purificación del agua

El objetivo del tratamiento es eliminar los componentes no deseados del agua y hacerla potable o apta para un uso específico en la industria o aplicaciones médicas. Existen diversas técnicas para eliminar contaminantes como sólidos finos, microorganismos y algunos materiales inorgánicos y orgánicos disueltos, así como contaminantes farmacéuticos persistentes en el medio ambiente . La elección del método dependerá de la calidad del agua a tratar, el costo del proceso y los estándares de calidad exigidos para el agua tratada.

Los procesos que se describen a continuación son los que se utilizan habitualmente en las plantas de purificación de agua. Algunos o la mayoría podrían no utilizarse dependiendo de la escala de la planta y la calidad del agua bruta (de origen).

Bombeo y contención

La mayor parte del agua debe bombearse desde su origen o canalizarse a través de tuberías o depósitos. Para evitar la contaminación del agua, esta infraestructura física debe estar construida con materiales adecuados y diseñada para prevenir la contaminación accidental.

Cribado

El primer paso para purificar el agua superficial es eliminar los residuos grandes, como ramas, hojas, basura y otras partículas de gran tamaño que puedan interferir con los pasos de purificación posteriores. Esto puede requerir un filtro de malla . La mayoría de las aguas subterráneas profundas no necesitan ser filtradas antes de los demás pasos de purificación.

Almacenamiento

El agua de los ríos también puede almacenarse en embalses ribereños durante periodos que van desde unos pocos días hasta varios meses, para permitir la depuración biológica natural. Esto es especialmente importante si el tratamiento se realiza mediante filtros de arena lentos . Los embalses también sirven de reserva ante periodos cortos de sequía o para mantener el suministro de agua durante episodios transitorios de contaminación en el río de origen.

Precloración

En muchas plantas, el agua de entrada se cloraba para minimizar el crecimiento de organismos incrustantes en las tuberías y los tanques. Debido a los posibles efectos adversos sobre la calidad (véase el cloro más adelante), esta práctica se ha abandonado en gran medida. ^{[ 2 ]}

Uno de los primeros pasos en la mayoría de los procesos convencionales de purificación de agua es la adición de productos químicos para facilitar la eliminación de partículas suspendidas en el agua. Estas partículas pueden ser inorgánicas, como arcilla y limo , u orgánicas, como algas , bacterias, virus , protozoos y materia orgánica natural . Tanto las partículas inorgánicas como las orgánicas contribuyen a la turbidez y el color del agua.

La adición de coagulantes inorgánicos como el sulfato de aluminio (o alumbre ) o sales de hierro (III) como el cloruro de hierro (III) provoca varias interacciones químicas y físicas simultáneas sobre y entre las partículas. En cuestión de segundos, las cargas negativas de las partículas se neutralizan mediante los coagulantes inorgánicos. Asimismo, en cuestión de segundos, comienzan a formarse precipitados de hidróxido metálico de los iones de hierro y aluminio. Estos precipitados se combinan en partículas más grandes mediante procesos naturales como el movimiento browniano y a través de la mezcla inducida, a veces denominada floculación . Los hidróxidos metálicos amorfos se conocen como "flóculos". Los hidróxidos de aluminio y hierro (III) amorfos de gran tamaño adsorben y atrapan las partículas en suspensión y facilitan su eliminación mediante procesos posteriores de sedimentación y filtración . ^{[ 5 ] : 8.2–8.3}

Los hidróxidos de aluminio se forman dentro de un rango de pH bastante estrecho, típicamente de 5,5 a aproximadamente 7,7. Los hidróxidos de hierro (III) pueden formarse en un rango de pH más amplio, incluyendo niveles de pH inferiores a los efectivos para el alumbre, típicamente de 5,0 a 8,5. ^{[ 6 ] : 679}

En la literatura existe mucho debate y confusión sobre el uso de los términos coagulación y floculación: ¿Dónde termina la coagulación y comienza la floculación? En las plantas de purificación de agua, generalmente se emplea un proceso de mezcla rápida y de alta energía (tiempo de retención en segundos) en el que se añaden los coagulantes químicos, seguido de tanques de floculación (tiempos de retención de 15 a 45 minutos) donde se utilizan paletas grandes u otros dispositivos de mezcla suave con bajos aportes de energía para favorecer la formación de flóculos. De hecho, los procesos de coagulación y floculación son continuos una vez añadidos los coagulantes de sales metálicas. ^{[ 7 ] : 74–5}

