Evaluación de costos y ventajas del uso del ozono en desinfección de agua potable

El ozono es un oxidante mucho más poderoso que el cloro y otros oxidantes tradicionales, y presenta muchas ventajas en la remoción de bacterias, virus y quistes. Su efectividad biocida cubre un mayor rango de microrganismos que los compuestos clorados.

Es por estas razones que su concentración y tiempo de contacto (CT) en todas las aplicaciones son mucho menores que las de estos otros oxidantes citados. Se ha descubierto además que el ozono no genera sub-productos tóxicos o contaminantes como los Cloro-fenoles, PCBs (Bi-fenilos Poli-Clorados) ni Tri-Halo-Metanos (THM) considerados cancerígenos en procesos oxidativos o desinfectantes similares, y que es de fácil manejo cumpliendo con las medidas de seguridad sin tener que hacer costosas inversiones en planta.

Es por esto que en toda Europa desde hace más de 100 años el uso del ozono ha sido probado, y es altamente difundido como desinfectante de uso seguro en agua potable, especialmente en países tecnológicamente avanzados como Francia, Alemania, Holanda, Bélgica, Suiza y otros, mientras que en América es usado más que todo en países como EUA y Canadá donde se  emplea tanto en pequeños municipios así como en grandes ciudades (entre ellas Las Vegas), en tratamiento de agua de pozos, agua de río, desalinizada, envasada, refrescos  y otros tipos. Es importante mencionar que en todo este tiempo de uso no se registra ninguna muerte atribuida a accidentes en su manejo, a diferencia de otros químicos usados en el tratamiento de agua.

El procedimiento de desinfección con ozono está completamente libre del uso de otros productos químicos que dejan sales disueltas. Además elimina el olor y sabor siendo por esto constantemente utilizado en desinfección completa de agua envasada, o incluso en la desinfección de la más exigente agua ultra-pura. Un dato interesante y saludable, es que tras la reducción completa del ozono restante que no es consumido en el proceso de desinfección, solo queda oxígeno disuelto en el agua ya desinfectada.

Debido al ventajoso desempeño económico de los equipos de generación de ozono que usan  tecnología de punta, como los equipos GEOFUTURE (con certificación LEED), sus usos ecológicos en desinfección de agua potable, tratamiento de agua residual, procesos industriales y otros se están extendiendo cada vez más a países en vías de desarrollo.

Estos procesos que usan ozono presentan muchas ventajas y se consideran como la mejor opción ecológica de desinfección y/ o de oxidación, e incluso pueden usarse en algunos casos secuencialmente con desinfectantes tradicionales, haciendo más amigable con el medio el proceso en cuestión.

A continuación se presentará un caso ilustrativo de los costos reales de desinfección para un flujo de 1.000 m3/d de agua potable en 20 años de servicio utilizando esta costo-efectiva tecnología de desinfección completa con ozono.

Ejemplo de cálculo de costos de desinfección por metro cúbico para 1.000 m3/d usando ozono (Población Equivalente de 5.000 a 10.000 habitantes)

Para cierta aplicación específica de desinfección completa en agua potable se debe seleccionar un sistema de desinfección que cumpla con los siguientes criterios de tratamiento de agua previamente tratada y filtrada:

No debe generar sub-productos tóxicos o contaminantes como los Tri-Halo-Metanos (THM).

Una vez finalizado el proceso, no debe aumentar el contenido de sales disueltas.

No deben existir residuos peligrosos a remover después de su uso.

No deben ser necesarios medidas extremas de seguridad como cuartos especiales de almacenamiento, máscaras o trajes de seguridad, equipos de aire u oxígeno autocontenido, ni representar problemas de seguridad industrial o accidentes mortales en aplicaciones similares asociados con su manejo.

No debe presentar costos o exagerados en construcción de cuartos de almacenamiento especiales, ni sistemas de seguridad industrial, o algunos otros relacionados.

Debe presentar un alto desempeño de desinfección en un corto período de residencia en el tanque de contacto.

Debe presentar mayor eficiencia que el cloro en el proceso de desinfección, debido al tipo de bacterias patógenas, virus, hongos, toxinas y otros contaminantes presentes que el cloro no es capaz de eliminar.

Debe garantizarse el suministro fluido de acuerdo con las necesidades en planta.

Debe tratar el flujo de agua a desinfección completa con características de agua potable.

No debe haber altos riesgos de sobredosificación al agua.

Debe poder tratar un flujo de 1.000 m3 diarios para una población equivalente de 8.000 habitantes.

Tomando en cuenta lo anterior, y consultando en la literatura técnica (RAS 2000 y otros), se encuentra que es el ozono quien cumple completamente con todos los criterios establecidos en este caso.

