1

Diseo y Aplicacin de un Sistema de Tratamiento del Agua por

Ozonizacin

JosSal Orbegoso Lpez1; Teodosio Celso Quispe Ojeda 2 (1)

Facultad de Ingeniera Qumica y Metalrgica, (2)

Facultad de Ingeniera Agraria, Industrias Alimentarias y

Ambiental, Universidad Nacional Jos Faustino Snchez Carrin

.

RESUMEN

El objetivo del presente trabajo fue el diseo de una planta piloto para obtener agua embotellada en la

Facultad de Ingeniera Qumica y Metalrgica, de la Universidad Nacional Jos Faustino Snchez

Carrin para satisfacer las necesidades de los consumidores universitarios. La mtodologa utilizada

consisti en la implementacin experimental para la aplicacin del ozono utilizando un eyector de ozono, y

se plante una alternativa tecnolgica para la solucin a los problemas graves de insanidad del agua de

consumo humano, incluyendo el anlisis de costos para la adquisicin de la tecnologa adecuada para

estos fines. Se ha evaluado la cintica del ozono, y su impacto en la carga bacteriana y microorganismos.

Los anlisis, y la relacion funcional costos vs tecnologa, determinaron la viabilidad de masificacin en el

uso de equipos ozonizadores, en nuestra nacin emergente.

Palabras clave: Planta Piloto, embotellar, ozonizacin, eyector, cintica, carga bacteriana.

ABSTRACT:

The aim of this work is the design of a pilot plant for bottled water at the Faculty of chemical engineering

and metallurgy, in the "University Nacional Jos Faustino Snchez Carrin" to meet the needs of College

consumers. The proposed technology consists in the ozone application using an ejector of ozone, and

presents a technological alternative for the solution to the serious problems of insanity of water for human

consumption, including the cost analysis for the acquisition of technology appropriate for these purposes. It

has evaluated the kinetics of ozone, and its impact on the bacterial burden and micro-organisms. Both

analyses, cost vs. technology, determine the feasibility of mass use of ozonators teams, in our emerging

nation ..

Keywords: Pilot Plant, bottling, ozonation, ejector, kinetic, bacterial load.

INTRODUCCIN

La misin del ozono es principalmente la

desinfeccin y mejora de las condiciones

organolepticas del agua. Este compuesto no acta

slo como desodorizante y oxidante de las

sustancias orgnicas disueltas, sino tambin como

esterilizante, y el procedimiento de esterilizacin

del agua ofrece particular inters en los casos que

se trata de aguas que contienen bacterias, es

decir aguas ms o menos sospechosas de

infeccin (Drapeau, A.J.. & Paquin, G., 2002)

Martin R. Calvin realiz a mediados del siglo XX

varios ensayos para el tratamiento del agua, y

concluy que la ozonizacin es un mtodo de

tratamiento de aguas que est siendo cada vez

ms utilizado debido a su poder oxidante del poder

reactivo frente a sustancias inorgnicas presentes

en el agua y no convenientemente eliminadas con

cloro, tales como compuestos orgnicos

susceptibles de provocar problemas de olor y

sabor y THM en aguas tratadas con cloro;

asimismo, por su elevado poder germincida frente

a la flora microbiana de un agua. En la naturaleza

se forma por efecto de la radiacin ultravioleta o

por descargas elctricas durante una tormenta.

Los riesgos ocasionados por peligros

microbiolgicos (CAC/GL 30/pp.1-6), constituyen

un problema grave e inmediato para la salud

humana. El anlisis de riesgos microbiolgicos es

un procedimiento que consta de tres

componentes: evaluacin de riesgos, gestin de

riesgos, y comunicacin de riesgos, siendo su

objetivo global garantizar la proteccin de la salud

pblica(Coin et al, 2001).

2

En el agua presenta gran solubilidad y se estima

una permanencia aproximada de 2030 minutos. El

ozono se desdobla en oxgeno, siendo por lo tanto

ms beneficioso cuando se compara con el cloro y

el dixido de cloro. No aparecen trazas despus

de 90 minutos en agua limpia.