Los polímeros orgánicos se desarrollaron en la década de 1960 como coadyuvantes de los coagulantes y, en algunos casos, como sustitutos de los coagulantes inorgánicos de sales metálicas. Los polímeros orgánicos sintéticos son compuestos de alto peso molecular que presentan cargas negativas, positivas o neutras. Cuando se añaden polímeros orgánicos al agua con partículas, los compuestos de alto peso molecular se adsorben en la superficie de las partículas y, mediante la formación de puentes entre ellas, se unen a otras partículas para formar flóculos. El poliDADMAC es un polímero orgánico catiónico (con carga positiva) muy utilizado en plantas de purificación de agua. ^{[ 6 ] : 667–8}

El agua que sale del tanque de floculación puede entrar en el tanque de sedimentación , también llamado clarificador o decantador. Se trata de un gran depósito con baja velocidad del agua, lo que permite que los flóculos se depositen en el fondo. Lo ideal es ubicar el tanque de sedimentación cerca del tanque de floculación para que el tránsito entre ambos procesos no provoque la sedimentación ni la ruptura de los flóculos. Los tanques de sedimentación pueden ser rectangulares, donde el agua fluye de un extremo a otro, o circulares, donde el flujo va desde el centro hacia afuera. La salida del tanque de sedimentación suele ser sobre un vertedero, de modo que solo sale una fina capa superficial de agua, la más alejada del lodo.

En 1904, Allen Hazen demostró que la eficiencia de un proceso de sedimentación dependía de la velocidad de sedimentación de las partículas, el caudal a través del tanque y la superficie del mismo. Los tanques de sedimentación suelen diseñarse con caudales de desbordamiento que oscilan entre 0,5 y 1,0 galones por minuto por pie cuadrado (o entre 1250 y 2500 litros por metro cuadrado por hora). En general, la eficiencia de la balsa de sedimentación no depende del tiempo de retención ni de la profundidad de la misma. Sin embargo, la profundidad de la balsa debe ser suficiente para que las corrientes de agua no alteren el lodo y se favorezcan las interacciones entre las partículas sedimentadas. A medida que aumenta la concentración de partículas en el agua sedimentada cerca de la superficie del lodo en el fondo del tanque, las velocidades de sedimentación pueden incrementarse debido a las colisiones y la aglomeración de partículas. Los tiempos de retención típicos para la sedimentación varían entre 1,5 y 4 horas, y las profundidades de la balsa varían entre 10 y 15 pies (3 y 4,5 metros). ^{[ 5 ] : 9.39–9.40 [ 6 ] : 790–1 [ 7 ] : 140–2, 171}

Los clarificadores de lamelas , las placas planas inclinadas o los tubos pueden añadirse a las balsas de sedimentación tradicionales para mejorar la eliminación de partículas. Las placas y los tubos inclinados aumentan drásticamente la superficie disponible para la eliminación de partículas, en consonancia con la teoría original de Hazen. La superficie de terreno que ocupa una balsa de sedimentación con placas o tubos inclinados puede ser mucho menor que la de una balsa de sedimentación convencional.

Cuando las partículas que se van a eliminar no se sedimentan fácilmente en la solución, se suele utilizar la flotación por aire disuelto (DAF). Tras los procesos de coagulación y floculación, el agua fluye hacia los tanques DAF, donde los difusores de aire situados en el fondo crean burbujas finas que se adhieren al flóculo, formando una masa flotante de flóculo concentrado. Esta capa flotante de flóculo se retira de la superficie y el agua clarificada se extrae del fondo del tanque DAF. Los sistemas de abastecimiento de agua especialmente vulnerables a la proliferación de algas unicelulares y aquellos con baja turbidez y alta coloración suelen emplear la DAF. ^{[ 5 ] : 9.46}

Tras separar la mayor parte de los flóculos, el agua se filtra como paso final para eliminar las partículas suspendidas restantes y los flóculos no sedimentados.

