Transformación de compuestos nitrogenados mediante un reactor de biopelículas de lecho móvil para aguas residuales, sintéticas con diferentes concentraciones de nitrógeno

Abstract

Las actividades antrópicas dieron lugar a un fuerte incremento del nitrógeno en el agua, ocasionando problemas ambientales debido a la acumulación de amonio, nitrito y nitratos. Nuevas alternativas para plantas de tratamiento son necesarias para evitar la degradación de los sistemas acuáticos. El Reactor de Biopelículas de Lecho Móvil o, por sus siglas en inglés, MBBR es un sistema donde biopelículas formadas por microorganismos crecen sobre soportes que se mueven por agitación o aeración transformando y removiendo contaminantes. En laboratorio, se elaboraron aguas residuales sintéticas con diferentes concentraciones iniciales de nitrógeno (50, 100 y 150 mg/L) en forma de urea, que se trataron en reactores MBBR de tipo batch durante 41 días y tipo flujo continuo durante 40 y 44 días los años 2018 y 2019 respectivamente. Se tomaron muestras del efluente de los reactores cada cuatro días para determinar las concentraciones de amonio, nitritos y nitratos mediante espectrofotometría, y así hacer el seguimiento del cambio y las fluctuaciones de las concentraciones de nitrógeno en forma de amonio, nitritos y nitratos (N-NH4, N-NO2 y N-NO3). En el caso de los reactores de flujo continuo, también se determinó la capacidad de transformación (CT) de nitrógeno hacia los compuestos nitrogenados mencionados anteriormente. En los reactores tipo batch se observó que, en todos los reactores las concentraciones de N-NH4 incrementaron llegando hasta 56 mg/L y disminuyeron paulatinamente en el tiempo hasta llegar a 0 en los reactores de la categoría 50. Las concentraciones de N-NO2 y N-NO3, alcanzaron valores de hasta 143 y 41 mg/L respectivamente. Esto indica que casi todo el nitrógeno, que inicialmente se encontraba en forma de urea, se transformó a amonio, luego nitritos y de forma parcial a nitratos. En el caso de los reactores de tipo flujo continuo, se registraron concentraciones de N-NH4 que alcanzaron valores de hasta 73 mg/L. Se observó un patrón similar en cuanto a las fluctuaciones de este compuesto, donde los reactores con mayor cantidad de nitrógeno inicial también fueron los que registraron mayor concentración de N-NH4. En ambas pruebas, los reactores de las categorías 50, 100 y 150 registraron CT hacia amonio significativamente diferentes comparadas con el reactor control (p<0.05), donde la categoría de 50 llego hasta un 55% de CT. En el caso de las concentraciones de N-NO2 y N-NO3, se registraron concentraciones que llegaron hasta un máximo de 7 y 5 mg/L respectivamente, donde las CT hacia nitritos y nitratos llegó a un máximo de 26 y 10%. Así se determinó que, en los reactores de tipo flujo continuo, la urea inicialmente es transformada a amonio. Ajustes en los tiempos de retención, y en el diseño del reactor lograrían aumentar la transformación en nitratos, es decir una forma del nitrógeno de menor toxicidad. En futuros trabajos se proyecta que, para ambos tipos de reactores, batch y flujo continuo, las condiciones como el pH, la naturaleza de la fuente de carbono y la relación C/N pueden ser ajustadas para así transformar y remover el nitrógeno a través del proceso de anammox