1.INTRODUCCIÓN

1.1.- CARACTERISTICAS FISICO-QUIMICAS DEL OZONO:

El ozono es una forma alotrópica del oxígeno en la que los tres átomos de este elemento se combinan para generar la molécula de ozono. El ozono se forma cuando las moléculas de oxígeno son excitadas lo suficiente para descomponerse en oxígeno atómico , las colisiones entre los átomos provocan la formación de ozono. Es un gas de color azulado, más pesado que el aire , de olor fuerte y penetrante, que como se ha dicho anteriormente se encuentra en estado natural diluido en grandes masas de oxígeno es el causante del color azul del cielo.

El ozono es uno de los oxidantes más enérgicos de la naturaleza, puesto que su potencial electroquímico es de 2.07 eV frente a 1.36 eV del cloro gas. Concretamente, oxida muy rápidamente estructuras orgánicas, lo que hace que desde hace algún tiempo sea el esterilizante más usado para las aguas potables de los paises más desarrollados.

La capa de ozono -ozonosfera- está comprendida en una región entre los 25 y 30 Km de altitud, su acción es la protección de los rayos ultravioletas más nocivos para la vida, su influencia es fundamental en nuestro ecosistema.

 Otras características:

Fórmula química	O3
Masa molecular	48 g/ml
Temperatura de condensación	-112 Cº
Temperatura de fusión	-192 Cº
Densidad.(líquido)	1.572 g/cm3
Densidad.(gas)	2.144 g/cm3

APLICACIONES GENERALES DEL OZONO

 

• Depuración de aguas potables. Tratamiento de aguas residuales urbanas e industriales.

• Reducción de contaminantes: pesticidas, fenoles, metales  pesados.

• Agua ultrapura para industria.

• Esterilización de agua en intercambiadores de calor y torres de refrigeración.

• Tratamiento de salmueras en industria quesera, animal y hortofrutícola.

• Esterilización de hospitales, saunas, vestuarios...

• Esterilización de aguas de limpieza  de embotelladoras.

 

1.2.- Breve historia del ozono y sus tratamientos iniciales

 

En el año 1785 M. Von Marum,  investigando con máquinas electroestáticas,   observó   la   presencia   de   un   olor característico,   fenómeno   que   hizo   constatar   en   sus conclusiones. Al realizar la electrólisis del agua Cruickshank en 1801 observó también ese olor característico. No fue hasta 1840 cuando se pudo clasificar, siendo el científico Schümbein quien lo denominó por vez primera "ozono", nombre proveniente del griego que significa olor. Desde ese año y hasta 1863, se pensó que se trataba de un peróxido de hidrógeno, hasta que Sonet confirmó el hecho de que se trataba de un compuesto formado sólo por átomos de oxígeno. Si bien fueron muchos los científicos en determinar sus características, sólo M.P. Otto fue el que logró determinar su densidad, peso molecular, logrando además producirlo y controlarlo artificialmente por medio de descargas eléctricas. El primer intento de esterilizar agua con ozono fue en 1893 y la primera vez que se utilizó comercialmente  para  la  desinfección  de  agua municipal  fue durante el año 1906 en Niza, Francia.

Así se empleo  uno de los agentes oxidantes para la desinfección de aguas.

El ozono es un bi-radical libre de oxígeno triatómico y se genera a partir del oxígeno biatómico cuando se expone a una radiación con longitud de onda entre 185 y 210 nm, es decir a longitudes de onda de la radiación solar y en la vecindad de fuentes eléctricas.

La siguiente lista nos da una noción de la variedad de aplicaciones del ozono en el tratamiento del agua:

•              - Desinfección bacterial.

•              - Inivición viral. 

•              - Oxidación del Hierro y Manganeso.

•              - Reducción de  Sales pesadas (Oxidación).

•              - Eliminación del color, sabor, olor (Oxidación).

•              - Eliminación de la turbiedad o suspensión de solidos(Oxidación).

•              - Eliminación de Algas (Oxidación).

•              - Oxidación de Organicos (Fenoles, Detergentes, Pesticidas).

•              - Microfloculación de disolventes orgánicos (Oxidación).

•              - Oxidación de Inorgánicos (Cianuros, Sulfuros y Nitritos).

•              - Pretratamiento de procesos biológicos ( Sales, Antracitas, GAC).

•              - Reducción de Trihalometanos, y otros elementos organos clorados.  

En todo el escrito estaremos estableciendo un enfrentamiento  Ozono (O³) versus Cloro (Cl), dado que es el Cl., el elemento más usado como agente en la desinfección del agua potable en todo el mundo.

En general ambos elementos realizan la misma misión, tratamiento del agua por oxidación química, desde hace mucho tiempo se viene intentando la destrucción de los gérmenes patógenos por oxidación a base de reacción química. Normalmente constituye la etapa final de otros tratamientos, almacenaje, filtración, floculación, decantación, etc...

