La eliminación de fosfatos es un proceso clave en el tratamiento industrial de aguas y aguas residuales cuyo objetivo es eliminar los compuestos de fósforo del agua o de las aguas residuales. Los fosfatos son nutrientes esenciales para el crecimiento de los organismos, pero un exceso de fosfatos en las aguas naturales conduce a la eutrofización, que altera el equilibrio ecológico. La eliminación de fosfatos es, por tanto, crucial para minimizar la contaminación ambiental y cumplir los límites legales.
Índice
Importancia de la eliminación de fosfatos
Evitar la eutrofización:
- Los fosfatos favorecen el crecimiento de algas y plantas acuáticas que, en exceso, provocan deficiencia de oxígeno y mortandad de peces en las masas de agua.
- Especialmente crítico en ríos, lagos y aguas costeras.
Cumplimiento de la normativa legal:
- Muchos países tienen límites estrictos para el contenido de fósforo en las aguas residuales. Por ejemplo, el límite permitido de fósforo total en Alemania suele ser de 1-2 mg/L.
Reutilización del agua:
- Para el uso industrial o el reciclado del agua, las concentraciones de fosfatos deben reducirse para evitar la corrosión, las incrustaciones o la contaminación biológica.
Reciclaje del fósforo:
- Los fosfatos son una materia prima limitada que se utiliza como fertilizante, sobre todo en la agricultura. Recuperarlo de las aguas residuales es un paso importante para conservar los recursos.
Principios químicos y biológicos de la eliminación de fosfatos
El fósforo se forma en el agua:
- Ortofosfatos (PO₄³-): Directamente disponibles biológicamente y solubles en agua.
- Polifosfatos: Condensados de ortofosfatos utilizados en procesos industriales, que se convierten en ortofosfatos por hidrólisis.
- Fósforo ligado orgánicamente: Componente de sustancias orgánicas como la biomasa o los productos de limpieza.
Reacciones químicas relevantes:
- Precipitación de fosfatos: Formación de compuestos poco solubles como el fosfato de hierro o el fosfato de calcio.
- Captación biológica: Captación de fosfato por microorganismos en forma de polifosfatos.
Proceso de eliminación de fosfatos
La eliminación de fosfatos puede llevarse a cabo mediante procesos físicos, químicos o biológicos. En la práctica, a menudo se utiliza una combinación de estos enfoques.
1. eliminación química de los fosfatos
- Principio: Adición de precipitantes que forman compuestos poco solubles con los fosfatos.
- Precipitantes típicos:
- Sales de hierro (por ejemplo, FeCl₃, FeSO₄): Formación de fosfato de hierro(III).
- Sales de aluminio (por ejemplo, Al₂(SO₄)₃): Formación de fosfato de aluminio.
- Sales de calcio (por ejemplo, lechada de cal, Ca(OH)₂): Formación de hidroxiapatita.
- Aplicaciones:
- Directamente en el tratamiento de aguas residuales (precipitación simultánea en el tanque de aireación).
- Post-precipitación en el clarificador secundario.
- Ventajas:
- Alta eficacia en la eliminación de ortofosfatos.
- Desventajas:
- Aumento de la producción de lodos, que deben eliminarse.
- Costes de los precipitantes.
Foto: Nuestra planta de flotación ALMA NeoDAF para la eliminación de fosfatos del estanque de Schultheis en Offenbach, instalada en el contenedor de la sala técnica ALMA MODUL.
2. eliminación biológica de fosfatos (proceso Bio-P)
- Principio: Utilización de organismos acumuladores de polifosfato (OAP) que almacenan fosfato en sus células.
- Proceso:
- En la zona anaeróbica, los PAO liberan fosfato para obtener energía de los polifosfatos almacenados.
- En la zona aerobia, absorben más fosfato del que han liberado previamente.
- Ventajas:
- Costes de explotación inferiores a los de los procesos químicos.
- Reducción del consumo de productos químicos.
- Desventajas:
- Dependencia de condiciones de funcionamiento estables (temperatura, valor pH, proporciones de nutrientes).
- No es eficaz con altas concentraciones de fósforo.
Foto: Eliminación biológica del fósforo de las aguas residuales de nuestra planta de biogás ALMA BHU GMR
3. proceso de membrana
- Mecanismo: uso de ósmosis inversa (OI) o nanofiltración (NF) para retener los fosfatos disueltos.
- Aplicación: Tratamiento de aguas residuales industriales con altas concentraciones de fosfatos.
Foto: Nuestro sistema de ósmosis inversa ALMA OSMO Process para producir agua desmineralizada
4. adsorción
- Mecanismo: uso de adsorbentes como el carbón activado, el hidróxido de hierro o las zeolitas para fijar los fosfatos.
- Aplicación: Adecuado para bajas concentraciones de fosfatos en plantas de tratamiento de agua potable.
Foto: Nuestro sistema de filtración de carbón activo ALMA FIL AK con filtración multicapa aguas arriba
Procedimientos combinados
En la práctica, se suele utilizar una combinación de eliminación de fosfatos biológica y química para lograr la máxima eficacia:
- Precipitación simultánea: Adición de precipitantes directamente en el tanque de aireación.
- Post-precipitación: Precipitación química después del tratamiento biológico para eliminar el fósforo residual.
- Precipitación de estruvita: Recuperación de fosfato en forma de fosfato amónico magnésico (estruvita), que puede utilizarse como abono.
Retos y soluciones
Elevados costes de explotación de los procesos químicos:
- Solución: Optimización de la dosificación e integración de procesos biológicos.
Aumento de la producción de lodos:
- Solución: Mejor deshidratación y aprovechamiento térmico de los lodos.
Concentraciones fluctuantes de fósforo:
- Solución: amortiguación mediante tanques de mezcla y supervisión continua del proceso.
Eficacia biológica limitada:
- Solución: Combinación con precipitación química para garantizar el cumplimiento de los límites legales.
Conclusión
La eliminación de fosfatos es un proceso complejo pero indispensable en el tratamiento del agua y las aguas residuales. La elección del proceso adecuado depende de los requisitos de eliminación de fósforo, las condiciones de funcionamiento y los recursos disponibles. Una combinación de procesos biológicos y químicos ofrece a menudo la mejor solución para garantizar tanto los objetivos medioambientales como la eficiencia económica. Los enfoques modernos, como el reciclado de fosfatos, también contribuyen a la utilización sostenible de esta valiosa materia prima.
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