DISEÑO, PUESTA EN MARCHA Y OPERACIÓN DE UN REACTOR DE LECHO FLUIDIZADO DE DESNITRIFICACIÓN AUTÓTROFA A PARTIR DE NITRITO

Abstract

Los efluentes provenientes del tratamiento anaerobio de aguas residuales, de la industria ganadera y agrícola, textil, de pulpa y papel, de las fábricas de fertilizantes y lixiviados de rellenos sanitarios, contienen altas concentraciones de compuestos de azufre y/o de nitrógeno. Esto al ser vertidos directamente a los cuerpos acuáticos sin previo tratamiento producen desequilibrios en los ciclos naturales de los mencionados elementos, originando problemas en los ecosistemas y en la salud de las personas. Cuando estos efluentes contienen materia orgánica biodegradable como acetato, metanol o etanol en relaciones de C/N entre 7 y 9, es posible la utilización del proceso de desnitrificación heterótrofa para la eliminación de los compuestos nitrogenados. Pero en aquellos casos en que los efluentes tienen una baja concentración de materia orgánica (relación C/N<5), a los tratamientos convencionales de nitrificación-desnitrificación se les debe adicionar compuestos orgánicos para obtener la razón C/N adecuada para la realización del tratamiento. De esta forma, la desnitrificación autótrofa (DNA) se presenta como una alternativa a los tratamientos convencionales, eliminando de forma simultánea los compuestos de azufre y nitrógeno sin la necesidad de adicionar materia orgánica en forma externa. Este proceso es llevado a cabo por bacterias desnitrificantes autótrofas (BDA), de las cuales las más estudiadas son Thiobacillus denitrificans y Thiomicrospira denitrificans, las que son capaces de oxidar los compuestos reducidos de azufre utilizando nitrato y/o nitrito como aceptor de electrones. En específico, esta memoria tuvo como objetivo el diseño, puesta en marcha y operación de un reactor anaerobio de lecho fluidizado (RALEF) para realizar la DNA vía nitrito. El RALEF de 1,95 [L] de volumen útil, fue inoculado con 150 [mL] de zeolita con biomasa adherida proveniente de mini-reactores de enriquecimiento y adherencia. Este inóculo poseía un valor de 48,69 [g SST/L] y 4,98 [g SSV/L]. El influente inicial consistía en agua sintética de concentraciones de nitrato y tiosulfato de 875 [mg/L] y 2260 [mg/L] respectivamente. Se operó el sistema de forma exitosa por un total de 153 días, de los cuales, los primeros 37 correspondieron al período de puesta en marcha. Ésta etapa se dividió en dos fases consecutivas según la fuente de nitrógeno utilizada en la alimentación: etapa 1 (nitrato) y etapa 2 (nitrito), las cuales tuvieron una duración de 16 y 21 días respectivamente. Los porcentajes de remociones fueron 100% de nitrato para la etapa 1 y 98% de nitrito para la etapa 2, ambas a una VCN de 0,018 [Kg N/m3/día]. Luego, en la etapa de operación se aumentó la velocidad de carga nitrogenada hasta 1,1 [Kg N/m3/día] a una razón S/N constante de 6,5, lográndose remociones máximas del 100% de nitrito hasta la VCN 0,5 [Kg N/m3/día] y 97% de tiosulfato a VNC 0,05 [Kg N/m3/día]. Se situó la VCN óptima entre 0,9 y 1,1 [Kg N/m3/día], obteniendo remociones de nitrito de 91% y 78%, respectivamente. Luego se realizaron 4 cambios de relación S/N a través de la disminución de la concentración de tiosulfato alimentado, con el fin de encontrar la relación óptima para la DNA vía nitrito, la cual se estableció en 1,8, con valores de remoción de nitrito y tiosulfato de 91% y 92%, respectivamente.