La ozonización es un proceso de tratamiento de agua que destruye microorganismos y degrada sustancias contaminantes orgánicas a través de la infusión de ozono, un gas que se genera al someter las moléculas de oxígeno a una alta tensión eléctrica. En emergencias, esta tecnología se puede utilizar principalmente en las etapas de estabilización y recuperación en áreas urbanas, donde ya se cuenta con experiencia en el uso de estos sistemas.

La ozonización es un proceso químico de tratamiento de agua basado en la infusión de ozono en el agua. El ozono es un gas compuesto de tres átomos de oxígeno (O₃) y es uno de los oxidantes más fuertes. En este proceso avanzado de oxidación, el oxígeno (O₂) se somete a una alta tensión eléctrica o radiación UV para producir un gas altamente reactivo (O₃) que ataca a un gran número de compuestos y todos los microorganismos. La ozonización tiene múltiples usos debido a que es eficaz tanto para la desinfección como la degradación de contaminantes orgánicos e inorgánicos. Las cantidades de ozono requeridas pueden generarse en el punto de uso, pero la producción requiere mucha energía y, por lo tanto, es costosa.

Consideraciones de diseño

Los generadores más comunes producen ozono (O₃) al someter el oxígeno (O₂) o aire a altas tensiones eléctricas (generadores por efecto corona) o a radiación UV (generadores por radiación UV). Los generadores por efecto corona se usan en sistemas a gran escala para producir concentraciones de ozono de 1 % a 4,5 % por peso. Los generadores por radiación UV se usan para tratar cantidades de agua más pequeñas y logran concentraciones de ozono de 0,1 % a 0,001 % por peso. El gas ozono se transfiere al agua cruda mediante difusión de burbuja fina o inyección de corriente lateral. En el tanque de contacto, el ozono requiere de un corto periodo de tiempo para reaccionar con los contaminantes presentes en el agua (de 10 a 30 minutos aproximadamente). Un sistema de efluentes gaseosos destruye el ozono no disuelto.

La molécula del gas ozono es altamente inestable y, por lo tanto, reactiva a una gran variedad de contaminantes en el agua, como compuestos inorgánicos (como el hierro y el manganeso) y orgánicos (como los microcontaminantes), además de microorganismos. El ozono ataca los contaminantes ya sea directa o indirectamente a través de su descomposición en el agua para formar radicales hidroxilos (OH-), los cuales reaccionan rápidamente a numerosos contaminantes de agua potable. El ozono se descompone rápidamente en el agua, lo que hace que su vida útil sea muy corta (menos de una hora) y lo vuelve inadecuado como un desinfectante residual, es decir, protege el sistema de distribución de agua potable del rebrote o la recontaminación. La ozonización y la cloración T.6 , T.7 pueden usarse en conjunto para inactivar un gran número de microorganismos en la planta de tratamiento y proteger el agua durante su distribución/almacenamiento. La ozonización del agua que contiene materia orgánica producirá carbono orgánico asimilable que permite el rebrote biológico en los procesos posteriores y en la red. Por lo tanto, después de la ozonización, se debería emplear un proceso de tratamiento que permita la degradación biológica, como la filtración lenta de arena T.9 o CAG T.13 .

Materiales

Los materiales incluyen oxígeno, concentrador de oxígeno, generador de ozono, prefiltro, bomba de inyección, inyector Venturi, tanque de contacto y fuente de energía fiable (véase S.9 – S.12 ). La disponibilidad local de los materiales puede ser limitada.

Aplicabilidad

El ozono puede añadirse en varios puntos del tratamiento de agua potable: como pretratamiento (preozonización), después de la sedimentación y antes de la filtración (ozonización intermedia) o como un paso de desinfección final. Como pretratamiento, reacciona con microcontaminantes, hierro, manganeso y azufre, además de compuestos que afectan el color, el olor y el sabor.
La eliminación subsecuente de compuestos degradados mejora en pasos de tratamiento posteriores, es decir, en los procesos de sedimentación o filtración con filtros de arena T.2 , T.9 o filtros de CAG T.13 . En agua con turbiedad baja, el ozono forma coloides ("proceso de micelización") que pueden transformarse en microflóculos al añadir una pequeña cantidad de coagulante, y los filtros de arena los detienen fácilmente.

Para eliminar los compuestos orgánicos, la cantidad de ozono requerida y la descomposición subsecuente de este dependen en gran medida de la cantidad y tipos de contaminantes. Como regla de oro, la demanda inicial de ozono es 2,5 mg de ozono/mg de demanda química de oxígeno (COD, por sus siglas en inglés). Para usarlo como desinfectante para eliminar patógenos microbianos en el agua, la OMS proporciona una guía para la calidad del agua potable con las concentraciones de ozono y los tiempos de contacto ("valores de TC") requeridos. En general, es más efectivo contra muchas bacterias y virus que el cloro y la luz UV. Sin embargo, para inactivar los cryptosporidium, la OMS indica que actualmente no hay valores de TC aceptados (concentración de ozono multiplicado por tiempo de contacto), ya que se observan variaciones considerables en los resultados de diferentes estudios e incluso de pruebas duplicadas con diferentes temperaturas y niveles de inactivación.

Operación y mantenimiento

El diseño, la construcción y la O&M requieren profesionales calificados. El equipo de alta tecnología es costoso y tiene gran demanda. Ocasionalmente, los sistemas desarrollan fugas de ozono, por lo que requieren un dispositivo de control para el entorno de ozono y chequeos regulares al generador y al tanque de contacto. La O&M también incluye mantener el flujo del refrigerante del generador requerido; revisar y limpiar el generador de ozono, el suministro de gas entrante y el montaje eléctrico regularmente; y supervisar la alimentación de gas de ozono y el sistema de distribución para garantizar que el volumen de ozono necesario se ponga lo suficientemente en contacto con el agua cruda.

Salud y seguridad

La ozonización de aguas que contengan bromuro puede formar bromato, un conocido carcinógeno, aunque usualmente en concentraciones muy por debajo del umbral para considerarse una preocupación de salud. Las técnicas para controlar la formación de bromato incluyen la ozonización en valores de pH ligeramente ácido, ozonización de múltiples etapas y el uso de amoníaco o cloro. Una vez que se forma el bromato, los filtros de CAG y la radiación UV pueden eliminarlo parcialmente. El gas de ozono es posiblemente tóxico y extremadamente irritante para el cuerpo humano, por lo que las fugas deben ser controladas para evitar la exposición de los trabajadores.

Costos

El equipo de ozonización, las operaciones y la energía tienen costos elevados.

Consideraciones medioambientales y sociales

Las capacidades locales para gestionar un proceso de tratamiento sofisticado como este pueden ser limitadas. Los niveles de aceptación del agua tratada son altos, ya que el proceso no involucra ningún componente químico, lo que podría afectar el sabor. La ozonización incluye un alto consumo de energía. En zonas donde se usan combustibles fósiles como fuente de energía, tiene una gran huella de CO₂.