Control continuo de nitrógeno y fósforo en reactores biológicos en EDARs
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Introducción
Las Estaciones Depuradoras de Aguas Residuales (EDAR) que vierten su efluente a aguas dulces, costeras o estuarios declarados sensibles a la eutrofización se enfrentan a un reto cada vez mayor: garantizar una eliminación eficaz y estable de nitrógeno y fósforo, cumpliendo los límites exigidos por la Directiva Europea 91/271/CEE y su reciente actualización a traves de la Directiva UE 2024/3019
En este contexto, el reactor biológico se convierte en el corazón del proceso de depuración y en el punto clave donde se decide la calidad final del efluente. La incorporación de sistemas de monitorización en línea de nutrientes representa un salto cualitativo en el control, la eficiencia y la robustez del proceso.
En este video mostramos la instalacion del MPA 2035 dentro del marco del proyecto e-AIGO en la EDAR de Santa Ponça (Calvià), el cual supone un paso adelante en la digitalización y optimización del tratamiento de aguas residuales. Mediante la monitorización en línea y el análisis avanzado de datos, el sistema permite un control más preciso de los procesos, mejorando la eficiencia operativa y la calidad del efluente. Esta iniciativa contribuye a una gestión más sostenible de la planta, alineada con los objetivos de protección del medio ambiente y mejora continua del servicio.
El reto del reactor biológico en zonas sensibles
El proceso de eutrofización de las masas de agua está directamente relacionado con la presencia de nutrientes residuales, principalmente nitrógeno y fósforo. Para evitar este impacto ambiental, las EDAR deben operar sus reactores biológicos con un alto grado de precisión, adaptándose a:
Variaciones de carga contaminante.
Cambios estacionales de temperatura.
Fluctuaciones hidráulicas.
Exigencias normativas cada vez más estrictas.
Los métodos tradicionales basados en análisis manuales discontinuos no siempre permiten reaccionar a tiempo ante estos cambios, limitando la capacidad de ajuste fino del proceso.
Qué es y qué soluciona la monitorización en línea de nutrientes
El sistema Metrohm Process Analytics (MPA) aporta una solución avanzada para la monitorización en continuo de nutrientes en múltiples reactores biológicos, proporcionando datos analíticos fiables y en tiempo real directamente al PLC de la planta.
¿Qué se mide en el reactor biológico?
Amonio (NH₄⁺)
Nitratos (NO₃⁻), especialmente relevantes en sistemas NDN
Fósforo (ortofosfatos)
Todo ello mediante métodos analíticos estandarizados, aplicados directamente sobre muestras reales del reactor.
Beneficios directos
Mejora significativa del ajuste del proceso biológico.
Mayor control y estabilidad operativa.
Reducción del consumo energético (especialmente en aireación).
Optimización del consumo de reactivos químicos.
Mayor robustez y fiabilidad en la eliminación de nutrientes.
En definitiva, el reactor biológico deja de funcionar “a ciegas” y pasa a estar gobernado por datos reales y continuos.
En qué consiste el proyecto de monitorización
El proyecto contempla la instalación de un Analizador de Procesos Metrohm capaz de de gestionar un circuito completo de muestreo y análisis de cuatro reactores biológicos, con posibilidad de ampliación futura.
Sistema de muestreo robusto y fiable
Uno de los mayores desafíos en este tipo de instalaciones es la toma de muestra en reactores biológicos, donde el medio es altamente complejo (sólidos, biomasa, burbujeo, variaciones de caudal).
El sistema implementado incorpora un diseño innovador de muestreo, que garantiza:
Representatividad de la muestra.
Alta disponibilidad del sistema.
Mínimo mantenimiento incluso en condiciones exigentes.
Tecnología analítica aplicada al reactor biológico
El corazón del sistema es el Modelo 2035, un analizador multiparamétrico de altas prestaciones que permite una operación totalmente desatendida.
Métodos de análisis utilizados
Fotometría diferencial para el análisis de fosfatos.
Electrodos selectivos para la medición de nitratos y amonio.
Frente a los análisis manuales, que ofrecen resultados esporádicos, el MPA 2035 proporciona datos continuos, con la frecuencia de análisis adaptada a las necesidades reales de la planta.
Modelo 2035 : control total del proceso
El Modelo 2035 no es solo un analizador, sino un autómata de control analítico que:
Gobierna válvulas de toma de muestra.
Gestiona secuencias de análisis.
Se comunica digitalmente con el PLC.
Permite medidas puntuales o en continuo.
Facilita el análisis manual de muestras externas o ensayos interlaboratorio.
Todo ello bajo el concepto “Lab in a Box”, integrando en un único sistema las funciones de un laboratorio analítico completo.
Fiabilidad garantizada
El sistema realiza:
Autocalibraciones periódicas.
Chequeos automáticos con patrones certificados.
Esto asegura que los resultados emitidos sean siempre trazables, fiables y veraces, algo crítico cuando se trata de cumplir límites de vertido exigentes.
Importancia del control directo en sistemas NDN
Los sistemas NDN (Nitrificación–Desnitrificación) en reactores biológicos son tecnologías avanzadas de tratamiento de aguas residuales diseñadas para eliminar el nitrógeno amoniacal y orgánico, transformándolo en nitrógeno gas inofensivo, que se libera a la atmósfera. Estos sistemas son fundamentales en depuradoras (EDAR) para evitar la eutrofización en cauces naturales. El uso de reactores facultativos implica que pueden operar en condiciones mixtas, alternando zonas anaerobias/anóxicas y aerobias para permitir ambos procesos biológicos.
Desnitrificación (fase anóxica)
En esta etapa, bacterias anaerobias facultativas reducen los nitratos a nitrógeno gas, que se libera a la atmósfera.
Tradicionalmente, el control se realiza mediante:
Sondas redox (medición indirecta).
Sensores de oxígeno disuelto.
La medición directa de nitratos elimina la incertidumbre asociada a métodos indirectos, mejorando notablemente la precisión del control y la estabilidad del proceso.
Nitrificación (fase óxica)
En la fase aerobia, bacterias autótrofas como Nitrosomonas y Nitrobacter oxidan el amonio a nitrato.
Este proceso requiere una aireación intensiva, siendo uno de los mayores consumidores energéticos de la EDAR.
La medición continua de amonio permite:
Ajustar la aireación en función de la carga real.
Controlar zonas óxicas facultativas.
Forzar automáticamente el paso entre modo N y modo DN según los valores medidos.
El resultado es un reactor biológico mucho más eficiente y flexible.
Control del fósforo: una garantía adicional
La medición online de ortofosfatos en cada reactor biológico permite:
Ajustar con precisión la dosificación química.
Evitar sobredosificaciones innecesarias.
Garantizar el cumplimiento del límite de vertido en todo momento.
Esto se traduce en mayor fiabilidad operativa y menor coste de explotación.
Conclusión
La monitorización en línea de nutrientes aplicada al reactor biológico marca un antes y un después en la operación de las EDAR modernas.
Gracias a los Analizadores de Procesos Metrohm es posible pasar de un control reactivo a un control proactivo, basado en datos reales, continuos y fiables.
El resultado:
✔ Procesos más estables
✔ Menor consumo energético y químico
✔ Cumplimiento normativo garantizado
✔ Protección efectiva de los ecosistemas acuáticos