En esta última etapa de tratamiento por oxidación, se han venido utilizando como reactivos, el cloro y sus derivados, el bromo, iodo, ozono, permanganato potásico e incluso el agua oxigenada.

De todos ellos, tan solo se ha generalizado a nivel de uso mundial el cloro y sus compuestos, ahora bien, a parte de otras consecuencias nocivas para la salud es evidente que el olor y sabor que permanece después del tratamiento en el agua es desagradable e incluso puede resultar nocivo para la salud.

El Ozono, dado que es el mayor oxidante conocido después del flúor, es evidente que será más rápido en su actuación pero además es inodoro e insípido y no se le conocen derivados que puedan ser perjudiciales a la salud.

Las razones para que se haya divulgado y generalizado el uso del Cloro frente al del ozono han sido, precio, era más barata en principio una instalación del Cloro que de Ozono y primordialmente debido a la fuerte inestabilidad del Ozono los métodos de generación eran complicados y muy onerosos.

 

 

 

2.- OZONO VERSUS CLORO

Aunque el cloro es el agente más usado en la desinfección del agua potable, el uso del ozono para este menester ha sido contínuo en Francia durante los últimos 80 años, y posteriormente se ha extendido a Alemania, Holanda, Suiza y a otros países de Europa, y más recientemente a Canadá.

Especialmente en estos últimos años, se viene cuestionando la validez del cloro como desinfectante de aguas potables, no por su reconocido poder bactericida y viricida, sino a causa de la formación de compuestos indeseables en las aguas cloradas, por ejemplo, si las aguas a tratar contienen nitrógeno orgánico o amoníaco libre, se forman cloraminas que producen olores en el agua y que se está barajando la posibilidad de que sean agentes cancerígenos. Si las aguas contienen pequeñas cantidades de fenoles, que se forman por la adición del cloro, los denominados clorofenoles que producen en el agua olores y sabores medicamentosos tan desagradables que a concentraciones del orden de 0,01 mg/l la hacen inaceptable para el consumo humano. Pero sin duda, el mayor incoveniente que se le achaca al cloro es la formación, si el agua es portadora de la materia orgánica adecuada, de compuestos clorados tales como los PCB's (binefilos policlorados) que tienen un probado carácter carcinógeno. En los últimos años, en Estados Unidos, se vienen encontrando cantidades apreciables de PCB's en los principales ríos y lagos.

Frente a estos inconvenientes del cloro, el ozono no solo no forma productos que puedan considerarse como cancerígenos ni produce sabores u olores al agua, sino que elimina a los posibles carcinógenos y elimina los sabores y olores del agua.

Durante años se han realizado numerosos trabajos para establecer el poder relativo del cloro y del ozono en la destrucción de bacterias y virus, y por lo tanto se pueden aportar datos que demuestran que el ozono es, como desinfectante, mucho más eficaz que el cloro.

En 1944, Smith y Bodkin compararon la acción bactericida del cloro y del ozono a diferentes valores del pH. A pH 5 el tiempo necesario para esterilizar un litro de muestra que contenía una cantidad de bacterias totales de 8 10⁷/100 ml., es de 5 minutos y a pH 8 de 7.5 minutos concentraciones de ozono de 0.13 y 0.20 mg/l de ozono respectivamente. Por contra, la concentración de cloro necesaria para esterilizar la misma agua, es de 2.7 mg/l a pH 5 y de 7.9 mg/l a pH 8, es decir, 40 veces superior.

Otro ejemplo es el llevado a cabo en Suiza con el agua del Lago Petit. El ozono en concentraciones de 1 mg/l reduce el contenido en bacterias totales desde 190/ml a menos de 1/ml en un tiempo de contacto de un minuto, mientras que el cloro a igual concentración reduce el número de bacterias a 40/ml en cinco minutos y a 2/ml en 40 minutos.

Bringman observó que 0.1 mg/l de cloro requieren 4 horas para eliminar 6 10⁴ células de E. Coli en agua, mientras que 0.1 mg/l de ozono requieren únicamente 5 segundos. Análogamente, Kessel, encontró que para desinfectar un agua contenido virus de la poliomielitis con 1 mg/l de cloro se necesitaban dos horas, y con solo 0.05 mg/l de ozono bastaban únicamente dos minutos.

Quizá la prueba más evidente de la superioridad del ozono frente al cloro sea la aportada por R.N. Kinman: usando agua destilada a pH 7 y a 25 grados de temperatura en la que había 10⁶/ml E. Coli, 0.01 mg/l de ozono son capaces de eliminar totalmente los microorganismos en un tiempo de 15 segundos, mientras que una cantidad de cloro similar es inefectiva, y una cantidad 60 veces superior necesita el doble de tiempo para desinfectar el agua.

