El origen, tanto urbano como ganadero, de las aguas residuales aporta al vertido carga orgánica y valores minerales que, en ocasiones, funcionará como fertilizante, pero en otras, su nivel de toxicidad podrá llegar a limitar su reutilización.

El constante incremento de la población en determinadas áreas, ocasiona un incremento en la demanda urbana de agua, disminuyendo el recurso hídrico para la actividad agraria.

El agua residual producida por una población de 10.000 habitantes que consuma 200 litros de agua por habitante y día, podría mantener unas 120 hectáreas de cultivo en regadío. Por tanto, con el tratamiento efectivo de las aguas residuales, se consiguen principalmente dos objetivos:

1. Se evita el vertido de una carga contaminante en el medio ambiente.
2. Se recupera un recurso valioso, permitiendo el desarrollo agrícola.

La reutilización agrícola del agua residual mediante la depuración terciaria con Ozono ha demostrado ser el mejor sistema para evitar contaminar con microorganismos de origen humano y animal susceptibles de provocar infecciones transmisibles (E. coli, salmonella, staphylococos, enterovirus, adenovirus, hongos, levadoras, amebas…), en especial en el caso del riego de hortalizas de consumo crudo.

Utilizando Ozono y un control efectivo de la alta calidad del efluente, la comunidad de regantes puede sentirse totalmente segura de utilizar esas aguas con todas las garantías de salubridad.

Los inicios del Ozono en las EDAR

El tratamiento de las aguas residuales con Ozono comenzó en los EEUU a finales de la década de los 70 y comienzos de los 80, sustituyendo al cloro en el proceso primario de desinfección y abriendo la posibilidad del tratamiento de otros contaminantes.

El Ozono es un eficiente desinfectante de las aguas residuales municipales e industriales, siendo recomendado para el uso en las normas de la Agencia de Protección Ambiental (EPA) para los pre-tratamientos estándares.

El Ozono es efectivo en el tratamiento de numerosos y complejos compuestos contaminantes químicos entre los cuales se incluyen (lista original EPA); Hydrogen Cyanide, Acetic Acid, Propane, Formaldehyde, Liquefied petroleum gas, Butoxythanol, Isopropyl Alcohol, Methyl-Ethyl Ketone, Benzene, n-Butyl Phthalate Camphor, Para-Phenylenediamone, Styrene, Xylene, Acetone, Cetyl Alcohol, Glycerol, Propylene Glycol, Benzyl Alcohol, n-Butyl Acetate, Mythelacrylic Acid, Triccresyl Phosphate, Toluene, Mineral Spirits, Ammonia, Ammonium Persulfate and Non-Ionic Detergents.

Para atacar algunos compuestos y con el fin de acelerar el tiempo de reacción, en ocasiones puede hacerse necesario combinar el Ozono con rayos ultravioleta o con ultra sonido, siendo variables las cantidades de Ozono requeridas para tratar un determinado tipo de compuestos, así como el tiempo de contacto necesario.

Reciclaje habitual de las aguas residuales

Cuando un producto de desecho se incorpora al agua, el líquido resultante recibe el nombre de agua residual.

Los vertidos industriales pueden ser incorporados al alcantarillado urbano en la medida en que cumplan determinadas condiciones destinadas a salvaguardar la integridad de la infraestructura, la seguridad de los operarios, la tratabilidad de las aguas residuales urbanas y la calidad necesaria de los lodos.

Las aguas de escorrentía pluvial pueden evacuarse, o no, conjuntamente con las aguas residuales domésticas e industriales, dando lugar a los sistemas denominados unitarios o separativos.

La fase final del proceso es la depuración. El Saneamiento es una obligación impuesta, tanto para salvaguardar la salubridad de los ciudadanos como para preservar el medio y evitar así perjudicar a los usuarios del mismo. Siendo el objetivo la evacuación y depuración de las aguas contaminadas hasta niveles aceptables para el medio ambiente, dichos niveles de salubridad se comprueban mediante el uso de diversas mediciones físicas, químicas y biológicas. Las más comunes son la determinación del contenido de sólidos en suspensión total (SST), la demanda biológica de oxígeno a los cinco días (DBO5), la demanda química de oxígeno (DQO) y la determinación del pH. El grado de depuración e incluso la elección del punto de vertido, vendrán determinados por la planificación que se realice a nivel regional o de cuenca.

