Remediacion de Aguas Residuales Hospitalarias

UNIVERSIDAD ANDINA NÉSTOR CÁCERES VELÁSQUEZ ESCUELA DE POSTGRADO DOCTORADO EN INGENIERIA AMBIENTAL CURSO: TECNOLOGIA DE CONTROL DE LA CALIDAD DEL AGUA DOCENTE: Dra. BETTY PAREDES ZEA

REMEDIACION DE AGUAS RESIDUALES HOSPITALARIAS Doctorandos:   

Jorge Raúl Valdeiglesias Jara. Oscar Luis Angles Canlla. Ricardo Aníbal Maldonado Mamani.

Juliaca, 22 de Junio del 2013

INTRODUCCIÓN La contaminación de los ecosistemas acuáticos naturales por las aguas residuales de origen hospitalario es uno de los temas de mayor atención ambiental y para la salud humana desde hace algunos años. Diversos investigadores reportan que estas aguas residuales representan un problema en cuanto a su eliminación, debido al peligro latente de elevadas concentraciones de microorganismos y/o virus (enterobacterias, Coliformes fecales, entre otros), algunos de los cuales pueden haber adquirido multi-resistencia antibiótica, también pueden están presentes: solventes, metales pesados. Estas aguas componen una mezcla de sustancias complejas cuya actividad tóxica, mutagénica y genotóxica dependerá de interacciones sinérgicas y antagónicas entre sus componentes y entre estos y el ambiente (Emmamuel E., Keck G.) Si bien los datos revelados por distintos autores, permiten verificar preliminarmente que las aguas residuales de los centros hospitalarios presentan características muy similares a las encontradas en las aguas residuales domésticas o municipales (Emmamuel E., Keck G.; Paz M.D. y Moretton J.), para obtener una mayor aproximación para su gestión y evitar los impactos negativos al medio ambiente, por su disposición, se debe conocer la mayoría de los aspectos concernientes a sus características y su composición.

VERTIMIENTOS: Vertimiento es cualquier descarga final de un elemento, sustancia o compuesto que esté contenido en un líquido residual de cualquier origen, ya sea agrícola, minero, industrial, de servicios, aguas negras o servidas, a un cuerpo de agua, a un canal, al suelo o al subsuelo.

VERTIMIENTOS HOSPITALARIOS: Se entiende por vertimiento líquido hospitalario cualquier descarga líquida de origen hospitalario, a un cuerpo de agua o al alcantarillado, estos se caracterizan según al área de origen:

Cocina: Los mismos que tienen un alto contenido de materia orgánica. Lavandería: Con presencia de grasas, detergentes, aromatizantes y patógenos. Laboratorios clínicos: Poseen alto contenido de materia orgánica, patógenos, elementos químicos (análisis químicos, físicos y biológicos), desinfectantes.

FLUIDOS CORPORALES: Generalmente, el término fluidos corporales incluye sangre, orina y pus así como otras excreciones y secreciones. Ejemplos Bolsas de orina o de transfusión de sangre llenas 

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Conservas de sangre vencidos Muestras de orina y de sangre Drenajes de abscesos Colectores tipo Redon llenos y otros sistemas de aspiración

A.- Fluidos corporales infecciosos Los fluidos corporales son desechos infecciosos y deben ser manipulados y eliminados como tales cuando existe el riesgo de que difundan agentes infecciosos (sin que se tenga un diagnóstico final de todas las enfermedades). Los desechos infecciosos requieren de medidas de prevención desinfección tanto al interior como al exterior de la institución.   

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Esputo, incluido el colector correspondiente en pacientes con tuberculosis Secreción de heridas y vendas utilizadas en pacientes con carbunco Heces en pañales y protectores de incontinencia de pacientes con tifoidea, paratifoidea, cólera, disentería, rotavirus etc. Muestras de sangre de pacientes con VIH

Grado de infecciosidad Para determinar si algún residuo (incl. Fluidos corporales) es infeccioso, se tomarán en cuenta los siguientes criterios: Riesgo de contagio (contagiosidad = capacidad infecciosa, dosis infecciosa, potencial epidémico) Capacidad de sobrevivencia del agente (bacilo, microbio) Vía de contaminación Alcance y tipo de contaminación Cantidad de desechos contaminados Gravedad de la enfermedad que podría, producirse y las correspondientes posibilidades de tratamiento 

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B.- Fluidos corporales con riesgo de contaminación 

