El agua es la fuente y base de toda vida. Como disolvente y agente de transporte, transporta no solo minerales y nutrientes vitales, sino también, cada vez más, contaminantes nocivos que se acumulan en los organismos acuáticos o terrestres.

Debido a los riesgos para la salud asociados, la Organización Mundial de la Salud (OMS) ha emitido valores de referencia para unas 200 sustancias que se encuentran en el agua, incluidos los compuestos de nitrógeno como el amoníaco (NH₃), nitrato (NO₃^-), y nitrito (NO₂^-). Por lo tanto, el tratamiento de las aguas residuales es un tema crítico y el cumplimiento de los límites legales es muy importante para ayudar a salvaguardar el medio ambiente de estos contaminantes móviles.

Esta Nota de aplicación de procesos trata sobre las mediciones en línea de amoníaco, nitrito y nitrato en plantas de tratamiento de aguas residuales. Estos compuestos de nitrógeno se analizan simultáneamente mediante una medición colorimétrica sin deriva en un analizador de procesos multiparamétrico de Metrohm Process Analytics.

La importancia de la eliminación de nutrientes en forma de nitrógeno y fósforo en las aguas residuales industriales y municipales ha aumentado significativamente durante la última década para minimizar la contaminación del agua y evitar la eutrofización de los cuerpos de agua. El nitrógeno está presente en las aguas residuales principalmente como nitrógeno orgánico, amonio/amoníaco y nitrato. Estas aguas residuales deben tratarse adecuadamente para cumplir con los estrictos requisitos de efluentes impuestos por la legislación.

Los procesos de eliminación biológica de nutrientes (BNR) se implementan en las plantas de tratamiento de aguas residuales (WWTP) modernas para tratar y eliminar los compuestos de nitrógeno, y estos involucran pasos del proceso de nitrificación y desnitrificación. Nitrificación (Reacción 1A) tiene lugar en la balsa de aireación (Figura 1) donde el amonio se oxida a nitrato a través de nitrito usando oxígeno y diferentes especies de nitrificantes (bacterias). Durante la desnitrificación posterior (Reacción 1B), el nitrato se convierte aún más en gas nitrógeno (N₂) utilizando bacterias heterótrofas especializadas en ausencia de oxígeno (es decir, zona anóxica). Después₂ formado se libera inofensivamente a la atmósfera. Por lo tanto, es muy importante medir las concentraciones de amoníaco, nitrato y nitrito de forma continua a lo largo de ambos pasos del proceso para garantizar la oxidación completa del nitrógeno y la posterior conversión de nitrógeno gaseoso.

Un aumento en los niveles de amoníaco y nitrito en el efluente indica que un paso de aireación insuficiente o un cambio en la toxicidad o el pH están alterando el proceso de nitrificación. Por otro lado, un aumento de nitrato en el efluente puede indicar que la zona anóxica no se está desarrollando correctamente o que la fuente de alimento de la Demanda Bioquímica (o Biológica) de Oxígeno (DBO) en el efluente es más baja de lo normal.

El contenido de amoníaco y nitrato/nitrito debe monitorearse constantemente en los efluentes de aguas residuales para garantizar el cumplimiento ambiental. Tradicionalmente, estos parámetros se pueden medir mediante análisis de laboratorio. Sin embargo, esta metodología no proporciona resultados «en tiempo real» y requiere un mantenimiento constante y la intervención humana para adaptarse a las condiciones de operación actuales. Los robustos analizadores de procesos en línea autolimpiantes son la única solución de medición confiable para aplicaciones de aguas residuales industriales, municipales y de aguas residuales con altas concentraciones de sólidos y bacterias.

Metrohm Process Analytics ofrece una solución de analizador de procesos multiparamétrico para el análisis simultáneo de amoníaco, nitrato y nitrito en un amplio rango de concentración que cubre todos los requisitos de afluentes y efluentes: la Analizador de procesos 2060 TI (Figura 2). Este analizador de procesos también puede monitorear los compuestos de nitrógeno en línea, lo que garantiza una alta eficiencia en el tratamiento de nutrientes y bajos costos operativos y de energía.

NUEVA HAMPSHIRE₃, NO₃^-, y no₂^-  pueden analizarse simultáneamente utilizando una medición fotométrica sin deriva. El analizador de procesos 2060 TI puede medir una amplia gama de NO₂^-, NO₃^-, y NH₃/NUEVA HAMPSHIRE₄⁺ concentraciones, de μg/L a mg/L (tabla 1).

El amoníaco, el nitrito y el nitrato son parámetros importantes para medir en las plantas de tratamiento de aguas residuales. Para una mayor frecuencia de análisis, el analizador de procesos 2060 TI de Metrohm Process Analytics puede evitar datos fuera de especificación de flujos de aguas residuales y ayudar a garantizar el cumplimiento de las regulaciones gubernamentales.