ZANJAS DE OXIDACION

DISEÑO PARA SISTEMA DE TRATAMIENTO SECUNDARIOS

Raúl Antonio Ruiz Quiroz

ZANJAS DE OXIDACIÓN

DESINFECCION

La desinfección consiste en la destrucción selectiva de los organismos que causan enfermedades. No todos los organismos se destruyen durante el proceso, punto en el que radica la principal diferencia entre la desinfección y la esterilización, proceso que conduce a la destrucción de la totalidad de los organismos . En el campo de las aguas residuales, las tres categorías de organismos entéricos de origen humano de mayores consecuencias en la producción de enfermedades son las bacterias, los virus y los quistes amebianos .Las enfermedades bacterianas típicas transmitidas por el agua son : el tifus,el cólera , el paratifus y la disentería bacilar , mientras que las enfermedades causadas por los virus incluyen , entre otras , la poliomeletis y la hepatitis infecciosa.

Los métodos más empleados para llevar a cabo la desinfección son: (1) agentes químicos; (2) agentes físicos ; (3) medios mecánicos y (4 ) radiación .

AGENTES FISICOS

Los desinfectantes físicos que pueden emplear son la luz y el calor. El agua caliente a la temperatura de ebullición, por ejemplo, destruye las principales bacterias causantes de enfermedades y no formadoras de esporas. El calor se suele emplear con frecuencia en las industrias lácticas y de bebidas pero su aplicación al agua residual no es factible debido al alto costo que supondría. Sin embargo, la pasteurización de fango es una práctica habitual en toda Europa. La luz solar también es un buen desinfectante especialmente la radiación ultravioleta. En la esterilización de pequeñas cantidades de agua, el empleo de lámparas especiales ha resultado exitoso. La eficacia de este proceso depende de la penetración de los rayos en el agua. La geometría de contacto entre la fuente emisora de luz ultravioleta y el agua es de gran importancia debido a que la materia en suspensión, las moléculas orgánicas disueltas y la propia agua, además de los microorganismos, absorberán la radiación. Por lo tanto, la aplicación de la radiación ultravioleta como mecanismo de desinfección no resulta sencilla en sistemas acuosos, especialmente por la presencia de materia particulada.

 RAYOS ULTRAVIOLETAS

Se hace pasando una lámina de agua delgada bajo una fuente de rayos ultravioleta. La penetración de los rayos, así como la eficiencia de la desinfección depende de la turbiedad del líquido. Se usa principalmente en piscinas. No deja efecto residual, ni se puede determinar en el agua la cantidad aplicada en forma fácil. No es aconsejable para acueductos.

 CALOR

Es principalmente un sistema de desinfección doméstico no aplicable a plantas de purificación.

Quince o veinte minutos a temperatura de ebullición son suficientes para destruir cualquier microorganismo debido a la expulsión de los gases por el incremento de temperatura. Órdenes de ebullición del agua deben emitirse cada vez que se considere que existe un peligro para la salud.

DESINFECCIÓN QUÍMICA

Los agentes químicos más utilizados para la desinfección incluyen:

• El cloro y sus componentes

• El bromo

• El yodo

• El ozono

• El fenol y los compuestos fenólicos

• Los alcoholes

• Los metales pesados y compuestos afines

• Los colorantes

• Los jabones

• Los compuestos amoniacales cuaternarios

• El agua oxigenada

• Ácidos y álcalis diversos

Los desinfectantes más comunes son los productos químicos oxidantes, de los cuales el cloro es el más universalmente empleado, aunque también se ha utilizado, para la desinfección del agua residual, el bromo y el yodo. El ozono es un desinfectante muy eficaz cuyo uso va en aumento, a pesar de que no deja una concentración residual que permita valorar su presencia después del tratamiento. El agua muy ácida o muy alcalina también se ha empleado para la destrucción de bacterias patógenas, ya que el agua con pH inferior a 3 o superior a 11 es relativamente tóxica para la mayoría de las bacterias.

• Según el tipo de agente químico empleado, y dentro de ciertos límites, se ha podido comprobar que la efectividad de la desinfección está relacionada con la concentración. El efecto de la concentración se ha formulado empíricamente con la siguiente expresión:

Ec. 5.2.1-1

donde: C = concentración del desinfectante

n = constante

tp = tiempo necesario para alcanzar un porcentaje de mortalidad constante.