Se puede decir pues, que el ozono actúa en la desinfección de 600 a 3.000 veces más rápido que el cloro.

En la tabla siguiente se indican las concentraciones de desinfectante, en mg/l., necesarias para matar o inactivar el 99.9% de los organismos tabulados en diez minutos y a 5 grados de temperatura.

 

DESINFECTANTE	BACTERIAS	CISTIDOS	VIRUS	ESPORAS
O3	0.001	1.0	0.1	0.2
Cl2 como ClOH	0.02	10.0	0.4	10.0
Cl2 como ClO-	2.0	1000	20.0	1000
Cl2 como ClNH2	5.0	20.0	100	400
Cl2 (pH 7.5)	0.04	20.0	0.8	20.0
Cl2 (pH 8)	0.1	50.0	2.0	50.0

 

 

En resumen, puede concluirse que el ozono en el tratamiento de aguas tiene las siguientes ventajas

1.- La ozonización elimina el color causado por el hierro, manganeso o la materia carbonosa, y los sabores y olores debidos a la presencia de materia orgánica.

2.- El ozono reduce la turbiedad, el contenido en sólidos en suspensión y las demandas química y biológica de oxígeno. Además, puede eliminar detergentes y otras substancias tensoactivas no biodegradables. El grado de eliminación dependerá de la cantidad de ozono usada.

3.- El ozono es un poderoso desinfectante. No sólo mata a las bacterias patógenas, sino que además, inactiva a los virus y a otros microorganismos que no son sensibles a la desinfección ordinaria con cloro.

4.- La ozonización es más barata que la supercloración seguida de una declorinación ordinaria.

5.- Como tratamiento terciario de efluentes secundarios, la ozonización es considerablemente más barata que la adsorción con carbón activo.

6.- Si no hay posterior recontaminación, el ozono residual es suficiente para efectuar una desinfección común.

7.- El ozono puede ser detectado por el hombre mucho antes de que llegue al nivel tóxico.

8.- El ozono no produce en el agua aumento en el contenido de sales inorgánicas ni subproductos nocivos.

 

 

 

3.-INCORPORACION DEL OZONO AL AGUA

 

Independientemente de los problemas de generación, que con nuestro sistema se evitan,  ya que no produce ni radiación de ningún tipo, ni óxidos nitrosos y es una producción en frío: debemos incorporar el ozono al agua, hasta alcanzar las concentraciones deseadas en el agua a tratar. Como vehículo portante empleamos aire con una concentración determinada de ozono que se hace barbotear, bien directamente o por medio de un difusor: normalmente las relaciones de concentración son de 10 g. O₃/m³ aire para obtener 1 g. O₃/m³ de agua; es decir 100 lts. de aire ozonizado por cada m³ de agua, esta norma no es fija y sólo puede ser tenida en cuenta a título orientativo.

En cada caso la calidad del agua, su procedencia, el caudal de renovación, el volumen a tratar y el residual de O₃ en gr/m³ que deseamos obtener, además de otros muchos datos que según los casos se pueden necesitar como, presión en el punto de aplicación, agitación, temperatura, etc., todo ello nos permitirá elegir un modelo apropiado de nuestra gama de equipos para el tratamiento de aguas.

Digamos que la transferencia del ozono al agua, se rigen por la ley de Henry, es decir que las cantidades disueltas son función de la presión y la temperatura.

 

 

4.-APLICACIONES DEL OZONO AL AGUA

4.1.- USO INDUSTRIAL.

 

El ozono se utiliza en la industria para una amplia variedad de aplicaciones.

1.- AGUA DE REFRIGERACION. En muchos procesos de fabricación y particularmente en la producción de energía eléctrica, se requiere agua de refrigeración. Para prevenir el crecimiento de microorganismos en el agua de refrigeración, que reducirían el intercambio calorífico, se dosifican grandes cantidades de ozono. Cuando se trata de agua de mar, también se dosifica ozono para controlar la formación de colonias de moluscos en el interior del sistema de refrigeración.

2.- INDUSTRIA ALIMENTICIA. El ozono es muy utilizado en la industria pesquera, avícola, lechera, destilación de bebidas, así como en el envasado de frutas y vegetales. Su aplicación se efectúa tanto en el proceso de producción como en el de limpieza.

3.- INDUSTRIA PAPELERA. Se emplea el ozono en la industria papelera para evitar la formación de limos mejorando con ello la calidad del producto final.

4.- INDUSTRIA GALVANOPLASTICA. Los vertidos de cianuros producidos por este tipo de industria son químicamente oxidados en soluciones alcalinas por el ozono, transformándolos en sustancias inocuas.

5.- OTROS USOS. El ozono se utiliza también como ayuda en la vulcanización de los productos de goma. para la regeneración de soluciones de mordientes químicos, etc.

 

4.2.- TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES

 

1.- ALCANTARILLAS. Se aplica ozono al agua residual urbana en los sistemas de recogida, la función principal es la eliminación de olores desagradables.

