Desarrollos tecnológicos de lámparas UV de alta potencia que se mantienen al día con soluciones de tratamiento de aguas residuales

En la segunda parte de la serie XPES, que compara las ofertas tecnológicas de los fabricantes, abordamos la creciente tecnología del Tratamiento con Ultravioleta. Preguntamos cómo están los fabricantes manteniendo el ritmo de los microcontaminantes y contaminantes emergentes, que están acaparando titulares a nivel mundial.
 
La lámpara UV XPES de 300w trata contaminantes dañinos
Vivian Xin, Ventas municipales globales, XPES UV
 
Durante el último siglo, la luz ultravioleta ha desempeñado un papel cada vez más clave en la desinfección del agua. La desinfección sin la adición de productos químicos y sus subproductos, una huella reducida y la capacidad de destruir microorganismos resistentes al cloro han contribuido a su rápida adopción en los últimos años. También se sabe que la UV, ya sea sola o junto con un oxidante, puede utilizarse para tratar microcontaminantes químicos, incluyendo pero no limitándose a pesticidas y fármacos que siguen detectándose en el agua.
 
La oxidación UV es la acción combinada de la luz UV y un oxidante, como el peróxido de hidrógeno. La tecnología ha surgido como una opción rentable para tratar contaminantes difíciles de eliminar, como compuestos de sabor y olor en el agua potable o contaminantes derivados de aguas residuales en aplicaciones de reutilización del agua.
 
Así es como funciona: Primero, la luz ultravioleta descompone directamente los contaminantes en un proceso llamado fotolisis UV. Este proceso es el resultado de que un microcontaminante absorbe los fotones de alta energía de la luz UV y la posterior descomposición del contaminante. Algunos microcontaminantes, como la N-nitrosodimetilamina (NDMA), se tratan preferentemente mediante este mecanismo. Otros compuestos que no absorben la luz UV tan fácilmente pueden degradarse mediante un proceso simultáneo llamado oxidación UV. Este último comienza con la división del peróxido de hidrógeno en dos radicales hidroxilo. Estos radicales reaccionan indiscriminadamente con los microcontaminantes en el agua para destruir el compuesto objetivo.
 
Se puede eliminar una gran variedad de microcontaminantes mediante la combinación de estos dos procesos. XPES UV ha realizado una extensa investigación para evaluar específicamente cómo los sistemas de oxidación UV tratan contaminantes nocivos. Por ejemplo, la escorrentía agrícola resultante de las lluvias permite que diversos pesticidas y otros productos químicos utilizados para el mantenimiento de cultivos entren en ríos y arroyos que suministran agua fuente a las plantas comunitarias de tratamiento de agua.
 
Las normativas a nivel mundial imponen límites estrictos a las concentraciones de contaminantes —como los pesticidas— que pueden entrar en el sistema de distribución. La oxidación UV en los sistemas de tratamiento de agua está desempeñando un papel clave en la reducción de la concentración de estos contaminantes nocivos. El proceso de oxidación UV también se utiliza para la remediación de aguas subterráneas, donde se destruyen compuestos orgánicos dañinos como tetracloroetileno, 1,4-dioxano y cloruro de vinilo.
 
El cambio climático actual está provocando una escasez de agua de forma más generalizada. Las regiones con estrés hídrico suelen utilizar fuentes no convencionales de agua potable para mantener un suministro sostenible. Por ejemplo, varias comunidades en todo el mundo tratan las aguas residuales a altos niveles de pureza eliminando los microcontaminantes que quedan tras el tratamiento secundario (aguas residuales biológicas). La oxidación UV, en combinación con otras tecnologías de tratamiento como la ósmosis inversa, elimina microcontaminantes y genera agua de la máxima pureza.
 
Mantener bajos los costes de operación y mantenimiento
El uso de luz ultravioleta para la desinfección de agua potable se ha utilizado en Estados Unidos durante casi un siglo. El uso de desinfección UV aumentó rápidamente en las décadas de 1980 y 1990, ya que los municipios buscaban alternativas a los desinfectantes químicos, que se había demostrado formar subproductos cancerígenos perjudiciales para la salud humana. Miles de municipios pasaron de la desinfección basada en productos químicos, como el gas cloro, a la radiación ultravioleta debido a las importantes ventajas de seguridad.
 
Sin embargo, con el tiempo, los propietarios de muchos sistemas UV expresaron preocupaciones sobre el coste total de operar la desinfección UV. Entre las preocupaciones específicas se encontraban el coste de reemplazo y mantenimiento de lámparas y los costes asociados a mantener el sistema en funcionamiento constante. Los sistemas UV convencionales que utilizan lámparas electrodadas se desgastan con el tiempo, lo que requiere ser reemplazado cada 60.000 horas de funcionamiento. Además, a medida que las lámparas UV se encienden y apagan, el desgaste de las lámparas se acelera. A medida que las lámparas se degradan o fallan, los operadores deben dedicar mucho tiempo a asegurarse de que los sistemas UV funcionen al máximo rendimiento, encendiéndose constantemente y cambiando las lámparas.
Lámpara UV de 254nm
Los sistemas convencionales también requieren sistemas de limpiaparabrisas, a menudo incluidos productos químicos, para mantener limpias las mangas de las lámparas y permitir que la máxima luz UV penetre en el agua. Estos sistemas de limpiaparabrisas añaden coste y complejidad al mantenimiento de las propias unidades UV.
 
