PUESTA EN MARCHA Y OPERACIÓN DE UN REACTOR EGSB MEDIANTE DESNITRIFICACIÓN AUTÓTROFA-HETERÓTROFA SIMULTÁNEA PARA LA ELIMINACIÓN DE NITRÓGENO, AZUFRE Y MATERIA ORGÁNICA

LILLO CAMPORA, OSVALDO IGNACIO (2017)

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Tesis Pregrado

Debido al constante desarrollo industrial y el poco cuidado por el medio ambiente, se ha experimentado un aumento en las concentraciones de contaminantes tanto en el aire, como suelos y el agua. Estos contaminantes desequilibran el ciclo natural de los ecosistemas donde se encuentran por lo que surge una necesidad de estudiar nuevas tecnologías para la remoción de ellos, con el fin de restablecer el equilibrio.Uno de estos contaminantes, tanto en aguas residuales urbanas como en aguas industriales, es el nitrógeno, el cual se elimina tradicionalmente mediante la combinación de los procesos biológicos de nitrificación y desnitrificación. La nitrificación es la oxidación del amonio a nitrito o nitrato, sucediendo primero la oxidación del nitrógeno amoniacal a nitrito por la acción de bacterias autótrofas amonio-oxidantes y posteriormente la oxidación del nitrito a nitrato, gracias al metabolismo de bacterias nitrito-oxidantes.Por otro lado, se conoce como desnitrificación al proceso donde el nitrito y nitrato se reducen en condiciones anaeróbicas a nitrógeno gaseoso. Si el donador de electrones para que suceda la reacción es de origen orgánico, el proceso se conoce como desnitrificación heterótrofa siendo realizado durante el metabolismo de ciertas bacterias desnitrificantes heterótrofas. En cambio, si el donador de electores es un compuesto reducido de azufre, el proceso se llama desnitrificación autótrofa siendo realizado por bacterias oxidantes de azufre.El siguiente trabajo de investigación forma parte del proyecto FONDECYT N°1130108, cuyo título es “Simultaneous bio-elimination of nitrogen and sulphur in the presence and absence of complex organic matter”. El objetivo de esta memora fue operar un reactor de lecho de lodos expandidos granulares (EGSB por su acrónimo en inglés) a escala de laboratorio de un volumen útil de 2,2 [L], mantenido a 35¿ para llevar a cabo el proceso de desnitrificación simultánea autótrofa-heterótrofa a partir de agua residual sintética y eliminar así las fuentes de nitrógeno, azufre y carbono presentes. Para lograr esto, primero se enriquecieron ambas poblaciones de forma separada y lograr así una selección selectiva de bacterias desnitrificantes autótrofas y heterótrofas. Las bacterias autótrofas fueron enriquecidas en el mismo reactor EGSB mientras que las bacterias heterótrofas lo hicieron en un reactor batch. Finalmente el reactor fue inoculado con 27,3 [g/L] de SSV, en una razón 1,8:1 (autótrofos-heterótrofos). El agua residual sintética estaba compuesta por nitrato de sodio (NaNO3) como fuente de nitrógeno, tiosulfato de sodio (Na2S2O3) como fuente de azufre, acetato de potasio (CH3COOK) como fuente de carbono y otras sales para controlar el pH. La concentración de los compuestos se mantuvo constante y para modificar la velocidad de carga orgánica, nitrogenada y azufrada se modificó el caudal de operación. El reactor operó entre una velocidad de carga nitrogenada (VCN) de 0,1 y 1,5 [kg N/(m3 d)] con razones C/N, S/N y DQO/N igual a 3,0, 3,9 y 12,3 respectivamente. La máxima remoción de nitrato fue de un 99,4% a una VCN de 0,55 [kg N/(m3 d)] (VCS (velocidad de carga de azufre) 2,13 [kg S/(m3 d)], VCO (velocidad de carga orgánica) 1,66 [kg C/(m3 d)]) y un TRH de 0,3 días, la mayor remoción de azufre fue un 87,3% a una VCN de 0,25 [kg N/(m3 d)] (VCS 0,97 [kg S/(m3 d)], VCO 0,75 [kg C/(m3 d)]) y con un TRH de 0,6 días, mientras que la máxima remoción de ácido acético alcanzo un 86,8% a una VCN de 0,4 [kg N/(m3 d)] (VCS 1,55 [kg S/(m 3d)], VCO 1,21 [kg C/(m3 d)]) y un TRH de 0,4 días. Estos resultados permiten afirmar que la desnitrificación simultánea en el reactor EGSB es un proceso altamente efectivo para remover nitrógeno, azufre y carbono.Se recomienda continuar la operación desnitrificante simultánea en el reactor EGSB, cambiando la alimentación sintética por un RIL real con relaciones C/N, S/N y DQO/N similares a las que presenta el RIL sintético.