2.- PREOZONIZACION. Se dosifica ozono al agua residual bruta a su llegada a una estación depuradora, en diversos puntos de la red troncal.

3.- POST-OZONIZACION. Dosificación de ozono al efluente de una estación de depuración de aguas residuales,generalmenteel el tratamiento con ozono en una Estación de Tratamiento aguas Residuales (EDAR), se puede aplicar en diversos puntos, desde las balsas de decantación primaria para aumentar la floculación, hasta el tratamiento más habitual en el último estado, clarificación, logrando un importante descenso de la DQO y DBO.

4.- OBJETIVOS. Se añade ozono al agua residual urbana con los fines siguientes

• Control del olor.

• Prevención de la septicidad.

• Reducción de la DBO.

• Facilitar la eliminación de grasas y espumas.

• Prevención de estancamientos y control de insectos en  filtros percoladores.

• Control de "bulking" en fangos.

• Control de formación de espumas.

• Destrucción de cianuros.

• Eliminación de fenoles.

• Ayudante de la coagulación.

• Eliminación de nitrógeno (bien por ozonización al "breakpoint" o bien por la eliminación de cloraminas en un lecho de carbón).

• Desinfección.

 

4.3.- TRATAMIENTO DE AGUA POTABLE

 

1.- OZONIZACION SIMPLE. En muchos abastecimientos de agua, el único tratamiento que se realiza es el de dosificar ozono.

2.- PREOZONIZACION. Dosificación de ozono al agua antes de cualquier tratamiento posterior.

3.- POST-OZONIZACION. Dosificación de ozono en la última fase de un proceso de tratamiento.

4.- OBJETIVOS. El ozono se añade a un suministro de agua con fines químicos y/o bacteriológicos para:

a) Desinfección.

b) Prevenir la formación de limo y el crecimiento de algas.

c) Control de sabor y olor.

d) Oxidación del hierro y manganeso.

e) Eliminación del sulfuro de hidrogeno.

 f) Eliminación del color.

 

 

 

4.4.- VENTAJAS DEL TRATAMIENTO CON OZONO

 

1.-El ozono es uno de los oxidantes más fuertes conseguidos para el tratamiento de agua, ( su potencial de oxidación de 2,07V contra 1.36V del Cloro Gas).

2.- El ozono es el más fuerte de los desinfectantes en general.

3.-Los subproductos de oxidación de las materias orgánicas más conocidos con ozono, aldehidos, fenoles, ácidos carboxílicos, etc,son similares a los debidos a la degradación natural biológica.

4.- La adicción de ozono al agua no añade ningún compuesto químico extraño no aumentando tampoco la concentración de sólidos totales disueltos.

5.- El tratamiento con ozono, no aumenta la alcalinidad del agua.

6.- El ozono tiene una vida media muy corta disuelto en agua. No aparecen generalmente trazas después de 90 minutos en agua limpia. Como contrapartida, el uso de ozono, no es indicado para tratamientos donde se exija un residual de oxidante a lo largo de una conducción, usaremos otros sistemas concomitantes como ClO₂ o Cl libre.

7.- El ozono reacciona con desinfectantes secundarios en tratamientos integrales (EDAP):con el ion hipoclorito, produce iones Cloritos y Cloratos. Con las monocloraminas se producen Cloritos y Nitratos. Con Dióxido de Cloro Cl₂O produce iones Clorito y Clorato.

8.- La oxidación con ozono de algunas materias orgánicas producen una mejor floculación sirviendo las sales férricas también oxidadas como coagulante.

9.- Cuando el ozono reacciona con una pequeña parte de peróxidos de oxígeno las tasas de oxidación de algunos compuestos orgánicos (PCE y TCE), se incrementan muy rápidamente.

10.-El ozono oxida rápidamente sales de hierro y Manganeso disueltos en agua freáticas o embalsadas, produciendo oxidos insolubles que facilmente son eliminados en un proceso de decantación.

11.- La oxidación parcial de muchas estructuras orgánicas, aumentan su biodegradabilidad, con lo cual al pasar posteriormente por filtros de arena muchos de estos compuestos carbonanos  serán convertidos en CO2 y agua ( siempre que exista una ausencia total de cloro libre). Estas ventajas aportadas al  agua tratada por el ozono se obtienen con un simple sistema de ozonización,para optimizar los resultados siempre es aconsejable una ozonización en dos fases, (pre y ozonización ). Es importante insistir en la automatización de las instalaciones con elementos de medición y control apropiados, siempre bajo control de autómatas electrónicos más o menos sofisticados: controladores P.I.D., sistemas SCADA, sistemas de Control Distribuido, etc.

 

 

5.- CONCENTRACIONES Y RESIDUALES.

