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Desinfección

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  • 1. DESINFECCION
  • 2. DESINFECCIÓN PRINCIPIO: Destrucción o inactivación de organismos patógenos causantes de enfermedades. (Bacterias de origen intestinal)
  • 3. SUMINISTRO DE AGUA Residencia para el baño en MohenjoDaro, Pakistán Alrededor del año 3000 A.C., la ciudad de Mohenjo-Daro (Pakistán) utilizaba instalaciones y necesitaba un suministro de agua muy grande. En esta ciudad existían servicios de baños públicos e instalaciones de agua caliente .
  • 4. ACUEDUCTO ROMANO Los Romanos fueron los mayores arquitectos en construcciones de redes de distribución de agua que ha existido a lo largo de la historia. Ellos utilizaban recursos de agua subterránea, ríos y agua de escorrentía para su aprovisionamiento, también construían presas para el almacenamiento y retención artificial del agua.
  • 5. EL COLERA EN 1854 En 1854 la epidemia de cólera causó gran cantidad de muertos en Londres. John Snow, un Doctor ingles, descubrió que la epidemia del cólera era causada por el bombeo de agua contaminada. La expansión del cólera se evitó mediante el cierre de todos los sistemas de bombeo.
  • 6. ENFERMEDADES DE ORIGEN HIDRICO Desinterías amebiana y vacilar, fiebre tifoidea y paratifoidea, helmintiasis, hepatitis viral
  • 7. MICROORGANISMOS EN EL AGUA E. Coli bacteria Esporas de Cryptosporidium Los microorganismos también se encuentran y distribuyen en el agua. La mayoría de Quistes de Giardia los microorganismos que generan enfermedades se originan en los humanos o residuos fecales de animales. Legionela bacteria
  • 8. ENFERMEDADES DE ORIGEN HIDRICO ENFERMEDADES ORIGEN BACTERIANO FIEBRE TIFOIDEA DISENTERIA COLERA GASTROENTERITIS AGENTES SALMONELLA SHIGELLA SP VIDRIOCHOLERAE ESCHERICHIA COLI CAMPYLO BACTER SALMONELLA SHIGELLA
  • 9. CAMPYLOBACTER
  • 10. ENFERMEDADES AGENTES ORIGEN VIRAL HEPATITIS A Y E VIRUS POLIOMELITIS VIRUS DE LA POLIO GASTROENTERITIS AGUDA HEPATITIS A Y E VIRUS DE NORWAK ROTAVIRUS ENTEROVIRUS ADENOVIRUS
  • 11. ENFERMEDADES AGENTES ORIGEN PARASITARIO DISENTERIA AMEBIANA ENTAMOEBA HISTOLYCA GASTROENTERITIS GIARDIA LAMBLIA CRYSTOSPORIDIUM
  • 12. CRYPTOSPORIDIUM Y GIARDIA Cryptos poridium 3 - 5 µm Giardia 6 - 10 µm Giardia Cryptosporidium
  • 13. ESTRATEGIAS DE LA EPA (REMOCIÓN DE DBPs)  Remover los compuestos indeseables luego de producidos.  Cambiar a otros desinfectantes los cuales no produzcan productos indeseables.  Reducir la concentración de Materiales orgánicos del agua antes de adicionar el cloro.
  • 14. MEDIOS DE DESINFECCIÓN 1.Tratamiento físico (almacenamiento, calor, etc. 2.Irradiación – luz ultravioleta 3.Adición de iones metálicos 4.Álcalis y ácidos 5.Compuestos químicos de acción superficial (NH4+ comp) 6.Oxidantes tales como halógenos, O3 y otros materiales orgánicos e inorgánicos
  • 15. DESINFECTANTES ALTERNOS  No producir compuestos órgano-halogenados.  No producir otros subproductos de desinfección de mayor riesgo que los producidos por el cloro.  Garantizar la desinfección microbial o inactivación al menos igual a la del cloro.  Garantizar un residual estable en el sistema de distribución.
