DISEÑO Y PUESTA EN MARCHA DE UN FILTRO ANAEROBIO PARA LA DESNITRIFICACIÓN AUTÓTROFA A PARTIR DE NITRATO

Abstract

El agua es un recurso esencial para la vida, así como también para el desarrollo de la sociedad. Durante las últimas décadas se ha observado que existen amenazas a su disponibilidad: la contaminación y los ciclos de sequía acentuados posiblemente por el cambio climático, son sólo algunos de los problemas que afectan la calidad y cantidad de este recurso cada vez más escaso. Esta problemática ha abierto un campo a la investigación de procesos que ayuden a disminuir las emisiones contaminantes que afectan los cursos naturales de agua. El presente trabajo se enmarca dentro de los objetivos específicos del proyecto Fondecyt 1130108: ?Simultaneous bio-elimination of nitrogen and sulphur in the presence and absence of complex organic matter?, cuyo principal objetivo es el estudio de una biotecnología para la remoción de compuesto nitrogenados, azufrados y materia orgánica desde residuos industriales líquidos (RIL), con alta eficiencia y bajo costo. Uno de sus objetivos específicos es el estudio de la desnitrificación autótrofa (DA) y su posible aplicación en el tratamiento de aguas residuales. La DA es el proceso natural mediante el cual formas oxidadas de nitrógeno y reducidas de azufre son transformadas en nitrógeno gaseoso y sulfato, simultáneamente. Este proceso conecta dos ciclos de nutrientes: nitrógeno y azufre, y es realizado por un grupo de bacterias pertenecientes al género Thiobacillus. Dichas bacterias son capaces de reducir nitrato y nitrito para formar nitrógeno gaseoso, obteniendo energía a partir de la oxidación de compuestos reducidos de azufre tales como: tiosulfato, sulfuro y/o ácido sulfhídrico. En el presente trabajo se evalúa el diseo y puesta en marcha de un filtro anaerobio para la DA a partir de nitrato. Un filtro anaerobio es un biorreactor que opera en ausencia de oxígeno y está relleno de un material inerte sobre el cual crece una población bacteriana capaz de degradar componentes solubles en el afluente. Se comenzó con un inóculo de bacterias desnitrificantes autótrofas (BDA) proveniente de un reactor fed batch. Se diseó un equipo cuya capacidad es de 0,8 [L] aproximadamente. El material de relleno utilizado fue zeolita chilena de 5 [mm] de diámetro, mientras que la temperatura de operación fluctuaba entre 33-35?C. El reactor fue alimentado diariamente con un RIL sintético a semejanza de un RIL agroindustrial real, compuesto por una concentración de 5 [g/L] de tiosulfato de sodio y 1,2 [g/L] de nitrato de sodio, entre otros micro y macronutrientes. Se estudió el sistema propuesto bajo cinco velocidades de carga nitrogenada (VCN) y tiempo de residencia hidráulico (TRH) diferentes con el fin de evaluar el comportamiento del proceso. Los parámetros analizados fueron la concentración de nitrato, tiosulfato y sulfato en el efluente, pH y caudal. El pH fue verificado diariamente y varió entre 5,5 y 7,2 a lo largo de todo el experimento. Se trabajó en un rango de VCN entre 0,02 y 0,18 [kg N/m3/día] y THR entre 1,1-11[día]. Se observó que para la primera VCN de 0,02 [kg N/m3/día] se obtuvo la remoción máxima de nitrato con un 99,8%. Para el caso del tiosulfato se alcanzó una remoción máxima de 98.95% cuando la VCN alcanzó 0,08 [kg N/m3/día] y la mínima remoción de tiosulfato fue 60% cuando la VCN era de 0,02 [kg N/m3/día]. De los resultados obtenidos se desprende que el sistema propuesto es altamente eficiente y su configuración simple lo hace especialmente atractivo para evaluarlo a mayor escala, pues tanto su sencillez en el diseo como el bajo costo en mantención son ventajas comparativas frente a otras biotecnologías de depuración de aguas residuales.