 

Ya en puntos anteriores, hemos hablado de concentraciones y residuales, necesarios para el tratamiento de diversas aguas, realizando un comparativo frente a los mismos parámetros del cloro, no obstante creemos interesante el ampliar un poco los resultados obtenidos por algunos investigadores, lo que nos dará una idea mejor de la insuperabilidad del ozono frente a cualquier otro tratamiento.

Para grandes tratamientos se están utilizando concentraciones de 2 a 4 gr. O_3/ m³ de H₂O. Hoy en día se reconocen que concentraciones menores tienen un éxito sorprendente frente al cloro sobre todo los residuales de Ozono en agua no tienen porque ser mayores que los del cloro sino iguales si queremos una acción más rápida o menores para tiempos de contacto iguales.

Cada tratamiento en particular debe ser resuelto en función de sus características peculiares, en aguas muy cargadas es común realizar la ozonización en etapas sucesivas, por el método de cámaras y utilizando el aire excedente para recircularlo con lo cual se gana en riqueza de ozono en la producción.

 

 

5.1. Acción Bactericida

 

Este fue el objetivo inicial de la ozonización en la industria del agua; para una mortalidad del 99% se necesitan dosis residuales tanto de cloro como de ozono comparables: 0,2 gr/m³ a 0,5 gr O₃/m³ H₂O en las suspensiones bacterianas los tiempos de contacto necesarios están en relación 1 a 10; esto nos lleva a la realidad de que la esterilización por cloro debera efectuarse en instalaciones de gran volumen. Por otro lado el ozono es mucho más activo que el cloro frente a esporas y quistes. Además cuando el pH y temperatura varían; los resultados de ozonización son mucho más constantes que la cloración.

5.2 Acción Virulicida

El ozono actúa de forma clara, rápida y radical sobre la gran mayoría de virus, su acción como en el caso de las bacterias es por oxidación global de la materia. Con un residual de 0,3 gr. O₃/m³ de agua, manteniendo durante 4 minutos el grado de la inactivación es superior al 99,9% de los virus presentes al principio, en cualquier tipo de agua.

 

5.3 Acción sobre el placton

  La aplicación del ozono en concentración de 0,5 a 1 gr. O₃/m³ de agua destruye también las algas y protozoos. Así como las larvas de moluscos, 98% con concentración de 1 a 1,5 gr. de  O₃/m³ de agua. La ozonización destruye igualmente productos que resultan del metabolismo de los componentes del placton y que producirían olores y sabores desagradables.

5.4 Acción sobre polucionantes

El color natural del agua puede tener diferentes orígenes, entre los que se pueden citar las sustancias húmicas asociadas o no a iones metálicos (como el hierro y el manganeso), materia vegetal en descomposición, algas microscópicas, materias colorantes provenientes de residuos industriales. La eficacia de la ozonización en la eliminación del color ha llamado poderosamente la atención a los responsables del suministro de agua de todos los países y su eficacia viene certificada por abundante bibliografía inglesa, alemana, americana, francesa, rusa, etc.; las dosis de tratamiento que se indican son relativamente elevadas, 2 gr/m³ y más, el tiempo de contacto está comprendido entre 3 y 15 minutos. La rapidez de acción está en función de la temperatura, del pH y de la presencia de cuerpos extraños cuya previa eliminación nos lleva a una disminución de la dosis de ozonización. Deben mencionarse dos aspectos particulares, tales como la presencia de hierro y manganeso y el de la materia orgánica reductora.

Con mucha frecuencia existe una relación directa entre la presencia de iones hierro y manganeso y el color del agua. La eliminación del hierro y el manganeso como tales, no justifica el empleo de ozono; a menudo pueden aplicarse otros procedimientos para eliminarlos. Sin embargo, estos elementos pueden formar complejos con grupos aniónicos que deben destruirse con anterioridad. En este caso el ozono es el reactivo que debe elegirse; precipita los elementos no deseables en forma de hidratos insolubles de valencia elevada y todo ello a los pH que normalmente se encuentran en las aguas naturales.

Esta acción es particularmente interesante en el caso del manganeso. La transformación del manganeso en hidrato tetravalente Mn (OH)₂, por el oxígeno del aire, el cual es insoluble, exige un pH superior a 10 en ausencia de catalizador, y un pH 8,5 en presencia de óxidos superiores de manganeso. Por el contrario, el ozono provoca, sin la presencia de catalizador, una precipitación total a partir de un pH de 6,5. La presencia de materias orgánicas reductoras, tales como los polifenoles, por ejemplo, entorpece la eliminación del color por los medios utilizados habitualmente. Una preozonización enérgica provoca una desunión de las materias orgánicas y una especie de floculación aparente de las materias colorantes que pueden ser retenidas por un dispositivo de separación mecánica: filtro o micromatiz. Un método como éste es el que se aplica en muchas estaciones de tratamiento francesa, sobre todo de la región occidental.

