La espuma es uno de los desafíos operativos más persistentes del tratamiento de aguas residuales. Arrastra sólidos al efluente, altera la clarificación secundaria, genera problemas de olor e incluso representa riesgos de seguridad para los operadores.
¿Qué causa la espuma en aguas residuales?
La espuma se origina en bacterias filamentosas como Nocardia y Microthrix parvicella, junto con las EPS (sustancias poliméricas extracelulares), compuestos pegajosos que estabilizan los biofilms y vuelven persistente la espuma. Como estas sustancias resisten el tratamiento convencional, la espuma suele regresar incluso después de que los operadores la eliminan.
La solución: DZ 9966
DZ 9966 es una solución de oxicloruro mineral que genera una familia de especies reactivas de oxígeno con un potencial de oxidación de 2.8–2.9 V, a la par del propio radical hidroxilo, con 2.80 V, y muy por encima del ozono (2.07 V) o del hipoclorito de sodio (0.94 V). Esa reactividad es lo que le permite descomponer las estructuras que hacen persistente la espuma.
La espuma es un síntoma. Oxida los filamentos y los compuestos orgánicos tensoactivos que sostienen la pared de la burbuja y la espuma se queda sin nada en qué apoyarse.
Cómo funciona
- Rompe la matriz de EPS que estabiliza la espuma
- Actúa de forma selectiva sobre las bacterias filamentosas que causan la espuma
- Conserva los microorganismos benéficos formadores de floc
- Brinda protección oxidativa residual
Desempeño demostrado
La misma oxidación que desintegra la espuma también ataca el biofilm y la sustancia polimérica extracelular que mantienen unido el crecimiento filamentoso. Dosificar a un punto de ajuste de ORP en el intervalo de 600–800 mV es el objetivo práctico para destruir el biofilm y las EPS, en lugar de dosificar a un valor fijo de ppm.
¿Cómo supera a los métodos tradicionales?
A diferencia de los chorros de agua, los antiespumantes o la cloración, DZ 9966 ataca las causas de raíz de la espuma, con resultados más duraderos y menores riesgos ambientales.
¿Por qué la espuma sigue regresando?
En la mayoría de las plantas de aguas residuales, el control de la espuma se reduce a manejar el síntoma. El chorro de agua baja la capa de espuma durante un turno. Un antiespumante de silicona o poliglicol colapsa químicamente la película de la burbuja, pero no hace nada contra los organismos que generan el tensoactivo y añade una carga con demanda de oxígeno que la planta tiene que tratar después. La cloración elimina lo que alcanza en el licor mezclado, pero los organismos filamentosos de la capa de espuma están protegidos físicamente por su pared celular hidrofóbica y por el polímero extracelular pegajoso que mantiene unido el tapete.
Por eso la espuma es persistente y no simplemente recurrente. Nocardia (que ahora se reporta con más frecuencia como Gordonia) y Microthrix parvicella tienen paredes celulares con ácidos micólicos que hacen flotar las células, y ambas excretan sustancias poliméricas extracelulares (EPS) que estabilizan la pared de la burbuja. Mientras no se rompa la matriz de EPS, el tapete atrapa gas, hace flotar sólidos y se vuelve a formar en cuanto cesa la eliminación mecánica. Cualquier tratamiento que no oxide el polímero está tratando la espuma y no la causa.
¿Qué química elimina la espuma?
DZ 9966 es un oxicloruro mineral que genera una familia de especies reactivas de oxígeno (superóxido, radical hidroxilo, oxígeno singlete, hidroperoxilo y peróxido) con un potencial de oxidación de 2.8–2.9 V. Eso lo ubica solo por debajo del flúor (3.06 V) y a la par del propio radical hidroxilo (2.80 V), muy por encima del ozono, con 2.07 V, del dióxido de cloro, con 1.57 V, del cloro gas, con 1.36 V, y del hipoclorito de sodio, con 0.94 V.
| Oxidante | Potencial de oxidación (V) |
|---|---|
| Flúor | 3.06 |
| Oxicloruro mineral DZ 9966 | 2.8–2.9 |
| Radical hidroxilo | 2.80 |
| Ozono | 2.07 |
| Dióxido de cloro | 1.57 |
| Cloro gas | 1.36 |
| Hipoclorito de sodio | 0.94 |
La importancia práctica no está solo en la cifra. Un halógeno de una sola especie ataca un conjunto reducido de enlaces; una población mixta de ROS ataca muchos a la vez, y eso permite despolimerizar la matriz de polímeros en lugar de simplemente desinfectar su superficie externa. El mismo mecanismo se describe en el trabajo sobre la remoción de biofilm y sobre la eliminación de organismos filamentosos, porque la formación de espuma y el biofilm son dos manifestaciones del mismo problema de EPS.
