El ozono en el tratamiento de agua 

El ozono es un agente oxidante empleado en desinfección de agua, es mas eficiente que el cloro en la inactivación de todo tipo de microorganismos y virus. a partir de su descubrimiento se extendió principalmente en Europa y Rusia, las primeras referencias en abastecimiento se obtienen en la ciudad de ice en 1906 experiencias germicidas de Meritens, en Francia en 1886 y a la planta piloto de agua para beber instalada en 1891 en Martinikenfeld (Alemania). En estados Unidos el interés por el ozono nace en 1970.    

Entre las ventajas del ozono podemos anotar la oxidación de la materia orgánica en sus múltiples facetas nocivas o simplemente molestas, oxidación de inorgánicos contaminantes, control organoléptico, turbiedad protección contra algas y otros todo esto marginalmente a su utilidad desinfectante.

En lo referente a su actuación microbiana que es el objetivo primario de su empleo podemos referirnos separadamente a bacterias y virus. hablando de bacterias un proceso de oxidación catalítica produce su destrucción independientemente de la presencia de amoniaco en el agua contra esporas y quistes es mas activo que el cloro, si se aplican ambos en sus respectivas condiciones optimas actuando con menos dependencia de las variaciones influyentes, como temperatura y pH frente a los virus la oxidación de su estructura manifiesta resultados notables entre los que cabe anotar enterovirus como el de la poliomielitis, refiriéndose que ateniendo 0.4 mg/l de ozono durante 4 minutos el nivel llega a  ser del 99.99%  de efectividad.

Acción del ozono en el agua potable

Bacterias y Virus

Algunas aplicaciones del ozono en el tratamiento del agua potable es la de  oxidar todas las formas de bacterias y virus; sedimentos eliminar el mal sabor, olor, y color, oxidar las sulfamidas, cianuros y algas eliminaron de precursores de trihalometanos y la oxidación d materias orgánicas como por ejemplo fenoles, detergentes y pesticidas.

El ozono es un germicida tan fuerte que solo se puede medir su acción germicida en microgramos por litro.

Los casos de hepatitis infecciosa en Estados Unidos se ha mantenido a un nivel de 50 000 a 60 000 casos anuales mientras que la incidencia de la fiebre tifoidea bajo de 2 000 casos en 1955 a 300 casos en 1968.

Estas estadísticas indican que aunque la bacteria  de la fiebre tifoidea  en el agua ha sido controlada, las infecciones del virus de la hepatitis infecciosa en el agua no lo han sido. las grandes fuentes de contaminación del virus de la hepatitis son las instalaciones de las plantas de tratamiento de aguas residuales donde la desinfección practicada con cloro no es la adecuada para destruir todos los virus hay una creencia de que los virus tales como el herpes esta implicado con el cáncer en el ser humano.

Mas de los 100 tipos de virus que se expulsan en la heces fecales humanas han sido encontrados en aguas contaminadas. Cualquiera de estos podría causar una epidemia propagándose por medio del agua.

El único standard aceptable de virus en el agua es de cero porque la dosis mínima requerida para infección por virus es de una unidad.

Enterovirus y el virus de la hepatitis infecciosa pueden sobrevivir por periodos muy prolongados en las reservas de agua potable. la clorinación como se realiza en las plantas de tratamiento de agua potable  no puede destruir adecuadamente los virus. El índice de destrucción de los virus utilizando el ozono es mucho mas rápido y efectivo que con la dosificación de cloro.

Acción del ozono en el agua potable

Color, Olor y Sabor.

El origen de la mayoría de los sabores y olores en las reservas de agua, son debidos a materias orgánicas naturales o a compuestos orgánicos sintéticos El arrastre de materia vegetativa en los ríos produce compuestos que imparten sabor a la aguas superficiales por  medio de proceso metabólicos bacteriales.   La continua actividad biológica de la bacteria sobre materias orgánicas disueltas en el agua puede producir un peso molecular bajo compuestos volátiles odoríferos. El ozono oxida en la fase acuosa compuestos tales como el hidrogeno sulfida que se encuentra en fuentes de agua superficiales y subterráneas, el sulfato anión también  es oxidado. De este modo el sabor y olor en el agua son eliminados.

El ozono elimina  la turbiedad en el agua debido a una combinación de oxidación química y neutralización de cargas. la materia coloidal que causa turbiedad se mantiene en suspensión debido a partículas de carga negativa, que son neutralizadas por el ozono. El ozono además destruye la materia coloidal por medio de la oxidación de materias orgánicas.

Esta materia orgánica se encuentra en la superficie de las partículas coloidales.

Mas de 700 compuestos orgánicos han sido identificados en agua potable No todas estas materias son oxidadas por el ozono en la misma proporción.

Algunos de los materiales que son oxidados fácilmente por el ozono son los fenoles detergentes, pesticidas, desechos químicos, ácidos humicos, compuestos aromáticos, proteínas y aminoácidos.

Los productos de la oxidación del ozono de 29 compuestos que se dan en el agua potable no poseen ninguna actividad mutante como lo determina el test de Ames.