Los gustos y olores del agua son sin duda uno de los motivos de preocupación más notables de los distribuidores de agua, y a los cuales son extremadamente sensibles los consumidores. Pueden clasificarse en varias clases teniendo en cuenta:

 

-          Origen mineral:

o       Hierro, manganeso, sulfhídrico, mineralización total elevada.

-          Origen orgánico natural:

o       ácidos húmicos, taninos, materias orgánicas aportadas por arrastre durante    las lluvias, algas y generalmente masa de placton.

-          Origen urbano:

o       productos de descomposición de materias orgánicas de desechos urbanos   (glúcidos, prótidos y lípidos).

-          Origen industrial:

o       desechos químicos, detergentes, hidrocarburos, alquitranes.

-          Origen agrícola:

o       pesticidas, herbicidas, abono mineral.

-          Origen propio del tratamiento:

o       principalmente productos clorados fijados en las materias contaminantes descritas con anterioridad.

En la práctica, muy raramente se encuentra el caso de gustos y olores que provienen de un solo origen de contaminación, sino que éstos provienen de una combinación de varios de ellos. En la mayoría de los casos debe hacerse frente a situaciones provenientes de contaminaciones diversas y éstas pueden encontrarse simultánea o sucesivamente en el curso de un año hidrológico.

La ozonización, ya sea final o repartida en preozonización y ozonización, en cualquier caso es muy eficaz para la eliminación de olores tenaces de tierra, de moho o farmaceúticos, sin que, como los derivados clorados, aparezcan gustos debidos a clorofenoles. Estos gustos que aparecen en las aguas precloradas, desaparecen a menudo después de la ozonización.

Tengamos en cuenta, finalmente, que el agua ozonizada se carga, como consecuencia de la auto destrucción del ozono residual, con una cantidad notable de oxígeno disuelto que le da un gusto agradable, apreciado por el consumidor.

El ozono actúa generalmente sobre estos micropulacionantes en dosis parecidas a las que se utilizan en la inactivación de virus y en la esterilización.

Si existen fenoles en pequeñas concentraciones en las aguas sin tratar, se eliminan radicalmente mediante una ozonización aplicada en dosis bactericidas o virulicidas.

Sin embargo, también se ha estudiado la acción del ozono sobre aguas más concentradas en fenoles. Se ha realizado durante estos últimos años en Rusia un detallado trabajo con aguas residuales y de río muy cargadas (agua del Dníeper), con contenidos de 1 mg/l a 10 mg/l de compuestos hidroxilados (fenoles, natfloles, cresoles, pirocatequina, etc.). La influencia del pH (2 a 14) y del tiempo de contacto (5 min. a 20 min.), ha sido evidente. La presencia de cloro hace más fácil la desodorización del agua, pero disminuye el porcentaje de destrucción de cresoles y naftoles. Por fin, el aumento del pH favorece la disminución de las concentraciones de fenol.

Un estudio americano realizado con aguas que contenían diferentes derivados de fenol, y con aguas residuales de las fábricas de coke, muestra que concentraciones de fenol de 5 mg/l desparecen en 10 a 15 minutos con tratamientos de una dosis de ozono en el agua de 2,5 g/m³ a 6 g/m³.

Los cresoles en concentraciones de 0,2 g/m³ a 0,4 mg/l se destruyen igualmente en estas condiciones. En los casos de di y trifenoles de 0,2 mg/l (solución coloreada) y naftoles de 0,5 mg/l, se obtiene su destrucción por medio de ozono en 10 minutos.

Los detergentes se oxidan parcialmente por el ozono. Normalmente, en Francia hemos comprobado personalmente que los contenidos en aguas brutas varían de 50 a 300 g/l (expresados en lauril sulfato sódico) y se destruyen en más de un 90% en un tratamiento que posea ozonización final de 2,5 g/m³ a 4 g/m³. Puede decirse que la eficacia de este tratamiento radica esencialmente en el ozono, ya que las concentraciones en aguas decantadas y filtradas es un 70% aproximadamente de los correspondientes contenidos iniciales.

La demanda de ozono de los detergentes es del orden de 3 mg por 1 mg de ABS, que corresponde a un poco menos de 10 mg de ozono por radical funcional - 5O₃ Na.

Las sustancias extraíbles al cloroformo se eliminan excelentemente cuando las concentraciones iniciales son de 0,5 g/m³ a 1 g/m³ en el agua bruta; las concentraciones en el agua ozonizada a nivel de red de distribución se reducen a 0,05-0,1 g/m³ (esta última cifra es comparable a los resultados obtenidos con ciertas aguas minerales de referencia).

Se han realizado recientemente trabajos de ozonización en laboratorio de emulsiones de petróleo bruto (6,5 mg/l a 200 mg/l) y productos petrolíferos (3 mg/l a 6Mg/l).

