DIOXIDO DE CLORO ClO2 Y CLORAMINAS
GRUPO 1 ZULMA EDITH GARCIA ARISMENDY FELIX RODRIGO MESA JOSE AGUSTIN VARGAS TENJO
PROFESORA DORA LUZ GOMEZ AGUILAR
UNIVERSIDAD MANUELA BELTRAN UMB FAULTA FAULTAD DE D E INGENIERI INGE NIERIA A ESPECIALIZACION EN AGUAS Y SANEAMIENTO AMBIENTAL BOGOTA D.C. 2016 1
In!"#$%%&'n A través del tiempo se han presentado varias epidemias que generalmente se le atribuyen al agua que aunque se tengan diferentes controles y tratamientos técnicos y productos no quiere decir que estén desaparecidas, sin olvidar que las principales problemas actuales del agua se originan en el mal manejo en la fuentes de captación. La cloración ha entrado en discusión por muchas circunstancias en la que este puede ser favorecido o todo lo contrario a consecuencia de los subproductos de desinfección llegando a cuestionarse este proceso. La Directiva Europea fija unos parmetros de !loro Libre y "esidual en la red de distribución de Agua tratada #mg$l para libre y % mg$l para combinado en la que el Libre est constituido por acido hipocloroso, ion hipoclorito y el combinado lo forman las cloraminas, las anteriores mantienen durante ms tiempo una determinada concentración de cloro residual combinado y genera menos subproductos en especial &rihalometanos 'pos desinfección(. )ara que el cloro residual libre esté presente en agua tratada es necesario una dosis elevada de cloro. !uando el cloro o*ida todas las sustancias que estn en disposición de ser o*idadas, combinara, destruir y eliminara otras cloraminas, luego quedar un e*ceso de cloro residual libre lo necesario para que comience a aparecer el cloro libre residual '+reapoint o cloración por el punto cr-tico(.
Cl"!" !()$*l (n l* !(# #( #&)!&+$%&'n El consumo de cloro por el agua de una red de distribución de debe en primera al consumo por sustancias presentes en el agua, por la interacción con los productos de corrosión, depósitos y biomasa fijada en las paredes, por condiciones f-sico hidrulicas principalmente temperatura y materia orgnica disuelta y otra inorgnicas es decir hay una disminución e*ponencial con el tiempo. La técnica de cloración residual libre supone la aplicación de cloro al agua para que directamente o después de la destrucción del amoniaco quede cloro residual libre desde la planta hasta la red de distribución. La &écnica de !loración residual combinada consiste en la reacción del cloro con el amoniaco a/adido sin destruirse y manteniendo este cloro residual combinado en la red. Los &rihalometanos y otros subproductos se ven favorecidos en el aumento de dosis de cloro y tiempo de contacto aguacloro, también el contenido en precursores del agua a desinfectar, lo anterior se le atribuye como indicador de la capacidad de desinfección en el proceso de cloración. 0i en una red de distribución se reali1a cloración con cloro residual libre es dificultad principal mantenerlo por un largo periodo lo que tendr-a que clorar nuevamente, esto 2
aumentar-a los subproductos que en definitiva son perjudiciales para la salud, justicia entonces buscar una alternativa como el cloro residual combinado en forma de cloraminas. 2antener un desinfectante residual en la red es favorable porque controla la formación del biofilm y el recrecimiento bacteriano, reduce riesgo de contaminación por intrusión, la corrosión factor importante en la reducción de cloro residual.
El(%%&'n #(l #()&n,(%*n( !()$*l )ara la elección de un desinfectante secundario se puede seguir un proceso equivalente, se utili1a en sistemas de tratamiento para mantener un desinfectante residual a lo largo del sistema de distribución dependiendo del desinfectante primario. 0e debe tener en cuenta factores para la elección del desinfectante secundario como son3 !oncentración de carbono orgnico asimilable, esto se debe al contenido de carbono orgnico elevado en el agua y a su ve1 tratada con un fuerte o*idante utili1ado como desinfectante principal, un caso importante ser-a el del 41ono, se debe hacer una filtración biológica o con carbono activo en grano del agua antes de salir de la planta. 5ormación de subproductos de la desinfección. &iempo de retención en el sistema de distribución '0istemas de distribución e*tensos o de tiempos prolongados(. Al implementar el mantenimiento de un desinfectante residual se tiene que disminuir el residual y los subproductos. El agua se debe tratar para disminuir materia orgnica natural '246(, tratar el agua para mejorar la estabilidad del desinfectante residual pues entre ms estabilidad menor desinfectante necesario, Elegir o*idante$desinfectante siguiendo criterios de m*ima estabilidad, control de biofilm, m-nima to*icidad directa y m-nima formación de subproductos. Las cloraminas y monocloraminas es muy buena alternativa pero est sujeta a nitrificación en el sistema por factores de temperatura, puntos muertos o retenciones lo que hace que se pierda el residual y no se elimina fcilmente el biofilm, e*ceso de amoniaco. Las cloraminas no se utili1an en la desinfección primaria. Las cloraminas como desinfección secundaria se emplean después de aplicar la técnica de cloración libre hasta la filtración, se aplica amoniaco y ms cloro si es necesario tras la filtración para lograr la concentración de cloro combinado.
