NIVEL luz ultravioleta

NIVEL INTERMEDIO
Desinfección por
Desinfecção por
Luz Ultravioleta
Luz Ultravioleta
por Elio Pietrobon Tarrán
Español
Resumen: Una desinfección eficiente del agua mediante la irradiación
ultravioleta (UV) involucra la observación de diversos principios que
pueden ser nuevos para los profesionales del tratamiento de agua. El
método presenta tanto desafíos como ventajas, ya que no deja residuos
químicos en el agua de producto, pero sí requiere de un tratamiento
previo para reducir los sólidos suspendidos que podrían perjudicar la
transmisión de la luz ultravioleta, debido a un efecto de sombra que
podría hacer que algunos contaminantes escapen de la desactivación. En
determinadas longitudes de onda que producen ozono, la luz UV también
ofrece propiedades de oxidación.
E
xisten algunos medios de desinfección mundialmente utilizados. Entre
ellos destacamos el cloro, la luz ultravioleta y el ozono. Las diferentes
formas de desinfección con cloro y derivados son las más utilizadas
actualmente. Sin embargo, la luz ultravioleta y el ozono han avanzado
notablemente como medios de desinfección. En este artículo vamos a
abordar la desinfección por rayos ultravioleta.
La luz ultravioleta constituye una parte del espectro electromagnético,
con longitudes de onda entre 100 y 400 nanómetros (nm). Cuanto menor
la longitud de onda, mayor la energía producida. Las lámparas más
usadas de baja presión de vapor de mercurio tienen una longitud de onda
de 253.7 nm. Por lo tanto, la banda de UV-C es la más apropiada para la
eliminación de microbios. La banda de UV de vacío (UV-V),
específicamente con una longitud de onda de 185 nm, es apropiada para
la producción de ozono (O3). Las lámparas de luz ultravioleta y las
fluorescentes son similares.
La luz ultravioleta es producida como resultado del flujo de corriente
a través del vapor de mercurio entre los electrodos de la lámpara. Las
lámparas de baja presión de mercurio producen la mayoría de los rayos
con longitud de 253.7 nm. Esta longitud es muy próxima a la longitud de
260 a 265 nm, la más eficiente para matar microbios.
La principal diferencia entre la lámpara germicida y la fluorescente
es que la germicida es construida con cuarzo, mientras que en la
fluorescente se usa vidrio, con una capa interna de fósforo que convierte
la luz UV en luz visible. Colisiones entre electrones y átomos de mercurio
provocan emisiones de radiación ultravioleta, la que no es visible al ojo
humano. Cuando estos rayos colisionan con el fósforo, éstos “fluorescen”
y se convierten en luz visible. El tubo de cuarzo transmite el 93% de los
rayos UV de la lámpara, mientras que el vidrio (vidrio blando) emite muy
pocos.
Português
Resumo: Uma desinfecção eficiente da água utilizando-se a irradiação
ultravioleta envolve a observação de diversos princípios que podem ser
novos para os profissionais de tratamento de água. O método apresenta
desafios e vantagens por não deixar resíduos químicos na água produzida
e necessita de um tratamento prévio para reduzir os sólidos suspensos
que poderiam prejudicar a transmissão de UV por um efeito de sombra
pelo qual alguns contaminantes poderiam escapar da inativação. Em
determinados comprimentos de onda que produzem ozônio, o UV também
oferece propriedades de oxidação.
E
xistem alguns meios de desinfecção mundialmente utilizados. Dentre
eles, destacamos o cloro, luz ultravioleta e ozônio. As várias formas
de desinfecção com cloro e derivados são as mais utilizadas atualmente.
Entretanto, ultravioleta e ozônio têm avançado fortemente como meios
de desinfecção. Neste artigo vamos abordar a desinfecção por raios
ultravioletas.
A luz ultravioleta faz parte do espectro eletromagnético com
comprimentos de onda entre 100 e 400 nanômetros (nm). Quanto
menor o comprimento de onda, maior a energia produzida. As lâmpadas
mais usadas de baixa pressão de vapor de mercúrio têm comprimento
de onda de 253.7 nm. Portanto, a faixa do UV-C é a mais apropriada
para a eliminação de micróbios. A faixa de UV vácuo (UV-V),
especificamente com comprimento de onda de 185 nm, é própria para
a produção de ozônio (O3). As lâmpadas de ultravioleta e fluorescentes
são similares.
