Folletos Informativos de Tecnología de Aguas Residuales de la EPA : Desinfección con ozono. Parte 2

Fuente: www.epa.gov

APLICABILIDAD

La desinfección con ozono se utiliza generalmente en plantas de tamaño mediano o grande una vez que el agua residual haya recibido por lo menos tratamiento secundario. Además de la desinfección, otro uso común del ozono en el tratamiento del agua residual es el control de malos olores.

La desinfección con ozono es el método menos utilizado en los Estados Unidos aún cuando en Europa esta tecnología ha tenido una amplia aceptación por varias décadas. El tratamiento con ozono tiene la capacidad de lograr niveles más altos de desinfección en comparación con el cloro o la luz ultravioleta; sin embargo, los costos de inversión así como los gastos de mantenimiento no son competitivos con las alternativas disponibles. Por lo tanto, el ozono es utilizado con poca frecuencia, principalmente en casos especiales en los cuales otras alternativas no son efectivas.

VENTAJAS Y DESVENTAJAS

Ventajas:

• El ozono es más eficaz que la utilización del cloro para la desinfección o destrucción de virus y bacterias.
• El proceso de ozonización utiliza un período corto de contacto (aproximadamente de 10 a 30 minutos).
• No existen residuos peligrosos que necesiten ser removidos después del proceso de ozonización porque el ozono se descompone rápidamente.
• Después del proceso de ozonización, los microorganismos no crecen nuevamente, a excepción de aquellos que están protegidos por las partículas en la corriente de agua residual.
• El ozono es generado dentro de la planta, existiendo así muy pocos problemas de seguridad industrial asociados con el envío y el transporte.
• El proceso de ozonización eleva la concentración de oxígeno disuelto (O.D.) del efluente. El incremento O.D. puede eliminar la necesidad de reaereación y también puede incrementar el nivel de O.D. en la corriente de agua receptora.

Desventajas

• La baja dosificación puede no desactivar efectivamente algunos virus, esporas o quistes.
• El proceso de ozonización es una tecnología más compleja que la cloración o la desinfección con luz ultravioleta, por lo cual se requieren equipos complicados y sistemas de contacto eficientes.
• El ozono es muy reactivo y corrosivo, requiriendo así de materiales resistentes a la corrosión tales como el acero inoxidable.
• El proceso de ozonización no es económico para las aguas residuales con altas concentraciones de sólidos suspendidos (SS), demanda bioquímica del oxígeno (DBO), demanda química de oxígeno, o carbono orgánico total.
• El ozono es extremadamente irritante y posiblemente tóxico, así que los gases de escape que salen de la cámara de contacto deben ser destruidos para evitar que los trabajadores estén expuestos a ellos.
• El costo del tratamiento puede ser relativamente alto en cuanto a la inversión de capital y la demanda de energía eléctrica.

DESEMPEÑO

Plantas de tratamiento de aguas residuales de Belmont y Southport en Indianápolis, Indiana

En 1985, la ciudad de Indianápolis, Indiana, operaba dos plantas de tratamiento avanzado de aguas residuales en Belmont y Southport, cada una con capacidad de 125 millones de galones por día (mgd) en donde se utilizaba el proceso de desinfección con ozono. La capacidad nominal de los generadores de ozono alimentados por oxígeno era de 6,380 libras diarias, lo cual era utilizado para cumplir con los promedios geométricos semanales y mensuales de desinfección de coliformes fecales establecidos en los permisos de descarga (400 y 200 por 100 ml, respectivamente).

La desinfección fue requerida en ambas plantas de tratamiento de Indianápolis desde el 1 de abril hasta el 31 de octubre de 1985. Las características del funcionamiento de los equipos fueron evaluadas durante el período de desinfección llevado a cabo en 1985 y, consecuentemente, el desempeño de la desinfección fue optimizado durante la temporada de 1986. El costo de inversión de ambos sistemas de ozonización representó cerca del 8% del costo total de la construcción de las plantas. La operación y el mantenimiento de los sistemas de ozonización representaron cerca del 1.9 % y del 3.7 % de los costos totales de operación y mantenimiento de las plantas Belmont y Southport, respectivamente.

En 1989 se llevó a cabo un programa detallado de monitoreo y de control del proceso. Los datos indicaron efectos significativos en el desempeño del proceso debido a los cambios en el caudal del agua residual, la concentración de las coliformes fecales que ingresaban a la cámara de contacto y la demanda de ozono.

La información sobre la demanda de ozono no se conocía previamente. Se realizaron diversos estudios para permitir un mejor control del proceso de desinfección con ozono. Estos incluyeron la instalación reciente de una cámara de contacto de ozono a escala piloto para permitir que el personal de la planta midiera diariamente la demanda de ozono. Además, se realizaron las pruebas con rastreadores para medir la posibilidad de flujo de corto circuito en la cámara de contacto. Los resultados indicaron que se lograba una ventaja notable al agregar deflectores adicionales. Los resultados también señalaron estrategias operacionales que podrían lograr una máxima remoción de coliformes fecales, tales como la reducción del número de cámaras de contacto en operación en condiciones de flujo bajo y moderado.

OPERACION Y MANTENIMIENTO

La generación de ozono utiliza una cantidad significativa de energía eléctrica. Por esto se debe dar una atención constante al sistema para asegurar que el uso de la energía es optimizado para un rendimiento controlado de la desinfección.

