La respuesta corta:
Para la mayoría de los sistemas de agua potable-en los que la desinfección ultravioleta sirve como barrera microbiana final, instale el reactor UV principal después del tanque de almacenamiento y la etapa final de eliminación-de partículas, tan cerca del punto de distribución como sea práctico.
Por qué los rayos UV suelen ser mejores después del tanque de almacenamiento
Los rayos UV no tienen protección residual.
Los desinfectantes químicos pueden continuar suprimiendo los microorganismos después del tratamiento inicial si se mantiene un residuo adecuado. Los rayos UV no funcionan de esa manera. La Agencia de Protección Ambiental de EE. UU. afirma que los rayos UV no dejan residuos y que la dosis de UV administrada depende de la intensidad de los rayos UV, el caudal y la transmitancia ultravioleta (UVT).[1]La Inspección de Agua Potable del Reino Unido identifica de manera similar la ausencia de un efecto residual como una limitación principal de los rayos UV, que requiere una higiene cuidadosa en el almacenamiento y distribución.
Si se instala UV sólo antes de un tanque de almacenamiento atmosférico, la secuencia de tratamiento es:
Tratamiento UV → tanque de almacenamiento → bomba y distribución → punto de uso
Cualquier contaminación o recrecimiento que ocurra en el tanque o en las tuberías aguas abajo pasa por alto la barrera UV. Mover la etapa UV final aguas abajo cambia la secuencia a:
tanque de almacenamiento → bomba → filtración final → tratamiento UV → punto de uso
La segunda disposición desinfecta el agua después de que ha pasado a través del componente que tiene más probabilidades de aumentar la edad del agua, acumular sedimentos, intercambiar aire y exponer el agua a aberturas de acceso y superficies mojadas.
Figura 1. Solo los rayos UV previos al tanque-- dejan los eventos de almacenamiento posteriores fuera de la barrera del tratamiento final.
El almacenamiento puede cambiar la calidad microbiológica del agua
El almacenamiento no es microbiológicamente neutro. El resultado está influenciado por la temperatura, el tiempo de residencia, los nutrientes disponibles, los sedimentos, la rotación del tanque, el estado de la superficie y la higiene.
En un estudio-revisado por expertos sobre tanques de almacenamiento domésticos en Ammán (Jordania), Evison y Sunna informaron que los recuentos de bacterias heterótrofas aumentaron de aproximadamente1,7 log UFC/mLa5,2 log UFC/mL después de cuatro díasy5,7 log UFC/mL después de siete díasde almacenamiento.[3]Expresado como recuentos aproximados, eso es un aumento de aproximadamente 50 UFC/mL a aproximadamente 160 000 UFC/mL y luego 500 000 UFC/mL. El estudio identificó la temperatura como el factor con mayor influencia en el rebrote.
Figura 2. Los datos revisados por pares-muestran un importante recrecimiento bacteriano heterótrofo durante el almacenamiento.
Fuente: Evison y Sunna (2001). Los recuentos heterótrofos no son una medida de riesgo directo de patógeno-.
Estos recuentos heterótrofos no significan que cada organismo detectado fuera un patógeno y no deben tratarse como un cálculo directo del riesgo de enfermedad. Sin embargo, muestran que el agua biológicamente activa puede cambiar sustancialmente durante el almacenamiento. Una unidad UV instalada sólo aguas arriba no puede controlar el crecimiento que se produce después.
Un estudio de campo controlado en Ecuador llegó a una conclusión similar. Los investigadores siguieron el agua desde su origen hasta el almacenamiento doméstico y la compararon con contenedores compatibles mantenidos en condiciones controladas. Se observó un aumento de la contaminación enEl 46,4% de los contenedores para enterococos.y32,8% para E. coli. En los hogares que experimentaron recontaminación, los aumentos promedio fueron0,5–1,3 log para enterococosy0,6–1,2 log para E. coli.
Lo que la evidencia-y lo que no-demuestra
Los estudios anteriores no prueban que todos los tanques provoquen crecimiento microbiano. El diseño del tanque, la rotación, la temperatura, la limpieza, el desinfectante residual y la calidad-del agua de origen varían ampliamente. Un tanque sellado y diseñado higiénicamente con rotación frecuente puede mantener una excelente calidad del agua.
En cambio, la evidencia respalda un principio-de control de riesgos:
Cuando los rayos UV son el único desinfectante final, colocarlos después del almacenamiento elimina una sección importante no controlada de la cadena de tratamiento.
