El Cryptosporidium Parvum y la Giardia Intestinalis, están reconocidos como protozoos parásitos del hombre y muchos animales. El Cryptosporidium tien un complejo ciclo de vida, adoptando varias formas, siendo la más relevante el cisto con forma de microesfera de una dimensión de 4-6 µm de diámetro. De las diferentes especies de Cryptosporidium, sólo el Cryptosporidim Parvum aparece como el responsable que afecta a la salud humana. Los oocistos del Cryptosporidium pueden sobrevivir en el suelo o en el agua durante varios meses en condiciones adversas, aunque su viabilidad se va reduciendo con el tiempo. Cuando el oocisto entra en el tubo digestivo del hombre u otros animales, las condiciones internas de pH, temperatura y sales biliares, favorecen la formación de cuatro esporocitos infectivos por cada oocisto, comenzando el ciclo de vida y una gran multiplicación, saliendo al exterior y extendiéndose al medioambiente a través de las materias fecales de las personas o animales infectados. Se ha constatado experimentalmente, que una vaca infectada puede excretar por encima de un millón de cistos diariamente.

     En el hombre puede originar la Cryptosporidiosis, que produce diarreas, que son más graves en personas con inmunodeficiencias, tiene un período de incubación de 2 a 10 días. Algunos de los síntomas asociados incluyen anorexia, pérdida de peso, deshidratación y vómitos. 

     La contaminación se extiende por la vía fecal-oral y fundamentalmente a través del agua que ha recibido aportes de desechos de personas o animales infectados. 

  

                                      _________________________________________________________

Ciclo de vida del criptosporidium parvum 

(De la página  "Los protozoos como parásitos humanos", Microbioloogy & Immunology, University  of Leicester

 

Oocysts are ingested which hatch in the intestine into sporozoites. These invade cells; 2 asexual generations, then gamete formation and production of oocyst containing 4 sporozoites; oocysts pass out with faeces. Danger from sewage contaminated water supplies - have been recent outbreaks in UK. Video
Human infection seen in 1-4 % of patients with diarrhoea in developed countries and up to 16% in less developed countries.
Most common in children; immunocompetent adults seem to be immune, but in those who are immunodeficiency in any way, intense infections may develop. Among AIDS patients 3- 4% prevalence reported in USA and over 50% in Africa and Haiti.                                                    

     En cuanto a la dosis infectiva, existe incertidumbre en su cuantía, aunque las mayores indicaciones sugieren una dosis para la infección entre 1 y 100 oocistoss.  

La identificación de los microorganismos que habitan en una masa de agua, es un medio eficaz para determinar o evaluar la calidad de esa masa de agua y precisar el tratamiento que posteriormente habrá de aplicarse a esa agua, ya que el conocimiento de las comunidades de microorganismos y su metabolismo ,está interrelacionado con las características físico-químicas del agua donde se desarrollan.     

EL CRYPTOSPORIDIUM Y SU ELIMINACIÓN EN LAS ETAPs. CONTROL DE PARTÍCULAS

        FRANCISCO RAMIREZ QUIROS   -   CANAL DE ISABEL II   -   MADRID 

  

RESUMEN

  

     Tras los episodios de brotes epidémicos causados por el Cryptosporidium en el agua de bebida, ocurridos en USA y en el Reino Unido en los últimos años, se ha llegado a reconocer al Cryptosporidium como un importante protozoo patógeno del hombre. Se presenta en las aguas superficiales, especialmente cuando estas aguan han recibido aportes importantes de aguas residuales o desechos animales. 

     La resistencia del Cryptosporidium a la desinfección con cloro, aconseja la eliminación de sus oocistos por la vía de la retención física, ya que pueden ser floculados y retenidos en la decantación y filtración, comportándose de forma similar a otras partículas. 

     Este artículo pretende relacionar los conocimientos sobre el Cryptosporidium con el control de partículas en el agua - los oocistos de Cryptosporidium son partículas microesféricas de 2-7 µ m -. 

     Concluyéndose que el control y contaje de partículas y su distribución por tamaños, es un indicador más preciso que la medida de la turbiedad, como parámetro para establecer las óptimas condiciones de coagulación y filtración, así como la evaluación de la efectividad del proceso de tratamiento en la eliminación de partículas y estos parásitos. 

Palabras clave: 

Agua Superficial, Oocisto de Cryptosporidium, Protozoo, Partículas, Turbiedad, Eliminación de partículas, ETAP. 

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   SUMMARY

 

   CRYPTOSPORIDIUM REMOVAL BY WATER TREATMENT PLANTS. PARTICLES CONTROL

 

     After the survey of waterborne disease outbreak caused for Cryptosporidium, occurred in USA an UK in last years, has become recognised as a important pathogenic protozoan of man. It is in surface waters, especially when these waters contain a high amount  of sewage contamination or animal waste. 