Se obtiene una destrucción imperfecta del petróleo en 10 minutos (persiste olor a keroseno), contrariamente se obtiene en el mismo tiempo una desorización completa de la mezcla keroseno-gasolina. La demanda (experimental) de ozono es de 1,5 g/O₃ a 1,7g/O₃ por gramo de producto.

 

6.- COMPORTAMIENTO DEL OZONO EN EL AGUA.

A continuación referimos las generalidades del tratamiento de aguas por ozono,  es evidente que hemos preferido hablar siempre de ozonización de grandes caudales de agua; situación que cuando se presenta exige un proyecto completo de tratamiento.

Recordemos una vez más que el ozono, a pesar de ser coagulante en determinadas ocasiones y según las condiciones de pH, normalmente se utiliza como sustituto del cloro, como una fase más del tratamiento, e incluso es aconsejable como ayuda a un tratamiento hecho, por cloro para garantizar la ausencia de gérmenes, olores y sabores con un ahorro del 70% consumo de cloro.

 

 

ACCION DE LOS OXIDANTES MÁS COMUNES SOBRE LOS DIFERENTES CONTAMINANTES CLÁSICOS DEL AGUA POTABLE.

OXIDANTE PROBADO

CONTAMINANTE CONSIDERADO	AIRE	Cl	ClO2	03	KMnO4
MATERIA ORGÁNICA	-	+	+	+	+
ESTERILIZACIÓN	-	++	++	++	+
CARACTERÍSTICAS ORGANOLÉPTICAS	+	+	+	+++	-
COLOR	-	+	+	++	0
HIERRO	++	++	++	+++	+
MAGNESIO	0	+	++	+++	+++
BIODEGRABILIDAD	0	-	-	++	0
AMONIACO	-	-	-	+	-

O Indiferente              - Efecto negativo.

+ Bueno                   ++ Muy Bueno            +++ Excelente

 

 

                                          

El ozono en el agua se descomponen mucho más rápidamente favorecido por los factores siguiente: por un aumento de las materias oxidables, por un aumento de la temperatura y por una elevación del pH.

El ozono posee características oxidantes muy enérgicas que son aprovechadas para degradar o eliminar ciertas sustancias orgánicas o minerales indisociables.

La acción oxidante del ozono en el agua puede presentar tres formas diferentes:

       1.-    Oxidación por pérdida de un átomo de oxígeno.

       2.-    Oxidación directa por la adición del ozono en el cuerpo oxidado. Es la primera fase de la ozonólisis.

       3.-    Oxidación actuando como catalizador que favorece la función oxidante del oxígeno que le acompaña en el aire ozonizado.

En el primer caso se obtienen reacciones muy enérgicas pero comparables a lsa obtenidas por otros oxidantes.

En el segundo caso se produce la formación de ozónidos, especialmente cuando actúa sobre compuestos no saturados que poseen dobles enlaces o triples enlaces. Los ozónidos son inestables y al destruirse producen un desdoblamiento químico de la molécula orgánica, efecto muy importante si se compara su eficacia con la del cloro.

En la acción catalítica el oxígeno, presente simultáneamente con el ozono, es el oxidante principal, ya que la reacción se produce a temperaturas más bajas y a una velocidad mayor que en presencia del oxígeno o del aire únicamente. Contrariamente a lo que ocurre con muchos catalizadores, éste no se encuentra intacto después de los procesos rectivos en los que prticipa debido a la propiedad de autodestrucción que posee.

Las reacciones de adición y acción catalítica son muy numerosas e interesantes en el tratamiento de aguas. Numerosas sustancias, orgánicas o minerales, son sensibles a la acción del ozono incluso en condiciones especiales como en frío y en medio diluido. Entre las sustancias eliminables por ozonización podemos citar las siguientes:

 

• contaminantes convencionales: Fe,Mn, ácidos húmicos y fulvicas, proteínas y ácidos aminados;

• los microcontaminantes orgánicos: detergentes, fenoles, hidrocarburos, pesticidas;

• los componentes responsables del deterioro del sabor, color o del olor de las aguas;

El ozono posee un poder bactericida y virulicida importante siempre y cuando se forme residual libre superior a un valor límite y ello durante un tiempo suficiente . La catálisis y la ozonólisis implican una sucesión de reacciones cuyo desarrollo no es instantáneo.

La oxidación catalítica, es la que destruye directamente las proteínas y los aminoácidos, proporciona una fácil explicación de las propiedades bactericidas y virulicidas enérgicas del ozono. Posteriormente se explica con mayor detalle el efecto desinfectante.

 

 

7.- EL OZONO COMO DESINFECTANTE

 

 

La efectividad del ozono como desinfectante depende del tiempo de contacto y de la dosis que se aplica. El ozono reacciona rápidamente, sobre todo si comparamos con el cloro. Se debe a:

 

       * El cloro debe disociarse en el agua antes de que adquiera toxicidad.

