La cloración del agua es un proceso empleado en los tratamientos de aguas para lograr la desinfección de bacterias y organismos patógenos.

La cloración se emplea en las partes finales de los tratamientos de potabilización, desalación, incluso depuración. En este proceso se busca eliminar los microorganismos que puedan haber sobrevivido a los procesos anteriores. Para esto se añade una sustancia oxidante (cloro o compuestos de cloro), que garantiza la calidad del agua ante posibles contaminaciones accidentales o durante su recorrido a través de la red de abastecimiento o saneamiento.

Además de lograr la destrucción de patógenos, también sirve para eliminar sólidos minerales y orgánicos no deseados. En este grupo se encuentran las sustancias que provocan olores y sabores desagradables en el agua.

Debido a estos casos y otros similares, se emplea el proceso de desinfección con cloro. El cloro es un producto químico de gran poder bactericida y remanente. Este compuesto químico logra destruir las enzimas fundamentales para la vida de estos agentes patógenos. Es decir, el cloro consigue eliminar los microorganismos patógenos que pueden existir en el agua, y en consecuencia, disminuye la probabilidad de transmisión de enfermedades por medio del agua.

Los efectos del cloro en el agua

El cloro es el reactivo más usado para desinfectar el agua destinada al consumo humano. El cloro posee un gran poder oxidante, que favorece la destrucción de las materias orgánicas.

La hipótesis más aceptada sobre cómo actúan y destruyen los desinfectantes a los microorganismos, se centra en las alteraciones físicas químicas y bioquímicas sobre la membrana o pared celular y de las enzimas. Cuando se ha destruido esta barrera protectora, se acaban las funciones vitales de la célula, y se produce su muerte.

Al añadir cloro en forma de Cl2 se producen dos reacciones químicas: la reacción de hidrólisis y reacción de disociación.

 

La reacción de hidrólisis se puede definir del modo:

Cl2 + H2O ↔HClO + HCl

 

Cuando el Cl2 se disuelve en agua, se hidroliza rápidamente para generar ácido hipocloroso (HClO) y ácido clorhídrico (HCl).

En el caso de los hipocloritos, se produce la disociación de ambas sales de acuerdo a las ecuaciones

NaClO + H2O↔NaOH + HClO

Ca(ClO)2  +2H2O↔Ca(OH)2 + 2HClO

En cualquiera de los dos casos: cloro, hipoclorito sódico e hipoclorito cálcico, se acaba formando acido hipocloroso, que es realmente la especie desinfectante.

No obstante, el ácido hipocloroso HClO es un ácido débil que se disocia parcialmente en el agua del siguiente modo:

HClO↔ClO + H+

El equilibrio está regido por la siguiente constante Ka, que presenta un valor aproximado de Ka= 3,2·10-8

 

El sentido de desplazamiento de estas reacciones de equilibrio depende del pH del medio. De modo que:

– Si el pH<2 todo el cloro se encuentra en forma molecular, por lo que no ejerce poder desinfectante en el agua.

– Si el pH=5, el cloro molecular ha desaparecido y se encuentra en forma de ácido hipocloroso (HClO)

– Si el pH=10 el cloro se encuentra combinado en forma de iones hipoclorito (ClO- )

 

Se considera que el ácido hipocloroso es más eficaz como desinfectante que el ión hipoclorito. Este hecho podría estar motivado con la inexistencia de carga en la molécula de ácido hipocloroso. Al ser una molécula neutra, le sería más fácil penetrar la pared bacteriana con la consiguiente actividad bactericida.

Según diferentes estudios químicos, los datos muestran que el hipoclorito presenta diferente actividad bactericida a distintos valores de pH. Cuando el pH desciende de 7,5 la cantidad de hipoclorito necesaria para desinfectar un agua es mucho menor que para valores de pH superiores a 7,5. Por lo tanto, el cloro es más eficaz en medio acido que en medio básico o alcalino. Esto es debido a que su efecto bactericida es mayor cuando se encuentra en forma de hipocloroso.