El ozono reacciona rpidamente con gran variedad

de microorganismos y con todo tipo de materia

orgnica e inorgnica susceptible de oxidacin.

Adems, por su condicin inestabilidad, hace que

en sus aplicaciones no se generen subproductos

indeseables, como en otros sistemas, por lo que

se dice que es amigable con al ambiente.

En USA, desde el ao 1990 se ha implantado el

sistema de tratamiento de agua desde sus

comienzos hasta sus ltimas aplicaciones con

ozono (gas natural, inestable).

La adicin de ozono en el agua no conlleva

adicin de ningn qumico extrao, no

aumentando tampoco la concentracin de slidos

totales disueltos. El tratamiento de ozono no

aumenta la alcalinidad del agua. El ozono oxida

rpidamente sales de hierro y Manganeso

disueltos en agua fretica o embalsada,

produciendo xidos insolubles que fcilmente son

eliminados en un proceso de decantacin o

filtracin.

Justificacin

De acuerdo con la Norma emitida por MINSA, la

OMS y la OPS, entre otros organismos de control

y/o regulacin de los estndares de calidad del

agua de consumo domstico, se hace necesario

abordar los problemas ms urgentes que permitan

implementar las normas de calidad del agua entre

la poblacin.

Actualmente gran parte del agua potable es

servida a travs de acueductos, pero los sistemas

de tratamiento y las redes de distribucin no

siempre garantizan la ptima calidad del agua

(sobre todo microbiolgica). Adems, aunque

reciba tratamiento, en muchos lugares antes de

consumirla se almacena en cisternas o tanques

elevados que pueden dar lugar a una posterior

contaminacin (Agua Latinoamericana .

El uso de los equipos porttiles e industriales de

tratamiento de agua por ozonizacin constituye

tecnolgicamente una alternativa al problema de

sanidad de las aguas de consumo poblacional en

nuestro pas.

Las ventajas se muestran en el siguiente cuadro:

VENT AJ A S

DES V ENT AJ AS

F ac i l i dad de

p r oduc c i n de o zo no

des de a i r e u o x ge no

po r d es c a r gas

e l c t r i c as .

F ac i l i dad de r eac c i n

c on c om pues tos

o r gn i c os e

i no r gn i c os de b i do a

s u a l t a r eac t i vi d ad y

po te nc i a l de r ed uc c i n .

E l oz ono r e duc e e l

T O C, c o l o r , o l o r y

t u r b i de z de l ag ua

t r a ta da .

E l oz ono o x i d a h i e r r o ,

m angan es o y s u l f u r os .

E l uno de l os

des i n fec t an t es

qu m i c os m s

e f i c i en tes , ya q ue

r equ i e r e u n t i em po de

c on tac t o p equ e o .

En aus enc i a de b r om o ,

no s e f o r m an DB Ps .

O zon o es m s e fec t i vo

que c l o r o , c l o r oam i nas

y d i xi do d e c l o r o pa r a

l a i nac t i vac i n de

vi r us , Cr y p tos p o r i d i um

y G i a r d i a .

E l o zon o es a l t am en te

c o r r os i vo y t xi c o .

E l c os te i n i c i a l de l

equ i p am i en to es a l t o ,

y l os ge ne r a do r es

r equ i e r e n m uc ha

ene r g a .

E l ozo no d ebe s e r

gen er ad o i n s i t u po r

pr ob l em as e n e l

a l m ac enam i en to y

t r ans po r te .

La vi d a m ed i a de l

oz ono en e l s i s t em a de

d i s t r i buc i n es de 25

m i nu tos a t em per a t u r a

am b i en te , c on l o que

l a oz on i zac i n no

as egu r a l a l i m p i eza de l

agu a p o ta b l e , s i en do

nec es a r i o aa d i r c l o r o .

Se f o r m an D BPs en

p r es enc i a d e b r om o ,

a l deh dos , c e to nas ,

e t c .

