Puesta en marcha de un reactor SBBR de nitrificación-desnitrificación mixotrófica conjunta con zeolita como soporte microbiano

Abstract

La presente investigación aborda el proceso de nitrificación - desnitrificación mixotrófica conjunta (SNDm) en un reactor secuencial por lotes de biopelícula (SBBR), utilizando zeolitas como soporte microbiano y un residuo industrial líquido (RIL) sintético con carga de materia orgánica y compuestos de nitrógeno y azufre. La nitrificación es un proceso biológico esencial dentro del ciclo del nitrógeno, llevado a cabo principalmente por dos grupos de microorganismos autótrofos: las bacterias amonio oxidantes (BAO) y las bacterias nitrito oxidantes (BNO). Las primeras convierten el ion amonio (NH4+) en nitrito (NO2-), mientras que las últimas oxidan el nitrito a nitrato (NO3-) como producto final de la ruta convencional. Sin embargo, debido a la necesidad de oxigenación (3,56 [mgO2/mgNH4+], este proceso requiere un alto consumo energético. La nitrificación parcial (NP), que busca acumular nitrito, mediante la inhibición selectiva de actividad de las BNO, permite reducir dicho requerimiento energético. Esta inhibición se logra mediante la manipulación de factores ambientales como el pH, temperatura y la concentración de oxígeno disuelto (OD) de tal forma que se logre la caída de actividad sin comprometer la eficiencia del proceso. La desnitrificación autótrofa (Da) y desnitrificación heterótrofa (Dh) son procesos biológicos anóxicos realizados por microorganismos quimioautótrofos y quimioheterótrofos respectivamente, que utilizan donantes de electrones, los primeros usan compuestos de azufre inorgánico y los segundos carbono orgánico, para reducir nitrato y nitrito a nitrógeno gaseoso (N2). La desnitrificación mixotrófica (Dm) corresponde a la combinación de los procesos descritos anteriormente para generar una sinergia que supere las limitaciones de los procesos individuales. Este enfoque presenta ventajas significativas, como la mayor eficiencia global del proceso, baja producción de lodos, una puesta en marcha más rápida y la fijación del dióxido de carbono (CO2), realizada por los microorganismos heterótrofos, que producen los autótrofos. La reacción ocurre en una fase homogénea líquido-líquido, cuyo rendimiento puede alcanzar la remoción de hasta el 97% de N y evitar la acumulación de intermediaros que puedan intervenir en el sistema si es que se mantienen proporciones S/N y C/N. Los reactores secuenciales batch, SBR por su sigla en inglés, son sistemas biológicos que utilizan lodos activados, un sistema de llenado y extracción con aireación intermitente, donde todas las reacciones metabólicas y la decantación del lodo ocurren en un mismo estanque unitario operado en etapas mediante una secuencia controlada.(...)