A luz ultravioleta é produzida como resultado de fluxo de corrente
através do vapor de mercúrio entre os eletrodos da lâmpada. As lâmpadas
de baixa pressão de mercúrio produzem a maioria dos raios com
comprimento de 253,7 nm. Esse comprimento é muito próximo do
comprimento de 260 a 265 nm, que é o mais eficiente para matar
micróbios.
A principal diferença entre a lâmpada germicida e a fluorescente
é que a germicida é construída com quartzo, ao passo que a
fluorescente é com vidro, com camada interna de fósforo que converte
a luz UV para luz visível. Colisões entre elétrons e átomos de mercúrio
provocam emissões de radiação ultravioleta, que não é visível ao olho
humano. Quando esses raios colidem com o fósforo, eles “fluorescem”
e se convertem em luz visível. O tubo de quartzo transmite 93% dos
raios UV da lâmpada ao passo que o vidro (vidro macio) emite muito
pouco.
Português
Español
Cómo funciona la desinfección
Como funciona a desinfecção
“Microorganismo” es un término amplio que incluye varios grupos
de gérmenes patógenos. Difieren en forma y ciclo de vida, pero son
semejantes por su pequeño tamaño y simple estructura relativa. Los
cinco grupos principales son virus, bacterias, hongos, algas y
protozoarios. Observando una célula básica de bacteria, nos interesa la
pared de la célula, la membrana citoplasmática y el ácido nucleico.
El blanco principal de la desinfección mediante la luz ultravioleta es
el material genético—el ácido nucleico. Los microbios son destruidos
por la radiación ultravioleta cuando la luz penetra a través de la célula y
es absorbida por el ácido nucleico. La absorción de la luz ultravioleta por
el ácido nucleico provoca una reordenación de la información genética,
lo que interfiere con la capacidad reproductora de la célula. Por
consiguiente, los microorganismos son inactivados por la luz UV como
resultado del daño fotoquímico que sostiene el ácido nucleico.
El ADN es una molécula en forma de doble hélice, compuesta de
bases nitrogenadas—adenina, timina, citosina y guanina (ver Figura 4).
El ADN almacena toda la información necesaria para crear un ser vivo. El
gene es la unidad de ADN capaz de sintetizar una proteína. El cromosoma
es una secuencia larga de ADN parecida a un hilo. El genoma es el
conjunto completo de los genes de una especie.
La alta energía asociada a la corta longitud de onda (240 – 280 nm)
“Microorganismo” é um termo amplo que inclui vários grupos de
germes que provocam doenças. Diferem em forma e ciclo de vida, mas
são semelhantes em seu pequeno tamanho e simples estrutura relativa.
Os cinco maiores grupos são vírus, bactérias, fungos, algas e
protozoários. Focando-se numa célula básica de bactéria, interessa-nos
a parede da célula, a membrana citoplasmática e o ácido nucleico.
O alvo principal que da desinfecção por luz ultravioleta é o material
genético—ácido nucleico. Os micróbios são destruídos por ultravioleta
quando a luz penetra através da célula e é absorvida pelo ácido nucleico.
A absorção da luz ultravioleta pelo ácido nucleico provoca um rearranjo
da informação genética, que interfere com a capacidade de reprodução
da célula. Os microorganismos são portanto inativados pela luz UV como
resultado de um dano fotoquímico ao ácido nucleico.
O ADN é uma molécula em forma de dupla hélice composta de bases
nitrogenadas—adenina, timina, citosina e guanina (ver Figura 4). O ADN
armazena todas as informações necessárias para a criação de um ser
vivo. O gene é a unidade de ADN capaz de sintetizar uma proteína. O
cromossomo é uma longa seqüência de ADN parecida com um fio. O
genoma é o conjunto completo dos genes de uma espécie.
