DESINFECCIONDESINFECCION

• Tres razones fundamentales para el mantenimiento de Tres razones fundamentales para el mantenimiento de un desinfectante residual en el sistema de distribución:un desinfectante residual en el sistema de distribución:

• Prevenir o limitar el recrecimiento de bacterias indicadoras o Prevenir o limitar el recrecimiento de bacterias indicadoras o patógenos oportunistas en el sistemapatógenos oportunistas en el sistema

• Inactivar microorganismos que puedan entrar al sistema a Inactivar microorganismos que puedan entrar al sistema a través de una contaminacióntravés de una contaminación

• Proteger la integridad del sistema detectando intrusiones más Proteger la integridad del sistema detectando intrusiones más rápidamente que el monitoreo bacteriológicorápidamente que el monitoreo bacteriológico

• Elegir un oxidante para mantener un residual en el Elegir un oxidante para mantener un residual en el sistema de distribución involucra los siguientes sistema de distribución involucra los siguientes aspectos:aspectos:

• Máxima estabilidad residualMáxima estabilidad residual

• Máximo control del biofilmMáximo control del biofilm

• Mínima toxicidad directaMínima toxicidad directa

• Mínima formación de subproductosMínima formación de subproductos

COMPORTAMIENTO MICROBIANOCOMPORTAMIENTO MICROBIANO

• La La mortalidadmortalidad espontánea de las bacterias en un medio espontánea de las bacterias en un medio oligotróficooligotrófico se describe como un se describe como un fenómeno exponencial fenómeno exponencial de de primer orden en equilibrio con la primer orden en equilibrio con la multiplicaciónmultiplicación , el número de , el número de bacterias en un tiempo dado dependerá del balance de estos bacterias en un tiempo dado dependerá del balance de estos dos fenómenosdos fenómenos

• Cuando no hay mortalidad y crecimiento aparentes se llama a Cuando no hay mortalidad y crecimiento aparentes se llama a dicho estado dicho estado bacteriostáticobacteriostático y se puede encontrar y se puede encontrar frecuentemente en el frecuentemente en el agua de distribuciónagua de distribución conteniendo una conteniendo una concentración de concentración de desinfectante residualdesinfectante residual

• Los Los factores externos factores externos tales como: pH, temperatura, tales como: pH, temperatura, mineralización del agua, presencia de nutrientes, tenor de mineralización del agua, presencia de nutrientes, tenor de oxígeno, competencia entre especies, oxígeno, competencia entre especies, influyeninfluyen en el equilibrio en el equilibrio entre crecimiento y muerte bacterianaentre crecimiento y muerte bacteriana

• En el caso del agua de distribución la En el caso del agua de distribución la temperaturatemperatura es un factor es un factor importante para la estabilidad del agua y el crecimiento se importante para la estabilidad del agua y el crecimiento se torna dominante a temperaturas entre 15 a 17°C para torna dominante a temperaturas entre 15 a 17°C para ambiente oligotróficos (a base de una fuente externa de ambiente oligotróficos (a base de una fuente externa de carbono)carbono)

MODOS DE ACCION DE LOS MODOS DE ACCION DE LOS DESINFECTANTESDESINFECTANTES

• Su actividad antimicrobiana se debe a su interacción con un Su actividad antimicrobiana se debe a su interacción con un componente esencial para mantener la estructura celular o la componente esencial para mantener la estructura celular o la actividad metabólica del microorganismo. Las etapas que se producen actividad metabólica del microorganismo. Las etapas que se producen son.son.

• Contacto efectivo:Contacto efectivo: entre el desinfectante y el MO para que el entre el desinfectante y el MO para que el producto llegue en cc suficiente a la célula microbianaproducto llegue en cc suficiente a la célula microbiana

• Captación o absorción:Captación o absorción: del producto por el MO a través de uniones del producto por el MO a través de uniones iónicas o covalentes, puente de H o fuerzas de Van der Waalsiónicas o covalentes, puente de H o fuerzas de Van der Waals

• Penetración:Penetración: en la célula bacteriana dependiendo de la existencia de en la célula bacteriana dependiendo de la existencia de lípidos o sustancias hidrofilicas y lipofílicas en la pared celular y de la lípidos o sustancias hidrofilicas y lipofílicas en la pared celular y de la forma o estado del organismo (formas vegetativas o esporuladas)forma o estado del organismo (formas vegetativas o esporuladas)

• ReaccionesReacciones con la con la membranamembrana y con el y con el citoplasmacitoplasma: las acción sobre : las acción sobre la membrana se caracteriza por pérdida de sustancias intracelulares la membrana se caracteriza por pérdida de sustancias intracelulares de bajo PM lo que se traduce en la destrucción celular o la paralización de bajo PM lo que se traduce en la destrucción celular o la paralización de la reproducción bacteriana (bacteriostasis)de la reproducción bacteriana (bacteriostasis)