     The resistence of Cryptosporidium oocystis to desinfection with chlorine, recommend to remove oocystis phisically, they can be floculated and retained in the decantation and filtration, this oocystis behave similary to others particles. 

     This report attemps to link the knowledge concerning Cryptosporidium and control of particles in the water - the oocystis Cryptosporidium are microsphericals particles 2-7  µm -. 

     Concluding that the control and counting of particles and its size distribution is a more realiable indicator than turbidity measurements as parameter to establesh the optimal coagulation and filtration conditions and the evaluation of treatment process effectiveness to removal particles and this parasites. 

Keywords:

Surface Water, Cryptosporidium Oocystis, Protozoan, Particles, Turbidity, Removal of particles, Drinking water treatment plant.

INTRODUCCION

 

          Se pretende poner de manifiesto la posibilidad de la presencia en el agua destinada al consumo humano, de ciertos protozoos patógenos, como el Cryptosporidium y la Giardia y teniendo en cuenta que sus cistos respectivos tiene un tamaño que oscila entre 2 y 7  µ m, podemos considerarles a efectos de su eliminación, como verdaderas partículas, es decir, su eliminación está está estrechamente ligada a la eliminación del resto de otras partículas y materias en suspensión, que tiene lugar en las diversas fases del proceso de tratamiento, ya que la gran resistencia de destos microorganismos a los procesos de desinfección normalmente usados en ls estaciones de tratamiento, hace más difícil su inactivación por la vía de la desinfección. 

     Si bien el control específico de tales protozoos tiene sus métodos físicos y microbiológicos de detección, se ha comprobado cierta correlación con la turbiedad del agua y más especificamente con su contenido en partículas. El control de partículas a través de los contadores específicos, es un factor importante en el seguimiento del proceso de tratamiento, especialmente la coagulación, floculación y filtración y en definitiva es un parámetro indicativo de la calidad del agua tratada. 

     Nos centraremos en el Cryptosporidium, dados los importantes brotes ocurridos en la últimos años en países tan desarrollados como USA y el Reino Unido. Son estos dos países los que más estudios y experiencias han acumulado sobre el Cryptosporidium y a ellos nos iremos refiriendo a lo largo del artículo, finalizando con nuestras experiencias en el control de partículas, como una herramienta de gran ayuda en el control de  las diversas fases del tratamiento del agua potable.

 

CRYPTOSPORIDIUM

 

     El Cryptosporidium Parvum y la Giardia Intestinalis, están reconocidos como protozoos parásitos del hombre y muchos animales. El Cryptosporidium tien un complejo ciclo de vida, adoptando varias formas, siendo la más relevante el cisto con forma de microesfera de una dimensión de 4-6 µm de diámetro. De las diferentes especies de Cryptosporidium, sólo el Cryptosporidim Parvum aparece como el responsable que afecta a la salud humana. Los oocistos del Cryptosporidium pueden sobrevivir en el suelo o en el agua durante varios meses en condiciones adversas, aunque su viabilidad se va reduciendo con el tiempo. Cuando el quiste entra en el tubo digestivo del hombre u otros animales, las condiciones internas de pH, temperatura y sales biliares, favorecen la formación de cuatro esporocitos infectivos por cada quiste, comenzando el ciclo de vida y una gran multiplicación, saliendo al exterior y extendiéndose al medioambiente a través de las materias fecales de las personas o animales infectados. Se ha constatado experimentalmente, que una vaca infectada puede excretar por encima de un millón de cistos diariamente.

     En el hombre puede originar la Cryptosporidiosis, que produce diarreas, que son más graves en personas con inmunodeficiencias, tiene un perído de incubación de 2 a 10 días. Algunos de los síntomas asociados incluyen anorexia, pérdida de peso, deshidratación y vómitos. 

     La contaminación se extiende por la vía fecal-oral y fundamentalmente a través del agua que ha recibido aportes de desechos de personas o animales infectados. 

     En cuanto a la dosis infectiva, existe incertidumbre en su cuantía, aunque las mayores indicaciones sugieren una dosis para la infección entre 1 y 100 quistes.

 

LA VIA DEL AGUA EN LA CRYPTOSPORIDIOSIS

     El Cryptosporidium Parvum, ha resultado ser en los últimos 10 años, uno de los microorganismos patógenos del agua que más brotes de enfermedad ha originado. 