Trihalometanos (THMs)

Pequeñas cantidades de materia orgánica que se disuelve en el agua tratada reaccionan químicamente con el cloro para producir los trihalometanos (THMs).

Estos compuestos son potencialmente carcinogénicos y la EPA  (Agencia de protección ambiental en EUA) indica que su concentración no exceda de 0.1 p.p.m.

Un estudio del EPA en agua potable de 80 ciudades de Estados Unidos encontró THMs en todas las aguas excepto en dos que tenían muy bajo o no tenían THMs Estas comunidades emplean el ozono como unidad de proceso de purificación de agua., Los precursores orgánicos de los THMs son elementos naturales: humicos, tánicos y ácidos fulvicos  Un alto nivel de PH y cloro incrementan la formación de los THMs.

Eliminar el THMs por oxidación directa por medio del ozono tampoco es posible.

Una concentración de menos de 1 mg/l de THMs en el agua no muestran ninguna reactividad con el ozono. Cuando el ozono es añadido al agua , o añadido como una mezcla diluida (2%) en el aire; de este modo una gran cantidad de ozono  es inyectada en el agua. Los trihalometanos son compuestos volátiles de bajo peso  molecular que se prestan a la descomposición del aire.

Así, se pueden alcanzar algunas reducciones.

La absorción por medio de carbón activado granular ha demostrado reducciones de los precursores de los THMs .  La eliminación de los precursores de los trihalometanos puede llevarse a cabo por medio de tres técnicas diferentes de oxidación con ozono

El ozono que se añade en dosis de nivel bajo en el inicio de la instalación ayuda a la coagulación y a la subsiguiente eliminación de los precursores. El ozono se puede añadir también como una de las ultimas unidades del proceso de la planta de modo que oxida cualquier resto de los precursores de THMs se debe tener mucha precaución cuando altas concentraciones de materia orgánica quedan el agua.

La oxidación parcial de altas concentraciones de materia orgánica puede alterar su estructura de tal manera que produzca mas THMs en la siguiente clorinación. en estos casos aislados, la formación puede ser controlada bajando el nivel de la dosis de ozono.

Un tercer método de eliminación de los precursores de THMs es la de combinar  de carbón activado granular y ozono para producir carbón activado biológico. Este proceso es una combinación del proceso físico químico y biológico.

Es un proceso físico, porque el gran portador del ozono, por ejemplo el aire o el oxigeno, incrementa el contenido de oxigeno disuelto del agua. El oxigeno disuelto requiere para un subsiguiente proceso biológico en el cual las materias orgánicas disueltas y el amoniaco son oxidados por la bacteria situada en el lecho de carbón activado. Es también un proceso físico porque la materia orgánica es absorbida por el carbón activado.

La bacteria que se adhiere al carbón activado puede degradar rápidamente la materia orgánica disuelta. como la materia orgánica disuelta esta mas concentrada, la biodegradación tiene lugar mas fácilmente.

El ozono aumenta las propiedades de la biodegradación de un compuesto porque introduce grupos funcionales oxigenados donde el metabolismo puede empezar.

Grandes moléculas de materia humica se adhieren por el ozono formando moléculas mas grandes que son absorbidas por el carbón activado.

El efecto del ozono en combinación con carbón activado eliminan eficiente bajas concentraciones de materia orgánica disuelta en el agua. La economía de este proceso es atractiva porque el carbón activado granular es regenerado constantemente por la bacteria, por lo tanto el carbón activado no necesita reposición o regeneración termal. algunas instalaciones han funcionado durante 6 años sin una reactivación del carbón activado. La dosis de ozono que se requiere en el proceso con carbón activado es de 1.5 a 4 mg/l. una dosis mas alta no mejora substancialmente la eficacia del proceso.

La utilización del ozono en combinación con carbón activado tiene un efecto  cinegético, porque permite destruir mas materia orgánica o precursores de THMs  que los que se eliminarían con el ozono o el carbón activado trabajando por separado.

Acción del ozono en el agua de la piscina

No hay duda de que una piscina, a la cual acuden personal de las más diversas condiciones, y con los más diversos hábitos, existen condiciones de difícil o imposible control, por lo tanto hay un peligro inminente.  Las causas de contaminación del agua de las piscinas se pueden enumerar del siguiente modo:

1.- Utilización del agua de mala calidad desde el comienzo.

2.- Mantenimiento inadecuado.

3.- Filtración de agua negras de las duchas y de los servicios higiénicos.

4.- Falta de higiene los usuarios.

Los usuarios aportan a las piscinas gérmenes del medio ambiente a través de la piel , secreciones nasales o mucofaríngeas, y en general por medio de todas las cavidades que están en contacto directo con el exterior.  Sin excluir los orificios anal, vaginal y las secreciones urinarias, pudiendo encontrar en el agua de las piscina:

Las posibilidades del tratamiento del agua de las piscinas, para ponernos a resguardo de riesgos que deriven la presencia de organismos patógenos son las mismas que hay a nuestra disposición para los procesos de potabilización de las aguas para consumo.