Filtros de arena rápidos

El tipo de filtro más común es el filtro rápido de arena . El agua se mueve verticalmente hacia abajo a través de la arena, que a menudo tiene una capa de carbón activado o antracita sobre ella. La capa superior elimina los compuestos orgánicos que contribuyen al sabor y al olor. El espacio entre las partículas de arena es mayor que el de las partículas suspendidas más pequeñas, por lo que una simple filtración no es suficiente. La mayoría de las partículas atraviesan las capas superficiales, pero quedan atrapadas en los espacios porosos o se adhieren a las partículas de arena. La filtración eficaz se extiende hasta la profundidad del filtro. Esta propiedad del filtro es clave para su funcionamiento: si la capa superior de arena bloqueara todas las partículas, el filtro se obstruiría rápidamente. ^{[ 8 ]}

Para limpiar el filtro, se hace pasar agua rápidamente hacia arriba, en sentido contrario al habitual (lo que se denomina retrolavado ) , para eliminar las partículas incrustadas o no deseadas. Antes de este paso, se puede inyectar aire comprimido por la parte inferior del filtro para descompactar el material filtrante y facilitar el retrolavado; esto se conoce como limpieza con aire . Esta agua contaminada puede desecharse junto con los lodos del tanque de sedimentación, o bien reciclarse mezclándola con el agua bruta que entra en la planta, aunque esta última práctica suele considerarse inadecuada, ya que reintroduce una elevada concentración de bacterias en el agua bruta.

Algunas plantas de tratamiento de agua emplean filtros de presión. Estos funcionan según el mismo principio que los filtros de gravedad rápidos, con la diferencia de que el medio filtrante está encerrado en un recipiente de acero y el agua se fuerza a través de él a presión.

Ventajas:

• Filtra partículas mucho más pequeñas que los filtros de papel y arena.
• Filtra prácticamente todas las partículas de tamaño superior al de sus poros.
• Son bastante delgadas, por lo que los líquidos fluyen a través de ellas con bastante rapidez.
• Son razonablemente resistentes, por lo que pueden soportar diferencias de presión de entre 2 y 5 atmósferas.
• Se pueden limpiar (mediante lavado a contracorriente) y reutilizar.

Filtros de arena lentos

Los filtros de arena lentos pueden utilizarse donde haya suficiente terreno y espacio, ya que el agua fluye muy lentamente a través de ellos. Estos filtros se basan en procesos de tratamiento biológico en lugar de filtración física. Se construyen cuidadosamente utilizando capas de arena graduadas, con la arena más gruesa, junto con algo de grava, en la parte inferior y la más fina en la superior. Los desagües en la base conducen el agua tratada para su desinfección. La filtración depende del desarrollo de una fina capa biológica, llamada capa zoogleal o Schmutzdecke , en la superficie del filtro. Un filtro de arena lento eficaz puede permanecer en servicio durante muchas semanas o incluso meses, si el pretratamiento está bien diseñado, y produce agua con un nivel muy bajo de nutrientes disponibles, algo que los métodos de tratamiento físico rara vez logran. Los niveles muy bajos de nutrientes permiten que el agua se envíe de forma segura a través de los sistemas de distribución con niveles muy bajos de desinfectante, reduciendo así la irritación del consumidor por los niveles ofensivos de cloro y sus subproductos. Los filtros de arena lentos no se lavan a contracorriente; su mantenimiento se realiza raspando la capa superior de arena cuando el flujo se obstruye por el crecimiento biológico. ^{[ 9 ]}

Las membranas de ultrafiltración utilizan membranas poliméricas con poros microscópicos formados químicamente que permiten filtrar sustancias disueltas, evitando el uso de coagulantes. El tipo de membrana determina la presión necesaria para el paso del agua y el tamaño de los microorganismos que se pueden filtrar.