Son nec es a r i os f i l t r os

ac t i va dos p a r a l a

e l i m i nac i n de c a r bono

o r gn i c o

b i ode g r ad ab l e .

Por lo que se just i f ica plenamente el

t rabajo real izado.

Hiptesis General:

El diseo de ozonizadores, con empleo de

tcnicas de escalamiento de procesos, en la

FIQMyA, UNJFSC, permitir evaluar su influencia

en la calidad de vida y en la economa de los

pobladores de la ciudad de Huacho 2012.

Sub hiptesis:

La construccin de un ozonizador, desde escala

laboratorio hasta escala banco permitir evaluar su

validacin tecnolgica.

La obtencin de agua ozonizada permitir calcular

los costos de consumo de agua ozonizada.

3

Objetivo General

Evaluar la factibilidad tcnica de construir un

equipo ozonizador de tratamiento de agua de

consumo domsticos, en el laboratorio de

Operaciones Unitarias de la FIQyM, provincia de

Huaura durante el ao 2012.

Objetivos especficos

Disear mecnica y tecnolgicamente un

ozonizador de agua en el Laboratorio de

Operaciones Unitarias de la FIQyM, distrito de

Huacho, provincia de Huaura.

Evaluar el funcionamiento de un ozonizador de

agua en la FIQMyA durante el ao 2012

Bases Tericas

Los microorganismos patgenos pueden sobrevivir

en el agua durante tiempos relativamente

prolongados, o en los restos de compuestos

orgnicos constituyendose en fuentes de

contaminacin del agua.

Las soluciones higienizantes de hipoclorito sdico

(leja) en el agua de lavado se han empleado para

el control de los microorganismos contaminantes

durante el proceso de envasado de vegetales

frescos cortados. Sin embargo, se ha desatado

recientemente una gran polmica sobre la

continuidad del uso de compuestos clorados por

los riesgos potenciales que los productos de

reaccin de estos compuestos puedan presentar

para la salud humana. Estos productos de

reaccin han sido calificados como cancergenos y

txicos tanto para el medio ambiente como para el

consumidor, ya que, adems de no garantizar

totalmente la inocuidad del producto, quedan

restos en la superficie de los alimentos.

La descomposicin del ozono es tan rpida en la

fase acuosa de los alimentos que su accin

antimicrobiana tiene lugar principalmente en la

superficie de estos.

Es estable durante unos 1520 minutos por lo que

el riesgo de ingestin del ozono por el consumidor

no existe.

Algunas bacterias pueden formar esporas en

condiciones adversas, siendo estos 10 15 veces

ms resistentes al cloro, pero se pueden destruir si

se exponen al ozono durante el tiempo necesario.

La envoltura proteica de los virus es tambin

sensible a la oxidacin por ozono, por lo que

puede ser efectivo contra los virus que se pueden

transmitir a travs de la cadena alimentaria (como

la hepatitis).

La finalidad del lavado de frutas y verdura con

agua ozonizada es la eliminacin de pesticidas y

microorganismos presentes en la piel de la misma,

y que son responsables de parte del desperdicio

de frutas en su propio proceso de

comercializacin, almacenamiento y conservacin.

Estas prdidas son producidas con frecuencia a

causa de enfermedades ligadas al inicio de la

recoleccin.

El lavado o enjuague solo con agua es un sistema

puramente de arrastre, que reduce pesticidas y

parsitos por el efecto que ejerce el movimiento

del agua. Adems hay que aadir el problema del

agua vertida, que queda contaminada por los

pesticidas y microorganismos que ha eliminado la

fruta.

Una vez expuestos los evidentes problemas

asociados al lavado de la fruta slo con agua, la

mejor solucin es la de aprovechar las grandiosas

ventajas que el ozono ofrece como destructor de

todos los contaminantes.

Entre las aplicaciones del efecto desinfectante del

ozono, podemos resaltar las siguientes:

Eliminacin de hierro y magnesio.

Eliminacin de color, sabor y olores

desagradables.