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Fluidos corporales en poca cantidad y en recipientes vaciables pueden ser  vaciados directamente a la pileta; Los recipientes deben ser fáciles de vaciar y se debe largar abundante agua. Sólo vaciar a la pileta en lugares donde existe un flujo permanente de aguas servidas. En caso necesario,desinfectar la pileta después de echar fluidoscorporales. En caso de que los fluidos corporales estén en recipientes desechables que no pueden serabiertos o vaciados, se los debe disponer como―desechos con riesgo de contaminación‖ en barrilesimpermeables, estables y, si es posible,imperforables

(= residuos especiales; a disponerse mediante plantas de procesamiento de desechos especiales.

C.- Fluidos corporales de pacientes conenfermedades infecciosas. Los fluidos corporales y excreciones pueden servaciados al sistema de alcantarillado a través dela pileta sin medidas de seguridad adicionales,siempre y cuando se pueda suponer que los fluidosno están infectados (tomar en cuenta medio detransmisión

específico) y que la disposición porvía de la pileta no signifique ningún peligro paraotras personas. Los colectores deben ser fácilesde vaciar. Asegurarse de largar abundante agua.En caso necesario, una vez vaciados los líquidos,desinfectar la pileta. Si el medio de transmisiónes sangre, heces u orina, dependiendo del gradode infecciosidad (a determinarse exclusivamentepor una persona experta) los fluidos y excrecionesdeben ser  desinfectados químicamente antes deeliminarlos por la pileta. Si se trata de fluidos corporales y excreciones delas que se debe suponer que están contaminadospor agentes altamente contagiosos (p.ej.excreciones de pacientes con tifoidea, paratifoidea,cólera y shigella dysenteriae, fiebres hemorrágicasvirales, viruela ), ¡bajo ningunacircunstancia éstos deben ser vaciados al sistemade alcantarillado!  Deberán ser dispuestos comodesechos infecciosos (es decir quemados en plantas de tratamiento de desechos). Por lo tanto, en el momento determinar si un fluido corporal puede o no puede ser  eliminado por vía del alcanterillado, es necesario tomar debida cuenta de la via de transmisión.

RESIDUOS LÍQUIDOS DE LABORATORIOS CLÍNICOS Hoy en día, los estudios diagnósticos de rutina de la química clínica se llevan a cabo mediante diferentesaparatos y máquinas de análisis que permiten trabajarcon cantidades mínimas (microlitros) tanto de muestras(sobre todo sangre, pero también heces, tejidos,secreciones, etc.) como de reactivos. Por lo tanto, lacantidad de líquidos residuales, que generalmente,además vienen diluidos en agua, es mínima. Sinembargo, las sustancias que se emplean, a menudocontienen toda una serie de agentes químicos, motivopor el cual, de todos modos, es importante determinarcuál es la vía de eliminación más adecuada (porseparado como desechos especiales, alcantarillado,etc.). Cuando en un laboratorio se manejan cultivos de agentes patógenos (p.ej. en platos de agar o encultivos líquidos), existen riesgos especiales. El peligrono está en la alta patogenidad de los agentes que secultivan sino en el hecho de que éstos pueden invadir  el ambiente en grandes cantidades. Es por eso quelos residuos líquidos de laboratorios también requierende algunas medidas especiales.Otro categoría de desechos son los químicos delaboratorio líquidos, es decir disolventes orgánicos,ácidos y lejías/bases que pueden presentarse enforma de concentrados (altamente) contaminados ode restos que ya no pueden ser utilizados. Ejemplos

Desechos del área de los diagnósticos de rutina(muestras y reactivos)     

Tubitos, jeringas, etc., con material de análisis Restos de reactivos y tampones Líquidos servidos de los aparatos y máquinas deanálisis. Residuos líquidos con cianuro (análisis dehemoglobina) Tampones diluidos y soluciones aguanosas condisolventes halogenados o no halogenados(lubricantes para la cromatología líquida de altorendimiento HPCL, ácido acético glacial / etanol/ agua, solución de fosfato con nitrilo de acetona, etc.)