Hay dos estándares aceptados para este proceso de desinfección.

La primera habla de dosis comprendidas entre 0,2 a 0,4 ppm de ozono, y la segunda es el criterio de la Organización Mundial de la Salud según el cual se debe usar una medición mínima de 650 mV de ORP (correspondiente a 0,2 ppm en ozono) durante 30 minutos en el tanque de contacto para lograr la desinfección adecuada.

Para efectos de cálculo, se ha decidido usar una dosificación objetivo de 0,5 ppm (25% superior a la máxima necesaria) para contrarestar cualquier contingencia al respecto.

Se recomienda además utilizar un sistema robusto capaz de trabajar en ambiente industrial 7/24, es decir trabajando 7 días a la semana y 24 horas diarias.

Como 1 g/h de ozono disuelto creará una concentración de 1 ppm en 1 m3/h, para tratar 1.000 m3/d (ó 41,67 m3/h) con una concentración de 0,50 ppm se necesitará usar 500 g/d (ó 20,83 g/h).

Se selecciona para ésta aplicación el equipo GEOFUTURE ATL 30 que produce 30 g/h de ozono a una concentración de 102 a 130 g/m3 (para ciertas aplicaciones especializadas puede trabajar hasta 240 g/m3).

Se asume para efectos de cálculo una disolución de 70% del ozono producido. Es decir disolverá  21 g/h (suficiente para dosificación y contingencias), de los 30 g/h producidos por el equipo. Es de resaltar que en realidad se ha encontrado que la disolución de este equipo alcanza fácilmente los 27 g/h. Sin embargo, para efectos de un cálculo conservador o en un escenario pesimista, se asumirá una disolución de solo 21 g/h.

Debido al diseño industrial de nuestros equipos para trabajo robusto (7/24), a la óptima calidad de los materiales y a la tecnología de punta usados en estos generadores de ozono, estos equipos necesitarán de muy poco o nulo mantenimiento durante muchos años de uso, y tendrán una vida útil que sobrepasa largamente los 20 años. Muy a pesar de esto, y para estimación de costos, asumiremos que tendrán una vida de servicio de 20 años y haremos algunos cálculos usando ese tiempo de servicio.

Para solo 20 años de servicio, tendremos las siguientes estimaciones:

20 años x 365 días = 7300 días

7300 días x 24h = 175.200 h

Cantidad de agua en 20 años = 175.000.000 m3

El equipo GEOFUTURE ATL 30 consume menos de 250 vatios de energía, el equipo auxiliar de concentración de oxígeno cerca de 300 vatios, y la bomba de inyección 45 vatios, que suman solo 595 vatios.

Para efectos de conocer los costos, se asumirá para este cálculo un consumo total de 700 vatios.

Tomando el costo de la energía alrededor de los 0,12 USD/kW-h, se tendrá que:

0,12 USD/kW-h x 700/1000 kW = 0,084 USD/h

Que será el costo de la energía usada por hora de funcionamiento del sistema de desinfección completa por ozono.

Como el sistema desinfecta 1.000 m3/d,es decir 41,67 m3/h a un costo de 0,084 USD/h, el costo de desinfección completa por m3 será de:

(0,084 USD/h)/(41,67 m3/h) = $ 0,00202 USD /m3

Que es un costo realmente bajo para este ventajoso proceso.

El listado de los equipos necesarios y su costo de adquisición inicial se incluye en la oferta económica solicitada con un costo total globalizado para cada país, e incluye:

Generador de ozono GEOFUTURE ATL 30.

Concentrador de oxígeno.

Bomba Grunfos (o equivalente) en acero inoxidable.

Tuberías y accesorios.

Instalación (si es requerida).

Mantenimiento y servicio (si son requeridos).

Normalmente el costo total globalizado de desinfección completa por metro cúbico de agua incluyendo costos de adquisición inicial de equipos, instalación, mantenimiento, servicio y consumo energético en 20 años es mucho menor que el costo del uso de otras alternativas menos efectivas (debido a su capacidad oxidante notablemente inferior).

Este costo calculado no debe ser extrapolado para caudales diferentes.

Estos cálculos han sido efectuados solo como ejemplo ilustrativo y no se deben usar para todos los casos, cada caso individual requerirá de análisis específico, incluso si es necesaria una desinfección para un caso exacto al descrito.

Le invitamos a seguir informándose sobre las tecnologías del ozono en nuestra web.

Estaremos atentos para solventar sus inquietudes, asistirle y suministrarle los mejores sistemas de ozonización del mercado.

Actualizado: 2015/06/11