  • 16. TIPOS DE DESINFECTANTES 1. 2. 3. 4. 5. 6. CLORO DIOXIDO DE CLORO, ClO2 OZONO LUZ ULTRAVIOLETA CLORAMINAS YODO
  • 17. DOSIS DE OXIDANTE, REQUERIDA PARA OXIDAR EL HIERRO Y MANGANESO Oxidantes Hierro (mg/mg Fe++) Manganeso (mg/mg Mn++) Cloro 0,62 0,77 Dióxido de Cloro 1,21 2,45 Ozono 0,43 0,88 (pH óptimo 8-8,5) Permanganato Potásico 0,94 1,92
  • 18. VENTAJAS Y DESVENTAJAS DEL CLORO EN LA OXIDACIÓN/DESINFECCION VENTAJAS •Método más utilizado y conocido. •Oxida fácilmente al Fe, S-- y algo más limitado al Mn. •Mejora generalmente la reducción del color, olor y sabor DESVENTAJAS •Forma subproductos. •Puede provocar problemas de olor y sabor, dependiendo de la calidad del agua . •Requiere instalaciones para neutralizar las fugas de gas
  • 19. VENTAJAS Y DESVENTAJAS DEL CLORO EN LA OXIDACIÓN/DESINFECCION VENTAJAS •Es muy efectivo como biocida. •Proporciona residual en el sistema . •Mejora los procesos de coagulación y filtración. •Elimina el amonio, por transformación en cloraminas. DESVENTAJAS •El cloro gas es peligroso y corrosivo . •Uno de sus principales derivados el hipoclorito sódico, se degrada en el tiempo al estar sometido a la luz. •Es menos efectivo a pH alto.
  • 20. RADIACION ULTRAVIOLETA
  • 21. DIOXIDO DE CLORO
  • 22. VENTAJAS Y DESVENTAJAS DEL DIOXIDO DE CLORO EN LA OXIDACIÓN/DESINFECCION VENTAJAS Oxida con facilidad al Fe, Mn DESVENTAJAS Forma subproductos como y sulfuros. cloritos y cloratos. No El genera subproductos halogenados. Es gas es explosivo en una concentración del 10% en el más efectivo que el cloro y aire. las cloraminas para La generación inapropiada inactivación de virus, por exceso de cloro forma Criptosporidium y Giardia. subproductos halogenados
  • 23. VENTAJAS Y DESVENTAJAS DEL DIOXIDO DE CLORO EN LA OXIDACIÓN/DESINFECCION VENTAJAS Mejora DESVENTAJAS los procesos de No reacciona con el coagulación y filtración amoníaco,no lo elimina por Elimina olores y sabores tanto del agua cruda. Su efectividad está poco Tiene que ser generado in influenciada por el pH situ Proporciona residual en el sistema de abastecimiento
  • 24. OZONO CONDICIONES PARA SU USO  La temperatura del agua debe ser fría.  El agua debe estar libre de hierro.  El agua debe estar libre de amoníaco.  Valores de COT menores de 1 mg/l para minimizar su uso como alimento.  Tiempo de residencia en los sistemas de distribución menor de 12 horas
  • 25. VENTAJAS Y DESVENTAJAS DEL OZONO EN LA OXIDACIÓN/DESINFECCION VENTAJAS Oxida al Fe, Mn y sulfuros. Más DESVENTAJAS Requiere gran cantidad de efectivo que el dióxido energía en su generación, así de cloro y cloraminas en la como equipos costosos. inactivación de virus, Es muy corrosivo y tóxico Cryptosporidium y Giardia. (puede formar óxido nítrico y Elimina los ácido nítrico ) . problemas de olor, sabor y color . y controla
  • 26. EL OZONO EN AGUAS HOSPITALARIAS Los beneficios desinfectantes del Ozono por medio de su mezcla con el agua, hace posible una desinfección sin igual en la limpieza tanto del instrumental quirúrgico, como en el aseo inicial del cirujano antes de la operación o del ATS antes de proceder a curaciones.
  • 27. VENTAJAS Y DESVENTAJAS DEL OZONO EN LA OXIDACIÓN/DESINFECCION VENTAJAS No forma subproductos a DESVENTAJAS No proporciona residual no ser que haya presencia de en la red. bromuros . Desaparece con rapidez Requiere concentraciones y del agua, especialmente a tiempo de contacto menor. altos pH y temperatura. Su efectividad no está Tiene que ser generado in influenciada por el pH . situ .