     La Cryptosporidiosis en los animales, es conocida desde hace más de 90 años, pero su reconocimiento en el hombre data de 1.976. La primera aparición importante de Cryptosporidium atribuída al agua, tuvo lugar en Texas en 1.984. Posteriormente en 1.987, alrededor de 13.000 personas fueron infectadas a consecuencia del suministro de agua en Carrolton, Georgia, USA. El más importante episodio en cuanto a la aparición del Cryptosporidium, tuvo lugar en 1.993 en Milwaukee, USA, donde se estimaron en 400.000 casos las infecciones de Cryptosporidium a consecuencia del abastecimiento de agua a una población de 1.600.000 habitantes, atribuyénsose la muerte de alrededor de 100 personas inmunocomprometidas a causa de esta enfermedad. 

     En el Reino Unido, la primera incidencia de esta enfermedad hídrica, ocurrió en Ayrshire, Escocia en 1.988. Al siguiente, año 1.989, ocurrió otro incidente con 500 casos de Cryptosporidiosis en la región de Oxford y Swidon. Este incidente motivó la creación de un grupo de expertos por parte del Gobierto del Reino Unido, conocido como el Comité Badenoch, que preparó un informe sobre el Cryptosporidium en los abastecimientos de agua, publicado en 1.990, donde se describían prácticas sobre el tratamiento del agua y recomendaciones sobre procedimientos a adoptar en caso de un brote de Cryptosporidium. 

     En el cuadro siguiente, nº 1, se reseñan algunos de los brotes de Cryptosporidium, con indicación de la población afectada, la fuente u origen del suministro de agua, el tratamiento aplicado y la causa sobre la que recae la sospecha del brote (J.T. Lisle y J.B. Rose).

 

AÑO	LOCALIZAC.	POBLACION EXPUESTA	POBLACION INFECTADA	FUENTE DEL AGUA	TRATAMIE.	CAUSA SOSPECHADA
1984	Braun Station	5.900	2.006	Subterránea	Cloración	Pozos conten. Aguas Residuales
1987	Carrolton	32.400	12.960	Superficie	Convencional	Deficiencias Tratamiento
1991	Pennsylvania	Sin datos	551	Subterránea	Cloración	Deficiencias Tratamiento
1992	Jackson Co.	160.000	15.000	Superficie	Cloración	Deficiencias Tratamiento
1993	Milwaukee	1.600.000	403.000	Superficie	Convencional	Deficiencias Tratamiento

Cuadro nº 1

     A pesar de las deficiencias operacionales, el agua tratada cumplía los standars de la Agencia de Protección del Medio Ambiente USA (USEPA) para turbiedad (< 1,0 NTU) y coliformes (< 1/100 ml), si bien, se observaron algunas puntas más elevadas de turbiedad y por otra parte, la desinfección no resultó eficaz, debido a la alta resistencia de los quistes a la cloración. 

     En el anterior cuadro se observan varios casos, en los cuales el tratamiento aplicado fué sólo la cloración, dada la gran calidad del agua en su origen, no aplicándose la coagulación y filtración en estos casos. 

     A este respecto, hay que destacar el caso del brote más recientemente ocurrido, también en  USA, en la ciudad de Las Vegas, en el año 1.994, que puede considerarse como el primer brote documentado de Cryptosporidiosis, por un sistema de abastecimiento de agua, sin que hayan sido encontradas deficiencias aparentes en el tratamiento, ni cambios de calidad en el agua bruta, ni antes ni después del brote y este acabó repentinamente como empezó, sin aplicar cambios en el tratamiento. Durante el año anterior y posterior al brote, la turbiedad media del agua bruta fué 0,14 NTU, con puntas máximas de 0,3 NTU. La dirección del abastecimiento llegó a estimar que, dados los bajos niveles de turbiedad, era conveniente y más preciso controlar, junto a la turbiedad, el contaje de partículas, implantándose este control. 

     Tras el estudio de este brote de Las Vegas, se ha llegado a considerar que un agua potable que cumple todos los parámetros de calidad exigidos, puede no estar libre de Cryptosporidium, a pesar incluso de los análisis negativos al Cryptosporidium, pues como después señalaremos, el procedimiento de detección es bastante impreciso. 