Cl"!*-&n*) I#(n&,&%*#*) como desinfectante en la década del siglo 77 al comprobar que la desinfección con cloro era en % fases. La inicial el cloro o*ida una serie de
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sustancias presentes en el agua desapareciendo rpido, en la segunda cuando en el agua hay amoniaco, la acción bactericida contin8a aunque el cloro libre haya desaparecido, esto se debe a la acción de las cloraminas. La combinación de amoniaco$cloro aporta un desinfectante residual al agua ms persistente que el cloro libre y evita sabores de compuestos clorados. 0e e*tendió su uso por la función de las cloraminas de formar bajos niveles de subproductos de la desinfección. La formación de una cloramina as- como la velocidad de reacción influye el )h del agua, &emperatura y relación cloro$amoniaco. "elaciones de formación de cloraminas 69: ; !<49 = !<69% ; 9%4 2onocloramina !<69%;!<49= !<%69 ; 9%4 Dicloramina !<%69 ; !<49 = !<:6;9%4 &ricloramina El agua que solo contenga amoniaco en el proceso de cloración todos los compuestos formados en la cloración sern cloraminas. En la formación de cloraminas en reacción del cloroamoniaco para monocloramina la formación es >$# en peso. Esta origina menos sabor y olor que la tricloramina y dicloramina pues su formación ser a ms altas relaciones cloro$amoniaco a bajo )h. La !apacidad bactericida de la cloramidas es atribuida al grado de hidrolisis de estas y también a la propia cloramina no hidroli1ada. Las cloraminas en #??@ fue el segundo desinfectante de aguas ms empleado, ahora el :B en EECCC las utili1an. La C0E)A sugiere el empleo de cloramina para reducir &92s totales siendo una reducción entre > y @B y algunos abastecimientos de agua reali1an campa/as para dar a conocer las cloraminas. !ontenido m*imo de cloraminas 'monocloramina( relación cloro$amoniaco en peso >$# ser de %mg$l m*imo contenido en la reglamentación de cloro combinado.
E"l$%&'n #( l*) Cl"!*-&n*) (n (l &(-/" %"n (l P La temperatura contribuye a una mayor eficacia de las cloraminas como desinfectante, la eficiencia disminuye al aumentar el )h y bajar la temperatura. Anteriormente se afirma que la velocidad de formación de la monocloramina es rpida y muy sensible al )h. A medida que la cloramina se va degradando mayor es la concentración de amoniaco libre que podr-a ser transformado en nitritos por la presencia de bacterias nitrificantes. El tiempo transcurrido en la degradación de la monocloramina es bastante larga por lo que puede mantenerse una concentración aceptable en puntos alejados en la red. La velocidad de disociación de las cloraminas est influenciada por el ph. !uando el ph est bajo la monocloramina se disocia en mayor grado en amoniaco 4
'fenómeno de nitrificación(. La evolución y disminución del cloro combinado en una red en un sistema e*tenso de la salida de la planta al punto ms lejano en un tiempo de % a ? horas est en un %B es decir que a la salida de la planta entre #,@ mg$l %mg$l en el 8ltimo punto la concentración seria de #,F mg$l.