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 



Tampones como EDTA (ácidoetilendiaminotetraacético), fosfato, EDTA/TAE(EDTA/tris ácido acético), ácido tiobarbitúrico(TBA), acetato, citrato, mezclas tampón/electrolito Soluciones de urea diluidas Residuos que contienen bromuro de etidio (por Ejm.en los tampones o en gel de agarosa) Diferentes soluciones y reactivos colorantes (por Ejm. para coloración plateada)

Cultivos líquidos 

Cultivos enriquecidos con microorganismospatógenos (agentes de diferentes grupos de riesgo) en un medio líquido

Químicos de laboratorio líquidos   

Ácidos y bases/lejías orgánicos e inorgánicos Disolventes orgánicos halogenados y no halogenados Mezclas de disolventes inflamables o noinflamables, con o sin cloro.

Residuos líquidos de laboratorios en general 



Los residuos líquidos de hospitales, clínicas y laboratorios son considerados desechos industriales líquidos. De acuerdo a las experiencias y los conocimientostécnicos actuales, se ha visto que, trabajando conmaquinaria de análisis moderna, generalmenteno se sobrepasan los límites para residuos hospitalarios establecidos.

Desechos del área de los diagnósticos de rutina(muestras y reactivos) 



Los tubitos, jeringas, etc. que contienen materialde análisis serán recolectados en un recipienteadecuado estable, impermeable e imperforablepara luego ser  eliminados como desechosespeciales (es decir quemados en una planta detratamiento de desechos) Restos de reactivos y tampones: - después del análisis, diluidos: disponer alalcantarillado sin previo tratamiento - cantidades mayores, concentrados: comoquímicos de laboratorio  – desechos especiales

Cultivos líquidos 



Los cultivos líquidos no deberán ser vaciados alalcantarillado sin tratamiento. Serán recolectadosen recipientes adecuados (impermeables,imperforables, estables) para luego ser inactivados en forma química o térmica. Todos los microorganismos patógenos cultivadosen un laboratorio, obligatoriamente seráninactivados por esterilización. Esto implica quetodos los medios de cultivo, antes de sereliminados, serán esterilizados (preferentementemediante tratamiento en autoclave)  –independientemente de si se han cultivado o nomicroorganismos patógenos y de cuáles son.



Una vez que estén completamente inactivados,los cultivos líquidos serán dispuestos alalcantarillado, siempre y cuando no contengansustancias tóxicas (ver  disposiciones de laOrdenanza para la Protección de las Aguas).

Químicos de laboratorio líquidos 

Los químicos de laboratorio líquidos sonconsiderados desechos especiales, de modo quedeberán ser recolectados por separado y enrecipientes adecuados para luego ser dispuestoscomo corresponde (dependiendo del tipo dedesecho: tratamiento físico-químico, planta detratamiento de desechos o planta de tratamientode desechos especiales).

DESINFECTANTES En el ámbito clínico y hospitalario, se utilizandiferentes desinfectantes con el fin deinactivarmicroorganismos patógenos y reducir el riesgo decontagio tanto para el personal como para las y lospacientes.   

Desinfección de manos y piel Desinfección de superficies con trapo oatomizador  Desinfección de instrumentos, aparatos y equipos

Sin embargo, el efecto desinfectante o biosidadeseado puede causar riesgos e impactos negativostanto para personas como también para el medioambiente. Ejemplos Los ejemplos aquí mencionados deberán serentendidos como recomendaciones. Las siguientes sustancias tienen buenabiodegradabilidad y su ecotoxicidad es baja.Por lo tanto, son recomendables: Sustancias en base a alcoholes (Ejm. etanol,propano, isopropanol) Aldehídos (Ej m. formaldehído, glutardialdehido,benzaldehído) Derivados amínicos (Ejm. glucoprotamina) Ácidos orgánicos (Ejm ácido benzoico, ácidocítrico, ácido láctico) Cuando existe manipulación o disposicióninadecuada de concentraciones mayores dedesinfectantes, éstos pueden significar un riesgopara el medio ambiente y desestabilizar el equilibriobiológico en las plantas de tratamiento de aguas.    