     Hay que destacar que en ocasiones, la buena y constante calidad del agua bruta, crea un exceso de confianza y puede llevar a cierto descuido en alguna de las operaciones del proceso de tratamiento. Sobre el episodio de Milwaukee, llegó a publicarse en un diario local, El Milwaukee Journal, cinco meses después del brote, un reportaje con el título “Fatal Negligencia”. Este título fué elegido por el periódico, reflejando su creencia de que a pesar de los conocimiento de la EPA sobre el Cryptosporidium y sus efectos, no fueron impuestas las medidas suficientes para su control, mientras se centraban más la investigaciones en el control de los subproductos de la cloración. También refiriéndose a Milwaukee, Velma Smith (Directora Ejecutiva de Amigos de la Tierra, Washington), recoge en un artículo publicado en 1.995, diversas de las causas y deficiencias técnicas y organizativas, tanto de la planta de tratamiento, como en algún otro organismo encargado de la regulación y control sanitario. Por su parte, el Comisario de Salud de la Ciudad, Paul Nannis, ha dicho: “Fué una cuestión de confianza, falsa confianza” y sigue añadiendo sobre el episodio de Milwaukee: “Yo pienso que el sentir general era: El agua ha sido siempre buena”. 

DETECCION DE CRYPTOSPORIDIUM 

     Las técnicas de detección del Cryptosporidium en el agua son muy laboriosas y a la vez llevan a resultados muy insatisfactorios, todo ello debido por una parte, a la baja contaminación de las aguas potables , que requiere la concentración de grandes volúmenes de muestra en pequeños concentrados, que a su vez lleva a unos porcentajes de recuperación bastante bajos y por otra parte, no puede usarse un clásico cultivo de quistes en un medio específico y selectivo, que que éstos se dividen dentro de las células huéspedes, por tanto, los quistes tienen que ser solamente contados por medio de exámenes microscópicos.

     Los procedimientos de detección, en general, requieren varias etapas: 

- Filtración, elución, centrifugación.

- Clarificación, flotación.

- Incubación con un reactivo fluorescente específico.

- Recuento mediante epifluorescencia microscópica.

     En resumen, los resultados finalmente obtenidos, suelen ser muy insatisfactorios, por ser muy variables. A este respecto, señalaremos unos estudios y ensayos de determinación de Giardia y Cryptosporidium llevados a cabo por el Department of Erie County Water Authority (ECWA) de USA. Este organismos filtró varios cientos de litros de agua a los que se incorporaron 387 cistos de Giardia y 327 oocistos de Cryptosporidium y se enviaron los cartuchos de los filtros correspondientes a 12 diferentes laboratorios (uno de ellos del ECWA), recomendados por la AWWA. En cada uno de estos laboratorios, se procedió a una extracción y análisis del concentrado, obteniéndose los resultados que figuran en el cuadro nº 2, que ponen en evidencia las grandes diferencias entre estos laboratorios, observándose valores de recuperación de ocistos de Giardia entre 0% y 22% y para los de Cryptosporidium entre 0% y 10%.

 

% RECUPERACION
LABORATORIOS
	ECWA	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
Giardia	9	22	0	0	0	3	1	17	11	0	0	2
Crypto	10	5	0	0	2	0	2	0	0	0	0	0

 Cuadro nº 2

      Tratando de evitar estas diferencias y errores, se han desarrollado modelos estáticos (Nahrstedt y Gimbel) que apoyándose en el número de quistes detectados, sirvan de base para el cálculo de las concentraciones previstas. Las desviaciones entre el valor más probable y el valor actual de la concentración se estiman por intervalos de confianza. 

     Además de los problemas ya mencionados en los procedimientos de detección, hay que añadir que algunos de los anticuerpos empleados en la detección, reaccionan con otros organismos (por ejemplo, levaduras) de forma que el recuento de quistes de Cryptosporidium, puede incluir especies e incluso otros organismos que no son infecciosos para las personas; la detección de quistes no indica si son o tienen capacidad de infección. La propia EPA, manifiesta la existencia de problemas en el método normalmente empleado en la valoración de Cryptosporidium en el agua; el método en uso no determina con certeza si el Cryptosporidium encontrado en el agua está vivo o muerto, tampoco el método puede distinguir entre los diversos tipos de Cryptosporidium, sólo uno de ellos es conocido como causante de enfermedad en el hombre.

     En cualquier caso, se ha llegado a estimar que para una concentración de 10-30 oocistos/100  litros se deben tomar medidas, si bien, el mismo Center for Desease Control and Prevention de USA, recomienda que la detección de este parásito a baja concentración en el agua tratada, no debe tomarse como el único criterio de alarma, sino que debe contemplarse conjuntamente con otros parámetros de calidad del agua. 

