eliminación biológica de nutrientes tratamiento
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Universidad Nacional Experimental “Francisco de Miranda”
Área TecnologíaPrograma : Ciencias Ambientales
Unidad Curricular: tratamiento físico del agua.
Eliminación biológica de nutrientes: nitrificación-desnitrificación biológica.
Eliminación del fósforo.
Bachilleres: Fernández Julieth
García CarmenLópez José
Santa ana de coro, marzo del 2012.
ELIMINACION BIOLÓGICA DE NUTRIENTES
Este proceso se basa en la eliminación exclusiva de materia orgánica, o bien a la eliminación conjunta de materia orgánica y nutriente.
Los procesos de eliminación de nutrientes son más complejos que los de eliminación de materia orgánica. Así, tanto para la eliminación de nitrógeno como para la de fósforo son necesarias la combinación de al menos dos etapas: aerobia y anóxica en el caso del nitrógeno y anaerobia y aerobia en el caso del fósforo. Los procesos de eliminación simultánea de ambos nutrientes requieren de al menos tres etapas: anaerobia, aerobia y anóxica.
Eliminación de nitrógeno
El nitrógeno en el agua residual bruta suele estar presente en forma de amoníaco o de nitrógeno orgánico (urea, aminoácidos…), siendo ambas formas solubles. Sin embargo suele presentar bajas concentraciones o nulas de nitrito o nitrato.
En la decantación primaria se elimina una fracción de partículas de materia orgánica, y es en el tratamiento biológico cuando la mayor parte del nitrógeno orgánico se transforma en amonio y otras formas inorgánicas. Parte del amonio se asimila como parte de la materia celular de la biomasa y otra está presente en los efluentes de los decantadores secundarios.
Eliminación de nitrógeno por nitrificación- desnitrificación
La nitrificación/desnitrificación biológica suele ser el método más adecuado para la eliminación de nitrógeno por las siguientes razones
Elevado rendimiento potencial de eliminación
Alta estabilidad y fiabilidad del proceso.
Relativa facilidad de control del proceso
Costo moderado.
Nitrificación biológica
En la eliminación de nitrógeno por el proceso de nitrificación- desnitrificación la nitrificación es el primer paso.
Descripción del proceso
Para que se produzca la nitrificación es necesaria la actuación de las bacterias Nitrosomas y Nitrobácter. Los Nitrosomas oxidan el amoníaco en nitrito (producto intermedio), mientras que los Nitrobácter transforman el nitrito en nitrato.
Para los Nitrosomas, la ecuación es la siguiente:
Para los Nitrobácter, la ecuación es:
Aplicación del proceso
La nitrificación se puede realizar tanto en procesos de cultivo en suspensión como en procesos de cultivo fijo.
Cuando la nitrificación se produce en un proceso de cultivo en suspensión, existe la posibilidad realizarse en el mismo reactor empleado para el tratamiento biológico o en un reactor independiente situado a continuación del proceso de fangos activados convencional. La oxidación del amoníaco a nitrato se puede llevar a cabo con aire o con oxígeno puro.
Desnitrificación biológica
La desnitrificación es la segunda etapa de la eliminación del nitrógeno mediante el proceso de nitrificación-desnitrificación.
Descripción del proceso
Se conoce con el nombre de desnitrificación al proceso por el cual el nitrato se convierte en nitrógeno gas. Este proceso se consigue bajo condiciones anóxicas (sin oxígeno).
La conversión del nitrógeno, en forma de nitratos, a formas más rápidamente eliminable se puede llevar a cabo gracias a la acción de diversos géneros de bacterias.
Entre ellas:
Achromobacter
Aerobacter
Alcalibacter
Alcaligenes
Bacillus
Brevibacterium
Flavobacterium
Lactobacillus
Micrococcus
Aplicación del proceso
Los procesos de desnitrificación se pueden clasificar teniendo en cuenta si los cultivos son fijos o en suspensión. La desnitrificación con cultivos en suspensión se suele llevar a cabo en sistemas de fangos activados de flujo en pistón.
Es necesario disponer de una fuente externa de carbono ya que los efluentes nitrificados suelen presentar concentraciones bajas de materia carbonosa. En algunos sistemas se emplea el agua residual cruda como fuente.
La desnitrificación con cultivo fijo se lleva a cabo en un reactor en columna que contiene piedras o alguno de los diversos materiales sintéticos sobre los que crecen las bacterias.
PROCESO DE NITRIFICACION Y DESNITRIFICACION
Eliminación de Fósforo
El fósforo se presenta en el agua residual en forma de ortofosfato (PO4
3-), polifosfatos (P2O7)4- y formas orgánicas de fósforo. Los dos últimos términos engloban hasta el 70% del fósforo contenido en el agua residual
Los microbios utilizan el fósforo para la síntesis celular y en el transporte de energía. Por ello entre el 10 y 30% del fósforo presente se elimina durante el tratamiento biológico secundario.
Para conseguir niveles de fósforo bajos en el efluente, es necesario eliminar más cantidad de la estrictamente necesaria para el mantenimiento y síntesis celular
Descripción del proceso
Uno de los organismos responsables de la eliminación del fósforo son los Acinetobácter. Estos organismos liberan el fósforo almacenado como respuesta, en condiciones anaerobias, a la presencia en el agua residual de ácidos grasos volátiles (AGV).
Los microorganismos no sólo utilizan el fósforo para el mantenimiento celular, síntesis celular y transporte de energía, sino que también lo almacenan para su uso posterior. El fango que contiene el exceso de fósforo se purga o se evacua a una línea de fango auxiliar para eliminarlo. La liberación del fósforo se realiza bajo condiciones anóxicas. Por lo tanto, el proceso biológico de eliminación de fósforo hace necesario poder disponer de reactores o zonas anaerobias y aerobias dentro del mismo reactor.
Mecanismos de eliminación del fósforo
Existen dos mecanismos de eliminación del fósforo: la purga de fango, y el tratamiento en línea auxiliar. Actualmente existen una serie de procesos que se basan en alguno de estos mecanismos. Dos de estos procesos son el PhoStrip y el Bardenpho. Ambos procesos, realizan la secuencia entre los contactos anaerobios y aerobios con pequeñas modificaciones.
En el proceso PhoStrip, se usa la liberación biológica del fósforo en condiciones anóxicas para concentrar el nutriente en una línea auxiliar para su tratamiento químico. Normalmente se suele añadir cal para la precipitación del fósforo.
En el proceso Bardenpho, para conseguir la eliminación, tanto del nitrógeno como del fósforo, se sigue una secuencia de condiciones anaerobias, anóxicas y aerobias. El fósforo se elimina mediante la purga del fango.
