Eliminación biológica de nitrógeno en un efluente con alta carga : estudio de los parámetros del proceso y diseño de una depuradora industrial

Biological nitrogen removal of a high-strength effluent : study of process parameters and design of an industrial wastewater treatment plant

Este trabajo doctoral tiene como objetivo hacer un estudio de los diferentes parámetros del proceso y del diseño de una depuradora industrial con un sistema de tratamiento biológico, con la cual se busca reducir la cantidad de nitrógeno presente en los efluentes generados en diferentes procesos químicos y así disminuir el impacto ambiental que genera.

En primer lugar, se explica el efecto que tiene sobre el proceso de desnitrificación del agua la relación de Demanda Química de Oxígeno y de Nitrógeno (DQO/N) del afluente, así como los métodos empleados para hacer los análisis de caracterización de aguas residuales.

Posteriormente se estudia el efecto de la temperatura sobre la nitrificación, en donde se concluye que tiene una gran influencia sobre la velocidad de nitrificación, aunque sí se utiliza como parámetro de diseño se debe determinar en un sistema con condiciones similares a las de la planta depuradora que se diseña en este estudio. De igual forma, se determinó que el rango de velocidades máximas de nitrificación obtenidas se incrementa proporcionalmente con la temperatura en un intervalo de 15 – 10°C.

Otro factor tenido en cuenta es el efecto de la fuente de carbono y de la temperatura sobre la desnitrificación donde se encuentra que, con el sistema biológico de lodos activos empleado, es posible retirar el nitrógeno a pesar de una limitada fuente de carbono si se suministra la cantidad de materia orgánica necesaria. Luego, se plantean los mecanismos efectivos para realizar la inhibición del proceso de nitrificación, es decir, la acción de los microorganismos amoniooxidantes, empleando sustancias como amoniaco, ácido nitroso y fluoruro, así como sus respectivas cinéticas de inhibición.

A continuación, se realiza el modelo matemático de la planta de desnitrificación, con una descripción de los procesos biológicos y la matriz de coeficientes estequiométricos de la formulación completa del modelo. De esta forma, es posible definir los criterios adecuados de diseño al realizar las especificaciones de cada proceso y equipo que constituye dicha planta de tratamiento. Asimismo, se estudian los mecanismos de control de la planta, obteniendo un lazo de control anticipado para todo el proceso, aunque para hacer el proceso más robusto se complementa con un lazo de control por retroalimentación. Finalmente, todos los elementos mencionados permitieron la construcción de una depuradora a escala industrial.