VOLUMENES DE AGUAS RESIDUALES HOSPITALES DE DIFERENTES CUIDADES

GENERADAS

EN

Los hospitales consumen un volumen diario de agua bastante significativo. De hecho, mientras el consumo doméstico de agua a nivel internacional se sitúa alrededor de 150 litros persona- día-, el valor admitido generalmente para los hospitales está dentro de rango de 400 a 1 200 litros cama- día-. En Francia1 el consumo promedio de agua de un hospital se estima en 750 litros persona- día (Emmanuel E., Keck G., Blanchard J.M. yVermande P. (2002). Effects of hospital wastewater onaquatic ecosystem. XXVIII Congreso de Ingeniería Sanitariay Ambiental México, 27- 31 octubre). En Colombia, el Pablo Tobón, de Medellín, después de laimplementación de un programa de producción más limpiaredujo su consumo de agua de 1 498 a 1 213 litroscama / día. El del Tunal, en Bogotá, institución estatalde tercer nivel de complejidad, registra actualmente unconsumo de 508 litros cama / día, pero no cuenta conlavandería propia dentro de la institución. Evaluacionesrecientes en el Militar de Bogotá, arrojaron un consumode agua de 2 080 litrosama / día. Uno de los análisis que permite evaluar el impacto dela actividad hospitalaria sobre los recursos hídricos es ladeterminación de la carga contaminante asociada al caudalde aguas residuales que se genera diariamente. Puedeestimarse que el 80% del volumen de agua consumidoen un hospital en un día corresponde a la generación deaguas residuales (Ferreira La Rosa A.M., Moschem T.A., Olinto M.L., Nascimento de A.M.M., da Silvan M. y Genro Bins. (2000).Gestao de efluentes de servicios de saudeen Porto Alegre. Anais XXVII Congresso Interamericanode Engenharia Sanitaria e Ambiental. ABES.Associacao Brasileira de Engenharia Sanitaria e Ambiental,Porto Alegre, Brasil). Este consumo importante de agua en los hospitalesgenera a su vez significantes volúmenes de aguasresiduales cargadas con compuestos químicos tóxicos,residuos de drogas microorganismos algunos de los cualespresentan multiresistencia a los antibióticos, elementosradioactivos y radio isótopos, metales pesados compuestosórganohalogenados. El agua residual de un establecimientohospitalario es una mezcla compleja, capazde generar serios problemas ambientales, pudiendollegar a ser de 5 a 15 veces más tóxicas que las aguasresiduales domésticas ( Boillot C. y Perrodin Y. (2008).Jointactionecotoxicity of binary mixtures of glutaraldehyde andsurfactants used in hospital: Use of TI model andIsoblogram representation. Ecotoxicology andEnvironmental Safety 71, 252-259).

TABLA 1. CAUDALES DE LAS AGUAS RESIDUALES GENERADAS EN DIFERENTES HOSPITALES DEL MUNDO HOSPITAL

CARACTERISTICAS

Clínica José Escuela de la de San Martín Universidad de Buenos Aires. Alta complejidad San Luis Militar Potosí  Al oeste de General docente, Ciudad de la  Alta complejidad Habana Pinar del Rio Clínico quirúrgico ―Abel María‖

N° DE CAMAS 400

-.-

VOLUMEN GENERADO Lt. cama / día 1400

General y universitario Enfermedades infecciosas y tropicales Universidad de Clínico. Sección Viena tratamientos oncológicos Colegio Multi especializado Médico Christian Hanoi Gineco – obtétricos 2 Oncológico 1 General 1 Diferentes Setenta de diversas provincia complejidades Hospital -.-

Buenos Aires  Argentina

26 - 32 Lt. / día México

-.-

1 850

-.-

800

Pinal del Río Cuba.

725

100

Brasil

-.-.

750

Francia

-.-

50

Viena, Austria

2 000

1 200

400 – 1 500

250 – 750

-.-

473 – 1 017 – 745 488 – 656

Santa

Clínicas de Porto Alegre Sureste de Francia

CIUDAD, PAIS

750

Cuba

Tamil India Norte Vietnam

Nadu, de

Irán Espáña

INDICADORES DE CONTAMINACIÓN DETERMINADOSEN LAS AGUAS RESIDUALES DE HOSPITALES Los hospitales generan aguas residuales que unido ala cuantía de los indicadores medio ambientales físicos,químicos y microbiológicos, permite conocer el riesgosanitario cuando se disponen sin tratamiento a las aguassuperficiales y subterráneas. En la Tabla 2 se evidencia la variabilidad de los valoresde los indicadores en diferentes hospitales. Lo anteriordemuestra la necesidad de precisar las características decada