P"#(! "*n( #()&n,(%*n( #( l*) %l"!*-&n*) El cloro residual combinado tiene menor poder o*idante y bactericida que el cloro residual libre, aunque el poder de las cloraminas es menor que el cloro residual libre, permanece la estabilidad o ms si estn a igual tiempo de contacto, ph y temperatura, siendo el motivo principal por lo que se procedió a incluir amoniaco al agua pensando en sistemas e*tensos como fase final del proceso de tratamiento después de un cierto contacto de agua con cloro residual libre. El nivel bactericida de cloraminas en relación con otros desinfectantes dentro de los l-mites de ph ' a ?( se e*presa3 Ozono˃ Dióxido de cloro
˃
Cloro libre
!loraminas
˃
G en cuanto a estabilidad y persistencia en la red Cloraminas
˃
Dióxido de cloro
˃
Cloro libre
˃
Ozono
E*isten bastantes investigaciones que demuestran la eficiencia de las cloraminas en control de sabores, olores, recrecimiento microbiológico en red, mayor estabilidad, mantener desinfectante residual que el cloro libre. )ero se recomienda no utili1ar como desinfectante principal pues este debe ser secundario en la red de distribución.
L*) Cl"!*-&n*) ,"!-*%&'n #( T!&*l"-(*n") (n !(# Al salir agua de la planta de tratamiento con cloro residual libre y se encuentra con materia orgnica puede generar subproductos como &rihalometanos, caso contrario siendo cloraminas ya que la generación de estos subproductos disminuye.
V(n*3*)
6o reaccionan con los compuestos orgnicos como lo hace el cloro libre en la formación de los &92s.
0on muy efectivas en el control del biofilm dada su gran capacidad de penetrar en el interior de este biofilm.
Al no reaccionar con los compuestos orgnicos, se pueden disminuir algunos olores y sabores que el cloro libre podr-a llegar a potenciar, disminuyendo las quejas de los consumidores.
0on ms estables y de ms duración como residual que el cloro libre o el dió*ido de cloro, con lo cual proporciona una mejor protección contra el
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recrecimiento bacteriano en los grandes abastecimientos y redes con 1onas de e*cesivo tiempo de retención, 'presenta un buen efecto bacteriosttico(.
0u preparación es fcil.
Evita generalmente la instalación de estaciones de recloración, en algunos abastecimientos e*tensos y en épocas de mayores temperaturas
D()(n*3*)
6itrificación. Es uno de los principales problemas que pueden presentarse al emplear cloraminas, ya que el amoniaco en e*ceso sobre el requerido para formar la cloramina, a veces generado en la descomposición de esta en puntos muertos de la red o en lugares de e*cesivo tiempo de retención, act8a como nutriente de las bacterias nitrificantes, que convertirn este amoniaco en nitritos y nitratos con los efectos adversos que éstos pueden ocasionar para la salud y la consiguiente pérdida de cloro.
En lugares con temperaturas del agua superiores a #F H! y el agua contenga cloraminas, es conveniente una monitori1ación continua del agua, para controlar el posible riesgo de nitrificación. La aparición de nitritos reduce el p9, la alcalinidad, el o*-geno disuelto y la propia concentración de cloraminas residual, incrementndose el recrecimiento bacteriano.
2enor capacidad de o*idación y desinfección. &ienen menor capacidad de desinfección que el cloro, dió*ido de cloro y o1ono. 6o o*idan a ciertas sustancias frecuentes en muchas aguas como son el hierro, manganeso y sulfuros.
Ieneran algunos otros subproductos, en menores cantidades, aunque concretamente se citan que alguno, como por ejemplo el cloruro de cianógeno, podr-a formarse en ms altas concentraciones.
9ay que prepararlas generalmente en situ.
9ay que indicar el efecto adverso de las cloraminas si se emplean las aguas que las contienen en tratamientos de dilisis, en enfermos renales 'hay que eliminarlas previamente a su entrada a los equipos diali1adores, al igual que es necesario hacer con el cloro(, y en actividades pisc-colas y acuarium. Las cloraminas pueden ser eliminadas filtrando el agua por carbón activo, también son eliminadas mediante la adición de cido ascórbico. 6o son eliminadas por procedimientos tales como3 hervir el agua, destilarla, osmosis inversa o dejar el agua en reposo uno o dos d-as.