A alta energia associada ao pequeno comprimento de onda (240 –
280 nm) é absorvida pelo ARN e pelo ADN da célula. A máxima absorção
▲
Salida
Tubo de Cuarzo
Lámpara ultravioleta
Entrada
Cámara de Reacción
Pánel de
Comando
Figura 4. La doble hélice del
ADN-la cadena de vida.
Figura 1.
Figura 2. Espectro electromagnético (nm - nanómetros*)
Rayos cósmicos
Rayos gama
Rayos X
Ultravioleta
100
Infrarojo
Luz visible
400
Microondas
Ondas de radio
800
* 1 nm = 10-9 metros
Figura 3. Escala expandida de radiación UV
Rayos X
UV vacío
100
* 1 nm = 10-9 metros
UV-C
200
UV-B
280
UV
315
Luz visible
400
800
Português
Español
es absorbida por el ARN y el ADN de la célula. La máxima absorción de
la luz ultravioleta por el ácido nucleico, ADN, ocurre con una longitud de
onda de 260 nm. La Figura 5 muestra la similitud entre la habilidad de la
luz ultravioleta para destruir E. coli y la habilidad de las células de E. coli
para absorber luz ultravioleta.
Observe que la emisión de luz
100
ultravioleta con una longitud de
80
onda de 254 nm es muy cercana a la
mejor condición de absorción de la
60
U
luz por el ácido nucleico en la célula.
N
Una célula que no puede ser
I
40
reproducida es considerada muerta
D
A
o inactivada, porque ya no se
D
multiplicará.
E
da luz ultravioleta pelo ácido nucleico, ADN, ocorre com um comprimento
de onda de 260 nm. A Figura 5 mostra a similaridade entre a habilidade
da luz ultravioleta em destruir E. Coli e a habilidade das células do E. Coli
em absorver luz ultravioleta.
Observe que a emissão de luz
ultravioleta com comprimento de
onda de 254 nm é muito próxima
Figura 5
da melhor condição de absorção da
luz pelo ácido nucleico com a
célula. Uma célula que não pode ser
Absorción de
reproduzida é considerada morta,
Ácido nucléico
porque não mais se multiplicará.
Desinfecção vs. esterilização
Esterilização é quando se dá
total eliminação de patogênios
abaixo de um nível de medição
especificado. A esterilização é
definida como uma redução de
contaminantes igual ou superior a
8 logs, 10-8 ou 99,999999%.
A desinfecção é a redução na
concentração de patogênios para
níveis não infecciosos. A
desinfecção atinge vários níveis de
redução.
S
Desinfección vs.
esterilización
Esterilización es cuando se
produce la eliminación total de
patógenos por debajo de un nivel
de medición especificado. La
esterilización es definida como una
reducción de contaminantes igual o
superior a 8 logs, 10 -8, o el
99.999999%.
Desinfección significa la
reducción de la concentración de
patógenos a niveles no infecciosos.
La desinfección alcanza varios
niveles de reducción:
20
R
E
L
A
T
I
V
A
S
Inactivación
de E. Coli
10
8
6
4
2
240
1 log...10-1...90%
2 log...10-2...99%
3 log...10-3...99.9%
4 log...10-4...99.99%
5 log...10-5...99.999%
280
1
Parámetros de calidad
del agua
300
Figura 6
-1
Fracción de Sobrevivencia
Para efectuar la desinfección de
agua potable e industrial, deben
satisfacerse ciertas condiciones:
• Filtro de partículas de 5
micras, ya que los virus o bacterias
pueden no ser alcanzados cuando
existen partículas.
• Dependiendo de la calidad del
agua, podrán ser necesarios filtros
de carbón para la retención de
material orgánico, para evitar que
interfiera en la transmisión de la luz
ultravioleta.
• Será necesario reducir los
niveles de hierro y de manganeso a
0.3 partes por millón (ppm) y 0.05
ppm, respectivamente, y reducir la
dureza por debajo de 100 ppm.
