Comportamiento de procesos híbridos para la eliminación de nitrógeno de purines de cerdo operados con carga aplicada óptima

Résumé

La presente tesis se ha centrado en determinar los parámetros de diseño y operación óptimos que permitan el funcionamiento eficiente y estable de procesos híbridos (biomasa en biopelícula y en suspensión) operando con carga crítica aplicada, asociada a un tiempo de retención hidráulico óptimo. Para definir esta carga se ha adoptado el criterio de un efluente con una concentración de amonio y nitrito entre 10 y 30 mgN/l. Con este objetivo, se ha llevado a cabo la experimentación en planta piloto de un proceso híbrido en configuración de predesnitrificación-nitrificación (HD-HN), empleando soportes cilíndricos de polietileno (KaldnesTM K3 y Biofilm ChipTM P, respectivamente) y con una elevada concentración de sólidos en suspensión. Este proceso ha mostrado un potencial nitrificante superior al de los procesos convencionales de fangos activos. La tasa de nitrificación a 20ºC ha alcanzado 325 gN-NH4/m3ae¿d con un coeficiente de Arrhenius de 1.08 y una variación linear de 30 gN/m3ae¿d por cada mg/l de oxígeno disuelto. Los ensayos de actividad han permitido concluir que la capacidad nitrificante se debe mayoritariamente a la biopelícula, mientras que la desnitrificación tiene lugar fundamentalmente en suspensión. Las situaciones de inestabilidad con amonio y nitrito por encima de los valores objetivo de operación han ido ligadas al oxígeno disuelto bajo y/o a la presencia de elevado amoniaco. También se ha estudiado otro proceso con predesnitrificación híbrida, un decantador intermedio y nitrificación en reactores con baja concentración de sólidos suspendidos. Para los reactores aerobios se emplearon dos tipos de soportes diferentes: AMB Biomedia (reactor de lecho móvil) y relleno granular (reactor circulante). Los resultados experimentales obtenidos han revelado que el reactor circulante tiene un potencial de nitrificación superior al del lecho móvil agitado y similar al del proceso híbrido. El reactor de lecho móvil ha presentado notables inestabilidades en el nitrito efluente debido al desprendimiento de la biomasa nitritooxidante desde la biopelícula por competición con otras biomasas. Por ello, se piensa que el proceso HD-N es el más adecuado para llevar a cabo la eliminación de nitrógeno vía nitrificación parcial. Por último, se ha llevado a cabo el modelado matemático de los procesos HD-HN y HD-N junto con su calibración, lo que ha permitido realizar un estudio sistemático de simulaciones que ha facilitado la delimitación de los criterios para un diseño y operación óptimo.