Aireación intermitente para la remoción biológica de nitrógeno de aguas residuales domésticas con un sistema de lodos activados con medio de adherencia sumergido

Abstract

En este trabajo de investigación se ha evaluado el desempeño de un reactor de lodos activados con medio de adherencia fijo que fue operado con aireación intermitente para la remoción simultanea del nitrógeno total y la materia orgánica carbonácea. La capacidad del tanque de aireación fue de 81.2 L, de las cuales el medio de adherencia ocupó menos de 1L, sin embargo, estuvieron homogéneamente distribuidos en el 70% del volumen útil del reactor. El medio de adherencia fijo estuvo compuesto de hebras de polipropileno agrupadas en 40 columnas y fijadas verticalmente a un soporte de acero inoxidable. El reactor fue alimentado con agua residual doméstica pretratada del CITRAR-UNI-FIA y con un caudal constante durante las 24 horas del día. Se experimentaron con 6 escenarios diferentes, tres de los cuales con un TRH de 8.7 h y los tres restantes con un TRH de 11.7, además los escenarios se operaron con patrones de aireación intermitente que iban desde 40 min de aireación y 140 min de mezcla sin aireación hasta 120 min de aireación y 60 min de mezcla en ciclos de 3 horas. Los parámetros que se evaluaron fueron: temperatura, pH, turbiedad, oxígeno disuelto, DBO5, DQO, SST, SSV, NTK, N-amoniacal, nitritos, nitratos y N-total. Los mejores resultados, en cuanto a la remoción de N-total, se obtuvieron con el patrón de aireación/no aireación de 90/90 min, alcanzándose una eficiencia media del 81.18% y una concentración media del efluente de 12.58 mg/L, y con respecto a la remoción de materia orgánica carbonácea (DQO) se obtuvieron eficiencias alrededor de 86% y concentraciones medias en el efluente alrededor de 34 mg/L en los escenarios que operaron con patrones de aireación/no aireación de 90/90 min y 120/60 min. Estos resultados nos indican que la aireación intermitente es una buena opción para mejorar el desempeño de reactores existentes en cuanto a la remoción de nitrógeno total y materia orgánica carbonácea.

In this research, the performance of an activated sludge reactor with fixed adhesion medium has been evaluated, the reactor was operated with intermittent aeration for simultaneous removal of total nitrogen and carbonaceous organic matter. The capacity of the aeration tank was 81.2 L, where the adhesion medium occupied less than 1L, however, they were homogeneously distributed in 70% of the useful volume of the reactor. The fixed adhesion medium was composed of polypropylene strands grouped into 40 columns and fixed vertically to a stainless steel support. The reactor was fed with pre-treated domestic wastewater from CITRAR-UNI-FIA and at a constant flow during 24 hours a day. The research covered 6 different scenarios, three of them with an HRT of 8.7 h and the remaining three with an HRT of 11.7 h, in addition the scenarios were operated with intermittent aeration patterns ranging from 40 min of aeration and 140 min of mixing without aeration, to 120 min of aeration and 60 min of mixing without aeration in 3-hour cycles. The parameters that were evaluated were: temperature, pH, turbidity, dissolved oxygen, BOD5, COD, TSS, VSS, TKN, Ammonia-N, nitrites, nitrates and Total-N. The best results, in terms of N-total removal, were obtained with the aeration/non-aeration pattern of 90/90 min, reaching an average efficiency of 81.18% and an average effluent concentration of 12.58 mg/L, and about the removal of carbonaceous organic matter (COD), efficiencies were obtained around 86% and average concentrations in the effluent around 34 mg/L in the scenarios that operated with aeration/non-aeration patterns of 90/90 min and 120 / 60 min. These results indicate that intermittent aeration is a good option to improve the performance of existing reactors in terms of the removal of total nitrogen and carbonaceous organic matter.