Tratamiento de aguas residuales por el proceso de nitrificación/desnitrificación para la remoción del nitrógeno amoniacal

TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES POR EL PROCESO DE NITRIFICACIÓN/DESNITRIFICACIÓN PARA LA REMOCIÓN DEL NITRÓGENO AMONIACAL EN REACTORES BIOLÓGICOS AEROBIOS Y ANAEROBIOS.

ANA DANIELA CAMACHO ORELLANOS 1950212

PROF. EDWIN MURILLO

UNIVERSIDAD FRANCISCO DE PAULA SANTANDER

CUCUTA

2022

TABLA DE CONTENIDO

1. Resumen….…………………………………………………………………...4
2. Planteamiento del problema………………………………………….……….5

1. Hipótesis……………………………………………………………….….6

1. Justificación……………………………………………………………..…….7
2. Estado del arte……………………………………………………………..…..8
3. Marco teórico…………………………………………………………….…....9

1. Amoniaco y nitrógeno amoniacal………………………………………....9
2. Nitrógeno en aguas residuales…………………………………………….9
3. Tipos de tratamiento de AR………………………………………………10

1. Pre-tratamiento……………………………………………………10
2. Tratamiento Primario……………………………………………..10
3. Tratamiento Secundario…………………………………………..10
4. Tratamiento Terciario…………………………………………….11

1. Procesos de nitrificación/desnitrificación………………………………...11
2. Inhibidores de la nitrificación…………………………………………….11
3. Inhibidores de la desnitrificación…………………………………………12
4. Sistemas biológicos para la remoción de NH4+…………………………...12

1. Biomasa Suspendida………………………………………………13
2. Reactores secuenciales por lotes (SBR)…………………………...13
3. Nitrificación y desnitrificación simultanea………………………..13

1. Marco legal…………………………………………………………………….14
2. Objetivo general……………………………………………………………….15

1. Objetivos específicos………………………………………………………15

1. Metodología……………………………………………………………………16

1. Caracterización fisicoquímicas de las AR…………………………………16
2. Tratamiento por nitrificación………………………………………………16

1. Variables de operación…………………………………………….16
2. Etapa de adaptación del sistema aerobio…………………………..17
3. Etapa de tratamiento aerobio continuo…………………………….17

1. Tratamiento biológico de desnitrificación…………………………………..17

1. Variables de operación………………………………………………17
2. Etapa de adaptación del sistema anaerobio………………………….17
3. Etapa de tratamiento anaerobio continuo……………………………18

1. Tratamiento por Cloración…………………………………………………..18

1. Cronograma……………………………………………………………………..19
2. Presupuesto……………………………………………………………………..20
3. Resultados esperados …………………………………………………………..21

1. Procesos biológicos………………….………………………………….21

11.1.2 Proceso Aerobio……………………………………………………..21

11.1.3 Proceso Aclimatación………………………………………………..21

            11.2 Cinéticas de eliminación NH4+…………………………………………….21

            11.3 Tratamiento de sistema aerobio en continuo………………………………21

            11.4 Sistema anaerobio………………………………………………………….22

                 11.4.1 Adaptancion del sistema anaerobio…………………………………..22

            11.5 Estudios preliminares………………………………………………………22

     12. Conclusión………………………………………………………………………..22

     13. Referencias……………………………………………………………………….23

1. RESUMEN

La mayor parte de nitrógeno amoniacal (N-NH4+) se desprende a través de los efluentes procedentes de las industrias de la refinería del petróleo, producción de amoniaco y fertilizantes, así como también de varias descargas de las agroindustrias tales como: industria de la leche, destilería, producción de azúcar y algunas aguas residuales de fuente doméstico como: los servicios sanitarios y centros comerciales ya que tienen efectos negativos en el ambiente y la salud pública. El presente proyecto de investigación tiene como objetivo la remoción del nitrógeno amoniacal (N-NH4+) por un proceso de nitrificación/desnitrificación presente en las aguas residuales AR, aplicando un tratamiento incorporado por un reactor aerobio y un reactor anaerobio.

1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

Para solucionar este problema se utilizan ampliamente los sistemas de nitrificación y desnitrificación biológica, donde la separación biológica del N-NH4+ suele constar de dos pasos: El primer paso consiste en la oxidación parcial del NH4+ a través de un sistema aeróbico, dando como resultado la formación de NO2- y NO3- . En un segundo paso, en condiciones anaeróbicas y en presencia de carbono orgánico, las bacterias heterótrofas reducen el NO3- a N2 gaseoso, un gas inerte que es un componente importante de la atmósfera.

Las descargas de aguas residuales AR aumentan las concentraciones de nitrógeno amoniacal N-NH4+ en las aguas superficiales y subterráneas, afectando la calidad de las mismas. El nitrógeno, un elemento químico con una toxicidad de gran alcance, que tiene un gran impacto en los ecosistemas y la salud. Las altas concentraciones de nitrógeno que transportan las AR son una problemática, transformándose para ello en un peligro para el desarrollo y evolución de dichos ecosistemas por lo que la legislación medioambiental es cada vez más restrictiva con el contenido de nitrógeno en las aguas vertidas. [1] 

La fuente de nitrógeno amoniacal en aguas residuales AR surge de la descomposición natural de la materia orgánica presente en la naturaleza ya que es un componente transitorio en el agua, porque forma parte del ciclo del nitrógeno, y se ve afectado por la actividad biológica. El N-NH4+ a su vez, por acción bacteriana, se va oxidando continuamente a nitritos y finalmente a nitratos.[2]Esto causa una alteración negativa del medio al cual son vertidos, provocando la disminución de los niveles de oxígeno disuelto de los ríos, el cual es consumido en los procesos de degradación bacteriana de nitrógeno amoniacal. Causando un ambiente anóxico, proporcionando así una serie de reacciones químicas y microbianas que dan como resultado la disminución de la calidad del agua, muerte de especies que residen en el sitio, entre otras consecuencias. [2]

Dentro de los efectos negativos a la salud que representa el nitrógeno amoniacal en las aguas se pueden mencionar: la toxicidad para la vida acuática, reacciones de hemoglobina en la sangre, disminución de funcionamiento de la glándula tiroidea, producción de nitrosaminas (las cuales son conocidas como precursoras de cáncer, son altamente tóxicas y por tanto se requiere realizar su remoción), además de nitritos (NO2) y nitratos (NO3). [3]

2.1 HIPOTESIS

El tratamiento propuesto para la purificación de las aguas residuales, mediante el proceso de nitrificación/desnitrificación es una alternativa técnicamente factible para realizar la remoción del nitrógeno amoniacal presente en los efluentes.

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