Ingeniería sanitaria

Desinfección

El objetivo primordial de los procesos de desinfección, como parte del tratamiento de aguas residuales domiciliarias, es la destrucción de los microorganismos patógenos, los cuales constituyen una forma potencial de daño a la salud humana.

En la tabla a continuación se muestran los microorganismos que son comúnmente encontrados en las aguas residuales domiciliarias.

Imagen 1: Microorganismos comúnmente encontrados en el agua residual domiciliaria y sus correspondientes enfermedades. (EPA, 1999)

Terminología empleada

• Dosificación de cloro: Es la cantidad de cloro agregada al agua. Se expresa generalmente en partes por millón, ppm (miligramos por litro) y es independiente de la “demanda del cloro” del agua.

• Demanda de cloro: cuando se adiciona cloro al agua no destilada, una pequeña cantidad reacciona con las impurezas presentes en la misma, la cual depende de la concentración y tipo de impurezas, del pH, del tiempo de contacto, de la temperatura y de la cantidad de cloro aplicado. La diferencia entre la cantidad de cloro que se aplique (dosificación de cloro), y la cantidad de cloro residual se conoce como “demanda de cloro del agua”. Las impurezas responsables de esta demanda incluyen compuestos formados por hierro, manganeso, nitritos y materia orgánica; las cuales son fácilmente oxidables, reduciendo el cloro a ion cloruro, el que ya no tiene propiedades germicidas.

• Cloro residual total: Es la cantidad de cloro remanente en el agua una vez que ha sido satisfecha la demanda del agua.
• Cloro residual combinado: El cloro que se combina con compuestos nitrogenados, para formar cloraminas y otras sustancias cloronitrogenadas se le llama “cloro residual combinado”.

• Cloro residual libre: El cloro residual libre en el agua existe tanto bajo forma combinada con materia nitrogenada, como en su forma libre. En soluciones acuosas, el cloro libre existe como ácido hipocloroso, como ión hipoclorito, o, como mezcla de ambos, dependiendo del pH y la temperatura la concentración relativa de cada uno de ellos. La acción germicida del cloro es proporcional a la cantidad de ácido hipocloroso no disociado.

• Cloración marginal: Es la adición de suficiente cantidad de cloro al agua como para producir un residual el cual puede estar libre o combinado, dependiendo esto de la concentración de compuestos nitrigenados presentes. La principal objeción a la cloración marginal es que el agua tendrá niveles tan bajos de cloro residual libre que puede dar lugar a desarrollo de olores extraños.

• Cloración al punto de quiebre: El hecho de que el cloro reaccione con compuestos nitrogenados, junto a sus propiedad de ser un poderoso oxidante, dificulta el mantenimiento de una cantidad residual (combinado o libre) en la dosificación de las aguas.

Los fenómenos que ocurren al adicionar un compuesto clorado o cloro al agua se ejemplifican en el siguiente gráfico:

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Imagen 2: Fenómenos que ocurren al adicionar un compuesto clorado o cloro al agua.

Bases de diseño

Determinación de la concentración y tiempo de contacto del cloro

Para determinar los porcentajes de ácido hipocloroso (HOCI) e hipoclorito (OCI-) del cloro total que se aplicará, se necesita saber el pH del agua a tratar. En el ítem “Parámetros de entrada”, se dan valores de pH que fluctúan entre 6 y 8.

Para los cálculos se considerará un valor promedio, trabajando, por lo tanto, con un valor de pH igual 7.

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Imagen 3: Porcentajes de HOCL y OCI- con respecto a su pH (Metcalf y Eddy, 2003)

De la imagen anterior se desprenden los valores de HOCL=80% y OCL-=20%, considerando una temperatura promedio de 20 grados Celsius, para un pH=7.

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Imagen 4: Concentración de cloro por tiempo. En donde la linea 2 representa la aplicación de cloro a los coliformes totales y la linea 1 representa la aplicación de cloro a Giardia (Metcalf & Eddy, 2003)

Para calcular en CT (concentración y tiempo de contacto) requerido para inactivar el 99% de coliformes fecales, se puede obsevar la Imagen 4, la cual indica que, para un pH de 8.5, el CT es de:

[pic 13]

Sin embargo, en la Imagen 3 se observa que a un pH de 8.5, los porcentajes de HOCI y OCT son del 10% y 90% respectivamente. Por lo que se necesita saber que cantidad de  por tiempo se requiere con un porcentaje de 80% de HOCL (pH=7). Por lo tanto:[pic 14]

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Suponiendo un tiempo de 30 minutos, se obtiene que:

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