Actividades adicionales tras la depuración

La depuración conlleva la realización de dos actividades adicionales muy importantes, que suelen ser objeto de sendos servicios diferenciados.

1. El tratamiento y la disposición o utilización última de los fangos.
2. La reutilización de las aguas residuales, previo su acondicionamiento al uso destinado.

Cómo se contaminan las aguas residuales

La contaminación de las aguas puede proceder de multitud de fuentes, entre las que destacan:

– Aguas subterráneas, superficiales y de lluvia que discurren por calles, espacios libres, tejados y azoteas de edificios que pueden ser admitidas y conducidas por las alcantarillas.

– Líquidos de desagüe de viviendas, comercios, edificios de oficinas e instituciones.

– Líquidos efluentes de instalaciones agrícolas y ganaderas.

– Líquidos efluentes de plantas industriales.

Efectos de las aguas residuales

– Olores y sabores desagradables derivados de los gases, procedentes de la descomposición en ausencia de oxígeno, de las sustancias que contienen esas aguas.

– Toxicidad de algunos compuestos minerales y orgánicos sobre los consumidores posteriores de esa agua y sobre la flora y fauna del cauce receptor.

– Polución térmica que algunos efluentes de tipo industrial pueden provocar, alterando invariablemente el ecosistema receptor.

– Infecciones provocadas por la presencia de bacterias, virus u otros microorganismos contenidos en las aguas residuales. Pueden destacarse microorganismos de las especies Salmonella, Shigella, Escherichia coli, Campylobacter, Yersinia enterocolítica, Clostridium perfringens, Vibrio cholerae, virus de la hepatitis A, la poliomielitis, rotavirus y enterovirus.

– Alteración estética de los cauces receptores como consecuencia de las variaciones de color o de la acumulación de variados productos de desecho.

– Eutrofización de las masas de agua receptoras por altas concentraciones de compuestos tales como nitratos y ácidos ortofosfóricos, los cuales estimulan el crecimiento de la micro flora, disminuyendo el uso del agua para abastecimiento.

La composición de las aguas residuales

Para que el tratamiento resulte eficaz, antes debe conocerse la composición de elementos químicos y biológicos que contiene el agua residual a tratar, algo que proporcionará la información necesaria para el diseño de una planta de tratamiento eficaz, determinándose con diversas mediciones físicas, químicas y biológicas.

Residuos sólidos. Comprende los sólidos disueltos y en suspensión. Los sólidos disueltos son productos capaces de atravesar un papel de filtro, mientras que los suspendidos son los que no pueden hacerlo. Los sólidos en suspensión se dividen a su vez en depositables y no depositables, dependiendo del número de miligramos de sólido que se depositan a partir de 1 litro de agua residual en una hora. Todos estos sólidos pueden dividirse en volátiles y fijos, siendo los volátiles, por lo general, productos orgánicos y los fijos materia inorgánica o mineral.

Concentración de materia orgánica. Se mide con los análisis DBO5 y DQO.

· DBO5 (Demanda Biológica o bioquímica de Oxígeno): es la cantidad de oxígeno empleado por los microorganismos a lo largo de un periodo de 5 días para descomponer la materia orgánica de las aguas residuales a una temperatura de 20º C.

· DQO (Demanda Química de Oxígeno): es la cantidad de oxígeno necesario para oxidar la materia orgánica por medio de dicromato en una solución ácida y convertirla en dióxido de carbono y agua. El valor de la DQO es siempre superior al de la DBO5 porque muchas sustancias orgánicas pueden oxidarse química pero no biológicamente.

Mientras que la DBO5 se emplea habitualmente para comprobar la carga orgánica de las aguas residuales municipales e industriales biodegradables, tanto las tratadas como las no tratadas, la DQO se usa para comprobar la carga orgánica de aguas residuales que, o bien no son biodegradables o bien contienen compuestos que inhiben la actividad de los microorganismos.