• Efectos Efectos sobre el sobre el metabolismo bacterianometabolismo bacteriano: afectando la : afectando la permeabilidad de la membrana y la disponibilidad de metabolitos, permeabilidad de la membrana y la disponibilidad de metabolitos, enzimas y proteínas esencialesenzimas y proteínas esenciales

EFICACIA DE LA DESINFECCIONEFICACIA DE LA DESINFECCION• Tipo y concentración de los organismos:Tipo y concentración de los organismos: las bacterias que no las bacterias que no

forman esporas son menos resistentes que los quistes y virus forman esporas son menos resistentes que los quistes y virus aunque hay variaciones entre las especies y sub especies. La aunque hay variaciones entre las especies y sub especies. La concentración de MO es significativa ya que cuando hay un número concentración de MO es significativa ya que cuando hay un número elevado en un volumen dado (densidad) puede dar lugar a una elevado en un volumen dado (densidad) puede dar lugar a una demanda insatisfecha, la aglomeración o aglutinamiento de MO demanda insatisfecha, la aglomeración o aglutinamiento de MO puede constituirse en una barrera contra la penetración adecuada puede constituirse en una barrera contra la penetración adecuada del desinfectantedel desinfectante

• Tipo y concentración del desinfectanteTipo y concentración del desinfectante: la inactivación de una : la inactivación de una especie de organismo por un desinfectante determinado es especie de organismo por un desinfectante determinado es proporcional a la cc de dicho desinfectante y al tiempo de reacción: proporcional a la cc de dicho desinfectante y al tiempo de reacción: la eficacia del desinfectante disminuye a medida que aumenta su la eficacia del desinfectante disminuye a medida que aumenta su dilución y decrece el tiempo de reaccióndilución y decrece el tiempo de reacción

• Tiempo de contacto establecidoTiempo de contacto establecido:: en teoría el índice de en teoría el índice de mortandad de los MO es constante aunque en la práctica aumenta mortandad de los MO es constante aunque en la práctica aumenta o disminuye en función del tiempo. Cualquier disminución puede o disminuye en función del tiempo. Cualquier disminución puede deberse a variaciones de la resistividad de las células de la misma deberse a variaciones de la resistividad de las células de la misma especie a la reducción de la cc o bien a presencia de interferencias especie a la reducción de la cc o bien a presencia de interferencias y factores análogos y un aumento puede deberse a un y factores análogos y un aumento puede deberse a un impedimento del desinfectante para penetrar las células y a la impedimento del desinfectante para penetrar las células y a la dependencia del índice de mortandad con el tipo y cc del dependencia del índice de mortandad con el tipo y cc del desinfectante dentro de dichas células.desinfectante dentro de dichas células.

EFICACIA DE LA DESINFECCIONEFICACIA DE LA DESINFECCION

• Características químicas :Características químicas : el carácter del agua ejerce una el carácter del agua ejerce una influencia considerable sobre los procesos de desinfección. Los MO influencia considerable sobre los procesos de desinfección. Los MO rodeados o incrustados en el material de suspensión pueden ser rodeados o incrustados en el material de suspensión pueden ser inasequibles a los desinfectantes químicos y a la radiación UV. Si el inasequibles a los desinfectantes químicos y a la radiación UV. Si el desinfectante es un oxidante la presencia de materia orgánica y desinfectante es un oxidante la presencia de materia orgánica y de otros materiales oxidables disminuirá la cantidad de de otros materiales oxidables disminuirá la cantidad de desinfectante disponible para atacar los MO lo que da lugar en desinfectante disponible para atacar los MO lo que da lugar en algunos casos a la formación de compuestos de capacidad algunos casos a la formación de compuestos de capacidad germicida nula o disminuidagermicida nula o disminuida

• Temperatura del agua:Temperatura del agua: ejerce una marcada influencia sobre el ejerce una marcada influencia sobre el proceso de desinfección, por regla general cuanto más alta sea la proceso de desinfección, por regla general cuanto más alta sea la temperatura más elevado será el índice de desinfeccióntemperatura más elevado será el índice de desinfección

• Respuesta de los MO a la acción del desinfectante:Respuesta de los MO a la acción del desinfectante: se puede se puede traducir en muerte microbiana, inhibición irreversible o inhibición traducir en muerte microbiana, inhibición irreversible o inhibición reversible del crecimiento o multiplicación (actividad reversible del crecimiento o multiplicación (actividad bacteriostática)bacteriostática)

