En condiciones correctas de diseño y funcionamiento, la luz ultravioleta (UV) puede tener propiedades antibacterianas y antivirales y destruir organismos patógenos en aguas no turbias.

La luz UV puede causar daños celulares irreparables a los microorganismos patógenos, y su eficacia depende del tiempo de exposición, la intensidad de la luz UV, la longitud de onda de la luz UV y la calidad del agua cruda. Los rayos UV proporcionan una inactivación de 3 logaritmos de bacterias vegetativas y parásitos protozoarios, incluidos Cryptosporidium y Giardia, a bajas exposiciones (1-10 mJ/cm²). Para la inactivación de virus entéricos y esporas bacterianas se necesitan exposiciones más elevadas (30-150 mJ/cm²). El tiempo de exposición depende del diseño y del caudal. La radiación UV es más eficaz contra algunos patógenos (por ejemplo, Cryptosporidium) que son resistentes al desinfectante químico más utilizado (cloro) y, a diferencia del cloro, la radiación UV no forma subproductos de desinfección nocivos. Sin embargo, la desinfección UV no proporciona ninguna protección residual contra la recontaminación microbiana y el rebrote.

Consideraciones de diseño

Un sistema de desinfección UV típico incluye una serie de tubos UV. Las lámparas UV se instalan dentro de un tubo en un canal cubierto, lo que garantiza la proximidad del agua a la fuente UV. Si la lámpara no se coloca directamente en el flujo, necesitará un manguito de cuarzo fundido para permitir la emisión de UV. El tubo suele ser de plástico o acero inoxidable con una superficie interior reflectante de la luz. Para evitar turbulencias no deseadas, la tubería de entrada no debe tener expansiones aguas arriba durante al menos 10 diámetros de tubería, y todas las válvulas de la tubería deben estar completamente abiertas durante el funcionamiento UV. La dosis UV necesaria para la desinfección del agua suele ser ≥40 mJ/cm², y solo deben utilizarse sistemas UV certificados que proporcionen al menos esta dosis en regímenes de caudal típicos.

La turbiedad y los sólidos en suspensión reducen la eficacia de la desinfección. Para que sea eficaz, la turbiedad debe ser <1 NTU, los sólidos en suspensión <10 mg/L, sin color, el hierro <0,3 mg/L y el manganeso <0,05 mg/L; de lo contrario, se requiere pretratamiento. Procesos de clarificación convencionales, como la filtración rápida de arena T.2 , la microfiltración T.3 o la ozonización. T.14 , pueden utilizarse en función de la composición del agua cruda y del contexto. Los tratamientos de agua potable descentralizados suelen utilizar lámparas de mercurio de baja presión e intensidad que emiten un único pico de radiación UV a 254 nm. Para los sistemas a gran escala, se suelen utilizar lámparas de presión media que emiten radiación UV en una gama muy amplia (185-400 nm). Los LED emisores de rayos UV también son cada vez más populares.

Materiales

Les réacteurs de désinfection UV peuvent être montés sur châssis et expédiés sur site. La validation peut être effectuée hors site, avant expédition. Les UV nécessitent une alimentation électrique fiable, c'est pourquoi de nombreuses installations incluent une alimentation de secours et des consommables spécialisés, tels que des produits de nettoyage, des produits chimiques et des essuie-glaces, ainsi que des remplacements périodiques de lampes. Les lampes UV peuvent ne pas être facilement disponibles dans certains contextes et peuvent devoir être importées ou transportées par avion.

Aplicabilidad

Los sistemas UV pueden aplicarse potencialmente en todas las fases de una emergencia e implantarse rápidamente cuando se dispone de materiales, piezas de repuesto y operarios cualificados. Estos sistemas requieren una fuente de energía confiable (ver S.9 - S.12 ) y agua pretratada hasta una turbiedad mínima (<1 NTU). Los rayos UV no proporcionan una protección residual, por lo que es necesaria una cloración adicional T.6 .

Operación y mantenimiento

Los sistemas UV requieren un funcionamiento cuidadoso, operarios con conocimientos y formación adecuados y una supervisión que garantice su eficacia. Se requieren mediciones precisas del caudal, la intensidad UV, la transmitancia UV y el estado de la lámpara. Los sistemas UV a gran escala están diseñados para un funcionamiento continuo y solo deben apagarse si no hay necesidad de tratamiento durante varios días. Las lámparas deben calentarse durante unos minutos antes de ponerse en funcionamiento. En los sistemas comunitarios y a pequeña escala, el funcionamiento diario incluye encender y apagar la lámpara en función del caudal de agua, lo que suele ser un proceso totalmente automatizado.

Cuando la exposición de la lámpara establecida se desvía demasiado de la dosis UV medida (~70 % o menos del valor ajustado/inicial), deben considerarse varias razones: (1) La materia absorbente de UV (disuelta o en suspensión) puede interrumpir el paso de la luz, por lo que el reactor debe lavarse. Debe comprobarse la turbiedad aguas arriba y, si es necesario, mejorar el pretratamiento. (2) El sensor UV o la lámpara pueden estar sucios. En este caso, hay que abrir el reactor y limpiar el sensor, la lámpara y la superficie interior del reactor con un paño suave para evitar rayaduras. En muchos sistemas, un sensor integrado controla la intensidad de la luz UV en cada tubo de tratamiento. Algunos sistemas disponen de un mecanismo de limpieza automático que limpia las fundas de cuarzo alrededor de las lámparas una vez que el sensor indica una reducción de la intensidad por debajo de un determinado umbral establecido. Si no se aplica ni (1) ni (2), debe sustituirse la lámpara UV. La vida útil nominal oscila entre 8.000 y 12.000 horas de funcionamiento (aproximadamente 1 año de funcionamiento continuo) para las lámparas de mercurio. En el caso de los LED, la vida útil varía en función de las especificaciones y el fabricante. Durante la sustitución de la lámpara, debe inspeccionarse y limpiarse la superficie interior del reactor.

Salud y seguridad

La UV no proporciona ninguna protección residual contra la recontaminación microbiana posterior durante el transporte o el almacenamiento en el hogar. Por lo tanto, el agua tratada con UV debe distribuirse y almacenarse de forma segura (sobrepresión constante en las redes de distribución o adición de cloro residual). Si la lámpara se rompe, puede liberarse mercurio tóxico al medio ambiente, lo que puede suponer un riesgo para la salud del operario y dañar el medio ambiente. Las lámparas de baja presión representan una menor amenaza para los operarios en caso de rotura, y los LED suelen ser seguros. El control operativo de la desinfección UV es menos difícil que el de los sistemas de dosificación de cloro, ya que puede realizarse mediante el control de los parámetros técnicos de funcionamiento de la lámpara UV o mediante análisis microbianos del agua.

Costos

Los costos de capital varían en función del tipo de sistema. Los sistemas de baja presión cuestan unos USD 50 /m³/día de capacidad. Los costos operativos dependen del contexto y oscilan entre USD 2,7 y USD 4/m³/día de capacidad e incluyen el consumo de electricidad y la sustitución periódica de lámparas y otros componentes especializados.

Consideraciones medioambientales y sociales

El tratamiento UV suele ser bien aceptado por los consumidores, ya que no afecta al sabor del agua. Las lámparas UV deben eliminarse de forma segura y de acuerdo con la normativa nacional para evitar daños al medio ambiente.