Métodos modernos de desinfección del agua.
La desinfección del agua potable es la eliminación de microorganismos patógenos del agua. Hay varias formas de desinfectar el agua (ver diagrama). Como regla general, para obtener resultados suficientes y sostenibles en la desinfección del agua potable, ésta debe someterse a una purificación preliminar (ver Purificación del agua).
cloración- el método más común para tratar el agua potable. Los más utilizados son cloro y dióxido de cloro; en términos técnicos y económicos, se da preferencia al cloro líquido y a los hipocloritos (lejía). Cuando el cloro o el hipoclorito interactúan con el agua, producen ácido hipocloroso (HOCl) y un ion libre (HCl-); Luego, el ácido hipocloroso se disocia para formar ion hipoclorito (OCl-). El cloro contenido en el ácido hipocloroso y el ion hipoclorito reacciona y se une a las sustancias orgánicas presentes en el agua. De esto depende principalmente la llamada capacidad de absorción de cloro del agua desinfectada. El cloro libre (activo) o sus compuestos activos destruyen el sistema enzimático de la célula microbiana. Para conseguir un efecto desinfectante se requiere una determinada dosis de cloro y una duración suficiente de contacto con el agua. La duración del contacto con las tuberías de agua debe ser de al menos 30 minutos. La dosis de cloro necesaria se determina mediante una prueba de cloración del agua a desinfectar. Aproximadamente para una prueba de cloración se pueden tomar las siguientes dosis de cloro: para agua superficial filtrada (y subterránea clarificada) 0,5-1 mg/l. Si el agua está muy contaminada, se debe aumentar la dosis en consecuencia.
En la cloración simple, la dosis necesaria viene determinada principalmente por la absorción de cloro y se toma con un exceso de al menos 0,3 mg/l para garantizar una desinfección garantizada. Cuando la fuente de agua está muy contaminada (consulte Fuentes de suministro de agua), para una desinfección más confiable, se realiza una doble cloración, antes y después de la limpieza. Si hay sustancias en el agua (fenoles, etc.) que, incluso en pequeñas concentraciones, cuando se cloran pueden darle un olor y sabor desagradables, entonces, para evitarlo, primero se añaden al agua amoníaco o sales de amonio (preamonización de agua). Al mismo tiempo, la capacidad de absorción de cloro del agua disminuye y aumenta el tiempo de retención del cloro activo en ella.
Las instalaciones y dispositivos para dosificar el cloro (o sus compuestos) agregado al agua (cloradores) en todas partes, excepto en los pequeños sistemas de suministro de agua, se colocan en una habitación especial o en un edificio separado: una sala de cloración (Fig. 1).
Arroz. 1. Plano de la sala de cloración: I - vestíbulo; II - almacén intermedio para cilindros; III - dosificador para licuar cloro gaseoso; IV - habitación del oficial de guardia; V - vestíbulo; 1 - cilindros de cloro de repuesto; 2 - tubo ascendente de ventilación; 3 - ventana; 4 - cilindros sobre básculas; 5 - cloradores al vacío; c - trampa de suciedad; 7 - lavabo.
La cloración del agua potable, sin embargo, también tiene sus inconvenientes: la necesidad de dosificar cuidadosamente el cloro, ya que incluso una pequeña disminución de la dosis reduce drásticamente la eficacia de la desinfección del agua potable y exceder la dosis le da al agua un olor a cloro; la posibilidad de aparición de olores específicos a clorofenol; toxicidad del cloro y necesidad de medidas especiales para su transporte, almacenamiento, etc.
Al desinfectar el agua potable, especialmente con grandes dosis de cloro, la decloración se realiza por medios físicos utilizando filtros con carbón activado (altura 0,5-2,5 m, granos de carbón 1,5-2,5 mm, velocidad de filtración 20-30 m 3 / hora) o químicamente. - en tanques que utilizan tiosulfato de sodio, dióxido de azufre, sulfito de sodio, etc., neutralizando cloro (con cálculo obligatorio de la necesidad de sustancias neutralizantes).
Ozonización- el método más prometedor para desinfectar el agua potable debido a la reducción del coste de la electricidad necesaria para producir ozono en dispositivos especiales (ozonizadores). El aire que pasa a través del ozonizador está expuesto a una descarga eléctrica de alto voltaje, por lo que una parte importante del oxígeno del aire (O 2) se convierte en ozono (O 3). Desde el ozonizador, el aire enriquecido con ozono se envía a tanques, donde se mezcla con agua para ser desinfectado. El efecto desinfectante del ozono está asociado a la desoxidación de la molécula de ozono y la liberación de un átomo de oxígeno, lo que va acompañado de la aparición de un potencial de oxidación en el agua significativamente mayor que durante la cloración. Al contacto con el agua durante 8-15 minutos. la cantidad de O 3 necesaria para la desinfección del agua potable depende del grado de contaminación, la composición y las propiedades del agua y oscila entre 1 y 6 mg/lo más. Para lograr un efecto de desinfección fiable, la dosis de ozono residual en el agua debe ser entre 0,3 y 0,5 mg/l mayor que la capacidad de absorción de ozono del agua.
El exceso de ozono en el agua no provoca olores ni sabores desagradables en el agua; por el contrario, la ozonización mejora notablemente sus propiedades organolépticas. Por tanto, desde un punto de vista higiénico, la ozonización es uno de los mejores métodos para desinfectar el agua potable. Desventajas de la desinfección con ozono; alto consumo de energía, complejidad de los equipos, necesidad de supervisión técnica calificada.
La ozonización se utiliza únicamente para la desinfección del agua potable con suministro de agua centralizado (Fig. 2).
Arroz. 2. Plano de una estación de ozonización de agua, que funciona según el principio de flujo contracorriente de agua y aire ozonizado: 1 - pozo costero; 2 y 4 - bombas; 3 - instalaciones de tratamiento de agua (coagulación, sedimentación, filtro de arena); 5 - tanque de presión; 6 - esterilizador; 7 - ozonizador; 8 - filtro; 9 - secador de aire; 10 - separador de aire; 11 - tanque de agua limpia.
Además de la cloración y la ozonización, los métodos químicos para desinfectar el agua potable también incluyen el uso de las propiedades oligodinámicas de los metales pesados (cobre, plata, etc.) debido a su capacidad de tener un efecto bactericida en concentraciones extremadamente bajas. También se recomendó el uso de plata para desinfectar el agua de las piscinas.
De los métodos físicos, la aplicación más práctica ha sido la desinfección del agua potable con rayos bactericidas ultravioleta. Como fuentes de radiación bactericida se utilizan lámparas de cuarzo y mercurio de alta presión y lámparas de mercurio orgánico de baja presión; El 70% de la potencia de radiación de este último cae en la región de longitud de onda de 250-260 mmk, que tiene la mayor actividad bactericida. La desinfección mediante este método no cambia las propiedades ni la composición del agua. Los rayos ultravioleta afectan el metabolismo celular y especialmente la actividad enzimática de la célula bacteriana. Una de las condiciones importantes para la eficacia de la irradiación es la transparencia e incoloridad del agua. La desinfección del agua potable con rayos bactericidas se realiza en instalaciones tipo bandeja con lámparas no sumergidas o en instalaciones a presión con fuentes de irradiación sumergidas en agua (Fig. 3).
Arroz. 3 Instalación para desinfección de agua con rayos ultravioleta (AKH-1): A - sección; B - diagrama del movimiento del agua en la cámara; 1 - ventana de visualización; 2 - cuerpo; 3 - particiones; 4 - suministro de agua; 5 - lámpara de cuarzo-mercurio PRK-7; c - caja de cuarzo.
Desinfección del agua potable con ultrasonidos de alta intensidad (10-30 W/cm2), cuyas propiedades bactericidas están asociadas a la aparición de burbujas de cavitación y enormes pulsos de presión en el agua. Desinfección del agua potable con ondas de radio ultracortas, especialmente en el rango de centímetros (3-10 cm), cuyas propiedades bactericidas se cree que son causadas por un fuerte aumento de la temperatura de la masa de células bacterianas. La desinfección del agua potable con radiación radiactiva, que tiene un mecanismo específico de acción bactericida, así como otros métodos de desinfección sin reactivos, aún se encuentran en la etapa de investigación preliminar y pruebas técnicas.
Al controlar la eficacia de la desinfección del agua potable, se supone que los patógenos de las infecciones bacterianas intestinales (cólera, fiebre tifoidea, disentería, etc.), que se propagan por el agua, son menos resistentes a los agentes químicos y físicos utilizados para desinfectar el agua potable que los microorganismos saprofitos. , generalmente ubicado en el agua. Por lo tanto, al desinfectar el agua potable, no se busca una esterilización difícil de lograr e injustificada, sino solo la destrucción de microbios patógenos que son peligrosos para la salud. En este caso, el agua se considera desinfectada si no hay más de 100 microbios en 1 ml y no más de tres E. coli en 1 litro de agua. En este caso, todos los microorganismos patógenos, por ser menos resistentes, pueden considerarse muertos en el proceso de desinfección del agua potable. Este requisito fue incluido en la norma de calidad del agua potable. En las estaciones de suministro de agua donde el agua se desinfecta con cloro u ozono, el contenido de cloro (u ozono) residual en el agua se controla cada hora (o media hora) como indicador indirecto de la fiabilidad de la desinfección del agua potable.
En las últimas décadas se ha establecido la posibilidad de propagación de virus intestinales (enterovirus) a través del agua y su papel etiológico en una serie de enfermedades (hepatitis infecciosa, probablemente polio, etc.). Los enterovirus resultaron ser más resistentes que las bacterias patógenas y E. coli. Por tanto, en caso de peligro epidemiológico, la desinfección del agua potable debe realizarse teniendo en cuenta un mayor cloro residual (ozono), ya que el nivel habitual de E. coli en estos casos no cumple con los requisitos higiénicos.
La desinfección del agua es necesaria para asegurar su aceptable composición química, propiedades organolépticas y el cumplimiento de las normas sanitarias y epidemiológicas para su posterior consumo o uso con fines industriales o domésticos.
Mejores prácticas
Hoy en día, la ciencia conoce muchos métodos y métodos de desinfección del agua, que se diferencian no solo en la tecnología, los medios utilizados y su efectividad, sino también en la posibilidad de llevar a cabo tales actividades tanto en el laboratorio como en condiciones normales de campo. Los métodos modernos de desinfección del agua implican el uso de instalaciones de alta tecnología y diversos productos químicos para destruir microorganismos y bacterias dañinos.
Entre los mejores y más populares métodos de desinfección del agua se encuentran los siguientes:
- Tratamiento térmico del agua (ebullición). Este es el método más sencillo y accesible para garantizar la idoneidad del agua para el consumo y su desinfección;
- Tratamiento ultrasónico del agua. Un método bastante anticuado para desinfectar líquidos, pero bastante eficaz;
- Desinfección del agua ultravioleta (uso de lámparas especiales). En este caso se utilizan instalaciones y lámparas que son fuentes de rayos UV. El nivel de eficiencia de este método es bastante alto y la purificación del agua se produce en poco tiempo debido al efecto nocivo de la radiación ultravioleta sobre las bacterias;
- Tratamiento de aguas con descargas eléctricas de alta potencia. Este método de desinfectar el agua y destruir microorganismos, así como bacterias en su composición, conlleva un alto nivel de riesgo para los humanos y su implementación en condiciones de campo es casi imposible. Pese a ello, este método es considerado uno de los más efectivos para la obtención de agua potable, junto con el uso de luz ultravioleta y el hipoclorito de sodio;
- Tratamiento del agua con ozono, o la llamada ozonización. Esta es una de las formas más caras de obtener agua potable, pero también una de las más eficaces. Para realizarlo se requieren equipos, instalaciones y condiciones adecuadas especiales;
- Desinfección del agua mediante productos químicos, preparados y aditivos especiales. Este método se utiliza para el tratamiento de aguas residuales e implica el uso de hipoclorito de sodio, yodo, permanganato de potasio, plata, cloro, peróxido de hidrógeno, etc. Estas sustancias o compuestos pueden producirse en forma de tabletas o briquetas, que están sujetas a una rápida disolución. en agua.
Los métodos modernos para desinfectar las aguas residuales y el agua potable se han vuelto mucho más efectivos y el procedimiento para obtener agua potable se ha vuelto más simple y accesible para los ciudadanos comunes.
Desinfección con plata
La desinfección del agua con plata se considera uno de los métodos más antiguos de purificación del agua, neutralizando microorganismos y bacterias dañinos. Anteriormente se creía que la plata era el mejor remedio para muchas enfermedades. La purificación del agua de esta forma también se puede realizar en el campo, para lo cual es necesario disponer de plata pura. Se ha demostrado científicamente que la plata combate eficazmente muchos patógenos; sin embargo, persiste la pregunta sobre el efecto de la plata en algunos tipos de bacterias protozoarias.
Además, la acumulación de plata en el cuerpo humano puede provocarle algunos daños. Estamos hablando específicamente del uso a largo plazo de la plata como medio para purificar el agua.
La ingesta constante de plata en el cuerpo humano puede provocar una serie de enfermedades, por lo que antes de desinfectar el agua con plata, conviene consultar a un médico sobre la posibilidad de utilizar este método de purificación del agua potable.
Además, de acuerdo con las normas sanitarias aprobadas, la plata pertenece a la segunda clase de peligro, lo que una vez más confirma que este desinfectante de agua no es el más óptimo y seguro.
La desinfección con plata da resultados visibles en el tratamiento del agua corriente; sin embargo, el uso de este método para desinfectar aguas residuales es extremadamente ineficaz.
Métodos químicos
Los métodos químicos de desinfección del agua implican el uso de productos químicos y sustancias, así como instalaciones especiales para la purificación del agua. El propósito de este método es reducir el riesgo de infección del cuerpo humano con E. coli u otros patógenos y bacterias que ingresan con el agua. Para estos fines se pueden utilizar productos químicos como cloro, plata, yodo, ozono, permanganato de potasio, peróxido de hidrógeno, etc.
Uno de los métodos más comunes de purificación química del agua es el uso de cloro. Casi todos los residentes de ciudades y otros asentamientos conectados a un sistema centralizado de suministro de agua están familiarizados con la cloración. La saturación del agua con cloro se produce debido al funcionamiento de plantas de enriquecimiento especiales.
El ozono también se utiliza con éxito para la purificación del agua, sin embargo, su uso es irracional para las necesidades domésticas debido al alto costo de este método.
El permanganato de potasio, debido a sus altas propiedades bactericidas, se puede utilizar para la purificación y desinfección individual del agua, y los expertos en este campo han demostrado durante mucho tiempo su eficacia. El permanganato de potasio sale a la venta en forma de comprimidos normales.
El peróxido de hidrógeno se ha utilizado para desinfectar el agua durante bastante tiempo, sin embargo, en la actualidad, los estudios de laboratorio no han dado una respuesta definitiva sobre el nivel de efectividad del uso del peróxido de hidrógeno, y no hay razón para decir que este remedio sea actualmente el más utilizado. mejor.