CRITERIOS DE VALORACION DE UN CRITERIOS DE VALORACION DE UN DESINFECTANTEDESINFECTANTE

• Aptitud del desinfectanteAptitud del desinfectante para destruir las clases y el número para destruir las clases y el número de los MO presentes dentro del tiempo de contacto disponible, de los MO presentes dentro del tiempo de contacto disponible, la gama de temperaturas del agua existentes y las la gama de temperaturas del agua existentes y las fluctuaciones previstas en la composición, concentración y fluctuaciones previstas en la composición, concentración y condición del agua tratadacondición del agua tratada

• Pronta disponibilidadPronta disponibilidad del desinfectante en el mercado a un del desinfectante en el mercado a un costo razonablecosto razonable

• Inocuidad para el ser humanoInocuidad para el ser humano en las concentraciones de uso en en las concentraciones de uso en agua potable sin comunicar al agua propiedades tóxicas o agua potable sin comunicar al agua propiedades tóxicas o desagradables, tanto por su ingestión continua o esporádica, desagradables, tanto por su ingestión continua o esporádica, como en su manipulación o contacto con superficies corporalescomo en su manipulación o contacto con superficies corporales

• CapacidadCapacidad del desinfectante para del desinfectante para permanecer en permanecer en concentraciones residualesconcentraciones residuales para evitar cualquier posibilidad de para evitar cualquier posibilidad de recontaminación cuando ésta pudiera ser importante, como en recontaminación cuando ésta pudiera ser importante, como en el caso de los sistemas de distribución de agua potableel caso de los sistemas de distribución de agua potable

• Adaptabilidad de técnicas de valoraciones Adaptabilidad de técnicas de valoraciones prácticas, prácticas, reproducibles, rápidas y exactas para determinar la reproducibles, rápidas y exactas para determinar la concentración de desinfección, para el control operativo del concentración de desinfección, para el control operativo del proceso de tratamiento y como medida de la eficacia proceso de tratamiento y como medida de la eficacia desinfectantedesinfectante

OXIDANTES USADOS PARA MANTENER UN OXIDANTES USADOS PARA MANTENER UN RESIDUALRESIDUAL

(*) Puede estar sujeto a nitrificación(*) Puede estar sujeto a nitrificación

(+) Trabaja mejor que el cloro en superficies de hierro(+) Trabaja mejor que el cloro en superficies de hierro

Oxidante Estabilidad residual

Límite (mg/l) (EPA)

Control de Biofilm

Sub-productos

Cloro Libre Muy bueno 4.0 Bueno Pobre

Dióxido de cloro

Bueno 0.8 Bueno Bueno

Cloraminas Excelente (*) 4.0 Muy bueno Muy bueno

OXIDANTES USADOS PARA MANTENER UN OXIDANTES USADOS PARA MANTENER UN RESIDUALRESIDUAL

• Cloro libre: Cloro libre: es aun la elección dominante en ambos es aun la elección dominante en ambos hemisferios, pero tiene una pobre performance respecto a la hemisferios, pero tiene una pobre performance respecto a la formación de subproductos salvo que se limiten los precursores formación de subproductos salvo que se limiten los precursores en la fuente de captación o se reduzca en forma sustancial en la fuente de captación o se reduzca en forma sustancial durante el tratamiento.durante el tratamiento.

• Monocloraminas:Monocloraminas: puede estar sujeto a nitrificación en puede estar sujeto a nitrificación en sistema de distribución en particular con altas temperaturas, sistema de distribución en particular con altas temperaturas, exceso de amonio, hay que mantener una relación correcta exceso de amonio, hay que mantener una relación correcta entre cloro y amonio para no estimular las bacterias oxidantes entre cloro y amonio para no estimular las bacterias oxidantes del amonio en la distribución. Se usan cuando los precursores del amonio en la distribución. Se usan cuando los precursores (materia orgánica natural) son muy altos o cuando el control (materia orgánica natural) son muy altos o cuando el control del biofilm es problemático. Son efectivas en climas fríos y sus del biofilm es problemático. Son efectivas en climas fríos y sus residuales son muy establesresiduales son muy estables

• Dióxido de cloro: Dióxido de cloro: su toxicidad y la de sus sub-productos de su toxicidad y la de sus sub-productos de oxidación lo limitan, se profundizan los estudios toxicológicos oxidación lo limitan, se profundizan los estudios toxicológicos para ampliar su aplicación en el futuropara ampliar su aplicación en el futuro

