La nitrificación es un proceso biológico en el que el amonio (NH₄⁺ ) se convierte en nitrito (NO₂-) y después en nitrato (NO₃-). Este proceso es una parte central del ciclo del nitrógeno y desempeña un papel importante en el tratamiento de las aguas residuales industriales para descomponer los compuestos nitrogenados y evitar que se viertan en las masas de agua. Los compuestos nitrogenados, especialmente el amonio, pueden tener un efecto tóxico en concentraciones elevadas y contaminar el medio ambiente, sobre todo a través de la eutrofización (fertilización excesiva de las masas de agua), que puede provocar deficiencia de oxígeno y mortandad de peces.
Índice
Antecedentes técnicos y modo de funcionamiento
La nitrificación tiene lugar en dos etapas, llevadas a cabo por microorganismos especializados:
1. oxidación del amonio:
- El primer paso es la oxidación del amonio a nitrito. Este proceso es catalizado por bacterias oxidantes del amonio (AOB) como las Nitrosomonas.
- Ecuación de reacción:
- Este paso produce protones (H⁺), que reducen el valor del pH del agua, por lo que es importante un control cuidadoso del pH.
2. oxidación de nitritos:
- El segundo paso es la oxidación del nitrito a nitrato, que es llevada a cabo por bacterias oxidantes del nitrito (NOB ) como Nitrobacter.
- Ecuación de reacción:
- El nitrato es menos tóxico que el amonio y el nitrito y puede eliminarse de las aguas residuales mediante otros procesos como la desnitrificación.
Ámbitos de aplicación en el tratamiento de aguas residuales
La nitrificación es un paso esencial en el tratamiento de aguas residuales industriales y municipales, especialmente en plantas que tienen que procesar elevadas cargas de nitrógeno. Algunos campos de aplicación típicos son
- Plantas municipales de tratamiento de aguas residuales: En este caso, la nitrificación se utiliza a menudo en combinación con la desnitrificación para eliminar tanto el amonio como el nitrato de las aguas residuales.
- Aguas residuales industriales: la nitrificación se utiliza para reducir el contenido de nitrógeno de las aguas residuales en industrias como la alimentaria y de bebidas, la farmacéutica y la química.
Condiciones de funcionamiento de la nitrificación
Para que la nitrificación sea eficaz, deben cumplirse las siguientes condiciones:
- Suministro de oxígeno: La nitrificación es un proceso aeróbico que requiere suficiente oxígeno. Por lo general, el contenido de oxígeno en el agua debe ser superior a 2 mg/litro.
- Valor del pH: El valor del pH debe situarse entre 6,5 y 8,5 para maximizar la actividad de las bacterias nitrificantes. Un valor de pH demasiado bajo puede inhibir el crecimiento de las bacterias.
- Temperatura: La temperatura óptima para el proceso de nitrificación se sitúa entre 15 °C y 30 °C. Por debajo de 10 °C, el proceso se ralentiza considerablemente, mientras que las temperaturas más altas pueden favorecer el crecimiento bacteriano.
- Fuentes de carbono: La nitrificación provoca una reducción de la alcalinidad del agua, por lo que puede ser necesario añadir tampones de alcalinidad o fuentes externas de carbono para mantener estable el pH.
Foto: Tanque de desnitrificación y nitrificación de aguas residuales industriales de la industria alimentaria en Chile, planta ALMA BHU BIO
Los retos de la nitrificación
Uno de los retos de la nitrificación es la acidificación del agua provocada por la liberación de protones durante la oxidación del amonio. Por ello, en aplicaciones industriales puede ser necesario utilizar agentes reguladores del pH para mantener la eficacia del proceso. Además, el proceso puede ser más lento a bajas temperaturas, lo que puede requerir una fuente de calor adicional o ajustes especiales.
Ventajas de la nitrificación
- Reducción de los compuestos de nitrógeno tóxicos: El amonio y el nitrito son tóxicos en altas concentraciones y pueden provocar graves daños medioambientales. La nitrificación ayuda a convertir de forma segura estos compuestos en nitrato, que posteriormente puede tratarse o eliminarse.
- Mejora de la calidad del agua: al eliminar el amonio y el nitrito, la nitrificación mejora significativamente la calidad del agua, lo que es crucial para cumplir los requisitos legales de vertido de aguas residuales.
- Adaptabilidad: La nitrificación puede adaptarse a una amplia gama de composiciones de aguas residuales y condiciones de funcionamiento y es un proceso flexible para diversas aplicaciones industriales.
Soluciones ALMAWATECH para la nitrificación
ALMAWATECH ofrece sistemas especialmente desarrollados para optimizar los procesos de nitrificación en las plantas de tratamiento de aguas residuales industriales. Nuestras soluciones innovadoras 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
La nitrificación es un proceso biológico indispensable para eliminar el nitrógeno de las aguas residuales, que protege el medio ambiente de los compuestos nitrogenados nocivos. Con las avanzadas tecnologías de ALMAWATECH, los procesos de nitrificación pueden integrarse de forma óptima en las plantas de tratamiento de aguas residuales industriales para lograr una alta eficiencia y un ahorro de costes. Nuestras soluciones de planta personalizadas ofrecen flexibilidad y fiabilidad para satisfacer los requisitos de tratamiento de aguas residuales más exigentes.