Desinfección con hipoclorito de sodio
Una de las mejores y más efectivas formas de desinfectar el agua en las plantas de tratamiento de agua, así como las aguas residuales, es el uso de hipoclorito de sodio. Esta sustancia es de bajo costo y todo el método es ecológico y seguro para el medio ambiente.
La base de este método de desinfección de aguas residuales y potable es la electrólisis al disolver sal de mesa en modo de flujo. Las emisiones industriales con este método de limpieza por electrólisis son mínimas y absolutamente seguras.
El hipoclorito de sodio tiene un efecto bactericida pronunciado, que destruye bacterias, virus y microorganismos dañinos durante el proceso de electrólisis.
La desinfección del agua mediante el método descrito de electrólisis de hipoclorito de sodio se realiza mediante una instalación especial. En este caso, la dosificación y el nivel de suministro de hipoclorito de sodio se realiza mediante bombas multifuncionales.
El hipoclorito de sodio, además de desinfectar el agua potable en las redes centrales de suministro de agua, también se puede utilizar para purificar el agua en piscinas, torres de agua y con fines médicos, en establecimientos de restauración pública y en la industria.
Una instalación de desinfección de agua que utiliza el principio de electrólisis del hipoclorito de sodio es aplicable tanto para el tratamiento de aguas residuales como para la desinfección de agua potable de distintos volúmenes.
Desinfectante de agua potable
Para desinfectar el agua potable se utilizan diversas sustancias químicas y orgánicas, fabricadas en forma de material a granel o pastillas. Se pueden utilizar en diversos lugares de tratamiento de agua, son bastante móviles y económicos. Las tabletas para la desinfección del agua se pueden utilizar tanto en contenedores locales como en fuentes dinámicas de agua potable, por ejemplo, arroyos, pozos, manantiales, etc.
A menudo, las pastillas para desinfectar el agua contienen componentes como sulfato de sodio, sal, ácido sódico, yodo, cloro y calcio. El uso de tabletas modernas para purificar el agua de bacterias y microorganismos no requiere la presencia de equipos o instalaciones especiales, lo cual es una ventaja innegable de esta forma de liberación. La tableta cabe fácilmente en un bolsillo o mochila, es liviana y no causará ningún inconveniente al viajar o hacer caminatas.
En promedio, el efecto de la pastilla para desinfectar el agua dura entre 20 y 30 minutos. Pasado este tiempo, la pastilla se disuelve por completo y el agua se vuelve apta para el consumo y se garantiza que estará libre de bacterias y microorganismos. Las tabletas para desinfectar el agua son populares entre los propietarios de piscinas. Con su ayuda, el agua se purifica eficazmente en un corto período de tiempo y este método de purificación no requiere mucha mano de obra.
Los más populares y demandados son las tabletas como pantocida, aquatabs, aquabreeze, aqua-chlor y muchas otras.
Desinfección del agua en el campo.
Desinfectar el agua en el campo es importante durante caminatas, viajes o situaciones imprevistas. Hay muchas formas de purificar agua en condiciones críticas sin equipo especial.
Por supuesto, el método más sencillo y eficaz es el tratamiento térmico del agua o la ebullición. Esto requiere la presencia de platos y fuego. En la mayoría de los casos, el agua completamente hervida no contiene bacterias ni microorganismos nocivos para la salud humana.
Sin embargo, no siempre es posible encender fuego y hervir agua en el campo debido a diversos factores. Además, ni siquiera hervir puede garantizar al cien por cien la destrucción de todas las bacterias dañinas.
Para ello, a falta de pastillas, se utilizan métodos alternativos de purificación y desinfección del agua. La forma más popular de potabilizar el agua es utilizar un desinfectante de agua tan popular como el yodo. Al preparar una solución y determinar la proporción de fracciones, debe recordarse que para purificar 1 litro de agua, se necesitan entre 10 y 12 mg de yodo.
Es muy importante no exceder su proporción, ya que la entrada de más yodo en el cuerpo humano puede provocar un deterioro del bienestar y otros fenómenos negativos. La solución debe infundirse durante al menos 30 minutos. Para extraer el yodo restante de la solución, puede utilizar agujas de pino comunes, que lo absorberán con éxito.
Cómo desinfectar el agua usando tabletas
La desinfección del agua mediante pastillas se considera uno de los métodos de purificación más modernos. Las tabletas tienen una serie de ventajas sobre otros métodos de desinfección del agua potable, que se expresan en accesibilidad, eficiencia y bajo costo. El uso de tabletas le permite destruir todos los microorganismos y bacterias dañinos en un volumen de agua suficientemente grande.
Para desinfectar un líquido basta con colocar en él una o más pastillas durante un tiempo determinado, que está indicado en el paquete. Suele oscilar entre 30 minutos y 1 hora. En muchos sentidos, estos indicadores varían según los fabricantes y la composición. El tiempo medio entre colocar la pastilla en agua y dejarla lista para su uso es de 30 minutos. Durante este tiempo, la mayoría de las bacterias conocidas mueren y el proceso de limpieza se considera completo.
Las pastillas pequeñas se utilizan para purificar el agua potable y las pastillas de gran diámetro para el mantenimiento de piscinas, pozos y grandes tanques. A menudo se colocan en contenedores especiales. Las pastillas tienen un ligero olor a cloro.
Cabe destacar que las tabletas solo se pueden utilizar para desinfectar agua limpia, este método es inaceptable para el tratamiento de aguas residuales. La vida útil promedio de la mayoría de las tabletas es de 3 a 5 años, por lo que no se recomienda abastecerlas para uso futuro.
Muchos fabricantes de pastillas modernas para desinfectar el agua recomiendan utilizar agua tibia, si es posible. Esto asegurará que la tableta se disuelva rápidamente y le permitirá beber agua potable. Las pastillas desinfectantes para el agua se venden en tiendas especializadas.
Planta de desinfección de agua
Las modernas plantas de desinfección de agua utilizan luz ultravioleta. Este método se considera uno de los más sencillos, accesibles y eficaces para la depuración tanto de agua potable como de aguas residuales. La desinfección con radiación ultravioleta no requiere calentamiento ni reactivos adicionales.
Los rayos UV tienen las mayores propiedades bactericidas en una longitud de onda de 240 – 280 nm. La luz ultravioleta puede destruir bacterias dañinas en un corto período de tiempo, mientras que el agua puede suministrarse a fuentes directas de consumo sin tratamiento adicional.
Para un área de aplicación concreta se utilizan instalaciones especiales de generación de rayos UV con características técnicas individuales en función del volumen de agua a tratar. La desinfección de aguas residuales y potable mediante luz ultravioleta ha sido reconocida en muchos países como uno de los métodos de limpieza más eficaces y eficientes.
Muchas instalaciones de desinfección de agua por rayos ultravioleta están equipadas con modernos equipos de seguimiento y control. Esto le permite trabajar de manera eficiente sin un control constante por parte del operador y controlar el dispositivo de forma remota.
El rendimiento de la desinfección de aguas residuales depende de la potencia de la instalación y de su ámbito de aplicación. Así, las más populares en la vida cotidiana son las instalaciones con una capacidad de 0,25 metros cúbicos. m por hora de trabajo hasta 10 metros cúbicos. m Los modelos de este equipo para uso industrial pueden tener una capacidad de hasta 400 metros cúbicos. agua potable y 200 metros cúbicos. m.aguas residuales.
- La desinfección del agua en una situación específica requiere un estudio exhaustivo de las condiciones para tal evento, la presencia o ausencia de factores externos que puedan afectar el proceso de purificación del agua de bacterias o microorganismos dañinos.
- Los mejores especialistas en este campo no podrán dar consejos o consultas específicas sin estudiar previamente todas las circunstancias, el lugar de toma de agua, la ubicación de la fuente, etc. La desinfección es de naturaleza compleja y requiere la participación de un especialista especializado. . La única excepción en este caso puede ser el uso de pastillas universales para desinfectar el agua.
- Para saber cómo desinfectar el agua destinada a beber, así como para familiarizarse con los medios más eficaces, basta con consultar los materiales sobre este tema en las páginas de los sitios temáticos. Muchas fuentes proporcionan descripciones detalladas de los medios y métodos de desinfección, tutoriales fotográficos y en vídeo, consultas con expertos y científicos.
- Por ejemplo, cuando se utilizan productos químicos para purificar el agua, es importante prestar atención al estricto cumplimiento de las proporciones y evitar una sobredosis. Productos como el yodo, el permanganato de potasio, la plata y especialmente el cloro pueden afectar negativamente a la salud humana. El peróxido de hidrógeno es inofensivo, sin embargo, para obtener un resultado de alta calidad es necesario evitar una deficiencia de esta sustancia en el agua tratada.
- El uso de hipoclorito de sodio durante la electrólisis es más adecuado para fines industriales, por lo que este método de desinfección del agua requiere la participación y control de especialistas calificados.
- Para desinfectar el agua en pequeñas cantidades para consumo o cocción en casa o en el campo, es racional utilizar medios y métodos simples disponibles. Estos incluyen peróxido de hidrógeno, plata, permanganato de potasio y yodo. El mantenimiento de las piscinas domésticas se puede realizar utilizando pastillas especiales. Las lámparas con radiación ultravioleta son cómodas de usar en el hogar, con la ayuda de las cuales la desinfección ultravioleta del agua no es inferior en calidad a otros métodos.
- Por supuesto, cuando hablamos de purificar el agua en casa, nos referimos principalmente al agua potable. La desinfección de las aguas residuales en la vida cotidiana no tiene sentido y sólo se practica a escala industrial. Cabe recordar que la exposición a los rayos ultravioleta para los humanos no es deseable, por lo que es recomendable abandonar la habitación durante el procedimiento.
Introducción
El agua natural, por regla general, no cumple con los requisitos higiénicos para el agua potable, por lo que antes de servirla a la población casi siempre es necesario purificarla y desinfectarla. El agua natural consumida por el hombre para beber, así como la utilizada en diversas industrias, debe ser segura desde el punto de vista sanitario y epidemiológico, inofensiva en su composición química y tener propiedades organolépticas favorables.
Se sabe que ninguno de los métodos modernos de tratamiento del agua garantiza su purificación al 100% de microorganismos. Pero incluso si el sistema de tratamiento de agua pudiera facilitar la eliminación absoluta de todos los microorganismos del agua, siempre existe una alta probabilidad de contaminación secundaria del agua purificada durante su transporte por tuberías, almacenamiento en contenedores, contacto con el aire atmosférico, etc.
Las normas y reglamentos sanitarios (SanPiN) no tienen como objetivo llevar el agua según los indicadores microbiológicos a una calidad ideal y, por lo tanto, estéril, en la que todos los microorganismos estarán ausentes. La tarea es eliminar los más peligrosos para la salud humana.
Los principales documentos que definen los requisitos higiénicos para la calidad del agua potable son: SanPiN 2.1.4.1074-01 “Agua potable. Requisitos higiénicos para la calidad del agua de los sistemas centralizados de suministro de agua potable. Control de calidad" y SanPiN 2.1.4.1175-02 "Agua potable y abastecimiento de agua a zonas pobladas. Requisitos higiénicos para la calidad del agua en el suministro de agua no centralizado. Protección sanitaria de las fuentes."
Actualmente, existen muchos métodos conocidos de desinfección del agua y muchos dispositivos utilizados para su implementación. La elección del método de desinfección depende de muchos factores: fuente de suministro de agua, características biológicas de los microorganismos, viabilidad económica, etc.
El objetivo principal de esta publicación es proporcionar información básica sobre los métodos modernos de desinfección del agua potable, una breve descripción de cada método, su diseño de hardware y la posibilidad de aplicación en la práctica del suministro de agua centralizado e individual.
Es importante y necesario que cada usuario del agua pueda formular correctamente metas y objetivos a la hora de elegir un método de desinfección y, en última instancia, obtener agua potable de alta calidad.
La publicación proporciona información inicial sobre las principales fuentes de uso del agua, sus características y datos sobre la idoneidad de la fuente para beber, así como los documentos reglamentarios que regulan el agua y la legislación sanitaria, una visión comparativa de los documentos reglamentarios que regulan la calidad del agua potable. en términos de desinfección, adoptados en Rusia y en el extranjero.
La purificación del agua, incluida su decoloración y clarificación, es la primera etapa en la preparación del agua potable, en la que se eliminan las sustancias en suspensión, los huevos de helmintos y una parte importante de los microorganismos. Sin embargo, algunas bacterias y virus patógenos penetran en las plantas de tratamiento de aguas residuales y se encuentran en el agua filtrada.
Para crear una barrera confiable contra la posible transmisión de infecciones intestinales y otras enfermedades igualmente peligrosas a través del agua, se utiliza la desinfección, es decir, la destrucción de microorganismos patógenos: bacterias y virus.
Es la contaminación microbiológica del agua la que conlleva el máximo riesgo para la salud humana. Se ha demostrado que el peligro de enfermedades causadas por patógenos presentes en el agua es miles de veces mayor que cuando el agua está contaminada con compuestos químicos de diversa naturaleza.
Con base en lo anterior, podemos concluir que la desinfección en la medida que cumpla con los estándares higiénicos establecidos es un requisito previo para obtener agua para beber.
1. Fuentes de suministro de agua, su idoneidad para la desinfección.
Todas las fuentes de ingesta de agua se dividen en dos grandes clases: aguas subterráneas y aguas superficiales. Los subterráneos incluyen: artesiano, subcanal, manantial. Las aguas superficiales son aguas de ríos, lagos, mares y aguas de embalses.
De acuerdo con los requisitos del documento reglamentario GOST 2761-84, la elección de la fuente de suministro de agua se realiza en base a los siguientes datos:
para una fuente subterránea de suministro de agua: análisis de la calidad del agua, características hidrogeológicas del acuífero utilizado, características sanitarias del área en el área de toma de agua, fuentes existentes y potenciales de contaminación del suelo y acuífero;
con fuente superficial de suministro de agua: análisis de la calidad del agua, datos hidrológicos, caudales mínimos y medios de agua, cumplimiento de la ingesta de agua prevista, características sanitarias de la cuenca, desarrollo industrial, presencia y posibilidad de fuentes de agua doméstica, industrial y Contaminación agrícola en la zona de la toma de agua propuesta. Un rasgo característico del agua de fuentes superficiales es la presencia de una gran superficie de agua, que está en contacto directo con la atmósfera y está bajo la influencia de la energía radiante del sol, lo que crea condiciones favorables para el desarrollo de la flora y fauna acuática. , el curso activo de los procesos de autopurificación.
Sin embargo, el agua de los embalses abiertos está sujeta a fluctuaciones estacionales en su composición, contiene diversas impurezas: sustancias minerales y orgánicas, así como bacterias y virus, y cerca de grandes asentamientos y empresas industriales existe una alta probabilidad de que se contamine con diversos productos químicos y microorganismos.
