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Aguas de Aporte

El agua de aporte suele proceder de pozo o bien de la red de abastecimiento público. Para que el caudal entregado se mantenga en unos niveles óptimos de salubridad, tanto el agua almacenada en depósito como la que proviene directamente de la red pública, suele desinfectarse mediante el empleo del cloro, reconociéndose en su uso muchos peligros debido a su gran toxicidad. Además, en combinación con otras partículas, el cloro reacciona creando residuales también tóxicos.

Los peligros del Cloro

Se trata de un desinfectante muy peligroso. Incluso darse una ducha, un baño prolongado o permanecer mucho rato junto a un flujo de agua clorada, pone en riesgo la salud ya que, al aumentar la exposición al cloro, éste penetra en el cuerpo por medio de la absorción de la piel, los ojos, la nariz y las orejas.

Agente irritante. El cloro puede irritar severamente e incluso quemar la piel directamente expuesta a esta sustancia. Asimismo, la exposición al cloro produce irritación de las mucosas nasales, oculares y de la garganta, que irá en aumento hasta producir un dolor agudo. La irritación afecta también a las vías respiratorias inferiores, produciendo una tos refleja que puede provocar el vómito y en casos extremos, edema pulmonar. Exposiciones leves, pero constantes, como puede ser el bañarse habitualmente en piscinas tratadas con cloro, puede cronificar estos problemas, llegando a hacer necesario, en muchos casos y ya de por vida, del uso de colirios para calmar la quemazón en los ojos.

Los Radicales libres

Los radicales libres son cancerígenos y causan un daño tremendo a nuestras células, ya que despojan de electrones al ADN y por lo tanto, destruyen la información genética. Una exposición prolongada al cloro produce radicales libres en el cuerpo.

Parece estar demostrado que el riesgo a desarrollar cáncer aumenta en un 93% en personas que beben o están expuestas al agua con cloro. Es particularmente problemático el caso de las personas que respiran ambientes cargados de cloro, como es el caso de los trabajadores de piscinas o de quien esté expuesto a ambientes donde se utilice mucha agua clorada.

Los Trihalometanos (THM)

El cloro reaccionado y combinado con moléculas orgánicas, puede volatilizarse parcialmente en compuestos químicos volátiles llamados Trihalometanos, que se incorporan al aire. En esta reacción se reemplazan tres de los cuatro átomos de hidrógeno del metano (CH4) por átomos halógenos, algunos de los cuales son utilizados en la industria como disolventes o refrigerantes.

Muchos Trihalometanos están considerados carcinógenos y la normativa de la Comunidad Europea establece que no deben superarse los 100 mg de Trihalometanos por litro en el agua para el consumo, niveles que son superados en muchas aguas de red.

Según la OMS, es más peligroso dejar de desinfectar el agua por medio de tóxicos como el cloro, que convivir con el potencial peligro de los THM (Trihalometanos), aunque la exposición a estas sustancias suponga un riesgo de cáncer de 10-5, es decir, de un caso de cáncer por cada 100.000 personas que consumen el agua en un periodo mínimo de 70 años.

Las Cloraminas

Se trata de compuestos químicos irritantes, que son liberados cuando el agua con cloro reacciona con materia orgánica.

Al reaccionar el cloro (Cl2) del agua con el amoníaco, como por ejemplo el que contiene la orina, se forman los DBPs, cloruro de cianógeno (CNCl) y tricloramina o tricloruro de nitrógeno (NCl3).

Las tricloraminas, inician un proceso biológico que termina destruyendo las barreras celulares alrededor de los pulmones. Existen estudios médicos que relacionan las tricloraminas presentes en instalaciones acuáticas cubiertas, con la aparición de problemas respiratorios y asma en los niños y resto de usuarios y trabajadores del recinto. En un estudio en el que se expuso a ratas al cloro y a los cloraminos, éstas desarrollaron tumores en los riñones e intestinos. Estos tóxicos, son de fácil absorción y se ha constatado que, personas sentadas junto a una piscina y que no han llegado a bañarse, dieron positivo a altos niveles de tricloraminas.