260
Longitud de onda
10
Cantidades elevadas de
sólidos suspendidos o NTU
-2
10
Cantidades
medianas
-3
10
Cantidades
bajas
-4
10
Dosis (%T Corregida)
1 log...10-1...90%
2 log...10-2...99%
3 log...10-3...99,9%
4 log...10-4...99,99%
5 log...10-5...99,999%
Parâmetros de qualidade
da água
Para efetuar a desinfecção de
água potável e industrial são
necessárias certas condições para
a água:
• Filtro de partículas de 5
micra, pois vírus ou bactérias
podem deixar de ser atingidos
quando houver partículas.
• Dependendo da qualidade da
água, filtros de carvão poderão ser
necessários para retirada de
material orgânico, que interfere na
transmissão da luz ultravioleta.
• Deve-se reduzir níveis de
ferro e de manganês para 0,3
partes por milhões (ppm) e 0,05
ppm, respetivamente, e dureza
abaixo de 100 ppm. Ferro,
manganês e dureza (cálcio e
magnésio) podem precipitar-se
no tubo de quartzo prejudicando
a transmissão da luz.
Português
Español
Hierro, manganeso y dureza (calcio y magnesio) pueden precipitarse en
el tubo de cuarzo, lo que perjudicará la transmisión de luz.
Dado que los filtros de carbón y resinas pueden acelerar la
multiplicación de bacterias, los reactores de ultravioleta deben ser
instalados al final de la línea, es decir, detrás de los mismos.
Como filtros de carvão e resinas podem agir como aceleradores de
multiplicação de bactérias, os reatores de ultravioleta devem ser instalados
no final da linha, ou seja, após esses.
Dosagem de luz UV
A fórmula a seguir representa como é calculada a dosagem de UV:
Dosificación de luz UV
Dosagem = Intensidade x Tempo de Retenção
La siguiente fórmula muestra la manera de calcular la dosificación
de luz UV:
Onde:
Dosificación = Intensidad × Tiempo de Retención
Dosagem, intensidade medida
em microwatt-segundos por
centímetro quadrado (µWs/cm2).
Donde:
El tiempo es medido en
segundos (s).
DOSIS DE UV
40
Dosificación, intensidad medida
en microwatt-segundos por
centímetro cuadrado (µWs/cm2).
30
Tempo é medido em
segundos (s).
20
0
75
NOTA: 1,000 µWs/cm2 = 1 mWs/
cm2 = 1mJ/cm2 (mWs = miliwattsegundos; mJ = milijoules)
Factores que afectan
la desinfección eficaz
con UV
Estos factores están relacionados principalmente con la
exposición de los contaminantes en
el agua y la transmisión eficiente de
luz UV para una activación
adecuada. Los problemas incluyen
el sombreado (cuando los
contaminantes pequeños son
ofuscados por otros contaminantes
presentes en el agua), incrustación
o decoloración del tubo de cuarzo,
intensidad de la lámpara y flujos no
adecuados.
La transmisión de luz UV es
85
%UVT
90
95
Figura 7
Figura 8
1
-1
10
Fatores que afetam uma
desinfecção eficaz com UV:
• Qualidade da água
• Transmissão do UV
• Sólidos suspensos
• Nível de orgânicos
dissolvidos
• Dureza total
• Condições da lâmpada
• Limpeza do tubo de quartzo
• Tempo de uso da lâmpada
• Tratamento da água antes do
UV
• Vazão
• Projeto do reator
Esses fatores estão relacionados principalmente com a
exposição dos contaminantes na
água e a transmissão eficiente de UV
para uma ativação adequada. Os
problemas incluem o sombreamento
(em que os contaminantes pequenos
são ofuscados por outros
contaminantes presentes na água),
incrustação ou descoloração do tubo
de quartzo, intensidade da lâmpada
e fluxos inadequados.
-2
10
-3
10
-4
Transmissão do UV
10
-5
10
Transmisión de luz UV
80
10
Fracción Sobreviviente
• Calidad del agua
• Transmisión de luz UV
• Sólidos en suspendidos
• Nivel de orgánicos disueltos
• Dureza total
• Condición de la lámpara
• Limpieza del tubo de cuarzo
• Tiempo de uso de la lámpara
• Tratamiento del agua antes
de aplicar luz UV
• Flujo
• Diseño del reactor
NOTA: 1.000 µWs/cm2 = 1 mWs/
cm2 = 1 mJ/cm2 (mWs = miliwattsegundos; mJ = milijoules).