El agua del río se caracteriza por una alta turbidez y color, la presencia de una gran cantidad de sustancias orgánicas y bacterias, bajo contenido de sal y dureza. La calidad sanitaria del agua de los ríos es baja debido a su contaminación con aguas residuales de asentamientos residenciales y ciudades.
El agua de los lagos y de los embalses se caracteriza por un bajo contenido de partículas en suspensión, un alto color y oxidación de permanganato; a menudo se observan afloramientos de agua debido al desarrollo de algas. El agua del lago tiene distintos grados de mineralización. Estas aguas no son seguras desde el punto de vista epidemiológico.
En los cursos de agua superficiales los procesos de autodepuración del agua se producen debido a reacciones físicas, químicas y biológicas. Bajo la influencia de procesos bioquímicos con la participación de organismos acuáticos más simples, microbios antagonistas y antibióticos de origen biológico, las bacterias y virus patógenos mueren.
Ciclo del agua en el ciclo natural global: 1 – océano mundial; 2 – suelo y aguas subterráneas; 3 – aguas superficiales terrestres; 4 – nieve y hielo; 5 – transpiración; 6 – escorrentía del río (superficial); 7 – agua en la atmósfera en forma de vapor y humedad atmosférica.
Como regla general, los procesos de autopurificación no proporcionan la calidad del agua necesaria para las necesidades domésticas y potables, por lo que toda el agua superficial se somete a procesos de purificación con posterior desinfección obligatoria.
El agua procedente de fuentes subterráneas de captación tiene una serie de ventajas sobre las superficiales: protección contra influencias externas y seguridad epidemiológica.
El agua de mar contiene una gran cantidad de sales minerales. Se utiliza en el suministro de agua industrial para refrigeración y, en ausencia de agua dulce, para el suministro de agua doméstica y potable después de la desalinización.
El uso de agua de fuentes subterráneas para el suministro de agua tiene una serie de ventajas sobre las fuentes superficiales. Los más importantes son la protección contra influencias externas y, como resultado, la seguridad en términos epidemiológicos.
La acumulación y movimiento de las aguas subterráneas depende de la estructura de las rocas, que en relación al agua se dividen en impermeables (impermeables) y permeables. Los materiales impermeables incluyen: granito, arcilla, piedra caliza; permeable: arena, grava, guijarros y rocas fracturadas.
Según las condiciones de aparición, las aguas subterráneas se dividen en suelo, aguas subterráneas e interestratales.
Las aguas del suelo se encuentran más cercanas a la superficie y no están protegidas por ninguna capa impermeable. Y como resultado, la composición del agua del suelo experimenta fuertes fluctuaciones en su composición tanto durante períodos cortos (lluvias, sequías, etc.) como a lo largo de las estaciones, por ejemplo, con el deshielo. Dado que el agua atmosférica puede ingresar fácilmente al agua del suelo, el uso de agua del suelo para el suministro de agua requiere un sistema de purificación y una desinfección obligatoria.
El agua subterránea se encuentra debajo del agua del suelo, a una profundidad de dos a varias decenas de metros; se acumulan en la primera capa impermeable, pero no tienen una capa impermeable superior. El intercambio de agua puede ocurrir entre el agua subterránea y el agua del suelo, por lo que la calidad del agua del suelo afecta la condición del agua subterránea. La composición del agua subterránea está sujeta a ligeras fluctuaciones y es prácticamente constante. En el proceso de filtración a través de una capa de suelo, el agua se purifica de impurezas minerales y parcialmente de bacterias y microorganismos. El agua subterránea es la fuente más común de suministro de agua en las zonas rurales.
El agua subterránea es agua extraída de pozos cuya profundidad corresponde a las marcas del fondo de un arroyo, río o lago. Puede producirse una infiltración de agua de río en la capa del suelo; estas aguas también se denominan aguas subterráneas. La composición de las aguas subterráneas está sujeta a diversas fluctuaciones y no es muy fiable desde el punto de vista sanitario; y el uso de estas aguas para el sistema de abastecimiento de agua requiere de purificación y desinfección.
Un manantial es una fuente de agua que fluye espontáneamente hacia la superficie. La presencia de un manantial indica la presencia en las profundidades de una capa acuífera que soporta una capa impermeable saturada de humedad. La calidad y composición del agua de manantial está determinada por el agua subterránea que la alimenta.
Las aguas interestratales se encuentran entre dos rocas impermeables. La capa superior impermeable protege estas aguas de la penetración de precipitaciones y aguas subterráneas. Debido a su ubicación profunda, las fluctuaciones en la composición del agua son insignificantes, las aguas son las más favorables desde el punto de vista sanitario.
La contaminación de las aguas interestratales ocurre muy raramente: solo cuando se daña la integridad de las capas del acuífero o en ausencia de supervisión de pozos antiguos que han estado en funcionamiento durante mucho tiempo.
Las aguas interestratales pueden tener una salida natural a la superficie en forma de manantiales o manantiales; estas aguas son las más adecuadas para un sistema de suministro de agua potable.
Cabe señalar que no existe una composición única del agua, ya que incluso el agua artesiana, que se encuentra a la misma profundidad, ingresa a nuestra casa, atravesando varias rocas, cambiando así su composición.
2. Clasificación de métodos de desinfección.
En la tecnología de tratamiento de agua, existen muchos métodos de desinfección del agua, que se pueden dividir en dos clases principales: químicos y físicos, así como sus combinaciones.
En los métodos químicos, la desinfección se logra introduciendo compuestos biológicamente activos en el agua.
Con métodos físicos, el agua se trata con diversas influencias físicas.
Los métodos químicos o reactivos para desinfectar el agua incluyen la introducción de agentes oxidantes fuertes, que incluyen cloro, dióxido de cloro, ozono, yodo, hipoclorito de sodio y calcio, peróxido de hidrógeno y permanganato de potasio. De los oxidantes anteriores se encuentran aplicaciones prácticas en sistemas de desinfección de agua: cloro, ozono, hipoclorito de sodio, dióxido de cloro. Otro método químico es la oligodinamia: exposición del agua a iones de metales nobles.
En el caso de desinfectar el agua potable mediante un método químico, para lograr un efecto desinfectante duradero, es necesario determinar correctamente la dosis del reactivo administrado y asegurar una duración suficiente de su contacto con el agua. En este caso, se calcula la dosis del reactivo o se realiza una desinfección de prueba en una solución/objeto modelo.
La dosis del reactivo se calcula en exceso (cloro residual), lo que garantiza la destrucción de los microorganismos, incluso los que ingresan al agua algún tiempo después de su desinfección, lo que asegura un efecto prolongado.
Métodos físicos de desinfección:
– irradiación ultravioleta;
– impacto térmico;
– influencia ultrasónica;
– exposición a descargas eléctricas.
Con los métodos físicos de desinfección del agua, es necesario suministrar una determinada cantidad de energía a una unidad de su volumen, definida como el producto de la intensidad de exposición (potencia de radiación) y el tiempo de contacto.
La eficacia de la desinfección del agua por métodos químicos y físicos depende en gran medida de las propiedades del agua, así como de las características biológicas de los microorganismos, es decir, su resistencia a estas influencias.
La elección del método y la evaluación de la viabilidad económica de utilizar un método particular de desinfección del agua está determinada por la fuente de suministro de agua, la composición del agua, el tipo de equipo instalado de la planta de suministro de agua y su ubicación (distancia de los consumidores). ), el coste de los reactivos y del equipo de desinfección.
Es importante comprender que ninguno de los métodos de desinfección es universal ni el mejor. Cada método tiene sus propias ventajas y desventajas.
3. Documentos reglamentarios y técnicos de la legislación hídrica y sanitaria.
El agua que consumen las personas que viven en una amplia variedad de entornos proviene de muchas fuentes. Pueden ser ríos, lagos, pantanos, embalses, pozos, pozos artesianos, etc. En consecuencia, el agua obtenida de fuentes de diferente origen difiere en sus cualidades y propiedades.
Existe una alta probabilidad de que incluso el agua de fuentes ubicadas cerca unas de otras varíe dramáticamente en calidad.
Las empresas industriales, los sanatorios, las empresas comerciales, los hospitales y otras instituciones médicas, los residentes rurales y los residentes de las megaciudades tienen sus propios requisitos especiales para la calidad del agua.
Por eso es necesaria la purificación y desinfección del agua cuando la calidad del agua no cumple con los requisitos del consumidor.
Los requisitos para la calidad y seguridad del agua se establecen en los siguientes documentos reglamentarios principales enumerados en la tabla. 1.
tabla 1
También existen estándares y requisitos tecnológicos relacionados con el diseño de sistemas de tratamiento de agua (Cuadro 2).
Tabla 2
La seguridad del agua en términos epidémicos está determinada por el número total de microorganismos y el número de bacterias coliformes. Según los indicadores microbiológicos, el agua debe cumplir con los requisitos indicados en la tabla. 3.
Tabla 3
*Parámetros indicativos de la calidad del agua. Sólo con fines de seguimiento, los Estados miembros de la UE pueden establecer parámetros adicionales en su territorio o en parte del mismo, pero su introducción no debería empeorar la salud de las personas.
**Parámetros requeridos.
4. Tratamiento del agua con agentes oxidantes fuertes.
La desinfección del agua mediante métodos reactivos se lleva a cabo agregando varios desinfectantes químicos al agua o tomando medidas especiales. El uso de productos químicos en el tratamiento del agua suele dar lugar a la formación de subproductos químicos. Sin embargo, el riesgo para la salud por su exposición es insignificante en comparación con el riesgo asociado al desarrollo de microorganismos dañinos en el agua debido a la falta de desinfección o su mala calidad.
El Ministerio de Salud ha autorizado el uso de más de 200 medios para la desinfección y esterilización del agua.
En esta sección consideraremos los principales desinfectantes utilizados en los sistemas de suministro de agua rusos.
4.1. cloración
El cloro fue descubierto por el químico sueco Scheele en 1774. Este año marca el comienzo de la historia del uso de reactivos que contienen cloro activo (durante más de dos siglos). Casi de inmediato se descubrió su efecto blanqueador sobre las fibras vegetales (lino y algodón). Tras este descubrimiento en 1785, el químico francés Claude Louis Berthollet utilizó cloro para blanquear telas y papel a escala industrial.
Pero sólo en el siglo XIX. Se descubrió que el “agua con cloro” (como se llamaba entonces al resultado de la interacción del cloro con el agua) también tiene un efecto desinfectante. Se puede suponer que el cloro comenzó a utilizarse como desinfectante en 1846, cuando en uno de los hospitales de Viena se introdujo para los médicos la práctica de enjuagarse las manos con “agua con cloro”.
En 1888, en el Congreso Internacional de Higiene celebrado en Viena, se reconoció que muchas enfermedades infecciosas pueden transmitirse a través del agua potable, incluido el cólera, que era tan peligroso y estaba muy extendido en aquella época. De hecho, este congreso sirvió de impulso para encontrar la forma más eficaz de desinfectar el agua. El desarrollo del tema de la cloración para la desinfección del agua potable está asociado a la construcción de tuberías de agua en las grandes ciudades. Se utilizó por primera vez con este fin en Nueva York en 1895. En Rusia, el cloro se utilizó por primera vez para desinfectar el agua potable a principios del siglo XX. En Petersburgo.
Actualmente, el método más común de desinfección del agua es el uso de cloro y sus compuestos. Más del 90% del agua (la gran mayoría) está clorada. La simplicidad tecnológica del proceso de cloración y la disponibilidad de reactivos han asegurado la introducción generalizada de la cloración en la práctica del suministro de agua.
La ventaja más importante de este método de desinfección es la capacidad de garantizar la seguridad microbiológica del agua en cualquier punto de la red de distribución, en cualquier momento, durante su transporte hasta el usuario, precisamente debido al efecto posterior. Después de introducir un agente clorante en el agua, éste conserva durante mucho tiempo su actividad contra los microbios, inhibiendo sus sistemas enzimáticos a lo largo de todo el recorrido del agua a través de las redes de suministro desde la instalación de tratamiento de agua (toma de agua) hasta cada consumidor.
Debido a sus propiedades oxidativas y sus efectos secundarios, la cloración previene el crecimiento de algas, ayuda a eliminar el hierro y el manganeso del agua, destruye el sulfuro de hidrógeno, decolora el agua, mantiene la limpieza microbiológica de los filtros, etc.
4.2. Técnica de cloración
Al elegir un método de cloración (tratamiento del agua con cloro u otros agentes clorados), es necesario tener en cuenta el propósito previsto del proceso de cloración, la naturaleza de los contaminantes presentes en el agua y las peculiaridades de las fluctuaciones en la composición de el agua dependiendo de la temporada. Se debe prestar especial atención a las características específicas del esquema tecnológico de depuración de agua y de los equipos incluidos en las instalaciones de tratamiento.
Según sus objetivos, todos los métodos se pueden dividir en dos grandes clases: cloración primaria (precloración, precloración) y cloración final (final).
Cloración primaria: la introducción de cloro o reactivos que contienen cloro en el agua se realiza lo más cerca posible de la fuente de ingesta de agua. Según sus finalidades, la cloración primaria sirve no solo para desinfectar el agua, sino también para intensificar los procesos de purificación del agua de impurezas, por ejemplo, desferrización y coagulación. En este caso, se utilizan grandes dosis de cloro, la etapa de decloración, por regla general, está ausente, ya que el exceso de cloro se elimina por completo en otras etapas de la purificación del agua.
La cloración definitiva o final es un proceso de desinfección del agua, que se realiza como última etapa de su preparación, es decir, ya se han eliminado todos los contaminantes y se utiliza cloro únicamente para la desinfección.
La cloración se lleva a cabo tanto con pequeñas dosis de cloro (cloración normal) como con dosis aumentadas (sobrecloración).
La cloración normal se utiliza cuando se extrae agua de fuentes sanitarias. Las dosis de cloro deben proporcionar el efecto bactericida necesario sin deteriorar los indicadores organolépticos de la calidad del agua. La cantidad permitida de cloro residual después de 30 minutos de contacto del agua con el cloro no supera los 0,5 mg/l.
Recloración se utiliza cuando se extrae agua de fuentes caracterizadas por grandes fluctuaciones en la composición, especialmente en los indicadores microbiológicos, y en el caso de que la cloración normal no proporcione un efecto bactericida estable. La sobrecloración también se utiliza en presencia de fenoles en el agua, cuando la cloración normal sólo conduce a un deterioro de los indicadores organolépticos de la calidad del agua. La recloración elimina muchos sabores y olores desagradables y, en algunos casos, puede utilizarse para eliminar sustancias tóxicas del agua. La dosis de cloro residual durante la recloración suele establecerse en el rango de 1 a 10 mg/l. Luego se elimina el exceso de cloro residual declorando el agua; un pequeño exceso - aireación; una cantidad mayor, agregando un reactivo reductor: decloro (tiosulfato o sulfito de sodio, disulfito de sodio, amoníaco, dióxido de azufre, carbón activado).
