La amenaza creciente de los floramientos ciclanobacterianos

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¿Qué es el ozono?

El tratamiento de la retícula de oxígeno es un alotropo de oxígeno con un olor muy fuerte, y se forma cuando el oxígeno diatético (O)2) se divide por una fuente de energía, con una luz ultravioleta o una descarga de coronas de alto voltaje, y los átomos de oxígeno libres se combinan intactos

En la naturaleza, el ozono se forma continuamente en la estratosfera por la radiación solar UV. A nivel terrestre, se genera intencionalmente para la purificación del agua utilizando generadores de descarga coronaria alimentados con aire seco o oxígeno puro, o generadores de ozono basados en rayos UV. La concentración de ozono entregado al agua se mide normalmente como miligramos por litro (mg/L) de ozono disuelto, y la dosis aplicada se controla cuidadosamente sobre la base de parámetros de temperatura del agua, como el tur, tur orgánico.

Mecanismos de acción contra la ciclanobactericia y las toxinas algas

Lysis celular y la disrupción de membrana

Cuando el ozono se introduce en el agua que contiene cianobacteria, primero reacciona con la pared y la membrana de la célula externa. La estructura de doble unión de ácidos grasos insaturados en la membrana celular es altamente susceptible a la oxisis. Ozone mezcla estos bonos, formando ozonidos que descomponen en aldehídos y ácidos carboxílicos, que comprometen la integridad de la membrana.

Oxidación directa de las toxinas algal

Las microcitinas, las más detectadas, son heptapéptidos cíclicos que contienen el aminoácido inusual Adda, que es esencial para la toxicidad. La ozono ataca la cadena lateral Adda en sus dobles latidos diene, rompiendo la estructura del anillo y haciendo que el toxina no tóxico.

Oxidación de la materia orgánica extracelular

La citobacterias también libera cantidades significativas de materia orgánica extracelular (EOM) -polysacáridos, proteínas y sustancias humicas- que contribuyen a la formación de productos de sabor, olor y desinfección. La zonía efectivamente descompone estas macromoléculas, reduciendo la carga orgánica que de otra manera consumiría coagulantes o carbono activado. Este paso de pre-oxidación a menudo mejora los procesos de eliminación de aguas abajo.

Ventajas del tratamiento de la zona para la gestión de la cianobacterias

Eficacia de espectro ancha

A diferencia de algunos algaecidas químicos que se dirigen únicamente a géneros específicos, el ozono es eficaz contra todas las especies de cianobacteria probadas hasta la fecha, incluyendo Microcystis, Anabaena], [[FLTix]

Kinetics de reacción rápida

La vida media de ozono en agua limpia es típicamente de 10 a 30 minutos, pero su reacción con cianobacteria y toxinas disueltas ocurre en segundos a unos minutos. Esta velocidad permite que el tratamiento se aplique en los sistemas de flujo a través de, como la ingesta de una planta de agua potable, sin requerir grandes cuencas de contacto.

No Persistent Chemical Residues

El ozono se descompone de nuevo al oxígeno (y, en presencia de materia orgánica natural, a productos finales inofensivos como el dióxido de carbono y el agua). A diferencia del cloro, no deja ningún sabor o olor causa residual y no forma trihalometanos o ácidos haloácticos en condiciones típicas. Si el bromo está presente en el agua fuente, el bromato puede ser formado como subproducto, pero esto puede ser minimizado por el control de la dosis de ozono.

Reducir los lodos y el uso químico

Debido a que las células de lisas de ozono y oxida la EOM, la dosificación de los coagulantes y floculantes a menudo se puede reducir. Los volúmenes de lodos de la sedimentación y la filtración se disminuyen, y los tiempos de ejecución de filtros se extienden.

Potencial de aplicación in situ

El ozono puede ser generado in situ y inyectado directamente en depósitos, lagos o depósitos de almacenamiento utilizando difusores sumergidos o inyectores de venturi de aguas laterales. Esto permite el tratamiento de cuerpo entero sin necesidad de bombear todo el agua a través de una planta, que es particularmente atractivo para los lagos o embalses recreativos que sirven como fuentes de agua cruda.

Métodos de aplicación y diseño de sistemas

Generadores de Ozono de carga Corona-Descarga

El método industrial más común. El oxígeno seco o el aire se transmite a través de un campo eléctrico (normalmente 6–12 kV) a través de una brecha dieléctrica. Los generadores alimentados por oxígeno producen concentraciones de ozono más altas (hasta un 12% por peso) y son más eficientes que las unidades alimentadas por aire. Para el tratamiento de cianobacteria, se recomienda el alimento para minimizar los costos de energía y evitar la formación de óxidos de nitrógeno.

Gas‐Liquid Contacting

Es fundamental una transferencia eficiente de ozono de la fase de gas al agua, que es la más eficaz para las aguas cianobacteria-laden:

  • Inyectores de Venus ]: crear presión negativa para atraer el gas de ozono en una corriente lateral de agua presurizada, logrando eficiencias de transferencia >90%.
  • Difusores de burbujas finas] – sumergidos a profundidad en un tanque de contacto o depósito, produciendo pequeñas burbujas con superficie alta.
  • Mezcladores turbinos o estáticos] – utilizados en sistemas de cierre cerrado para inyectar ozono mientras que el gas se derrame en burbujas finas.