Según la Norma Alemana Industrial DIN 19643 “Condiciones para el agua en las piscinas”, la producción de Cloraminas está en función del pH del agua según las siguientes ecuaciones:

NH3 + HOCl > NH2Cl + H2O
pH = 6 – 8 = Monocloramina

NH2Cl + HOCl > NHCl2 + H2O
pH = 5 – 6 = Dicloramina

NHCl2 + HOCl > NCl3 + H2O
pH = < 5 = Tricloramina

 

Según estas ecuaciones, podemos ver como las tricloraminas se generan principalmente en un pH por debajo de 5. Siendo así, no parece lógico que, manteniéndose el agua de una piscina en un pH de entre 6,8 y 7,6, puedan formarse Dicloraminas y tricloraminas. Las tricloraminas no podrían producirse en un agua con el pH tan alto. La explicación está en que cualquier superficie en contacto con el agua de la piscina mantiene un biofilm que tiene un pH ácido. Por lo tanto, las tricloraminas se formarán en cualquier parte de las superficies en contacto con el agua que contenga biofilm y cuanto más grueso sea el biofilm, mayor será la producción. En base a ello, hay que pensar que la superficie más grande en cualquier piscina o spa es la arena del filtro, donde por cada metro cúbico de arena hay una superficie aproximada de 3.000 m2.

La arena actúa como un excelente substrato para el crecimiento de las bacterias, quedando la arena nueva colonizada por diferentes bacterias en pocos días. El alginate, la capa de gel protector de la bacteria que se genera en la superficie, puede formarse en menos de 30 segundos y seguidamente, la bacteria continuará segregando alginate como mecanismo de protección contra la oxidación del cloro. Precisamente, los niveles de cloro utilizados en las piscinas y spas, no podrán afectar a las bacterias en la arena o en cualquier superficie en contacto con el agua. Así, el film de bacterias (biofilm) se desarrolla en la arena y en cualquier superficie en contacto con el agua, aumentando continuamente de espesor y volviéndose cada vez más estable.

Con el tiempo, los alginates segregados por las bacterias empiezan a pegar los granos de arena, apelmazándola y provocando canalizaciones del agua a través del lecho de arena, algo que suele ocurrir al cabo de uno o dos años, aunque en instalaciones con mucho aforo de bañistas como en el caso de spas y wellness, los altos niveles de sustancia orgánica actúan como nutriente para las bacterias, pudiendo coagularse la arena en unos pocos meses.

Cuanto más grueso sea el biofilm, más bajo será el pH (más ácido), lo que conducirá a más producción de Dicloraminas y de tricloraminas. Por ese motivo, existe una relación directa entre el aforo de bañistas, el contenido de sustancias orgánicas, la biomasa bacterial y la producción de tricloraminas y así, tanto el buen sistema de filtración como su mantenimiento, cumplirán un papel muy importante en la desinfección. La biomasa de bacterias en un filtro de arena puede llegar a suponer hasta un 5% del peso total.

Aunque el cloro oxida rápidamente las bacterias cuando son expulsadas por un lavado, éste no afecta a las bacterias que se encuentren en la arena del filtro, dentro del biofilm. Además, existe un periodo corto en el que las bacterias pueden penetrar en el agua de la piscina, ocurriendo eso, aproximadamente, durante una hora después del lavado del filtro, a lo que hay que añadir que, altos niveles de bacterias, cada pocas semanas o meses, dependiendo de la cantidad de bañistas, pueden salir del filtro y enturbiar el agua de la piscina. Puede afirmarse que ninguna cantidad de contra lavados de la arena puede eliminar las bacterias, de modo que un filtro de arena también puede constituir una importante fuente de producción de tricloraminas.

Resumiendo, la arena es un excelente sustrato para las bacterias, algo que la desinfección con Ozono neutralizará y eliminará sin mayores consecuencias.