Métodos de cloración combinada, es decir, tratar el agua con cloro junto con otros fármacos bactericidas se utiliza para potenciar el efecto del cloro o fijarlo en el agua por más tiempo. Los métodos de cloración combinada se suelen utilizar para tratar grandes cantidades de agua en sistemas de suministro de agua estacionarios. Los métodos combinados incluyen: cloración con manganización, métodos de cloruro de plata y cloruro de cobre, así como cloración con amoniaco.
A pesar de que la cloración sigue siendo el método de desinfección más común, este método también tiene algunas limitaciones en su uso, por ejemplo:
– como resultado de la cloración, se pueden formar compuestos organoclorados (OCC) en el agua tratada;
– los métodos tradicionales de cloración en algunos casos no son una barrera para la penetración de una serie de bacterias y virus en el agua;
– la cloración del agua, realizada a gran escala, ha provocado una proliferación generalizada de microorganismos resistentes al cloro;
– las soluciones de reactivos que contienen cloro son corrosivas, lo que a veces provoca un rápido desgaste del equipo;
Los métodos de cloración combinada, que tratan el agua con cloro junto con otros preparados bactericidas, se utilizan para potenciar el efecto del cloro o fijarlo en el agua durante un período más prolongado.
Para garantizar la salud pública, muchos países han introducido regulaciones gubernamentales que limitan el contenido de AOC en el agua potable. En Rusia, están estandarizados 74 indicadores, por ejemplo:
– cloroformo – 0,2 mg/l;
– diclorobromometano – 0,03 mg/l;
– tetracloruro de carbono – 0,006 mg/l.
Actualmente, en varios países desarrollados las concentraciones máximas permitidas para sustancias que son subproductos de la cloración están fijadas en el rango de 0,06 a 0,2 mg/l, lo que corresponde a los datos científicos modernos sobre el grado de peligro para la salud.
El proceso de formación de COC es bastante complejo, se prolonga en el tiempo hasta varias horas y depende de muchos factores: la dosis de cloro, la concentración de sustancias orgánicas en el agua, el tiempo de contacto, la temperatura, el valor del pH del agua, la alcalinidad, etc. La razón principal de la formación de AOC en el agua es la presencia de ácidos húmicos y fúlvicos orgánicos, así como de metabolitos de algas. Para eliminar estas impurezas es necesaria una posterior depuración del agua con filtros de carbón. La formación más intensiva de COC se produce durante la precloración, cuando se suministran grandes dosis de cloro a agua no tratada que contiene una cantidad significativa de sustancias orgánicas. Actualmente, existen dos métodos principales para prevenir la formación de AOC: la corrección del esquema de cloración y la negativa a utilizar cloro como método principal de desinfección del agua.
Al ajustar el esquema de cloración, el lugar donde se introduce la mayor parte del cloro se traslada al final del flujo del proceso de tratamiento de agua, lo que eliminará la necesidad de suministrar grandes dosis de cloro al agua no tratada. Al elegir este esquema, un requisito importante es la eliminación de compuestos orgánicos (precursores de la formación de COC) antes de introducir cloro. Rechazar la precloración y transferir el suministro de la dosis principal de cloro al final de las instalaciones de tratamiento suele ser suficiente para resolver el problema asociado con la formación de residuos químicos. Sin embargo, esto conduce a una disminución significativa en la eficiencia de la desinfección del agua y a una disminución de la importancia de las instalaciones de tratamiento como barrera.
La cloración del agua es un medio fiable para prevenir la propagación de epidemias, ya que la mayoría de las bacterias patógenas (bacilos de la fiebre tifoidea, tuberculosis y disentería, vibriones del cólera, polio y virus de la encefalitis) son muy inestables en cloro.
Es apropiado hablar de la exclusión del cloro durante la desinfección primaria solo si hay compuestos orgánicos en el agua que, al interactuar con el cloro (y el hipoclorito), forman trihalometanos, que afectan negativamente al cuerpo humano.
Para clorar el agua se utilizan sustancias como el propio cloro (líquido o gaseoso), hipoclorito de sodio, dióxido de cloro y otras sustancias que contienen cloro.
4.2.1. Cloro
El cloro es la sustancia más común utilizada para desinfectar el agua potable. Esto se explica por su alta eficiencia, la simplicidad de los equipos tecnológicos utilizados, el bajo costo del reactivo utilizado (cloro líquido o gaseoso) y la relativa facilidad de mantenimiento.
El cloro se disuelve fácilmente en agua, después de mezclar cloro gaseoso con agua, se establece un equilibrio en una solución acuosa:
HClO H + + OCl -
La presencia de ácido hipocloroso en soluciones acuosas de cloro y los aniones resultantes de su disociación. OCl - tienen fuertes propiedades bactericidas. El ácido hipocloroso es casi 300 veces más activo que los iones de hipoclorito. ClO - . Esto se explica por la habilidad única. HClO penetrar las bacterias a través de sus membranas. El ácido hipocloroso es susceptible a descomponerse con la luz:
2HClO -> 2O + 2HCl -> O 2 + 2HCl
con la formación de ácido clorhídrico y oxígeno atómico como sustancia intermedia, que también es un fuerte agente oxidante.
El tratamiento del agua con cloro se lleva a cabo mediante los llamados cloradores, en los que el agua absorbe el cloro gaseoso (evaporado). El agua clorada resultante del clorador se suministra inmediatamente al lugar de su consumo. A pesar de que este método de tratamiento del agua es el más común, también tiene una serie de desventajas. En primer lugar, resulta difícil transportar y almacenar grandes volúmenes de cloro líquido, altamente tóxico. Con tal organización del proceso, inevitablemente están presentes etapas potencialmente peligrosas: en primer lugar, la descarga de contenedores con cloro líquido y su evaporación para convertirlo en una forma funcional.
La creación de reservas de cloro en los almacenes supone un peligro no sólo para el personal operativo de la planta, sino también para los habitantes de las casas cercanas. Como alternativa a la cloración, en los últimos años se ha utilizado cada vez más el tratamiento del agua con solución de hipoclorito de sodio (NaClO), método que se utiliza tanto en plantas de tratamiento de agua industriales como en pequeñas instalaciones, incluidas viviendas particulares.
4.2.2. Dioxido de cloro
El dióxido de cloro se utiliza para la desinfección del agua en Europa, Estados Unidos y Rusia. En Estados Unidos, en 1944 se puso en funcionamiento uno de los primeros sistemas de desinfección de agua potable con dióxido de cloro: el sistema de las Cataratas del Niágara. En Alemania se utiliza dióxido de cloro desde 1959. La experiencia mundial en el uso de dióxido de cloro y numerosos estudios han demostrado su eficacia en la preparación y desinfección de aguas potables, industriales y residuales.
Principales métodos de producción de dióxido de cloro.
Hay tres métodos principales para producir dióxido de cloro:
– interacción del clorito de sodio con el ácido clorhídrico:
5NaClO2 + 4HCl = 4ClO2 + 5NaCl + 2H2O;
– interacción del clorito de sodio con cloro molecular (hipoclorito de sodio, ácido hipocloroso). La reacción se lleva a cabo introduciendo cloro gaseoso en una solución de clorito de sodio en condiciones de vacío:
2NaClO2 + Cl2 = 2ClO2 + 2NaCl;
– interacción del clorato de sodio con ácido sulfúrico y peróxido de hidrógeno:
2NaClO 3 + H 2 SO 4 + 2H 2 O = 2ClO 2 + 2O 2 + Na 2 SO 4
La acción eficaz del ClO 2 se debe no sólo al alto contenido de cloro liberado durante la reacción, sino también al oxígeno atómico formado.
Actualmente existen instalaciones que utilizan todos estos métodos para producir dióxido de cloro para su posterior uso en procesos de desinfección de agua potable. El principal factor que impide el uso generalizado del dióxido de cloro es su mayor explosividad, lo que complica la producción, el transporte y el almacenamiento. Las tecnologías modernas han eliminado esta desventaja al producir dióxido de cloro directamente en el lugar de uso en forma de una solución acuosa de concentración segura. Los procesos de obtención y dosificación de dióxido de cloro al agua tratada están totalmente automatizados, no siendo necesaria la presencia de personal de mantenimiento. En este sentido, se puede utilizar en instalaciones con productividad relativamente baja.
El uso de dióxido de cloro para la desinfección del agua tiene una serie de ventajas:
– el dióxido de cloro no forma trihalometanos al interactuar con sustancias orgánicas, al tiempo que ayuda a reducir las concentraciones de hierro y manganeso en el agua;
– es un oxidante y desinfectante eficaz para todo tipo de microorganismos, incluidos quistes (Giardia, Cryptosporidium), esporas de bacterias y virus;
– el efecto desinfectante es prácticamente independiente del pH del agua, mientras que la eficacia del cloro disminuye a medida que el valor del pH se desvía de pH=7,4;
– desodoriza el agua, destruye los fenoles – fuentes de sabor y olor desagradables;
– no forma bromatos ni subproductos organobromados de la desinfección en presencia de bromuros.
La principal desventaja del uso de dióxido de cloro es la formación de subproductos: cloratos y cloritos, cuyo contenido en el agua potable debe controlarse. Según SanPiN, la concentración máxima permitida de cloritos es de 0,2 mg/dm 3 con un indicador limitante sanitario-toxicológico correspondiente a la tercera clase de peligro. Estas normas limitan la dosis máxima de dióxido para la desinfección del agua.
4.2.3. Hipoclorito de sodio
Como alternativa, en los últimos años se ha utilizado cada vez más el tratamiento del agua con solución de hipoclorito de sodio (NaClO), y este reactivo se utiliza tanto en grandes plantas de tratamiento de agua como en pequeñas instalaciones, incluidas viviendas particulares.
Las soluciones acuosas de hipoclorito de sodio se preparan químicamente:
Cl2 + 2NaOH = NaClO + NaCl + H2O
o método electroquímico según la reacción:
NaCl + H2O = NaClO + H2.
La sustancia hipoclorito de sodio (NaClO) en su forma química pura (es decir, sin agua) es una sustancia cristalina incolora que se descompone fácilmente en cloruro de sodio (sal de mesa) y oxígeno:
2NaClO = 2NaCl + O 2 .
Cuando se disuelve en agua, el hipoclorito de sodio se disocia en iones:
Ion hipoclorito OCl: sufre hidrólisis en agua, formando ácido hipocloroso HOCl:
ОCl - + H 2 O = HOCl + OH - .
Es la presencia de ácido hipocloroso en soluciones acuosas de hipoclorito de sodio lo que explica sus fuertes propiedades desinfectantes y blanqueadoras. La mayor capacidad bactericida del hipoclorito se manifiesta en un ambiente neutro, cuando las concentraciones de HClO y aniones de hipoclorito ClO son aproximadamente iguales.
La descomposición del hipoclorito va acompañada de la formación de una serie de partículas activas, en particular oxígeno atómico, que tiene un alto efecto biocida. Las partículas resultantes participan en la destrucción de microorganismos, interactuando en su estructura con biopolímeros que son capaces de oxidarse. Las investigaciones han establecido que este proceso es similar al que ocurre naturalmente en todos los organismos superiores. Algunas células humanas (neutrófilos, hepatocitos, etc.) sintetizan ácido hipocloroso y los radicales altamente activos que lo acompañan para combatir microorganismos y sustancias extrañas.
La desinfección del agua y la oxidación de impurezas utilizando hipoclorito de sodio producido electroquímicamente se utilizó por primera vez en los Estados Unidos a finales de la década de 1930. Siglo XX... El hipoclorito de sodio tiene varias propiedades valiosas. Sus soluciones acuosas no tienen suspensiones y por tanto no requieren sedimentación, a diferencia de la lejía. El uso de hipoclorito de sodio para el tratamiento del agua no provoca un aumento de su dureza, ya que no contiene sales de calcio y magnesio como la lejía o el hipoclorito de calcio.
El efecto bactericida de una solución de NaClO obtenida por electrólisis es superior al de otros desinfectantes cuyo principio activo es el cloro activo. Además, la solución tiene un efecto oxidante aún mayor que las soluciones preparadas por el método químico, ya que contiene más ácido hipocloroso (HClO).
La desventaja de este método es que las soluciones acuosas de hipoclorito de sodio son inestables y se descomponen con el tiempo incluso a temperatura ambiente.
La industria de nuestro país produce hipoclorito de sodio en forma de soluciones acuosas de diversas concentraciones.
De acuerdo con GOST 11086-76, la solución de hipoclorito de sodio obtenida por método químico está disponible en tres grados. A continuación se muestran los indicadores de la composición de los productos.
El hipoclorito de sodio en forma de solución (grados A, B o “Belizna”) es una solución de hipoclorito (16–19% NaOCl) con una mezcla de cloruro e hidróxido de sodio (pH 12–14). Ambas soluciones se descomponen con el tiempo. La tasa de descomposición depende de sus condiciones de almacenamiento.
La solución reactiva de hipoclorito de sodio se dosifica fácilmente, lo que permite automatizar el proceso de desinfección del agua.
4.2.4. Reactivos que contienen cloro
El uso de reactivos que contienen cloro (lejía, hipocloritos de sodio y calcio) para la desinfección del agua es menos peligroso en el mantenimiento que el uso de cloro y no requiere soluciones tecnológicas complejas. Es cierto que las instalaciones de reactivos utilizadas en este caso son más engorrosas, lo que se debe a la necesidad de almacenar grandes cantidades de medicamentos (de 3 a 5 veces más que cuando se usa cloro). El volumen de transporte aumenta en la misma cantidad.
Durante el almacenamiento, se produce una descomposición parcial de los reactivos con una disminución del contenido de cloro. En este sentido, es necesario equipar un sistema de ventilación con extracción forzada y observar medidas de seguridad para el personal operativo. Las soluciones de reactivos que contienen cloro son corrosivas y requieren equipos y tuberías fabricados de materiales inoxidables o con revestimiento anticorrosión; por lo general, no se utilizan para el suministro individual de agua.
4.2.5. Cloración para suministro individual de agua.
Las instalaciones para la producción de reactivos que contienen cloro activo mediante métodos electroquímicos están cada vez más extendidas, especialmente en las pequeñas plantas de tratamiento de agua.
En Rusia, varias empresas ofrecen instalaciones como "Saner", "Sanator", "Chlorel-200" para la producción de hipoclorito de sodio mediante electrólisis de diafragma de sal de mesa.
La forma más sencilla y común de solucionar los problemas de cloración del agua para el suministro individual de agua es mediante el uso de hipoclorito de sodio, se puede utilizar la solución “Belizna” como reactivo.
A muchos consumidores no les gusta el hecho de que el agua que sale del grifo pueda oler a cloro, pero este problema se soluciona fácilmente instalando un filtro de carbón.