La constante n se puede determinar representando la concentración frente al tiempo necesario para alcanzar un porcentaje dado de mortalidad en un papel doblemente logarítmico. La pendiente de la recta corresponde al valor de . En general, si n es mayor a 1, el tiempo de contacto es más importante que al dosis de desinfectante, mientras que si n es cercano a 1 ambos parámetros tienen importancias comparables.

TIPO Y CONCENTRACIÓN DEL AGENTE QUÍMICO

Como se dijo anteriormente, de todos los desinfectantes utilizados, el cloro es quizá el más universalmente empleado.

Los compuestos del cloro más comúnmente empleados en las plantas de tratamiento de aguas residuales son el cloro gas (Cl2), el hipoclorito sódico (NaOCl), el hipoclorito de calcio [Ca(OCl)2], y el dióxido de cloro (ClO2). Los hipocloritos sódico y cálcico se suelen emplear en las plantas pequeñas , especialmente en las prefabricadas, en las que la simplicidad y seguridad son criterios de mayor peso que el costo. El hipoclorito de sodio se emplea en las plantas de gran tamaño, principalmente por cuestiones de seguridad relacionadas con las condiciones locales. El dióxido de cloro también se emplean en las instalaciones de tratamiento, debido a que tiene algunas propiedades poco frecuentes (no reacciona con el amoníaco), pero a continuación se analizará el empleo del cloro gas porque es la forma más extensamente adoptada.

REACCIONES EN MEDIO ACUOSO

Cuando se añade cloro al agua en forma de Cl2, se producen dos reacciones: la hidrólisis y la de ionización.

La hidrólisis de puede definir de la siguiente forma:

La constante de estabilidad para esta reacción vale:

Ec. 5.2.2-1

La ionización se puede describir mediante la siguiente expresión:

La constante de la reacción de ionización vale:

Ec. 5.2.2-2

La cantidad de HOCl y OCl- que se halla presente en el agua se denomina cloro libre disponible.

REACCIONES CON EL AMONÍACO

Como se sabe el agua residual contiene nitrógeno en forma de amoníaco y diversas formas de materia orgánica combinada. Dado que el ácido hipocloroso es un agente oxidante de gran actividad, reaccionará rápidamente con el amoníaco para formar tres tipos de cloraminas, de acuerdo con las siguientes reacciones:

Estas reacciones son altamente dependientes del pH, de la temperatura, del tiempo de contacto y de la reacción inicial entre el cloro y el amoníaco. Las dos especies predominantes, en la mayoría de casos son la monocloramina y la dicloroamina. El cloro presente en estos compuestos recibe el nombre de cloro combinado disponible. Estas cloroaminas también sirven como desinfectante, a pesar de que tienen una velocidad de reacción sumamente lenta.

EFICACIA GERMICIDA DEL CLORO

Cuando se utiliza cloro para la desinfección del agua residual, los principales parámetros a medir, además de los parámetros ambientales tales como pH o la temperatura, son el número de organismos y el cloro residual remanente después de un período de tiempo determinado. El grupo de los organismos coliformes se puede determinar empleando el procedimiento del número más probable o mediante el método de recuento en placas.

El cloro residual (libre y combinado), se debe medir empleando el método amperométrico, cuya mayor fiabilidad respecto a los demás métodos existentes en la actualidad ha sido probada.

Cuando todos los parámetros físicos que controlan el proceso de cloración se mantienen constantes, la eficacia germicida de la desinfección medida a partir de la supervivencia bacteriana, depende principalmente del cloro bactericida residual presente, R, y del tiempo de contacto, t. Se ha comprobado que aumentando el valor de cualquiera de estas variables R o T, y disminuyendo simultáneamente el valor de la otra, se puede alcanzar aproximadamente el mismo grado de desinfección. Por lo tanto se pude decir que la desinfección se puede expresar en función del valor del producto (R x T).

 DESINFECCIÓN CON CLORO

La decloración es la práctica que consiste en la eliminación de la totalidad del cloro combinado residual presente en el agua después de la cloración, para reducir los efectos tóxicos de los efluentes descargados a los cursos de agua receptores o destinados a la reutilización. A fin de minimizar los efectos de esta toxicidad potencial del cloro residual sobre el medio ambiente, se ha considerado necesario declorar el agua residual previamente clorada.

ANÁLISIS DE LA DECLORACIÓN

El producto químico que más se emplea para llevar a cabo la decloración es el dióxido de azufre, así como también el carbón activa.

DIÓXIDO DE AZUFRE

El gas dióxido de azufre elimina, sucesivamente

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