       * El ozono es poco tóxico en el contacto.

       * El pH y la temperatura afecta en menor medida a la efectividad del ozono que a la efectividad del cloro.

       * El cloro reacciona apreciablemente con el amoniaco formando cloraminas.

 

 

Nebel el al (1975) demostraron que en afluente de desagüe municipal que recibió tratamiento secundario realizando una gráfica en función del logaritmo de los coteos de la placa stándar contra la concentración de ozono, resultaba una relación casi lineal para concentraciones de ozono entre 0,5 y 10 mg/L. En este mismo estudio el BOD, COD, amoníaco, nitrato, sólidos suspendidos, turbiciedad y color decrecía a medida que aumentaba la concentración de ozono.

 

La concentración de nitritos aumentó con la concentración de ozono Pavoti et al. (1975) controló la concentración de bacterias y virus en función del tiempo para las bacterias o virus en el agua destilada. El contenido de ozono del sistema se mantuvo a 15 p.p.m.. Los resultados indican que la supervivencia de virus y bacterias en función del tiempo se describe como una curva sigmoidal. La desinfección bactericida se realizó en 15 s. partiendo de una concentración inicial de 2 x 10⁶  bacterias/ml.

 

Para los virus el número de placas formadoras de unidades virales decreció 10⁹ unidades/ml a casi 0 unidades/ml, en 15 segundos para una concentración de ozono de 15 p.p.m.

 

Tanto Pavoni et al como Nebel et al. demostraron que la reducción de bacterias y virus era muy rápida cuando eran tratados por ozono . Otros investigadores llegaron a resultados parecidos wn los que estudió el efecto del ozono sobre E coli, otros coliformes, poliovirus, virus coxsackie, bacteriofagos T-2 Y F-2, Entamoeba histolytica o Schistosoma manioni. Parede ser que el porcentaje más bajo de inactivación de obtivo en cualquiera de estos estudios fue de 9,5% y cadi todos obtuvieron 99% de inactivación o mejor.

 

La materia orgánica también es tratada con ozono, de hecho es utilizada para eliminar el color, el olor y la tudrbiedad de algunas aguas municipales y sistemas de desagúe en Europa.El agua con materia orgánica debe de ser tratada con concentraciones de ozono mayores que con agua sin materia orgánica.El ozono reacciona más fácilmente con componentes orgánicos debido a la ozonólisis de la doble ligadura carbono- carbono(Bailey 1975). El ozono puede desligar ligaduras múltiples de carbono-olefínico y carbono-acetilénico; moléculas aromáticas, carbono cíclicas, heterocíclicas; ligaduras de carbono-nitrógeno y grupos similares no saturados; las moléculas mucleofílicas como aminas, sulfuros-sulfóxidos, fosfinas y fosfatos; las ligaduras de carbono-hidrógeno en alcoholes, éteres, aldehídos, aminas e hidrocarburos; ligaduras de silico-carbono, silico-silicio y silicio-hidrógeno y varios tipos de ligaduras de carbono metal (Bailey 1975).

 

La materia química inorgánica también muestra demanda de ozono . El hierro y el manganeso pueden ser oxidados por el ozono a las formas de óxidio insoluble.Kjos et al. (1975) pudo reducir la concentración de hierro en agua dulce de 9,54 a 0,07 mg/l y la concentración de manganeso de 1,21 a 0,05 mg/l ambos con ozono.

 

El ozono es inestable y se descompone rápidamente en oxígeno molecular.

Blogoslaswaki et al. (1975) encontró que el ozono desactiva la toxina del organismo productor de la marea roja en Florida, Gymnodinium breve y las toxinas de Gonyaulax catenella y Gonyaulax tamarensis son responsables del envenenamiento de moluscos (Sander y Rosenthal 1975).

 

Resumiendo, el ozono como desinfectante es muy efectivo, teniendo aproximadamente el doble de capacidad oxidante que el cloro. La dosis y los tiempos de contacto son normalmente menores para el ozono que para el cloro produciendo resultados iguales. La materia orgánica e inorgánica en el agua, muestra demanda de ozono. En comparación con las cloraminas producidas por el cloro el ozono parece ser que no deja residuos perjudiciales en el agua, pues se descompone en inofensivo  oxígeno. Además el cloro y otros halógenos como el bromo y el yodo a pesar de ser desinfectantes efectivos requieren de bastante tiempo de contacto para eliminar los virus; el cloro se combina con la materia orgánica para formar cloraminas. Las cloraminas y los gases de cloro son altamente tóxicos para la mayoría de organismos acuáticos. El gas de cloro puede ser extraído por aireación pero las cloraminas no pueden ser facilmente eliminadas utilizando este medio. El cloro es una sustancia explosiva debiendo ser manejada y transportada tomando grandes precauciones.