  • 28. CLORAMINAS Piscina llena con agua del grifo tratada con cloramina mostrando su color verdoso en el agua. El color es menos evidente en volúmenes más pequeños.
  • 29. VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE LAS CLORAMINAS EN LA OXIDACIÓN/DESINFECCION VENTAJAS No DESVENTAJAS forman subproductos No oxidan al Fe, Mn y clorados sulfuros Son Menor más estables como residual) y de poder de mayor desinfección duración en el tiempo que Exceso de amoníaco el cloro y el dióxido de origina en la red cloro problemas de nitrificación Son fáciles de preparar
  • 30. VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE LAS CLORAMINAS EN LA OXIDACIÓN/DESINFECCION VENTAJAS Reaccionan parte de DESVENTAJAS con la mayor Son menos efectivas a pH compuestos altos. orgánicos que suelen Tienen que ser generadas causar olores y sabores. in situ. Protejen Originan la red contra subproductos recrecimientos como ácido dicloroacético bacterianos. y cloruro de cianógeno.
  • 31. APLICACIONES Tecnología Usos Desinfección Industria farmacéutica, agua potable, del ozono agua de proceso, agua ultra pura, desinfección superficial UV Agua de proceso, agua potable, interrupción del ozono, agua ultra pura, desinfección superficial Dióxido de cloro Agua potable, desinfección de la tubería
  • 32. CLORACIÓN CONSTITUYENTE FORMAS BIOLÓGICAS •Bacterias Sanitarias •Bacterias Molestas •Microorganismos Superiores SUSTANCIAS QUÍMICAS EFECTO TOXICIDAD •Destruye Patogénos •Controla Molestias •Reduce Olores y Sabores COMBINACIÓN • Forma cloraminas • Amoníaco • Nitrógeno Orgánico y Compuestos de Azufre •Fe (OSO) *NO2 • Mn (OSO) *S • Forma cloraminas + productos de adición y sustitución •Fe (ICO) *NO3 •Mn (ICO) *SO
  • 33. FUENTES DE CLORO 1. Forma Elemental, Cl2 compresión) (Gas Licuificado por SÓLIDO – Ca(OCl)2 1. Hipocloritos LÍQUIDO – NaOCl 1. Dióxido de Cloro, ClO2
  • 34. HIPOCLORITOS Ca(OCl)2 + H2O Ca+2 + 2 OCl- + H2O Na(OCl) + H2O Na + + OCl- + H2O OCl- + H2O HOCl + OH-
  • 35. REACCIONES DEL CLORO 1.CON EL AGUA Cl2 + H2O HOCl HOCl + H+ + ClH+ + OCl- El cloro que existe en el agua como HOCl y OClCLORO LIBRE DISPONIBLE
  • 36. % OCl1 - DISTRIBUCIÓN DEL HOCl Y OClEN AGUA A VARIOS pH y Temperatura 0 ºC y 20 ºC
  • 37. 2. CON EL AMONÍACO NH4+ NH3 + H+ NH3 + HOCl NH2Cl + H2O Monocloramina NH2Cl + HOCl NHCl2 + H2O Dicloramina NHCl2 + HOCl NCl3 + H2O Tricloramina 3. OTRAS H2S + 4 Cl2 + 4 H2O H2SO4 + 8 HCl
  • 38. El cloro presente en el agua como CLORAMINAS: MONOCLORAMINA DICLORAMINA Y TRICLORAMINA se denomina : CLORO RESIDUAL COMBINADO
  • 39. CLORACIÓN PROPÓSITOS BIOLÓGICOS * Para destruir o inhibir bacterias QUÍMICOS * Para destruir o cambiar sustancias GENERALIDADES PRACTICAS EL CLORO ES TÓXICO Cloración Residual Combinado EL CLORO OXIDA CLORACIÓN Residual Libre •Punto de Quiebre •Supercloración
  • 40. REPRESENTACIÓN DEL PUNTO DE QUIEBRE
  • 41. TIEMPO DE CONTACTO Tiempo de contacto (contact time: CT) entre el agente desinfectante y los microorganismos y la concentración del agente desinfectante son factores importantes de la desinfección del agua. El parámetro CT se usa para calcular la cantidad de desinfectante necesaria para la desinfección del agua.