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La información sobre el metabolismo de las cloraminas es muy limitada, son eliminadas en cierta cantidad por la orina. 4rganismos y gu-as internacionales sobre calidad del agua potable, no asocian efectos en la salud, ni a corto ni a largo pla1o, con la cloraminas del agua. 9asta la fecha, la
DIOXIDO DE CLORO 5ClO2 Desde el siglo 77 es normar la utili1ación de cloro para la desinfección del agua publica, eliminando virtualmente enfermedades como el cólera, tifoidea y disenter-a, sin embargo la preocupación sobre los efectos potencialmente adversos de los subproductos de la desinfección tales como triahalometanos '&92(,cidos haloaceticos que estn presentes en el agua. Dentro de estos, los trihalometanos son el grupo de subproductos de la cloración generados en mayor cantidad y adems se ha logrado comprobar que tienen propiedades cancer-genas. En la formación de &92 se debe a que el cloro no siempre act8a como o*idante, sino que en ocasiones participa en reacciones de sustitución o de adición, esto es lo que ocurre con el amonio y con las sustancias precursoras de &92. !loro residual ; precursores
triahalometanos
PROPIEDADES DEL DIOXIDO DE CLORO 5ClO2 •
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El !L4% no da reacciones de adición o sustitución. 4*ida sustancias aromticas y a las precursoras sin formar &92, por esta ra1ón, no reacciona con el amonio y no forma cloraminas "eacciona con sustancias orgnicas
El dió*ido de cloro reacciona normalmente con la mayor-a de los agentes reductores a través de transferencia de un electrón, reducción reduciéndose a clorito3 −¿ ¿ −¿ — Cl O 2 ¿
Cl O2+ e
!omo se puede observar en la anterior reacción de o*idación el principal subproducto es el clorito, siendo este riesgoso para la salud. Dado que el dió*ido de cloro se consume rpidamente durante el curso del tratamiento del agua y que hasta el B del dió*ido de cloro aplicado se reduce a clorito, la dosis m*ima
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para !L4% seria apro*imadamente de #,>F a #,F mg$l. a no ser que el clorito se elimine por otros métodos. El clorito es presente como resultado de la o*idación incompleta del clorito sódico en el generador de dió*ido de cloro, debe ser controlado por reducción qu-mico del dió*ido de cloro durante el trascurso del tratamiento. )or esta ra1ón se debe controlar el )9 a la salida del tanque de disolución, que debe estar comprometido entre los valores de F y unidades organi1ación mundial de la salud estableció un m*imo de . mg$l El dió*ido de cloro se debe consumir en la l-nea de tratamiento, si esté est presente en el agua del grifo, al ser voltil puede desprenderse en el ambiente, percibiéndose por el usuario. El !lo%, es efica1 con los virus, bacterias y quistes proto1oarios que com8n mente se encuentran en aguas crudas, tiene una propiedad biosida contra el !"G)40)4"
VENTAJAS DEL USO DE DIOXIDO DE CLORO •
Destruye a las sustancias precursoras de trihalometanos sin formar ms trihalometano en consecuencia, de una aplicación de cloro en cola del tratamiento tampoco formara &92. ya que en ese momento el agua no tendr percusores por haber sido o*idados en cabecera por el dió*ido de cloro.
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2ayor capacidad germicida que el cloro.
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6o forma cloraminas
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2ayor control de olores y sabores. 6o forma clorofenoles y si e*isten o se generan en a cloración el dió*ido los transforma en productos inocuos. Elimina las algas y act8a sobre los productos de descomposición responsables de la mayor parte de los sabores, act8a sobre las especies3 scenedesmus, valuo*, sphaerotilu natans, anabena, asterionella, synua y vorticela.
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)recipita el manganeso y el hierro
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)resenta un elevado tiempo de permanencia en la red de agua tratada.
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El poder de desinfección del dió*ido de cloro es sensiblemente mayor que el del cloro, adems mantiene el p9 entre a # unidades, aspecto que el cloro pierde.
OBTENCI7N Y MANIPULACI7N DEL DI7XIDO DE CLORO 8
El dió*ido de cloro a temperatura ambiente es un gas de color amarillento y olor irritante similar al del cloro, es e*plosivo en estado puro y a concentraciones elevadas '#B(, por esta ra1ón han fracasado los intentos de comprimir o almacenar !l4%. Debido a esto se debe producir en el lugar donde se vaya a emplear.