En lo que se refiere a los sistemas de filtración poco tenemos que decir:

Cualquier tipo de filtro que se emplee, lento o rápido de arena sílica, de carbón activado, de diatomeas, con o sin floculación o con materiales diversos como porcelana, cerámicas, de amianto eco., solamente sirven para filtrar las partículas en suspensión.

La acción del ozono es múltiple:

a) Acción bactericida: por medio del proceso de oxidación catalítica sobre las proteínas de las bacterias, destruye la estructuras de las células vivas, no solo por el oxígeno liberado, sino porque altera las proteínas.

El ozono actúa más intensa y más rápida que el cloro.  El ozono actúa sobre los sistemas de oxido-reductores y sobre las proteínas; es también activo sobre las esporas.

b) Acción viruloide: por acción global de las proteínas vírales acción catalítica).

c) Acción sobre el plancton: igualmente eficaz, destruye algas y protozoos.

d) Acción demoledora sobre macrocontaminantes: hidrocarburos, detergentes aniónicos, fenoles, pesticidas, sustancias colorantes, salinas, como por ejemplo el manganeso.

Si bien, el máximo de eficacia se alcanza en aguas con poca materia orgánica y sales de fierro no hay impedimentos a la acción del ozono, ni por turbiedad, ni por el pH.  Un pH alto favorecerá la descomposición del ozono.

A esto se añade que el ozono actúa sin importar la cantidad de productos químicos que se adicionen para balancear el PH.  Aún con exceso, después de pocos minutos el ozono se transforma, en oxígeno, enriqueciendo así el agua con un factor positivo.

Acción del ozono sobre agua de mar

Los trabajos efectuados en 1929 por el profesor Violle, miembro del Consejo Superior de Higiene, han demostrado que el agua de mar se podía esterilizar por medio del ozono sin efecto destructor en el plancton marino.

La esterilización del agua de mar puede ser asegurada en las mismas condiciones que para el agua dulce.

En esta época, el profesor Violle recomendaba el agua de mar tratada con ozono para la purificación de los mariscos contaminados y que encerraban bacilos peligrosos.

En 1936 el doctor Salomón, director de la Oficina de Higiene de Boulogue Sur-Mer, demostró que el hielo elaborado con agua ozonizada asegura la frescura y duración prolongada en la conservación del pescado con un 40% mas en relación con hielo fabricado con agua sin ozono.

Por otra parte hay que hacer hincapié que el hielo producido con agua clorada transmite a las bebidas un sabor desagradable, mientras que el hielo producido con agua ozonizada no comunica ningún sabor especial.

El ozono en sistenas de agua de alta pureza

Las fábricas de cerveza ozonizan el agua para eliminar cualquier resto de sabor y olor además de la eliminación de microorganismos.

La industria de refrescos elimina el ozono residual mediante tratamiento al vacío en una cámara de gas antes de embotellarlas.

Las industrias de agua embotellada requieren que el ozono residual quede con el agua en la botella. el ozono  residual esteriliza el interior de la botella cuando entra en contacto con el agua el ozono residual pasa del estado liquido a gaseoso donde continua esterilizando el tapón y la botella en la parte que no esta en contacto con el agua, dando mayor vida de  “anaquel” a el agua embotellada.

El ozono residual desaparece y se descompone en oxigeno.

En aplicaciones similares, el interior de botellas las cuales son rociadas con un spray de agua que contiene ozono para una desinfección previa a la introducción de los alimentos. 

La concentración del ozono residual se debe mantener en 0.3 p.p.m. para no producir compuestos; el ozono residual se elimina por adsorción con carbón activado. 

El ozono también se utiliza para  oxidar pirógenos en el agua destilada que se utiliza para elaborar soluciones intravenosas.

Desinfección con ozono de aguas residuales

Una de las mayores aplicaciones del ozono es en la desinfección de aguas residuales tratadas biológicamente. El ozono también se utiliza cuando se requiere de una alta calidad del efluente de la planta de tratamiento  de residuales sobre todo para riego cuando existen peces en el arroyo o río.

Después que el ozono es utilizado para desinfectar un efluente municipal secundario, es difícil distinguir su presencia.

Las ventajas de la desinfección con ozono comparado con la desinfección del cloro son múltiples el agua desinfectada con ozono es segura para ser  vertida en un arroyo o río o al mar donde la clorinación afecta o destruye peces y otras formas de vida acuática, el contenido de oxigeno disuelto de las aguas residuales esta en su grado máximo porque el ozono es inyectado a una concentración del 2% con un 98% de aire. el ozono es un desinfectante mas efectivo que el cloro y elimina todos los virus.

Además del proceso de desinfección el ozono simultáneamente disminuye el color, la demanda química de oxigeno y la turbiedad.

El ozono también elimina parte de los sólidos suspendidos por medio de un proceso combinado de oxigenación química y neutralización de cargas.

El Ion de fierro (disuelto) es oxidado y transformado al estado férrico (en suspensión), pudiendo así ser retenido por un filtro.