El pH influyente estable es un requisito fundamental para el funcionamiento fiable de las plantas municipales de tratamiento de aguas residuales (WWTP). Sin embargo, con el aumento de los vertidos industriales, los sistemas de alcantarillado mixtos y la entrada variable de aguas pluviales, las fluctuaciones de pH en aguas residuales influyentes se han vuelto más frecuentes y severas.
Los cambios de pH no controlados pueden interrumpir el tratamiento biológico, deteriorar la sedimentación de lodos y reducir la eficacia de la dosificación química, amenazando en última instancia la estabilidad general del proceso.
Este artículo explica cómo las fluctuaciones influyentes del pH desestabilizan las WWTP municipales y Cómo seleccionar el amortiguador de alcalinidad adecuado puede mitigar estos riesgos de forma eficaz .
Cómo influyen las fluctuaciones del pH en el rendimiento de las WWTP municipales
Inhibición de la actividad biológica
Microorganismos clave en el tratamiento biológico — especialmente Bacterias nitrificantes y desnitrificantes — operar dentro de un rango de pH estrecho.
- Cuando el pH influyente baja por debajo 6.0 , las tasas de nitrificación disminuyen drásticamente.
- A niveles de pH superiores 8.5 , la actividad enzimática microbiana se inhibe, reduciendo tanto la eliminación de materia orgánica como la eficiencia de conversión de nitrógeno.
La exposición prolongada a condiciones de pH inadecuadas puede llevar a Desintegración de biomasa, lavado de nitrificantes y periodos prolongados de recuperación , especialmente en sistemas de lodos activados.
Deterioro de las propiedades de sedimentación de lodos
Las condiciones extremas de pH pueden dañar gravemente la estructura de los flocs de lodos:
- En pH <5.0 o >10.0 , las sustancias poliméricas extracelulares (EPS) se desestabilizan.
- Los lodos de lodo se vuelven sueltos y fragmentados, lo que conduce a una mayor cantidad Índice de volumen de lodos (SVI) y un supernadante nublado.
- En casos graves, los operadores pueden observar Volumen de lodos, lodo flotante o remanencia de clarificadores secundarios .
Un deficiente asentamiento compromete directamente la calidad del efluente y aumenta la carga de filtración o desinfección aguas abajo.
Amplificación de cargas de choque por vertidos industriales
Aguas residuales industriales de sectores como Electrochapado, fabricación de papel y procesamiento químico a menudo contiene arroyos altamente ácidos o alcalinos.
Si dichas aguas residuales entran en el sistema municipal sin un tratamiento previo adecuado, pueden causar picos instantáneos de pH que superan la capacidad de amortiguamiento de los tanques de ecualización.
Estos choques repentinos de pH pueden:
- Colapso temporal del tratamiento biológico
- Dosificación de sustancias químicas de emergencia desencadenante
- Fuerza por desviación parcial de la planta o reducción del caudal
Reducción de la eficacia de los productos químicos de tratamiento
Las fluctuaciones del pH también interfieren con las etapas del tratamiento químico:
- Coaguantes como Cloruro de polialuminio (PAC) depender de un comportamiento controlado de hidrólisis, que depende del pH.
- Floculantes (por ejemplo, PAM) tienen un rendimiento pobre fuera de su ventana óptima de pH.
- Como resultado, la eficiencia de separación sólido-líquido en la clarificación primaria y secundaria disminuye, aumentando la turbidez y los sólidos en suspensión en el efluente.
Elegir el amortiguador de alcalinidad adecuado para la estabilización del pH
Seleccionar un tampón de alcalinidad adecuado es una de las estrategias más eficaces para controlar las fluctuaciones influyentes del pH. La elección debe equilibrarse Resistencia de neutralización, comportamiento de amortiguamiento, seguridad operativa, coste e impactos aguas abajo .
Carbonato de sodio (Na₂CO₃)
- Alcalinidad fuerte y ajuste rápido del pH
- Aumenta ambos pH y alcalinidad , soportando la nitrificación estable
- Comúnmente utilizada en sistemas industriales y municipales que enfrentan un influyente crónico de pH bajo
Más adecuado para: Acidez sostenida y alta demanda de alcalinidad
Bicarbonato de sodio (NaHCO₃)
- Proporciona Buffering suave y controlable
- Efectivo dentro de un rango de pH estrecho (aproximadamente 6.0–8.5 )
- Minimiza el riesgo de sobrecorrección y picos repentinos de pH
Más adecuado para: estabilización rutinaria del pH y sistemas biológicamente sensibles
A menudo preferido como principal agente de amortiguamiento diario en los WWTP municipales
Hidróxido de sodio (NaOH)
- Base muy fuerte con cinética de reacción rápida
- Altamente eficaz para la neutralización de emergencia de influyentes altamente ácidos
- Requiere un control preciso de la dosificación para evitar zonas localizadas de pH alto que puedan dañar la biomasa
Más adecuado para: corrección de pH a corto plazo o de emergencia, no tampón continuo
Cal (hidróxido de calcio, Ca(OH)₂)
- Bajo coste químico y ampliamente disponible
- Adecuado para ajustes de pH a gran escala
- Genera lodos adicionales significativos y puede causar incrustación en tuberías y tanques
Más adecuado para: Plantas con capacidad robusta de manejo de lodos y estrategias de control a escala
Recomendaciones operativas prácticas
En la operación real de WWTP municipal:
- Bicarbonato de sodio se recomienda normalmente como la Agente de almacenamiento principal debido a su comportamiento de buffering estable y autolimitado.
- Para eventos repentinos de alta acidez, Hidróxido de sodio puede usarse como reactivo de emergencia suplementario — pero solo con Monitorización en línea del pH y control automatizado de dosificación .
- Utilizando Recirculación de efluentes neutros Desde clarificadores secundarios o terciarios hasta diluir el influyente puede reducir significativamente el consumo de sustancias químicas.
- Las estrategias de dosificación tampón deben ajustarse en función de:
- Tendencias influyentes en la calidad del agua
- Volumen del tanque de ecualización
- Concentración de sólidos en suspensión en licor mixto (MLSS)
Los sistemas MLSS más altos generalmente presentan mayor tolerancia a las fluctuaciones de pH y pueden requerir dosis de tampón más bajas.
Conclusión
Las fluctuaciones influyentes del pH suponen una amenaza oculta pero seria para la estabilidad de las plantas municipales de tratamiento de aguas residuales. Su impacto va más allá de la biología, afectando al comportamiento de los lodos, la eficiencia química y la resiliencia general del proceso.
Al comprender los mecanismos de la inestabilidad inducida por pH y seleccionar el tampón de alcalinidad adecuado —especialmente favoreciendo agentes tampón controlados como el bicarbonato de sodio— los operadores pueden mejorar significativamente la robustez del sistema y el rendimiento a largo plazo.