La desinfección del agua con ozono
Tratamiento de agua con ozono
El ozono es una molécula de gas compuesta por tres átomos de oxígeno (O3). Fue descubierto por primera vez en 1840 por un químico alemán, y en 1906 se utilizó por primera vez como desinfectante de agua en una planta a gran escala en Francia.
El ozono se genera al dividir una molécula de oxígeno diatómico (O2) en átomos de oxígeno individuales. El oxígeno radical luego se combina con otra molécula de oxígeno diatómico para formar el ozono.
El ozono es un oxidante muy fuerte. Su descomposición implica reacciones complejas y la formación de radicales hidroxilo (•OH) y otros radicales, como los radicales hidroperoxilo (HO2•), los radicales óxido (O•) y los radicales ozónidos (O3•). Los radicales formados juegan un papel importante en el proceso de desinfección, debido a que son oxidantes más fuertes que el ozono propio.
Los radicales hidroxilo son la especie más predominante y reactiva, y el oxígeno molecular (O2), es el producto final de todas las reacciones.
La eficacia de la desinfección depende del microorganismo que se requiere inactivar, la concentración de ozono y el tiempo de contacto entre el ozono y el microorganismo.
La estabilidad y media vida del ozono
La molécula de ozono es inestable y altamente reactiva. Tiene una vida media corta, que oscila entre unos pocos minutos y unas horas. En agua destilada, a una temperatura de 20 °C, la vida media del ozono es de unos 25 minutos.
Sin embargo, las condiciones de calidad del agua, como la temperatura, el pH, la concentración de carbonato, la concentración de materia orgánica y los microorganismos, afectan en gran medida la vida media del ozono. La vida media del ozono disminuye con la temperatura y la concentración de constituyentes orgánicos, mientras que aumenta con la adición de carbonatos, que inhiben la cadena de reacción.
La generación de ozono
Debido a su corta vida media, el ozono se genera in situ. Se genera utilizando el efecto Corona o la luz UV.
En los generadores de efecto corona, se aplica una corriente alterna de alta potencia al aire u oxígeno que fluye entre dos tubos o placas. La energía hace que las moléculas de oxígeno se dividan y se recombinen con otras moléculas de oxígeno, para formar ozono. La concentración de ozono producido depende del gas fuente. Cuando el gas fuente es aire, el ozono se produce a 0.5 – 3.0% en peso, mientras que el gas de oxígeno puro formará aproximadamente el doble de la concentración.
El ozono se introduce en el agua mediante un difusor, mientras que el agua se mantiene en una cámara de contacto, con el fin de permitir un tiempo de contacto suficiente con los contaminantes. El ozono restante debe reciclarse o destruirse antes de ser liberado a la atmósfera.
Man in a white lab coat standing with his arms crossed next to a drawing of the ozone formation.
Ozono vs. Cloro
En términos de costo, el tratamiento del agua con ozono es más caro que la desinfección con cloro.
Sin embargo, diferencia del cloro, la desinfección con ozono no deja un residuo en el agua. Esto tiene ventajas y desventajas. Por un lado, manteniendo un residuo de desinfectante en el agua es esencial para que siga protegiendo el sistema de distribución de agua. Por otro lado, los subproductos de desinfección producidos por el uso de cloro pueden ser perjudiciales para la salud y el medio ambiente.
Además de no dejar un residuo, la desinfección con ozono tiene ventajas adicionales:
- La desinfección con ozono no depende del pH.
- Es más eficaz que el cloro para inactivar microorganismos (por ejemplo, es 100 veces más eficaz que el cloro contra Giardia).
- Es eficaz en la oxidación de hierro y manganeso, que se puede filtrar fácilmente.
- Es eficaz para reducir o eliminar el sabor y el olor.
- No deja olor ni sabor.
- El uso de ozono puede reducir la necesidad de usar altos niveles de cloro y otros productos químicos.
- Los subproductos de desinfección, como los THM (trihalometanos) y HAA (ácidos haloacéticos) no se forman.
Los subproductos de desinfección formados como resultado del uso de ozono incluyen aldehídos, ácidos carboxílicos, bromato, cetonas y otros.
Valores de Ct (mg/L) para la inactivación de cryptosporidium con ozono
| Temperatura, ˚C | Inactivación de 2-log | Inactivación de 3-log |
|---|---|---|
| 10 | 17.5 | 25.1 |
| 15 | 9.6 | 13.8 |
| 20 | 5.39 | 7.73 |
| 25 | 3.08 | 4.42 |
Valores de Ct (mg/L) para inactivación de 2-log de Giardia con varios ddsinfectantes, a 10˚C y pH 7
| Cloro | Dióxido de cloro | Ozono |
|---|---|---|
| 69 | 15 | 0.95 |
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