Los métodos de preparación de agua mediante cloración requieren una dosificación precisa de reactivos en el agua que se está tratando, ya que los reactivos son altamente reactivos químicamente. Para solucionar los problemas de cloración, es necesario utilizar tecnología digital moderna, que garantice una dosificación precisa del reactivo en proporción al caudal o volumen de agua a tratar.
Existe en el mercado una gran variedad de bombas dosificadoras, diferenciándose en sus prestaciones.
4.3. Otros halógenos para desinfección del agua.
4.3.1. Yodación
El yodo es un elemento químico del grupo de los halógenos, cuyos "parientes" son el flúor, el cloro y el bromo, designado por el símbolo I (del griego yodos - púrpura; lat. Iodum), tiene un número de serie 53, atómico número - 126,90, densidad del sólido - 4, 94 g/cm 3, punto de fusión – 113,5 °C, punto de ebullición – 184,35 °C. En la naturaleza, el yodo se concentra principalmente en el agua de mar (una media de unos 0,05 mg/l). Además, también se encuentra en sedimentos marinos. Esto le permite pasar a las aguas subterráneas, donde su contenido puede alcanzar más de 100 mg/l. Un contenido tan alto de yodo también es típico de las zonas de yacimientos petrolíferos. Al mismo tiempo, su contenido en aguas superficiales es bajo (la concentración oscila entre 1 y 0,01 μg/l).
Las investigaciones muestran que el método de yodación es eficaz contra bacterias y virus, pero no lo suficientemente eficaz contra toxinas microbianas y compuestos fenólicos. Otra limitación a la difusión del método de yodación es la aparición de un olor específico cuando se disuelve yodo en agua. Por tanto, la yodación del agua con fines de desinfección no compite con la cloración tradicional, a pesar de que el yodo, a diferencia del cloro, tiene ventajas como la inercia frente al amoniaco y sus derivados, así como la resistencia a la radiación solar. El tratamiento del agua con yodo con fines de desinfección no está muy extendido, aunque en varias ocasiones se ha intentado yodar el agua del grifo. Actualmente, el tratamiento del agua con yodo se utiliza sólo para caudales bajos o en los casos en que se utilizan esquemas especiales de desinfección del agua. Así, en algunos casos, el yodo se utiliza para desinfectar el agua de las piscinas.
El yodo es uno de los microelementos cuyas funciones en el organismo son muy diversas. Interviene en la síntesis de hormonas tiroideas y afecta los procesos metabólicos y regenerativos. La presencia insuficiente de yodo en el cuerpo tiene consecuencias negativas. Sin embargo, no sólo la falta de yodo supone un peligro para la salud humana, sino también su exceso. Por tanto, una mayor cantidad de yodo en el organismo provoca cambios en las características estructurales y funcionales de la glándula tiroides, el hígado y los riñones.
No hace mucho aparecieron en el mercado bebidas y agua yodadas embotelladas. Este planteamiento está sin duda justificado, ya que sólo el propio consumidor, guiado por las indicaciones médicas, puede decidir si debe beber agua yodada o no.
En la práctica moderna, para la desinfección del agua potable mediante yodación, se propone utilizar intercambiadores de iones especiales saturados con yodo. A medida que el agua pasa a través de ellos, el yodo se elimina gradualmente del intercambiador de iones y pasa a través del agua. Esta solución sólo es posible para instalaciones individuales de pequeño tamaño en sistemas de depuración de agua doméstica. En tales sistemas, la yodación del agua se lleva a cabo mediante la instalación adicional de un elemento filtrante especial en una de las etapas de purificación. Las desventajas importantes son el cambio en la concentración de yodo durante el funcionamiento, la imposibilidad de una dosificación precisa en agua corriente y la falta de control de su concentración.
En el mercado ruso se presentan instalaciones y cartuchos Geyser y Clean Water.
4.3.2. bromación
Los métodos químicos de desinfección del agua también incluyen los utilizados a principios del siglo XX. desinfección con compuestos de bromo, que tienen propiedades bactericidas más pronunciadas que el cloro, pero requieren una tecnología de aplicación más compleja.
El bromo es un elemento químico del grupo de los halógenos, designado por el símbolo Br (del griego bromos - hedor; el nombre está asociado con el olor desagradable del bromo; lat. Bromum) tiene un número de serie 35, peso atómico - 79,90 , densidad del líquido - 3,11 g/ cm 3, punto de ebullición – 59,2 °C.
El bromo afecta a los microorganismos, mata virus, bacterias, hongos, ayuda a eliminar las impurezas orgánicas del agua y es eficaz en la lucha contra las algas. Los compuestos a base de bromo son resistentes a la radiación solar.
Sin embargo, a pesar de todas sus ventajas, el método de bromación del agua es muy caro, por lo que no se utiliza mucho en la purificación del agua potable y se utiliza principalmente para desinfectar el agua en pequeñas piscinas y spas.
4.4. Ozonización
4.4.1. Historia de la ozonización
En 1840, el científico alemán Sheinbein, mientras estudiaba los procesos de descomposición del agua en hidrógeno y oxígeno mediante un arco eléctrico, obtuvo un nuevo gas con un olor acre y específico, al que llamó ozono. Luego hubo estudios de otros científicos para estudiar las propiedades y usos del ozono. El inventor N. Tesla patentó el primer generador de ozono en 1896.
Por primera vez se implementaron procesos de ozonización para la purificación del agua en Francia, donde ya en 1907 se construyó la primera planta de ozonización de agua en Bon Voyage (Francia) para las necesidades de la ciudad de Niza, y en 1916 había 26 plantas de ozonización en operación (total en Europa – 49).
En la época soviética, la ozonización se implementó en la Central de Agua del Este de Moscú; la estación estaba equipada con ozonizadores de la empresa francesa Treily-gas.
4.4.2. Producción de ozono
El ozono (O 3) es un gas azulado o violeta pálido que se descompone espontáneamente en el aire y en una solución acuosa, convirtiéndose en oxígeno ordinario (O 2). La tasa de descomposición del ozono aumenta drásticamente en un ambiente alcalino y al aumentar la temperatura. La dosis de ozono depende del propósito del agua ozonizada. Si hablamos de la desinfección del agua previamente filtrada y clarificada, la dosis de ozono se considera de 1 a 3 mg/l, para aguas subterráneas, de 0,75 a 1 mg/l. Cuando se introduce ozono para decolorar y desinfectar agua contaminada, la cantidad requerida puede alcanzar hasta 5 g/l. La duración del contacto del agua desinfectada con el ozono es de 8 a 12 minutos.
El ozono se forma en muchos procesos acompañados de la liberación de oxígeno atómico, por ejemplo, durante la descomposición de peróxidos, oxidación del fósforo, etc.
El método industrial más económico para producir ozono es exponer aire u oxígeno a una descarga eléctrica de 5.000 a 25.000 V. El generador de ozono consta de dos electrodos de placa o tubulares (disposición concéntrica) instalados a corta distancia uno del otro.
El O 3 se licua más fácilmente que el O 2, por lo que es fácil separarlos. El ozono para la ozonoterapia en medicina se obtiene únicamente a partir de oxígeno puro. Cuando el aire se irradia con fuerte radiación ultravioleta, se forma ozono. Los mismos procesos ocurren en las capas superiores de la atmósfera, donde la capa de ozono se forma y se mantiene bajo la influencia de la radiación solar.
En el laboratorio, el ozono se puede obtener haciendo reaccionar ácido sulfúrico concentrado enfriado con peróxido de bario:
3H 2 SO 4 + 3BaO 2 = 3BaSO 4 + O 3 + 3H 2 O.
4.4.3. Efecto desinfectante del ozono
Cuando existe una mayor contaminación bacteriana de la fuente de agua o cuando ésta contiene microorganismos patógenos, enterovirus y quistes de Giardia resistentes a la cloración tradicional, el ozono es especialmente eficaz. El mecanismo de acción del ozono sobre las bacterias aún no se ha dilucidado completamente, pero esto no impide su uso generalizado.
El ozono es un agente oxidante mucho más fuerte que el cloro (en las dosis de ambos reactivos utilizados).
En términos de velocidad, el ozono es más eficaz que el cloro: la desinfección se produce entre 15 y 20 veces más rápido. El ozono tiene un efecto destructivo sobre las esporas de bacterias, entre 300 y 600 veces más fuerte que el cloro. Esto se confirma comparando sus potenciales de oxidación: para cloro Cl 2 - 1,35 V, para ozono O 3 - 1,95 V.
La ausencia de sustancias químicas en el agua que reaccionen rápidamente con el ozono permite la destrucción efectiva de E. coli a una concentración de ozono disuelto de 0,01 a 0,04 mg/l.
Para destruir las bacterias de la polio (cepas Le y Mv), es necesario exponer el agua a cloro durante 1,5 a 3 horas a una dosis oxidante de 0,5 a 1 mg/l. Al mismo tiempo, el ozono destruye estas bacterias en 2 minutos en una concentración en agua de 0,05 a 0,45 mg/l.
Cabe señalar que el ozono tiene una propiedad tan importante como su efecto antiviral. Los enterovirus, en particular los que se excretan del cuerpo humano, ingresan a las aguas residuales y, por lo tanto, a menudo pueden ingresar a las aguas superficiales utilizadas para el suministro de agua potable.
Los resultados de numerosos estudios han demostrado que el ozono residual en una cantidad de 0,4 a 1,0 mg/l, mantenido durante 4 a 6 minutos, garantiza la destrucción de los virus patógenos y, en la mayoría de los casos, dicha exposición es suficiente para eliminar todos los contaminantes microbianos.
En comparación con el uso de cloro, que aumenta la toxicidad del agua purificada, determinada por hidrobiontes, el uso de ozono ayuda a reducir la toxicidad.
4.4.4. Diseño de hardware
Dado que el ozono es un gas muy tóxico (la concentración máxima permitida en el aire de la zona es de 0,0001 g/m 3), los esquemas para los procesos de ozonización del agua prevén su total utilización y destrucción. El equipo de ozonización suele incluir un desgasificador (destructor) de ozono especial. Todas las instalaciones de ozonización están montadas con materiales resistentes a la corrosión, equipadas con válvulas de cierre y señalización, equipadas con sistemas de arranque automático (temporizadores, presostatos, electroválvulas, etc.) y protección.
El método de ozonización del agua es técnicamente complejo y el más caro entre otros métodos de desinfección del agua potable. El proceso tecnológico incluye sucesivas etapas de purificación del aire, su enfriamiento y secado, síntesis de ozono, mezcla de la mezcla ozono-aire con el agua tratada, eliminación y destrucción de la mezcla residual ozono-aire y su liberación a la atmósfera. Todo esto limita el uso de este método en la vida cotidiana.
En el mercado ruso, los ozonizadores domésticos están representados por los siguientes modelos: "AquaMama", "Ecotronika", "Ozone Lux" (RUIQI, consta de un ozonizador y un filtro de carbón), etc.
Las instalaciones de ozonización están representadas por los siguientes equipos: estaciones de ozonización de agua de la serie CD-OWSG, serie SOV-M, series PVO-TOG y PVO-ZF, Ozon-PV, etc. Las instalaciones se diferencian por diseño y rendimiento.
4.4.5. Características de la ozonización
Desde un punto de vista higiénico, la ozonización es una de las mejores formas de desinfectar el agua potable. Con un alto grado de desinfección, asegura sus mejores características organolépticas y la ausencia de productos altamente tóxicos y cancerígenos en el agua depurada.
El ozono destruye microorganismos conocidos entre 300 y 3000 veces más rápido que cualquier otro desinfectante. La ozonización no cambia la acidez del agua y no elimina de ella las sustancias necesarias para los humanos. El ozono residual se convierte rápidamente en oxígeno (O 2) y enriquece el agua con él.
Durante la ozonización, los subproductos nocivos de la reacción no tienen tiempo de aparecer, al menos en cantidades apreciables.
Diagrama de flujo esquemático de la ozonización del agua: 1 – depósito de agua de origen; 2 – bomba; 3 – dispositivos de transferencia de masa; 4 – tanque de agua purificada; 5 – generadores de ozono; 6 – unidad de preparación y secado del aire; 7 – destructor de ozono (desgasificador).
Existen algunas desventajas del uso de la ozonización, que imponen las correspondientes restricciones a su uso:
1. El método de ozonización es técnicamente complejo, requiere un alto consumo de energía y el uso de equipos complejos, lo que requiere un mantenimiento altamente calificado.
2. La acción prolongada del ozono es significativamente menor que la del cloro, debido a su rápida destrucción, por lo que la recontaminación del agua durante la ozonización es más probable que durante la cloración.
3. La ozonización puede causar (especialmente en aguas muy coloreadas y aguas con una gran cantidad de “materia orgánica”) la formación de sedimentos adicionales, por lo que después de la ozonización es necesario prever la filtración del agua a través de carbón activado. Como resultado de la ozonización, se forman subproductos, entre ellos: aldehídos, cetonas, ácidos orgánicos, bromatos (en presencia de bromuros), peróxidos y otros compuestos.
Al exponerse a ácidos húmicos, donde existen compuestos aromáticos de tipo fenólico, puede aparecer fenol.
El ozono sólo puede producirse en el punto de consumo, ya que su almacenamiento y transporte son imposibles. Se necesita gas oxígeno libre para producir ozono.
5. Oligodinamia
La oligodinamia es el efecto de los iones de metales nobles sobre objetos microbiológicos. Cuando se habla de oligodinamia, por regla general, se consideran tres metales: oro, cobre y plata. El método más común a efectos prácticos es el uso de plata; a veces se utilizan soluciones bactericidas a base de cobre. El oro no tiene ningún uso real en la práctica, ya que este metal es muy caro.
5.1. Plata
La plata es un elemento químico, pertenece a los metales nobles, simbolizado por el símbolo Ag (del latín Silver - claro, blanco, inglés Argentum, francés Argent, alemán Silber). Tiene el número de serie 47, peso atómico – 107,8, valencia – I. II, densidad – 10,5 g/cm 3, punto de fusión – 960,5 °C, punto de ebullición – 2210 °C.
A pesar de que los minerales de plata se encuentran dispersos por todo el mundo (Australia, Perú, Japón, Canadá), el principal proveedor de plata es México. La plata es un buen conductor de la energía térmica.
5.1.1. Historia
La plata es conocida por la humanidad desde la antigüedad; en un momento se extraía en forma de pepitas, es decir, no era necesario fundirla a partir de minerales, y muchos pueblos la consideraban un metal sagrado, por ejemplo en Asiria y Babilonia. . En Europa, la riqueza de los reyes se juzgaba por la cantidad de plata. En la Edad Media, la plata y sus compuestos eran muy populares entre los alquimistas. Posteriormente, la plata se utilizó para fabricar platos, acuñar monedas, fabricar joyas y ahora se utiliza en la fabricación de contactos eléctricos, circuitos impresos y fuentes de alimentación.
El efecto bactericida de la plata también se conoce desde la antigüedad. En los antiguos tratados hindúes hay una descripción del ritual de sumergir brevemente plata caliente en un recipiente con agua.
