Amoníaco en aguas agrias: rutas de remoción

La remoción de amoníaco en efluentes industriales de refinación es un problema que combina química, normativa y proceso: el nitrógeno amoniacal aparece en las aguas agrias, resiste el tratamiento convencional cuando hay tóxicos presentes y suele ser el último parámetro que impide cerrar el vertido. Para el diagnóstico de base conviene repasar nitratos en agua de consumo.

Existen tres rutas técnicas —arrastre, oxidación y captura por adsorción o intercambio catiónico natural— y la elección correcta depende de la concentración, del caudal y de qué otros contaminantes acompañan.

Qué es el amoníaco y por qué aparece en refinerías y plantas de gas

Definición y química del problema

El nitrógeno amoniacal se reparte en agua entre amonio (NH₄⁺) y amoníaco libre (NH₃) según el pH y la temperatura: a pH bajo predomina el catión amonio, que puede capturarse por intercambio catiónico; a pH alto predomina el amoníaco molecular, que puede arrastrarse con aire o vapor. Entender ese equilibrio es lo que permite elegir la ruta de tratamiento adecuada.

Qué medir antes de diseñar

Nitrógeno amoniacal total, pH y alcalinidad, temperatura, sulfuros, DQO y COT, fenoles, dureza y sodio —que compiten en el intercambio catiónico—, sólidos suspendidos, caudal en m³/h y límite de vertido aplicable.

Cómo se detecta en planta: análisis e indicadores de campo

• Nitrógeno amoniacal alto a la salida del stripper.
• Olor amoniacal en piletas y drenajes con pH elevado.
• Nitrificación incompleta en el biológico, con nitrito acumulado.
• Consumo de cloro desproporcionado si se intenta un tratamiento por punto de quiebre.

Causas: de dónde viene el problema

Hidrotratamiento e hidrocraqueo que liberan nitrógeno

Los procesos que remueven nitrógeno de las corrientes de hidrocarburos lo transfieren al agua como amoníaco. Es una fuente estructural, proporcional a la carga procesada.

Retorno de condensados de proceso

Los condensados de distintas unidades arrastran amoníaco y sulfuro, y su mezcla define la carga del agua agria general, que después impacta en la DQO del efluente, como se describe en el artículo sobre DQO en aguas agrias de refinería.

Degradación de aminas

Las aminas del tratamiento de gas se degradan y liberan compuestos nitrogenados que aportan tanto nitrógeno como DQO al efluente. Cuando esas corrientes terminan acumuladas en piletas, corresponde el enfoque descripto en el artículo sobre remediación de derrames de hidrocarburos, y el sitio ya cuenta con una nota sobre amoníaco en el agua.

Consecuencias operativas y costos

Impacto sobre equipos, proceso y producto

El amoníaco es corrosivo para aleaciones de cobre, genera olor y, en el efluente, consume oxígeno y alimenta la eutrofización del cuerpo receptor. Además, obliga a sostener una nitrificación estable que es sensible a los tóxicos presentes en una corriente de refinación.

Riesgo normativo y de descarga

El nitrógeno amoniacal es un parámetro habitual de los permisos de vertido y de reúso. Las corrientes concentradas y los lodos quedan encuadrados en la Ley 24.051 y su Decreto 831/93 según su caracterización. El valor límite aplicable se verifica según la normativa provincial vigente y la autoridad de cuenca que corresponda.

Costo total: OPEX, paradas no programadas y reposición de activos

Un efluente que no cierra en nitrógeno obliga a acumular, recircular o disponer, con el costo asociado. A eso se suma el costo energético de un stripper y el de los reactivos de ajuste de pH.

Remoción de amoníaco en efluentes industriales: soluciones convencionales y sus límites

Stripping: pH alto y tratamiento del gas

Es efectivo con concentraciones altas, pero exige elevar el pH, aporta un costo energético relevante y genera una corriente gaseosa amoniacal que hay que tratar o recuperar. En concentraciones bajas, su eficiencia cae.

Cloración al punto de quiebre: consumo y cloraminas

Funciona, pero el consumo estequiométrico de cloro es alto, el costo escala con la concentración y se generan cloraminas y otros subproductos que complican el vertido.

Nitrificación biológica: sensible a tóxicos

Las bacterias nitrificantes son particularmente sensibles a sulfuros, fenoles y variaciones de carga, justamente los tres factores que caracterizan a un efluente de refinación.

Solución Watch Water: Zeosorb®, Trappsorb® y OXYDES®-P

Zeosorb®: captura de amonio por intercambio catiónico natural

Zeosorb®, la zeolita natural de alta superficie, trabaja por un doble mecanismo: filtración mecánica en profundidad hasta 3 micras —frente a las 12 a 20 micras de arena y antracita— y adsorción por intercambio catiónico sobre una red de aluminosilicato de carga negativa que capta amonio (NH₄⁺), metales pesados, cationes de dureza y materia orgánica disuelta. Su superficie específica es de 6 a 7 veces la de la arena, admite velocidades de servicio de 7,5 a 17,5 gpm/pie² en filtro a presión y tiene una vida útil de lecho superior a 10 años, con la mitad de ciclos de retrolavado que arena y antracita.