% INACTIVACIÓN DE BACTERIAS TOTALES % INACTIVACIÓN DE BACTERIAS TOTALES

Concentración inicial de bacterias entre 0.5 a 1x10 Concentración inicial de bacterias entre 0.5 a 1x10 44 por ml por ml

Agente Tiempo de contacto (minutos)

pH=6 pH=8

Cloro (1.3mg/l) 15153060

99.97-99.9999.99

>99.99>99.99>99.99

34-99No medida

Cloramina (preformada) (1.6mg/l)

5153060

40-74.491.1-97.598.5-99.6

99.97-99.9

75.6-83.393.4-99.9798.2-99.99

>99.99

Cloramina (formada in situ) (1.6mg/l)

15153060

>99.99>99.99>99.99>99.99>99.99

No medida

INACTIVACION QUIMICA POR INACTIVACION QUIMICA POR DESINFECCIONDESINFECCION

• Es expresada comúnmente como el valor de Ct donde:Es expresada comúnmente como el valor de Ct donde:

k = C x tk = C x t

C = concentración del desinfectanteC = concentración del desinfectante

t = tiempo de contactot = tiempo de contacto

K = constante para el microorganismo específico bajo K = constante para el microorganismo específico bajo condiciones específicas de pH y temperatura (mg x l condiciones específicas de pH y temperatura (mg x l -1-1 x min x min -1-1 ))

• A mayor tiempo, mayor oportunidad de contacto y por lo tanto A mayor tiempo, mayor oportunidad de contacto y por lo tanto mayor acciónmayor acción

• A mayor temperatura, mayor eficaciaA mayor temperatura, mayor eficacia

VALORES DE CxT PARA LA INACTIVACION DE VARIOS VALORES DE CxT PARA LA INACTIVACION DE VARIOS MICROORGANISMOS POR DISTINTOS MICROORGANISMOS POR DISTINTOS

DESINFECTANTESDESINFECTANTES

Nota: Todos los valores de CT son para el 99% inactivación a 5°C a excepción de Nota: Todos los valores de CT son para el 99% inactivación a 5°C a excepción de Giardia lamblia y Cryptosporidum parvumGiardia lamblia y Cryptosporidum parvum

ND: no hay datosND: no hay datos

Organismo Cloro libre (pH 6-7)

Cloramina preformada (pH8-9)

Dióxido de cloro (pH 6-7)

Ozono (pH 6-7)

E. Coli 0.034-0.5 95-180 0.4-0.75 0.02

Poliovirus 1

1.1-2.5 768-3740 0.2-6.7 0.1-0.2

Rotavirus 0.01-0.05 3806-6476 0.2-2.1 0.006-0.06

Fago f2 0.08-0.18 ND ND ND

G. lamblia 47-150 2200 26 0.5-0.6

G. muris 30-630 1400 7.2-18.5 1.8-2.0

C. parvum 7200 7200 78 5-10

OZONO RADIACION UVOZONO RADIACION UV

• Ozono:Ozono: es muy efectivo para formas resistentes o esporuladas es muy efectivo para formas resistentes o esporuladas (bacterias y protozoos). Es costosa su formación por la alta (bacterias y protozoos). Es costosa su formación por la alta demanda de energía eléctricademanda de energía eléctrica

3 O 3 O 22 2 O 2 O 33

• No deja residual, es necesaria la aplicación de un segundo No deja residual, es necesaria la aplicación de un segundo desinfectante residualdesinfectante residual

• Forma sub-productos en presencia de Bromuros (Br Forma sub-productos en presencia de Bromuros (Br --) como ) como bromoformo y ácido acéticos brominados , se desconoce la bromoformo y ácido acéticos brominados , se desconoce la toxicidad de dichos sub-productos hasta el momentotoxicidad de dichos sub-productos hasta el momento

• Es útil en procesos de pre-oxidación de materia orgánica en Es útil en procesos de pre-oxidación de materia orgánica en agua de captación junto al empleo de Carbón activadoagua de captación junto al empleo de Carbón activado

RADIACION ULTRAVIOLETARADIACION ULTRAVIOLETA

• Radiación UV: Radiación UV: produce produce la inactivación de MO por la inactivación de MO por modificación de sus ácidos modificación de sus ácidos nucleicos , la más eficaz es nucleicos , la más eficaz es la radiación a 253.7 nmla radiación a 253.7 nm

• No forma sub-productos No forma sub-productos y tiene un poder germicida y tiene un poder germicida similar al cloro libresimilar al cloro libre

• Limitaciones: no se usa Limitaciones: no se usa en pretratamiento para en pretratamiento para aguas con alta turbiedad o aguas con alta turbiedad o coloreadas y se aplica en coloreadas y se aplica en instalaciones pequeñas instalaciones pequeñas