METODOLOGIA En las )&A) la presa y el "ealón, la generación y aplicación del de dió*ido de cloro se ha reali1ado en forma de disolución acuosa diluida, que permite el manejo con las m*imas garant-as de seguridad. La obtención del dió*ido de cloro se ha reali1ado v-a cloro, mediante reacción de agua clorada con clorito sódico y posteriormente diluido para ser inyectado en l-nea. El clorito sódico empleado para la producción de dió*ido ha sido suministrado en forma de disolución acuosa con una concentración de :g$l 'FB en peso( de 6aclo%.estas disoluciones no son inflamables ni e*plosivas y son muy estables. En la obtención del dió*ido de cloro hay una fase previa de me1cla de cloro gas con agua. Jsta tiene lugar en el inyector que lo enviara hacia el reactor. El clorito de sodio, con una concentración del %FB msico, se introduce al reactor mediante una bomba dosificadora. Cna ve1 que todos los reactivos estén en el reactor tiene lugar la reacción produciéndose el dió*ido de cloro. A medida que se va formando es enviado a un tanque donde se diluir con agua para obtener una concentración de % y : mg$l donde queda almacenado esta solución es bombeada a los puntos de aplicación.
E8UIPO DE PREPARACION DE DIOXIDO DE CLORO. Las especificaciones de la mquina de preparación de dió*ido de cloro )erm c # F A, de Alldos, empleada en las e*periencias, son las siguientes3
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!apacidad de !lo%3 FKg$h
•
!onsumo de !l%3 :.: Kg$h
•
!onsumo de 6aclo%3 %>l$h
•
!onsumo de 9% de inyección 3 ?>l$h
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)resión de operación3 F bar
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!oncentración de la disolución preparada3 ,:B
ES8UEMA DEL SISTEMA DE TRATAMIENTO DE LA PTAP
Demanda de cloro Entrada
Cloro
Cloro
Canal reparto a decatadores
Decantación
Cloro
Filtros
Salida planta
DOSIFICACION DE DIOXIDO DE CLORO EN LA ENTRADA Y CLORACION DESPUE DE LA DECANTACION.PTAP LA PRESA
Dióxido de
Entrada
Canal reparto a decatadores
Decantación
Cloro
Cloro
Filtros
RESULTADO Y ANALISIS •
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&rihalometanos totales3 se reali1aron anlisis en agua decantada y filtrada. En la ptap la presa estos anlisis se reali1aron tanto en la l-nea de tratamiento, como en la l-nea tratamiento convencional 'cloración en cabecera(. Dió*ido de cloro residual. )or otra parte se reali1ó un seguimiento a través de la l-nea de tratamiento.se midió por método colorimétrico con D)D en presencia de glicina. ue elimina la posible presencia de cloro libre.
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Salida planta
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)9 a la salida del tanque de disolución. Debido a la reacción entre el cloro y el clorito sódico tiene lugar en e*ceso de cloro, él )9 del dió*ido de cloro a la salida del equipo debe estar comprendido entre F.este control nos información sobre si est reaccionando correctamente el cloro con clorito sódico. !oncentración de dió*ido de cloro en la salida del tanque de disolución, se determinó la concentración de dió*ido de cloro a la salida del tanque de disolución por valoración yodo métrica, con el fin de verificar que la concentración calculada seg8n estequiometria y vol8menes era realmente de : mg$l obteniéndose resultados satisfactorios. '.:B(
CONCLUSIONES •
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El empleo de las cloraminas, como desinfectante secundario, implica la aplicación previa del desinfectante primario o inicial que puede ser, generalmente, el propio cloro libre, o1ono o dió*ido de cloro El empleo de cloraminas, como desinfectante alternativo al cloro, para reducir la formación de subproductos tales como los &rihalometanos. El empleo de las cloraminas como desinfectante secundario para mantener una concentración estable y constante en toda la red de abastecimiento, evitando las recloraciones. 0on ms eficientes las monocloraminas, debido a que no se combinan con los agentes facilitadores de la creación de trihalometanos. Las monocloraminas permanecen hasta el final de redes ms e*tensas debido a que o*idan los componentes de los &A2s debido a que se mantienen a8n medios de )9 alto '@.F( !on las pruebas reali1adas se !oncluye que el uso del di*ido de cloro como preo*idante considerable supondr-a una reducción de trihalometanos a la salida de las E&A) de La )resa y El "ealen. Esto, por # tanto, supondr-a una mejora en la calidad del agua suministra da, ya que
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clorito a salida de la planta muy por debajo de los l-mites marcados por la C0E)A' 2!L # mg$l( e incluso de los . mg $l de la 420 M
BIBLIOGRAFIA "am-re1, 5.. Desinfección del Agua con !loro y !loraminas. '%F(. &écnica
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