Intercambio iónico : ^{[ 10 ] Los sistemas de} intercambio iónico utilizan columnas rellenas ^de resina de intercambio iónico o zeolita para reemplazar los iones no deseados. El caso más común es el ablandamiento del agua, ^que consiste en la eliminación de iones Ca²⁺ y Mg²⁺ y su reemplazo por iones Na⁺ o K⁺ inocuos (compatibles con el jabón ⁾ . Las resinas de intercambio iónico también se utilizan para eliminar iones tóxicos como nitrito , plomo, mercurio , arsénico y muchos otros.

Ablandamiento precipitativo : ^{[ 5 ] : 13.12–13.58} El agua rica en dureza ( iones de calcio y magnesio ) se trata con cal ( óxido de calcio ) y/o ceniza de sosa ( carbonato de sodio ) para precipitar el carbonato de calcio de la solución utilizando el efecto del ion común .

Electrodesionización : ^{[ 10 ]} El agua pasa entre un electrodo positivo y un electrodo negativo. Las membranas de intercambio iónico permiten que solo los iones positivos migren del agua tratada hacia el electrodo negativo y solo los iones negativos hacia el electrodo positivo. Se produce agua desionizada de alta pureza de forma continua, similar al tratamiento de intercambio iónico. Es posible la eliminación completa de iones del agua si se cumplen las condiciones adecuadas. Normalmente, el agua se pretrata con una unidad de ósmosis inversa para eliminar contaminantes orgánicos no iónicos y con membranas de transferencia de gases para eliminar el dióxido de carbono . Es posible una recuperación de agua del 99 % si la corriente de concentrado se alimenta a la entrada de la ósmosis inversa.

La desinfección se logra tanto filtrando microorganismos dañinos como añadiendo desinfectantes químicos. El agua se desinfecta para eliminar cualquier patógeno que atraviese los filtros y para proporcionar una dosis residual de desinfectante que elimine o inactive microorganismos potencialmente dañinos en los sistemas de almacenamiento y distribución. Entre los posibles patógenos se incluyen virus , bacterias (como Salmonella , Cholera , Campylobacter y Shigella ) y protozoos (como Giardia lamblia y otros criptosporidios ). Tras la adición de cualquier agente desinfectante químico, el agua se almacena temporalmente (a menudo en un tanque de contacto o depósito ) para que la desinfección se complete.

Desinfección ultravioleta

La luz ultravioleta (UV) es muy eficaz para inactivar quistes en aguas de baja turbidez. Su eficacia desinfectante disminuye a medida que aumenta la turbidez, debido a la absorción , dispersión y sombra causadas por los sólidos en suspensión. La principal desventaja del uso de la radiación UV es que, al igual que el tratamiento con ozono, no deja desinfectante residual en el agua; por lo tanto, a veces es necesario añadir un desinfectante residual después del proceso de desinfección primaria. Esto se suele hacer mediante la adición de cloraminas, mencionadas anteriormente como desinfectante primario. Cuando se utilizan de esta manera, las cloraminas proporcionan un desinfectante residual eficaz con muy pocos de los efectos negativos de la cloración.

Existen dispositivos y métodos portátiles de purificación de agua para la desinfección y el tratamiento en situaciones de emergencia o en lugares remotos. La desinfección es el objetivo principal, ya que aspectos estéticos como el sabor, el olor, la apariencia y la posible contaminación química residual no afectan la seguridad del agua potable a corto plazo.

fluoración del agua

En muchas zonas se añade flúor al agua con el objetivo de prevenir la caries dental . ^{[ 16 ]} El flúor se suele añadir después del proceso de desinfección. En Estados Unidos, la fluoración se suele realizar mediante la adición de ácido hexafluorosilícico , ^{[ 17 ]} que se descompone en agua, produciendo iones fluoruro. ^{[ 18 ]}

Acondicionamiento del agua

Este es un método para reducir los efectos del agua dura. En sistemas de agua sometidos a calentamiento, las sales de dureza pueden depositarse a medida que la descomposición de los iones bicarbonato crea iones carbonato que precipitan de la solución. El agua con altas concentraciones de sales de dureza puede tratarse con ceniza de sosa (carbonato de sodio), que precipita el exceso de sales mediante el efecto del ion común , produciendo carbonato de calcio de muy alta pureza. El carbonato de calcio precipitado se vende tradicionalmente a los fabricantes de pasta de dientes . Se afirma que otros métodos de tratamiento de agua industrial y residencial incluyen (sin aceptación científica general) el uso de campos magnéticos y/o eléctricos para reducir los efectos del agua dura. ^{[ 19 ]}

