La desinfección del agua
La desinfección del agua se refiere a la inactivación de microorganismos que son patógenos para humanos, animales o plantas. La inactivación implica destruir estructuras esenciales o alterar funciones esenciales del microorganismo.
Un microorganismo se considera inactivado cuando:
- No es capaz de reproducirse, es decir, su ADN o partes celulares están dañados y no puede replicarse.
- El microorganismo no puede metabolizar ni procesar nutrientes.
Inactivación de patógenos
El proceso de desinfección del agua se mide utilizando el valor de reducción logarítmica (LRV), que es una medida de la capacidad del proceso de desinfección para inactivar los patógenos.
LRV = log10 (C0/Ct)
C0 – Concentración de patógenos en t = 0 (tiempo 0)
Ct – Concentración de patógenos en el tiempo t
Un índice relacionado es el porcentaje de reducción (pR):
pR = (C0 – C) / C0
Dónde:
C0 – Concentración del patógeno en t = 0
Ct – Concentración del patógeno en el tiempo t
La relación entre el porcentaje de reducción y la reducción logarítmica se puede describir mediante la siguiente ecuación:
pR = (1 – 10 -LRV) x 100
Por lo tanto:
Reducción de 1 log = 90% de inactivación
Reducción de 2 log = 99% de inactivación
Reducción de 3 log = 99,9% de inactivación
Reducción de 4 log = 99,99% de inactivación
etc.
La desinfección del agua no necesariamente inactiva el 100% de los microorganismos. Por lo general, puede alcanzar un valor de eliminación logarítmica de entre 1 y 3.
Por ejemplo:
La concentración de bacteriófagos en el agua es de 106 mL-1.
La desinfección del agua alcanzó un LRV de 1,7.
¿Cuál es la concentración de bacteriófagos en el efluente?
¿Cuál es el porcentaje de inactivación?
Solución:
LRV = Log (C0 / Ct)
Log (C0 / Ct) = 1,7
C0 / Ct = 101,7 = 50,11
106 / Ct = 50.11
Ct = 1,99 ∙ 104 mL-1
pR = (1-10-1,7) x100 = 98%
Subproductos de desinfección (SPD)
La desinfección con cloro da como resultado la formación de subproductos de desinfección dañinos en el agua. Muchos de ellos se consideran carcinógenos.
Los subproductos de la desinfección se forman como resultado de la reacción del desinfectante con compuestos en el agua. Estos compuestos se denominan «precursores» y consisten principalmente en compuestos de MON (materia orgánica natural) y bromuro.
Los desinfectantes que pueden formar SPD incluyen cloro, cloraminas, dióxido de cloro y ozono.
Los SPD más predominantes son los trihalometanos (THM) y los ácidos haloacéticos (HAA).
Factores que afectan la eficacia del proceso de desinfección
Muchos factores afectan la eficacia del proceso de desinfección, y es la combinación de factores lo que determina si la desinfección será eficiente o no.
El tipo de desinfectante utilizado
La concentración del desinfectante
El tiempo de contacto entre el desinfectante y el agua
La temperatura de agua
El pH del agua
El microorganismo que se tiene que eliminar
La concentración del microorganismo en el agua
El mezclado del agua
La Calidad del agua: turbidez, MON, Fe, Mn
El modelo de Chick-Watson describe el efecto de algunos de estos factores:
ln (N0 / Nt) = -rCnt
Dónde
N0 – Concentración inicial de microorganismos
Nt – concentración de microorganismos en el tiempo = t
r – constante experimental
C – la concentración del desinfectante
n – coeficiente de dilución
t- tiempo
El concepto C∙t
El producto de la concentración residual del desinfectante y el tiempo de contacto entre el desinfectante y el microorganismo es un factor importante que determina la eficaz del proceso de desinfección.
Esto se puede explicar utilizando el modelo de Chick-Watson:
n(N0 / Nt) = -rCnt –> – (1/r)n(N0 / Nt) = Cnt
Para un nivel dado de fracción de supervivencia (Nt / N0) es constante.
K = Cnt
Cuando n> 1 – la desinfección depende de la concentración
Cuando n <1 – la desinfección depende del tiempo de contacto
Sin embargo, n generalmente se establece en 1.
Los valores de C ∙ t se dan en la literatura para diferentes patógenos y desinfectantes. Los valores se dan para temperaturas y niveles de pH específicos.
Por ejemplo:
El valor de C∙t para la inactivación de 2 log de los quistes de Giardia por dióxido de cloro, a 15 ° C es 13 mg∙min/L.
Por lo tanto:
para t = 30 minutos -> C ∙ 30 = 13 -> C = 0,43 mg/L
Para t = 15 minutos -> C = 0,86 mg/L
Esto significa que se requiere una concentración de dióxido de cloro residual de 0,43 mg/L para un tiempo de contacto de 30 minutos, pero si el tiempo de contacto se reduce a 15 minutos, entonces se requiere una concentración de 0,86 mg/L de dióxido de cloro.
Ejemplos de la concentración de cloro libre y el tiempo de contacto necesarios para inactivar patógenos humanos y vegetales en el agua de riego:
| Patógeno | Tipo | Patógeno de | Cloro libre (mg/L) | Tiempo de contacto (min.) |
|---|---|---|---|---|
| Agrobacterium tumefaciens | Bacteria | Plantas | 4.0 | 30 |
| Erwinia chrysanthemi | Bacteria | Plantas | 1.0 | 1.0 |
| Fusarium oxysporum | Hongo | Plantas | 14.0 | 6.0 |
| Pseudomonas aeruginosa | Bacteria | Humanos, animales, plantas | 100.0 | 10.0 |
| Bacillus anthracis | Bacteria | Humanos, animales | 2.2 | 120.0 |
| Pythium aphanidermatum | Oomycetes | Plantas | 2.0 | 3.0 |
Los métodos comunes de desinfección del agua incluyen el uso de productos químicos, como el cloro, la luz UV (ultravioleta), destilación y ozonización.
El concepto C∙t también se puede aplicar a la desinfección con UV, donde se usa la intensidad UV en lugar de la concentración.
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