Desinfección de efluentes. Parte 2
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- El 4 junio, 2007
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Descloración
En algunas plantas de tratamiento una vez efectuada la cloración se debe hacer destruir parte del cloro residual (descloración) para llegar a los máximos permitidos de cloro residual en la descarga.
Se utiliza dióxido de azufre, metabisulfito de sodio y bisulfito de sodio como sustancias desclorantes.
Para dióxido de azufre las reacciones son:
SO2 + H2 O + HClO —–> 3 H++ Cl –+ SO42 –
SO2 + 2H2 O + NH2 Cl —-> NH4 ++ 2 H++ Cl-+ SO42 –
Para metabisulfito de sodio:
Na2 S2 O5+ 3 H2O+ 2 Cl2 —-> 2 NaHSO4 + 4 HCl
3 Na2 S2 O5 + 9 H2 O+ 6 Cl2 + 2 NH3 —-> 6 NaHSO4 + 10 HCl + 2 NH4 Cl
Con bisulfito de sodio:
NaHSO3 + H2 O+Cl2 —-> NaHSO4 + 2 HCl
3 NaHSO3 + 3 H2 O+3 Cl2 + NH3 —-> 3 NaHSO4 + 5 HCl +NH4Cl
Para lograr un buen control del proceso se debe tener una buena eficiencia de mezcla.
En el caso del dióxido de azufre, el mismo se inyecta en el efluente desinfectado justo después de l tratamiento en la cámara de contacto, seguido de una rápida mezcla en cañerías o en cámara con mezclador mecánico o con un difusor de aire.
Irradiación por luz ultravioleta
La luz ultravioleta mata bacterias y virus en un efluente por destrucción de su material genético, previniendo así la replicación A una longitud de onda de 253,7 nm mata los microorganismos sin alterar las propiedades físicas y químicas del efluente. La luz ultravioleta no deja residuos que puedan afectar las aguas receptoras, sólo algo de calor.
La efectividad de muerte de microorganismos depende de la intensidad de la luz y del tiempo de contacto. Cualquier condición que disminuya estos parámetros disminuirá la efectividad del método de desinfección .
El caudal afecta el tiempo de contacto ya que a mayor caudal menor tiempo de contacto.
Las características de los efluentes que más afectan el desempeño de desinfección con UV sonla transmisión de UV y la cantidad de sólidos en suspensión o turbiedad.
La disminución de la transmisión disminuye la intensidad de luz que llega a las bacterias.
La dosis de de luz UV se define como :
D = I t
D = dosis
I = intensidad
T = tiempo
Variables de control de proceso
La eficiencia de un reactor de luz ultravioleta depende de:
- Transmisión o absorbancia de UV
- Concentración de sólidos en suspensión
- Caudal hidráulico
- Concentración de hierro o dureza
- Fuente del efluente
- Requerimientos de desinfección
- Vida de la lámpara
- Diseño de equipo
- Crecimiento biológico en la superficie del reactor
Intensidad
La velocidad de desinfección se relaciona directamente con la intensidad media de la luz UV. La intensidad de la luz depende del tipo de lámpara, del espaciamiento entre lámparas, de la calidad del efluente y del grosor dela cubierta de la lámpara. El operador puede controlar esto último porlimpieza regular de la lámpara para remover la capa de suciedad depositada
La siguiente ecuación aproxima la remoción de bacterias en función de la intensidad de radiación UV:
N = No exp ( -KIt)
N = Nro de colonias de coliformes en 100 ml después de la irradiación UV
No = Nro de colonias de coliformes en 100 ml antesde la irradiación UV
K = constante de velocidad , cm2 /Ws
I = intensidad de la radiación UV, W/ cm2 aλ = 253,7 nm
t = tiempo de exposición en segundos
Características hidráulicas del reactor
La eficiencia de un reactor de irradiación UV depende del índice de dispersión (Ex), quien esta relacionado directamente al tiempo de exposición y a la configuración de las lámparas (espaciamiento entre ellas) La siguiente expresión matemática muestra la relación de la eficiencia de la irradiación Uv con Ex, la velocidad del fluido (U) y la concentración de sólidos en suspensión (SS)
L/Lo =exp [ (U. X / 2Ex) ( 1 – ( 1+ 4KEx/U2 )1/2 ) ] + C (SS)2
Ex = coeficiente de dispersión de luz UV
L = concentración de microorganismos después de la irradiación UV, colonias / 100 ml
Lo = concentración de microorganismos antes de la irradiación UV, colonias / 100 ml
U = velocidad del fluido, cm/ seg
X = distancia frontal recorrida durante la exposición, cm
K = contante de velocidad de desinfección, seg –1
C = constante, 0,25 para coliformes fecales y 0,9 para coliformes totales
SS = sólidos en suspensión, mg/ L
Tiempo de exposición
Esta variable estáinversamente relacionada a la velocidad del fluido, depende de la configuración de la lámpara ( espaciamiento y tiempo de retención en el reactor).
Lámparas que estén con espaciamiento corto ( muy juntas) tienen una mayor intensidad de radiación UV.
Calidad del efluente de agua residual:
La turbiedad del efluente ( contenido de sólidos en suspensión ) es la variable que más inhibe el proceso de desinfección . para una mejor desinfección por radiación UV el contenido de SS debe ser menor a 10 a 15 mg/L y la turbiedad menor que 5 o 10 NTU.
Edad de la lámpara ultravioleta
La edad de la lámpara influye grandemente en la intensidad de luz emitida.
Se debe monitorear las lámparas y hacer un inventario de reemplazo de lámparas.
Control de proceso
El sistema de UV necesita controles capaces de apagar y prender lámparas para mantener la intensidad de radiación UV proporcional al flujo hidráulico.
Otros elemento del sistema de control serían:
- Monitores de intensidad
- Medidores de potencia
- Indicadores de operación de lámparas
- Indicadores de temperatura de lámparas ( la optima temperatura es de 40 °C,si se excede se debe enfriar)
- Sensores de caudal excesivamente bajo
- Alarmas
- Etc
El operador puede controlar las siguientes condiciones para una mejor operación:
- IntensidadUV de la lámpara
- Formación de película de suciedad depositada en lámparas
- Transmisión de UV en el efluente
La intensidad de UV de la lámpara se puede medir por un sensor adecuado y mediante los ensayos bacteriológicos verificar la desinfección del efluente.
Se debe remover las películas de suciedad de las lámparas porque afectan la intensidad de UV transmitida por las mismas.
Los parámetros que interfieren como color, sólidos en suspensión , altos niveles de nitratos afectan la transmisión de UV, por lo que el operador debe saber tomar las medidas necesarias en el tren de tratamiento del efluente.
Se deben tener dos líneas de operación de UV si la planta de tratamiento y desinfección opera las 24 horas.
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