PROCEDIMIENTO DE ELIMINACIÓN DE NITRÓGENO POR VÍAS ANAERÓBICAS SOBRE SOPORTE PLÁSTICO.

Procedimiento de eliminación de nitrógeno por vías anaeróbicas sobre soporte plástico.

La presente invención se refiere a un procedimiento para la eliminación de nitrógeno de aguas residuales que comprende las siguientes etapas:

a) nitrificación parcial del amonio por bacterias autótrofas amoniooxidantes;

b) eliminación anaeróbica del nitrógeno inorgánico de las aguas provenientes de (a) por bacterias autótrofas anaeróbicas;

caracterizado porque las bacterias autótrofas amoniooxidantes de la etapa (a) y las bacterias autótrofas anaeróbicas de la etapa (b) están en forma de biopelícula sobre un soporte y;

caracterizado porque las etapas (a) y (b) se llevan a cabo en tanques diferentes.

La presente invención se refiere a un procedimiento para tratar aguas residuales con altos contenidos de nitrógeno por medio de distintas biomasas autótrofas. Por tanto, la invención se podría encuadrar en el sector técnico de procedimientos de depuración de aguas residuales.

ESTADO DE LA TÉCNICA

En la actualidad, las tecnologías más innovadoras para eliminar nitrógeno del licor de retornos de fangos se basan en la existencia de dos reacciones bioquímicas por 15 bacterias:

-

(1) NH4+ + 1, 5O2 → NO2 + H2O + 2H+

+--

(2) NH4 + 1, 32NO2 + 0, 066HCO3 + 0, 13H+ → 1, 02N2 + 0, 26NO3 + 2, 03H2O +

0, 066CH2O0, 5N0, 15 La primera reacción denominada “Nitritación Parcial” es realizada por bacterias amonioxidantes (XNH) y el alto amonio del licor se transforma parcialmente en nitrito, requiriendo, por tanto, un menor consumo de oxígeno, respecto a la nitrificación total. En la segunda reacción, realizada por bacterias autótrofas anaeróbicas (XAN) , el

amonio y el nitrito resultantes de la primera reacción se transforman fundamentalmente en nitrógeno gas y una pequeña fracción de nitrato. El conjunto de las dos reacciones se denomina “Desamonificación”.

Para llevar a cabo estas reacciones, el mercado ofrece básicamente 3 tecnologías:

1) Procedimiento con biomasa en biopelícula granular, pudiéndose llevar a cabo las dos reacciones bien en 2 reactores o tanques separados (Sharon®-Anammox ®, descrito en la patente US6383390B1) o bien en un único reactor donde interaccionan ambas biomasas y reacciones (Anammox®, descrito en la patente WO9807664A1)

2) Procedimiento DEMON® con biomasas en suspensión en un único reactor, descrito en la patente US2009272690A1; y

3) Procedimiento Anita-mox® con biomasa en biopelícula sobre soporte plástico en un único reactor. La implantación de estas tecnologías en estaciones depuradoras de aguas residuales (EDAR) urbanas está todavía poco extendida, lo cual se atribuye a la complejidad de las mismas. Con el objeto de ahorrar costes de inversión debido al alto precio del relleno utilizado, se intenta mantener los dos pasos obligatorios del proceso en una única biopelícula (en lugar de dos diferenciadas como el objeto de esta invención) , es decir, sobre un mismo relleno en un único tanque se intenta generar una biopelícula que en su capa externa esté colonizada por microorganismos nitrificantes (amoniooxidantes) , que es donde se necesita las condiciones aeróbicas, y en sus capas internas (donde el oxígeno no llega) se desarrollan las bacterias autótrofas anaeróbicas. Mantener este equilibrio requiere un control muy fino de las condiciones de operación para no desequilibrar este desarrollo de biopelícula multipoblacional.

DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN

La presente invención se refiere a un procedimiento para la eliminación de nitrógeno de aguas residuales, mediante una tecnología que se caracteriza por ser sencilla y robusta, gracias a que se basa en los siguientes aspectos:

1. Se desarrollan biomasas en biopelícula y suspensión, en vez de únicamente biomasas en suspensión (procedimiento Demon) ya que ello permite operar con unas concentraciones de oxígeno disuelto en el seno del líquido (1-2 mg/l) no tan bajas como en otros métodos (0, 2 mg/l en Demon) y sistemas de control de oxígeno disuelto (OD) y pH menos complicados o sofisticados. Además hay que tener en cuenta que tanto las bacterias amonioxidantes (XNH) como las bacterias autótrofas anaeróbicas tienden a generar biopelículas de modo natural, es decir, que si hay un soporte, las bacterias generan biopelículas. .

2. Se emplea biopelícula sobre soporte plástico, ya que los tanques son geométricamente mucho más sencillos frente al procedimiento granular que requiere una hidrodinámica especial, ya que requiere que los tanques (o reactores) tengan

geometría alargada. Además para que se formen dichos gránulos, se necesitan unas condiciones de agitación muy especiales.

3. Se emplean dos tanques frente a un único tanque empleado en el estado del arte con el fin de disponer de mayor flexibilidad para el control automático basado en sensores online. Ello proporciona una mayor estabilidad de la biopelícula y del funcionamiento de cada uno de los tanques y por tanto una mayor robustez del sistema global ante las lógicas variaciones en las características del licor de retorno.

4. Se ahorra 60% de consumo de oxígeno y 100% de la fuente de carbono con 10 respecto a la predesnitrificación-nitrificación convencional.

Por tanto, las ventajas del procedimiento de la presente invención son:

-El proceso produce un menor consumo de oxígeno que en los procesos 15 convencionales.

-No es necesaria materia orgánica para eliminar la especie oxidada de nitrógeno.

-La implantación de este sistema en una planta existente es fácil ya que es un 20 elemento fuera del proceso principal.

-Gran parte de las bacterias que participan en los diferentes procesos están fijas sobre una biopelícula móvil, lo que hace que estén retenidos en sus respectivos tanques ante cualquier eventualidad del proceso, ya sea hidráulica, química o

biológica.

Por tanto, un primer aspecto de la presente invención se refiere a un procedimiento para la eliminación de nitrógeno de aguas residuales que comprende las siguientes etapas:

a) nitrificación parcial del amonio de las aguas residuales por bacterias autótrofas amoniooxidantes;

b) eliminación anaeróbica del nitrógeno inorgánico de las aguas provenientes de (a) 35 por bacterias autótrofas anaeróbicas;

caracterizado porque las bacterias autótrofas amoniooxidantes de la etapa (a) y las bacterias autótrofas anaeróbicas de la etapa (b) están en forma de biopelícula sobre un soporte y;

caracterizado porque las etapas (a) y (b) se llevan a cabo en tanques diferentes.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN

Un primer aspecto de la presente invención se refiere a un procedimiento para la eliminación de nitrógeno de aguas residuales que comprende las siguientes etapas:

a) nitrificación parcial del amonio de las aguas residuales por bacterias autótrofas amoniooxidantes;

b) eliminación anaeróbica del nitrógeno inorgánico de las aguas provenientes de (a) por bacterias autótrofas anaeróbicas;

caracterizado porque las bacterias autótrofas amoniooxidantes de la etapa (a) y las bacterias autótrofas anaeróbicas de la etapa (b) están en forma de biopelícula sobre un soporte y;

caracterizado porque las etapas (a) y (b) se llevan a cabo en tanques diferentes.

Por “aguas residuales” (también llamados efluentes con altos contenidos de nitrógeno) se entiende los escurridos obtenidos en deshidratación de fangos digeridos anaeróbicamente, donde la concentración de amonio puede alcanzar niveles de hasta 1000 mg/l. En el caso en que las concentraciones fueran superiores a 1000 mg/l, podría haber una etapa previa en la que se diluyen las aguas residuales con agua,

para ajustar la concentración de la entrada. Esta dilución se puede llevar a cabo en el depósito de retención.

Por el término “nitritación parcial” se entiende a la oxidación del amonio a nitrito, donde el estado de oxidación de nitrógeno varía de -3 a 3.