Reducción de la plumbosolvencia

En zonas con aguas naturalmente ácidas y de baja conductividad (por ejemplo, en zonas de aguas pluviales superficiales de montañas con rocas ígneas ), el agua puede disolver el plomo de las tuberías por las que circula. La adición de pequeñas cantidades de iones fosfato y un ligero aumento del pH contribuyen a reducir considerablemente la solubilidad del plomo al crear sales de plomo insolubles en la superficie interna de las tuberías.

Eliminación de radio

Algunas fuentes de agua subterránea contienen radio , un elemento químico radiactivo. Entre las fuentes típicas se encuentran muchas fuentes de agua subterránea al norte del río Illinois , en Illinois , Estados Unidos. El radio se puede eliminar mediante intercambio iónico o tratamiento del agua. Sin embargo, el lodo resultante es un residuo radiactivo de baja actividad .

eliminación de fluoruro

Aunque en muchas zonas se añade flúor al agua, en algunas regiones del mundo los niveles de flúor natural en las fuentes de agua son excesivos. Estos niveles excesivos pueden ser tóxicos o causar efectos cosméticos indeseables, como manchas en los dientes. Para reducir los niveles de flúor, se utilizan tratamientos con alúmina activada y carbón de hueso como medio filtrante.

Llevar el agua a su punto de ebullición (aproximadamente 100 °C o 212 °F a nivel del mar) es el método más antiguo y eficaz para esterilizar el agua, ya que elimina la mayoría de los microbios que causan enfermedades intestinales , ^{[ 20 ]} pero no puede eliminar toxinas químicas ni impurezas. ^{[ 21 ]} Para la salud humana, no se requiere la esterilización completa del agua, ya que los microbios resistentes al calor no afectan los intestinos. ^{[ 20 ]} El consejo tradicional de hervir el agua durante diez minutos es principalmente para mayor seguridad, ya que los microbios comienzan a morir a temperaturas superiores a 60 °C (140 °F) . Aunque el punto de ebullición disminuye con el aumento de la altitud, no es suficiente para afectar la desinfección. ^{[ 20 ]} En áreas donde el agua es "dura" (es decir, contiene sales de calcio disueltas significativas), la ebullición descompone los iones bicarbonato , lo que resulta en una precipitación parcial como carbonato de calcio . Este es el "pelusón" que se acumula en las resistencias de las teteras, etc., en áreas de agua dura. Con la excepción del calcio, la ebullición no elimina los solutos con un punto de ebullición superior al del agua y, de hecho, aumenta su concentración (debido a que parte del agua se evapora). La ebullición no deja desinfectante residual en el agua. Por lo tanto, el agua hervida y almacenada durante un tiempo prolongado puede adquirir nuevos patógenos.    

El carbón activado granular es una forma de carbón activado con una gran superficie. Adsorbe muchos compuestos, incluidos muchos tóxicos. El agua que pasa a través del carbón activado se usa comúnmente en áreas urbanas con contaminación orgánica, sabor u olores desagradables. Muchos filtros de agua domésticos y acuarios utilizan filtros de carbón activado para purificar el agua. Los filtros domésticos para agua potable a veces contienen plata en forma de nanopartículas metálicas . Si el agua permanece en el bloque de carbón durante períodos prolongados, pueden crecer microorganismos en su interior, lo que provoca incrustaciones y contaminación. Las nanopartículas de plata son un excelente material antibacteriano y pueden descomponer compuestos orgánicos halogenados tóxicos, como pesticidas, en productos orgánicos no tóxicos. ^{[ 22 ]} El agua filtrada debe usarse poco después de filtrarse, ya que la baja cantidad de microbios restantes puede proliferar con el tiempo. En general, estos filtros domésticos eliminan más del 90 % del cloro en un vaso de agua tratada. Estos filtros deben reemplazarse periódicamente; de ​​lo contrario, el contenido bacteriano del agua puede aumentar debido al crecimiento de bacterias dentro de la unidad de filtro. ^{[ 12 ]}

La destilación consiste en hervir agua para producir vapor de agua . Este vapor entra en contacto con una superficie fría donde se condensa en estado líquido. Dado que los solutos normalmente no se vaporizan, permanecen en la solución hirviendo. Sin embargo, la destilación no purifica completamente el agua debido a los contaminantes con puntos de ebullición similares y a las gotas de líquido sin vaporizar que arrastra el vapor. No obstante, mediante la destilación se puede obtener agua con una pureza del 99,9%.