Su limitación conocida es explícita: por su carga superficial negativa, no adsorbe aniones. Y como todo intercambio catiónico, su capacidad efectiva cae cuando hay competencia de sodio, calcio y magnesio, de modo que el dimensionamiento exige conocer la dureza y la salinidad del efluente.

Trappsorb®: adsorción de amonio con neutralización de pH

Trappsorb®, las perlas activadas de óxido de magnesio y óxido de calcio, adsorbe amonio, además de sílice, boro, fosfatos, H₂S y CO₂, y en el mismo paso neutraliza el pH y aporta magnesio y calcio. El proceso de fisisorción es reversible: las moléculas adsorbidas se liberan mediante un retrolavado lento. La guía de dimensionamiento indica flujo lento —tiempo de contacto de hasta 8 minutos— para remoción de contaminantes, con post-filtración sobre un medio de corte fino.

OXYDES®-P: oxidación de contaminantes difíciles

OXYDES®-P, el oxidante de radicales sulfato en polvo cristalino, es el más potente de la línea Watch Water® y su documentación lo indica expresamente para contaminantes difíciles, entre ellos amoníaco, H₂S y aldehídos aromáticos. Cumple además una función clave de mantenimiento: la limpieza profunda y regeneración in situ de medios filtrantes y adsorbentes, incluidas arenas, zeolitas y carbón activado. Es un sólido granulado blanco, con densidad aparente de 950 – 1.000 kg/m³ y pH de solución al 1% de 2,3 – 2,5.

Tren de tratamiento recomendado y orden de las etapas

1. Arrastre de la carga alta cuando la concentración lo justifica.
2. Remoción de sólidos y de aceite antes de cualquier lecho.
3. Captura por intercambio catiónico como etapa de pulido del nitrógeno remanente.
4. Oxidación de contaminantes difíciles y limpieza periódica del lecho.
5. Verificación del nitrógeno amoniacal a la salida.

Qué NO hacen estos medios

• La zeolita no adsorbe aniones y su capacidad cae con dureza y sodio altos.
• Ninguno de los dos lechos reemplaza al stripper en concentraciones muy altas: son etapas de pulido.
• El lecho de óxidos eleva el pH y aporta dureza: hay que contemplarlo aguas abajo.
• El medio saturado y el agua de retrolavado contienen el nitrógeno capturado: hay que darles destino.
• Los oxidantes en polvo no son inocuos y se disuelven en agua desmineralizada u osmótica.

Parámetros de diseño y dosificación

Análisis de agua requerido antes de dimensionar

Nitrógeno amoniacal, pH, alcalinidad, temperatura, dureza, sodio, sulfuros, DQO, fenoles, sólidos suspendidos, aceite en agua, caudal en m³/h y límite objetivo.

Puesta en marcha, control analítico y mantenimiento

Se fija el tiempo de contacto según el ensayo y se controla nitrógeno amoniacal en entrada y salida junto con pH, dureza y sólidos. El aumento sostenido del nitrógeno de salida indica saturación del lecho. La limpieza profunda periódica con el oxidante correspondiente restituye capacidad de filtración y evita el ensuciamiento del medio.

Ejemplo típico de aplicación

Un escenario representativo es el de una planta de efluentes de una instalación de procesamiento de hidrocarburos que, tras el stripper y el biológico, queda con nitrógeno amoniacal por encima del objetivo de vertido. El planteo típico es un filtro de zeolita como etapa de pulido, precedido por remoción de sólidos y de aceite, con un programa de limpieza periódica del lecho.

Qué se mide antes y después

• Nitrógeno amoniacal en entrada y salida del lecho.
• pH, dureza y sodio, por su efecto sobre la capacidad.
• Volumen tratado acumulado hasta la saturación.
• Sólidos y aceite a la entrada, para proteger el medio.
• Destino del agua de retrolavado y del medio agotado.

Qué se puede y qué no se puede extrapolar

Se extrapola el esquema y el rol de cada etapa. No se extrapola la capacidad de captura, porque depende directamente de la competencia de sodio, calcio y magnesio del efluente, y debe determinarse con ensayo de columna.

Próximo paso: análisis de agua y cotización

Qué datos enviar a GWC

• Nitrógeno amoniacal, pH, alcalinidad y temperatura del efluente.
• Dureza, sodio y salinidad, por su efecto sobre la capacidad.
• Sulfuros, DQO y fenoles presentes.
• Caudal en m³/h y esquema actual de tratamiento.
• Límite de vertido aplicable según la normativa provincial vigente.

Ensayo de laboratorio y prueba piloto en sitio

El ensayo de columna sobre el efluente real define la capacidad efectiva y el volumen tratable hasta la saturación. Con ese dato se dimensiona el lecho y se calcula el costo operativo, incluido el destino del medio agotado. En la misma familia temática se encuentra trihalometanos en agua potable cómo reducirlos.

Si el nitrógeno es el único parámetro que no cierra, la etapa de pulido es acotada. Solicite su ensayo y cotización. El panorama completo, con las rutas de tratamiento comparadas, está en nitratos en agua potable.

Solicitar ensayo de columna y cotización