Mejoras en las etapas de floculacin.

Destruccin de algas y control de su

desarrollo.

Oxidacin y eliminacin de fenoles.

Eliminacin de detergentes.

Oxidacin de pesticidas.

Eliminacin de colorantes.

Eliminacin de compuestos nitrogenados.

Eliminacin de metales disueltos.

4

MATERIAL Y MTODOS

Diseo metodolgico

La presente investigacin es de tipo experimental.

Poblacin y muestra

Poblacin

Las aguas potabilizables de la provincia de

Huaura.

Muestra

Las aguas de filtracin del campus de la UNJFSC..

Tcnicas de recoleccin de datos

La data se recopil directamente en cada corrida

experimental, bajo las condiciones de operacin

en el rea de:

Captacin: el punto de captacin del agua a

tratar; en las inmediaciones de la Universidad

Nacional Jos Faustino Snchez Carrin.

Floculacin: se utiliz la prueba de jaras para

determinar la cantidad exacta con la que floculara

el agua a tratar

2 4 3 + 3 3 2 34 + 2 3 + 62

1 gramo del floculante disuelto en 100ml de agua

desionizada y esta se va agregando de distintas

cantidades en la prueba de jaras como veremos a

continuacin.

Numero

de

Jarras

1 2 3 4 5 6

Sulfato de

aluminio

(ppm)

3 5 8 10 12 15

Tcnicas para el procesamiento de la

informacin

Mediante uso de instrumentos estadsticos para

determinar la desviacin estndar, Chi cuadrada,

para determinar la tendencia central.