10
0
5
10 15 20 25
Dosis (mW seg/cm2)
30
35
A transmissão de UV é definida
como porcentagem da luz UV com
comprimento de 254 nm não
absorvida após passar através de
uma espessura de água de 1 cm. A
Português
Español
definida como el porcentaje de la luz UV con una longitud de 254 nm no
absorbida después de pasar a través de una espesura de agua de 1 cm. La
transmisión depende de los materiales disueltos y suspendidos en el
agua (ver Figura 6). Las transmisiones reducidas disminuyen la intensidad
de la luz en el agua, requiriendo, por lo tanto, un mayor tiempo de
exposición para que el agua reciba una dosis apropiada.
La claridad visual del agua no es un buen indicador de la transmisión,
ya que el agua que es clara para la luz visible puede absorber o comprimir
la longitud de onda de la luz ultravioleta.
La mejor forma de medir la transmisión de luz ultravioleta en el
agua es por medio de una pequeña muestra en un aparato llamado
fotómetro, que mide específicamente la transmisión de la longitud de
onda de 254 nm en el agua. El fotómetro informa el resultado en
porcentajes. Por ejemplo, transmisión: 25%, 70%, 79%, 85%, 99%, etc.
El impacto de la luz ultravioleta combinada con la transmisión UV-T se
muestra en la Figura 7.
La Figura 8 ilustra una prueba práctica demostrando la relación
entre la dosificación y la
desactivación de coliformes
120
fecales de efluente.
transmissão depende de materiais dissolvidos e suspensos na água (ver
Figura 6). Transmissões reduzidas diminuem a intensidade da luz na
água, requerendo, portanto, maior exposição de tempo a fim de que a
água receba uma dose apropriada.
A claridade visual de uma água não é um bom indicador de sua
transmissão, uma vez que a água que é clara para luz visível pode absorver
o comprimento de onda da luz ultravioleta.
A melhor forma de medir a transmissão de luz ultravioleta na água
é fazer a medição com uma pequena amostra em um aparelho chamado
fotômetro, que mede especificamente a transmissão do comprimento de
onda de 254 nm na água. O fotômetro informa o resultado em termos de
porcentagem. Por exemplo, transmissão: 25%, 70%, 79%, 85%, 99%,
etc. Veja na Figura 7 o impacto da luz ultravioleta combinada com a
transmissão UVT.
Veja a Figura 8, um teste prático, demonstrando relação de dosagem
x inativação de coliformes fecais de efluente.
Fatores de projeto
de um UV
100
253.7
nanómetros
80
60
40
185
nanômetros
20
360
330
300
270
240
210
180
0
Longitud de Onda (nm)
Figura 9
100
80
Potencia
60
40
20
Figura 10
360
350
340
330
320
310
300
290
280
270
260
250
240
230
220
210
0
200
La cámara de agua o el
reactor debe ser diseñado de tal
manera que asegure que todos los
microbios reciban una dosis
suficiente de exposición a la luz
ultravioleta. Si no, algunos rayos
ultravioleta experimentan el
llamado “corto-circuito”, es decir,
los microbios pasan por la
cámara sin recibir una dosis
suficiente de luz ultravioleta.
Actualmente esas cámaras son
diseñadas de la misma forma que
aviones y carros, es decir, son
probadas
en
túneles
aerodinámicos.
Al diseñar los reactores se
utilizan los sistemas CFD
(computacional fluid dynamics—
dinámica
de
fluido
computacional). Estos son
programas que muestran cómo
dirigir el flujo de agua y la
trayectoria de partículas a través
de la cámara, a fin de optimizar el
diseño.
Sin duda la prueba final con
análisis del agua antes y después
del proceso ultravioleta, variando
el flujo, la cantidad de
contaminación antes y después de
la luz ultravioleta, es lo que nos
dará la indicación final del
producto.
