Publication: Avances en la bio-eliminación simultánea de nitrógeno y azufre en presencia y ausencia de materia orgánica compleja
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Date
2023-08
Authors
Kemp Pizarro, Felipe
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Abstract
En las últimas décadas el elevado consumo de las reservas acuíferas del planeta por parte del sector doméstico como del industrial, relacionado directamente con el constante crecimiento de la población y de la actividad económica, tiene como consecuencia el aumento de la generación de residuos industriales líquidos (RILes). Para evitar la contaminación, las aguas residuales deben ser depuradas previo a su vertido, a fin de generar el menor impacto posible obedeciendo como mínimo a lo establecido en la normativa vigente.
Dentro de los contaminantes que se presentan en los RILes, especialmente de la agroindustria y el sector pecuario, están la materia orgánica, los compuestos nitrogenados y el azufre. El tratamiento convencional para eliminar N es la nitrificación-desnitrificación heterótrofa, que elimina, además del N, materia orgánica. Sin embargo, también es posible aplicar la desnitrificación autótrofa, que elimina N y compuestos de azufre. Para llevar a cabo la desnitrificación heterótrofa se debe asegurar una relación C/N entre 5 y 6 en el efluente a tratar. Una relación C/N<5 requiere una fuente de carbono externa, lo cual es desfavorable desde el punto de vista económico. Por su lado, la desnitrificación autótrofa no requiere de materia orgánica para la oxidación de compuestos de azufre para relaciones S/N sobre 6, por lo tanto, un crecimiento simultáneo de ambos grupos microbianos permitirá la eliminación conjunta de estos tres contaminantes: materia orgánica, nitrógeno y azufre.
El presente trabajo consiste en la evaluación y comparación de diferentes tecnologías aplicadas a la desnitrificación, estudiadas en los últimos 5 años en el Laboratorio de Tratamiento de RILes de la Universidad Técnica Federico Santa María y elección de la mejor en términos de eficiencias de remoción, abordadas bajo el marco del proyecto Fondecyt N°1201258.
Se analizaron 9 investigaciones de alumnos, entre memorias y tesis, donde se aplicaban las tecnologías UASB híbrido, EGSB, RALEF y UAF. Como objetivo general se tiene la puesta en marcha y operación de los distintos reactores, buscando la remoción de nitrito, nitrato y tiosulfato mediante la desnitrificación autótrofa para los tres primeros casos y para el último se busca la remoción de nitrato, tiosulfato y acetato como materia orgánica a través de la desnitrificación autótrofa-heterótrofa.
Las tecnologías RALEF y UAF utilizan zeolita chilena como medio de soporte microbiano, presentando buena adherencia dada su estructura porosa para así retener altas concentraciones de biomasa y lograr altas VCN. Lo anterior se refleja en remociones de nitrato de 90% para una VCN de 1,1 kg N/m3/d para el caso de RALEF y remociones de nitrato de 98% para una VCN de 0,6 kg N/m3/d para el caso del UAF. Sin embargo, para este último el sistema favoreció la desnitrificación heterótrofa por sobre la autótrofa al tener como resultado mayor remoción de acetato que de tiosulfato. El sistema UASB híbrido presenta remociones de nitrato de 83% para una VCN de 0,5 kg N/m3/d, lo cual es bajo en comparación al resto de las investigaciones.
De las mejores condiciones analizadas, la tecnología RALEF logra una VCN de 1,1 kg N/m3/d con remociones de nitrito y tiosulfato de 78%, sin embargo, los resultados máximos obtenidos en la tecnología EGSB indican que para una VCN de 1,03 kg N/m3/d se presentan remociones de nitrito y tiosulfato del 96% y 80% respectivamente, lo cual presenta condiciones más favorables para el EGSB.
Por lo tanto, la tecnología que presenta un mejor comportamiento según los criterios establecidos es el reactor EGSB, alcanzando una remoción de nitrito y tiosulfato cercanas al 100% para una VCN de 0,73 kg N/m3/d, con un TRH de 0,5 d y razones de C/N de 0,41 y S/N de 1,62.
La desnitrificación autótrofa en reactores EGSB se presenta como una alternativa factible para tratamiento de RILes a escala real con concentraciones elevadas de nitrito y tiosulfato, hasta 5 g/L de nitrato y VCN de 1 kg N/m3/d mientras mantengan una baja concentración de materia orgánica en la alimentación. Su relación altura/diámetro de 20:1, permite una mejor estabilización de los microorganismos del reactor para aumentos de VCN más bruscos, además de permitir operar a TRH bajos en comparación a otros equipos estudiados.
Description
Keywords
RILES , DESNITRIFICACION AUTOTROFA