{"id":65346,"date":"2007-05-10T15:18:00","date_gmt":"2007-05-10T15:18:00","guid":{"rendered":"http:\/\/weblogs.madrimasd.org\/\/remtavares\/archive\/2007\/05\/10\/65346.aspx"},"modified":"2007-05-10T15:18:00","modified_gmt":"2007-05-10T15:18:00","slug":"sistemas-biologicos-de-tratamiento-de-aguas-residuales-para-la-eliminacion-de-nutrientes-reduccion-de-la-eutrofizacion","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/remtavares\/2007\/05\/10\/65346","title":{"rendered":"Sistemas biol\u00f3gicos de tratamiento de aguas residuales para la eliminaci\u00f3n de nutrientes. Reducci\u00f3n de la eutrofizaci\u00f3n."},"content":{"rendered":"<p><P class=MsoNormal style=\"MARGIN: 0cm 0cm 0pt; TEXT-ALIGN: justify\">El aumento de la concentraci\u00f3n de nutrientes (nitrato y fosfato) en los cauces naturales derivado de la actividad humana acelera el crecimiento natural de las algas y plantas acu\u00e1ticas, dando lugar al fen\u00f3meno conocido como eutrofizaci\u00f3n. El crecimiento descontrolado de las plantas acu\u00e1ticas perjudica seriamente el ecosistema porque impide la llegada de luz a las partes m\u00e1s profundas de los cauces (paralizando los procesos fotosint\u00e9ticos) e implica un consumo excesivo del ox\u00edgeno disuelto. Ambos efectos combinados suponen la p\u00e9rdida de las condiciones aerobias y provocan la muerte de la mayor\u00eda de las especies que formaban parte del ecosistema inicial. Actualmente, existen un gran n\u00famero de peces de agua dulce end\u00e9micos de la regi\u00f3n mediterr\u00e1nea amenazados con la extinci\u00f3n debido a diversos problemas medioambientales, entre los que destaca la eutrofizaci\u00f3n de los cauces. Las actividades humanas que favorecen la eutrofizaci\u00f3n de los r\u00edos y lagos son muy diversas pero entre ellas cabe destacar el empleo de fertilizantes, la producci\u00f3n masiva de ganado y el vertido de aguas residuales de origen urbano e industrial. El desarrollo de sistemas biol\u00f3gicos de eliminaci\u00f3n de nutrientes se est\u00e1 utilizando cada vez m\u00e1s en las estaciones de depuraci\u00f3n de aguas residuales (Water Research 41 (2007) 2271-2300).<\/P> <P class=MsoNormal style=\"MARGIN: 0cm 0cm 0pt; TEXT-ALIGN: justify\">&nbsp;<\/P> <P class=MsoNormal style=\"MARGIN: 0cm 0cm 0pt\"><SPAN style=\"COLOR: brown\">[Grupo de Ingenier\u00eda Qu\u00edmica y Ambiental<BR><?xml:namespace prefix = st1 ns = \"urn:schemas-microsoft-com:office:smarttags\" \/><st1:PersonName w:st=\"on\" ProductID=\"la Universidad Rey Juan\">Universidad Rey Juan<\/st1:PersonName> Carlos]<?xml:namespace prefix = o ns = \"urn:schemas-microsoft-com:office:office\" \/><o:p><\/o:p><\/SPAN><\/P><!