RESULTADOS

A. Conductividad Tiempo(s) Conductividad (mS) Temperatura (C)

0 0.016 22.333

0.1 0.016 22.308

0.2 0.016 22.333

0.3 0.011 22.308

0.4 0.016 22.308

0.5 0.016 22.333

0.6 0.011 22.257

0.7 0.016 22.333

0.8 0.011 22.333

0.9 0.011 22.308

1 0.022 22.333

1.1 0.016 22.358

1.2 0.016 22.333

1.3 0.016 22.333

1.4 0.016 22.308

1.5 0.011 22.308

1.6 0.016 22.358

1.7 0.011 22.282

1.8 0.016 22.333

1.9 0.016 22.257

2 0.016 22.333

2.1 0.016 22.257

2.2 0.016 22.384

2.3 0.016 22.333

2.4 0.011 22.282

2.5 0.016 22.333

2.6 0.011 22.257

2.7 0.016 22.358

2.8 0.011 22.333

2.9 0.016 22.384

3 0.016 22.333

3.1 0.005 22.282

3.2 0.011 22.308

3.3 0.016 22.384

3.4 0.011 22.384

3.5 0.016 22.308

3.6 0.016 22.308

3.7 0.016 22.358

3.8 0.016 22.333

3.9 0.016 22.308

4 0.016 22.308

4.1 0.011 22.308

4.2 0.016 22.333

4.3 0.011 22.333

4.4 0.011 22.282

4.5 0.011 22.333

4.6 0.016 22.333

4.7 0.011 22.282

4.8 0.011 22.308

4.9 0.011 22.333

5 0.011 22.384

5

B. Muestra del agua de floculacin Tiempo(s) Conductividad (mS) Temperatura (C) pH

0 3.152 21.902 5.478

0.1 3.163 21.978 5.473

0.2 3.174 22.003 5.473

0.3 3.152 22.13 5.478

0.4 3.163 22.003 5.483

0.5 3.168 21.927 5.478

0.6 3.158 22.003 5.478

0.7 3.158 21.978 5.483

0.8 3.163 21.876 5.473

0.9 3.163 22.029 5.473

1 3.152 22.003 5.478

1.1 3.163 22.003 5.473

1.2 3.163 21.927 5.478

1.3 3.168 22.029 5.473

1.4 3.163 22.029 5.473

1.5 3.168 22.029 5.478

1.6 3.168 21.978 5.473

1.7 3.163 22.003 5.478

1.8 3.163 21.978 5.473

1.9 3.163 21.927 5.473

2 3.163 21.978 5.468

2.1 3.158 22.003 5.473

2.2 3.168 22.079 5.473

2.3 3.163 22.003 5.473

2.4 3.163 21.978 5.473

2.5 3.158 22.029 5.473

2.6 3.168 21.978 5.473

2.7 3.152 21.978 5.478

2.8 3.168 21.876 5.468

2.9 3.163 22.003 5.468

3 3.158 22.003 5.468

3.1 3.163 22.003 5.463

3.2 3.163 21.876 5.473

3.3 3.163 22.105 5.463

3.4 3.174 21.978 5.463

3.5 3.147 22.003 5.468

3.6 3.163 21.978 5.468

3.7 3.185 21.851 5.468

3.8 3.147 22.029 5.468

3.9 3.168 21.978 5.468

4 3.185 22.003 5.468

4.1 3.152 22.029 5.463

4.2 3.158 22.003 5.468

4.3 3.158 22.003 5.463

4.4 3.168 22.003 5.468

4.5 3.168 21.978 5.463

4.6 3.163 21.978 5.463

4.7 3.168 22.003 5.457

4.8 3.158 22.003 5.468

4.9 3.163 22.13 5.463

5 3.179 22.003 5.457

C. Muestra del agua filtrada

Tiempo(s) Conductividad (mS) Temperatura (C) pH

0 5.859 21.902 5.053

0.1 5.859 21.927 5.058

0.2 5.859 21.927 5.058

0.3 5.853 21.927 5.058

0.4 5.859 21.927 5.058

0.5 5.848 21.953 5.053

0.6 5.859 21.902 5.053

0.7 5.853 21.927 5.058

0.8 5.859 21.902 5.058

0.9 5.859 21.927 5.053

1 5.864 21.927 5.053

1.1 5.859 21.902 5.053

1.2 5.853 21.902 5.053

1.3 5.859 21.927 5.058

1.4 5.859 21.927 5.053

1.5 5.848 21.927 5.047

1.6 5.859 21.902 5.053

1.7 5.859 21.927 5.053

1.8 5.87 21.927 5.058

1.9 5.864 21.927 5.053

2 5.864 21.927 5.053

2.1 5.864 21.927 5.058

2.2 5.853 21.927 5.058

2.3 5.848 21.927 5.053

2.4 5.859 21.927 5.047

2.5 5.853 21.927 5.053

2.6 5.859 21.902 5.047

2.7 5.859 21.927 5.053

2.8 5.859 21.902 5.047

2.9 5.859 21.902 5.047

6

3 5.853 21.902 5.047

3.1 5.859 21.927 5.053

3.2 5.859 21.927 5.053

3.3 5.848 21.927 5.047

3.4 5.837 21.927 5.047

3.5 5.842 21.876 5.042

3.6 5.826 21.927 5.047

3.7 5.837 21.953 5.047

3.8 5.837 21.902 5.047

3.9 5.837 21.902 5.047

4 5.826 21.927 5.053

4.1 5.826 21.902 5.047

4.2 5.815 21.953 5.047

4.3 5.815 21.978 5.047

4.4 5.815 21.927 5.047

4.5 5.826 21.902 5.053

4.6 5.821 21.927 5.042

4.7 5.815 21.902 5.053

4.8 5.832 21.902 5.053

4.9 5.832 21.902 5.053

5 5.832 21.927 5.053

DISCUSIN

El trabajo experimental se ha desarrollado en los

ambientes del Laboratorio de Operaciones

Unitarias de la Facultad de Ingeniera Qumica,

Metalurgia y Ambiental, teniendo como resultado

lo siguiente:

Se utilizado agua corriente de las acequias que

pasan por la ciudad universitaria y se ha dado un

tratamiento completo.

En el diseo experimental se ha tomado en cuenta

las limitaciones de instalacin y equipamiento, de

modo que se han efectuado adaptaciones de

equipos de manipulacin manual.