El fundador del estudio científico del mecanismo de acción de la plata sobre las células microbianas es el científico suizo Karl Nagel, quien en los años 80. siglo XIX descubrió que la interacción de los iones de plata (y no el metal en sí) con las células microbianas provoca su muerte. Llamó a este fenómeno oligodinamia (del griego “oligos” - pequeño, rastro y “dinamos” - acción, es decir, la acción de los rastros). El científico alemán Vincent, comparando la actividad de algunos metales, descubrió que la plata tiene el efecto bactericida más poderoso, el cobre y el oro tienen menos. Así, el bacilo de la difteria murió en una placa de plata después de tres días, en una placa de cobre después de seis días, en una placa de oro después de ocho.
5.1.2. Descripción del método
El académico L. A. Kulsky hizo una gran contribución al estudio de las propiedades antimicrobianas del agua "plateada" y su uso para la desinfección del agua potable y los productos alimenticios. Sus experimentos, y posteriormente el trabajo de otros investigadores, demostraron que son los iones metálicos y sus compuestos disociados (sustancias que pueden desintegrarse en iones en el agua) los que causan la muerte de los microorganismos. Se ha comprobado que cuanto mayor es la concentración de iones de plata, mayor es su actividad y efecto bactericida.
Está científicamente demostrado que la plata en forma iónica tiene efectos bactericidas, antivirales, antifúngicos y antisépticos pronunciados y sirve como un desinfectante muy eficaz contra los microorganismos patógenos que causan infecciones agudas. El efecto de matar bacterias con preparaciones de plata es muy grande. Es 1750 veces más fuerte que el ácido carbólico concentrado y 3,5 veces más fuerte que el sublimado. Según el académico de la Academia de Ciencias de la República Socialista Soviética de Ucrania, L.A. Kulsky, el efecto del agua "plateada" (en las mismas concentraciones) es mayor que el efecto del cloro, la lejía, el hipocloruro de sodio y otros agentes oxidantes fuertes. Según datos científicos, sólo 1 mg/l. La plata durante 30 minutos provocó la inactivación completa de los virus de la influenza A, B, Mitre y Sendai. Ya en una concentración de 0,1 mg/l, la plata tiene un efecto fungicida pronunciado.
El agua "plateada" tiene propiedades bactericidas en concentraciones de plata suficientemente altas, pero en concentraciones bajas la plata sólo tiene un efecto bacteriostático.
Sin embargo, a la hora de elegir la plata como desinfectante, hay que recordar que la plata es un metal pesado. Al igual que otros metales pesados, la plata puede acumularse en el cuerpo y provocar enfermedades (argirosis - intoxicación por plata). De acuerdo con SanPiN 2.1.4.1074-01 “Agua potable. Requisitos higiénicos para la calidad del agua de los sistemas centralizados de suministro de agua potable. El control de calidad" permite que el contenido de plata en el agua no supere los 0,05 mg/l y SanPin 2.1.4.1116 - 02 "Agua potable. Requisitos higiénicos para la calidad del agua envasada en contenedores. Control de calidad” – no más de 0,025 mg/l.
Muchos consumidores, a la antigua usanza, infunden agua durante días en filtros de agua de plata hechos en casa, en recipientes con monedas, cucharas y joyas y, de hecho, el agua "plateada" se puede almacenar durante años. Pero ¿qué se esconde detrás de este método de purificar el agua de microorganismos?
El agua “plateada” tiene propiedades bactericidas en concentraciones bastante altas de plata, alrededor de 0,015 mg/l. En concentraciones bajas (10 -4 ... 10 -6 mg/l), la plata sólo tiene un efecto bacteriostático, es decir, detiene el crecimiento de las bacterias, pero no las mata. Las variedades de microorganismos formadores de esporas son prácticamente insensibles a la plata. Por lo tanto, infundir agua a la antigua usanza en filtros de agua plateados de cosecha propia, en recipientes con monedas, cucharas y joyas no es una forma garantizada de desinfectarla.
Por tanto, los hechos expuestos anteriormente limitan un poco el uso de la plata. Puede que sólo sea adecuado para conservar agua inicialmente pura para su almacenamiento a largo plazo (por ejemplo, en naves espaciales, en excursiones o al embotellar agua potable). El revestimiento de plata de los cartuchos de carbón activado se utiliza en filtros domésticos. Esto se hace para evitar que los filtros se ensucien con microorganismos, ya que las sustancias orgánicas filtradas son un buen caldo de cultivo para muchas bacterias.
5.1.3. Mecanismo de acción
Hoy en día existen numerosas teorías que explican el mecanismo de acción de la plata sobre los microorganismos. La más común es la teoría de la adsorción, según la cual la célula pierde su viabilidad como resultado de la interacción de fuerzas electrostáticas que surgen entre las células bacterianas cargadas negativamente y los iones de plata cargados positivamente cuando estos últimos son adsorbidos por la célula bacteriana.
Voraz y Tofern (1957) explicaron el efecto antimicrobiano de la plata desactivando las enzimas que contienen grupos SH y COOH, y K. Tonley, H. Wilson, mediante una violación del equilibrio osmótico.
Según otras teorías, se produce la formación de complejos de ácidos nucleicos con metales pesados, como resultado de lo cual se altera la estabilidad del ADN y, en consecuencia, la viabilidad de las bacterias.
Existe la opinión contraria de que la plata no afecta directamente al ADN de las células, sino que actúa indirectamente aumentando la cantidad de radicales libres intracelulares, que reducen la concentración de compuestos reactivos de oxígeno intracelulares. También se supone que una de las razones del amplio efecto antimicrobiano de los iones de plata es la inhibición del transporte transmembrana de Na + y Ca ++.
Según los datos, el mecanismo de acción de la plata en una célula microbiana es el siguiente: los iones de plata son absorbidos por la membrana celular, que realiza una función protectora. La célula sigue siendo viable, pero algunas de sus funciones se ven alteradas, por ejemplo, la división (efecto bacteriostático). Tan pronto como la plata se absorbe en la superficie de una célula microbiana, penetra en su interior, inhibe las enzimas de la cadena respiratoria y también desacopla los procesos de oxidación en las células microbianas, como resultado de lo cual la célula muere.
La plata coloidal es un producto formado por partículas microscópicas de plata suspendidas en agua desmineralizada y desionizada. La plata coloidal, obtenida por método electrolítico, es un antibiótico natural aprobado para su uso en los EE. UU. por la Comisión Federal de Alimentos y Medicamentos en 1920. La eficacia del efecto bactericida de la plata coloidal se explica por su capacidad para suprimir el trabajo de la enzima, que asegura el intercambio de oxígeno de microorganismos protozoarios extraños, por lo que mueren debido a una interrupción en el suministro de oxígeno necesario para su vida.
5.1.4. Diseño de hardware
Es posible preparar agua “plateada” en casa, pero no es eficaz. Puede infundir agua en un recipiente de plata, sumergir objetos de plata, joyas, etc. en un recipiente con agua... Actualmente, el agua "plateada" se produce en dispositivos eléctricos: ionizadores. El principio de funcionamiento del ionador de plata se basa en el método electrolítico. Estructuralmente, el dispositivo consta de un electrolizador con electrodos de plata (plata CP 99.99) y una fuente de alimentación conectada a una red CC. Cuando pasa corriente continua a través de electrodos de plata (o plata-cobre) sumergidos en agua, el electrodo de plata (ánodo), al disolverse, satura el agua con iones de plata. La concentración de la solución resultante a una corriente determinada depende del tiempo de funcionamiento de la fuente actual y del volumen de agua que se está tratando. Si elige correctamente el ionizador, el contenido residual de plata disuelta en agua no excederá la dosis máxima de 10 -4 ... 10 -5 mg/l (al mismo tiempo, en la capa de contacto de agua plateada, las concentraciones pueden alcanzar 0,015 mg/l), lo que permite un tratamiento bactericida y bacteriostático simultáneo del agua. En mesa La Tabla 4 muestra las condiciones para obtener agua "plateada" usando el ejemplo del ionizador "LK-41" (fuente de alimentación del ionador - fuente de alimentación de 220 V CA, corriente de carga, mA 0±20%, masa de plata transferida por el ionizador a solución acuosa en 1 minuto, mg 0,4±20%, temperatura del agua tratada de 1 a 40 °C).
Tabla 4
Las soluciones de plata preparadas deben almacenarse en un lugar oscuro o en un recipiente opaco y cerrado, ya que con la luz los iones de plata se reducen a metal, la solución se oscurece y la plata precipita.
El inicio de la producción de ionizadores en Rusia se remonta a 1939, cuando comenzó la producción en masa de ionizadores estacionarios, portátiles y de la serie LC de carretera. La producción continúa hoy.
Ahora en el mercado ruso existen ionizadores de diferentes fabricantes y diseños, con control electrónico y los más sencillos de bolsillo autónomos: “Nevoton IS”, “Penguin”, “Silva”, “Dolphin”, “LK”, “Aquatay”, etc. .
Cuando el ionizador funciona, se libera plata negra atomizada en las placas de plata, lo que no afecta la calidad de la solución preparada. En una solución de plata, después de apagar el ionizador, el proceso de matar bacterias no ocurre inmediatamente, sino durante el tiempo especificado en la columna de tiempo de retención.
5.1.5. El uso de carbones activos e intercambiadores de cationes saturados de plata.
Actualmente, el carbón activado se utiliza en muchos procesos de purificación de agua, en la industria alimentaria y en procesos de tecnología química. El objetivo principal del carbón es la adsorción de compuestos orgánicos. Es la materia orgánica filtrada la que proporciona el caldo de cultivo ideal para que las bacterias se multipliquen cuando se detiene el movimiento del agua. La aplicación de plata al carbón activado previene el crecimiento de bacterias dentro del filtro debido a las propiedades bactericidas de este metal. La tecnología de aplicación de plata a la superficie del carbón es única porque la plata no se elimina de la superficie del carbón durante el proceso de filtrado. Dependiendo del fabricante, el tipo de materia prima y la calidad del carbón, se aplica a la superficie entre un 0,06 y un 0,12% de plata en peso.
En el mercado ruso se encuentran disponibles carbones activados recubiertos de plata: C-100 Ag o C-150 Ag de Purolite; AGC se produce a base de carbón activado 207C por Chemviron Carbon; Los fabricantes rusos ofrecen el UAI-1, elaborado con carbón vegetal BAU-A; Los carbones de las marcas KAUSORB-213 Ag y KAUSORB-222 Ag se obtienen a partir de carbones activos de las marcas KAUSORB-212 y KAUSORB-221, etc.
A pesar de la eficacia bastante alta de la oligodinamia en general, no podemos hablar de la universalidad absoluta de este método. El hecho es que una serie de microorganismos dañinos se encuentran fuera de su zona de acción: muchos hongos, bacterias (saprofitas, formadoras de esporas). Sin embargo, el agua que pasa a través de un filtro de este tipo suele conservar sus propiedades bactericidas y su pureza durante mucho tiempo.
5.2. Cobre
El cobre es un elemento químico, designado con el símbolo Cu. El nombre del elemento proviene del nombre de la isla de Chipre (lat. Cuprum), de donde originalmente se extraía el cobre. Tiene el número de serie 29, peso atómico – 63,546, valencia – I, II, densidad – 8,92 g/cm 3, punto de fusión – 1083,4 °C, punto de ebullición – 2567 °C.
El cobre es un metal blando y maleable de color rojo, tiene una alta conductividad térmica y eléctrica (ocupa el segundo lugar en conductividad eléctrica después de la plata).
El cobre se encuentra en la naturaleza tanto en diversos compuestos como en forma nativa. Hay varias aleaciones de cobre, las más famosas son el latón, una aleación con zinc, el bronce, una aleación con estaño, el cuproníquel, una aleación con níquel, etc., el cobre está presente como aditivo en los babbitts.
El cobre se utiliza ampliamente en ingeniería eléctrica (debido a su baja resistividad) para fabricar cables de alimentación, alambres u otros conductores, como cableado de circuitos impresos. Se usa ampliamente en varios intercambiadores de calor, que incluyen radiadores de refrigeración, aire acondicionado y calefacción debido a la muy importante propiedad del cobre: la alta conductividad térmica.
Algunos compuestos de cobre pueden resultar tóxicos cuando se exceden las concentraciones máximas permitidas en los alimentos y el agua. El contenido de cobre en el agua potable también está regulado por SanPiN 2.1.4.1074-01 y no debe exceder los 2 mg/l. El signo limitante de la nocividad de una sustancia para la que se ha establecido una norma es el sanitario-toxicológico.
Los niveles de cobre en el agua potable suelen ser bastante bajos, ascendiendo a unos pocos microgramos por litro. Los iones de cobre le dan al agua un distintivo "sabor metálico". El umbral de sensibilidad para la determinación organoléptica de cobre en agua es de aproximadamente 2 a 10 mg/l.
5.2.1. Historia
Las propiedades antibacterianas del cobre se conocen desde hace mucho tiempo. En la antigua Rusia, el agua llamada "campana" se utilizaba con fines médicos. Se obtenía durante la fundición de campanas, cuando la pieza aún caliente se enfriaba en recipientes llenos de agua. Las campanas se fundieron en bronce, una aleación de cobre y estaño, y para mejorar su sonido se añadió plata a esta aleación. Durante el enfriamiento, el agua se enriqueció con iones de cobre, estaño y plata.
El efecto combinado de los iones de cobre y plata supera la fuerza del agua "plateada", aunque la concentración de iones de plata en esta última es varias veces mayor. Es importante comprender que incluso el agua "campana", si se usa sin control, puede causar un gran daño al cuerpo.
El cobre y sus aleaciones se utilizan a veces para la desinfección local del agua, más a menudo para la desinfección en condiciones domésticas y de camping, enriqueciendo el agua con iones de cobre.
Desde la antigüedad también se observó que el agua almacenada o transportada en recipientes de cobre era de mayor calidad y no se estropeaba durante mucho tiempo, a diferencia del agua contenida o transportada en recipientes de otros materiales (en este tipo de agua no se formaba moco visible). ).
Existe una gran cantidad de trabajos de investigación que confirman las propiedades bactericidas del cobre.
5.2.2. Mecanismo de acción
En la antigüedad se llevaron a cabo investigaciones para dilucidar el mecanismo de acción antibacteriana del cobre. Por ejemplo, en 1973, los científicos del Laboratorio Columbus Battel llevaron a cabo una exhaustiva búsqueda científica y de patentes, que recopiló toda la historia de la investigación sobre las propiedades bacteriostáticas y desinfectantes de las superficies de cobre y aleaciones de cobre durante el período 1892-1973.
Se descubrió, y luego se confirmó, que las superficies de las aleaciones de cobre tienen una propiedad especial: destruir una amplia gama de microorganismos.