--more--><P class=MsoNormal style=\"MARGIN: 0cm 0cm 0pt; TEXT-ALIGN: justify\">En el campo de la depuraci\u00f3n de aguas, el empleo de procesos biol\u00f3gicos para conseguir una eliminaci\u00f3n eficaz de los nitratos y los fosfatos es una pr\u00e1ctica cada vez m\u00e1s habitual. Mientras que los sistemas de lodos activos convencionales permiten la oxidaci\u00f3n de la materia org\u00e1nica y de los compuestos nitrogenados presentes en el agua residual generando agua, CO<SUB>2<\/SUB> y nitratos, la implantaci\u00f3n de sistemas m\u00e1s complejos que alternan etapas aerobias, an\u00f3xicas y anaerobias proporciona muy buenos resultados en la eliminaci\u00f3n, no solo de materia org\u00e1nica, sino tambi\u00e9n de nitratos y fosfatos.<\/P> <P class=MsoNormal style=\"MARGIN: 0cm 0cm 0pt; TEXT-ALIGN: justify\"><?xml:namespace prefix = o ns = \"urn:schemas-microsoft-com:office:office\" \/><o:p>&nbsp;<\/o:p><\/P> <P class=MsoNormal style=\"MARGIN: 0cm 0cm 0pt; TEXT-ALIGN: justify\"><B style=\"mso-bidi-font-weight: normal\"><I style=\"mso-bidi-font-style: normal\"><o:p>&nbsp;<\/o:p><\/I><\/B><\/P> <P class=MsoNormal style=\"MARGIN: 0cm 0cm 0pt; TEXT-ALIGN: justify\"><B style=\"mso-bidi-font-weight: normal\"><I style=\"mso-bidi-font-style: normal\"><o:p>&nbsp;<\/o:p><\/I><\/B><\/P> <P class=MsoNormal style=\"MARGIN: 0cm 0cm 0pt; TEXT-ALIGN: justify\"><B style=\"mso-bidi-font-weight: normal\"><I style=\"mso-bidi-font-style: normal\"><o:p>&nbsp;<\/o:p><\/I><\/B><\/P> <P class=MsoNormal style=\"MARGIN: 0cm 0cm 0pt; TEXT-ALIGN: justify\"><B style=\"mso-bidi-font-weight: normal\"><I style=\"mso-bidi-font-style: normal\">Eliminaci\u00f3n de nitratos mediante desnitrificaci\u00f3n biol\u00f3gica <o:p><\/o:p><\/I><\/B><\/P> <P class=MsoNormal style=\"MARGIN: 0cm 0cm 0pt; TEXT-ALIGN: justify\"><U><o:p><SPAN style=\"TEXT-DECORATION: none\">&nbsp;<\/SPAN><\/o:p><\/U><\/P> <P class=MsoNormal style=\"MARGIN: 0cm 0cm 0pt; TEXT-ALIGN: justify\">La desnitrificaci\u00f3n biol\u00f3gica se lleva a cabo empleando <SPAN style=\"mso-bidi-font-weight: bold\">bacterias heter\u00f3trofas capaces de utilizar el ox\u00edgeno de los nitratos para oxidar el carbono org\u00e1nico y producir CO<SUB>2<\/SUB>. Los nitratos al reducirse generan nitr\u00f3geno (N<SUB>2<\/SUB>) que se elimina de la corriente de agua tratada mediante un simple proceso de aireaci\u00f3n. Para que el proceso de desnitrificaci\u00f3n suceda de forma correcta es necesario que el medio se encuentre en condiciones an\u00f3xicas y que las bacterias cuenten con una fuente de carbono f\u00e1cilmente biodegradable.<o:p><\/o:p><\/SPAN><\/P> <P class=MsoNormal style=\"MARGIN: 0cm 0cm 0pt; TEXT-ALIGN: justify\"><o:p>&nbsp;<\/o:p><\/P> <P class=MsoNormal style=\"MARGIN: 0cm 0cm 0pt; TEXT-ALIGN: justify\">Uno de los procesos m\u00e1s eficaces para llevar a cabo la desnitrificaci\u00f3n biol\u00f3gica est\u00e1 basado en la alternancia de etapas an\u00f3xicas y aerobias tal como se describe en la figura 1. <\/P> <P><BR><BR><IMG src=\"\/blogs\/remtavares\/wp-content\/blogs.dir\/59\/files\/275\/o_eutro.png\" width=430> <\/P> <P class=MsoNormal style=\"MARGIN: 0cm 0cm 0pt; TEXT-ALIGN: center\" align=left><SPAN style=\"FONT-SIZE: 10pt\">Fig. 1. Degradaci\u00f3n de la materia org\u00e1nica y nitrificaci\u00f3n\/desnitrificaci\u00f3n biol\u00f3gica.