– pH. Mide la acidez o basicidad de una muestra de aguas residuales.

La composición de las infiltraciones dependerá de la naturaleza de las aguas subterráneas que penetran en la canalización. Así, incluso el agua de lluvia residual contiene concentraciones significativas de bacterias, elementos traza, petróleo y productos químicos orgánicos.

Estaciones depuradoras de aguas residuales

Tratamiento habitual

El proceso para descontaminar el agua proveniente del uso humano (agua doméstica y de uso industrial) es complejo, utilizando mecanismos físicos, químicos y biológicos.

Una Estación Depuradora de Aguas Residuales (EDAR) es una instalación que, mediante la ayuda de equipos mecánicos, eléctricos e hidráulicos, realiza en un espacio más reducido y en menor tiempo del que tardaría la naturaleza, procesos que permitan liberar los elementos extraños que lleva incorporados el agua residual hasta alcanzar un determinado nivel de pureza. Este tratamiento comprenderá varios procesos básicos:

– Pre-tratamiento

Se compone de desbaste, desengrasado y desarenado. Su objetivo es el de eliminar de las aguas residuales todos aquellos elementos de diferente tamaño (trapos, compresas,…) que, por su acción mecánica, pueden afectar al funcionamiento del sistema depurador, así como las arenas y elementos minerales que pueden originar sedimentaciones y/o abrasiones a lo largo de las conducciones o elementos mecánicos de la instalación.

Un conjunto de rejas, finas y gruesas, con mayor o menor separación, constituye el mecanismo para conseguir el desbaste de los materiales arrastrados por el agua residual. Los desarenadores son básicamente canales en los que se reduce la velocidad del agua, permitiendo la sedimentación de las partículas más pesadas. El desengrasado es el tratamiento que tiene por objeto la eliminación de las grasas y aceites libres, los cuales, al ser menos densos que el agua, forman una película superficial que puede ser eliminada por mecanismos de recogida superficial.

– Tratamiento primario

El objetivo será eliminar, por medios físicos, los sólidos en suspensión no eliminados en el pre-tratamiento. El proceso se realiza en unos tanques llamados decantadores primarios, ya sean rectangulares o circulares, que disponen de mecanismos de arrastre y extracción de los fangos depositados en el fondo y rasquetas superficiales para recuperar las materias flotantes y las espumas. En algunos casos se incluye, dentro del tratamiento primario, el llamado proceso fisicoquímico, en el cual, mediante la adición de determinados compuestos químicos, se consigue la floculación de los coloides, elementos cargados eléctricamente, además de la neutralización, proceso en el que se alcanza el pH adecuado para el resto de operaciones de tratamiento.

– Tratamiento secundario

Una vez eliminados entre el 40 y 60% de los sólidos en suspensión mediante medios físicos a través del tratamiento primario y ya reducido del 20 al 40% la DBO5, el tratamiento secundario reducirá la cantidad de materia orgánica no biodegradable que no se haya conseguido eliminar.

Para ello, se utilizará el desarrollo de microorganismos capaces de asimilar dicha materia orgánica mediante digestión. Por tanto, se trata de aplicar, de manera controlada, las leyes naturales de la auto-depuración mediante un proceso biológico seguido de una decantación de la mezcla de agua y bacterias, llamada decantación secundaria. Todo ello puede llevarse a cabo por distintos procedimientos, siendo los más usuales:

1. Biológico: También conocido como biomasa suspendida, la materia orgánica, causante de la contaminación, es empleada como sustrato alimenticio para bacterias que reducen así la carga contaminante, además de separar por decantación la masa biológica del agua tratada. Se alimenta de oxígeno mediante aireación forzada. Los microorganismos se mantienen en suspensión mediante diversas formas de agitación, generando una masa homogénea (fangos activos o lechos bacterianos, estanques de estabilización, canales de oxidación y aireación prolongada).

2. Biomasa fija: los microorganismos se adhieren a unos soportes, generando una película biológica que consume la materia orgánica y se desprende en forma de flóculos decantables (biodiscos, biotambores y lechos bacterianos).