Un factor clave del tratamiento de agua UV es el caudal y el control preciso del nivel del agua. Si el caudal es demasiado alto, el agua pasará sin suficiente exposición a los rayos UV. Si el caudal es demasiado bajo, el calor puede acumularse y dañar la lámpara UV. Con los numerosos beneficios de la desinfección UV, se ha llevado a cabo una considerable investigación y desarrollo para desarrollar nuevas tecnologías que optimicen el proceso de desinfección, eliminando al tiempo las preocupaciones sobre costes, mantenimiento y fiabilidad del sistema.
 
Los avances en la tecnología UV están al día tanto con las necesidades de desinfección como con la eliminación de microcontaminantes
 
 
 
Ingeniero Mao, experto en UV en tratamiento de agua
 
 
A medida que los métodos analíticos nos hacen conscientes de los nuevos microorganismos y microcontaminantes descubiertos, debemos asegurarnos de que nuestras tecnologías de tratamiento UV puedan neutralizar con éxito estos patógenos, utilizando la mínima cantidad de energía y requiriendo el menor gasto de capital posible. Los productos químicos disruptores endocrinos, los fármacos y los productos de cuidado personal, así como patógenos transmitidos por el agua como el Cryptosporidium y el adenovirus, son buenos ejemplos de amenazas a nuestro suministro de agua que se descubrieron relativamente recientemente.
Como los lectores sabrá, Cryptosporidium es extremadamente resistente al cloro y muestra una fuerte resistencia a otros desinfectantes químicos (ozono, dióxido de cloro), pero se inactiva fácilmente por desinfección UV. De este modo, el desafío actual para la industria es hacer que esta tecnología potente y versátil sea más accesible reduciendo los costes operativos y de instalación.
 
El reto para la industria del agua y, en particular, para las empresas de tecnología hidráulica es cómo hacer que estas soluciones UV tan efectivas y potentes como sea lo más eficientes posible en coste y energía. En el ámbito de las tecnologías de oxidación UV se ha producido una transición de sistemas UV de presión media a baja presión, que tienen una huella de carbono menor como resultado de incorporar lámparas UV más eficientes energéticamente. Más de esto es exactamente lo que necesitamos. Al hacer que las tecnologías UV sean más económicas y energéticamente eficientes, podemos aprovechar esta potente herramienta sostenible y medioambientalmente sostenible para combatir los nuevos microorganismos o microcontaminantes en nuestro suministro de agua.
Las tecnologías UV eficientes en coste y energía nos permitirán desarrollar aún más las capacidades de reutilización del agua a nivel global y afrontar el desafío de la escasez de agua.
 
Prevención del uso de antibióticos en el agua
 
Un gran número de aplicaciones, como la purificación de agua potable, el agua de proceso en la producción de bebidas y alimentos, la piscicultura y los sistemas de riego agrícola, requieren además que los residuos de medicamentos, hormonas, pesticidas y herbicidas deben ser descomponidos.
 
Por ejemplo, en la piscicultura, se añaden antibióticos al agua para reducir el crecimiento y la propagación de gérmenes patógenos. Los antibióticos suponen una amenaza para las personas cuando comen pescado. La purificación del agua con luz ultravioleta a menudo hace innecesario el uso de antibióticos. Por tanto, se previene la resistencia a los antibióticos en el cuerpo humano, que tiene un efecto negativo sobre la salud.
 
La oxidación avanzada también utiliza la radiación UV en un rango inferior a 254 nanómetros. La luz con aún mayor energía destruye sustancias en el agua que son difíciles o imposibles de descomponer, y descompone e inactiva compuestos químicos. El proceso se usa, por ejemplo, contra el "olor a cloro" —las llamadas cloraminas— en piscinas públicas. La formación de cloramina ocurre en el agua cuando el cloro reacciona con la urea, la creatinina y los aminoácidos. La luz ultravioleta de onda corta puede descomponer estos compuestos.
Lámparas UV germicidas
Herramientas avanzadas de modelado
La desinfección germicida por UV XPES 300W para eliminar patógenos transmitidos por el agua está ganando popularidad debido a la mayor eficiencia de los sistemas de tratamiento UV y a la mayor capacidad para adaptar los niveles de tratamiento a los requisitos del proceso.
 
La investigación sobre la sensibilidad a la radiación UV de nuevos organismos puede realizarse en laboratorio utilizando experimentos con haz colimado y puede relacionarse fácilmente con pruebas de rendimiento validadas por terceros. Las herramientas de modelado permiten desarrollar diseños de sistemas para tratar hasta reducciones cada vez más altas de logarítmicas y también para tratar organismos más difíciles de matar, proporcionando un rango y flexibilidad de tratamiento mucho mayores. En muchos mercados, sectores e industrias se está desarrollando un nuevo lenguaje regulatorio que permitirá a usuarios y diseñadores especificar equipos UV con mayor confianza al especificar requisitos de rendimiento validados. Se han desarrollado nuevos productos para permitir la desinfección de organismos en fluidos de muy baja transmisión, como azúcar líquido, salmueras y leche, abriendo más procesos nuevos a la tecnología UV. Las lámparas más potentes alojadas en sistemas de tratamiento mucho más grandes también mejoran la eficiencia del tratamiento y reducen el tamaño de las estructuras civiles necesarias. Estos nuevos avances han creado productos que ahora pueden utilizarse, ayudando a conservar agua en zonas de estrés de todo el mundo.