Introducción: La creciente preocupación por los subproductos de la desinfección

La mayor parte de los niveles de salud de la DP es la mayor cantidad de productos químicos que se han establecido en la Organización, y que la mayor parte de los procesos de tratamiento de la enfermedad se han visto afectados por el cáncer de la enfermedad.

¿Qué es la Ozonación?

El ozono es un proceso de tratamiento de agua que utiliza el ozono (O3]), una forma altamente reactiva de oxígeno, como potente oxidante y desinfectante. El ozono se genera en el sitio pasando aire seco o oxígeno a través de un campo de descarga eléctrica de alta tensión, similar a un rayo.

Generación de ozono y química

El método más común, la descarga coronaria, consiste en el paso del oxígeno (OV)2 [FLT:]2 [FLT:]2] por medio de una brecha diáctrica sometida a un campo eléctrico fuerte. Algunas moléculas de oxígeno indirecto (O2 ]

Cómo la Ozonación reduce la formación de los subproductos de la desinfección

La zona reduce la formación de DBP a través de varios mecanismos distintos que apuntan tanto a los precursores como al proceso general de tratamiento. Entendimiento de estos mecanismos es fundamental para optimizar el tratamiento del agua para el cumplimiento regulatorio y la protección de la salud pública.

Oxidación de la materia orgánica natural (NOM)

Los precursores primarios para los DBP como THMs y HAA son compuestos orgánicos naturales, particularmente ácidos húmicos y fulvic, que contienen grupos funcionales reactivas como anillos aromáticos y dobles conjugados. Cuando el cloro se añade a agua no tratada, estas estructuras aromáticas reaccionan fácilmente para formar subproductos halogenados.

Modificación de la química bromida

Los iones de bromo (Br−) presentes en aguas naturales pueden ser oxidados tanto por el ozono como por el cloro. El ozono puede oxidar el bromuro a ácido hipobromado (HOBr), que a su vez reacciona con materia orgánica para formar PDB bromados (a menudo más tóxicos que sus contrapartes cloradas), el control cuidadoso de las condiciones de ozono puede reducir la formación de especies de brotación en formaciones.

Removimiento mejorado de partículas y materias coloides

La oscilona puede mejorar la eficiencia general de los procesos de coagulación y filtración de aguas abajo. Las reacciones de oxidación descomponen moléculas orgánicas de alto peso molecular y desestabilizan partículas coloides. Esto puede conducir a una mejora del 10-20% en la eliminación del carbono orgánico total (TOC) y la precursora de la turbidez en el tratamiento convencional.

Bajo demanda de cloro y dosis

Debido a que el ozono destruye una parte sustancial de la NOM y otras sustancias oxidables, la demanda de cloro de las disminuciones de agua. La demanda clorina es la cantidad de cloro consumida por reacciones con compuestos orgánicos e inorgánicos antes de que pueda proporcionar desinfección residual gratuita.

Ventajas de la Ozono en el Tratamiento del Agua

Más allá de la reducción de la DBP, la ozonación ofrece una amplia cartera de beneficios que la convierten en un proceso de unidad atractivo para las plantas modernas de tratamiento de agua.

Desinfección superior

El ozono es uno de los desinfectantes más potentes conocidos, con la capacidad de inactivar bacterias, virus y parásitos protozoos como Giardia y El capital del crisol ] produce mucho más eficazmente que el cloro [LT4]

Reducción de las clases específicas de DBP

Aunque las THM y HAA son las DBP más reguladas, la ozonación también reduce la formación de otros subproductos problemáticos como las haloacetonitriles (HANs), las haloketones y la cloropicrina. Debido a que el ozono ataca a los precursores nitrogenosos y carbonatíferos de estos compuestos, sus concentraciones en agua terminada suelen disminuir.

Reducción de los compuestos de sabor y olor

Compuestos como geosmin y 2-methylisoborneol (MIB) causan sabores y olores de la tierra en agua potable, a menudo conducen a quejas de clientes. La cloro es en gran medida ineficaz al oxidar estos compuestos, pero el ozono funciona rápidamente y completamente los destruye en dosis típicas de 1–3 mg/L. Muchas utilidades de agua usan la ozonación específicamente para el control de sabor y olores

Floculación y Filtración mejoradas

El efecto de microfloculación del ozono, causado por la desestabilización química de partículas coloides y polímeros orgánicos, mejora la eficiencia del tratamiento físico aguas abajo. La eliminación de la torbidez puede aumentar en un 10–15%, y mejora la calidad del agua asentada. Esto a su vez reduce la carga orgánica en el paso final de desinfección, limitando aún más la formación de DBP.

Desafíos y consideraciones en la aplicación de escala completa

A pesar de sus muchas ventajas, la ozonación no es una panacea. Hay importantes desafíos operacionales, económicos y químicos que deben ser gestionados para realizar los beneficios completos de reducción de la DBP.