Ha quedado demostrado que para lograr un

ptimo resultado, se hace necesario tomar en

consideracin la implementacin con los equipos

idneos, ozonizador, tanques , filtros, etc., en la

idea de dar condiciones adecuadas para la

manipulacin de las variables

Conclusiones

Es posible tecnicamente la implementacin de la

presente investigacin, lo que facilitara la

investigacin y el desarrollo de otros proyectos en

el area de ozonizacin.

Ha sido demostrada la posibilidad de llevar a cabo

propuestas de solucin al tratamiento del agua

mediante nuevas y asequibles tecnologas de

avanzada.

Se ha mostrado que, partiendo de muestras de

agua de alta dureza, conteniendo metales

pesados, el uso de ozono en combinacin con la

tecnologa convencional hacen posible la

eliminacin de virus patgenos, y metales pesados

o carbonatos.

AGRADECIMIENTOS

A la UNJFSC por su apoyo en instalaciones y

equipos de la Facultad de Ingeniera Qumica y

Metalrgica.

A los alumnos de Diseo de Plantas Qumicas y

docentes de la Facultad de Ingeniera Qumica y

Metalrgica que participaron en el desarrollo de

sta investigacin.

REFERENCIAS BIBLIOGRFICAS

APHA (American Public Health Association),

AWWA (American Water Works Association),

WPCF ( Water Pollution Control

Federation).(2010). Mtodos normalizados, para el

anlisis de aguas potables y residuales. Editorial:

Daz de Santos.

Beltran De Heredia-Alonso, J., Torregrosa-Anton,

J., Garcia-Rodriguez, J. (2002). Proceso

Combinado De Digestin Anaerobia Y Ozonizacin

Para La Depuracin De Aguas Residuales De Alta

Carga Orgnica. Alimentacin Equipos Y

Tecnologa. 21(169):71-77.

Callegaro, Roque. (1983). Bases parta el estudio

y proyecto de plantas de defluoracin de aguas

7

para consumo humano. UNLP: Laboratorio de Ing.

Sanitaria.

Coin, Hannoun & Gomella, (2001), Higiene y

Microbiologia. Inactivaci de bacterias y virus por

ozono, Montreal, Quebec, Canad.

Commite On Nutrition. (1980). Food and Nutrition

Board.USA: Pediatrics.

Custodio, R. & Llamas, M. (2008). Hidrologa

Subterrnea.Mxico. Editorial: Omega, 2da

Edicin.

Drapeau, A. J. & Paquin G., (2002) La destruccin

de bacterias y virus por ozono.

E. Vliz, L. A. Fernndez, M. Bataller, A. Amador,

C. Hernndez, & I. Fernndez , C. Mora, C. Prez,

C. lvarez y E. Snchez

Eskel Nordel, (1994). Tratamiento de agua para la

industria y otros usos. Mxico: Compaa

Editorial Continental, SA, 2 Ed.

Food Science & Technology. (2008), Lebensmittel-

Wissenschaft & Technologie. 35:720-729.

http://www.madrimasd.org/blogs/remtavares/2008

http://www.profeco.gob.mx/revista/pdf/est_00/filtros

agua.pdf

Kemmer, Frank. N. (2003). The NALCO Water

Handbook. New York: Editorial McGraw-Hill, 2nd

Edition.

Muhler, J. (1970). Fluoride and Human Health.

Geneva.

Romero Rojas, Jairo. (2006). Potabilizacin del

agua. Barcelona: Alfaomega ediciones, 3 Edicin.

Singh, N., Singh, R. K., Bhunia, A. K., Stroshine,

R. L. (2002). Efficacy of chlorine dioxide, ozone,

and thyme essential oil or a sequential washing in

killing Escherichia coli O157:H7 on lettuce and

baby carrots.

Corresponding author:

(1) Jos S. Orbegoso Lpez jorbegoso@unjfsc.edu.pe

(2) Teodosio C. Quispe Ojeda cquispe@unjfsc.edu.pe

Anexo: Anlisis de Laboratorio.