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¿Por qué las plantas de tratamiento de agua usan ozono y membranas además de la filtración con arena?

Categoría: Tecnología

El parásito criptospórido, resistente al cloro, mide entre 4 y 6 micrómetros (1 micrómetro es la milésima parte de un milímetro). Para detenerlo, existen membranas con poros de 0,1 micrómetros, que son 40 veces más pequeños que el parásito. [5]

Si las plantas de tratamiento ya usan arena para filtrar, ¿por qué añaden membranas? El ozono combate los olores y las membranas frenan a los parásitos resistentes al cloro. Así, cada problema tiene su propia herramienta. [1]

1. ¿Por qué el olor del agua persiste aunque se filtre con arena?

El agua turbia se vuelve clara al pasar por capas de arena. Este método, llamado filtración rápida, combina la sedimentación con la filtración para eliminar la suciedad visible. Sin embargo, las sustancias disueltas que causan olor a moho atraviesan la arena sin ser detenidas. [1]

Para eliminar lo que está disuelto, se utiliza un proceso llamado "tratamiento avanzado". Según la explicación de la ciudad de Fukuoka, esto implica añadir el tratamiento con ozono y la adsorción mediante carbón activado granular a los métodos tradicionales. [2]

La planta de tratamiento de Kashiwai, en la prefectura de Chiba, enfrentó problemas de olor a moho debido a la mala calidad del agua del lago Inba. Al principio usaron carbón activado en polvo, pero no fue suficiente. Por ello, en abril de 1980, iniciaron el tratamiento avanzado siendo pioneros a nivel nacional, según los registros de la prefectura. [1]

2. Cómo los microbios ayudan a limpiar el agua en la filtración lenta con arena

Dentro de la filtración con arena, la "filtración lenta" es el método más antiguo, utilizado desde el inicio de los sistemas de agua modernos. Fue desarrollado en Gran Bretaña en 1829. [3]

Este método no usa químicos y la instalación es sencilla. Además, los microbios que crecen en la capa de arena pueden descomponer no solo la turbidez, sino también el nitrógeno amoniacal y las sustancias de olor a moho. La arena no es simplemente un colador. [3]

El inconveniente es el mantenimiento. La superficie de la arena se obstruye con materia en suspensión y membranas de microbios. Para restaurar su función, se debe retirar raspando una capa de entre 1 y 2 centímetros de la superficie de la arena. Al ser un método simple, es sensible al clima y requiere una gestión basada en la experiencia. [3]

Por lo tanto, confiar en los microbios significa trabajar con el clima y las estaciones. ¿Qué herramientas existen para destruir los olores con certeza?

3. Qué es el ozono y cómo se fabrica en la planta para tratar el agua

El ozono se produce pasando oxígeno o aire por un espacio con electrodos separados por vidrio, aplicando voltaje de corriente alterna para crear una "descarga silenciosa". Parte del oxígeno se transforma en ozono. No se almacena, sino que se genera donde se usa. [4]

La capacidad de oxidar otras sustancias se compara usando una medida llamada potencial estándar de oxidación-reducción. Según los datos del fabricante, el ozono tiene 2,07 voltios y el cloro 1,40 voltios. Un número mayor indica una mayor facilidad para oxidar otras sustancias. [4]

Esta fuerza potente se usa para tratar las sustancias que causan olores. Además, se considera que el ozono no deja residuos en el agua porque finalmente vuelve a ser oxígeno. [4]

Desde abril de 2005, la ciudad de Fukuoka opera una instalación de tratamiento avanzado que combina ozono y carbón activado granular, con una capacidad máxima de 61.000 metros cúbicos por día. [2]

4. Por qué el parásito criptospórido resiste al cloro

Para desinfectar el agua, normalmente se usa cloro. Sin embargo, la cáscara (oocisto) del parásito criptospórido es extremadamente resistente al cloro. Su tamaño es de 4 a 6 micrómetros. [5]

Se considera que los tratamientos de agua convencionales tienen dificultades para eliminarlo por completo. Como método efectivo, se destaca la filtración con membranas. [5]

Debido a esto, el Ministerio de Salud y Bienestar (entonces llamado Ministerio de Salud) creó en octubre de 1996 la "Guía provisional de medidas contra el criptospórido en el suministro de agua". La presencia de este parásito resistente al cloro cambió el enfoque de las plantas de tratamiento. [6]

¿Qué hacer contra un enemigo al que no le afectan los químicos convencionales?