Formación de Bromate (BrO3−)

Cuando las aguas de origen contienen niveles elevados de bromuro (arriba ~50 μg/L), el ozono puede oxidar el bromuro al bromato, un DBP carcinogénico que está regulado en muchas jurisdicciones. La vía de formación implica una serie de reacciones incluyendo la oxidación del bromuro a la hipobromuro (OBr) seguido de una mayor oxidación al brote.

No desinfección residual

El ozono se descompone demasiado rápidamente para proporcionar desinfección residual en todo el sistema de distribución. Por lo tanto, la oszonación debe seguir siempre un desinfectante secundario, típicamente cloro o monocloramina. Esto significa que cierta formación de DBP es inevitable durante el paso final de desinfección. El objetivo es reducir los precursores para que el nivel final de formación de DBP esté por debajo de los límites regulatorios.

Requisitos de generación y seguridad en el sistema

El uso de la DP es un gas inestable que no puede almacenarse; debe generarse a demanda. Esto requiere equipo intensivo de capital, como generadores de ozono, concentradores de oxígeno o sistemas de suministro de oxígeno líquido, compresores y cuencas de contacto. Los protocolos de seguridad son estrictos porque el ozono es un gas tóxico con un límite de exposición ocupacional de 0.1 ppm.

Productos específicos para la zona

La propia Ozonación produce subproductos, especialmente aldehídos (por ejemplo, formaldehído, acetaldehído) y carbono orgánico asimilable (AOC). Estos compuestos no están regulados actualmente, pero pueden promover el crecimiento bacteriano en el sistema de distribución si no se estabiliza biológicamente. Por eso la ozonación se combina con biofiltración (por ejemplo, el mejor uso de biodo)

Consideraciones económicas

El costo de capital para un sistema de ozonación puede oscilar entre 0,5 y 2,0 millones de dólares por día (MGD) de capacidad, dependiendo de las condiciones del sitio y el nivel de automatización. Los costos de funcionamiento se basan principalmente en la electricidad para la generación del ozono y el suministro de oxígeno. El consumo de energía eléctrica típico es de 12 a 20 kWh por libra de ozono producida.

Aplicación práctica y mejores prácticas

Para los profesionales del tratamiento del agua que consideren la posibilidad de reducir el DBP, se deben considerar varias directrices operacionales basadas en la experiencia y la investigación de la industria.

Pruebas de escala y piloto

Antes de comprometerse a un sistema de gran escala, los servicios públicos deben realizar pruebas específicas del sitio. La dosis ideal de ozono depende del agua cruda TOC, la concentración de bromuro, pH y la alcalinidad. Los experimentos de lotes que utilizan una prueba de jarrón con ozono pueden establecer la relación dosis-respuesta para la eliminación de precursores DBP. Muchas empresas de consultoría ofrecen contactores de ozono a escala experimental que pueden simular operación a gran escala y proporcionar datos para el diseño.

Integración con procesos de tratamiento existentes

La zonificación se coloca normalmente temprano en el tren de tratamiento, después de la ingesta de agua cruda y antes de la coagulación, la floculación y la filtración. Esto permite que el ozono actúe en la NOM y las partículas antes de que se retiren por procesos físicos. Para las plantas con cloroterapia existente, la reorganización de un paso pre-ozonación puede reducir dram dramáticamente la dosis necesaria.

Supervisión y control

Los parámetros clave para monitorear incluyen el ozono residual en la cámara de contacto (típicamente 0,2–0,5 mg/l después de 3–5 minutos de contacto para la desinfección), los niveles de oxígeno disueltos, la pH, la temperatura y la concentración de bromuro. Los analizadores de CO en tiempo real pueden utilizarse para ajustar la dosis de ozono dinámicamente. Para el control de bromato, algunas plantas instalan un analizador de bromida y usan el control de regeneración para mantener la dosis de ozono debajo del umbral de formación de la membrana.

Procesos de oxidación avanzados combinados (AOP)

Cuando el ozono se combina con el peróxido de hidrógeno (H2O2) o la luz UV, se aumenta la generación radical hidroxila, lo que lleva a una oxidación aún más agresiva de los precursores de DBP. Este O3/H2O2 AOP puede reducir el potencial de formación de DBP en 80–90% en algunas aguas, aunque el riesgo de formación de bromato aumenta si no se gestiona cuidadosamente.

Conclusión

La reducción de la contaminación por el agua en zonas libres, mientras que la reducción de la contaminación por zonas desprotegidas, la reducción de la calidad del agua, la reducción de la calidad del agua, la reducción de la contaminación por zonas desactivadas y la reducción de la humedad, la reducción de la calidad del agua en zonas de cultivo, la reducción de la humedad y la contaminación por zonas desfavorables.

Para más lectura, consulte la página de la EPA de los subproductos de la desinfección, las Directrices de la OMS para la calidad del agua potable, y el Manual de la AWWA sobre la zona en el tratamiento del agua.