Optimización de la Eliminación Química de Fósforo en Aguas Residuales

Eliminación Química de Fósforo: El Proceso Detallado

La eliminación química de fósforo es un proceso fundamental en el tratamiento de aguas residuales. Se inicia con la dosificación del precipitante y su mezcla con el agua residual. Posteriormente, se produce la reacción de precipitación entre los cationes del precipitante (Fe³⁺, Fe²⁺, Al³⁺, Ca²⁺) y los iones fosfato (PO₄^3-), junto con otros aniones presentes en el agua.

A continuación, se suceden las etapas de coagulación y floculación:

• Coagulación: Desestabilización de los coloides del agua y formación de microflóculos.
• Floculación: Formación de macroflóculos e inclusión de precipitados en los mismos.

Finalmente, los macroflóculos se separan mediante procesos como sedimentación, flotación, filtración o combinaciones de estos. Los reactivos precipitantes más utilizados son el calcio, el aluminio y el hierro.

Puntos de Aplicación de los Reactivos en la Eliminación de Fósforo

Pre-precipitación

El reactivo se dosifica antes del decantador primario, permitiendo que los precipitados combinados se eliminen en esta etapa.

Ventajas:

• Menor consumo de oxígeno en el proceso biológico.
• Menor volumen del reactor biológico.
• Aumento del rendimiento en la eliminación de Sólidos Suspendidos (SS) y Demanda Bioquímica de Oxígeno (DBO₅) respecto a un tratamiento primario convencional.
• Aplicable a la mayoría de las plantas de tratamiento.
• Menor dosis de reactivo requerida.

Inconvenientes:

• Posibles problemas en el tratamiento biológico por deficiencia de fósforo para las bacterias o por falta de materia orgánica si hay desnitrificación.
• Aumento de la producción de fango primario.
• Fango primario con menor porcentaje de volátiles.

Precipitación Simultánea

El reactivo se introduce entre el reactor biológico y el decantador secundario.

Ventajas:

• Pocas obras adicionales requeridas.
• Máximo aprovechamiento de los precipitados y reactivos debido a la recirculación de fango.
• No es necesario añadir floculantes.
• Mejor decantación del fango (menor Índice Volumétrico de Fango - IVF).

Inconvenientes:

• Mayor volumen del reactor biológico.
• Aumento de la producción de fango biológico.
• Fango en exceso con menor porcentaje de volátiles.
• Posible peligro para la nitrificación por consumo de alcalinidad en aguas blandas.

Post-precipitación

Se realiza como un añadido al final de una planta convencional y puede implicar un tanque de mezcla de agua y reactivo con eliminación por decantación, o bien eliminación por filtro de arena.

Ventajas:

• El fango puede tratarse aisladamente y no necesita digestión.
• Mejor calidad de salida del agua en Sólidos Suspendidos (SS) y Demanda Bioquímica de Oxígeno (DBO₅).

Inconvenientes:

• Mayor dosis de reactivo y posible necesidad de floculantes.
• Obras complementarias: requiere una tercera etapa de tratamiento.
• Mayor coste de inversión.
• Necesidad de más espacio.

Consideraciones Operacionales para la Eliminación Química de Fósforo

Para proceder a la eliminación química de fósforo, es crucial asegurar una buena mezcla en el punto de dosificación del reactivo. La dosis de reactivo para la eliminación química de fósforo es ligeramente superior (1.2-2.5 veces) a la dosis estequiométrica para conseguir valores de 1 mg/L. Sin embargo, esta dosis puede aumentar hasta 6 veces la estequiométrica si se desean alcanzar valores muy por debajo de 0.1 mg/L.

Si los valores requeridos de fósforo en el efluente son muy bajos (< 0.1 mg/L), se debe considerar la dosificación en varios puntos, como la combinación de pre-precipitación y precipitación simultánea, o precipitación simultánea y post-precipitación. Para valores de fósforo en el efluente de aproximadamente 1 mg/L, no es necesario recurrir a la dosificación en varios puntos.