     La principales experiencias en el estudio de Cryptosporidium en abastecimientos de agua potable, como ya se señaló al principio, se han desarrollado en USA y en el Reino Unido. A continuación se indican unas cifras resumidas del estudio realizado por LeChevalier, Rose y otros en cuanto al contenido de Cryptosporidium en aguas de superficie. Concretamente en 1987, se controlaron diferentes captaciones de agua bruta en 66 plantas de tratamiento en 14 estados USA y una provincia de Canadá, encontrándose quistes de Cryptosporidium en el 87% de las muestras de agua bruta con una media de 2,7 oocistos/litro, con un máximo de 484 oocistos/l. El resultado para las aguas tratadas y filtradas, pone de manifiesto que de las 83 muestras ensayadas, el 27% presentaban oocistos de Cryptosporidium con una media de 0,015/l. y un máximo de 0,48/l. Igualmente, se encontraron cistos de Giardia en el 81% y 17% para el agua bruta y filtrada, respectivamente. Las mayores densidades fueron encontradas en grandes rios. 

     Otro estudio realizado en el Reino Unido por Smith y otros en 1.991, a través de 84 muestras de diferentes aguas brutas superficiales, revelaron la presencia de Cryptosporidium en el 40,5% de las muestras con concentraciones máximas de quistes de 2,3/l, mientras que para las 142 muestras de agua tratada analizadas, se encontraron Cryptosporidium en el 40,1%, con máximo de concentración de 0,72/l. (En este segundo estudio, se aprecian unos porcentajes muy similares, tanto en el agua bruta como en la tratada, posiblemente debido a que estos ensayos se refieren todos a la región de Escocia, donde dada la excelente calidad de las fuentes u orígines del suministro del agua potable, el agua no suele someterse a filtración. Sobre ambos estudios, hay que señalar que, a pesar de los elevados porcentajes de muestras contaminadas, no se registraron enfermedades epidémicas, argumentándose como justificación, el bajo número de quistes viables (con capacidad de infección), que fueron encontrados. 

     A pesar del incremento en las investigaciones, hay todavía muchas cuestiones por resolver. Sólo un tipo de Cryptosporidium afecta al hombre, pero no hay todavía un test que lo identifique con facilidad y claridad. El Cryptosporidium parece ser caprichosamente infectivo, pues se han llegado a encontrar quistes en abastecimientos de agua, sin que se observe indicación de infección, al presentarse en formas más o menos virulentas, o bien hay un cierto nivel de inmunidad en la población. Aunque el agua es posiblemente la vía más importante de transmisión, los quistes se dan a tan baja concentración en ésta, que resultan difícil de marcar. 

     En cuanto a las épocas o períodos de mayor incidencia, se han constatado mayores incrementos en épocas de fuertes lluvias y deshielos. 

LA INACTIVACION Y ELIMINACION DEL CRYPTOSPORIDIUM EN EL PROCESO DE TRATAMIENTO DEL AGUA: DESINFECCION Y RETENCION FISICA 

     La mayor parte de los brotes de Cryptosporidium en el agua, se han asociado con problemas operacionales, más que a deficiencias inherentes al tratamiento, es decir, que el proceso de tratamiento convencional, operando eficientemente,  puede conseguir eliminaciones muy elevadas. Los dos mecanismos básico para la eliminación de organismos patógenos durante el tratamiento del agua son: inactivación química y eliminación física, conseguidos a través de desinfección y a través de la coagulación y filtración. Comenzaremos señalando que, la eliminación del Cryptosporidium se consigue por retención física más que por una verdadera inactivación con el desinfectante normalmente empleado. 

    En el caso de algunos abastecimientos de agua sin filtrar, pero que cumplen con los reglamentos sanitarios correspondientes, enfermedades hídricas endémicas, como la Giardiasis y la Cryptosporidiosis, se suponen estar presentes, aunque inidentificadas a causa de la ausencia de programas de vigilancia. Se ha estimado que incluso, si mil casos de Cryptosporidiosis de origen hídrico ocurren en una semana en New York, en un borte de Cryptosporidiosis, es improbable que sea detectado e incluso la fuente hídrica ser reconocida (Juraneck 1993).

 

DESINFECCION

      Los efectos de la desinfección sobre el Cryptosporidium, han sido estudiados y practicados por diversos investigadores, como Campbell, Korich, Peeters y otros, comprobando la diversa efectividad de los desinfectantes típicos empleados en el tratamiento, cloro, cloraminas, dióxido de cloro y ozono. La viabilidad de los quistes, se determinó infectando ratones con quistes tratados previamente con cada uno de los desinfectantes. Se estudió igualmente, tanto la dosis de desinfectante, como el tiempo de contacto, es decir, los valores de C.t (mg/l/min.). 

     Se encontró que el ozono y el dióxido de cloro, fueron más efectivos en la inactivación de oocistos que el cloro libre y las cloraminas. Inactivaciones superiores al 90%, se consiguieron tratando los oocistos con 1 mg/l de ozono durante 5 minutos (C.t. = 5 mg/l/minuto) o con 1,3 mg/l de dióxido de cloro durante 1 hora. En el caso de cloro libre y cloraminas, fueron necesarias dosis de 80 mg/l durante 90 minutos (C.t. = 7.200). 

