El nitrato es un compuesto químico y un producto final del ciclo biológico del nitrógeno que se produce por el proceso de oxidación del amonio y el nitrito en las aguas residuales. El nitrato desempeña un papel fundamental en el tratamiento de las aguas residuales industriales, especialmente en la eliminación del nitrógeno, para cumplir los requisitos legales de vertido de aguas residuales en masas de agua. Aunque el nitrato es menos tóxico que el amonio y el nitrito, es un contaminante medioambiental en concentraciones elevadas, sobre todo porque favorece la eutrofización (sobrecarga de nutrientes) de las masas de agua, lo que puede aumentar el crecimiento de algas y el agotamiento del oxígeno.
Índice
Antecedentes técnicos y desarrollo
El nitrato se forma durante la nitrificación, un proceso biológico en el que los microorganismos convierten los compuestos que contienen nitrógeno:
- Oxidación del amonio (primera etapa de la nitrificación):
- En la primera fase de la nitrificación, las bacterias oxidantes del amonio (AOB) oxidan el amonio (NH₄⁺) a nitrito (NO₂-).
- Oxidación de nitritos (segunda etapa de la nitrificación):
- En la segunda etapa, el nitrito es oxidado a nitrato (NO₃-) por las bacterias nitrito-oxidantes (NOB).
- Ecuación de reacción:
El nitrato se considera relativamente estable y se acumula en las masas de agua naturales y artificiales si no se elimina. Puede acumularse en gran medida en el agua potable y en las zonas agrícolas debido a los aportes de fertilizantes y al tratamiento inadecuado de las aguas residuales.
Importancia del nitrato en el tratamiento del agua
La eliminación de nitratos es cada vez más importante en el tratamiento de aguas residuales, ya que unos niveles elevados de nitratos pueden provocar la contaminación de los recursos hídricos. El nitrato en sí es perjudicial para la salud en concentraciones elevadas, especialmente en el suministro de agua potable, ya que puede provocar metahemoglobinemia (también conocida como "síndrome del bebé azul") en los lactantes. En la Unión Europea, el valor límite de nitrato en el agua potable es de 50 mg/l, lo que subraya la necesidad de eliminar eficazmente los nitratos de las aguas residuales.
Eliminación de nitratos en el tratamiento de aguas residuales
La eliminación del nitrato de las aguas residuales se consigue normalmente por desnitrificación, un proceso biológico en el que el nitrato es reducido a nitrógeno gas (N₂) por bacterias desnitrificantes en condiciones anóxicas. Este proceso es especialmente eficaz en reactores anóxicos o plantas de tratamiento de aguas residuales donde se añaden fuentes de carbono para proporcionar a las bacterias el sustrato necesario para reducir el nitrato.
Foto: Tanque de desnitrificación y nitrificación de aguas residuales industriales de la industria alimentaria en Chile, planta ALMA BHU BIO
Proceso de desnitrificación
La desnitrificación es un proceso biológico de varias etapas en el que el nitrato se reduce a nitrógeno gaseoso (N₂) mediante diversos productos intermedios (NO₂-, NO, N₂O). La desnitrificación tiene lugar según la siguiente cadena de reacciones:
Este proceso requiere condiciones anóxicas, es decir, falta de oxígeno, así como una fuente de carbono orgánico (por ejemplo, metanol, etanol o acetato) para alimentar a los microorganismos desnitrificantes.
Retos y condiciones de funcionamiento para la eliminación de nitratos
Falta de oxígeno: La desnitrificación sólo puede tener lugar en un entorno en el que no haya oxígeno libre. La falta de oxígeno garantiza que los microorganismos utilicen el nitrato como aceptor de electrones.
Fuente de carbono: Como el proceso de desnitrificación requiere una fuente de carbono orgánico, a menudo es necesario añadir sustratos si las aguas residuales no contienen suficiente carbono orgánico.
Temperatura: La desnitrificación depende en gran medida de la temperatura. La temperatura óptima oscila entre 15 °C y 30 °C, aunque las condiciones más frías pueden ralentizar considerablemente el proceso.
Importancia medioambiental del nitrato
- Eutrofización: Los nitratos contribuyen significativamente a la sobrefertilización de las masas de agua, lo que favorece el crecimiento de algas y otras plantas acuáticas. Esto provoca una falta de oxígeno en las masas de agua afectadas y pone en peligro la vida acuática.
- Contaminación del agua potable: en las regiones agrícolas, el nitrato de los fertilizantes puede llegar a las aguas subterráneas, lo que pone en peligro el suministro de agua potable. En este caso se requieren procesos eficaces de tratamiento de las aguas residuales para eliminar el nitrato antes de su vertido.
Soluciones ALMAWATECH para la eliminación de nitratos
ALMAWATECH ofrece soluciones personalizadas para la eliminación eficaz del nitrato de las aguas residuales industriales. Entre ellas se incluyen
ALMA BHU Bio
Nuestra planta de fangos activos activados biológicamente combina la nitrificación y la desnitrificación en un sistema modular diseñado para grandes caudales de aguas residuales. Esta planta puede procesar hasta 500 m³/h de aguas residuales con una elevada carga de nitrógeno. La nitrificación tiene lugar en la etapa aireada, que se regula mediante sistemas de control automático para optimizar el aporte de oxígeno y otros parámetros.
ALMA BioFil Compacto
Este sistema compacto de biofiltración para caudales de aguas residuales más pequeños (hasta 100 m³/h) combina la nitrificación y la desnitrificación en un sistema eficaz. Es ideal como pretratamiento para los sistemas de membrana aguas abajo y reduce los compuestos nitrogenados que podrían provocar incrustaciones en los sistemas de ósmosis inversa.
Foto: Diseño en 3D de nuestro sistema de filtración biológica ALMA BioFil Compact
ALMA BHU BAF
La planta de biofiltración a gran escala en construcciones de hormigón ofrece una nitrificación eficaz para caudales de aguas residuales de hasta 1.000 m³/h. Esta planta utiliza un sistema integrado de zonas aerobias y anóxicas para maximizar la eliminación de nitrógeno. Especialmente adecuada para la industria alimentaria y de bebidas, así como para flujos de aguas residuales municipales.
Foto: Foto de nuestra filtración biológicamente activada, un proceso combinado de limpieza mecánica y biodegradación(ALMA BHU BAF)
Conclusión
El nitrato es un producto final del ciclo biológico del nitrógeno que puede ser perjudicial para el medio ambiente y la salud humana en concentraciones elevadas. La eliminación del nitrato de las aguas residuales es crucial para proteger el medio ambiente y cumplir los límites legales. Con las tecnologías avanzadas de ALMAWATECH, los procesos de nitrificación y desnitrificación pueden integrarse eficazmente en las plantas de tratamiento de aguas residuales industriales para garantizar una eliminación completa del nitrógeno.
