Estudio de la influencia de un pre-tratamiento de ozonización en la formación de organohalogenados como subproductos de la desinfección en aguas destinadas a consumo humano con un elevado contenido en precursores orgánicos nitrogenados

Abstract

[ES] Es conocido que durante el proceso de cloración para la desinfección de las aguas de abastecimiento destinadas al consumo humano se forman compuestos organohalogenados como resultado de reaccionar el cloro añadido como agente desinfectante con la materia orgánica natural presente en el agua. Debido que muchos de estos subproductos de la desinfección (SPDs) son perjudiciales para la salud humana, las concentraciones máximas permitidas de algunos de ellos están reguladas, y existen valores recomendados para otros. La legislación española limita la concentración de trihalometanos (THMs) a 100 µg/l en aguas potables aunque no regula la concentración máxima de otros SPDs como son los ácidos haloacéticos (HAAs) o haloacetonitrilos (HANs) que sí están regulados por algunos países. Con la finalidad de cumplir con los requisitos legales de calidad del agua, así como para suministrar agua potable de la máxima calidad, es importante reducir la formación de SPDs. En la bibliografía existen numerosos estudios que proponen la pre-ozonización como un procedimiento efectivo para reducir las concentraciones de SPDs aunque, en algunos casos también se ha observado que un pre-tratamiento con ozono puede incrementar la presencia de SPDs. En el presente trabajo fin de grado se estudia la influencia de la pre-ozonización en la formación de SPDs como los trihalometanos (THMs), los ácidos haloacéticos (HAAs) y los haloacetonitrilos (HANs), en aguas con un elevado contenido en precursores orgánicos nitrogenados. El estudio incluye el uso de disoluciones modelo de algas de la especie Microcystis en agua destilada así como disoluciones modelo empleando agua del río Turia con un elevado contenido (1 mg/l como carbono orgánico total) de diversos aminoácidos (ácido aspártico, leucina, serina y triptófano) y de proteína albúmina sérica humana. En general, el pre-tratamiento de ozonización no es capaz de reducir simultáneamente la formación de THMs, HAAs y HANs e incluso, en función del compuesto modelo estudiado se puede aumentar la formación de algunos de estos SPDs no deseados. Por ello, con el objetivo de mejorar la calidad del agua potable destinada a consumo humano el presente trabajo concluye que es necesario un control más exhaustivo de los parámetros de la calidad del agua potable que incluya, además de los parámetros legislados, un seguimiento y control de otros SPDs con efectos adversos para la salud humana como son los HAAs y HANs.

[CA] És conegut que durant el procés de cloració per a la desinfecció de les aigües de proveïment destinades al consum humà es formen compostos organohalogenats com a resultat de reaccionar el clor afegit com a agent desinfectant amb la matèria orgànica natural present en l’aigua. Degut a que molts d’aquests subproductes de la desinfecció (SPDs) són perjudicials per a la salut humana, les concentracions màximes permeses d’alguns d’ells estan regulades, i existeixen valors recomanats per a altres. La legislació espanyola limita la concentració de trihalometans (THMs) a 100 µg/l en aigües potables encara que no regula la concentració màxima d’altres SPDs com són els àcids haloacètics (HAAs) o haloacetonitrils (HANs) que sí que estan regulats per alguns països. Amb la finalitat de complir amb els requisits legals de qualitat de l’aigua, així com per a subministrar aigua potable de la màxima qualitat, és important reduir la formació de SPDs. En la bibliografia existeixen nombrosos estudis que proposen la pre-ozonització com un procediment efectiu per a reduir les concentracions de SPDs encara que, en alguns casos també s’ha observat que un pre-tractament amb ozó pot incrementar la presència de SPDs. En el present treball fi de grau s’estudia la influència de la preozonització en la formació de SPDs com els trihalometanos (THMs), els àcids haloacètics (HAAs) i els haloacetonitrils (HANs), en aigües amb un elevat contingut en precursors orgànics nitrogenats. L’estudi inclou l’ús de dissolucions model d’algues de l’espècie Microcystis en aigua destil·lada així com dissolucions model emprant aigua del riu Túria amb un elevat contingut (1mg/l com a carboni orgànic total) amb diversos aminoàcids (àcid aspàrtic, leucina, serina i triptòfan) i de proteïna albúmina sèrica humana. En general, el pre-tractament d’ozonització no es capaç de reduir simultàniament la formació de THMs, HAAs i HANs i fins i tot, en funció del compost model estudiat es pot augmentar la formació d’alguns d’aquests SPDs no desitjats. Per això, amb l’objectiu de millorar la qualitat de l’aigua potable destinada a consum humà el present treball conclou que és necessari un control més exhaustiu dels paràmetres de la qualitat de l’aigua potable que incloga, a més dels paràmetres legislats, un seguiment i control d’altres SPDs amb efectes adversos per a la salut humana com són els HAAs i HANs.

[EN] It is known that during the chlorination process for the disinfection of drinking water intended for human consumption, organohalogen compounds are formed as a result of the reaction of chlorine added as disinfecting agent with the natural organic matter present in the water. Because many of these disinfection byproducts (DBPs) are harmful to human health, the maximum permissible concentrations of some of them are regulated, and there are recommended values for others. The Spanish legislation limits the concentration of trihalomethanes (THMs) to 100 µg/l in drinking water although it does not regulate the maximum concentration of other DBPs such as haloacetic acids (HAAs) or haloacetonitriles (HANs) that are regulated by some countries. In order to meet the legal requirements of water quality, as well as to provide the highest quality drinking water, it is important to reduce the formation of DBPs. In the literature there are numerous studies that propose pre-ozonation as an effective procedure to reduce the concentrations of DBPs although in some cases it has also been observed that a pre-treatment with ozone can increase the presence of DBPs. In the present work, the influence of pre-ozonation on the formation of DBPs such as trihalomethanes (THMs), haloacetic acids (HAAs) and haloacetonitriles (HANs) are studied in waters with a high content of organic precursors nitrogenous. The study includes the use of model solutions of algae of the species Microcystis in distilled water as well as model solutions using Turia river water with a high content (1 mg/l as total organic carbon) of several amino acids (aspartic acid, leucine, serine and tryptophan) and human serum albumin protein. In general, ozonation pre-treatment is not able to simultaneously reduce the formation of THMs, HAAs and HANs and even, depending on the model compound studied, the formation of some of these undesired DBPs can be increased. Therefore, with the aim of improving the quality of drinking water intended for human consumption, the present study concludes that a more exhaustive control of the parameters of drinking water quality is necessary, including, in addition to the legislated parameters, a monitoring and control of other DBPs with adverse effects on human health such as HAAs and HANs.