  • 42. VALORES DE C-T k = Cn T donde: k = constante para el microorganismo específico expuesto bajo condiciones específicas (mg-min/litro) C = concentración del desinfectante (mg/litro) n = coeficiente de dilución T = tiempo de contacto necesario para un porcentaje de inactivación dado (min.)
  • 43. CONTROL DE LA CLORACIÓN DEMANDA DE CLORO CLORO RESIDUAL DESINFECCIÓN OBJETIVO PRINCIPAL Objetivos Época Lugar pH Temperatura Demanda de Cloro Vulnerabilidad de los organismos al Cl2
  • 44. DEMANDA DE CLORO  SE DEFINE COMO LA DIFERENCIA ENTRE EL CLORO TOTAL ADICIONADO A UN AGUA Y EL CLORO REMANENTE
  • 45. DETERMINACIÓN DEL CLORO RESIDUAL Los métodos convencionales dependen del poder OXIDANTE del Cloro y están basados en la reacción con agentes Reductores: 1. Volumétrico MÉTODOS Yodo – Almidón 2. Valoración Colorimétrica 3. Titulación Amperimétrica A. Ortotoluidina B. Ortotoluidina Arsenito C. DPD 4. Analizadores y Registradores Automáticos
  • 46. 1. TITULACIÓN YODOMÉTRICA HCl + HOCl + 2 KI 2 KCl + I2 + H2O I2 + 2 Na2S2O3 Na2S4O6 + 2 NaI Concentración Aplicable > 10 mg/l 2. DETERMINACIÓN COLORIMÉTRICA CON OT H HC CH H H+ Cl N + Cl 3 3 H N H H2N NH2 Haloquina Amarillo Ortotoluidina 3. TITULACIÓN AMPEROMÉTRICA Agente Reductor pH 6.0 – 7.5 Cloro Libre FENILARSENOXIDA pH 3.0 – 4.5 Cloro Combinado Cl H
  • 47. CLORO ELEMENTAL • PRODUCCIÓN Oxidación NaCl en solución acuosa 2 Cl2 NaCl + 2 H2O Cl2 + 2 eH2 + 2 NaOH + Cl2 • PURIFICACIÓN H2SO4 (Eliminar Humedad) Cl2 Líquido (Eliminar R-Cl, FeCl3) LICUEFACCIÓN 1.76 Kg/cm2 -1.77 a –3.8 ºC
  • 48. PROPIEDADES FÍSICAS DEL CLORO Temperatura Crítica 143.5 ºC Presión Crítica 76.1 mm Hg Densidad Crítica 0.57 g/cm3 Peso Especifico 1.57 g/cm3 – 34 ºC Punto de Ebullición - 34 ºC Punto de Solidificación - 102.4 ºC Solubilidad en Agua 7300 mg/l a 20 ºC, 1 atm
  • 49. APLICACIÓN DEL CLORO 1. Aplicación Directa a Través de Difusores (Alimentación a Presión) 2. Alimentación al Vacío Se satura una parte del caudal con Cl2 y después se mezcla con el caudal principal.
