Eliminación biológica de nutrientes
Un enfoque más inteligente del tratamiento de las aguas residuales.
Comprender el papel de la BNR en el tratamiento de aguas residuales
La contaminación por nutrientes es un reto cada vez mayor para las plantas de tratamiento de aguas residuales, que trabajan para proteger los cuerpos de agua del exceso de nitrógeno y fósforo. Estos nutrientes, cuando se vierten sin tratar, pueden alimentar la eutrofización, provocando proliferación de algas nocivas, agotamiento del oxígeno e insalubridad del agua para los seres humanos y la fauna.
La eliminación biológica de nutrientes (BNR) ofrece una solución natural y sostenible, ya que utiliza microorganismos para eliminar el nitrógeno y el fósforo de las aguas residuales. Esto reduce la dependencia de los tratamientos químicos, que ayuda a las empresas de servicios públicos a mejorar la calidad de los efluentes al minimizar el impacto medioambiental. A medida que se endurecen las normativas, es esencial comprender cómo funciona la BNR y su papel en el tratamiento de las aguas residuales.
BNR de un vistazo
La BNR es un proceso de varios pasos que requiere una comprensión clara de cómo se comportan el nitrógeno y el fósforo en las aguas residuales. Los gráficos siguientes desglosan estos ciclos de nutrientes, ayudando a las empresas de servicios públicos a optimizar sus estrategias de tratamiento.
Eliminación de nitrógeno
- El nitrógeno total (TN) incluye formas orgánicas e inorgánicas del nitrógeno, junto con amoníaco, nitrato y nitrito.
- La nitrificación convierte el amoníaco en nitrato en condiciones aeróbicas mediante bacterias nitrificantes.
- A continuación, la desnitrificación transforma el nitrato producido en nitrógeno gaseoso en condiciones anóxicas y lo libera de forma segura a la atmósfera.
Este proceso es fundamental para reducir la contaminación por nitrógeno y garantizar el cumplimiento de las normas medioambientales.
Eliminación de fósforo
- El fósforo total (TP) consiste en formas reactivas y no reactivas, lo que influye en su biodisponibilidad.
- Los organismos acumuladores de fósforo (PAO) eliminan el fósforo biológicamente mediante ciclos en condiciones anaeróbicas y aeróbicas.
- Conocer las diferentes fracciones de fósforo, incluido el fósforo reactivo soluble (PRS) y el fósforo reactivo particulado (PRP), ayuda a las plantas de tratamiento a afinar las estrategias de eliminación.
La eliminación biológica del fósforo evita la proliferación de algas nocivas y reduce la dependencia de tratamientos químicos costosos.
El impacto de la BNR en la calidad del agua
Con el endurecimiento de las normativas sobre nutrientes, las empresas de aguas residuales deben gestionar de forma proactiva los niveles de nitrógeno y fósforo. Algunos estados, como Wisconsin, aplican ahora límites de fósforo por debajo de 0.075 mg/L como P, lo que demuestra la urgencia de soluciones de tratamiento avanzadas. La BNR proporciona una estrategia rentable a largo plazo mediante:
- Prevención de la proliferación de algas nocivas
- Mejorar la calidad de los efluentes para cumplir las normas reglamentarias
- Reducir los costos de tratamiento al minimizar el uso de productos químicos
- Apoyar la salud de los ecosistemas acuáticos.
El papel de Kiewit en el avance de la BNR
Kiewit trabaja con las empresas de servicios públicos para desarrollar soluciones de BNR personalizadas, garantizando que las instalaciones logren el cumplimiento de la normativa a la vez que optimizan las operaciones. El equipo de Kiewit proporciona:
- Análisis de nutrientes para identificar las fracciones de nitrógeno y fósforo en las aguas residuales
- Actualizaciones del sistema BNR para mejorar la eficacia de la nitrificación y la eliminación de fósforo
- Estrategias de cumplimiento normativo para satisfacer las cambiantes normas medioambientales
- Talleres y consultoría para dotar a los clientes de conocimientos y perspectivas técnicas
- Capacidades avanzadas de modelado biológico y de procesos.
Estudio práctico Mejora del tratamiento biológico de la planta de reciclado de aguas residuales de la ciudad de Largo
La planta de reciclado de aguas residuales (WWRF) de la ciudad de Largo en Clearwater, Florida, es un excelente ejemplo de cómo la BNR protege la calidad del agua. Esta instalación, que procesa 18 millones de galones diarios (MGD), descarga sus aguas en Feather Sound, que desemboca en la bahía de Tampa, un delicado ecosistema estuarino vulnerable a la contaminación por nutrientes. Enfrentada a una orden de consentimiento del Departamento de Protección Medioambiental de Florida (FDEP), la ciudad se asoció con Kiewit para implantar una solución de diseño y construcción que mejorara la eliminación de nitrógeno y fósforo. Los resultados fueron significativos:
- Nitrógeno total reducido por debajo del límite permitido de 28.5 toneladas anuales (media móvil de 12 meses)
- Fósforo total mantenido por debajo del límite permitido de 3.0 mg/L (muestra única máxima) y 2.5 mg/L (media semanal)
- El uso de metanol se ha reducido en un 15%
El proyecto supuso importantes mejoras, como la mejora del sistema de filtrado, rehabilitación del clarificador y nuevos sistemas eléctricos, todo ello ejecutado al mantener las operaciones. La colaboración fue clave. A través de talleres de ingeniería de valor, el equipo de mantenimiento de la ciudad identificó 2.4 millones de dólares en ahorro de costos, reinvirtiendo esos fondos en mejoras adicionales. El éxito del proyecto le valió el reconocimiento como proyecto del año 2023 de la DBIA de Florida (División Agua y Aguas Residuales).
El futuro de la BNR y el tratamiento sostenible de las aguas residuales
La BNR es algo más que un requisito reglamentario: es una vía hacia la sustentabilidad de los recursos hídricos a largo plazo. A medida que las empresas de servicios públicos se enfrentan a límites de nutrientes más estrictos y a retos de infraestructura, Kiewit sigue proporcionando soluciones innovadoras y rentables que equilibran el cumplimiento, la eficiencia y la responsabilidad medioambiental.
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