Evaluación comparativa de reactores por lotes secuenciales con y sin zeolita en los procesos de nitrificación, parcial y total, y desnitrificación mixotrófica

Abstract

La presencia de compuestos nitrogenados y azufrados en residuos industriales líquidos representa una problemática ambiental relevante, especialmente en efluentes asociados a actividades como la acuicultura, la industria porcina y el tratamiento anaerobio de residuos. Estos efluentes pueden presentar altas concentraciones de nitrógeno amoniacal, baja disponibilidad de carbono orgánico y presencia de especies reducidas de azufre, lo que dificulta su tratamiento mediante esquemas convencionales. En este contexto, la remoción biológica de nitrógeno mediante procesos de nitrificación y desnitrificación constituye una alternativa de interés para disminuir la carga contaminante antes de la descarga. Tradicionalmente, la remoción de nitrógeno se realiza mediante una etapa aeróbica de nitrificación, en la cual el amonio es oxidado a nitrito y nitrato, seguida de una etapa anóxica de desnitrificación heterótrofa, donde estas especies oxidadas son reducidas a nitrógeno gaseoso utilizando materia orgánica como donador de electrones. Sin embargo, cuando la relación carbono/nitrógeno es baja, la desnitrificación puede verse limitada, por lo que adquieren relevancia alternativas como la nitrificación parcial vía nitrito y la desnitrificación mixotrófica. Esta última combina el uso de carbono orgánico y compuestos reducidos de azufre como donadores de electrones, permitiendo acoplar la remoción de nitrógeno, azufre y materia orgánica. El presente estudio se enmarca en el proyecto fondecyt N° 1241199 “Sequential nitrification – mixotrophic denitrification v/s simultaneous nitrification – mixotrophic denitrification: comparative study of technologies using Chilean zeolite as microbial support”. Donde el objetivo fue evaluar comparativamente el desempeño de dos reactores por lotes secuenciales, uno control sin soporte, denominado RC, y otro con zeolita como soporte para biomasa adherida, denominado RZ, en los procesos de nitrificación parcial, nitrificación total y desnitrificación mixotrófica. Para ello, se desarrollaron dos etapas experimentales: la Etapa A (98 días), orientada a la nitrificación parcial vía nitrito, y la Etapa B (62 días), enfocada en la puesta en marcha de la nitrificación total vía nitrato. Ambos reactores operaron con un volumen efectivo de 1,5 [L], utilizando una alimentación sintética con nitrógeno amoniacal durante la fase aeróbica y una alimentación anóxica con acetato de potasio y sulfuro de sodio, dosificados en función del nitrito y nitrato generados previamente a partir de las relaciones C/N y S/N las cuales fueron 2 y 1,5 respectivamente. En cuanto a los resultados obtenidos(...).