Accion de los oxidantes más comunes sobre los diferentes contaminantes clásicos del agua potable

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

Las bacterias aprenden a resistir a los desinfectantes

Una bacteria intestinal, Escherichia coli, es capaz de impedir que la clorina colapse sus proteínas. Lo que hace la bacteria es generar otra proteína, a la que han llamado RidA, que sirve como “andamiaje” de otros péptidos. Se une a ellos y los mantiene en su forma, aunque el entorno esté lleno de clorina. En términos técnicos, las proteínas que se comportan así se denominan chaperonas. La Helicobacter Pylori también es cloro-resistente.

Otros organismos cloro resistentes son los protozoos Giardia lamblia y Cryptosporidium. Ninguno de estos patógenos resiste la prueba de oxidación del Ozono.

Ozono vs Cloro

Para desinfectar el agua se requiere mantener un residual de Ozono de 0,1 mg/L durante 5 segundos.

Con el cloro se necesitarán 4 horas.

La incorporación del Ozono en el Agua

Tras generar el Ozono, deberemos incorporarlo al agua a tratar, hasta el límite de concentración deseada. Como vehículo portante, se empleará oxígeno con una concentración determinada de Ozono, que será disuelto en el agua mediante un inyector Venturi de alta eficiencia. Normalmente, la relación de concentración está en 1/10, donde 10 g O3/m3 de aire permitirán obtener 1 g O3/m3 de agua; es decir 10m3 (10.000 litros) de aire ozonizado por cada m3 (1.000 litros) de agua.

La elección del equipo apropiado a desarrollar para el tratamiento de aguas dependerá de diversos factores, como son la calidad del agua, su procedencia, el caudal de renovación, el volumen a tratar, el residual de O3 en gr/m3 que deseamos obtener, la presión en el punto de aplicación, la agitación, la temperatura, etc. Además, tendrá que tenerse en cuenta que la transferencia del Ozono al agua se rige por la ley de Henry, es decir, que las cantidades disueltas se obtendrán en función de la presión y de la temperatura del momento.

En el agua, el Ozono se descompone más lentamente que en el aire. Existen determinados factores que favorecerán una descomposición mucho más rápida:

  • Un aumento de las materias oxidables. A mayor concentración de materia orgánica y otras moléculas oxidables con Ozono, mayor consumo del mismo.
  • Un aumento de la temperatura. A medida que aumenta la temperatura y por encima de los 40ºC, el Ozono se desintegra con más celeridad. Así, con agua fría es mucho más efectivo.
  • Una elevación del pH. Un pH ácido facilitará el trabajo del Ozono.

El Ozono posee características oxidantes muy enérgicas que aprovechamos para degradar o eliminar ciertas sustancias orgánicas o minerales indisociables. La acción oxidante del Ozono en el agua se presenta de tres formas diferentes:

  1. Oxidación por pérdida de un átomo de oxígeno. En este caso, se obtienen reacciones muy enérgicas, pero comparables a las obtenidas con otros oxidantes.
  2. Oxidación directa por la adición del Ozono en el cuerpo a oxidar. Es la primera fase de la ozonólisis. Aquí se produce la formación de ozónidos, especialmente cuando actúa sobre compuestos no saturados que poseen dobles enlaces o triples enlaces. Los ozónidos son inestables y al destruirse, producen un desdoblamiento químico de la molécula orgánica. Este efecto es muy importante si se compara su eficacia con la del cloro.
  3. Oxidación actuando como catalizador. El Ozono favorece la función oxidante del propio oxígeno que acompaña al aire ozonizado. En la acción catalítica, el oxígeno, presente simultáneamente con el Ozono, es el oxidante principal, ya que la reacción se produce a temperaturas más bajas y a una velocidad mayor que en presencia del oxígeno o del aire únicamente. Contrariamente a lo que ocurre con muchos catalizadores, debido a la propiedad de autodestrucción que posee el Ozono, éste no sobrevive después de los procesos reactivos en los que participa y por tanto, como residuo sólo encontraremos el propio oxígeno.

