Nitrificación de aguas residuales con reactores circulantes de lecho flotante

• Autores: Juan M. Garrido Fernández, José Luis Campos Gómez, Valentina Lazarova
• Localización: Afinidad: Revista de química teórica y aplicada, ISSN 0001-9704, Vol. 58, Nº 494, 2001, págs. 254-260
• Idioma: español
• Títulos paralelos:
  • Nitrificació d'aigües residuals amb reactors cirulants de llit flotant
  • Nitrification of waste waters with circulating floating bed reactors
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• Resumen
  • español

    El reactor de lecho flotante circulante (CFBR, por sus siglas en inglés) posee características únicas que lo hacen particularmente atractivo como sistema de tratamiento de aguas residuales. Este sistema es un reactor de tipo *airlift* (elevación por aire) de sección rectangular —fácil de diseñar y operar— que utiliza un material plástico granular rugoso (densidad: 890 kg/m³) como soporte para el crecimiento de biopelícula. El separador de fases necesario para separar el agua tratada de la biopelícula se encuentra en la parte inferior del sistema, una característica distintiva frente a otros sistemas biológicos que suelen emplear un tanque de sedimentación. El objetivo principal de este estudio fue analizar la evolución de la biomasa y la capacidad nitrificante en un CFBR alimentado con un medio autótrofo que contenía 50 mg NH₄⁺-N/L y operado con un tiempo de retención hidráulica (TRH) de 1 hora. Durante la operación, la eficiencia de eliminación de amonio osciló entre el 90 % y el 97 %, y la tasa de nitrificación alcanzó 1,1 kg NH₄⁺-N/(m³·d). En la etapa inicial (los primeros 60 días de operación), se produjo acumulación de nitrito en el sistema debido a dos factores: i) la inhibición de la oxidación de nitrito por amoníaco libre durante los primeros 15 días, y ii) el mantenimiento de una concentración microbiana estable entre los días 20 y 60, lo que impidió cualquier aumento en la capacidad de oxidación de nitrito de la biopelícula. La acumulación de nitrito cesó tras sustituir el amonio por nitrito en el afluente durante 10 días, un cambio que potenció la capacidad de oxidación de nitrito de la biopelícula. El crecimiento de biomasa nitrificante se produjo en el interior de los poros y cavidades del soporte plástico; no se observó retención de biomasa en la superficie externa, donde las fuerzas de cizallamiento son más pronunciadas. Se determinó la actividad de oxidación específica máxima para nitrito y amonio en función de la temperatura; las tasas específicas de oxidación de amonio fueron 0,57, 1,42 y 1,97 g N-NH₄⁺/g proteína·d, y las tasas específicas de oxidación de nitrito fueron 1,21, 2,84 y 4,59 g N-NO₂⁻/g proteína·d a temperaturas de 10, 20 y 30 °C, respectivamente.

  • català

    El reactor de llit flotant circulant (CFBR) posseeix característiques úniques que el fan particularment atractiu com a sistema de tractament d'aigües residuals. Aquest sistema és un reactor d'elevació aèria de secció rectangular, fàcil de dissenyar i operar, que utilitza un material plàstic granular rugós (densitat: 890 kg/m³) com a suport per al creixement del biofilm. El separador de fases necessari per separar l'aigua tractada del biofilm es troba a la part inferior del sistema, una característica distintiva en comparació amb altres sistemes biològics que normalment utilitzen un tanc de sedimentació. L'objectiu principal d'aquest estudi va ser analitzar l'evolució de la biomassa i la capacitat de nitrificació en un CFBR alimentat amb un medi autòtrof que conté 50 mg de NH₄⁺-N/L i que funciona amb un temps de retenció hidràulica (HRT) d'1 hora. Durant el funcionament, l'eficiència d'eliminació d'amoni va oscil·lar entre el 90% i el 97%, i la taxa de nitrificació va arribar a 1,1 kg de NH₄⁺-N/(m³·d). En la fase inicial (els primers 60 dies de funcionament), l'acumulació de nitrits es va produir al sistema a causa de dos factors: i) la inhibició de l'oxidació de nitrits per amoníac lliure durant els primers 15 dies, i ii) el manteniment d'una concentració microbiana estable entre els dies 20 i 60, cosa que va impedir qualsevol augment de la capacitat d'oxidació de nitrits del biofilm. L'acumulació de nitrits va cessar després de substituir l'amoni per nitrit a l'influent durant 10 dies, un canvi que va millorar la capacitat d'oxidació de nitrits del biofilm. El creixement de la biomassa nitrificant es va produir dins dels porus i les cavitats del suport plàstic; no es va observar cap retenció de biomassa a la superfície exterior, on les forces de cisallament són més pronunciades. L'activitat d'oxidació específica màxima per al nitrit i l'amoni es va determinar en funció de la temperatura; Les taxes d'oxidació específiques de l'amoni van ser 0,57, 1,42 i 1,97 g N-NH₄⁺/g proteïna·d, i les taxes d'oxidació específiques del nitrit van ser 1,21, 2,84 i 4,59 g N-NO₂⁻/g proteïna·d a temperatures de 10, 20 i 30 °C, respectivament.

  • English

    The circulating floating-bed reactor (CFBR) possesses unique characteristics that make it particularly attractive as a wastewater treatment system. This system is a rectangular-section airlift reactor—easy to design and operate—that uses a rough granular plastic material (density: 890 kg/m³) as a support for biofilm growth. The phase separator required to separate treated water from the biofilm is located at the bottom of the system, a distinctive feature compared to other biological systems that typically employ a sedimentation tank. The main objective of this study was to analyze biomass evolution and nitrification capacity in a CFBR fed with an autotrophic medium containing 50 mg NH₄⁺-N/L and operated with a hydraulic retention time (HRT) of 1 hour. During operation, ammonium removal efficiency ranged from 90% to 97%, and the nitrification rate reached 1.1 kg NH₄⁺-N/(m³·d). In the initial stage (the first 60 days of operation), nitrite accumulation occurred in the system due to two factors: i) inhibition of nitrite oxidation by free ammonia during the first 15 days, and ii) the maintenance of a stable microbial concentration between days 20 and 60, which prevented any increase in the biofilm's nitrite oxidation capacity. Nitrite accumulation ceased after replacing ammonium with nitrite in the influent for 10 days, a change that enhanced the biofilm's nitrite oxidation capacity. Nitrifying biomass growth occurred within the pores and cavities of the plastic support; no biomass retention was observed on the outer surface, where shear forces are more pronounced. The maximum specific oxidation activity for nitrite and ammonium was determined as a function of temperature; specific ammonium oxidation rates were 0.57, 1.42, and 1.97 g N-NH₄⁺/g protein·d, and specific nitrite oxidation rates were 1.21, 2.84, and 4.59 g N-NO₂⁻/g protein·d at temperatures of 10, 20, and 30 °C, respectively.