  • 50. CLORACIÓN RESIDUAL LIBRE • Minimiza el crecimiento de microorganismos y lodos en los filtros de arena y cámaras de sedimentación • Facilita la Oxidación de agentes reductores (H2S, Mn+2, Fe+2) • Mejora la coagulación
  • 51. CLORACIÓN RESIDUAL COMBINADA • Control de algas y posterior crecimiento bacterial • Reducción de problemas de oxidación en extremos estancos, en los sistemas de distribución • Protección bactericida del agua potable contra una recontaminación
  • 52. MANEJO DEL CLORO Peligros asociados, derivados de: 1. Toxicidad del gas 2. Su elevada reactividad y los peligros de fuego y/o explosión 3. Corrosión 4. Elevada presiones de almacenaje
  • 53. SUBPRODUCTOS DE LA DESINFECCION DBPs SPDs
  • 54. RIESGOS QUÍMICOS ASOCIADOS A LA DESINFECCIÓN Desinfectante + Precursor = SPDs Precursores: Los productos que potencialmente pueden dar lugar a la formación de SPDs se llaman precursores (MON, algas, bromuros)
  • 55. SUBPRODUCTOS DE LA DESINFECCIÓN POR CLORO  TRIHALOMETANOS  ÁCIDOS HALOACÉTICOS  BROMATOS  CLORITOS
  • 56. PRODUCTOS DE DESINFECCIÓN CARACTERISTICA DE LA FUENTE DE AGUA Cloro Materia Orgánica Trihalometanos, Ácidos Haloacéticos y Aldehídos Bromo Compuestos Inorgánicos Cloraminas Dióxido de Cloro Aldehídos y Cetonas Cloruro de Cianógeno Iones Cloruro, Iones Clorato Bromoformo Bromatos, Bromoformo No oxida el Bromo No oxida el Bromo Compuestos Insolubles Compuestos Insolubles No oxida compuestos inorgánicos Cloro residual, cloratos Ozono
  • 57. FACTORES QUE INFLUYEN EN LA FORMACIÓN DE SUBPRODUCTOS DE LA DESINFECCIÓN -SPDs – Materia Orgánica Natural - MON – – – – – – pH Temperatura Dosis, Residual y tipo de desinfectante Tiempo de contacto Presencia de algas Presencia de bromuros
  • 58. FACTORES QUE AFECTAN LA FORMACIÓN DE SUBPRODUCTOS •COLORACIÓN: Si el agua es fuertemente coloreada, existe gran probabilidad de formación de trihalometanos •VALOR DE pH: pH ácidos contribuyen a la formación de ácidos haloacéticos, pH alcalinos contribuyen la formación de trihalometanos •TEMPERATURA: fuentes de aguas cálidas tienen mayor potencial de formar DBP´S
  • 59. TRIHALOMETANOS Los THMs son compuestos orgánicos derivados del metano.  Los átomos de H han sido reemplazados por igual número de átomos de los halógenos Cl, Br o I.  Los átomos de hidrógeno pueden ser reemplazados por una sola clase de halógeno (HCCl3) o por dos diferentes de tales elementos (HCBrCl2).  Los THMs comúnmente encontrados en las aguas de suministro son HCCl3,HCCl2Br HCClBr2 y HCBr3. 
  • 60. POLUCIÓN INDUCIDA  Los THMs son productos que se generan mayoritariamente en la propia planta de tratamiento, y por ello su descubrimiento introduce un nuevo concepto en el tratamiento de agua potable: el de La Polución “Inducida”, es decir, la contaminación causada por los propios productos que se introducen en el agua para mejorar la calidad de la misma.
  • 61. FORMAS ESTRUCTURALES THMs H H H H H Cl C Cl Br C Cl Br C Br Br C Br I C Cl Cl Triclorometano Cloroformo CHCl3 Cl Bromodiclorometano CHBrCl2 Cl Dibromoclorometano CHBr2Cl Br Tribromometano Bromoformo CHBr3 Cl Dicloroyodometano CHCl2I I H C Cl Br I H C Cl Cl I H C Br Br I H C Br I I H C I I Bromocloroyodometan o CHClBrI Dicloroyodometano CHCl2I Dibromoyodometano CHBr2I Bromodiyodometano CHBrI2 Triyodometano Yodoformo CHI3
  • 62. O MODELO DE COMPUESTO HÚMICO OH C H 2C H2 C C=O CH OH O UNIDAD DE COMPUESTO ORGÁNICO H N CH CH CH C C – CH3 HETEROPOLIMERO O CONDENSADO O – C – C – CH3 O O=C C=O CH2
  • 63. Efecto de la materia orgánica natural (MON) en la formación de SPDS La materia orgánica natural (MON), es la principal causa de generación de SPDs. Por lo tanto su reducción previo a la desinfección minimiza la generación de SPDs. La MON, mezcla de sustancias húmicas y no húmicas, es el principal contribuyente a los niveles de precursores de SPDs en aguas (Owen et al., 1993) La concentración de TOC (carbono orgánico total) es un buen indicador de la cantidad de SPDs que pueden generarse.
