Importancia del control del nitrógeno en el tratamiento de aguas residuales

Métodos de eliminación del nitrógeno

En las aguas residuales, el nitrógeno está presente principalmente en estas formas: amonio (NH4-N), amoníaco (NH₃), nitrito (NO₂-)y nitrato (NO₃-), cada una de las cuales requiere un enfoque distinto para un tratamiento eficaz.

Lodos activados convencionales (CAS)

Los lodos activados convencionales (CAS) son uno de los métodos más utilizados para la eliminación del nitrógeno. En este proceso, las aguas residuales se airean en tanques, lo que favorece el crecimiento de microorganismos que descomponen los compuestos de nitrógeno. Las bacterias nitrificantes oxidan el amoníaco a nitrito y después a nitrato. Aunque es eficaz para eliminar el amoníaco, el nitrato debe tratarse más, normalmente mediante desnitrificación, para eliminar completamente el nitrógeno. El CAS consume mucha energía debido a la aireación y el bombeo constantes.

Nitrificación-desnitrificación

La nitrificación-desnitrificación es un proceso biológico en dos etapas muy eficaz para reducir el nitrógeno de las aguas residuales. En primer lugar, las bacterias nitrificantes oxidan el amoníaco a nitrato en un medioambiente rico en oxígeno. Después, las bacterias desnitrificantes convierten el nitrato en gas nitrógeno (N₂) en un medioambiente anaeróbico, utilizando una fuente externa de carbono. Este proceso es muy eficaz para la eliminación del nitrógeno, pero requiere un control cuidadoso de los niveles de oxígeno y suficiente carbono para la desnitrificación.

Desafíos del control del nitrógeno

El control del nitrógeno en el tratamiento de aguas residuales es difícil, y las instalaciones se enfrentan a numerosos desafíos como:

• La sensibilidad de los microorganismos
  Los microorganismos que impulsan la eliminación de nitrógeno en procesos como la nitrificación y la desnitrificación son sensibles a su entorno. Estos microorganismos pueden verse afectados negativamente por cambios en las condiciones medioambientales, como el pH, la temperatura o la exposición a sustancias tóxicas, lo que puede reducir su eficacia.
• La fuente externa de carbono
  Otro desafío importante es la necesidad de una fuente externa de carbono para apoyar la desnitrificación. Esto añade complejidad y coste al proceso de tratamiento. Un tratamiento incompleto puede dar lugar a la acumulación de nitratos, lo que hace necesarias otras fases de tratamiento. Además, los procesos de nitrificación consumen mucha energía, lo que aumenta considerablemente los costos operativos.
• La variabilidad de las aguas residuales
  La composición de las aguas residuales puede variar mucho, lo que complica aún más los esfuerzos de eliminación del nitrógeno. Las diferencias en los niveles de amonio o en la relación carbono-nitrógeno pueden dificultar el mantenimiento de unas condiciones de tratamiento óptimas. Esta variabilidad es especialmente problemática en las instalaciones a gran escala, donde mantener un funcionamiento estable y constante sigue siendo un desafío importante.

Soluciones innovadoras para el control del nitrógeno

BlueEdge™ de Badger Meter hace frente a estos desafíos al proporcionar tecnologías que ofrecen una visión crítica de los niveles de contaminación por nitrógeno y de la calidad general del agua en los procesos de tratamiento de aguas residuales. Estas herramientas rastrean el proceso de nitrificación-desnitrificación, dotando a las instalaciones de tratamiento de datos en tiempo real para un mantenimiento más rápido y proactivo y una respuesta inmediata a los problemas emergentes. Este nivel de conocimiento no solo ayuda a proteger los medioambientes acuáticos, sino que también garantiza un suministro seguro de agua potable y promueve la salud pública.

Un gran ejemplo de su impacto se encuentra en la planta de tratamiento de aguas residuales de Jianshan, en China. Para cumplir las normas de vertido del "12º Plan Quinquenal", la planta implantó un proceso de eliminación de nitrógeno utilizando las herramientas de monitoreo en línea de BlueEdge, incluidos el nitro::lyser V3 y el ammo::lyser Pro, que se instalaron en cuatro tanques SBR. Esta mejora permitió un control preciso de la nitrificación y la desnitrificación, lo que se tradujo en una reducción de los costes de aireación y de la fuente de carbono. Como resultado, la planta redujo las emisiones de COD y NH4-N en un 50 %, disminuyendo significativamente los niveles de nitrógeno total en el efluente y mejorando la calidad del agua del río Qiantang.

Conclusión

La gestión de los niveles de nitrógeno en las aguas residuales es esencial para proteger los ecosistemas y la salud pública. BlueEdge™ proporciona información en tiempo real y soluciones proactivas para abordar desafíos como la sensibilidad de los microorganismos y la variabilidad de las aguas residuales. Las historias de éxito de diversas instalaciones ponen de relieve la eficacia de estas tecnologías para mejorar la calidad del agua y la eficiencia operativa, contribuyendo a un medioambiente más saludable.