PROCEDIMIENTO PARA EL TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES QUE CONTIENEN AMONIO MEDIANTE REGULACIÓN DEL PH.

Procedimiento para el tratamiento de aguas residuales que contienen amonio en un sistema de un único lodo,

en un reactor SBR, en el cual en una primera reacción el amonio se transforma en nitrito y en una segunda reacción, que transcurre paralelamente, se hacen reaccionar amonio y nitrito para dar nitrógeno 5 molecular, manteniéndose la concentración de oxígeno en el reactor en un bajo nivel, manteniéndose la concentración de O2 en un intervalo entre 0,2 mg/l y 0,4 mg/l, caracterizado porque el valor del pH del sistema se regula a un valor nominal por control de una aireación intermitente, siendo el umbral de fluctuación del valor del pH como máximo 0,05 y preferentemente como máximo 0,02

La invención se refiere a un procedimiento para el tratamiento de aguas residuales que contienen amonio en un sistema de un único lodo, en un reactor SBR (sequencial batch reaktor), en el cual en una primera reacción el amonio se transforma en nitrito y en una segunda reacción, que transcurre paralelamente, se hacen reaccionar amonio y nitrito para dar nitrógeno molecular, manteniéndose la concentración de oxígeno en el reactor en un nivel bajo.

En las instalaciones de depuración convencionales el amonio se transforma en nitrógeno, para la cual se llevan a cabo primeramente dos etapas de oxidación, en las cuales el nitrógeno se transforma primero en nitrito y, a continuación, en nitrato (nitrificación) y, después, los nitratos creados, en un procedimiento de reducción de dos etapas, se reducen primeramente a nitrito y a continuación a nitrógeno molecular (desnitrificación). Según la conducción del procedimiento, la nitrificación y la desnitrificación se pueden llevar a cabo temporalmente una tras otra en el mismo reactor o pueden transcurrir en reactores diferentes.

Es conocido que energéticamente es más favorable que, en lugar de la nitrificación y desnitrificación completas, se aplique un proceso en el cual el nitrito formado en primer lugar no siga oxidándose a nitrato, sino que sea reducido directamente a nitrógeno. Es decir, la nitrificación y desnitrificación transcurren alternativa o simultáneamente. La dificultad de este metabolismo del nitrógeno energéticamente más favorable se encuentra en una represión estable de la segunda etapa de oxidación del nitrito a nitrato. Bajo condiciones como las que se presentan en las instalaciones de depuración para el tratamiento de aguas residuales “normales”, es decir comunales o industriales, los microorganismos oxidantes de nitritos presentan mayores tasas de crecimiento y de transformación que los microorganismos oxidantes de amonio. Por tanto, apenas se forma el producto intermedio nitrito. No obstante, temperaturas elevadas, concentraciones de amoniaco elevadas y bajas concentraciones de oxígeno son factores influyentes para preferir la primera etapa de oxidación frente a la segunda. Por tanto, estos procedimientos, igualmente que el procedimiento de la presente invención, son adecuados en primer lugar para el tratamiento biológico de aguas residuales con grandes contenidos de amonio, es decir por ejemplo aguas procesales, aguas de filtración de depósitos o purines porcinos. Estas aguas residuales presentan elevadas concentraciones de amonio y por lo general se presentan a temperaturas relativamente elevadas.

En el documento EP 0 826 639 A se describe un procedimiento en el cual se puede evitar ampliamente la segunda etapa de oxidación. En este caso, en un reactor quimiostático, esto es un reactor sin retención de lodos, se fija la edad del lodo de manera que aún se puedan establecer los microorganismos oxidantes de amonio, mientras que los microorganismos oxidantes de nitritos son eliminados por flotación.

Mediante una modificación ulterior, el proceso anteriormente descrito se puede diseñar energéticamente de modo sensiblemente más favorable. En este caso, una parte del amonio se oxida a nitrito y la parte restante de amonio se hace reaccionar con el nitrito formado para dar nitrógeno. Este proceso se designa también en la bibliografía como proceso Anammox.

A partir del documento US 6,383,390 se conoce un procedimiento que utiliza esta vía de reacción energéticamente más favorable. En este caso, la nitritación parcial se lleva a cabo en un primer reactor y, a continuación, en un segundo reactor se lleva a cabo la transformación en nitrógeno con los microorganismos Anammox.

A partir del documento WO 00/05176, así como también del US 5,106,621 se conoce, el dejar que estas dos reacciones transcurran simultáneamente en un reactor.

El documento US 4,537,682 da a conocer un procedimiento, en el cual aguas residuales que contienen amonio y que, además, contienen otras impurezas se tratan en un sistema de un único lodo, en el cual el amonio se transforma en nitrito, opcionalmente el nitrito en nitrato, y en el cual se ha previsto una desnitrificación de nitrito/o nitrato.

El documento EP 0 751 098 A1 se refiere a un procedimiento, en el cual transcurren igualmente nitración y desnitrificación en un sistema de un único lodo, teniendo lugar la nitración en el caso de la aireación del sistema y después de la adición de una segunda fracción de aguas residuales con preferentemente elevado contenido en COD (chemical oxigen demand, demanda química de oxígeno) tiene lugar una desnitrificación.