Potencia
Factores de diseño de un
dispositivo UV
Longitud de Onda (nm)
Tabla 1. Reducción de coliformes fecales
Reducciones Log:
Porcentaje de muerte:
Dosis de la Fig. 8:
Cuenta inicial de
microbios por 100 ml
100
1,000
10,000
100,000
1,000,000
10,000,000
1
2
3
4
90
99
99.9
99.99
4
7
10
22
Cuenta final de microios por 100 ml
5
99.999
-
10
100
1,000
10,000
100,000
1,000,000
1
10
100
1
10
100
1,000
10,000
100,000
1
10
1
100
10
1,000 100
10,000 1,000
A câmara de água ou reator
deve ser projetada de tal forma que
assegure que todos micróbios
recebam uma dose suficiente de
exposição à luz ultravioleta.
Quando não projetados visando a
esse padrão, alguns raios
ultravioletas sofrem o que se
chama “curto-circuito”, ou seja,
micróbios passam pela câmara
sem receber dose suficiente de luz
ultravioleta. Atualmente essas
câmaras são projetadas da mesma
forma que aviões e carros, ou
seja, testadas em túneis com fluxo
de ar.
No caso de reatores, no
projeto utilizam-se os sistemas
CFD (computacional fluid
dynamics—dinâmica de fluido
computacional), ou seja,
programas que mostram como se
processa o fluxo de água através
da câmara, mostrando inclusive a
trajetória de partículas, para se
otimizar o projeto.
Sem dúvida o teste final com
análises de água antes e após o
ultravioleta, variando-se vazão,
quantidade de contaminação
antes e após o ultravioleta, é que
nos dará a indicação final do
produto.
Tecnologia de lâmpadas
Basicamente, dois tipos de
lâmpadas são utilizados em um
projeto de ultravioleta.
Português
Español
Tabla 2. Dosis de UV (mWs/cm2) para inactivación 1 Log o 2 Log de población microbiana
Microorganismos
BACTERIAS
Bacillus anthracis
Bacillus subtilis, esporas
Bacillus subtilis
Campylobacter jejuni
Clostridium tetani
Corynebacterium diphtheriae
Escherichia coli
Klebsiella terrigena
Legionella pneumophila
Sarcina lutea
Mycobacterium tuberculosis
Pseudomonas aeruginosa
Salmonella enteritidis
Salmonella paratyphi
Salmonella typhi
Salmonella typhimurium
Shigella dysenteriae
Shigella flexneri (paradysenteriae)
Shigella sonnei
Staphylococcus aureus
Streptococcus faecalis
Streptococcus pyogenes
Vibrio cholerae (V.comma)
Yersinia enterocolitica
1 Log
2 Log Ref*
4.5
12
7.1
1.1
12
3.4
3
2.6
0.9
20
6
5.5
4
3.2
2.1
3
2.2
1.7
3
5
4.4
2.2
1.1
8.7
22
11
22
6.5
6.6
2.8
26.4
10
10.5
7.6
6
4.2
3.4
6.6
6.5
-
5
1
1
Microorganismos
VIRUS
MS-2 Coliphage
F-específica bacteriophage
Hepatitis A
Influenza virus
Polio virus
Rotavirus
1 Log 2 Log Ref*
18.6
6.9
7.3
3.6
5.77
8.11
6.6
-
5
2
5,6
2
5,6
5,6
PROTOZOARIOS
Giardia lamblia
Cryptosporidium parvum
1.1
2.5
8.1
21.7
-
ALGAS
Azul-verde
Chlorella vulgaris
300
12
600
22
1,3
1,2
LEVADURA
Saccharomyces cerevisiae
7.3
13.2
1
5
4
6
3
5
5
5
6
5
* Referencias
1. Legan, R.W., “UV disinfection chambers,” Water and Sewage Works, R56-R61, 1980.
2. Jevons, C., “Ultraviolet systems in water treatment,” Effluent and Water Treatment Journal, J22: 161-162, 1982.
3. Groocock, N.H., “Disinfection of Drinking Water by Ultraviolet Light,” J. Inst. Water Engineers and Scientists, 38(2), 163-172, 1984.
4. Antopol, S.C., “Susceptibility of Legionella pneumophila to Ultraviolet Radiation,” Applied and Environmental Microbiology, 38, 347-348, 1979.