Las reacciones de adición y acción catalítica son muy numerosas e interesantes en el tratamiento de aguas. Numerosas sustancias, orgánicas o minerales, son sensibles a la acción del Ozono, incluso en condiciones especiales como son el frío y en un medio diluido. Entre las sustancias eliminables por ozonización podemos citar las siguientes:

  • Contaminantes convencionales. Fe, Mn, ácidos húmicos y fúlvicos o huminas, proteínas y ácidos aminados.
  • Micro-contaminantes orgánicos. Detergentes, fenoles, hidrocarburos, pesticidas.
  • Componentes responsables del deterioro del sabor, color o del olor de las aguas.

Características del tratamiento con Ozono

  1. El Ozono es uno de los oxidantes más potentes utilizados en el tratamiento de aguas, siendo su potencial de oxidación de 2,07V, muy superior a los 1,36V del Cloro Gas. Por tanto, el Ozono es el más potente de los desinfectantes en general.
  2. Los subproductos de las materias orgánicas (aldehídos, fenoles, ácidos carboxílicos, etc.), originados por la oxidación con Ozono, son similares a los originados por la degradación natural biológica y por tanto, no aparecen residuos distintos de los que aparecerían en una degradación normal debida a la exposición al oxígeno del aire.
  3. La adición de Ozono al agua, no añade ningún compuesto químico extraño y tampoco aumenta la concentración de sólidos totales disueltos.
  4. El tratamiento con Ozono no aumenta la alcalinidad del agua.
  5. El Ozono, disuelto en agua tiene una vida media muy corta y generalmente, en agua limpia no quedan trazas después de 60 minutos. Como contrapartida, el uso de Ozono no es indicado para tratamientos donde se exija un oxidante residual a lo largo de una conducción en la que el consumo se produzca pasados uno 15 minutos (el tiempo es relativo, ya que dependerá siempre de la cantidad de ozono disuelto, la temperatura, nivel de acidez, etc.). En estos casos, usaremos otros sistemas concomitantes como el dióxido de cloro (ClO2) o el cloro libre.
  6. La oxidación de algunas materias orgánicas producida con Ozono mejora la floculación, sirviendo las sales férricas también oxidadas como coagulante.
  7. Cuando el Ozono reacciona con una pequeña parte de peróxidos de hidrógeno, las tasas de oxidación de algunos compuestos orgánicos (PCE y TCE) se incrementan muy rápidamente.
  8. El Ozono oxida rápidamente las sales de hierro y de Manganeso disueltos en aguas freáticas o embalsadas, produciendo óxidos insolubles, que podrán ser eliminados fácilmente en un proceso de decantación.
  9. La oxidación parcial de muchas estructuras orgánicas aumenta la biodegradabilidad de las mismas, con lo cual, al pasar posteriormente por filtros de arena, muchos de estos compuestos carbónanos serán convertidos en CO2 y en agua.

Protección contra el óxido

Todo desinfectante, ya sea el cloro, el bromo o el Ozono, basa la desinfección en la oxidación que produce, tanto en los microorganismos como en otro tipo de tóxicos. Las consecuencias derivan también en una mayor o menor oxidación de todos los metales que se encuentre al paso de esa agua desinfectante. Por ello, es recomendable valerse de una protección, como puede ser la de un dispositivo descalcificador electrolítico basado en la disolución de cinc, el cuál transformará el agua en un elixir protector contra el óxido.

Beneficios de la Ozonización

Ventajas de la ozonización

  • Eliminación de virus, bacterias, hongos, mohos, esporas y algas
  • Máxima desinfección del agua y el depósito
  • Oxidación de hierro, manganeso, y otros metales
  • Reducción de DQO y DBO
  • Eliminación de toxinas, fenoles y detergentes
  • Sistema totalmente automático
  • Sin reposiciones de productos químicos
  • Respeta el medio ambiente
  • Mínimo consumo eléctrico y mínimo mantenimiento

Ozonización de depósitos

  • Alta desinfección sin residuos
  • Máxima calidad del agua
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