     En el cuadro nº 3, se muestran los valores de C.t. determinados por diversos autores, para varios desinfectantes, a temperaturas entre 5 y 25º C, tanto para el Cryptosporidium como para otros microorganismos, para conseguir el 99% de inactivación, observándose que sea cual sea el desinfectante, la resistencia de los microorganismos aumenta en el orden siguiente: bacterias, virus, Giardia y Cryptosporidium; y no puede esperarse por tanto, la inactivación del Cryptosporidium Parvum con las concentraciones y tiempos de contacto normalmente empleados en las instalaciones de tratamiento, con la posible excepción del ozono, siempre que el agua tenga una relativamente baja demanda de éste (Bajo contenido en carbono orgánico total).

 

	Ozono (pH 6-7)	Cloro libre (pH 6-7)	Cloramina (pH 8-9)	Dióxido Cloro(pH 6-7)
E. Coli	0,02	0-03-0,05	95-180	0,4-0,75
Polivirus 1	0,1-0,2	1,1-2,5	770-3470	0,2-6,7
Rotavirus	0,006-0,6	0,01-0,05	3806-6480	0,2-2,1
Giardia Lambia	0,05-0,6	47-150	2200	26
Cryptosporidium	5-10	7200 (*)	7200 (*)	78 (*)
(*) Para una inactivación del 90%.

 Cuadro nº 3.

 

     Es muy importante la temperatura durante la desinfección, así para el caso del ozono, para conseguir el mismo grado de inactivación (99%), el valor de C.t. a 7º C. y 22º C. ha resultado ser de 7 y 3,5 mg/min/l. respectivamente. 

     El quiste del Cryptosporidium queda inactivado cuando se calienta el agua que los contiene a una temperatura próxima a la ebullición. 

     En cualquier caso, la vía de la eliminación hay que buscarla en la propia eliminación física a través finalmente de la filtración, sin olvidar que por otra parte, la desinfección es máxima cuando el agua ya ha sido tratada y se han eliminado todas la sustancias y partículas que pueden proteger a los microorganismos. 

RETENCION FISICA

     En el cuadro del párrafo anterior, se observó que, así como la Giardia es inactivada por las dosis de cloro generalmente empleadas en el tratamiento del agua, el Cryptosporidium no es inactivado por la cloración convencional y al ser de menor tamaño, puede atravesar más fácilmente los filtros, requiriendo unas operaciones más cuidadosas en las estaciones de tratamiento. La presencia en el agua tratada de gérmenes que de forma natural están protegidos, como las esporas y quistes, ponen de manifiesto que los procesos físicos de retención , no han sido lo suficientemente eficaces. 

     La optimización del proceso de filtración para la eliminación del oocisto de Cryptosporidium  es esencial. Para conseguir esta óptima eficiencia de la filtración, ha de conseguirse el máximo rendimiento en las operaciones de coagulación, floculación y decantación, previas a la filtración, o bien conseguir una excelente microfloculación si se sigue el proceso de filtración directa. 

     Los oocistos se comportan como otras partículas presentes en el agua, a efectos de ser sometidas a la coagulación-floculación y filtración, con un tamaño entre 2 y 7 µm. y carga superficial negativa (entre -8 y -13 mv), siendo eliminados fácilmente cuando están inmersos en el floc correspondiente, aunque no llega a conseguirse una eliminación del 100%, sí se alcanzan unos porcentajes de eliminación  próximos  al 99%. El paso a través de los filtros y por tanto la presencia en el agua filtrada, se puede atribuir a varios factores, tales como: 

- Dosis de coagulante no óptimas y por tanto deficiencias en la coagulación.

- Incremento en origen de la concentración de Cryptosporidium.

- Incremento brusco de la velocidad de filtración.

- Alargamiento del período de filtración y perforación del lecho.

- Lavado de los filtros deficientemente.

- Alta concentración en la recuperación del agua de lavado, en tal caso, este agua de lavado, antes

   de recuperarse, debería someterse a un tratamiento específico e independiente de decantación. 

     Una medida de la eficacia del proceso de filtración clásica, es el control de la turbiedad del agua filtrada, pero a ésta habría que añadir el control del contenido en partículas pequeñas. Algunas de estas partículas, del tamaño del Cryptosporidium y la Giardia (entre 2 a 10 µm.) Pueden atravesar el filtro sin originar ningún aumento en la turbiedad.

     La eliminación del Cryptosporidium está asóciada con un buen tratamiento del agua en general, por ejemplo, buena eliminación de turbiedad y materia orgánica natural. 