establecimiento hospitalario antes de definir cualquierproceso para su tratamiento. Teniendo que considerarseno solo por su tamaño sino también por los serviciosque presta. Algunos autores reportan la variación endiferentes días de la semana. Las cargas de estosindicadores están sujetas, inclusive, a la variabilidad horaria.En el hospital de la Ciudad de La Habana estosindicadores se determinaron en los registros del:Policlínico, Pabellón Siquiatría y Penal, sección deHemodiálisis, centro y Laboratorio Toxicología, Tanqueséptico, Salida al río (Centro de urgencias y unidad quirúrgica).En la Tabla 2, se exponen las concentraciones mínimasy máximas alcanzadas en cada uno de losindicadores. A su vez se debe de tener en cuenta que unode los análisis que permite evaluar el impacto de la actividadhospitalaria sobre los recursos hídricos es la determinaciónde la carga contaminante asociada al volumen deaguas residuales generado diariamente. TABLA 2 INDICADORES DE CONTAMINACIÓN AMBIENTAL Y TOXICIDAD DE LAS AGUAS RESIDUALES DE DIFERENTES HOSPITALES INDICADOR/ DQO HOSPITAL mg/L Clínica José 240-257 de san Martín San Luis 76-431 Potosí C. Habana 64-612 Sud oeste de 1223 Francia (604-2590) Universidad Viena

428-271 (comoCOT)

Comunidad Haidian Sesenta en Irán Shevom Shaban Colegio Médico Christian NC vertimiento

48-277

DBO mg/L 39-77

Nt mg/L -.-

P mg/L 1.52.1

PH U -.-

CE S/cm -.-

SS mg/L -.-

0.299

66-200

-.-

5.99

0.46

11-94

-.-

0.48

603 (2511559) -.-

-.-

1.017 -.-

7.06911.3 670-1 900 1 (0.5241.669) -.-

-.-

21-295

7.896.97 5.88.6 7.85 (6.268.52) -.-

225 (155297) 101184

0.49 (0.410.60) -.-

-.-

-.-

0.198

-.-

291 (153550)

0.66

-.-

3157(como Nam) 10-24

5.49.3

527 (161- 348(170806) 565)

18

-.-

6.27.1 6-8

1 067

-.-

-.-

-.-

7.36

-.-

531

70-120

30-60

5-20

2-10

6.5-9

14003500

-.-

20-55

-.-

DBO/DQO

0.42-0.5

Nota: Entre paréntesis valores mínimos y máximos. Indicadores: Demanda química de oxígeno (DQO), Demanda bioquímica d oxígeno (DBO), nitrógeno amoniacal (Nam), fósforo (P), conductividad eléctrica (CE), Carbono orgánico total (COT), sólidos supendidos (SS), Nitógeno total (Nt).

TABLA 3. LIMITES MÁXIMOS PERMISIBLES DE PAR´PAMETROS MICROBIOLÓGICOS Y PARASITOLOGICOS PARAMETROS

UNIDAD DE MEDIDA

LIMITE MAXIMO PERMISIBLE 0

1. Bactérias Coliformes Totales

UFC7100 mL a 35°C

2. E. Coli

UFC/100 mL a 44.5°C

0

3. Bacterias Coliformes Termotolerantes o Fecales.

UFC/100 mL a 44.5 °C

0

4. Bacterias Heterotróficas

UFC/mL a 35°C

5.- Huevos y larvas de Helmintos, quistes y ooquistes de protozoarios patógenos.

N° org/L

0

6.- Virus

UFC / mL

0

7.- Organismos de vida libre, como algas, protozoarios, copépodos, rotíferos, nematodos en todos sus estadios evolutivos

N° org /L

0

500

FUENTE: Reglamento de la Calidad del Agua para consumo Humano.- DS N° 031-210-SA UFC = Unidad formadora de colonias

REMEDIACION DE LAS AGUAS RESIDUALES HOSPITALARIAS MEDIANTE REMOCION DE LA MATERIA ORGANICA Y TOXICIDAD APLICANDO OZONO El ozono es un agente muy efectivo en la eliminación de detergentes y desinfectantes y residuos hospitalarios, de modo que su aplicación en industrias que produzcan aguas residuales que contengan compuestos de este tipo es muy provechosa. Los contaminantes emergentes han sido definidos de varias maneras, pero en esencia son sustancias de origen natural o sintético que interfieren con el funcionamiento de los sistemas endocrinos, lo que genera respuestas no naturales (Oller, I., Malato, S. and Sánchez-Pérez, J., Combination of advanced oxidation processes and biological treatments for wastewater decontamination —a review. Science ot the Total Enviroment, 409, pp. 4141-4166, 2011.). En la mayoría de los casos estos contaminantes no han sido regulados, razón por la cual se postulan como candidatos a futuras regulaciones dependiendo de estudios que muestren los potenciales efectos sobre la salud y el monitoreo de su ocurrencia.