5. Wilson, B., “Coliphage MS-2 as UV Water Disinfection Efficacy Test. Surrogate for Bacterial and Viral Pathogens,” presentado en la Conferencia de Tecnología de la
Calidad del Agua, American Water Works Association, 1992.
6. Wolfe, R.L., “Ultraviolet Disinfection of poTabla water: Current Technology and Research,” Environmental Science Technology, 24(6), 768-773, 1990.
Tecnología de lámparas
Básicamente, se utilizan dos tipos de lámparas en un proyecto de
luz ultravioleta:
1) Presión de mercurio baja
2) Presión de mercurio mediana
Actualmente se utiliza un nuevo tipo de lámparas con baja presión
de mercurio: lámparas de baja presión y alta potencia (LPHO*). La ventaja
reside en la reducción del número de lámparas, lo que aumenta la potencia
del sistema y disminuye el costo.
A continuación se presenta una relación de microorganismos y la
dosificación necesaria para su desactivación en un 90% y 99% (ver
Tabla 2).
Ventajas en el uso y mantenimiento de luz UV:
• No genera subproductos
• No se necesitan tanques de contacto; apenas algunos segundos
son suficientes para la desinfección
1) Baixa pressão de mercúrio
2) Média pressão de mercúrio
Atualmente uma nova versão de lâmpadas com baixa pressão
de mercúrio está sendo utilizada: lâmpadas de baixa pressão e
grande potência (LPHO*). A vantagem é na redução do número de
lâmpadas, aumentando a potência do sistema e diminuindo o custo.
Apresentamos abaixo (ver Tabela 2 ) uma relação de
microorganismos, bem como a dosagem necessária para sua inativação
com 90% e 99%.
Manutenção e vantagens no uso de radiação UV
• Não gera subprodutos
• Não necessita de tanques de contato; apenas alguns segundos são
suficientes para a desinfecção
• Não oferece riscos ao usuário
• A manutenção é muito simples, pois necessita apenas de troca
anual da lâmpada e limpeza do tubo de quartzo de tempos em tempos.
Dependendo da qualidade da água, a limpeza é dispensável.
Português
Español
• No presenta riesgos al usuario
• El mantenimiento es muy
simple, pues necesita solamente un
reemplazo anual de la lámpara y
limpieza del tubo de cuarzo de vez en
cuando. Dependiendo de la calidad
del agua, la limpieza puede no ser
necesaria.
Otras aplicaciones de UV
Efluentes: La gran ventaja del
uso de luz ultravioleta en efluentes es
que no se agrega nada al agua, es
decir, cuando el efluente es
descargado en un cuerpo acuático, el
agua está prácticamente libre de
contaminantes; cumple con los
límites de microorganismos y no
transmite subproductos nocivos al
medio ambiente.
Descomposición de ozono: Con
dosificación apropiada, el proceso
ultravioleta transforma el ozono en
oxígeno: 2O3 + UV254 = 3O2
Uso de luz UV para decloración:
Dosis elevadas de ultravioleta, utilizándose
lámparas de presión mediana, reducen
los niveles de cloro en el agua. Esta
solución es utilizada cuando no es
deseable el uso de filtros de carbón
activado o de sodio metabisulfito.
Tabla 3. Algunas Aplicaciónes de Desinfección por UV
Desinfección de Agua Potable
Municipal
Hospitales
Uso Colectivo
Escuelas
Campamentos
Asilos
Centros Recreativos
Centros Comunitarios
Hoteles
Residencial
Desinfección de Efluentes
Municipal
Condominios
Residencial
Industrial
Acuicultura
Laboratorios
Restaurantes
Comercial
Hidroponía
Acuarios
Bares
Industrial
Farmacéutica
Eletrónica
Lácteos
Naval
Petrolera
Cosméticos
Bebidas
Enlatados
Alimentaria
Destilería
Textil
Gráfica
Outras aplicações de UV
Efluentes: A grande vantagem do
uso de ultravioleta em efluentes é que
nada é acrescentado à mesma, ou seja,
quando o efluente é despejado em um
corpo aquático, com isso a água está
praticamente isenta ou de acordo com
os limites de microorganismos e sem
subprodutos nocivos ao meio
ambiente.
