Este proceso crucial protege los cuerpos de agua y el medio ambiente
La eliminación de fósforo es un aspecto vital del tratamiento de aguas residuales que protege los cuerpos de agua de la contaminación por nutrientes. Al eliminar el fósforo, las plantas de tratamiento de aguas residuales ayudan a prevenir las floraciones de algas y la eutrofización, asegurando ecosistemas acuáticos más saludables, agua potable más segura y una mejor calidad del agua recreativa. A continuación, exploramos algunos de los métodos utilizados para eliminar el fósforo de las aguas residuales.
¿Qué pasa si no se elimina el fósforo de las aguas residuales?
El fósforo es un nutriente clave de las plantas que, en exceso, puede provocar un enriquecimiento de nutrientes, lo que conduce a una grave degradación ambiental de los ecosistemas acuáticos. El fósforo es un nutriente limitante para el crecimiento de algas en muchos sistemas de agua dulce. Cuando cantidades excesivas de fósforo entran en los cuerpos de agua, se estimula el crecimiento de algas y las densas floraciones de algas, conocidas como eutrofización, que pueden representar un riesgo para el medio ambiente y la salud pública.
Estas floraciones pueden producir toxinas dañinas, agotar los niveles de oxígeno y evitar que la luz solar penetre en el agua, dañando la calidad del agua y la vida acuática. Una vez que las algas han consumido todos los nutrientes, mueren y se descomponen, consumiendo oxígeno disuelto en el agua. Esta caída en los niveles de oxígeno puede provocar muertes masivas de peces y otros organismos acuáticos que no pueden tolerar las condiciones hipóxicas. Esto conduce a una pérdida de biodiversidad en los sistemas de agua dulce.
Las floraciones de algas pueden afectar las fuentes de agua potable, lo que lleva a problemas de sabor y olor, y las toxinas de algas representan riesgos para la salud de los seres humanos y los animales. En 2021, los Centros para el Control y la Prevención de Enfermedades de EE. UU. informaron 117 casos de enfermedades en humanos y al menos 2715 casos de enfermedades en animales.
Las condiciones eutróficas también pueden afectar a las aguas recreativas, haciéndolas inseguras para la natación y la pesca, a veces con implicaciones socioeconómicas. Las floraciones de algas cuestan a los EE. UU. un estimado de $10-100 millones cada año.
Cuando cantidades excesivas de fósforo entran en los cuerpos de agua, se estimula el crecimiento de algas y las densas floraciones de algas, conocidas como eutrofización, que pueden representar un riesgo para el medio ambiente y la salud pública.
De qué manera se elimina el fósforo de las aguas residuales?
Existen muchos procesos que las plantas de tratamiento de aguas residuales pueden emplear para eliminar el fósforo antes de que los efluentes de aguas residuales se descarguen al medio ambiente. Algunos de los métodos más comunes incluyen la precipitación química, la eliminación biológica y tecnologías avanzadas de tratamiento de aguas residuales como la filtración por membrana.
Precipitación química: Este método consiste en añadir productos químicos como sulfato de aluminio, cloruro férrico o cal a las aguas residuales. Estos productos químicos reaccionan con el fósforo disuelto para formar compuestos insolubles que se pueden sedimentar y eliminar como lodo, o el precipitado resultante se puede eliminar por filtración. La precipitación química puede lograr altas eficiencias de eliminación de fósforo, que a menudo exceden el 90% dependiendo del producto químico utilizado, la dosis, el pH y la concentración inicial de fósforo.
La ventaja de la precipitación química es que es relativamente simple de implementar y muy eficaz para lograr una reducción significativa del fósforo. Los inconvenientes de este método son que puede aumentar los costos operativos debido a los productos químicos y genera lodos químicos que deben eliminarse.
Eliminación biológica mejorada de fósforo (EBPR por sus siglas en inglés): Esta tecnología de tratamiento utiliza organismos acumuladores de fosfato (PAO) que se cultivan en condiciones anaeróbicas y se liberan en condiciones aeróbicas de un tanque de aireación. En un entorno anaeróbico, los PAO absorben ácidos grasos volátiles y liberan fósforo en el agua. En un entorno aeróbico, los PAO absorben el fósforo de las aguas residuales y lo almacenan como polifosfato. Una vez que se ha consumido todo el fósforo, la biomasa que contiene PAOs se separa del agua tratada, eliminando el fósforo almacenado. Los procesos EBPR pueden lograr eficiencias de eliminación de fósforo en el rango de 80-95%.
La ventaja de usar EBPR sobre la precipitación química para la eliminación de fósforo es que no requiere productos químicos y puede integrarse en los procesos de tratamiento biológico existentes, incluidos los lodos activados convencionales y los sistemas de eliminación de nutrientes biológicos que se dirigen tanto al nitrógeno como al fósforo. También produce significativamente menos lodo y no produce un precipitado que pueda necesitar ser eliminado por filtración. El inconveniente de usar EBPR es que requiere un control cuidadoso de las condiciones ambientales y puede ser menos efectivo en climas más fríos o condiciones de afluencia inconsistentes.
Filtración de membrana: Esta avanzada tecnología de tratamiento utiliza membranas semipermeables para separar físicamente el fósforo y otros contaminantes del agua. Hay cuatro tipos de tecnologías de filtración por membrana comúnmente utilizadas en los procesos de tratamiento de aguas residuales: microfiltración, ultrafiltración, nanofiltración y ósmosis inversa.
Las membranas de microfiltración y ultrafiltración pueden eliminar sólidos suspendidos y algunas moléculas orgánicas disueltas más grandes. Si bien no son muy efectivos para eliminar el fósforo directamente, a menudo se usan junto con la precipitación química, donde el fósforo se convierte en una forma de partícula que luego se puede eliminar mediante membranas de microfiltración o ultrafiltración para mejorar la eficiencia de eliminación de fósforo.
Las membranas de nanofiltración y ósmosis inversa tienen tamaños de poro mucho más pequeños en comparación con la microfiltración y la ultrafiltración, y eliminan sales disueltas, moléculas orgánicas e incluso iones monovalentes (en el caso de la ósmosis inversa). Como la nanofiltración y las membranas de ósmosis inversa pueden lograr altas eficiencias de eliminación para el fósforo disuelto, a menudo superiores al 90%, sus altas tasas de rechazo permiten su uso en sistemas independientes para eliminar directamente el fósforo disuelto de las aguas residuales en forma de iones de fosfato.
La filtración por membrana es un método eficaz para la eliminación del fósforo disuelto de las aguas residuales. Si bien ofrece una alta eficiencia y una calidad de efluente constante, la tecnología requiere una gestión cuidadosa de las incrustaciones, un aporte de energía sustancial y una inversión considerable. Sin embargo, al integrar la filtración por membrana con otros procesos de tratamiento, las plantas de tratamiento de aguas residuales pueden mejorar las capacidades de eliminación de fósforo y ayudar a prevenir la eutrofización en los cuerpos de agua receptores.
Cada uno de estos métodos de eliminación, ya sean químicos, biológicos o tecnologías avanzadas de filtración por membrana, desempeña un papel crucial para mantener el equilibrio de nutrientes y prevenir los impactos perjudiciales del exceso de fósforo en el medio ambiente. Póngase en contacto con Seven Seas Water Group para obtener más información sobre las soluciones innovadoras que ofrecemos y cuál sería la mejor para su aplicación.
Crédito de imagen: mosaymay/123rf