Dosificar por ORP, no por ppm
El control de la espuma se dosifica a un punto de ajuste de potencial de óxido-reducción. El ORP es una medición directa del trabajo oxidante que puede hacer el licor, así que se autocorrige ante cambios en la carga orgánica, las aportaciones industriales y la intensidad de los flujos de retorno; una dosis fija en ppm no lo hace. El conjunto completo de valores objetivo está en la tabla de referencia de ORP.
| Objetivo | ORP objetivo |
|---|---|
| Control de olor y sulfuros | 200–400 mV |
| Destrucción de biofilm / EPS | 600–800 mV |
| Desinfección | 650–750 mV |
Para la espuma, el objetivo está en la banda de destrucción de EPS. Como regla práctica, 1.0 mg/L de producto atiende de 1,000 a 10,000 mg/L de carga de organismos, mientras que la demanda orgánica es de 1.0–8.0 mg/L de producto por cada 1.0 mg/L de contaminante. El intervalo de pH efectivo es de 4–9, que abarca la química normal del licor mezclado y del sobrenadante del digestor. Los puntos de dosificación suelen ser la superficie del tanque de aireación, donde se acumula el tapete, la línea de RAS o WAS y cualquier flujo de retorno que esté resembrando el tanque.
Selectividad y qué esperar
La razón por la que importa un punto de ajuste de ORP controlado es la selectividad. Los organismos filamentosos tienen una relación superficie-volumen mucho mayor que una partícula de floc compacta, así que, con una dosis controlada, reciben primero el impacto oxidativo mientras sobrevive la población formadora de floc. Una sobredosis elimina esa ventaja y daña la biología de la que depende la planta, y por eso la variable de control es el punto de ajuste y no la carrera de la bomba.
Los operadores deben esperar que el tapete se adelgace y se desprenda, no que desaparezca al instante, y deben prever que los sólidos desprendidos llegarán al clarificador. La capacidad oxidativa residual que llega al tanque también ayuda con las quejas de olor que suelen acompañar a un evento de espuma, ya que la misma química permite el control de sulfuros en la banda de 200–400 mV. La instalación es mínima: una bomba dosificadora, un tanque de almacenamiento y un controlador de ORP opcional, que por lo general se pone en marcha en menos de 30 minutos.
DZ 9966 está registrado como biocida y alguicida conforme a EPA FIFRA. La misma química de oxicloruro mineral está certificada conforme a la norma NSF/ANSI/CAN 60 para el tratamiento de agua potable, tanto como DZ 9966 como DZ 9450, con una dosis máxima de 84 mg/L. Para ver el panorama de toda la planta, consulta Municipal y organismos operadores de agua y la biblioteca de investigación municipal e industrial.
Preguntas frecuentes
¿Qué causa la espuma en una planta de lodos activados?
Organismos filamentosos como Nocardia (Gordonia) y Microthrix parvicella, cuyas paredes celulares con ácidos micólicos los hacen flotar, combinados con las sustancias poliméricas extracelulares que excretan, que estabilizan la pared de la burbuja y mantienen unido el tapete. Como esas sustancias pegajosas resisten el tratamiento convencional, la espuma suele regresar incluso después de que los operadores la eliminan, por lo que el tapete visible es un síntoma de la población de filamentos y polímeros y no el problema en sí.
¿Por qué los antiespumantes solo funcionan de forma temporal?
Un antiespumante colapsa la película de la burbuja, pero deja intactos los organismos y el polímero extracelular, así que el tapete se vuelve a formar. Además, añade una carga con demanda de oxígeno que la planta tiene que tratar después. Los chorros de agua tienen la misma limitación. Todo lo que actúa solo sobre la pared de la burbuja deja en su lugar el crecimiento filamentoso y la matriz de polímero que lo estabiliza, de modo que la espuma conserva todo lo necesario para reconstruirse.
¿Qué ORP debo manejar para controlar la espuma?
El control de la espuma se ubica en la banda de destrucción de biofilm y EPS, de 600 a 800 mV. El control de olor y sulfuros opera más abajo, de 200 a 400 mV. Dosifica al punto de ajuste de ORP y no a un valor fijo de ppm, porque el ORP refleja el poder oxidante realmente presente en el licor mezclado, mientras que una tasa de alimentación fija en ppm no dice cuánto de esa dosis ya consumió el agua.
¿DZ 9966 dañará la biología formadora de floc?
Con un punto de ajuste de ORP controlado, los organismos filamentosos reciben primero el impacto oxidativo por su relación superficie-volumen mucho mayor, mientras que el floc compacto sobrevive. Una sobredosis elimina esa selectividad, y por eso el punto de ajuste es la variable de control. La química está pensada para actuar sobre las bacterias filamentosas que causan la espuma y conservar los microorganismos benéficos formadores de floc, así que mantenerse dentro de la banda importa más que el volumen total alimentado.
¿Dónde debe dosificarse el producto?
Por lo general, en la superficie del tanque de aireación donde se acumula el tapete, en la línea de RAS o WAS y en cualquier flujo de retorno que esté resembrando el tanque. El intervalo de pH efectivo es de 4 a 9, que abarca la operación normal de lodos activados. Dosificar las corrientes de retorno es importante porque un tanque que se resiembra continuamente con filamentos volverá a formar espuma aunque se haya eliminado el tapete de la superficie.
¿Tienes un reto de agua como este?
Habla con Oxysolution sobre DZ 9966, hojas de datos de seguridad o el alcance de un programa de tratamiento para tu instalación.
