Nutrientes y oligoelementos eficaces para el tratamiento biológico del agua y las aguas residuales

En el tratamiento biológico de las aguas residuales, los microorganismos -bacterias, hongos, protozoos- realizan el trabajo principal de descomposición de los contaminantes orgánicos e inorgánicos.
Para que estos organismos funcionen de forma óptima, deben cumplirse tres requisitos fundamentales:

1. Fuente de energía (sustancias orgánicas, por ejemplo, hidratos de carbono, grasas, proteínas)

2. Macronutrientes (nitrógeno, fósforo, potasio) para la construcción de estructuras celulares

3. Oligoelementos (por ejemplo, hierro, cobre, zinc, cobalto, molibdeno) para las reacciones metabólicas enzimáticas.

Si falta uno solo de estos componentes, la cadena metabólica de los microbios puede verse interrumpida - comparable a una cadena de producción en la que un componente que falta detiene todo el proceso de producción.
Los resultados son:

• Menor degradación de la DQO y la DBO₅.

• Valores de proceso inestables (pH, oxígeno disuelto, potencial redox)

• Problemas visibles de funcionamiento, como formación de espuma, deterioro de las escamas o crecimiento de filamentos.

Ejemplo práctico:
En una planta de tratamiento de aguas residuales de una central lechera, una deficiencia de fósforo provocó una nitrificación inestable y un aumento del amonio en el efluente a pesar de una elevada carga de DQO. La nitrificación sólo se restableció en 48 horas con la adición selectiva de una mezcla de nutrientes ALMA AQUA.

Un defecto puede detectarse tanto directamente mediante análisis de laboratorio como indirectamente mediante observaciones del proceso.

Indicadores típicos en funcionamiento:

• Químico-analítica:

  • Valores de vertido elevados de DQO, DBO₅, amonio o nitrato.

  • Relación N/P desfavorable en la entrada

  • Concentraciones muy bajas de determinados metales (Fe, Cu, Co, Mo) en la fase de lodo

• Biología de procesos:

  • Reducción de la tasa de absorción de oxígeno (OUR)

  • Tiempos de arranque prolongados tras picos de carga

  • Menor producción de gas en las plantas anaerobias

• Señales visuales:

  • Formación de espuma o escamas de lodo inestables

  • Lodos filamentosos (bacterias filamentosas)

  • Coloración oscura o muy clara del lodo (colonización incorrecta)

Consejo práctico:
Un examen microscópico en combinación con un balance de nutrientes es la forma más segura de reconocer una carencia en una fase temprana, antes de que se superen los valores límite.

La determinación se lleva a cabo mediante el balance de nutrientes:

1. Análisis de los valores de entrada (DQO, DBO₅, N total, P total, contenido de oligoelementos).

2. Cálculo de la relación N/P: en los sistemas de funcionamiento aeróbico, el valor ideal suele ser de aproximadamente 100:5:1 (DQO:N:P).

3. Control del proceso: tiempos de reacción, grado de degradación, propiedades de los lodos

4. Pruebas de laboratorio con adición selectiva de nutrientes para comprobar la eficacia

Consejo: ALMA AQUA ofrece un análisis completo de nutrientes que incluye recomendaciones de dosificación para cada tamaño de sistema.

Elementos clave para un tratamiento biológico estable del agua y las aguas residuales:

• Hierro (Fe):

  • Interviene en el transporte de electrones en la cadena respiratoria

  • Importante para la formación de estructuras de escamas estables

  • Si falta hierro, los flóculos se desintegran y las propiedades de sedimentación se deterioran

• Cobre (Cu):

  • Activa las enzimas de oxidación y reducción

  • Importante para las bacterias desnitrificantes

  • Sin embargo, una sobredosis puede tener un efecto tóxico

• Cobalto (Co):

  • Indispensable para la síntesis de vitamina B₁₂ en metanógenos.

  • Especialmente crítico en procesos anaeróbicos, como las plantas de biogás.

• Zinc (Zn):

  • Cofactor de numerosas enzimas

  • Favorece la estabilidad de la pared celular y la membrana

• Molibdeno (Mo):

  • Necesario para la nitrificación y la reducción de nitratos

  • La deficiencia provoca problemas de degradación del nitrógeno

Ejemplo práctico:
En una planta de tratamiento de aguas residuales industriales de la industria química, la falta de cobalto y níquel provocó un descenso drástico de la producción de biogás. Tras añadir una mezcla de oligoelementos de ALMA AQUA, el rendimiento de metano aumentó un 30 %.

Una sobredosis puede ser tan problemática como una carencia, aunque menos evidente.

