El término anóxico hace referencia a un entorno o proceso en el que no hay oxígeno disuelto (O₂ ). A diferencia de la anaerobiosis (ausencia total de oxígeno), las condiciones anóxicas pueden contener otras fuentes de oxígeno, como el nitrato (NO₃-), como aceptores de electrones. El término es particularmente relevante en el tratamiento de aguas y aguas residuales, especialmente en la eliminación biológica de nitrógeno, como la desnitrificación. Las condiciones anóxicas se crean específicamente para convertir el nitrógeno de las aguas residuales en nitrógeno elemental (N₂) mediante la descomposición del nitrato, que escapa a la atmósfera en forma de gas.
Índice
Antecedentes técnicos
En los reactores o zonas anóxicas, la biodegradación de sustancias orgánicas la llevan a cabo bacterias capaces de utilizar nitrato (NO₃-) o nitrito (NO₂-) como aceptores alternativos de electrones, ya que el oxígeno no está disponible como aceptor de electrones. El ambiente anóxico se utiliza a menudo en los procesos biológicos de tratamiento de aguas residuales, especialmente para la eliminación de nitrógeno. El proceso de desnitrificación es el proceso biológico central que tiene lugar en las zonas anóxicas.
Desnitrificación:
El proceso de desnitrificación tiene lugar en condiciones anóxicas, en las que bacterias desnitrificantes especiales tienen la capacidad de reducir el nitrato o el nitrito. Este proceso se desarrolla en varias etapas:
- Reducción del nitrato (NO₃- a NO₂-): Las bacterias desnitrificantes utilizan el nitrato como aceptor de electrones y lo reducen a nitrito.
- Reducción del nitrito (NO₂- a NO): El nitrito formado se reduce a óxido nítrico (NO).
La desnitrificación es crucial para eliminar los compuestos nitrogenados de las aguas residuales y evitar la sobrefertilización de las masas de agua, que puede conducir a la eutrofización.
Condiciones anóxicas en la práctica
En el tratamiento de aguas residuales industriales, las condiciones anóxicas se utilizan específicamente para reducir el contenido de nitrógeno en las aguas residuales. Esto tiene lugar en reactores anóxicos especiales o zonas anóxicas dentro de plantas de lodos activados o reactores SBR (Reactor Secuencial por Lotes). El tratamiento anóxico suele llevarse a cabo como parte de un proceso de dos etapas:
- Nitrificación (aeróbica): En un primer paso, el amonio (NH₄⁺) es oxidado a nitrato por bacterias nitrificantes en condiciones aeróbicas.
- Desnitrificación (anóxica): En el segundo paso, el nitrato se reduce a nitrógeno gaseoso en condiciones anóxicas y escapa a la atmósfera.
Las condiciones anóxicas suelen utilizarse en los siguientes sistemas:
1. proceso de fangos activados con zona anóxica:
- En las plantas de lodos activados, las aguas residuales se airean primero para oxidar el nitrógeno amoniacal y convertirlo en nitrato mediante nitrificación. A continuación, el agua se conduce a una zona anóxica, donde las bacterias desnitrificantes reducen el nitrato a nitrógeno gaseoso.
Foto: Tanque de desnitrificación de nuestra planta ALMA BHU BIO
2. Reactor discontinuo de secuenciación (SBR):
- El reactor SBR puede funcionar en diferentes fases, incluida una fase anóxica para la desnitrificación. Aquí, el nitrato de las aguas residuales se descompone durante una fase sin suministro de oxígeno.
3. biorreactores de membrana (MBR):
- Se pueden integrar zonas anóxicas especiales en los sistemas MBR para favorecer la eliminación de nitrógeno. Estos sistemas combinan el tratamiento biológico con la filtración por membrana para lograr una mayor calidad del agua.
Foto: Biorreactor de membrana compacto de diseño modular(ALMA BIO MBR)
4. filtro de desnitrificación:
- Los filtros de desnitrificación se utilizan a menudo en los sistemas de circulación o en los circuitos de refrigeración para disminuir el contenido de nitratos y reducir la carga de nitrógeno.
Ventajas del tratamiento anóxico
Eliminación eficaz del nitrógeno: Las condiciones anóxicas permiten eliminar el nitrato de las aguas residuales, lo que contribuye a la reducción de las cargas de nitrógeno y al cumplimiento de los límites de vertido.
Prevención de la eutrofización: la desnitrificación evita que niveles elevados de nitrógeno entren en las masas de agua y provoquen una fertilización excesiva, lo que podría alterar el equilibrio ecológico de ríos y lagos.
Conservación de recursos: El uso de nitrato como aceptor de electrones ahorra energía, ya que no es necesario un suministro externo de oxígeno para apoyar a los microorganismos en el proceso de degradación.
Retos e instrucciones de uso
Condiciones óptimas: La desnitrificación sólo funciona de forma óptima en condiciones anóxicas estrictas. Esto requiere un control preciso del aporte de oxígeno y de la fuente de carbono que sirve de alimento a las bacterias desnitrificantes. A menudo se añade metanol o una fuente de carbono similar para favorecer el proceso de desnitrificación.
Control continuo: El control del contenido de oxígeno y de la concentración de nitratos es crucial para el funcionamiento de los sistemas anóxicos. Un control incorrecto puede hacer que la desnitrificación funcione de forma ineficaz o se interrumpa.
Conclusión
Las condiciones anóxicas son un componente indispensable de la eliminación biológica del nitrógeno en el tratamiento de aguas residuales. Permiten la desnitrificación, en la que el nitrato se convierte en gas nitrógeno inocuo. Estos procesos son especialmente importantes en la tecnología del agua industrial para eliminar altas concentraciones de nitrógeno y cerrar el ciclo del nitrógeno en las aguas residuales. En combinación con los procesos aerobios en las plantas de lodos activados y SBR, los procesos anóxicos son un método eficaz para garantizar el cumplimiento de los requisitos legales y el tratamiento sostenible del agua.
