El análisis de ecotoxicidad en fase líquida utilizando Vibrio fischeri consta de la aplicación de microorganismos bioluminiscentes para determinar la concentración de agentes ecotóxicos en muestras de aguas residuales.

La normativa vigente en Uruguay exige una tasa de supervivencia de estos microorganismos >75% en los análisis realizados mediante sistema Microtox®. En este contexto, la ozonización es una excelente opción para abordar los desafíos de ecotoxicidad y reducción de Demanda Química de Oxígeno (DQO).

La ozonización es un Proceso de Oxidación Avanzada (POA) que degrada compuestos orgánicos recalcitrantes y, por lo tanto, reduce la ecotoxicidad del efluente.

La implementación de un sistema de ozonización requiere una evaluación exhaustiva para asegurar su eficacia y optimizar la inversión. A continuación, presentamos una guía de los datos clave necesarios para analizar y diseñar un proyecto de tratamiento de efluentes con ozono, buscando cumplir con las normativas más exigentes de ecotoxicidad y límites de descarga.

1. Caracterización del Efluente a Tratar

Comprender la composición del efluente es el primer paso fundamental. Los datos a recabar incluyen:

• Caudal Diario y Horario: Esencial para dimensionar el sistema de ozonización y calcular la dosis total de ozono requerida. Se deben considerar caudales promedio y picos.

• Demanda Química de Oxígeno (DQO): Este es un parámetro clave para evaluar la carga orgánica total y determinar la cantidad de ozono necesaria para su reducción. Se necesita el valor de DQO en la entrada al sistema de ozono y el objetivo de DQO a alcanzar.

• Demanda Bioquímica de Oxígeno (DBO₅): Aunque el ozono no se enfoca primariamente en DBO₅, su valor residual post-tratamiento biológico es relevante para comprender la biodegradabilidad del efluente y optimizar la dosis de ozono.

• Aceites y Grasas: Altas concentraciones pueden afectar la eficiencia de la ozonización. Es importante conocer su valor para considerar posibles pre-tratamientos.

• Sólidos Suspendidos Totales (SST): Niveles elevados de SST pueden interferir con la transferencia de ozono al agua. Se debe evaluar la necesidad de una etapa de filtración previa.

• pH: Este parámetro es crítico, ya que la eficiencia del ozono y la formación de radicales hidroxilo (oxidantes más potentes) dependen en gran medida del pH del efluente.

• Temperatura: Afecta la solubilidad del ozono en el agua y la cinética de las reacciones de oxidación.

• Turbidez y Color: El ozono es muy efectivo en la remoción de ambos, y sus valores iniciales ayudan a monitorear la efectividad del tratamiento.

• Compuestos Orgánicos Específicos/Principios Activos: En efluentes industriales complejos, es crucial identificar compuestos particulares que puedan ser recalcitrantes o tóxicos. Esto permite evaluar la capacidad del ozono para degradarlos y monitorear su ausencia post-tratamiento.

• Presencia de Haluros (Cloruros, Bromuros): La presencia de estos iones puede influir en la formación de subproductos de oxidación con ozono, lo cual debe ser evaluado.

2. Parámetros de Ecotoxicidad

La ecotoxicidad es el principal motor de estos proyectos y requiere una atención especial:

• Ecotoxicidad Aguda (Vibrio Fischeri): Se necesita el porcentaje de supervivencia actual del efluente antes de la ozonización y el porcentaje objetivo a alcanzar (usualmente >75%). La dosis de ozono y el tiempo de contacto se calibrarán directamente en función de este parámetro.

• Historial de Pruebas: Cualquier reporte o datos históricos de pruebas de ecotoxicidad son valiosos para comprender la variabilidad y la naturaleza de la toxicidad.

3. Diseño y Operación del Sistema de Ozonización

Estos datos son fundamentales para la ingeniería y el dimensionamiento del equipo:

• Dosis de Ozono Requerida: Determinada mediante pruebas de tratabilidad, esta es la cantidad de ozono por unidad de volumen de efluente necesaria para alcanzar los objetivos de DQO y ecotoxicidad.

• Tiempo de Contacto: El tiempo que el efluente debe estar en contacto con el ozono en el reactor para que las reacciones de oxidación ocurran eficazmente. También se optimiza con pruebas.

• Concentración de Ozono en Fase Gaseosa: Un parámetro del generador de ozono. Mayores concentraciones suelen implicar mayor eficiencia y menor consumo energético.

• Consumo de Energía: Estimación del consumo eléctrico del generador de ozono, que es un componente principal del costo operativo.

• Necesidad de Oxígeno: El generador de ozono requiere una fuente de oxígeno (aire seco o, preferentemente, oxígeno puro). Se debe determinar la demanda de oxígeno.

• Tipo de Reactor de Ozono: La elección del diseño del reactor (columnas de burbujeo, inyección Venturi, etc.) impacta la eficiencia de transferencia de masa y el espacio requerido.

• Sistema de Contacto Ozono-Agua: Componentes clave como difusores o inyectores Venturi que aseguran una dispersión eficiente del ozono en el efluente.

• Destructor de Ozono Residual: Un componente de seguridad crítico para eliminar el ozono no utilizado en la fase gaseosa antes de su liberación a la atmósfera.

• Sistema de Seguridad y Monitoreo: Incluye detectores de ozono ambiental, sistemas de ventilación y alarmas para garantizar la seguridad operativa.

4. Aspectos Económicos, de Infraestructura y Normativos

Consideraciones prácticas y de cumplimiento:

• Costo de Inversión (CAPEX): Incluye todos los equipos, instalación, ingeniería y puesta en marcha.

• Costo de Operación (OPEX): Consumo de energía, mantenimiento, consumibles, mano de obra.

• Espacio Requerido: La disponibilidad de área física para la instalación del nuevo sistema.

• Disponibilidad de Energía Eléctrica: La potencia eléctrica necesaria para el generador de ozono y equipos auxiliares.

• Tratamientos Previos: Si el efluente proviene de otras etapas de tratamiento (biológico, físico-químico), es importante conocer su eficiencia y estabilidad.

• Normativa de Descarga Final: Además de los parámetros de ecotoxicidad y DQO, se deben conocer todos los límites de descarga o reuso (e.g., para riego, infiltración, descarga a cuerpo receptor, saneamiento) para otros parámetros como nutrientes, metales, sales, etc.

• Estudios de Sitio (si aplica): Para vertidos por infiltración o riego, estudios de suelo, hidrogeológicos y tipo de cultivo son fundamentales.

• Plazos e Hitos del Proyecto: Cronograma deseado para la implementación y cualquier restricción de tiempo.

Conclusión

La ozonización ofrece una solución robusta y de alto rendimiento para el tratamiento de efluentes que requieren una reducción significativa de la ecotoxicidad y la DQO.

Al recopilar y analizar de forma exhaustiva los datos mencionados, es posible diseñar un sistema optimizado que no solo cumpla con la estricta normativa vigente, sino que también sea eficiente y económicamente viable. La clave del éxito reside en una caracterización precisa del efluente y la realización de pruebas de tratabilidad a escala de laboratorio o piloto.