Eliminación de nitrógeno amoniacal remanente del tratamiento biológico en agua residual doméstica mediante un proceso de desorción

Abstract

El presente trabajo inicia con la necesidad de cumplir con las normativas nacionales e internacionales que regulan los Límites máximos permisibles (LMP) para el nitrógeno amoniacal (N-NH3) en agua residual doméstica. El nitrógeno amoniacal no es eliminado en su totalidad por el tratamiento biológico, quedando un remanente en el rango de 30 a 70 mg/l, el cual incumple con la normativa internacional por lo que se plantea usar el método de desorción para conseguir que la concentración del nitrógeno amoniacal sea menor a 10 mg/l y cumpla con la normativa. El agua residual que viene de tratamiento biológico tiene un caudal de 1500 l/h. Se realizaron pruebas experimentales usando el borboteo de gases y una columna de desorción para determinar cuál es la metodología más eficiente teniendo como criterio de elección el porcentaje de eliminación del nitrógeno amoniacal. El borboteo de gas al líquido consiste en un tanque aireado mediante difusores de aire y la columna de desorción de relleno con flujo de aire y agua a contracorriente, esta columna se encuentra en el Laboratorio de operaciones unitarias LOU. Al finalizar las pruebas experimentales se elige a la columna de desorción como mejor método por los porcentajes de eliminación obtenidos y por tener parámetros de operación ajustables. Utilizando la columna de desorción se realizaron pruebas experimentales para determinar los valores óptimos de los parámetros de operación, los cuales son el pH, flujo del líquido y flujo del gas. Las pruebas consistieron en mantener fijos dos parámetros y variar el tercer parámetro. Se obtuvieron como parámetros óptimos de operación, el valor de pH igual a 11,5; el flujo del líquido igual a 37,5 Ib/h y flujo del gas igual a 15 ft3 N/min, con estos valores se consigue una mayor eliminación del nitrógeno amoniacal. Para el diseño de la columna de desorción de la planta piloto se utilizó los resultados experimentales de la mejor corrida realizada con la columna de LOU, así como las ecuaciones de la recta de operación y de la curva de equilibrio. En el diseño de la columna de desorción se consideraron dos rellenos, Anillos pall de metal de 1 pulgada y Sillas intalox de cerámica de 1 pulgada, con el objetivo de determinar cuál es el sistema más compacto, luego de los cálculos realizados se concluye que los Anillos pall presenta valores más compactos. Finalmente se realiza la evaluación económica del proyecto, la factibilidad se evalúa considerando que cumpliendo con la normativa vigente se evitan multas de parte de las autoridades, las multas van de 150 hasta 25000 UIT (Resolución de Consejo Directivo N° 045-2013-OEFA/CD y el Organismo de Evaluación y Fiscalización Ambiental OEFA). Dentro de la evaluación económica se obtiene una alta rentabilidad del proyecto con el TIR igual a 104% para los Anillos pall de metal y un tiempo de retorno del capital dentro del primer año del proyecto. Por los resultados obtenidos y cálculos realizados se concluye que el proyecto es factible técnica y económicamente.