Potencial de Oxidación-Reducción (ORP)

Determinación del Potencial de Oxidación-Reducción (ORP) en una Planta de Tratamiento de Aguas Residuales (PTAR)

El potencial de oxidación-reducción (ORP) es una herramienta fundamental de monitoreo utilizada en diversas etapas del tratamiento de aguas residuales. Representa la capacidad del medio para oxidar o reducir sustancias químicas, y se mide en milivoltios (mV) mediante el uso de un potenciómetro.

Un valor positivo de ORP indica un medio oxidante (presencia de oxígeno disuelto, cloro, ozono, etc.), mientras que un valor negativo sugiere un medio reductor (presencia de sulfuros, amoníaco, etc.).

Reacciones Redox en PTAR

Cuando hay cloro presente en el agua, se dan las siguientes reacciones:

En estas reacciones, el ácido hipocloroso (HOCl) y el ion hipoclorito (OCl⁻) son agentes oxidantes que reaccionan con compuestos reductores. Por ejemplo, en presencia de ácido sulfhídrico (H₂S), se da la siguiente reacción:

HOCl + H₂​S  →  S + Cl⁻ + H₂​O

En este caso, al inicio del proceso, cuando la concentración de cloro es alta, el ORP suele encontrarse entre +600 y +800 mV, indicando un medio altamente oxidante. A medida que el cloro reacciona con los compuestos reductores (como H₂S), se consume y el ORP disminuye. Si el cloro disminuye constantemente, el ORP puede caer por debajo de +200 mV.

De forma similar, al airear aguas con sulfuros (para eliminar olores), se oxida el H₂S:

    H₂​S + O₂  ​→  S + H₂​O

Durante estos procesos, es útil el uso conjunto de sensores de oxígeno disuelto y sensores de ORP.

Medición del Potencial Redox

Los sensores de ORP suelen formar parte de equipos multiparamétricos, junto con los sensores de pH. Aunque pueden parecer similares, miden fenómenos distintos:

• El pH está relacionado con la actividad de iones hidrógeno (H⁺), es decir, con reacciones ácido-base.
• El ORP refleja la capacidad del medio de aceptar o donar electrones (e⁻), es decir, reacciones de oxidación-reducción.

Por ejemplo:

• Si se agrega un ácido H⁺ o una base OH^–, se modifica el pH, pero no necesariamente el ORP.
• Si se airea un agua residual (introduciendo oxígeno), se modifica el ORP significativamente, pero el pH cambia muy poco.

Aplicación del ORP en Nitrificación y Desnitrificación

Uno de los usos más relevantes del ORP en una PTAR es en la eliminación biológica de nitrógeno a través de los procesos de nitrificación y desnitrificación. Estos procesos dependen directamente de las condiciones redox del medio.

Etapa	Reacción	Condición	Rango ORP
Nitrificación	NH₄⁺ → NO₂⁻ → NO₃⁻	Aeróbica (con O₂)	+200 a +300 mV
Desnitrificación	NO₃⁻ → NO₂⁻ → N₂ (gas)	Anóxica (sin O₂, con C))	+50 a -50 mV

Para el monitoreo en campo, se pueden instalar sensores de ORP y de O₂ en las distintas zonas del reactor biológico:

• Zona aeróbica: Un ORP > +200 mV favorece la nitrificación.
• Zona anóxica:   Un ORP entre +50 y -50 mV indica un ambiente propicio para la desnitrificación.

Otras Aplicaciones del ORP en PTAR

El ORP también es útil en diversas fases del tratamiento:

• Remoción de hierro: se favorece en condiciones oxidantes.
• Remoción de cloro residual: requiere condiciones reductoras.
• Procesos anaeróbicos: se producen en ambientes con ORP muy negativo.
• Control de olores: se logra modificando el ORP para evitar la formación de gases malolientes.
• Desinfección: necesita valores altos de ORP para ser efectiva.
• Eliminación de nutrientes: implica secuencias de reacciones redox.

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