No deben existir conexiones con fugas dentro o en los alrededores del generador de ozono. El operador debe monitorear regularmente las subunidades apropiadas para asegurar que no estén recalentadas. Por lo tanto el operador debe verificar rutinariamente que no existan escapes puesto que una fuga muy pequeña puede causar concentraciones inaceptables de ozono en el ambiente. El equipo de monitoreo de ozono debe ser probado y calibrado según lo recomendado por el fabricante del equipo.

Tal como el oxígeno, el ozono tiene una solubilidad limitada y se descompone más rápidamente en agua que en el aire. Este factor, junto con la reactividad del ozono, requiere que la cámara de contacto de ozono esté bien cubierta y que el ozono se difunda al agua residual lo más eficazmente posible.

El ozono en forma gaseosa es explosivo una vez que alcanza una concentración de 240 g/m3. Puesto que la mayoría de los sistemas del proceso de ozonización nunca exceden una concentración gaseosa de ozono de 50 a 200 g/m3, esto no es generalmente un problema. Sin embargo, el ozono en forma gaseosa sigue siendo peligroso durante una cantidad significativa de tiempo, de modo que es necesario tomar medidas extremas de precaución cuando se operan sistemas del gas de ozono.

Es importante que las tuberías del generador de ozono, de distribución, de contacto, del gas de escape y de entrada a la unidad de destrucción de ozono sean purgadas antes de abrir los diversos sistemas o subsistemas. Al ingresar a la cámara de contacto de ozono, el personal debe estar consciente de que existe un potencial de deficiencia de oxígeno o de gas de ozono atrapado a pesar de que se realicen los mejores esfuerzos de limpieza del sistema. El operador debe estar enterado de todos los procedimientos de operación de emergencia requeridos en caso que surgiese un problema. Los operadores deben tener todo el equipo de seguridad industrial disponible para su utilización en caso de que suceda una emergencia. Los parámetros de operación y mantenimiento importantes incluyen:

• Abastecer al generador de ozono con un gas limpio de alimentación que tenga un punto de condensación igual o menor a -60 oC (-76 oC). Si el gas alimentado tiene humedad, la reacción de ozono y la humedad puede generar una condensación muy corrosiva en el interior del ozonizador. La producción del generador puede ser disminuida por la formación de los óxidos de nitrógeno (tales como ácido nítrico).
• Mantener el flujo requerido del enfriador del generador (aire, agua u otro líquido).
• Lubricar el compresor o el soplador de acuerdo con las especificaciones del fabricante. Asegurarse que todas las empaquetaduras de sellado del compresor se encuentren en buenas condiciones.
• Operar el generador de ozono dentro de los parámetros de diseño. Examinar y limpiar regularmente el ozonizador, el suministro de aire y los ensamblajes dieléctricos, y monitorear regularmente la temperatura del generador de ozono.
• Hacer monitoreo del sistema de alimentación y distribución de ozono para asegurar que el volumen necesario tenga suficiente contacto con las aguas residuales.
• Mantener los niveles ambientales de ozono por debajo de los límites de las regulaciones de seguridad aplicables.

COSTOS

El costo de los sistemas de desinfección con ozono depende del fabricante, de la ubicación, de la capacidad de la planta, y de las características del agua residual a ser desinfectada. Los costos del proceso de ozonización son generalmente altos en comparación con otras técnicas de desinfección.

La Tabla 2 muestra una estimación de costos típica (valores bajos a medianos) para el sistema de desinfección con ozono utilizado para desinfectar 1 mgd de agua residual. Los costos se basan en agua residual que ha pasado por los procesos de tratamiento primario y secundario en un sistema correctamente diseñado (el contenido del DBO no debe exceder 30 miligramos por litro [mg/L] y el contenido de los sólidos suspendidos debe ser menor a 30 mg/L). En general, los costos son influenciados en gran parte por factores específicos de la localidad; por esto, las estimaciones que se presentan a continuación son valores típicos que pueden variar de un sitio a otro.

Debido a que la concentración de ozono generada del aire o del oxígeno es tan reducida, la eficacia de transferencia a la fase líquida es una consideración económica crítica. Por esta razón las cámaras de contacto utilizadas son generalmente muy profundas y recubiertas.

El costo total de un sistema de ozonización también es determinado en gran parte por el costo de inversión y los costos de operación y mantenimiento. Los costos anuales de operación para la desinfección con ozono incluyen el consumo de energía, los suministros, la reparación de equipos misceláneos y las necesidades de personal.

TABLA 2 ESTIMACIÓN DE COSTOS TÍPICOS DE UN SISTEMA DE OZONIZACIÓN

gpm: galones por minuto
pcm: pies cúbicos por minuto
Fuente: Champion Technology, 1998

Otra consideración referente al costo es que cada sistema de ozonización es muy específico para cada caso, dependiendo de las limitaciones del efluente de la planta. Se deberán contactar empresas de abastecimiento de substancias químicas para obtener información específica de costos.

REFERENCIAS

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10. Rasmussen, Karen (Frost & Sullivan). 1998. Pollution Engineering Online. Market Forecast: Wastewater Treatment Equipment Markets.” WEFTEC, Orlando, FL.

INFORMACION ADICIONAL

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