Cualquiera que sea el proceso utilizado, la mezcla de agua residual y fangos, conocida como «licor mezcla», es conducida a unos decantadores para la separación, por sedimentación floculante, del fango y del agua depurada. Una parte del fango se vuelve a introducir en el proceso biológico, constituyendo la llamada recirculación de fangos, evacuándose el resto al sistema de tratamiento de fangos.

– Tratamiento terciario

Teniéndose como un tratamiento opcional, se justifica por que el efluente de un tratamiento secundario puede estar todavía insuficientemente depurado para determinados usos, haciéndose necesarios una serie de procesos para eliminar, por un lado las sales inorgánicas disueltas, entre las que destacan el nitrógeno y el fósforo, que son dos de los máximos responsables de la eutrofización en los cursos y depósitos de agua y por otro, la materia orgánica que no ha sido retenida en el tratamiento biológico (virus y gérmenes del agua) o bien que no es biodegradable, algo que se realiza mediante cloración, ácido paracético, radiación UV, Ozono u otros desinfectantes.

– Tratamiento de fangos

El tratamiento biológico de aguas residuales genera considerables volúmenes de fangos que requieren un tratamiento específico. Los procesos, habitualmente son los siguientes:

1. Espesamiento previo: espesar los fangos tiene por objetivo concentrarlos para hacerlos más densos, reduciendo así su volumen para facilitar su manejo y abaratar los costes.

2. Digestión: con ello se pretende degradar la materia orgánica presente en los fangos y puede llevarse a cabo por vía aerobia o anaerobia. Cuando la digestión es anaerobia se produce un gas biológico o biogás, con un contenido de metano del 65-70%. Este puede ser reutilizado para suministrar parte de la energía que la planta depuradora necesita.

3. Secado: una vez digeridos, los fangos deben someterse a un proceso de secado a fin de reducir su volumen y facilitar su manejo, obteniéndose una pasta con un contenido de aproximadamente un 30% de materia sólida.

4. Eliminación: existen varias posibilidades de eliminación de fangos y la legislación determina que según su contenido en metales pesados el destino será el campo si el contenido es bajo, utilizándolo como abono o enmienda orgánica, si el contenido en metales pesados es mayor, se usará el compostaje y como peor salida tenemos el depósito en vertedero y la incineración.

El problema del Amonio

El amonio (NH4+), generalmente presente en las aguas residuales, evita que el cloro reaccione con la materia orgánica, impidiendo la formación de thihalometanos (THM). Lo que resulta significativo es que el agua de red potabilizada con cloro, al no contener amonio, producirá más THM que el agua residual tratada con cloro, comportando un peligro evidente ya que, en éste caso, el agua potabilizada estará destinada al consumo humano y no a usos no potables o al vertido.

En el caso de que el agua residual no contenga amonio, para destruir los THM resultará necesario incorporar filtros de carbón activo o bien podrá evitarse la formación de THM mediante la destrucción con Ozono de los compuestos orgánicos en vez de usar el cloro. Así, el cloro se reservará sólo para conferir un valor residual en la red de suministro a través del tratamiento terciario. En este caso, el agua quedaría libre, tanto de residuos orgánicos (ya no podrían reaccionar con el cloro), como de organismos patógenos cloro-resistentes.

EL OZONO, LIDER EN LOS TRATAMIENTOS AVANZADOS PARA LA REUTILIZACIÓN DEL AGUA RESIDUAL

A menudo se usa el término de ‘tratamiento terciario’ o de ‘tercera fase’ como sinónimo de ‘tratamiento avanzado’, aunque realmente no es lo mismo. El tratamiento terciario suele emplearse, básicamente, para eliminar sales inorgánicas, mientras que el tratamiento avanzado incluye pasos adicionales para mejorar la calidad del efluente, eliminando los contaminantes recalcitrantes.

Exiten procesos que permiten eliminar más de un 99% de los sólidos en suspensión, reduciendo la DBO5 en similar medida. Los sólidos disueltos se reducen por medio de procesos de ósmosis inversa o de electrodiálisis. La eliminación del amoníaco, la desnitrificación y la precipitación de los fosfatos pueden reducir el contenido en nutrientes. Si se pretende la reutilización del agua residual, la desinfección mediante un tratamiento de Ozono es considerada el método más fiable, siendo el sistema que más sentido tiene para ser generalizado en el futuro.