<o:p><\/o:p><\/SPAN><\/P> <P class=MsoNormal style=\"MARGIN: 0cm 0cm 0pt; TEXT-ALIGN: justify\"><o:p>&nbsp;<\/o:p><\/P> <P class=MsoNormal style=\"MARGIN: 0cm 0cm 0pt; TEXT-ALIGN: justify\">Los procesos biol\u00f3gicos que tienen lugar en cada una de las etapas son los siguientes:<\/P> <P class=MsoNormal style=\"MARGIN: 0cm 0cm 0pt; TEXT-ALIGN: justify\"><o:p>&nbsp;<\/o:p><\/P> <P class=MsoNormal style=\"MARGIN: 0cm 0cm 0pt 36pt; TEXT-INDENT: -18pt; TEXT-ALIGN: justify; tab-stops: list 36.0pt; mso-list: l1 level1 lfo1\"><SPAN style=\"FONT-FAMILY: Wingdings; mso-fareast-font-family: Wingdings; mso-bidi-font-family: Wingdings\"><SPAN style=\"mso-list: Ignore\">\u00fc<SPAN style=\"FONT: 7pt 'Times New Roman'\">&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; <\/SPAN><\/SPAN><\/SPAN>Zona an\u00f3xica I<SPAN style=\"mso-bidi-font-weight: bold\">.<SPAN style=\"mso-spacerun: yes\">&nbsp; <\/SPAN>El carbono presente en el la corriente de entrada se emplea para reducir los nitratos recirculados a N<SUB>2<\/SUB>. La elevada carga org\u00e1nica permite que la desnitrificaci\u00f3n sea muy r\u00e1pida.<\/SPAN><\/P> <P class=MsoNormal style=\"MARGIN: 0cm 0cm 0pt 36pt; TEXT-INDENT: -18pt; TEXT-ALIGN: justify; tab-stops: list 36.0pt; mso-list: l1 level1 lfo1\"><SPAN style=\"FONT-FAMILY: Wingdings; mso-bidi-font-weight: bold; mso-fareast-font-family: Wingdings; mso-bidi-font-family: Wingdings\"><SPAN style=\"mso-list: Ignore\">\u00fc<SPAN style=\"FONT: 7pt 'Times New Roman'\">&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; <\/SPAN><\/SPAN><\/SPAN><SPAN style=\"mso-bidi-font-weight: bold\">Zona aerobia I. Se produce la oxidaci\u00f3n de la materia org\u00e1nica de origen carbonoso y del amonio existente en el agua residual gener\u00e1ndose agua, CO<SUB>2<\/SUB> y nitratos.<o:p><\/o:p><\/SPAN><\/P> <P class=MsoNormal style=\"MARGIN: 0cm 0cm 0pt 36pt; TEXT-INDENT: -18pt; TEXT-ALIGN: justify; tab-stops: list 36.0pt; mso-list: l1 level1 lfo1\"><SPAN style=\"FONT-FAMILY: Wingdings; mso-bidi-font-weight: bold; mso-fareast-font-family: Wingdings; mso-bidi-font-family: Wingdings\"><SPAN style=\"mso-list: Ignore\">\u00fc<SPAN style=\"FONT: 7pt 'Times New Roman'\">&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; <\/SPAN><\/SPAN><\/SPAN><SPAN style=\"mso-bidi-font-weight: bold\">Zona an\u00f3xica II.<SPAN style=\"mso-spacerun: yes\">&nbsp; <\/SPAN>Los nitratos no recirculados se desnitrifican en esta etapa. Generalmente la fuente de carbono es carbono end\u00f3geno.<o:p><\/o:p><\/SPAN><\/P> <P class=MsoNormal style=\"MARGIN: 0cm 0cm 0pt 36pt; TEXT-INDENT: -18pt; TEXT-ALIGN: justify; tab-stops: list 36.0pt; mso-list: l1 level1 lfo1\"><SPAN style=\"FONT-FAMILY: Wingdings; mso-bidi-font-weight: bold; mso-fareast-font-family: Wingdings; mso-bidi-font-family: Wingdings\"><SPAN style=\"mso-list: Ignore\">\u00fc<SPAN style=\"FONT: 7pt 'Times New Roman'\">&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; <\/SPAN><\/SPAN><\/SPAN><SPAN style=\"mso-bidi-font-weight: bold\">Zona aerobia II. La aireaci\u00f3n de la mezcla ayuda a eliminar el N<SUB>2<\/SUB> formado en las dos etapas an\u00f3xicas. Se produce la nitrificaci\u00f3n del amonio que no se haya oxidado en la anterior etapa aerobia.