La manera más adecuada de eliminar el Nitrógeno es la vía
biológica.
El nitrógeno llega a la E.D.A.R en forma de nitrógeno
amoniacal (NH4). Para eliminarlo, primero debemos oxidarlo a nitrato
y, posteriormente, transformar ese nitrato en Nitrógeno gaseoso, el cual podrá
ser expulsado a la atmósfera.
Estos procesos reciben el nombre de Nitrificación y Desnitrificación,
los cuáles constituyen el método más adecuado para la eliminación del
Nitrógeno, ya que presenta una elevada eficacia de eliminación, una alta
estabilidad y fiabilidad, un fácil control del proceso, unas bajas necesidades
de espacio y un coste relativamente aceptable.
La Nitrificación es el proceso mediante el cual, el Nitrógeno
amoniacal se oxida en dos etapas. En la primera etapa, el Nitrógeno amoniacal
se oxida transformándose en Nitrito, y en la segunda etapa, el nitrito se oxida,
transformándose en Nitrato. A continuación podéis ver las reacciones que tienen
lugar en el proceso de nitrificación:
·
Reacción
primera fase:
·
Reacción
segunda fase:
·
Reacción
total:
Estas reacciones las llevan a
cabo bacterias muy especializadas, diferentes de aquellas que degradan la
materia orgánica. Estas bacterias reciben el nombre de amonio-oxidantes (AOB) y
nitrito-oxidantes (NOB). Este tipo de bacterias se reproducen más lentamente y
son muy sensibles a cambios en su medio habitual. Para que se dé adecuadamente
el proceso de Nitrificación, es necesario una cantidad de Oxígeno disuelto de
al menos 2 gr/l, por lo que tendremos que aportarlo de manera mecánica
(turbinas o difusores)
La Desnitrificación es el
proceso mediante el cual los nitratos generados en la Nitrificación, se
transforman en Nitrógeno gas. A continuación, se pueden observar las reacciones
que tienen lugar en este proceso:
·
Reacción primera fase:
·
Reacción
segunda fase:
·
Reacción
total:
Este proceso lo llevan a cabo
unas bacterias llamadas bacterias desnitrificantes. Para que estas bacterias actúen,
es necesario que el agua tenga una elevada cantidad de materia orgánica, una
fuente de nitratos elevada, muy poco Oxígeno libre y un pH situado entre 7 y 8.
El Oxígeno que contienen los nitratos es suficiente para que estas bacterias
lleven a cabo su función, por lo que los niveles de Oxígeno en el medio en el
que actúan no deben sobrepasar los 0,2 mg/l.
Así, el Nitrógeno gas
asciende a la superficie en forma de burbujas, las cuales pasan a formar parte
de la atmósfera.
¿Cómo se dan estos procesos en una E.D.A.R?
Ambos tienen lugar en el
reactor biológico, pero con distintas condiciones. Como ya hemos visto, la Nitrificación
requiere de un aporte de Oxígeno que la Desnitrificación no necesita, por lo
tanto se darán en zonas distintas.
Para que se produzca la
Nitrificación, se dispondrá de tanques aerobios, donde se producirá un aporte
de Oxígeno mediante difusores (cada vez se utilizan menos las turbinas, pues
son menos eficientes). Este aporte de Oxígeno supone un coste significativo,
por lo que actualmente se están estudiando métodos para reducir esa cantidad de
Oxígeno necesaria en la Nitrificación. Por otra parte, para que se produzca la
Desnitrificación, se dispondrá de tanques anóxicos, donde no habrá ningún
aporte de Oxígeno.
Resumiendo, tendremos una
zona aerobia con presencia de Oxígeno, el cual actúa como aceptor de electrones
y una zona anóxica, sin presencia de Oxígeno, donde los nitratos actúan como
aceptores de electrones.
A continuación se muestra una
imagen con el esquema de tratamiento:
Como se puede observar,
tenemos primero la zona anóxica, que necesita una buena cantidad de materia
orgánica, por lo que será necesario recircular los nitratos generados en la
nitrificación al tanque anóxico, donde se produce la desnitrificación, mediante una tubería de recirculación.
Para terminar, es necesario
aclarar la necesidad de operar con TRC (tiempos de retención celular) elevados
para que se den estos procesos. El TRC es el tiempo que los sólidos permanecen
en el sistema, por lo que esta cantidad de sólidos se verá incrementada al
trabajar con TRC elevados.
Los parámetros esenciales
para diseñar el esquema de tratamiento propuesto son los siguientes:
- TRC
- % Volumen anóxico
- Relación de recirculación interna de nitratos
- Concentración de Oxígeno en los reactores aerobios: 2 mg / l
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