Durante los últimos 10 años se han realizado intensas investigaciones sobre los efectos del cobre sobre los patógenos de infecciones nosocomiales: Escherichia coli, Staphylococcus aureus resistente a la meticilina (MRSA), virus de la influenza A, adenovirus, hongos patógenos, etc. Investigaciones realizadas en América ha demostrado que la superficie de una aleación de cobre (dependiendo de la marca de la aleación) es capaz de matar a E. coli después de 1 a 4 horas de contacto, mientras que las poblaciones de E. coli mueren en un 99,9%, mientras que, por ejemplo, en una superficie de acero inoxidable, los microbios pueden sobrevivir durante una semana.
El latón, que se utiliza a menudo para fabricar manijas de puertas y placas de empuje, también tiene un efecto germicida, pero requiere un tiempo de exposición más prolongado que el cobre puro.
En 2008, después de una extensa investigación, la Agencia Federal de Protección Ambiental de EE. UU. (US EPA) designó oficialmente al cobre y varias de sus aleaciones como material con superficie bactericida.
5.2.3. Diseño de hardware
El cobre y sus aleaciones se utilizan a veces para la desinfección local del agua (si no existen otros métodos y reactivos más adecuados que garanticen un efecto desinfectante). Más a menudo se utiliza para desinfectar el agua en condiciones domésticas y de camping, enriqueciéndola con iones de cobre.
Hay varios tipos de ionizadores en el mercado: dispositivos que utilizan el principio de par galvánico y electroforesis. El oro se utiliza como segundo electrodo que proporciona la diferencia de potencial. En este caso, el oro se aplica en una capa delgada sobre un sustrato de electrodo especial; no tiene sentido hacer el electrodo completamente solo de oro, por lo que la parte interna del electrodo está hecha de una aleación de cobre y plata en una proporción determinada. , normalmente una aleación de 17/1. Estructuralmente, puede ser una placa simple hecha de una aleación de cobre y plata (17/1) intercalada con oro, o un dispositivo de flujo más complejo con un dispositivo de control por microcontrolador.
6. Desinfección ultravioleta
6.1. Descripción del método
La radiación electromagnética con longitudes de onda de 10 a 400 nm se llama ultravioleta.
Para desinfectar aguas naturales y residuales se utiliza una región biológicamente activa del espectro de radiación UV con una longitud de onda de 205 a 315 nm, llamada radiación bactericida. La radiación electromagnética a una longitud de onda de 200 a 315 nm tiene el mayor efecto bactericida (efecto virucida máximo) y su máxima manifestación en la región de 260 ± 10 nm. Los dispositivos UV modernos utilizan radiación con una longitud de onda de 253,7 nm.
a – curva de la acción bactericida de la luz ultravioleta; b – curva de la acción bactericida de la luz ultravioleta y espectros de absorción del ADN y las proteínas
El método de desinfección UV se conoce desde 1910, cuando se construyeron las primeras estaciones para el tratamiento de agua artesiana en Francia y Alemania. El efecto bactericida de los rayos ultravioleta se explica por las reacciones fotoquímicas que se producen bajo su influencia en la estructura de las moléculas de ADN y ARN, que constituyen la base informativa universal del mecanismo de reproducibilidad de los organismos vivos.
El resultado de estas reacciones es un daño irreversible al ADN y al ARN. Además, la acción de la radiación UV provoca alteraciones en la estructura de las membranas y paredes celulares de los microorganismos. Todo esto finalmente los lleva a la muerte.
El mecanismo de desinfección por irradiación UV se basa en el daño a las moléculas de ADN y ARN de los virus. La acción fotoquímica implica romper o cambiar los enlaces químicos de una molécula orgánica como resultado de la absorción de energía de los fotones. También existen procesos secundarios basados en la formación de radicales libres en el agua bajo la influencia de la radiación UV, que potencian el efecto virucida.
El grado de inactivación o la proporción de microorganismos muertos bajo la influencia de la radiación UV es proporcional a la intensidad de la radiación y al tiempo de exposición.
El producto de la intensidad de la radiación y el tiempo se llama dosis de radiación (mJ/cm 2) y es una medida de energía virucida. Debido a la diferente resistencia de los microorganismos, la dosis de luz ultravioleta necesaria para inactivarlos en un 99,9% varía mucho, desde dosis bajas para bacterias hasta dosis muy altas para esporas y protozoos.
Diagrama de instalación para desinfección de agua UV.
6.2. Dosis de radiación
Los principales factores que influyen en la eficacia de la desinfección de aguas naturales y residuales mediante irradiación UV son:
– sensibilidad de varios virus a la irradiación ultravioleta;
– potencia de la lámpara;
– grado de absorción de la radiación ultravioleta por el medio acuático;
– nivel de sustancias en suspensión en agua desinfectada.
Los diferentes tipos de virus bajo las mismas condiciones de irradiación se distinguen por el grado de sensibilidad a la radiación UV. En la tabla se indican las dosis de radiación necesarias para inactivar tipos individuales de virus entre un 99,0% y un 99,9%. 5.
Tabla 5
(La información se proporciona según MUK 43.2030-05 “Control sanitario y virológico de la eficacia de la desinfección del agua potable y residual mediante irradiación UV”).
Al atravesar el agua, la radiación ultravioleta se atenúa debido a los efectos de absorción y dispersión. El grado de absorción viene determinado por las propiedades físicas y químicas del agua tratada, así como por el espesor de su capa. Para tener en cuenta esta atenuación, se introduce el coeficiente de absorción de agua.
Agua hirviendo, es decir calentarlo a 100 0 C, provoca la muerte incondicional de todos los microorganismos, incluidos los patógenos. Además, la ebullición puede destruir algunas toxinas termolábiles (toxina botulínica) y sustancias tóxicas. Incluyendo OV. Para mayor garantía contra virus resistentes al calor, se recomienda continuar hirviendo durante 10-15 minutos. La destrucción de las formas de esporas se logra aumentando el tiempo de ebullición a 2 horas. Se puede lograr el mismo efecto calentando agua a 110-120 o C durante 5-10 minutos con exceso de presión (esterilización en autoclave).
Hervir agua como método de desinfección tiene una serie de ventajas sobre otros. Estos incluyen la simplicidad, accesibilidad y confiabilidad de la desinfección, la independencia del efecto bactericida de la composición del agua y la ausencia de un efecto notable sobre las propiedades fisicoquímicas y organolépticas del agua.
Además de las ventajas, el método de desinfección del agua mediante ebullición también tiene algunas desventajas importantes: no es económicamente rentable, requiere una gran cantidad de combustible y es relativamente engorroso debido al equipo de bajo rendimiento en forma de varios tipos de calderas. En este sentido, no se utiliza la ebullición para desinfectar grandes cantidades de agua. Cuando se tratan pequeños volúmenes de agua, se utiliza mucho tanto en paz como en guerra.
Método de desinfección del agua. rayos ultravioleta tiene ventajas importantes, que incluyen un amplio espectro de acción antibacteriano con exclusión de esporas y formas virales, exposición que dura unos segundos, preservación de las propiedades naturales del agua, mejora de las condiciones de trabajo del personal de servicio debido a la exclusión de productos químicos nocivos. desinfectantes: de la circulación y la rentabilidad económica.
Se ha establecido que la parte ultravioleta del espectro tiene el máximo efecto bactericida, especialmente los rayos con una longitud de onda de 200 a 280 mm (región C).
La desventaja del método es la falta de una forma sencilla y rápida de controlar la integridad de la desinfección del agua, así como la gran influencia de las propiedades físicas y químicas del agua (color, turbidez, contenido de hierro, etc.) en la desinfección. efecto.
4.6.2. Métodos químicos de desinfección del agua.
Los métodos químicos de desinfección del agua se basan en el uso de diversas sustancias que tienen un efecto bactericida. Estas sustancias deben cumplir ciertos requisitos, a saber: no hacer que el agua sea nociva para la salud, no alterar sus propiedades organolépticas, tener un efecto bactericida fiable en pequeñas concentraciones y en un corto tiempo de contacto, ser cómodo de usar y seguro en su manipulación, almacenarse durante Durante mucho tiempo, la producción debería ser barata y accesible.
El cloro y sus preparados cumplen en gran medida estos requisitos, lo que puede explicar su distribución en la práctica del suministro de agua municipal y rural.
También se utilizan otras sustancias para desinfectar el agua: ozono, yodo, peróxido de hidrógeno, preparaciones de plata, ácidos orgánicos e inorgánicos y algunos otros.
Además de las propiedades positivas, el método de cloración también tiene desventajas. El principal es la incapacidad del cloro y sus preparados en las dosis en las que se utilizan habitualmente para destruir las formas de esporas de microorganismos en el agua. Para conseguir este objetivo recurren a dosis muy grandes de cloro y al contacto prolongado con el agua. Las desventajas de la cloración también incluyen la dificultad de dosificación y el peligro de manipular el cloro, la inestabilidad de sus preparaciones durante el almacenamiento, el olor desagradable del agua clorada, especialmente si contiene productos químicos como los fenoles, así como la posibilidad de formación de trihalometanos.
La eficacia de la cloración del agua está determinada por las propiedades de la preparación que contiene cloro, la concentración de cloro activo en ella, las propiedades fisicoquímicas del agua y el tiempo de contacto del cloro con ella, el grado de contaminación del agua con microorganismos y sus tipo.
Según la mayoría de los investigadores, el contacto del cloro con el agua durante 30 minutos es suficiente para destruir una abrumadora cantidad de formas vegetativas de microorganismos.
La forma más fiable de controlar la eficacia de la desinfección del agua son las pruebas bacteriológicas. Sin embargo, esta investigación es larga y compleja, especialmente en condiciones de campo y situaciones de combate. El control de la integridad de la desinfección se realiza mediante cloro residual. El cloro residual se compone de cloro libre y ligado. Se ha demostrado que si, 30 minutos después de añadir una determinada cantidad de cloro, quedan entre 0,3 y 0,5 mg/l de cloro residual libre en el agua clorada, el agua suele estar desinfectada de forma fiable.
Se sabe que, junto con las formas libres de cloro, el cloro combinado, cuya base son las cloraminas y dicloraminas, entra en la reacción y se tiene en cuenta. Su efecto bactericida es muchas veces menor que el del cloro libre. Por tanto, no basta con conocer únicamente la cantidad total de cloro residual. En cada caso concreto, es necesario establecer su composición cualitativa para poder llegar a una conclusión correcta sobre la fiabilidad de la desinfección del agua realizada. Según la norma, la concentración de cloro ligado (cloramina) después de una exposición de al menos una hora debe ser de 0,8 a 1,2 mg/l.
En casos de desfavorabilidad epidemiológica, el valor del cloro residual puede aumentarse hasta 2 mg/l sin perjudicar la salud pública. El cloro residual se utiliza para determinar la demanda de cloro del agua.
Los principales métodos de cloración del agua son la cloración con dosis normales y la cloración con dosis aumentadas (hipercloración).
Cloración en dosis normales. más común, especialmente en la práctica del suministro público de agua. Su esencia radica en elegir una dosis de trabajo de cloro activo que, después de 60 minutos de contacto con el agua, asegure la presencia de 0,8 - 1,2 mg/l de cloro residual unido. Las ventajas del método incluyen un efecto relativamente pequeño sobre las propiedades organolépticas del agua, lo que permite consumirla sin decloración posterior, y un bajo consumo de cloro o preparaciones que contienen cloro. Las desventajas del método son la dificultad de elegir una dosis de trabajo de cloro y la posibilidad de que aparezca un olor a clorofenol debido a la formación de clorofenoles en agua que contiene incluso cantidades muy pequeñas de ácido o sus homólogos.
En clorar el agua con grandes dosis de cloro se le añade una mayor cantidad de cloro activo en previsión de la posterior decloración. La dosis de cloro activo se selecciona según las propiedades físicas del agua (turbidez, color), la naturaleza y el grado de mejora de la fuente de agua y la situación epidémica. En la mayoría de los casos es de 20 a 30 mg/l con un tiempo de contacto de 30 minutos.
Las ventajas del método incluyen:
Efecto desinfectante fiable incluso en aguas turbias, coloreadas y que contienen amoníaco;
Simplificación de las técnicas de cloración (no es necesario determinar el requerimiento de cloro del agua);
Reducir el color del agua por oxidación de sustancias orgánicas con cloro y su conversión en compuestos incoloros;
Eliminación de sabores y olores extraños, especialmente los provocados por la presencia de sulfuro de hidrógeno, así como de sustancias en descomposición de origen vegetal y animal;
Ausencia de olor a clorofenol en presencia de fenoles, ya que en este caso no se forman monoclorofenoles, sino policlorofenoles, que son inodoros;
Destrucción de determinadas sustancias y toxinas venenosas (toxina botulínica); destrucción de formas de esporas de microorganismos con una dosis de 100 - 150 mg/l de cloro activo y una duración de contacto de 2-5 horas, mejorando significativamente las condiciones para el proceso de coagulación del agua.
Los aspectos positivos enumerados del método lo hacen muy valioso para la práctica de mejorar la calidad del agua en el campo, cuando la elección de fuentes de agua es limitada y es necesario utilizar agua de baja calidad, especialmente debido al peligro de utilizar agua bacteriológica. y armas químicas.
Las desventajas del método, como ya se mencionó, incluyen la posibilidad de formación de trihalometanos, especialmente al clorar agua que contiene desechos domésticos y sustancias húmicas, un mayor consumo de cloro y la necesidad de declorar el agua.
Como agentes decloración se utilizan productos químicos que unen el exceso de cloro y la sorción de cloro en carbón activado. Los productos químicos que inactivan el cloro generalmente se clasifican como agentes reductores. El mejor de ellos es el tiosulfato de sodio (hiposulfito).
La decloración del agua se puede realizar con dióxido de azufre y dióxido de azufre, así como mediante filtración a través de carbón ordinario o activado. Se pueden declorar pequeñas cantidades de agua agregando carbón en polvo al agua.
Utilizado para la desinfección del agua. peróxido de hidrógeno (H 2 O 2) también es un agente oxidante fuerte. El aceptor es el oxígeno atómico. Debido a la dificultad de obtenerlo en grandes cantidades y al alto costo, el peróxido de hidrógeno no se ha utilizado ampliamente en la práctica del suministro de agua. Recientemente, se ha desarrollado un método nuevo y más económico para obtenerlo y, por lo tanto, este método está ganando interés práctico.
El peróxido de hidrógeno no cambia las propiedades organolépticas del agua y reduce significativamente (hasta un 50%) su color, lo que es muy valioso para la desinfección de aguas coloreadas. Las desventajas del método incluyen la necesidad de introducir catalizadores para acelerar la liberación de oxígeno atómico y la forma líquida del fármaco, lo que complica su uso en condiciones de campo.