Quebra de ozônio: O ultravioleta
com dosagem apropriada transforma o
ozônio em oxigênio: 2O3 + UV254 = 3O2
Uso de UV para descloração:
Dosagens elevadas de ultravioleta,
utilizando-se lâmpadas de média
pressão, reduzem os níveis de cloro
na água. Essa solução é utilizada
quando não se deseja o uso de filtros
de carvão ativado ou sódio
metabissulfito.
Processos de oxidação
avançada para efluentes
Redução de COT (TOC*)—
Carbono Orgânico Total: Outra
importante aplicação de ultravioleta é
o uso em processos de oxidação
avançada, utilizando-se, por exemplo,
Aplicaciones de UV en Aire
UV + H2O2 (peróxido de hidrogênio),
Respiro de tanques
UV + O3 (ozônio) y UV + TiO2 (dióxido
Aire comprimido estéril
de titânio).
Ductos de aire acondicionado
Oxidando-se efluentes de
Procesos de oxidación
indústrias químicas, farmacêuticas ou
avanzada para efluentes
cosméticas com os processos acima, é
Reducción de COT (TOC*)—
produzido o radical OH* que quebra cadeias complexas de efluentes,
Carbono Orgánico Total: Otra aplicación importante de la luz ultravioleta
es el uso en procesos de oxidación avanzada, utilizándose, por ejemplo,
transformando-as em subprodutos mais simples, ou mesmo em CO2 + H2O.
UV + H2O2 (peróxido de hidrógeno), UV + O3 (ozono) y UV + TiO2
(dióxido de titanio).
Conclusão
Cuando se oxidan los efluentes de las industrias químicas,
A tecnologia de ultravioleta hoje pode ser aplicada em várias áreas
farmacéuticas o cosméticas mediante los procesos enumerados arriba,
e o desenvolvimento de novos produtos com maior poder de desinfecção
se produce el radical OH*, que quiebra las cadenas complejas de efluentes
e menor preço é atualmente o grande objetivo dos principais fabricantes.
Voltando ao início de nosso artigo—cloro, ultravioleta e ozônio,
y las transforma en subproductos más simples, y hasta en CO2 + H2O.
não considero essas tecnologias concorrentes, porém complementares.
Os sistemas avançados de tratamento de água potável, pura ou ultrapura,
Conclusión
muitas vezes empregam as três tecnologias em um único projeto.
La tecnología de luz ultravioleta de hoy puede ser aplicada en varias
Creio que os produtores dessas tecnologias deveriam-se reunir
áreas, y el desarrollo de nuevos productos con mayor poder de
para desenvolver um conjunto de sistemas de desinfecção utilizando as
desinfección y menor precio es actualmente el gran objetivo de los
três tecnologias.
principales fabricantes.
Regresando al inicio de nuestro artículo—cloro, luz ultravioleta y
* Por suas siglas em inglês.
ozono, no considero que estas tecnologías sean concurrentes, sino
complementarias. Los sistemas avanzados de tratamiento de agua potable,
pura o ultrapura, muchas veces emplean las tres tecnologías en un mismo
proyecto.
Creo que los productores de estas tecnologías deberían reunirse
para desarrollar un conjunto de sistemas de desinfección utilizando las
tres tecnologías.
Protección para otras tecnologías de tratamiento de agua
Tecnologías de membrana (ósmosis inversa, ultrafiltración)
Resinas de deionización
Filtros de carbón activado
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Agradecimiento
El autor quiere agradecer a Phil Carrigan, Bill Cairns, Gail Sakamoto y Bruce Laing, de Trojan Technologies Inc., de London, Ontario,
Canadá, por su ayuda en este artículo.
Acerca del Autor
Elio Pietrobon Tarrán es Director General de Tech Filter (Indaiatuba, São Paulo, Brasil), empresa miembro de la Water Quality Association
(WQA), fabricante de filtros y sistemas de tratamiento de agua y efluentes. También es miembro del Comité Consultivo de Asesores Técnicos
de Agua Latinoamérica. Contacto: +55(19) 3894-6399, elio@techfilter.com.br, www.techfilter.com.br
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