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    Estudio del proceso de nitrificación y desnitrificación vía nitrito para el tratamiento biológico de corrientes de agua residual con alta carga de nitrógeno amoniacal

    AUTOR: Javier Alfonso Claros Bedoya

    TIPO: Tesina

    UNIVERSIDAD/FACULTAD: Politécnica de Valencia / Escuela Técnica Superior de Ingenieros de Caminos.

    AÑO: 2009

     


     

    Introducción

    Recientes estudios han puesto de manifiesto la posibilidad de optimizar el funcionamiento de las EDAR mediante el empleo de procesos más eficientes energéticamente que permitan eliminar el nitrógeno amoniacal de corrientes que presenten altas cargas (0.5 - 1.5 g N-NH4/L), como es el caso del sobrenadante de la deshidratación de los fangos sometidos a digestión anaerobia, lixiviados de residuos sólidos y efluentes de tipo industrial. Una alternativa es la disposición de una unidad de tratamiento independiente para su eliminación vía nitrito. Este proceso consiste en oxidar el nitrógeno amoniacal (NH4+) a nitrito (NO2-) en condiciones aerobias (Figura 1). Esta oxidación puede ser de tipo parcial, es decir, oxidando sólo una parte del amonio a nitrito, normalmente el 50%, para conseguir un efluente óptimo para su tratamiento posterior mediante oxidación anaerobia de amonio: proceso ANAMMOX. La oxidación del amonio también puede realizarse de la manera total, convirtiendo el 100% del amonio a nitrito. En este caso, para completar el proceso de eliminación del nitrógeno, es necesaria la adición de una fuente de carbono externa para reducir el nitrito producido. Este proceso, bien sea de nitratación parcial o nitritación total empleando una fuente de carbono, se le denomina SHARON, de sus siglas en inglés (Single reactor High activity Ammonia Removal Over Nitrite). Las principales ventajas de la implantación de un sistema SHARON están relacionadas con la minimización de costes energéticos en la explotación de una estación depuradora. En lo que respecta al proceso de nitritación parcial acoplado al proceso ANAMMOX, resulta claramente interesante el hecho de que ambos procesos son realizados por organismos autótrofos, por lo que la producción de fango es baja y la necesidad de la adición de una fuente de carbono orgánica externa es inexistente. 

    Descripción

    El objetivo fundamental de la investigación es estudiar a escala de laboratorio (Figura 2) el proceso de nitrificación y desnitrificación vía nitrito, para eliminar el amonio de la corriente del sobrenadante de la deshidratación de fangos estabilizados mediante digestión anaerobia, con el fin de conocer y cuantificar la influencia que tienen diversos factores y parámetros de operación sobre el rendimiento y la estabilidad del proceso, así como para desarrollar, implementar y validar una estrategia de control que permita optimizar el funcionamiento del proceso en tiempo real.

    Conclusiones

    Del trabajo realizado se observaron los siguientes resultados:

    1-      El amoniaco (NH3) es el sustrato de los organismos AOB. Altas concentraciones de salinidad ocasionan inhibición de la actividad de las bacterias amonioxidantes.

    2-      El rango de temperatura óptimo para AOB se situó ente 30 y 40 ºC. El proceso no fue estable a 45ºC. Por otra parte, el ácido nitroso inhibe la actividad de las bacterias AOB. Ésta inhibición puede ser representada mediante el empleo de una función de inhibición no competitiva.

    3-      El valor óptimo de pH para los organismos amonioxidantes (AOB) se sitúa en un rango entre 7.4 y 7.8. Valores de pH superiores al óptimo presentan un mayor grado de inhibición en la actividad de AOB que valores de pH inferiores al valor óptimo de pH. Una función asimétrica puede emplearse para representar el efecto del pH sobre la actividad de AOB.

    El análisis de información proveniente de sondas de bajo coste, como es el caso de pH, redox y oxigeno disuelto, permiten realizar una monitorización del estado proceso en tiempo real. La estrategia de control diseñada empleando ésta información permitió optimizar el funcionamiento del proceso de eliminación de nitrógeno a través de la ruta del nitrito.

     

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    Figura 1. Rutas de eliminación biológica del nitrógeno en los procesos de depuración

     

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                                                       A                                                                                                    B

    Figura 2. A) Montaje Experimental. B) Montaje para realizar experimentos en Batch.