<o:p><\/o:p><\/SPAN><\/P> <P class=MsoNormal style=\"MARGIN: 0cm 0cm 0pt; TEXT-ALIGN: justify\"><o:p>&nbsp;<\/o:p><\/P> <P class=MsoNormal style=\"MARGIN: 0cm 0cm 0pt; TEXT-ALIGN: justify\"><B style=\"mso-bidi-font-weight: normal\"><I style=\"mso-bidi-font-style: normal\"><o:p>&nbsp;<\/o:p><\/I><\/B><\/P> <P class=MsoNormal style=\"MARGIN: 0cm 0cm 0pt; TEXT-ALIGN: justify\"><B style=\"mso-bidi-font-weight: normal\"><I style=\"mso-bidi-font-style: normal\">Eliminaci\u00f3n de biol\u00f3gica de los fosfatos.<o:p><\/o:p><\/I><\/B><\/P> <P class=MsoNormal style=\"MARGIN: 0cm 0cm 0pt; TEXT-ALIGN: justify\"><o:p>&nbsp;<\/o:p><\/P> <P class=MsoNormal style=\"MARGIN: 0cm 0cm 0pt; TEXT-ALIGN: justify\">Tradicionalmente los fosfatos se han eliminado del agua residual mediante precipitaci\u00f3n qu\u00edmica, no obstante, los tratamientos biol\u00f3gicos para eliminar este nutriente son cada vez m\u00e1s habituales. <SPAN style=\"mso-bidi-font-weight: bold\">En un proceso de lodos activos se produce la incorporaci\u00f3n de ortofosfatos, polifosfatos y f\u00f3sforo org\u00e1nico al metabolismo celular para almacenar energ\u00eda en forma de ATP. Esta incorporaci\u00f3n supone la eliminaci\u00f3n de un 10-30 % del f\u00f3sforo del afluente. Los procesos biol\u00f3gicos desarrollados espec\u00edficamente para la eliminaci\u00f3n del f\u00f3sforo est\u00e1n basados en que, bajo ciertas condiciones aerobias, algunas bacterias son capaces de retener una cantidad de f\u00f3sforo m\u00e1s elevada de la que necesitan para su metabolismo. Para que dichas bacterias se desarrollen correctamente necesitan la presencia de \u00e1cidos org\u00e1nicos vol\u00e1tiles que, a su vez, se generan a partir de la degradaci\u00f3n de la materia org\u00e1nica del agua en condiciones anaerobias. Estos dos requerimientos implican que la eliminaci\u00f3n biol\u00f3gica de f\u00f3sforo deba hacerse mediante la alternancia de etapas anaerobias y aerobias:<o:p><\/o:p><\/SPAN><\/P> <P class=MsoNormal style=\"MARGIN: 0cm 0cm 0pt; TEXT-ALIGN: justify\"><SPAN style=\"mso-bidi-font-weight: bold\"><o:p>&nbsp;<\/o:p><\/SPAN><\/P> <P class=MsoNormal style=\"MARGIN: 0cm 0cm 0pt 36pt; TEXT-INDENT: -18pt; TEXT-ALIGN: justify; tab-stops: list 36.0pt; mso-list: l0 level1 lfo2\"><SPAN style=\"FONT-FAMILY: Wingdings; mso-bidi-font-weight: bold; mso-fareast-font-family: Wingdings; mso-bidi-font-family: Wingdings\"><SPAN style=\"mso-list: Ignore\">\u00fc<SPAN style=\"FONT: 7pt 'Times New Roman'\">&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; <\/SPAN><\/SPAN><\/SPAN><SPAN style=\"mso-bidi-font-weight: bold\">Etapas anaerobias. La c\u00e9lula utiliza la energ\u00eda acumulada para metabolizar los \u00e1cidos vol\u00e1tiles vaciando su stock de polifosfatos en forma de fosfatos al agua.