Cuando el Ozono es inyectado en el agua, éste ejerce su poder oxidante directamente mediante el Ozono molecular o indirectamente mediante los radicales libres de hidroxilo, generados al entrar el Ozono en contacto con el agua. Estos radicales libres, con un potencial de 2,8 V, constituyen uno de los más potentes oxidantes, siendo la oxidación mucho más rápida que la oxidación directa por moléculas de Ozono que, a pesar de su alto potencial redox (2,07 V) no representa un valor tan elevado como el del hidroxilo. Siendo estos dos elementos los que tienen el potencial más alto (son los más oxidantes), ello explica la gran eficacia del Ozono como desinfectante, así como su capacidad para oxidar materia orgánica del agua, eliminar olores y sabores desagradables y degradar compuestos químicos de diversa naturaleza.

Así, su uso es fundamental para el logro de una garantía sanitaría y desde el punto de vista práctico, lo es tanto para dejar el agua lista para usar de nuevo como para una incorporación inmediata al medio ambiente sin los riesgos medioambientales típicos de los vertidos de aguas.

Distintas vias de oxidación

Dependiendo de las condiciones del medio, puede predominar una u otra vía de oxidación:

– Con pH alto, exposición a radiación ultravioleta o adicionando peróxido de hidrógeno. Se favorece la producción de radicales de hidroxilo, predominando la oxidación mediante hidroxilos.

– Con pH bajo. Predomina la oxidación molecular del Ozono.

En el caso de aguas residuales problemáticas, las de difícil depuración, puede combinarse el Ozono con diferentes sistemas para la destrucción de microorganismos patógenos y de otras partículas nocivas presentes en el agua.

Por ejemplo, entre otras muchas opciones pueden usarse radiaciones UV, peróxido de hidrógeno, filtros de distintos materiales o pantallas rotantes.

OXIDANTE PROBADO
CONTAMINANTE Aire Cl ClO2 O3 KMnO4
Materia orgánica - + + + +
Esterilización - ++ ++ ++ +
Organiléptico + + + +++ -
Color - + + ++ 0
Hierro ++ ++ ++ +++ +
Manganeso 0 + ++ +++ +++
Nitratos 0 - + +++ +
Biodegradabilidad 0 - - ++ 0
Amoniaco - - - + -
0 Indiferente | - Efecto negativo | + Bueno | ++ Muy bueno | +++ Excelente

Desinfección tradicional vs Desinfección con Ozono

Desinfección Tradicional

A largo de los distintos tratamientos de una EDAR, se reduce notablemente el contenido de gérmenes patógenos aunque, si pretende reutilizarse el efluente resultante para uso recreativo como por ejemplo el baño o incluso para abastecimiento de agua potable para el consumo, será necesario completar el tratamiento con una desinfección que destruya bacterias y virus.

Para esta desinfección suele usarse el cloro y en menor medida, otros compuestos químicos como son el bromo, el iodo, el dióxido de cloro, el hipoclorito sódico o el permanganato potásico. El cloro presenta graves problemas para el medio y la Salud Pública, ya que si el agua a tratar contiene materias orgánicas o contaminantes químicos, pueden originarse los siguientes compuestos tóxicos:

– Cloraminas. También conocidas como ‘cloro combinado’, son producidas a partir del nitrógeno orgánico y el amoniaco libre, combinados con el cloro libre. Son altamente tóxicas e irritantes y consideradas cancerígenas, produciendo olores en el agua.

– Clorofenoles. Producidos por pequeñas cantidades de fenoles procedentes de la actividad industrial. Confieren al agua olores y sabores medicamentosos.

– Trihalometanos (THM). Considerados muy cancerígenos, se forman por la combinación de la materia orgánica con derivados halogenados como el cloro, el bromo o el flúor, formando cloroformo, bromoformo y fluoroformo. Suelen encontrarse niveles más altos de THM en aguas de consumo, ya que el amonio contenido en las aguas residuales evita que el cloro reaccione con la materia orgánica, impidiendo la formación de THM.