Desinfección del agua plata basándose en el hecho de que los iones de este metal inactivan las enzimas bacterianas bloqueando sus grupos sulfhidrilo. En la práctica, el método de desinfección con plata se puede utilizar con pequeños suministros de agua individuales y grupales. Para ello se utilizan arena plateada, “anillos de Raschig” cerámicos plateados y plata disuelta electrolíticamente, es decir, un electrodo de plata (ánodo) disuelto pasando corriente continua a través de agua desinfectada. De esta forma se puede obtener “agua plateada”, que tiene propiedades bactericidas. También es posible desinfectar el agua añadiendo sales de plata.
La desinfección del agua con plata no cambia sus propiedades organolépticas y asegura un efecto bactericida duradero, lo cual es especialmente importante en los casos en que es necesario un almacenamiento de agua a largo plazo.
Las desventajas del método incluyen la dificultad de dosificación, el efecto bactericida lento y poco fiable, la influencia de las propiedades fisicoquímicas del agua sobre el efecto bactericida, así como la necesidad de controlar las cantidades residuales de plata en el agua potable.
Al purificar el agua, es necesario utilizar métodos de desinfección que eliminen el peligro de que queden bacterias patógenas en ella después de la filtración y coagulación. Los principales son: cloración, ozonización, uso de sales de metales pesados y métodos físicos de exposición (ultrasonido y ultravioleta). Las grandes plantas de tratamiento utilizan cloración y limpieza con sustancias que contienen cloro. Sin embargo, ¿es este método tan eficaz y seguro?
Uso de cloro y sustancias que lo contengan.
La esencia de este método de desinfección del agua es crear las condiciones para que se produzcan reacciones químicas de tipo redox. La acción del cloro sobre los compuestos orgánicos altera el metabolismo de las células bacterianas, lo que provoca su muerte.
La eficacia del reactivo depende de la presencia de cloro libre o combinado en su composición, así como de su concentración. La mejor opción es hacer coincidir la cantidad de reactivo con la concentración de bacterias, lo que conducirá a la oxidación completa de todas las impurezas de diversos orígenes. En caso de consumo excesivo de cloro, aparecen en el agua escamas y grumos, formados por la adsorción de sustancias en suspensión. Como resultado, resulta que las bacterias y microbios en su interior permanecen protegidos e intactos, lo cual es inaceptable.
Durante el proceso de desinfección del agua se produce destrucción, descomposición o mineralización de impurezas. Si el efluente contiene elementos solubles e insolubles, la reacción puede producir olores desagradables debido a la descomposición de productos que contienen cloro, así como de sustancias y organismos orgánicos. Los fenoles y los compuestos aromáticos se consideran los más desagradables, ya que el sabor del agua cambia si están presentes en tan solo una diezmillonésima parte. La situación puede empeorar aún más a medida que aumenta la temperatura en forma de olor persistente.
Los componentes que contienen cloro también ayudan a filtrar y aclarar las aguas residuales:
- El ácido hipocloroso es débil y por tanto su acción debe estar asegurada por la actividad del medio ambiente y el tipo adecuado de reacción química.
- El dióxido de cloro es de gran interés en la desinfección, ya que después del tratamiento no se forman fenoles y, en consecuencia, se garantiza la ausencia de olores desagradables.
Para evitar la aparición de olores y sabores en el agua se realiza cloración y amoniaco. En el proceso de hidrólisis de las cloraminas, debido a la lenta velocidad de reacción, se manifiestan propiedades antibacterianas.
Sin embargo, a pesar de todas las ventajas de la cloración, este método tiene un grave inconveniente, que es la falta de completa esterilidad del agua. Las bacterias formadoras de esporas y algunos tipos de virus peligrosos permanecen en el agua en cantidades aisladas. Para destruirlos es necesario aumentar significativamente la concentración de cloro y el tiempo de contacto.
Ozonización del agua
El método de ozonización implica una alta difusión del ozono a través de las cáscaras de los microorganismos disueltos en agua, seguida de su oxidación y muerte. Al poseer un alto efecto antibacteriano, el ozono es capaz de destruir bacterias patógenas varias veces más rápido que el cloro en otras condiciones idénticas. La máxima eficiencia se logra cuando se destruyen las bacterias vegetativas. Los microorganismos formadores de esporas son muy resistentes y se destruyen mucho menos fácilmente.
Un punto importante en este método es la selección de las concentraciones de ozono en el agua, ya que esto determina directamente qué bacterias serán destruidas y cuáles no. Por ejemplo, para destruir el mejillón cebra se necesitará una dosis de 3 mg/l, lo que es completamente seguro para la supervivencia de los ácaros del agua y los quiromónidos. Por tanto, es necesario determinar la composición química del agua y determinar los tipos de microorganismos que se encuentran en ella, es decir, el grado de contaminación del agua. Normalmente la dosis está en el rango de 0,5 a 4,0 mg/l.
El grado de desinfección y clarificación del agua con ozono empeora significativamente con el aumento de la turbidez. Sin embargo, el grado de depuración es prácticamente independiente de la temperatura del agua.
Entre las ventajas del método se encuentran las siguientes:
- Mejora del sabor del agua y la ausencia total de sustancias químicamente activas adicionales o sus compuestos.
- No es necesario tomar medidas adicionales si se supera la concentración de ozono, como por ejemplo en el caso de la cloración.
- La capacidad de crear ozono mediante una reacción química directamente en una solución acuosa o utilizando ozonizadores.
A juzgar por lo anterior, el método es seguro y eficaz, pero su uso generalizado en la limpieza se ha convertido en la necesidad de utilizar una gran cantidad de electricidad, así como la complejidad de su implementación técnica.
Uso de iones de plata.
La desinfección del agua mediante iones de plata se basa en procesos químicos emergentes que no se comprenden del todo. Sin embargo, se han planteado las siguientes hipótesis:
- Los iones alteran el metabolismo de las bacterias con el entorno externo, lo que conduce a su muerte.
- Debido a la adsorción en la superficie de los microorganismos, los iones desempeñan una función catalítica y oxidan el plasma en presencia de oxígeno.
- Los iones penetran en el interior de la célula dañina y se conectan de forma fiable con el protoplasma, alterando su funcionalidad y, por tanto, destruyéndolo.
La velocidad de una reacción química aumenta al aumentar la concentración de reactivos y la temperatura del ambiente. Cuando se calienta a 10 0, la velocidad de reacción aumenta varias veces después de un cierto período de tiempo. Por tanto, una desinfección completa a la velocidad óptima y en el menor tiempo posible se consigue calentando hasta un determinado nivel de temperatura, que depende del grado de contaminación.
La plata metálica también se utiliza para la purificación del agua, ya que contiene iones de plata en baja concentración, que actúan como purificadores. Su acumulación es estimulada por la presencia de una mayor área de contacto con la plata metálica. Por tanto, al utilizar este método se consigue un aumento de la superficie de contacto debido al depósito sobre un material con una zona desarrollada, por donde pasa el agua.
Técnicamente, este método se implementa mediante la creación de procesos electrolíticos en los que la plata actúa como material del ánodo. Ajustando los parámetros eléctricos, es posible lograr la concentración de iones deseada y regular el proceso de desinfección del agua con alta precisión. Para dosificar con precisión los iones de plata se utilizan ionizadores. La concentración se ajusta evaluando el contenido de sales, que provocan cambios en el potencial entre los electrodos. Por eso, el “agua plateada” se prepara por separado.
Al comparar el método de ionización de plata con la cloración, los científicos destacan el primero porque es capaz de matar bacterias y microorganismos de manera más efectiva. Sin embargo, le resulta bastante difícil hacer frente a ciertos tipos de bacterias, por ejemplo, coli (Escherichia coli). Es el más estable y, por tanto, por su presencia en la solución, se puede juzgar cualitativamente el grado de purificación del agua. Al igual que ocurre con la ozonización, la turbidez de la solución y la cantidad de partículas en suspensión influyen en la velocidad de limpieza.
Desinfección del agua con ondas ultrasónicas.
La desinfección ultrasónica se basa en la creación de ondas elásticas, cuya frecuencia supera los 20 kHz y tiene una determinada intensidad. Cambian las propiedades del líquido y destruyen sustancias orgánicas aumentando la presión circundante en 10 5 atmósferas (efecto cavitación). Es decir, la muerte de las bacterias no se produce debido a una reacción química, sino como resultado de una destrucción mecánica que provoca la descomposición del componente proteico del protoplasma. Los más vulnerables son los microorganismos unicelulares, los trematodos monogenéticos y los organismos más grandes que contaminan el agua.
Hay varias formas de crear radiación:
- Efecto piezoeléctrico. Cuando se crea un campo eléctrico, los cristales de cuarzo son capaces de deformarse y emitir ondas ultrasónicas. Se utilizan placas de cuarzo del mismo espesor y cierta forma, pulidas y aplicadas firmemente en ambos lados de una placa de acero gruesa. Cuando se aplica corriente a una placa masiva en un campo eléctrico, emite ultrasonidos.
- Efecto magnetoestricción. Se basa en la magnetización de objetos ferromagnéticos bajo la influencia de un campo magnético, cambiando sus dimensiones geométricas y su volumen con un posterior desplazamiento de la línea axial. El efecto depende del ángulo de aplicación del campo con respecto al eje del cristal, si hablamos de un solo cristal. En cuanto a la medición del nivel por ultrasonido, este método es más eficaz que el primero.
En estudios de laboratorio se encontró que el ultrasonido es capaz de destruir más del 95% de E. coli en hasta dos minutos. Sin embargo, vale la pena entender que, al mismo tiempo que se destruyen las bacterias dañinas, también se destruyen las bacterias beneficiosas. En particular, se encontró una violación de la flora y fauna del plancton marino. Es decir, podemos concluir que el método es muy eficaz, pero cuando se expone a él el agua pierde sus propiedades beneficiosas, que es su principal inconveniente.
Tratamiento térmico
El método se basa en hervir agua elevando la temperatura por encima de 100 0 C. Un método de desinfección del agua bastante eficaz, pero lento en comparación con otros métodos y que requiere un importante gasto energético para calentarla. Por tanto, se utiliza sólo en los casos en que el volumen de agua es mínimo. Es sencillo y no requiere habilidades ni conocimientos especiales, por lo que se ha generalizado para la obtención de pequeñas cantidades de agua potable en comedores, hospitales, etc. Por su volumen e inviabilidad económica, no se utiliza a escala industrial ni a pequeña escala. 
Una de las desventajas es el hecho de que el tratamiento térmico del agua no puede eliminar las esporas patógenas. Por lo tanto, este método no se puede utilizar para desinfectar soluciones acuosas con una composición química desconocida.
Lámparas ultravioleta
La desinfección ultravioleta se logra mediante el uso de rayos con una longitud de onda en el rango de 2000-2950 A, que cambian la forma de las bacterias, destruyéndolas por completo. El efecto depende de la energía impartida por la radiación, el contenido de materia en suspensión en la solución, el número de microorganismos, la turbidez y la capacidad de absorción del medio acuático. Por tanto, se acostumbra distinguir entre los siguientes grados de influencia de la exposición a la radiación:
- Una dosis segura de radiación que no mata las bacterias.
- La dosis mínima que provoca la muerte de algunas bacterias de una especie en particular. Sin embargo, las bacterias que estaban inactivas comienzan a crecer y multiplicarse activamente en un entorno especialmente estimulado. Con una exposición prolongada, mueren.
- Dosis completa, que conduce a la desinfección del agua.
Las E. coli son las más resistentes a la radiación UV. Por tanto, por su cantidad es posible determinar cualitativamente el grado de desinfección del agua en ausencia de bacterias formadoras de esporas. Si están presentes, el criterio para la pureza del agua es la aparición de resistencia a la radiación de las bacterias que forman esporas.
Las fuentes de radiación ultravioleta son las lámparas de mercurio, argón-mercurio o mercurio-cuarzo. La efectividad y viabilidad de su uso depende directamente del coeficiente de absorción. Las lámparas de baja presión tienen un efecto bacteriano máximo, pero tienen una potencia de hasta 30 W, y las de alta presión tienen menos efecto, pero mayor potencia.
Las ventajas del método son:
- No es necesario utilizar las propiedades físicas o químicas del agua ni el uso de reactivos.
- Sin precipitaciones ni impurezas.
- Consistencia del color y sabor del agua, así como ausencia de olores extraños.
- Facilidad de implementación.
Es decir, el método UV es el más seguro y eficaz a la hora de realizar el proceso de desinfección del agua y carece por completo de las desventajas de todos los métodos descritos anteriormente. Sin embargo, antes de utilizarlo, se debe realizar un tratamiento previo para reducir el contenido de impurezas.
Si necesitas purificar el agua con desinfección, debes contactar con profesionales que puedan evaluar la composición y seleccionar correctamente los métodos más efectivos. La empresa EGA podrá completar las tareas asignadas en el menor tiempo posible gracias a las acciones coordinadas de un equipo de especialistas experimentados. Como resultado, el agua será segura para usar como agua potable.
Video
Artículos similares
-
Cómo limpiar adecuadamente un arma: seguridad laboral, procedimiento, herramientas necesarias y productos de limpieza Cómo limpiar adecuadamente una pistola de ánima lisa
Limpiar un arma después de disparar es un procedimiento necesario e importante que debe realizarse después de disparar. Además, las armas deben lubricarse periódicamente durante el almacenamiento a largo plazo, lo que plantea varias preguntas....
-
Opciones para techos a dos aguas y sus características: pasos de cálculo e instalación, foto Conexión de diferentes techos de una casa
Un techo a dos aguas es una estructura de techo que se utiliza con mayor frecuencia en la construcción de viviendas privadas. No sólo es sencillo de construir, sino que también es fiable y económico si se realiza correctamente.
-
Métodos para unir vigas a una casa de troncos Vigas en una casa de troncos redondeada
Contenido del artículo Hoy en día, la construcción de casas con vigas de madera se utiliza ampliamente en diferentes regiones del país. Ya en la antigüedad, nuestros antepasados construyeron este tipo de casas no sólo porque la madera era un material asequible. En casa...
-
Todos los métodos existentes para colocar aislamiento en una pared dentro o fuera de una casa: descripción general de las opciones Cómo colocar lana mineral en una pared de madera
Además de las peculiaridades de la fijación del aislamiento, también existen diferencias en el material base: hormigón, ladrillo o madera. El asesoramiento de expertos ayudará a garantizar un trabajo de alta calidad y un hogar cálido y tranquilo. 4 formas de colocar aislamiento en la pared - aspectos...
-
¿Cómo se construyen los cimientos y qué tiene de bueno?
La carga de los forjados viene determinada por el material del propio forjado y la densidad de la capa aislante o protectora acústica utilizada, con alguna reserva ofreceremos una carga de diseño de 1 metro cuadrado. m de solera con una luz de 6 metros: con una densidad...
-
Bases de bricolaje para una casa hecha de bloques de espuma.
Los bloques de espuma son bloques de hormigón celular, que se clasifica como hormigón poroso. Este material es popular en la construcción privada debido a su peso ligero, resistencia y durabilidad. Este artículo hablará sobre cuándo puedes...