La destilación por membrana de contacto directo (DCMD) hace pasar agua de mar caliente a través de la superficie de una membrana de polímero hidrofóbico . El agua evaporada pasa del lado caliente a través de los poros de la membrana, formando una corriente de agua fría y pura en el otro lado. La diferencia de presión de vapor entre el lado caliente y el frío ayuda a impulsar las moléculas de agua a través de la membrana.

La ósmosis inversa consiste en aplicar presión mecánica para forzar el paso del agua a través de una membrana semipermeable . Los contaminantes quedan retenidos al otro lado de la membrana. En teoría, la ósmosis inversa es el método más completo de purificación de agua a gran escala disponible, aunque la creación de membranas semipermeables perfectas es compleja. Si las membranas no reciben un mantenimiento adecuado, las algas y otros organismos pueden colonizarlas.

El dióxido de carbono u otro gas de bajo peso molecular puede mezclarse con agua contaminada a alta presión y baja temperatura para formar exotérmicamente cristales de hidrato de gas. El hidrato puede separarse mediante centrifugación o sedimentación. El agua puede liberarse de los cristales de hidrato mediante calentamiento. ^{[ 23 ]}

La oxidación química in situ (ISCO) es un proceso de oxidación avanzada. Se utiliza para la remediación de suelos y/o aguas subterráneas con el fin de reducir las concentraciones de contaminantes específicos. La ISCO se lleva a cabo inyectando o introduciendo oxidantes en el medio contaminado (suelo o agua subterránea) para destruir los contaminantes. Puede utilizarse para remediar diversos compuestos orgánicos, incluidos algunos resistentes a la degradación natural.

La biorremediación utiliza microorganismos para eliminar los productos de desecho de un área contaminada. Desde 1991, la biorremediación se ha sugerido como una táctica para eliminar impurezas como alcanos, percloratos y metales. ^{[ 24 ]} La biorremediación ha tenido éxito porque los percloratos son altamente solubles, lo que dificulta su eliminación. ^{[ 25 ]} Ejemplos de aplicaciones de la cepa CKB de Dechloromonas agitata incluyen estudios de campo realizados en Maryland y el suroeste de los Estados Unidos. ^{[ 25 ] [ 26 ] [ 27 ]}

Peróxido de hidrógeno ( H₂ O₂ ) es un desinfectante común que puede purificar el agua. Normalmente se produce en plantas químicas y se transporta al agua contaminada. Un enfoque alternativo emplea un catalizador de oro-paladio para sintetizarH₂ O₂ de átomos de hidrógeno y oxígeno ambientales en el lugar de uso. Se informó que este último era más rápido y 10⁷veces más potente para matarEscherichia coliel Hcomercial₂ O₂ , y más de 10⁸veces más eficaz que el cloro. La reacción catalítica también produceespecies reactivas de oxígeno(ROS) que se unen a otros compuestos y los degradan. ^{[ 28 ]}