– Bifenilos policlorados (PCB´s). Producidos a partir de determinada materia orgánica. Son cancerígenos.

Además, existen muchos microorganismos resistentes al cloro, como el cryptosporidium, la Giarda o algunas mutaciones de E Coli.

Desinfección con Ozono

Para una desinfección óptima sin que se generen productos tóxicos, disponemos del tratamiento de Ozono como el método más efectivo, fácil y económico. Está ya reconocido por los países más avanzados y comprometidos con el medio ambiente y la salud e incluso en España el Ministerio de Sanidad y Consumo ha recogido su uso.

Siendo uno de los compuestos normalmente utilizados en la desinfección de aguas, el Ozono es el que presenta la mayor capacidad oxidante, es decir, el que tiene mayor eficiencia biocida, siendo capaz incluso de destruir esporas de Bacilus sutilis, la forma más resistente de microorganismo.

Como consecuencia de la desintegración del Ozono en el agua se producen radicales hidroxilo que, junto al Ozono, actúan frente a los microorganismos con gran rapidez, a bajas concentraciones y en un amplio rango de pH. Gracias a su alto potencial de oxidación sobre la pared celular, provocan la rotura de la misma, diseminándose fuera de la célula los constituyentes celulares. Además, también causarán daños a los constituyentes de los ácidos nucleicos (ADN y ARN), provocando la ruptura de enlaces carbono-nitrógeno, lo que dará lugar a una despolimerización. Eso ocasiona que los microorganismos, a diferencia de lo que ocurre con otros compuestos, no serán capaces de desarrollar inmunidad al Ozono.

Dotar al agua de poder desinfectante

Una vez purificadas las aguas residuales, si se sigue ozonizando esa misma agua, ésta se convierte en un gran desinfectante sin dejar residuos contaminantes, puesto que sólo queda oxígeno.

Realmente, el Ozono, alimentando de oxígeno el sistema, realiza un proceso natural acelerado. Debido a la corta duración de los efectos del Ozono en el agua (a los 90 minutos ya no quedan trazas de Ozono en ella), se hace imprescindible generarla in situ en el momento inmediato de su utilización.

OXIDACIÓN DE LA MATERIA EN EL AGUA MEDIANTE EL OZONO

Materia orgánica

La película biológica o biocapa es el nombre con el que se conoce al desarrollo de plancton en las paredes de los conductos y depósitos de agua. Está compuesta por microorganismos, materia orgánica, residuos y materia inerte, constituyendo un hábitat idóneo para la reproducción de los microorganismos, ya que les proporciona alimento y protección frente a los desinfectantes tradicionales, actuando así como reservorio de bacterias y protozoos.

Otra de las consecuencias que origina la película biológica es la corrosión del sistema, producida cuando los microorganismos que la integran (bacterias ferruginosas o sulfato-reductoras) producen compuestos metabólicos como el ácido sulfhídrico (SH2), causantes de una importante corrosión en el metal, algo que origina una elevación del contenido en hierro del agua.

Además, la película biológica constituye el lecho adecuado para la acumulación de diversos minerales que darán lugar a incrustaciones que, en casos extremos, llegarán a obstruir los conductos de agua.

La ozonización, al ser capaz de destruir todo tipo de microorganismos, elimina radicalmente todos estos inconvenientes.

Materia inorgánica

Gracias a su alto potencial redox, el Ozono es capaz de eliminar compuestos tales como cianuros y fenoles, precipitar el hierro y el manganeso, mejorar los caracteres organolépticos del agua (olor, aspecto y sabor) y favorecer la nitrificación al oxidar los nitritos (tóxicos para la fauna acuática) a nitratos, los cuales precipitan y pueden retirarse fácilmente.

Si pretende utilizarse un agua residual terciaria para el llenado de acuíferos de uso estético (uso con requisitos de calidad menos restrictivos), el tratamiento avanzado con Ozono eliminaría los problemas de olores desagradables o eutrofización, garantizando además la ausencia de microorganismos indeseables y potencialmente peligrosos para la salud humana, como por ejemplo la Legionella.