Los rayos UV post-tanque no hacen que la higiene del tanque sea opcional. Un tanque muy contaminado puede sobrecargar el pretratamiento, ensuciar los filtros, crear problemas de sabor y olor, liberar fragmentos de biopelícula y desafiar continuamente el sistema UV. El tanque aún requiere diseño sanitario, respiraderos y escotillas seguras, rotación planificada, inspección, limpieza y verificación microbiológica adecuada.
¿Antes del tanque, después del tanque o ambos?
Figura 3. Diseños recomendados de UV predeterminados y de múltiples-barreras alrededor de un tanque de almacenamiento.
Opción 1: UV solo antes del tanque
Esta disposición puede reducir la cantidad de organismos viables que ingresan al almacenamiento. Puede resultar útil cuando el tanque debe protegerse de una carga microbiana entrante o cuando un desinfectante químico posterior mantiene un residuo verificado.
Sin embargo, los rayos UV previos-al tanque por sí solos no protegen contra:
- contaminación a través del respiradero, trampilla o rebosadero del tanque;
- biopelícula o sedimento ya presente en el tanque;
- recrecimiento microbiano durante largos tiempos de residencia;
- contaminación introducida por la bomba de salida o la tubería aguas abajo;
- Pérdida de calidad microbiológica después del mantenimiento.
Para un sistema potable sin desinfectante residual aguas abajo, este generalmente no es el lugar más fuerte para la única barrera UV.
Opción 2: UV después del tanque
Para la mayoría de los sistemas pequeños de agua potable-, agua de lluvia,-agua de pozo y-agua de proceso, la opción predeterminada preferida es la luz ultravioleta post-tanque. El agua se bombea desde el almacenamiento, se acondiciona para cumplir con los requisitos de calidad del agua-del reactor UV, se desinfecta y luego se entrega al usuario.
Una secuencia típica es:
tanque de almacenamiento → bomba de refuerzo o presión → filtración de sedimentos → otro tratamiento requerido → reactor UV → línea de distribución higiénica corta
La Extensión Cooperativa de la Universidad de Arizona recomienda un tren de tratamiento de agua de lluvia que consta de filtración de partículas, carbón activado y desinfección UV colocado después del tanque de presión o-bomba bajo demanda.
El reactor UV debe dimensionarse para laflujo de salida instantáneo máximo, no la demanda diaria promedio o la velocidad a la que se llena el tanque. Cuando se pone en marcha una bomba de refuerzo, el reactor UV puede experimentar un flujo a corto plazo- mucho mayor que el promedio diario. Debido a que la dosis de UV depende en parte del tiempo de residencia, exceder el flujo máximo validado puede reducir la dosis.
Opción 3: UV tanto antes como después del tanque
La radiación UV de doble-etapa puede estar justificada cuando:
- el tanque almacena permeado de ósmosis inversa o agua de proceso de alta-pureza;
- las especificaciones microbiológicas son estrictas;
- el tanque tiene largos tiempos de residencia o temperaturas elevadas;
- el agua entrante crea una alta carga biológica;
- un proceso de alimentos, bebidas, productos farmacéuticos o de laboratorio necesita una barrera adicional
- la operación continua y la redundancia son más importantes que el costo mínimo de capital.
La primera etapa UV reduce la carga viable que ingresa al almacenamiento. La segunda etapa trata el agua que sale del tanque. Un circuito UV de recirculación también puede ayudar a controlar la condición microbiana del agua almacenada, pero su efectividad depende de la circulación verificada, la mezcla del tanque, la rotación y el diseño sanitario. No se debe suponer que un circuito de recirculación exponga por igual todas las partes de un tanque mal mezclado.
Recomendación final
Para la mayoría de los sistemas de agua-potable, la disposición preferida es instalar el esterilizador de agua UV final después del tanque de almacenamiento y de la última etapa de filtración. Esto posiciona la barrera microbiana más cerca del punto de uso y permite que el sistema trate la contaminación o el nuevo crecimiento que pueda ocurrir durante el almacenamiento.
La luz ultravioleta previa-al tanque sigue siendo útil como control adicional, mientras que la luz ultravioleta-de doble etapa puede ser adecuada para aplicaciones de alta-pureza o microbiológicamente sensibles. Sin embargo, la posición de instalación por sí sola no garantiza una desinfección eficaz. Durante el diseño del sistema también se deben considerar el flujo máximo, la UVT, la turbidez, la dosis objetivo de UV, la higiene del tanque y las condiciones de las tuberías aguas abajo.
La regla práctica es simple: si el agua puede sufrir cambios microbiológicos después de pasar por el reactor UV, instale una barrera de desinfección final validada más cerca del punto de uso.