La destilación elimina todos los minerales del agua, y los métodos de membrana de ósmosis inversa y nanofiltración eliminan la mayoría o la totalidad de los minerales. Esto da como resultado agua desmineralizada que no se considera agua potable ideal . La Organización Mundial de la Salud ha investigado los efectos en la salud del agua desmineralizada desde 1980. ^{[ 31 ]} Los experimentos en humanos encontraron que el agua desmineralizada aumentó la diuresis y la eliminación de electrolitos , con una concentración de potasio en suero sanguíneo disminuida . El magnesio , el calcio y otros minerales en el agua pueden ayudar a proteger contra la deficiencia nutricional. El agua desmineralizada también puede aumentar el riesgo de metales tóxicos porque lixivia más fácilmente materiales de las tuberías como el plomo y el cadmio, lo cual es prevenido por minerales disueltos como el calcio y el magnesio. El agua con bajo contenido mineral se ha implicado en casos específicos de intoxicación por plomo en bebés, cuando el plomo de las tuberías se lixivió en el agua a tasas especialmente altas. Las recomendaciones para el magnesio se han establecido en un mínimo de 10 mg/L con un óptimo de 20–30 mg/L; Para el calcio, un mínimo de 20 mg/L y un óptimo de 40–80 mg/L, y una dureza total del agua (sumando magnesio y calcio) de 2 a 4 mmol /L. Con una dureza del agua superior a 5 mmol/L, se ha observado una mayor incidencia de cálculos biliares, cálculos renales, cálculos urinarios, artrosis y artropatías. ^{[ 32 ]} Además, los procesos de desalinización pueden aumentar el riesgo de contaminación bacteriana. ^{[ 32 ]}      

Los fabricantes de destiladores de agua domésticos afirman lo contrario: que los minerales del agua son la causa de muchas enfermedades y que la mayoría de los minerales beneficiosos provienen de los alimentos, no del agua. ^{[ 33 ] [ 34 ]}

El primer uso documentado de filtros de arena para purificar el suministro de agua data de 1804, cuando John Gibb, propietario de una fábrica de blanqueo en Paisley, Escocia , instaló un filtro experimental y vendió el excedente que no deseaba al público. ^{[ 36 ]} Este método fue perfeccionado en las dos décadas siguientes por ingenieros que trabajaban para compañías privadas de agua, y culminó en el primer suministro público de agua tratada del mundo, instalado por el ingeniero James Simpson para la Chelsea Waterworks Company en Londres en 1829. ^{[ 37 ]} Esta instalación proporcionó agua filtrada a todos los residentes de la zona, y el diseño de la red fue ampliamente copiado en todo el Reino Unido en las décadas siguientes.

La práctica del tratamiento del agua pronto se generalizó y se volvió común, y las virtudes del sistema se hicieron claramente evidentes después de las investigaciones del médico John Snow durante el brote de cólera de Broad Street en 1854. Snow era escéptico de la teoría del miasma, entonces dominante, que afirmaba que las enfermedades eran causadas por "malos aires" nocivos. Aunque la teoría microbiana de las enfermedades aún no se había desarrollado, las observaciones de Snow lo llevaron a descartar la teoría predominante. Su ensayo de 1855, Sobre el modo de transmisión del cólera, demostró de manera concluyente el papel del suministro de agua en la propagación de la epidemia de cólera en Soho , ^{[ 38 ] [ 39 ]} mediante el uso de un mapa de distribución de puntos y pruebas estadísticas para ilustrar la conexión entre la calidad de la fuente de agua y los casos de cólera. Sus datos convencieron al consejo local de desactivar la bomba de agua, lo que puso fin rápidamente al brote.

La Ley de Aguas de la Metrópolis introdujo la regulación de las compañías de suministro de agua en Londres, incluyendo por primera vez estándares mínimos de calidad del agua. La Ley "estableció disposiciones para garantizar el suministro a la Metrópolis de agua pura y saludable" y exigió que toda el agua fuera "filtrada eficazmente" a partir del 31 de diciembre de 1855. ^{[ 40 ]} A esto le siguió una legislación para la inspección obligatoria de la calidad del agua, incluyendo análisis químicos exhaustivos, en 1858. Esta legislación sentó un precedente mundial para intervenciones estatales similares de salud pública en toda Europa. La Comisión Metropolitana de Alcantarillado se formó al mismo tiempo, la filtración de agua se adoptó en todo el país y se establecieron nuevas tomas de agua en el Támesis aguas arriba de la esclusa de Teddington . Los filtros de presión automáticos, donde el agua se fuerza a presión a través del sistema de filtración, se innovaron en Inglaterra en 1899. ^{[ 36 ]}

En la década de 1920, los grandes sistemas municipales de agua instalaron filtros de arena rápidos, que requieren áreas de terreno más pequeñas en comparación con los filtros de arena lentos. ^{[ 41 ]}

John Snow fue el primero en utilizar con éxito el cloro para desinfectar el suministro de agua en Soho , que había contribuido a la propagación del brote de cólera. William Soper también utilizó cal clorada para tratar las aguas residuales producidas por pacientes con fiebre tifoidea en 1879.