El Ozono frente al Cloro

Dado que es el Cloro es el elemento más usado como agente en la desinfección del agua potable en todo el mundo, se establece un enfrentamiento continuo del Ozono (O3) versus el Cloro (Cl). En general, ambos elementos realizan la misma misión, tratando el agua por oxidación química, pero las virtudes del Ozono, actualmente desbancan cualquier tratamiento por Cloro.

En 1944, Smith y Bodkin compararon la acción bactericida del cloro y del Ozono a diferentes valores del pH. Para esterilizar un litro de muestra que contenía una cantidad de bacterias totales de 8 x 107/100 ml se necesitaron 5 minutos utilizando concentraciones de 0,13 y 0,20 mg/l de Ozono con un pH 5, mientras que con un pH 8 se necesitaron 7,5 minutos.

Por contra, la concentración de cloro necesaria para esterilizar la misma cantidad de agua tuvo que ser de 2,7 mg/l a un pH 5 y de 7.9 mg/l a un pH 8, es decir, 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 los 190 ml a menos de 1 ml en un tiempo de contacto de 1 minuto, mientras que el cloro, a igual concentración, necesita 5 minutos para reducir el número de bacterias hasta los 40 ml y 40 minutos para reducirlas hasta los 2 ml.

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 que contenía el virus de la poliomielitis, con 1 mg/l de cloro se necesitaban 2 horas y con sólo 0,05 mg/l de Ozono bastaban únicamente 2 minutos.

Quizás, la prueba más evidente acerca de la superioridad del Ozono frente al cloro sea la aportada por R.N. Kinman. Usando agua destilada a pH 7 y 20º C, una concentración de Ozono de 0,01 mg/l es capaz de eliminar totalmente 106 ml de E. Coli en un tiempo de 15 segundos, mientras que una cantidad similar de cloro se muestra inefectiva y una cantidad 60 veces superior necesita el doble de tiempo para desinfectar el agua.

El Ozono desinfecta entre 600 y 3000 veces mas rápido que el Cloro.

En la siguiente tabla (tabulada en 10 minutos y 5º C), se indican las concentraciones de desinfectante en mg/l, que son necesarias para matar o inactivar el 99.9% de los microorganismos.

Para grandes tratamientos de aguas residuales se están utilizando concentraciones de 10 a 12 g O3/m3 de agua. Hoy en día, está reconocido que estas concentraciones tienen un éxito sorprendente frente al cloro, no teniendo por qué ser mayores los residuales de Ozono en agua que los residuales de cloro, sino iguales si queremos una acción más rápida o menores para tiempos de contacto iguales.

Cada tratamiento en particular debe ser resuelto en función de sus características peculiares. Así, en aguas muy cargadas se hace común realizar la ozonización en etapas sucesivas por el método de cámaras y utilizando el aire excedente para recircularlo, con lo cual se enriquece de Ozono la producción.

· Acción Bactericida
Este fue el objetivo inicial de la ozonización en la industria del agua. Para una mortalidad del 99% se necesitan dosis residuales altas. Por otro lado el Ozono es mucho más activo que el cloro frente a esporas y quistes. Además, cuando el pH y temperatura varían, los resultados de ozonización son mucho más constantes que los resultados de la cloración.

· Acción Virulicida
El Ozono actúa de forma clara, rápida y radical sobre la gran mayoría de virus, su acción como en el caso de las bacterias es por oxidación global de la materia.

· Acción sobre el plancton
La aplicación del Ozono en concentración de 0,5 a 1 g O3/m3 de agua destruye también las algas y protozoos. Las larvas de moluscos se destruyen en un 98% con concentraciones de 1 a 1,5 g de O3/m3 de agua. La ozonización destruye igualmente productos que resultan del metabolismo de los componentes del plancton y que producirían olores y sabores desagradables.

· Acción sobre polucionantes
El color natural del agua puede tener diferentes orígenes, entre los que pueden citarse las sustancias húmicas asociadas o no a iones metálicos (como el hierro y el manganeso), materia vegetal en descomposición, algas microscópicas o las materias colorantes provenientes de residuos industriales. La eficacia de la ozonización en la eliminación del color ha llamado poderosamente la atención a los responsables del suministro de agua de todos los países y su eficacia viene certificada por abundante bibliografía inglesa, alemana, americana, francesa, rusa, etc.