     Eva C. Nieminski y J.E. Ongertj, han expuesto los resultados de ensayos realizados en planta piloto y en planta real (Huntington, Utah, parada al efecto) con aporte o siembra de cistos y oocistos de Giardia y Cryptosporidium y operando con un tratamiento convencional de coagulación, floculación, sedimentación, filtración, y con un tratamiento de filtración directa, en ambos casos, se obtuvieron eliminaciones del orden del 99%. Los resultados de estas eliminaciones fueron comparados con los resultados del contaje de partículas y medida de la turbiedad, encontrando correlaciones entre la eliminación de estos microorganismos y la eliminación, tanto de partículas, como de turbiedad, siendo mayor la correlación para el caso de las partículas (Coeficiente de correlación, r = 0,89) que para el caso de la turbiedad (Coeficiente de correlación, r = 0,74), lo cual sugiere que la eliminación de la turbiedad es un indicador más impreciso del rendimiento de la planta en la eliminación de estos oocistos que el contaje de partículas.

      En los gráficos de las fig. 1 y 2, se muestran estas correlaciones, figurando en ordenadas y abcisas los porcentajes de eliminación, dados por su logaritmo.  

CONTROL Y CONTAJE DE PARTICULAS

     El control en cuanto a la cuantificación del número total de partículas, así como el contenido entre diversos tamaños, es una forma y una herramienta útil en la evaluación del rendimiento de las diversas fases que comportan el tratamiento del agua potable. La variación en la cantidad de partículas está muy ligada a los cambios en el funcionamiento de la planta y aunque también el clásico control de la turbiedad es un gran indicativo, el contenido en partículas es un indicador más sensible y seguro para establecer la eficacia de la instalación. Aguas con una baja y constante turbiedad, pueden contener importantes diferencias en su contenido en partículas más pequeñas, entre 1 y 10 µm. 

     Es sabido que el turbidímetro de luz dispersa (Nefelómetro), pierde sensibilidad en la detección de partículas muy pequeñas, de 1 a 12 µm., y así, el análisis del tamaño de las partículas, especialmente en el rango 2-7 µm., proporcionará un mejor control del paso de quistes y otras partículas a través de los filtros. 

     Cuando los valores de la turbiedad son más bajos de 0,30 NTU, que es el caso de muchas aguas filtradas, existe una menor correlación entre el contenido de partículas y la turbiedad, que cuando la turbiedad es mayor. 

     El gran desarrolla en el empleo de contadores de partículas, para controlar el rendimiento en último término de los filtros, se inició en USA a continuación del brote de infecciones gastrointestinales atribuídas al Cryptosporidium y Giardia en el agua potable en diversos lugares. Después de estos hechos, el Estado de Georgia estableció que desde Junio de 1993, todas la Estaciones de Tratamiento de aguas superficiales del Estado, deberían instalar un contador de partículas en línea, controlando las partículas comprendidas entre 3 y 15 µm. Después, otros estados legislaron medidas en el mismo sentido y recientemente, en Mayo de 1996, la EPA se ha pronunciado, requiriendo la monitorización para el Cryptosporidium en las captaciones de agua que abastezcan las poblaciones mayores de 100.000 personas.

     En el Reino Unido, se han instalado igualmente contadores de partículas en línea, junto a los turbidímetros, para obtener datos más completos en relación con el rendimiento de los filtros. 

     Comparando el control de partículas con otros métodos de control de calidad, especialmente la turbiedad, los contadores de partículas nos porporcionan más información con más sensibilidad. Las partículas pueden ser individualmente medidas y contadas, siendo aún más útil este control, cuando la turbiedad de un agua es muy baja y por tanto, más difícil de diferenciar y valorar determinadas aguas. 

     El control de las partículas, en las diversas fases del proceso de tratamiento del agua, nos ayuda, tanto a optimizar las dosificaciones de coagulante, como a medir la eficiencia de la decantación y filtración. 

     En ensayos que hemos realizado recientemente y que a continuación señalamos, se observa una cierta correlación entre turbiedad y concentración de partículas, pero en la mayor parte de estos ensayos, realizados durante un año a 320 muestras de agua bruta, decantada y filtrada, en

diversas estaciones de tratamiento, se pone en evidencia, que a pequeñas o nulas variaciones en la turbiedad, especialmente en aguas decantadas y filtradas de baja turbiedad, les corresponden variaciones importantes en el contenido de partículas, como se refleja en el gráfico nº 3, correspondiente a diez de estas muestras, obteniéndose para éstas, unos coeficientes de correlación de 0,6 a 0,7; gráfico nº 4. 

