Estudio de la producción de nitratos en filtros lentos de arena en serie evaluados en 3 tasas superficiales

Abstract

La presente tesis de investigación evaluó la reducción de la producción de nitratos en el sistema de filtros lentos de arena en serie de flujo continuo. El desarrollo de esta investigación fue realizado en las instalaciones del Centro de Investigación de Aguas Residuales CITRAR-FIA-UNI. El sistema de filtros lentos de arena en serie estuvo conformado por dos unidades de filtración de flujo continuo. Estas unidades funcionaron con las mismas características de diseño, pero con distinta granulometría del medio filtrante. Los tamaños efectivos del medio filtrante del primer y segundo filtro lento de arena fueron de 1.51mm y 1.1mm respectivamente. Durante el desarrollo de la investigación se realizaron tres carreras de filtración, en cada carrera de filtración se varió la tasa superficial de filtración. Se trabajó con las tasas superficiales de 0.0157 m3/m2.h, 0.0104 m3/m2.h y 0.00524 m3/m2.h durante la primera, segunda y tercera carrera de filtración respectivamente. El afluente del sistema de FLA fue captado después del sistema de pretratamiento de la PTAR CITRAR-FIA-UNI, para ser almacenado en un tanque presedimentador. A la salida de dicho tanque se ubicó el tanque ecualizador, el cual estuvo en contacto con el medio ambiente, lo que permitió la aireación y oxidación de los nitritos presentes en las aguas residuales domésticas pretratadas generando así el incremento de la concentración de los nitratos. En la parte interior del medio filtrante de los FLA de flujo continuo hubo un proceso anaerobio y en la parte superficial un proceso aerobio. En esta última parte se formó una capa biológica que estuvo conformada por microorganismos, entre ellas las algas. Estas algas en el proceso de fotosíntesis asimilaron los nitratos presentes en las aguas residuales y a medida que se fue disminuyendo la tasa superficial de filtración, el sistema de FLA mejoró su capacidad de reducción en la producción de nitratos. El porcentaje promedio de la reducción de la producción de nitratos en el sistema de filtros lentos de arena de flujo continuo durante la primera, segunda y tercera carrera de filtración fue de 76.4%, 77.6% y 80.9%, con tasas superficiales de 0.0157 m3/m2. h, 0.0104 m3/m2. h y 0.00524 m3/m2. h respectivamente.

The present research thesis evaluated the reduction of nitrate production in the continuous flow series slow sand filter system. The development of this research was carried out in the facilities of the Wastewater Research Center CITRAR-FIA-UNI. The series slow sand filter system consisted of two continuous flow filtration units. These units operated with the same design characteristics, but with different filter media particle sizes. The effective media sizes of the first and second slow sand filters were 1.51 mm and 1.1 mm, respectively. During the development of the investigation, three filtration runs were carried out; in each filtration run, the filtration surface rate was varied. The surface rates were 0.0157 m3/m2.h, 0.0104 m3/m2.h and 0.00524 m3/m2.h during the first, second and third filtration runs, respectively. The influent from the SSF system was collected after the pretreatment system of the CITRAR-FIA-UNI WWTP, to be stored in a pre-sedimentation tank. At the outlet of this tank was located the equalizer tank, which was in contact with the environment, allowing the aeration and oxidation of the nitrites present in the pre- treated domestic wastewater, thus generating an increase in the concentration of nitrates. In the inner part of the continuous flow FLA filter media there was an anaerobic process and in the superficial part an aerobic process. In the latter part, a biological layer was formed by microorganisms, including algae. These algae in the photosynthesis process assimilated the nitrates present in the wastewater and as the surface filtration rate decreased, the SSF system improved its nitrate production reduction capacity. The average percentage of nitrate production reduction in the continuous flow slow sand filter system during the first, second and third filtration runs was 76.4%, 77.6% and 80.9%, with surface rates of 0.0157 m3/m2. h, 0.0104 m3/m2. h and 0.00524 m3/m2. h, respectively.