Remoción de fósforo
Como eliminar el fósforo de aguas residuales.
EFLUENTES
7/1/20245 min read
Técnicas más utilizadas para la eliminación del fósforo en aguas residuales
La eliminación del fósforo en las aguas residuales es un paso crucial para evitar la eutrofización en cuerpos de agua receptores. Existen dos técnicas principales que se utilizan para este fin:
Remoción por precipitación química;
Remoción biológica.
Remoción por precipitación química
Basándonos en la referencia de Metcalf y Eddy (2003), la eliminación del fósforo contenido en las aguas residuales mediante precipitación química se realiza a través de la dosificación de productos químicos específicos.
Los productos más utilizados son sales metálicas (coagulantes) como cloruro férrico, sulfato de aluminio y sulfato de hierro. Aunque la cal también puede precipitar fosfatos, su uso es limitado debido a la excesiva generación de lodos y complicaciones operativas.
La dosificación de estas sales metálicas puede efectuarse en tres puntos distintos del proceso de tratamiento:
Pre-precipitación: La dosificación se realiza en el tratamiento primario, donde el fósforo se elimina junto con el lodo primario.
Antes de entrar a detalle en la remoción de fósforo en efluentes, es importante saber que el tratamiento de efluentes puede dividirse en primario, secundario y/o terciario.
Tratamiento Primario
El tratamiento primario es la primera etapa del proceso de tratamiento de aguas residuales, cuyo objetivo es eliminar los sólidos suspendidos, aceites y grasas y reducir la carga orgánica del agua. Entre las tecnologías más comunes en esta fase se encuentran:
Flotador DAF (Dissolved Air Flotation): Utiliza microburbujas de aire para separar y remover sólidos suspendidos, aceites y grasas del agua. Más detalles aquí;
Decantador Primario: Un tanque donde los sólidos más pesados se asientan en el fondo por la fuerza de la gravedad. Más detalles aquí.
Imagen - DAF Gratt
Tratamiento Secundario o Biológico
El tratamiento secundario viene después del tratamiento primario y se centra en la eliminación de la materia orgánica disuelta y los nutrientes presentes en las aguas residuales, utilizando procesos biológicos.
La tecnología principal en esta etapa son los Lodos Activados: Un proceso en el que microorganismos aeróbicos descomponen la materia orgánica en un reactor biológico aireado, formando flóculos que se separan del agua en un sedimentador secundario y de este sedimentador se recircula el lodo para la entrada del reactor.
Imagen - Reactor aireado Gratt
Tratamiento Terciario
El tratamiento terciario es la fase final, que busca la eliminación de contaminantes específicos que no fueron eliminados en las etapas anteriores. Las principales tecnologías incluyen:
Filtración Post Sistema Biológico: Utiliza filtros de arena, carbón activado u otros medios para eliminar partículas residuales y contaminantes disueltos.
Lagunas de Polimento: Lagunas diseñadas para proporcionar un tratamiento adicional mediante procesos naturales de actividad biológica.
Sistemas de Reuso con Membranas: Tecnologías de membranas como la ultrafiltración y la ósmosis inversa.
Imagen - Ósmosis Gratt
Imagen - Metcalf y Eddy (2003)
Coprecipitación: La dosificación ocurre después del tratamiento primario, luego del reactor aireado y antes del sedimentador secundario, eliminando el fósforo con el lodo secundario purgado.
Imagen - Metcalf y Eddy (2003)
Postprecipitación: dosificación después del sedimentador secundario, en este ejemplo se elimina el fósforo en sistemas de filtración (tratamiento terciario) o sedimentadores complementarios.
Imagen - Metcalf y Eddy (2003)
En resumen, al añadir sales metálicas, las reacciones entre el hierro y el aluminio con el fósforo forman sales insolubles o de baja solubilidad que se eliminan mediante sedimentación, flotación o filtración. Este compuesto insoluble de fósforo se agregará al lodo generado
Reacciones Químicas:
Precipitación de fosfatos con aluminio:
Precipitación de fosfatos con hierro:
Remoción Biológica
El proceso de remoción biológica del fósforo, conocido como Phoredox, se lleva a cabo mediante bacterias PAO (Organismos Acumuladores de Polifosfato). Estas bacterias pueden absorber y acumular grandes cantidades de fósforo en condiciones aerobias y liberarlo en condiciones anaerobias. Es importante destacar que los microorganismos no descomponen el fósforo, sino que lo almacenan en su estructura celular.
Para que este proceso sea efectivo, es necesaria la combinación de dos etapas:
Etapa Anaerobia
Etapa Aerobia
Descripción del Proceso:
Generalmente, se añade una etapa anaerobia antes del reactor de lodos activados. Los lodos recirculados del decantador ingresan al reactor anaerobio, donde las bacterias PAO, junto con otras bacterias aerobias, nitrificantes y desnitrificantes, compiten por el sustrato en ausencia de oxígeno y nitrato. En estas condiciones, las PAO tienen una ventaja competitiva y liberan el fósforo acumulado en su estructura para alimentarse de la contaminación presente en el medio.
Cuando los microorganismos pasan a la fase aireada, deben volver a asimilar el fósforo debido a la competencia por nutrientes en presencia de oxígeno. Para eliminar el fósforo del sistema, es necesario realizar la purga de lodos, eliminando así las bacterias con el fósforo acumulado en su estructura.
Imagen - Metcalf y Eddy (2003)
Imagen - Metcalf y Eddy (2003)
Imagen - Prof F.Z. Ortiz
Variaciones del sistema Phoredox
Actualmente, existen muchas variantes del sistema Phoredox que pueden ajustarse para mejorar la eficiencia de eliminación del fósforo. Uno de los sistemas biológicos más efectivos para la remoción de nutrientes y materia orgánica es el Bardenpho de 5 etapas, que incluye:
Reactor anaerobio
Reactor preanóxico
Reactor aerobio
Reactor postanóxico
Tanque aerobio
Cada una de estas etapas está diseñada para optimizar las condiciones para las bacterias PAO y maximizar la eliminación de fósforo y del nitrógeno, mediante nitrificación y desnitrificación.