  • 64. MECANISMOS DE FORMACIÓN DE THMs EN LA CLORACIÓN DE LAS AGUAS A. CLORO LIBRE + PRECURSORES PRODUCTOS (Residual) (Ácido Húmico) THMs + OTROS O O UNA POSIBLE VIA HALOFORMICA R – C – CH 3 + 3 Cl2 R – C – CCl + 3 HCl R – C – CCl + OH - R – C – O + CHCl3 O R – C – CH3 + 3Cl2 + OH- O R – C – O– + CHCl3 + 3 H+ + 3 Cl– O O THM B. EN PRESENCIA DE BROMUROS – Cl2 + 3 Br– Br2 + 2 Cl R – CO – CH3 + 3 Br2 + OH– R – COO– + CHBr3 + 3 H+ + 3 Br– THM
  • 65. LIMITES EN SUMINISTROS PÚBLICOS ENTIDAD NIVEL MÁXIMO CONTAMINACION ( THM) EPA Para todo tipo de agua de suministro µ g/l CEE (Comunidad Económica Europea 80 0 ug/l
  • 66. EFECTOS SOBRE LA SALUD HUMANA Se ha demostrado que el cloroformo es rápidamente absorbido por la mucosa intestinal cuando, contenido en las aguas, estas son consumidas.  Se distribuye a través de los tejidos corporales, se concentra en las membranas lipídicas y se acumula en los tejidos adiposos con una larga vida media de residencia.  Su metabolismo tiene lugar en el hígado, principalmente y, en menor proporción, en los riñones y otros tejidos. 
  • 67. EFECTOS SOBRE LOS MAMÍFEROS  Las respuestas de diversas especies de mamíferos a la ingestión de cloroformo incluye depresión del sistema nervioso central, intoxicación hepática y renal, teratogénesis y carcinogenicidad.  La intensidad de la respuesta depende de la dosis administrada: 100 a 133 mg/kg a ratas y ratones manifiestan efectos oncogénicos.
  • 68. Control a los Trihalometanos- THMs   Los métodos de aplicación de cloro se determinan hoy no sólo por la efectividad en la destrucción de patógenos, sino por la menor producción de compuestos órgano-clorados y THMs (la EPA ha fijado en 0.08 mg/l (80 ppb) para THMs en agua consumo humano.) La OMS, ha fijado el cloroformo, que es mas abundante en 300 ppb (año 2006) Los THMs se clasifican en:    A) THMs instantáneos: producen una vez se agrega Cloro. B) THMs terminales: medidos en la red en su máximo desarrollo. C) PF-THMs: potencial de formación (C= B-A)
  • 69. Estrategias para evitar la formación de THMs. 1. 2. 3. 4. 5. 6. Reducir la concentración de compuestos orgánicos o precursores antes de adicionar cloro mediante la oxidación de la materia orgánica con agentes oxidantes fuertes como permanganato de potasio, peroxido de hidrogeno (reducción o incremento de los bromatos), uso de otros peróxidos. Utilizar carbón activado en polvo, para remover materia orgánica (precursores). Cambiar el agente desinfectante ( cloro por ozono, o por dióxido de cloro, usando cloraminación o rayos UV). Cambiar los puntos de dosificación del cloro ( partir la precloración en dos). Reducir las dosis de cloro, siempre y cuando haya garantía de una apropiada desinfección, con las nuevas dosis adoptadas. Usando la coagulación mejorada (altas dosis de coagulantes y bajos pH de coagulación).
  • 70. ÁCIDOS HALOACÉTICOS HAA’s Son un grupo de químicos formados como subproductos de la desinfección con cloro u otro tipo de desinfectantes, que reaccionan con la materia orgánica e inorgánica presente en el agua.  Los HAA’s conocidos son: – Ácido Monocloroacético – Ácido Dicloroacético – Ácido Tricloroacético – Ácido Monobromoacético – Ácido Dibromoacético 
  • 71. LIMITES EN SUMINISTROS PÚBLICOS ENTIDAD EPA Servicio a 10000 personas (promedio anual) NIVEL MÁXIMO CONTAMINACIÓN 60 µg/l
  • 72. BROMATOS  Son un grupo de químicos formados cuando el ozono es usado como desinfectante, que reaccionan con los bromuros presentes naturalmente en el agua.  El límite permisible establecido por la EPA, para todo tipo de agua de consumo, es de 10 µg/l
  • 73. CLORITOS  Es un subproducto químico formado por el uso de dióxido de cloro, para la desinfección del agua.  Las regulaciones de la EPA, sobre los Cloritos, llegan a un límite máximo de 1 µg/l promedio mensual.