Autotrophic Biological Nitrogen Removal in a Two-stage System at Mainstream Conditions

Download or read book Autotrophic Biological Nitrogen Removal in a Two-stage System at Mainstream Conditions written by Clara Reino Sánchez and published by . This book was released on 2016 with total page 221 pages. Available in PDF, EPUB and Kindle. Book excerpt: Actualmente las estaciones depuradoras de aguas residuales (EDAR) urbanas están ampliamente implantadas en los países industrializados, puesto que es necesario realizar un tratamiento de las aguas residuales antes de verterlas al medioambiente. En los sistemas de tratamiento convencionales, los compuestos nitrogenados se eliminan mediante un tratamiento biológico de nitrificación autotrófica y desnitrificación heterotrófica, que garantiza una buena calidad del efluente. En estos tratamientos se necesita gran cantidad de aireación para la nitrificación y la mayoría de la materia orgánica del agua residual se destina a la desnitrificación en lugar de a la producción de biogás. Por tanto, las EDAR urbanas presentan un gran consumo energético y el principal reto en la actualidad es conseguir una depuradora urbana autosuficiente energéticamente. Una alternativa para conseguirlo es la implementación de la eliminación biológica autotrófica de nitrógeno (BNR) en la línea principal de aguas. El tratamiento consistiría en una primera etapa (A-Stage) en la cual se eliminaría toda la materia orgánica destinándola a la producción de biogás, y una segunda etapa (B-Stage) en la que se eliminaría el nitrógeno mediante el proceso BNR. El proceso BNR es un proceso en dos etapas. Primero, la mitad del amonio presente en el agua residual se oxida a nitrito mediante el proceso de nitritación parcial (PN), y a continuación el amonio restante y el nitrito generado se convierten en N2 mediante el proceso anammox, sin necesidad de oxígeno ni materia orgánica. El proceso BNR se ha aplicado al tratamiento de aguas con altas cargas de nitrógeno y temperaturas cálidas, pero nunca se ha implementado en el tratamiento de aguas residuales urbanas (bajas cargas y temperaturas). Recientemente, la investigación se ha centrado en el desarrollo del proceso BNR en un único reactor. Sin embargo, muchos de los estudios publicados mostraron el fallo del proceso PN en la operación a largo plazo al tratar agua urbana, e incluso aquellos sistemas con una operación estable alcanzaron bajas velocidades de eliminación de nitrógeno. En esta tesis se propuso la utilización de un sistema en dos etapas como alternativa para una mejor implementación del proceso BNR en la línea principal de aguas de una EDAR urbana. Así, el principal objetivo fue demostrar la estabilidad de los dos procesos implicados, PN y anammox, en dos reactores independientes tratando un agua residual urbana. En primer lugar se operó en continuo un reactor airlift con biomasa granular tratando un influente sintético que simulaba el efluente de la etapa A-Stage. Se trabajó a bajas temperaturas (hasta los 10 °C) y no solo se consiguió una operación estable a largo plazo sino que se obtuvieron altas velocidades de nitrificación y un efluente adecuado para un reactor anammox contiguo. Además, se determinaron las emisiones de N2O producidas en el reactor y se realizó un estudio del efecto de la temperatura sobre éstas. En segundo lugar se operó en continuo un reactor UASB (Upflow Anaerobic Sludge Blanket) realizando el proceso anammox a largo plazo. Por una parte, se presentó el reactor UASB como una buena alternativa para realizar el proceso anammox en la línea principal de aguas de la depuradora. Además se realizó un estudio exhaustivo del efecto de la velocidad ascensional en el reactor y del efecto de la baja temperatura en la actividad anammox. Por otra parte, el reactor UASB anammox no sólo mostró una operación estable a largo plazo tratando un agua residual urbana real, sino que también se alcanzaron altas velocidades de eliminación de nitrógeno a una temperatura de 11 °C. Conjuntamente, se realizó un estudio detallado de la biomasa desarrollada en ambos reactores desde los puntos de vista microbiológico, cinético y físico-químico, con el objetivo de relacionar estas características con la operación.