PUESTA EN MARCHA DE UN REACTOR ANAEROBIO DE LECHO FIJO CON FLUJO ASCENDENTE PARA DESNITRIFICACIÓN AUTÓTROFA DE AGUAS RESIDUALES PROVENIENTES DE UN BIODIGESTOR DE PURINES DE CERDO

Abstract

El agua es un recurso esencial para la vida y a la vez escaso. El crecimiento de las actividades industriales ha generado un aumento de residuos líquidos que al ser vertidos en cursos de agua, alteran el ecosistema. Esta investigación se enmarca en el Proyecto Fondecyt Nº1130108, “Simultaneous bio-elimination of nitrogen and sulphur in the presence and absence of complex organic matter”, y su objetivo es desarrollar biotecnología capaz de remover nitrógeno, azufre y materia orgánica desde Residuos Industriales Líquidos (RIL), con alta eficiencia y bajo costo. En este estudio se evaluará la Desnitrificación Autótrofa (DA), proceso biológico que conecta el ciclo de nitrógeno y azufre, en este caso realizado por bacterias Thiobacillus denitrificans, obteniendo energía desde la oxidación de compuestos reducidos de azufre tales como: tiosulfato, sulfuro y/o ácido sulfhídrico. Para evaluar la DA, se opera un reactor de lecho fijo flujo ascendente (UAF) de 0,8 [L] de volumen efectivo, en ausencia de oxígeno, empleando zeolita chilena como soporte microbiano. Se inoculó con 200 [mL] de lodo con 23.570 [mg/L] de SSV y se mantuvo a 35 ± 2 [°C]. Primero, se realizó el enriquecimiento de las bacterias, posteriormente se utilizó RIL sintético como afluente, el cual estaba compuesto de Na2S2O3∙5H2O, KNO3, entre otros micro y macronutrientes. Durante la operación del reactor, se varió la velocidad de carga nitrogenada (VCN) de 0,05 a 0,42 [kg N-NO3-/m3/d]. Finalmente, el RIL sintético es sustituido paulatinamente por un RIL proveniente de un digestor anaerobio de purines de cerdo, con una previa desorción de amonio y la adición de tiosulfato, de modo de mantener la relación S/N óptima para las bacterias, a VCN 0,3. Para evaluar el comportamiento del proceso, los parámetros analizados fueron la concentración de nitrato, tiosulfato, sulfato y pH en el afluente y efluente. Al comenzar a operar con RIL real, se incorpora el parámetro demanda química de oxigeno (DQO) y la presencia de nitritos, para verificar que la reacción no se inhiba por presencia de dicho compuesto. Se observó que al incorporar el RIL real, el pH se estabilizó en torno a los 7,5. La remoción de nitratos disminuyó en comparación a la operación con aguas sintéticas, sin embargo, se situó alrededor de un 86% durante todo el proceso, mientras que la remoción de tiosulfato se encontró sobre el 95%. Adicionalmente, se observa que existe consumo de DQO, removiendo un 64%. Si bien, este estudio no contempla la eliminación de materia orgánica, al incorporar RIL real, se adiciona al reactor una carga microbiana heterótrofa capaz de coexistir con las bacterias autótrofas fijadas en el lecho, por lo que es posible remover los tres compuestos señalados de forma simultánea. El reactor UAF empleado para la DA, presenta buenas proyecciones para convertirse en un sistema biotecnológico innovador y de bajo costo, capaz de reducir compuestos de nitrógeno y oxidar ciertos compuestos de azufre encontrados usualmente en las aguas residuales agroindustriales, transformándolos en especies químicas inocuas para el medio ambiente.