Remoción simultánea de nitrógeno y carbono orgánico utilizando un SBR granular aeróbico

Abstract

La descarga de efluentes con elevadas concentraciones de nitrógeno en cuerpos de agua receptores es indeseable debido a que puede ocasionar serios problemas de eutrofización. Se han propuesto métodos de tratamiento de aguas residuales que involucran microorganismos nitrificantes. Los objetivos de este trabajo fueron analizar la efectividad de un reactor biológico secuencial (SBR) con biomasa granular para la remoción conjunta de carbono y nitrógeno, así como comparar la eficiencia del proceso bajo dos condiciones de operación definidas por la carga volumétrica de nitrógeno. Para ello se utilizó un reactor tipo columna diseñado con medidas específicas en lo referente a diámetro y altura para la generación de gránulos híbridos aerobios. La granulación aeróbica es un proceso de auto-inmovilización microbiana sin soporte alguno, que ocurre de manera gradual implicando la progresión desde el lodo utilizado como inóculo hasta agregados compactos, lodo granular y finalmente gránulos maduros.Inicialmente se trabajó con un medio de cultivo sintético rico en sulfato de amonio como fuente de nitrógeno, fosfato de potasio y una fuente de carbono orgánica (acetato de sodio) para favorecer el crecimiento de bacterias nitrificantes y heterótrofas. La relación DQO:N:P utilizada fue de 100:10:2. Se trabajó con condiciones de pH óptimas para el crecimiento de nitrificantes (pH= 7,5) utilizando un sistema de control automático de pH. Se empleó un caudal de aire y una carga inicial de nitrógeno inorgánico sugeridos en literatura. Se redujo progresivamente el tiempo de sedimentación de los lodos favoreciendo la selección de gránulos y flóculos de alta densidad que sedimentan rápidamente. Se evaluó el funcionamiento de los reactores mediante la medición de los siguientes parámetros: concentración de biomasa, velocidad de consumo de oxígeno, velocidad de nitrificación, eficiencia de remoción de amonio, velocidad de producción y consumo de protones, tamaño granular e índice de sedimentación volumétrica. Posteriormente cuando el sistema se consideró estable en relación al tamaño granular y el índice de sedimentación volumétrica, se aumentó la concentración de la fuente de nitrógeno, manteniendo iguales las concentraciones de los demás componentes; esto resultó en una relación DQO:N:P de 100:15:2 con el objetivo de aumentar la velocidad de nitrificación. Se obtuvieron remociones de amonio del 100 % con una velocidad de nitrificación de 2,86 mg N. (L.h)-1, mientras que cuando se aumentó la concentración de la fuente de nitrógeno, si bien la remoción de amonio fue menor (80%), la velocidad con que se produjo la nitrificación se incrementó. Esto permite concluir que la utilización de la tecnología de reactores aeróbicos secuenciales (tipo columnas) con gránulos microbianos compactos es muy eficiente para la remoción simultánea de carbono y nitrógeno.