Sin embargo, a todos los procedimientos conocidos les es común, que hasta el momento no se haya documentado una transformación industrial fiable a gran escala. La razón de ello se encuentra en el hecho de que los microorganismos anaerobios oxidantes del amonio (reductores de nitritos de forma autótrofa) ya son inhibidos irreversiblemente con concentraciones de nitrito relativamente bajas). Por tanto, en virtud de la tasa de crecimiento extremadamente baja de estos microorganismos, fluctuaciones relativamente pequeñas en las condiciones de reacción pueden conducir a graves perturbaciones del proceso. Tampoco una disminución del contenido en oxígeno, por sí misma, puede conducir a una solución de estos problemas.

Conforme a la invención, se ha previsto que el valor del pH del sistema se regule a un valor nominal por control de una aireación intermitente, siendo el umbral de fluctuación del valor del pH como máximo 0,05 y preferentemente como máximo 0,02, y que la concentración de O2 se mantenga en un intervalo entre 0,2 mg/l y 0,4 mg/l, preferentemente entre 0,25 mg/l y 0,35 mg/l.

En sí es conocido, que el valor del pH pueda ser influenciado por la aireación, es decir que sea posible una regulación del valor del pH haciendo que la aireación dependa del valor del pH. Esto se describe, por ejemplo, en el documento EP 0 872 451 B para un procedimiento diferente al de la invención.

Sin embargo, lo esencial en la presente invención es el saber que el valor del pH se tiene que regular en un intervalo extremadamente estrecho, al mismo tiempo se tiene que mantener la concentración de oxígeno en un bajo nivel estrechamente definido y, además de esto, es necesario establecer la aireación de forma intermitente. Esto promueve que durante el intervalo de aireación la formación de nitrito domine claramente frente a la reducción de nitrito y que durante la pausa de aireación domine la reducción de nitrito. Puesto que a la formación de nitrito corresponde una liberación de H+ (Fig. 1c) y a la reducción del nitrito, una unión de H+, a través de la fijación del intervalo de control del pH se puede establecer previamente la concentración máxima de nitrito en el reactor. La elección del bajo valor límite del oxígeno durante el intervalo de aireación hace posible una reducción simultánea del nitrito y evita con ello una frecuente conexión y desconexión de la aireación.

Sorprendentemente, bajo las premisas anteriormente citadas se pueden conseguir condiciones del procedimiento particularmente estables, con las cuales se pueden excluir en gran medida perjuicios debidos a la inhibición de los oxidantes anaerobios del amonio por el nitrito. El sistema es también robusto en el caso de fluctuaciones del contenido en amonio de las aguas residuales aportadas. Como ya se ha indicado anteriormente, el procedimiento se lleva en una sola etapa como sistema de un único lodo, en una instalación SBR. En comparación con un procedimiento convencional de nitrificación/desnitrificación la demanda de oxígeno para la transformación del amonio a nitrógeno se puede reducir estequiométricamente en 60%. La demanda de carbono orgánico se puede reducir incluso en aproximadamente 90%.

Es particularmente ventajoso que la fase de reacción vaya seguida por una fase de separación de amoniaco, en la cual desciende el valor del pH. Durante la fase de reacción la concentración de amoniaco debería ser en lo posible alta, es decir que exista una elevada concentración de amonio con un valor del pH relativamente elevado, de aproximadamente 7,3. Con ello se inhibe la oxidación del nitrito. Por otro lado, la concentración de amonio en el transcurso de las aguas residuales tratadas debería ser en lo posible baja. Esto puede tener lugar a través de una disminución del valor del pH en una subsiguiente fase de separación de amoniaco, en la cual se ajusta un valor del pH disminuido en aproximadamente 0,1 a 0,3. Con... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento para el tratamiento de aguas residuales que contienen amonio en un sistema de un único lodo, en un reactor SBR, en el cual en una primera reacción el amonio se transforma en nitrito y en una segunda reacción, que transcurre paralelamente, se hacen reaccionar amonio y nitrito para dar nitrógeno molecular, manteniéndose la concentración de oxígeno en el reactor en un bajo nivel, manteniéndose la concentración de O2 en un intervalo entre 0,2 mg/l y 0,4 mg/l, caracterizado porque el valor del pH del sistema se regula a un valor nominal por control de una aireación intermitente, siendo el umbral de fluctuación del valor del pH como máximo 0,05 y preferentemente como máximo 0,02.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque la concentración de O2 se mantiene entre 10 0,25 mg/l y 0,35 mg/l.

3. Procedimiento según la reivindicación 1 o 2, caracterizado porque a la fase de reacción le sigue una fase de separación de amoniaco, en la cual se rebaja el valor del pH.

4. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque a la fase de reacción le sigue

una fase de separación de amoniaco, en la cual se lleva acabo una aireación en forma de gruesas 15 burbujas.

5. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque el valor nominal del valor de pH, en función de la eficiencia de transferencia del oxígeno OTE, se sitúa en un intervalo que se define por

pHs = 7,55 – 3 * OTE / 100 ± 0,05

6. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque el aporte de las aguas

20 residuales se hace de forma constante sobre el nivel del agua durante la fase de aireación y se distribuye a ser posible sobre una gran superficie.

7. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 6 caracterizado porque la edad del lodo se fija en un valor de al menos 20 días y como máximo 35 días.

**(Ver fórmula)**

Fig. 1a y Fig. 1b: biomasse = biomasa Substrat = sustrato

Fig. 1c: partielle Nitritation = nitritación parcial Anaerobe Ammonium Oxidation = oxidación anaerobia del amonio

**(Ver fórmula)**

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**(Ver fórmula)**

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