La etapa (a) de nitritación parcial que tiene como objetivo transformar parcialmente la concentración de amonio del licor de retornos en nitrógeno de nitrito mediante bacterias amonioxidantes (XNH) tanto en suspensión en el seno del liquido del tanque como (mayormente) adheridas en forma de biopelícula a un soporte plástico. Las bacterias nitritoxidantes (XNO) se eliminan por lavado, para minimizar la oxidación de nitrito a nitrato. En las condiciones del procedimiento de la invención, la concentración de nitrato en el tanque donde se lleva a cabo la etapa (a) es de 40 mg/l a 100 mg/l, preferiblemente de 60 mg/l a 80 mg/l.

Con el fin de conseguir un funcionamiento apropiado, el grado de transformación del amonio debe de ser del 60% con precisión y de forma estable y robusta. Para ello, el tanque está dotado de un sistema de control automático basado en sensores online de OD, NH4+ y NO3-. La DBO (demanda biológica de oxígeno) del licor de retornos se elimina en este mismo tanque mediante su transformación en CO2 y bacterias heterótrofas que crecen en suspensión y biopelícula. El sistema de control permite minimizar la inhibición de las bacterias amonioxidantes por DBO.

Por el término “bacterias autótrofas amonio-oxidantes” (XNH) se entiende los microorganismos... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento para la eliminación de nitrógeno de aguas residuales que comprende las siguientes etapas:

a) nitrificación parcial del amonio de las aguas residuales por bacterias autótrofas amoniooxidantes;

b) eliminación anaeróbica del nitrógeno inorgánico de las aguas provenientes de (a) 10 por bacterias autótrofas anaeróbicas;

caracterizado porque las bacterias autótrofas amoniooxidantes de la etapa (a) y las bacterias autótrofas anaeróbicas de la etapa (b) están en forma de biopelícula sobre un soporte y;

caracterizado porque las etapas (a) y (b) se llevan a cabo en tanques diferentes.

2. El procedimiento según la reivindicación anterior caracterizado porque el soporte es móvil.

2.

3. El procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque las bacterias autótrofas amoniooxidantes de la etapa (a) y las bacterias autótrofas anaeróbicas de la etapa (b) además están en suspensión.

4. El procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores donde la concentración de amonio en las aguas residuales a la entrada del tanque donde se lleva a cabo la etapa (a) es de 400 mg/l a 1000 mg/l, preferiblemente de 600mg/l a 800 mg/l.

5. El procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde el tanque donde se lleva a cabo la etapa (a) es un taque aireado.

6. El procedimiento según la reivindicación anterior, donde la concentración de oxígeno disuelto en el tanque donde se lleva a cabo la etapa (a) es de 1, 3 mg/l a 3, 0 35 mg/l.

7. El procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde el ratio NO2-/NH4+ en el tanque donde se lleva a cabo la etapa (a) es de 1 a 1, 5.

8. El procedimiento según la reivindicación anterior, donde el ratio NO2-/NH4+ en el 5 tanque donde se lleva a cabo la etapa (a) es 1, 3.

9. El procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores donde el pH en el tanque donde se lleva a cabo la etapa (a) es de 6 a 8, preferiblemente de 6, 5 a 7, 5.

1.

10. El procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores donde la etapa (a) se lleva a cabo a una temperatura de 20ºC a 40ºC, preferiblemente de 30ºC a 35ºC.

11. El procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores donde la concentración de nitrato en el tanque donde se lleva a cabo la etapa (b) es de 130 a 80 mg/l.

12. El procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores donde el pH 20 en el tanque donde se lleva a cabo la etapa (b) es de 7 a 9, 5, preferiblemente, de 7, 5 a 8, 5.

13. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque cuando la concentración de nitrito en el tanque donde se lleva a cabo la etapa 25 (b) es superior a 80 mg/l, el tanque donde se lleva a cabo la etapa (b) se alimenta directamente de aguas residuales.

14. Procedimiento cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque además comprende una etapa (c) de separación de la biomasa en suspensión de las 30 aguas tratadas provenientes de la etapa (b) .

15. Procedimiento según la reivindicación anterior, caracterizado porque, cuando la concentración de nitrito en el tanque donde se lleva a cabo la etapa (b) es superior a 80 mg/l, la biomasa separada en la etapa (c) se recircula a la etapa (b) .

16. El procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque hay un depósito de retención anterior al tanque de la etapa (a) .

FIG. 1