5. Cómo la filtración con membranas retiene al parásito con poros 40 veces más pequeños

La filtración con membranas funciona con el mismo principio que colar agua con una red: separa físicamente las cosas de un tamaño determinado. Según la explicación de la prefectura de Kanagawa, puede eliminar casi el 100 % de la turbidez, las bacterias y los parásitos. [7]

Como detiene las cosas por tamaño y no por reacción química, funciona contra parásitos resistentes al cloro. En la planta de tratamiento de la ciudad de Mitsuke, en la prefectura de Niigata, una membrana de cerámica con poros de 0,1 micrómetros (una diezmilésima de milímetro) elimina la turbidez y el criptospórido. [8]

Frente a un parásito de 4 a 6 micrómetros, los poros son 40 veces más pequeños. Sin embargo, esto es solo un ejemplo; el tamaño de los poros varía según el tipo de membrana. [8]

En las plantas de la prefectura de Kanagawa, se introdujo la filtración con membranas después de encontrar criptospóridos en el agua. [7]

La filtración con membranas no es un tratamiento para eliminar sustancias de olor. En Mitsuke, se añade carbón activado en la nueva planta para captar las sustancias de olor. Así, se combinan herramientas según el problema: carbón u ozono para olores, y membranas para parásitos. [8]

6. Experimento: ¿qué pasa al colar agua con barro y té de cebada con un filtro de café?

Prepara dos vasos: uno con agua turbia mezclada con tierra y otro con té de cebada. Intenta filtrarlos en otros vasos usando un filtro de café. Si el filtro retiene las partículas de tierra, el agua turbia se aclarará un poco, pero el color del té de cebada probablemente no cambiará mucho. Puedes ver la diferencia: la turbidez se elimina, pero lo disuelto permanece. [1]

Por favor, no bebas el agua filtrada. [1]

Con un adulto, puedes buscar en la página web de la compañía de agua local qué tratamientos combina la planta que abastece tu zona. Es interesante ver cómo explican sus métodos, como hacen las prefecturas de Chiba, la ciudad de Fukuoka y la prefectura de Kanagawa. [1][2][7]

Fuentes

  1. Prefectura de Chiba, "Tratamiento avanzado del agua" https://www.pref.chiba.lg.jp/suidou/jousui/suishitsu/dekirumade/koudojousui.html (Inicio del tratamiento avanzado en la planta Kashiwai.)
  2. Ciudad de Fukuoka, "Tratamiento avanzado del agua" https://www.city.fukuoka.lg.jp/mizu/tatara/0063.html (Contenido e introducción del tratamiento avanzado.)
  3. Centro de Investigación Tecnológica del Agua, "Q&A: Lavado de arena en tanques de filtración lenta" https://www.jwrc-net.or.jp/docs/publication-outreach/qa/10-98.pdf (Historia de la filtración lenta, papel de los microbios y raspado de la arena.)
  4. Mitsubishi Electric, "Tecnología de generadores de ozono" https://www.mitsubishielectric.co.jp/society/ozonizer/technology/index.html (Fabricación y poder oxidante del ozono (datos del fabricante).)
  5. Instituto de Salud de Chiba, "Criptospórido" https://www.pref.chiba.lg.jp/eiken/eiseikenkyuu/seikatsu/kryptos.html (Tamaño del parásito y resistencia al cloro.)
  6. Ministerio de Salud, Trabajo y Bienestar, "Documentos del Consejo" https://www.mhlw.go.jp/shingi/2003/04/dl/s0428-4g.pdf (Año de creación de la guía provisional de medidas.)
  7. Prefectura de Kanagawa, "Resumen del sistema de filtración con membranas" https://www.pref.kanagawa.jp/docs/h3x/top/makurokasetumei.html (Principio de la membrana y motivo de su introducción.)
  8. Ciudad de Mitsuke, "Documentos del servicio de agua" https://www.city.mitsuke.niigata.jp/uploaded/attachment/2973.pdf (Tamaño de los poros de la membrana de cerámica.)