<o:p><\/o:p><\/SPAN><\/P> <P class=MsoNormal style=\"MARGIN: 0cm 0cm 0pt; TEXT-ALIGN: justify\"><SPAN style=\"mso-bidi-font-weight: bold\"><o:p>&nbsp;<\/o:p><\/SPAN><\/P> <P class=MsoNormal style=\"MARGIN: 0cm 0cm 0pt 36pt; TEXT-INDENT: -18pt; TEXT-ALIGN: justify; tab-stops: list 36.0pt; mso-list: l0 level1 lfo2\"><SPAN style=\"FONT-FAMILY: Wingdings; mso-bidi-font-weight: bold; mso-fareast-font-family: Wingdings; mso-bidi-font-family: Wingdings\"><SPAN style=\"mso-list: Ignore\">\u00fc<SPAN style=\"FONT: 7pt 'Times New Roman'\">&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; <\/SPAN><\/SPAN><\/SPAN><SPAN style=\"mso-bidi-font-weight: bold\">Etapas aerobias. Los fosfatos presentes en el agua son convertidos en polifosfotos incrementando la reserva energ\u00e9tica de <?xml:namespace prefix = st1 ns = \"urn:schemas-microsoft-com:office:smarttags\" \/><st1:PersonName w:st=\"on\" ProductID=\"la c?lula. Para\">la c\u00e9lula. Para<\/st1:PersonName> acumular esta energ\u00eda se metabolizan la materia org\u00e1nica gener\u00e1ndose CO<SUB>2<\/SUB> y H<SUB>2<\/SUB>O. <o:p><\/o:p><\/SPAN><\/P> <P class=MsoNormal style=\"MARGIN: 0cm 0cm 0pt; TEXT-ALIGN: justify\"><B><o:p>&nbsp;<\/o:p><\/B><\/P> <P class=MsoNormal style=\"MARGIN: 0cm 0cm 0pt; TEXT-ALIGN: justify\"><SPAN style=\"mso-bidi-font-weight: bold\"><o:p>&nbsp;<\/o:p><\/SPAN><\/P> <P class=MsoNormal style=\"MARGIN: 0cm 0cm 0pt; TEXT-ALIGN: justify\"><B style=\"mso-bidi-font-weight: normal\"><I style=\"mso-bidi-font-style: normal\">Eliminaci\u00f3n conjunta de nitratos y fosfatos.<o:p><\/o:p><\/I><\/B><\/P> <P class=MsoNormal style=\"MARGIN: 0cm 0cm 0pt; TEXT-ALIGN: justify\"><o:p>&nbsp;<\/o:p><\/P> <P class=MsoNormal style=\"MARGIN: 0cm 0cm 0pt; TEXT-ALIGN: justify\">Combinando los procesos anteriores se consiguen elevados grados de eliminaci\u00f3n de ambos nutrientes. La forma m\u00e1s habitual de hacerlo es incorporar una etapa anaerobia al inicio del sistema mostrado en la figura 1. Dicha etapa permite la generaci\u00f3n de \u00e1cidos org\u00e1nicos vol\u00e1tiles que se emplean en la etapa aerobia para la acumulaci\u00f3n celular de los fosfatos del agua.<\/P> <P class=MsoNormal style=\"MARGIN: 0cm 0cm 0pt; TEXT-ALIGN: justify\"><o:p>&nbsp;<\/o:p><\/P> <P class=MsoNormal style=\"MARGIN: 0cm 0cm 0pt; TEXT-ALIGN: justify\">Este tipo de sistemas de tratamiento biol\u00f3gico se ha aplicado con \u00e9xito en aguas residuales de origen urbano e industrial alcanz\u00e1ndose porcentajes de eliminaci\u00f3n de nitratos y fosfatos superiores al 70 %.<SPAN style=\"mso-bidi-font-weight: bold\"><o:p><\/o:p><\/SPAN><\/P> <P class=MsoNormal style=\"MARGIN: 0cm 0cm 0pt; TEXT-ALIGN: justify\"><o:p>&nbsp;<\/o:p><\/P> <P class=MsoNormal style=\"MARGIN: 0cm 0cm 0pt\"><B style=\"mso-bidi-font-weight: normal\"><o:p>&nbsp;<\/o:p><\/B><\/P><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>El aumento de la concentraci\u00f3n de nutrientes (nitrato y fosfato) en los cauces naturales derivado de la actividad humana acelera el crecimiento natural de las algas y plantas acu\u00e1ticas, dando lugar al fen\u00f3meno conocido como eutrofizaci\u00f3n. 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