Los hospitales son considerados como la mayor fuente de contaminantes emergentes, resultado de diferentes actividades, como por ejemplo, residuos de laboratorio, excreción de los pacientes, actividades de investigación, entre otros. Uno de los principales problemas causados por los efluentes hospitalarios se debe a su descarga en los sistemas de alcantarillado urbano. Entre los principales compuestos que están presentes en este tipo de aguas, se encuentran los antibióticos de baja biodegradabilidad; el 90% de estos compuestos luego de su administración no son metabolizados y si excretados por  medio de la orina o heces ( Akmehmet, I. B. and Ötker, M., Treatment of pharmaceutical wastewater containing antibiotics by O3 and O3/H2O2 processes. Chemosphere, 50, pp. 85-95, 2003.). Varios estudios han demostrado que estos componentes no son removidos cuantitativamente por medio de procesos de tratamiento convencionales, como consecuencia de esto son encontrados en fuentes de agua potable lo que constituye un potencial riesgo para la salud humana En este sentido los estudios deben estar orientados a determinar la capacidad de remoción de la materia orgánica no biodegradable utilizando diversos procesos de tratamiento. Generalmente las plantas de tratamiento emplean procesos biológicos sin mostrar  resultados sobre aguas de tipo residual hospitalaria, ya que su capacidad de remoción en este tipo de compuestos recalcitrantes es baja. En general la presencia de residuos farmacéuticos en el ambiente y en los sistemas acuáticos, constituyen un serio problema ya que son extremadamente resistentes a la degradación biológica y usualmente escapan intactos al tratamiento de plantas convencionales; razón por la cual que se hace necesario el uso de tecnologías no convencionales, como por ejemplo los procesos de oxidación avanzada (POA). Los POA se consideran una alternativa viable para la oxidación, la remoción de toxicidad y la reducción de la concentración en compuestos no biodegradable, ya que se basan en procesos fisicoquímicos capaces de producir cambios en la estructura química de los contaminantes por medio de la generación y el uso de especies transitorias poderosas principalmente el radical •OH que es un agente con alto

poder de oxidación, tiempo de vida corto y ataca las moléculas orgánicas no selectivamente El ozono, se considera como un POA de tipo homogéneo, es el segundo oxidante más poderoso, superado en su potencial de oxidación solamente por el flúor. La química de la ozonización es compleja y se caracteriza por la actuación a través de dos mecanismos: reacción directa, con ozono molecular disuelto y reacción indirecta, con especies radicales formadas cuando el ozono se descompone en el agua en condiciones alcalinas. La combinación de estos dos mecanismos en la remoción de las sustancias, depende de la naturaleza del agua, del pH del medio y de la dosis aplicada de ozono (Beltran, F., Gonzalez, M. and Gonzalez, J., Industrial wastewater advanced oxidation part 1.UV radiation in the presence and absence of hydrogen peroxide. Water Research, v. 31(10), pp. 2405-2414. 1997) La ozonización de compuestos disueltos en agua se considera como un proceso de oxidación avanzada cuando el radical hidroxilo es el agente oxidante, esto es cuando el medio presenta condiciones alcalinas. El problema de los contaminantes tóxicos presentes en el agua deben ser abordados no solamente usando herramientas analíticas, sino también ensayos biológicos, estos ensayos permiten determinar si el procedimiento resulta adecuado por medio de una comparación entre la composición inicial y final del agua tratada, determinando si al final del proceso la toxicidad del agua ha generado subproductos orgánicos; las raíces del bulbo de cebolla ( Allium cepa sp), pueden inhibir su crecimiento en condiciones toxicas, por lo cual se utiliza como bioindicador de toxicidad total.

APLICACIÓN DE OZONO El agua residual hospitalaria es sometida a un proceso de oxidación avanzada (POA) empleando ozono. El experimento se lleva a cabo en un reactor de tubo cilíndrico tipo Batch de vidrio boro-silicato, con un espesor de 0,5 mm, altura 733 mm, diámetro externo 55 mm e interno 45 mm. En el fondo, el reactor tiene un difusor poroso de tipo medio. Para proveer de ozono el sistema, se emplea el generador de ozono Microzone 300P 120V/60HZ marca Clearwater Tech, LLC, con una producción teórica de ozono de 187mg O3/h. El ozono no consumido es transferido a un frasco cilíndrico de vidrio en boro-silicato de altura 341 mm, diámetro 70 mm, y con un difusor de burbuja de forma cilíndrica en la parte inferior. El frasco contiene una solución de KI al 2%, en el cual el gas restante de ozono que no es consumido es eliminado y determinado. La Figura 1 muestra un esquema del reactor.