En un artículo publicado en 1894, Moritz Traube propuso formalmente la adición de cloruro de cal ( hipoclorito de calcio ) al agua para desinfectarla. Otros dos investigadores confirmaron los hallazgos de Traube y publicaron sus artículos en 1895. ^{[ 42 ]} Los primeros intentos de implementar la cloración del agua en una planta de tratamiento se realizaron en 1893 en Hamburgo , Alemania, y en 1897 la ciudad de Maidstone , Inglaterra, fue la primera en tratar con cloro todo su suministro de agua. ^{[ 43 ]}

La cloración permanente del agua comenzó en 1905, cuando un filtro de arena lento y defectuoso y un suministro de agua contaminado provocaron una grave epidemia de fiebre tifoidea en Lincoln, Inglaterra . ^{[ 44 ]} Alexander Cruickshank Houston utilizó la cloración del agua para contener la epidemia. Su instalación añadía una solución concentrada de cloruro de cal al agua tratada. La cloración del suministro de agua ayudó a detener la epidemia y, como medida de precaución, se continuó hasta 1911, cuando se instaló un nuevo suministro de agua. ^{[ 45 ]}

El primer uso continuo de cloro en Estados Unidos para desinfección tuvo lugar en 1908 en el embalse de Boonton (en el río Rockaway ), que abastecía a Jersey City, Nueva Jersey . ^{[ 46 ]} La cloración se logró mediante adiciones controladas de soluciones diluidas de cloruro de cal ( hipoclorito de calcio ) en dosis de 0,2 a 0,35 ppm. El proceso de tratamiento fue concebido por John L. Leal y la planta de cloración fue diseñada por George Warren Fuller. ^{[ 47 ]} En los años siguientes, la desinfección con cloro mediante cloruro de cal se instaló rápidamente en los sistemas de agua potable de todo el mundo. ^{[ 48 ]}

La técnica de purificación de agua potable mediante el uso de gas cloro licuado comprimido fue desarrollada por un oficial británico del Servicio Médico Indio , Vincent B. Nesfield, en 1903. Según su propio relato:

Se me ocurrió que el gas cloro podría resultar satisfactorio... si se encontraran los medios adecuados para su uso... La siguiente cuestión importante era cómo hacer que el gas fuera portátil. Esto podría lograrse de dos maneras: licuándolo y almacenándolo en recipientes de hierro revestidos de plomo, con una boquilla de un canal capilar muy fino y provistos de un grifo o una tapa de rosca. Se abre el grifo y se coloca el cilindro en la cantidad de agua necesaria. El cloro burbujea y, en diez o quince minutos, el agua es completamente segura. Este método sería útil a gran escala, por ejemplo, para carros cisterna de agua. ^{[ 49 ]}

El mayor Carl Rogers Darnall , profesor de química en la Escuela Médica del Ejército de los Estados Unidos , realizó la primera demostración práctica de este método en 1910. Poco después, el mayor William J. L. Lyster, del Departamento Médico del Ejército, utilizó una solución de hipoclorito de calcio en una bolsa de lino para tratar el agua. Durante muchas décadas, el método de Lyster siguió siendo el estándar para las fuerzas terrestres estadounidenses en el campo y en los campamentos, implementado en forma de la conocida bolsa Lyster (también escrita como bolsa Lister). La bolsa estaba hecha de lona y podía contener 36 galones de agua. Era porosa y se sostenía con cuerdas, purificando el agua con la ayuda de una solución de hipoclorito de calcio. Cada bolsa tenía un grifo incorporado, que se utilizaba para enjuagar el agua para análisis, así como para dispensarla para su uso. Esto se convirtió en la base de los sistemas actuales de purificación de agua municipal . ^{[ 50 ]}