Las dosis de tratamiento indicadas para lograrlo son relativamente elevadas, del orden de los 2 g/m3 o más, mientras que el tiempo de contacto estaría comprendido entre los 3 y 15 minutos. La rapidez de acción está en función de la temperatura, del pH y de la presencia de cuerpos extraños cuya previa eliminación nos lleva a una disminución de la dosis de ozonización.

Deben mencionarse dos aspectos particulares, tales como la presencia de hierro y manganeso y el de la materia orgánica reductora. Con mucha frecuencia se da una relación directa entre la presencia de iones hierro y manganeso y el color del agua. La eliminación del hierro y el manganeso como tales no justifica el empleo de Ozono, pudiéndose aplicar otros procedimientos para eliminarlos.

Sin embargo, estos elementos pueden formar complejos con grupos aniónicos que deben destruirse con anterioridad. En este caso, el Ozono es el reactivo que debe elegirse, ya que precipita los elementos no deseables en forma de hidratos insolubles de valencia elevada y todo ello a los pH que normalmente se encuentran las aguas naturales.

Ventajas del Ozono

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, manganeso o la materia carbonosa, así como los sabores y olores debidos a la presencia de materia orgánica.

2.- El Ozono reduce la turbiedad, el contenido en sólidos en suspensión y las demandas química y biológica de oxígeno. Además, puede eliminar detergentes y otras sustancias tenso-activas no biodegradables. El grado de eliminación dependerá de la cantidad de Ozono usado.

3.- El Ozono es un poderoso desinfectante. No sólo mata a las bacterias patógenas sino que, además, inactiva a los virus y a otros microorganismos que no son sensibles a la desinfección ordinaria con cloro.

4.- La ozonización es más barata que la súper cloración seguida de una decloración ordinaria.

5.- Como tratamiento terciario de efluentes secundarios, la ozonización es considerablemente más barata que la adsorción con carbón activo.

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 ningún aumento en el contenido de sales inorgánicas ni subproductos nocivos.

9.- Con el hipoclorito, las monocloraminas y el Dióxido de Cloro Cl2O produce iones Clorito y Clorato.

10.- La oxidación con Ozono de algunas materias orgánicas producen una mejor floculación, sirviendo las sales férricas también oxidadas como coagulante.

11.- Los subproductos más conocidos del Ozono que se originan por la oxidación de las materias orgánicas (aldehídos, fenoles, ácidos carboxílicos, etc.) son similares a los originados en la degradación biológica natural.

12.- El Ozono oxida rápidamente las sales de hierro y Manganeso disueltas en aguas freáticas o embalsadas, produciendo óxidos insolubles que fácilmente son eliminados en un proceso de decantación.

13.- Con la oxidación parcial de muchas estructuras orgánicas, se aumenta la biodegradabilidad de éstas. Luego, al pasar estos compuestos carbonados a través de filtros de arena, serán convertidos en CO2 y agua (siempre y cuando exista una ausencia total de cloro libre)

Procedimiento para la Instalación

Dependiendo del tipo de instalación y del lugar donde se vaya a actuar para el tratamiento se considerará cada situación.

Podemos realizar un presupuesto provisional sin compromiso tan sólo conociendo:

• Qué objetivos desean conseguir.
• Valores que tienen fuera de normas.
• Analítica del agua que queremos tratar.
• Analítica del agua una vez tratada.
• El volumen de los vasos a tratar.
• El caudal de servicio por depósito.
• Temperatura del agua a tratar.
• Aspecto del agua a tratar (oscura, clara…)
• Croquis de las instalaciones y explicación de las mismas.
• Fotografías de la instalación donde se quiere actuar.
• La calidad de agua que deseamos conseguir con la ozonización:
– ¿Tiene que quedar totalmente limpia?
– ¿Se quiere reutilizar?
– O bien ¿se pretende verter pero con una mejor calidad que la actual?

 

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