Figura 1. ESQUEMA DE UN REACTOR DE OZONO

La oxidación química con ozono en aguas residuales es un método efectivo y se basa en los siguientes factores: 1º- El ozono reacciona fácilmente con los productos orgánicos no saturados presentes en las aguas residuales. 2º- La tendencia a la formación de espuma de las aguas residuales se reduce después del tratamiento con ozono.

3º- La ruptura de los anillos y la oxidación parcial de los productos aromáticos deja a las aguas residuales más susceptibles de tratamiento convencional biológico. 4º- El ozono presente en el efluente se convierte rápidamente a oxígeno una vez que ha servido a sus fines. Este oxígeno es beneficioso para las corrientes receptoras y ayuda a mantener la vida acuática. Por el contrario, el cloro (que es el agente más ampliamente usado para eliminar las bacterias) permanece en el efluyente y se convierte en contaminante. El ozono puede sustituir al cloro en el tratamiento de aguas residuales que contienen cianuro. La oxidación tiene lugar en dos etapas de acuerdo con las ecuaciones siguientes: Primera etapa:

CN- + O3 → CON- + O2

Segunda etapa:

2 CON- + 3 O 3 → 2 HCO3- + N2 + 3 O2

El tratamiento de aguas residuales con Ozono elimina cualquier formación de subproductos tóxicos y ayuda a satisfacer los requisitos de las autoridades locales para la calidad de los vertidos de aguas. Este proceso supone una combinación de sedimentación, flotación asistida del Ozono, fraccionamiento de la espuma, floculación y bio-filtración, seguido de un tratamiento final y directo de Ozono. En algunos casos, donde largas cadenas de moléculas orgánicas son difíciles de romper, el tratamiento de Ozono podría ser asistido con radiaciones UV y/o peróxido de hidrógeno. Los radicales libres de hidroxilo resultantes podrían acelerar el tratamiento hasta 3 veces, y de esta forma ahorrarían espacio y energía. Los sistemas podrían ser combinados con filtros multimedia, pantallas rotantes, filtros de carbono o de cartucho, con la intención de alcanzar la requerida calidad en el agua resultante. El ozono también es de gran utilidad para la purificación de efluentes industriales procedentes de diversas industrias como textiles, papeleras, pinturas, barnices, etc. El empleo de ozono en la oxidación de estas aguas, que suelen llevar colorantes de diversos tipos, aumenta su biodegradabilidad así como disminuye la concentración de carbono orgánico total en ellas, así mismo es interesante también en la oxidación de metales disueltos en agua tales como el cinc, cadmio, plomo, hierro y manganeso. El ozono provoca dicha oxidación dando lugar a sus hidróxidos correspondientes, los cuales, posteriormente, pueden ser fácilmente eliminables por sedimentación o filtración.

VENTAJAS DE UN TRATAMIENTO POR OZONO EN AGUAS RESIDUALES Llegado a este punto, vamos a pasar a tratar de comentar por encima algunas de las ventajas y posibilidades que nos dará un tratamiento por OZONO en aguas residuales. Las más básicas son:    

ELIMINACIÓN DE COLOR Y OLOR. ELIMINACIÓN DE MATERIA ORGÁNICA. DESINFECCIÓN. ELIMINACIÓN DE OTROS CONTAMINANTES.