Otro aspecto destacable en el uso de cloro como desinfectante es el tiempo de contacto con el agua. Su efecto aumenta con el tiempo de contacto entre el agua y el cloro. Un tiempo de contacto pequeño se puede compensar con el empleo de una mayor dosis de reactivo.

La magnitud de la constante de hidrolisis de equilibrio es tal, que la hidrólisis a ácido hipocloroso se completa prácticamente en el agua dulce a pH superior a 4, con la adición de cloro de 100 mg/L.

Con las cualidades anteriormente expuestas podemos concluir que el cloro es un producto muy eficaz en diversos aspectos del tratamiento del agua, tales como:

  •  Eliminación de metales del agua, como el hierro y el manganeso
  •  Eliminación de ácido sulfhídrico
  •  Eliminación de colorantes orgánicos
  •  Mejoras en la coagulación por dióxido de silicio
  •  Control de olores y sabores
  •  Prevención de crecimiento de algas
  •  Corrección de presencia de bulking

 

Equipo de dosificación de hipoclorito sódico

Existen en el mercado diversos sistemas de dosificación de cloro. Un equipo estándar para la desinfección final de una planta potabilizadora podría ser el siguiente:

  • Equipo de dosificación de cloro

    Fuente: Hidritec

    un tanque de almacenamiento de de hipoclorito sódico bien dimensionado para garantizar una autonomía de al menos 15 días al caudal y dosis de la planta. Tendrá instrumentación para la detección de nivel de fluido en el interior de máximo y mínimo nivel, y bloqueo de la instalación por nivel mínimo

  • un equipo de dosificación compuesto por dos bombas dosificadoras de membrana. Estas deben estar provistas con dispositivos de regulación electrónica (variadores de frecuencia) conectados mediante señal digital externa.
  • tuberías desde el punto de almacenamiento hasta el punto de destino incluyendo valvuleria, rebosadero, sistema de vaciado y sistema de carga
  • un sistema automático con información proporcionada proporcionada por un medidor de cloro residual
  • la instalación de dosificación de cloro estará dimensionada a caudal máximo de la dosificación prevista

La cloración final se realizará mediante la dosificación en el colector de salida de agua tratada, justo antes de la entrada en el depósito de agua tratada.

 

Laberintos de cloración

Con el objetivo de aumentar el tiempo de contacto se emplean los laberintos de cloración. El laberinto de cloración consiste en un canal rectangular alargado que alterna tramos rectos y curvas de 180 grados.

Presenta unas condiciones hidráulicas de flujo pintón con ratios de L/A de al menos de 20:1 para evitar cortocircuitos (se recomienda 40:1) (Metcalf-Eddy, 2003).

Además es importante que la mezcla del agua tratada con el reactivo se realice correctamente antes de entrar al depósito de agua tratada o al sistema de abastecimiento. En este sentido debe estar bien dimensionado e instalado el equipo de dosificación de hipoclorito anteriormente descrito.

El tiempo de contacto suele oscilar entre 20 y 30 minutos a caudal medio, y no debe ser inferior a 15 minutos para que el acción del cloro alcance su objetivo

La velocidad en el canal o laberinto debe ser de 2-4 m/min. evitando así posibles sedimentaciones de sólidos en el fondo.

Un ejemplo de dosificación para un efluente sin nitrificación y filtrado, con menos de 10 mg/L en DBO5 y en SST, sería de 4- 6 mg/l de Cl2,con un tiempo de contacto de 20 minutos, para llegar a menos de 2.000 de coliformes fecales.

 

 ARTÍCULOS TÉCNICOS RELACIONADOS

Medidores de caudal en EDAR

La deshidratación de fangos

Los procesos de una depuradora de aguas residuales

CURSOS ONLINE RELACIONADOS

 Consulta las fechas del próximo curso en el calendario. Si deseas más información rellena el formulario.

9_04 Deseo recibir la newsletter de forma gratuita

8 + 13 =

TECPA
Últimas entradas de TECPA (ver todo)