Eliminación de nitrato, azufre y materia orgánica compleja mediante desnitrificación simultánea autótrofa y heterótrofa

Elimination of nitrate, sulfur and complex organic matter by simultaneous autotrophic and heterotrophic denitrification

En esta investigación se realizó la operación de un reactor de manto de lodos hibrido (UASFB) de 1 L de volumen efectivo, el cual fue mantenido a 30°C, en donde se evaluó el proceso de desnitrificación autótrofa y heterótrofa simultanea. El objetivo central de la investigación es remover nitrato, tiosulfato y materia orgánica utilizando agua residual sintética. Primero se realizó el enriquecimiento de las bacterias autótrofas y heterótrofas por separado, a partir de un inoculo mixto. Luego se inoculó el reactor UASFB con 2 g/L de SSV a una razón de bacterias 1,5:1,0 (autótrofas:heterótrofas). El ril sintético se compuso de: Na2S2O3∙5H2O, CH3COOK, NaNO3, NaHCO3, K2HPO4, NH4Cl y una solución de micronutrientes. Durante la operación del reactor se varió la carga orgánica (VCO), carga nitrogenada (VCN) y carga azufrada (VCS). Se estudiaron dos condiciones de alimentación: I) relación carbono/nitrógeno (DQO/N) de 3.6 y VCS 0,75 kg S/m3 /d; II) DQO/N de 5.8 y VCS de 0,25 kg S/m3 /d. Los resultados muestran que existió coexistencia de bacterias autótrofas y heterótrofas, además bajo las condiciones de operación presentadas se obtuvo máximos de 99,5% para nitrato, 75,8% para materia orgánica y 32,5% para tiosulfato.

1. Introducción

Las aguas residuales producidas en industrias como la textil, procesamiento de alimentos y celulosa, son ricas en compuestos orgánicos, nitrogenados y azufrados. Por su alta carga orgánica,  generalmente  son  tratadas  en  sistemas  anaerobios,  generándose  altas concentraciones de compuestos reducidos de azufre, como el sulfuro y compuestos de nitrógeno como amonio (1). Además, el efluente del proceso anaerobio, en muchos casos, debe ser sometido a un tratamiento aerobio con el objeto de reducir la carga orgánica remanente a niveles permitidos por la legislación. El sulfuro además provoca efectos tóxicos sobre la actividad nitrificante en concentraciones superiores a 0,5 mg/L, favoreciendo el crecimiento de bacterias filamentosas y la ruptura de los flóculos microbianos, incrementándose los costos operacionales debido a la mayor demanda de oxígeno (2,3).

Además, el efluente del sistema aerobio debe ser sometido a una desnitrificación para eliminar los compuestos de nitrógeno producidos (NO₂-,NO₃-). La desnitrificación heterótrofa es el proceso convencional para la eliminación de éstos, en la cual también se reduce materia orgánica por la alta relación C/N requerida para llevarlo a cabo. Por otro lado, en la desnitrificación autótrofa se logra eliminar, además elazufre, ya que se utiliza en sus formas reducidas (S₂O3^2-, S₀, H₂S) como dador de electrones. Por ello, resulta de interés estudiar si es posible la coexistencia de microorganismos heterótrofos y autótrofos para la eliminación conjunta de materia orgánica, nitrógeno y azufre.

El objetivo principal de este trabajo es el desarrollo de una tecnología integrada, con elevada eficiencia, para la remoción de compuestos de nitrógeno y azufre en presencia de materia orgánica compleja.