     Por otra parte, en relación con aguas brutas diferentes, la correlación entre turbiedad y concentración en partículas es aún menor, creemos debido principalmente a la diferente naturaleza química y física de las sustancias constituyentes de las partículas, lo cual nos reafirma que, junto al valor dado para la turbiedad de un agua bruta, el dato correspondiente al contenido de partículas y sus diferentes tamaños, amplía y perfecciona el conocimiento de tal agua y por tanto del tratamiento a aplicar. En el cuadro nº 5, se muestran las turbiedades y contenido en partículas para distintas aguas brutas (diferentes embalses y cuencas del abastecimiento a Madrid en 1996), como la distribución por rangos. 

ORIGEN		TURBIEDAD NTU	CONTENIDO EN PARTICULAS Nº/ML.
RIO	EMBALSE		2-5 µm.	5-10 µm.	10-20 µm.	TOTAL 2-20 µm
LOZOYA	ATAZAR	0,54	14.333	790	60	15.183
LOZOYA	EL VILLAR	1,60	41.460	2.656	77	44.193
JARAMA	EL VADO	1,35	33.326	1.690	64	35.080
GUADALIX	PEDREZUEL.	1,45	45.630	1.910	165	47.705
MANZANAR.	SANTILLANA	2,70	68.805	9.335	390	78.530
POZOS	TORRELAG.	4,10	24.518	1.310	375	26.203
POZOS	TORRELAG.	7,80	41.030	4.650	420	46.100

   Cuadro nº 5.- Turb. y contenido en partículas en diversas aguas brutas.

 

     Siguiendo con el recuento de partículas, como herramientas de control en el tratamiento del agua, se muestra la evolución del agua filtrada a través de uno de los filtros de una de las instalaciones en Madrid, controlando tanto la turbiedad, como el contenido en partículas desde el comienzo del período de filtración, hasta el final del período, minutos antes del lavado. En el cuadro nº 6 y gráfico nº 5, se observa lo que ya hemos indicado anteriormente, en el sentido de la mayor sensibilidad y precisión al seguir la evolución del contenido en partículas, en contraste con la evolución de la turbiedad. 

TIEMPO	PARTICULAS/ML. (*)      2-20 µm.	TURBIEDAD NTU
5'	7.192	0,52
15'	6.080	0,46
30'	4.788	0,39
1 h.	3.544	0,35
3 h.	1.705	0,23
6 h.	1.197	0,20
10 h.	1.040	0,18
16 h.	1.205	0,19
24 h.	985	0,20
36 h.	960	0,21
48 h.	975	0,20
60 h.	1.602	0,22
70 h.	2.505	0,24
75 h.	3.340	0,27

 Cuadro nº 6.- Evolución turbiedad y contenido en partículas durante ciclo filtración.

 (*).-

75% en el rango 2-4 µm.

18% en el rango 4-8 µm.

5,5% en el rango 8-12 µm.

1,5% en el rango 12-20 µm.

 

      Así, se aprecia, como en el período de maduración, hay cierta correspondencia entre la disminución, tanto de la turbiedad como de las partículas y continuando con la evolución del ciclo de filtración, se llega a la perforación del filtro , aproximadamente a las 60 horas, si atendemos al contenido en partículas, mientras que la turbiedad sigue siendo aún muy similar a los períodos anteriores, es decir, se ha puesto en evidencia claramente el aumento de partículas (pasa de 900 a 1.600) y por tanto, la indicación de la perforación de filtros, mientras que la variación en la turbiedad ha sido del orden de las centésimas de NTU. 

     Dada esta mayor sensibilidad y eficacia del control de partícular respecto a la turbiedad, su seguimiento a través de contadores en línea a la salida de los filtros, monitorizando las partículas en el rango 2 a 10 µm. nos proporcionaría un mayor control de la eficiencia del filtro, y por tanto de la calidad del agua filtrada, no olvidando que el mejor medio para evitar que los quistes de los protozoos referidos, pasen a la red de abastecimiento, está en la eficiencia del sistema de filtración. 

     Finalmente, como indicativo global en la evaluación del rendimiento de una estación de tratamiento, con decantadores de lecho de fangos y filtros convencionales de arena (Velocidad de filtración 10 m/h., talla arena = 0,95 m/m), en la eliminación de partículas, reflejamos los siguientes datos, media de varios ensayos, donde se aprecia una retención en decantadores del 85%, en filtros del 92% y una eliminación total conjunta del 98,91%. 

AGUA	CONCENTRACION PARTICULAS		% ELIMINACION
	2-4 µm.	2-20 µm.
BRUTA DECANTADA FILTRADA	60.5238 8.775 770	74.280 10.530 805	- 85,8 92,4