Posibles riesgos:

• Aumento de los costes de explotación debido al consumo innecesario de productos químicos

• Precipitación de nutrientes en el efluente → Superación de los valores límite de N total o P total.

• Efectos tóxicos en microorganismos sensibles con oligoelementos como el cobre, el níquel o el zinc.

• Efectos secundarios:

  • Formación de sólidos interferentes (por ejemplo, lodos de fosfato de hierro)

  • Inhibición de ciertas vías metabólicas (por ejemplo, nitrificación)

Prevención:

• Sistemas de dosificación automatizados con control en función del caudal o de la carga

• Control regular de las concentraciones en el reactor y en la salida

• Combinación con la supervisión del proceso (medición OUR, microscopía, balance de nutrientes)

• dosificación continua: mediante una bomba dosificadora directamente en la entrada o en el tanque de aireación

• Dosis de impulso: Para estados carenciales agudos o trastornos del proceso

• Dosificación multipunto: para grandes sistemas o varias líneas de reactores

Ofrecemos sistemas de dosificación completos con tanques de almacenamiento, controles y supervisión remota.

Sí - Los nutrientes y oligoelementos de ALMA AQUA están formulados para ser ampliamente aplicables y compatibles con los procesos:

• Procesos aeróbicos:

  • Lodos activados (convencionales)

  • Biorreactores de membrana (MBR)

  • Sistemas de filtro percolador

• Procesos anaeróbicos:

  • Digestión (municipal e industrial)

  • Reactores UASB/EGSB

  • Cofermentación en las plantas de biogás

• Procedimientos combinados:

  • Nitrificación / desnitrificación

  • Reactores discontinuos de secuenciación (SBR)

Importante:
La composición exacta (macronutrientes, oligoelementos, quelatos) se adapta al tipo de proceso, a las características de las aguas residuales y a la carga.
De este modo se garantiza un suministro óptimo de los microorganismos sin sobrecargar el proceso con una sobredosificación.

La relación N/P (relación entre nitrógeno y fósforo) es un indicador clave del aporte de nutrientes en los procesos de depuración biológica.

• Valores estándar para procesos aeróbicos: aprox. 100:5:1 (DQO:N:P)

• Valores estándar para procesos anaeróbicos: varían en función del sustrato, a menudo menor requerimiento de P.

estrategia de optimización:

1. Análisis de las características de entrada: medición de DQO, N total, P total

2. Tener en cuenta las fluctuaciones diarias y semanales

3. Ajuste de la dosificación en función de los valores de descarga y los resultados de la microscopía

4. Control en función de la carga con ajuste automático de la adición de nutrientes

Ejemplo práctico:
En una planta de tratamiento de aguas residuales lácteas, el ajuste preciso de la relación N/P de 100:3:0,8 a 100:5:1 aumentó el rendimiento de la nitrificación en un 20% y mantuvo los valores de amonio en el efluente por debajo de 2 mg/l de forma permanente.

Los procesos anaeróbicos -especialmente las etapas de formación de metano- reaccionan de forma muy sensible a las carencias de oligoelementos. Éstos son especialmente importantes:

• Cobalto (Co): esencial para la vitamina B₁₂, indispensable para los metanógenos.

• Níquel (Ni): Cofactor de las enzimas de la metanogénesis

• Selenio (Se): para las enzimas de la degradación del acetato

• Hierro (Fe): Transporte de electrones, fijación del sulfuro de hidrógeno

Problemas típicos de la deficiencia:

• Disminución de la producción de metano

• Aumento de los ácidos grasos volátiles (AGV) → Descenso del pH.

• Calidad inestable del gas (aumento del CO₂).

Solución:
Adición dirigida de mezclas de oligoelementos ALMA AQUA con estabilización quelatada para evitar la precipitación en caso de exceso de sulfuro o carbonato.

La detección precoz es crucial para evitar fallos en el proceso y violaciones de los valores límite.

Métodos recomendados:

1. Análisis periódicos en laboratorio de la biomasa y el agua (oligoelementos totales y disueltos).

2. Control microscópico: disminución de la diversidad de especies, aparición de bacterias filamentosas o deficiencia de protozoos.

3. Control en línea del proceso: cambios en la producción de gas (anaeróbico), OUR/velocidad de respiración (aeróbico)

4. Bioensayos: pruebas a escala de laboratorio con adición selectiva de nutrientes → Medición de la velocidad de reacción.

Consejo práctico:
Las deficiencias de oligoelementos suelen aparecer primero en los subprocesos, por ejemplo la inhibición de la nitrificación o la reducción del rendimiento de biogás. El análisis continuo de los datos del proceso en combinación con una estrategia proactiva de nutrientes evita que se produzcan fallos críticos en primer lugar.