ELIMINACIÓN DE COLOR Uno de los problemas que presenta el agua residual, en especial las provenientes de uso hospitalario, es la presencia de color, debido a los múltiples procesos típicos de un área hospitalaria que requieren la utilización de tintes y colorantes y otros empleados en el campo industrial. Tal es el caso, entre otros muchos de industrias textiles, industrias de productos químicos, azucareras, industrias de papel, industrias alimentarias, etc. En general el color debido a sustancias disueltas capaces de reflejar a una longitud de onda dada dentro del espectro visible. Este tipo de sustancias suelen poseer una característica común que es la presencia de múltiples dobles enlaces conjugados. Como bien sabemos, el OZONO puede atacar al doble enlace mediante el mecanismo de Ozonolisis, por tanto es capaz de eliminar color  en la inmensa mayoría de las aguas residuales industriales. Para llegar a un buen resultado en el tratamiento, será necesario establecer la dosis de OZONO necesaria, así como el tiempo de contacto. Una vez más dependerá del tipo de sustancia productora del color. Sin embargo la experiencia nos demuestra que hay que tener en cuenta y es muy importante conocer las sustancias acompañantes que aun no produciendo color, si que consumen OZONO, y muchas veces con más afinidad que la propia sustancia productora del color. El ejemplo más importante es la materia orgánica en general. Aquí radica la importancia en utilizar contactores multicámara que nos aseguren la obtención de resultados positivos. Los ensayos piloto pertinentes, nos darán la dosis exacta y el tiempo de contacto que utilizaremos en el diseño definitivo.

ELIMINACIÓN DE MATERIA ORGÁNICA

Toda depuración de un agua residual ya sea industrial o urbana, está encaminada, como aspecto más fundamental a reducir la materia orgánica que posee, en términos de D.Q.O. (demanda química de oxígeno) y D.B.O (demanda bioquimica de oxígeno). Son múltiples y conocidas las distintas operaciones unitarias que se diseñan para ello, destacando el tratamiento biológico en todas sus variantes. Sin embargo, muchas veces nos encontramos con el problema de haber logrado reducir en gran medida la D.Q.O., pero no haber llegado al grado requerido, después de haber so metido el agua a un tratamiento biológico. Otras muchas veces no es posible tratar mediante un biológico debido a motivos económicos o más frecuentemente a la imposibilidad de mantener una población microbiana estable, en las condiciones de heterogeneidad y variabilidad de la misma en el efluente a tratar. La única cuestión de la que debemos asegurarnos es de la no existencia de hidrocarburos en el gas, por el peligro de explosión que esto conllevaría. El límite máximo que se suele dar en contenido de hidrocarburos es de 4 ppm. Por último, hay que hacer notar que los consumos eléctricos de una planta alimentada con oxígeno se reducen a veces hasta más de la mitad (desde 20kwh / kg O 3 hasta menos de 9 kwh / kg O3). El diseño de contactores que son sensiblemente diferentes a los utilizados para agua potable, fundamentalmente en dos aspectos:  

En cuanto al tiempo de contacto. A la compartimentación de las cámaras.

El tiempo de contacto siempre es mayor cuando se trata de aguas residuales, que cuando se trata de potables y dependiendo de las características de la misma se cifra entre 10 y 60 minutos, en función de si la generación es a través de oxígeno o aire. Es fundamental prever cámaras multicompartimentadas para tratar agua residual, debido a la normal heterogeneidad del efluente. El problema aqui es que los distintos componentes tienen distinta constante cinética para su reacción con el OZONO, y por tanto es mejor tratarlos en etapas seriadas, con dosificaciones distintas, que es en lo que se basa un contactor multicámara. Un problema muy frecuente en plantas de Ozonización en aguas residuales es la aparición de precipitados que terminan por saturar los difusores cerámicos, especialmente si se interrumpe en alguna ocasión el normal funcionamiento de la planta. La solución en este caso es sustituir los difusores porosos por  difusores radiales que además de darnos un excelente coeficiente en transferencia, nos s olucionarán el problema de la colmatación. No obstante todo esto que estamos exponiendo se debe considerar a nivel orientativo, ya que en la realidad nos encontramos muchas veces con alguna que otra sorpresa. Para ello y antes de realizar ninguna otra acción se deben realizar ensayos de laboratorio destinados por un lado a conocer la viabilidad del tratamiento y por otro a darnos una orientación en cuanto a la tasa y a los tiempos de contacto que vamos a emplear después. Es importante insistir  en que ―nos dará una idea‖, ya que no es lo mismo tratar con una muestra tomada en un determinado momento,

que con las variaciones y la heterogeneidad del efluente objeto del tratamiento. Por tanto, una vez realizados estos ensayos, es absolutamente necesario hacer un estudio pi loto en planta, mediante un sistema que nos de la versatilidad suficiente para que con un pequeño caudal, veamos en cada momento la calidad del efluente tratado, y así ya podremos establecer los parámetros de cálculo, realizar los estudios económicos y por fin, diseñar sin lugar a error la planta definitiva.

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