Control y vigilancia de procesos

La dosis exacta es esencial. Una dosis de ozono demasiado baja de las hojas toxinas residuales; la energía de los desechos demasiado altos y puede producir bromato si bromuro de fondo es >0.1 mg/L. En la práctica, la dosis de ozono necesaria para tratar las floraciones de cianobacteria se rige por la concentración de células, toxinas disueltas y materia orgánica natural.

Problemas y consideraciones prácticas

Seguridad y manipulación

El límite de exposición admisible de la Administración de Seguridad y Salud Ocupacional es de 0,1 ppm (0,2 mg/m3) como promedio de 8 horas. Las instalaciones deben instalar unidades de destrucción de ozono en contactor off-gas, utilizar tuberías de gas y proporcionar monitoreo continuo del ozono con alarmas. El personal debe ser entrenado en respuesta de emergencia.

Manifestaciones de calidad del agua

Los altos niveles de materia orgánica natural (NOM), sólidos suspendidos, nitrito o hierro/manganés pueden consumir rápidamente el ozono, aumentando la dosis necesaria. Para el agua altamente contaminada, el tratamiento previo (por ejemplo, la microscritección o la filtración rápida de arena) es a menudo necesario para eliminar grandes partículas y reducir la demanda de ozono antes del contactor principal del ozono.

Formación de compañeros

Cuando se trata de agua de origen que contiene bromuro (pl.0,0,0,1 mg/L), la oszonación puede oxidar el bromuro a bromar, un posible carcinógeno humano. Este riesgo puede mitigarse mediante un control cuidadoso del pH (operando cerca del pH 6-7), reduciendo la dosis de ozono aplicada, o agregando peróxido de hidrógeno o amoníaco para cambiar la vía de reacción.

Gastos de capital y gastos de funcionamiento

Los sistemas de ozono tienen mayores costos de capital que la cloración convencional pero son competitivos con otros procesos avanzados de oxidación. Los costos operativos incluyen electricidad (consumido de 10 a 15 kWh/kg O3 generados para sistemas coronados con oxigeno) y suministro de oxígeno si se utiliza oxígeno líquido o una unidad de adsorción de presión. Para los sistemas de agua pequeñas o el tratamiento de floración estacional, se pueden alquilar unidades móviles de ozono.

Oxidación de toxina residual

Debido a que el ozono reacciona rápidamente, no proporciona un residual desinfectante para los sistemas de distribución. Por lo tanto, después de la ozonación, una dosis baja de cloro o cloramina se agrega normalmente para mantener la calidad del agua en los tubos. Este residual post-ozone debe ser cuidadosamente gestionado para evitar formar subproductos de desinfección de cualquier fragmento orgánico restante.

Estudios de casos e pruebas de investigación

Las aplicaciones a escala de campo han demostrado la eficacia del ozono. Un ejemplo notable es el tratamiento del lago Lindø en Dinamarca, donde se implementó un sistema móvil de ozono-diffuser durante una Microcystis].Se realizaron concentraciones de microcistin disueltas en 5,2 μg/L a menos de 0,1 μg/L en 15 minutos de oLT2[

Estudios a escala de laboratorio refuerzan estos hallazgos. Las investigaciones publicadas en Water Research demostraron que las dosis de ozono de 1–2 mg de carbono orgánico disuelto reducen las concentraciones de microcistin-LR por > 95% en menos de 30 segundos, con destrucción total de toxina confirmada por ELISA y LC‐MS/MS ([LT:2]

Future Directions and Emerging Technologies

Procesos de oxidación avanzada basados en el ozono (AOP)

Combinar el ozono con peróxido de hidrógeno (O3/H2O2) o luz UV (O3/UV) genera radicales hidroxilos que oxidan toxinas incluso más rápido y son menos sensibles a la interferencia de la química del agua. Estos AOPs se aplican cada vez más en plantas de agua potable donde se requieren altos niveles de resistencia a la toxina, como después de los avances o durante eventos de floración severa.

Control en tiempo real y aprendizaje automático

Los investigadores están desarrollando sensores de toxina en línea y modelos predictivos que ajustan la dosis de ozono automáticamente basados en la clorofila-fluorescencia (un proxy para la densidad celular) y las lecturas de carbono orgánicas disueltas. Esto podría eliminar las adivinanzas en la dosificación y minimizar el uso de energía al asegurar la seguridad.

Integración con otros pasos de tratamiento

La filtración del carbono activado biológico (BAC) permite que los microorganismos en el BAC degradan cualquier subproducto biodegradable y toxinas residuales restantes, logrando la protección de los multi-barrier. Varios servicios europeos y norteamericanos están operando sistemas O3-BAC específicamente para manejar cno cno de floración de cronocterias recurrentes estacionalmente.

Conclusión

El sistema de control de la calidad de los factores de ozono, que se utiliza para mejorar la calidad de los recursos hídricos, y que se utiliza para proteger los efectos de la calidad de los recursos hídricos, y que se utilizan para mejorar la calidad de los recursos humanos, y que se utilizan para proteger los efectos de la salud de los factores de la calidad de los factores de consumo y la calidad de los factores de la energía, y se trata de una tecnología de los factores de la calidad.