Procesos de nitrificación y desnitrificación en aguas residuales

Nitrificación

La nitrificación consiste en la oxidación del nitrógeno amoniacal hasta nitrato a base de aportar oxígeno al proceso. Las bacterias que llevan a cabo esto son autótrofas, necesitan materia inorgánica.

Consecuencias de la nitrificación

• Consumo de oxígeno
• Consumo de alcalinidad
• Producción de biomasa

Factores que influyen en la velocidad de crecimiento específico de las nitrificantes

• Temperatura: cada 7ºC aumenta la velocidad de crecimiento al doble, disminuyendo la edad del fango a la mitad.
• pH (Alcalinidad)
• Concentración de sustrato (Nitrógeno amoniacal)
• Concentración de oxígeno disuelto

Desnitrificación

La desnitrificación consiste en el paso del nitrato antes obtenido por nitrificación a nitrógeno gas para que escape a la atmósfera. Se debe hacer en un medio sin oxígeno en condiciones anóxicas, por consumo de NO3. Estas bacterias son heterótrofas. Tras un proceso de hidrólisis para pasar de materia orgánica lentamente biodegradable a fácilmente biodegradable, se produce otra vez respiración y síntesis:

Respiración

En ausencia de oxígeno y presencia de nitrato las bacterias desnitrificantes oxidan parte de la materia orgánica para obtener energía para el crecimiento y mantenimiento celular.

Síntesis

Otra fracción de la materia orgánica carbonada es utilizada como sustrato para las bacterias desnitrificantes heterótrofas para su crecimiento.

Consecuencias de la desnitrificación

• Ahorro de oxígeno: En la desnitrificación se produce un ahorro de oxígeno significativo respecto al proceso de nitrificación sola.
• Recuperación de alcalinidad: se recupera la mitad de la alcalinidad consumida en la nitrificación, amortiguándose el pH, que no baja tanto.

Condiciones para el desarrollo de la desnitrificación

• Debe haber en el reactor zonas libres de oxígeno: si hay oxígeno las bacterias heterótrofas no utilizan los nitratos.
• Debe existir demanda de oxígeno suficiente, es decir, presencia de sustrato como fuente de carbono.
• Debe haber presencia de formas oxidadas de nitrógeno.

Fundamentos microbiológicos

Conseguir de manera simultánea la eliminación de materia orgánica y de nitrógeno por nitrificación y desnitrificación, y se configura el decantador secundario para la separación de sólidos en suspensión.

Transformaciones del NTK según el tipo de transformación

Depuradora sin nitrificación

Si el reactor no tiene eliminación de nitrógeno, solo lo que toman las bacterias para crecer. En la salida del decantador 2º se tiene nitrógeno orgánico no biodegradable y amonio efluente.

Depuradora con nitrificación

Se puede nitrificar la mayor parte. La salida de nitrógeno total es la misma, pero ya no todo es nitrógeno amoniacal. Se nitrifica todo salvo, el nitrógeno orgánico no biodegradable y el nitrógeno amoniacal que fuga.

Depuradora con nitrificación y desnitrificación

No hay que desnitrificar todo, porque en la salida se pueden obtener NT = 10 mg/L. En la salida, por lo tanto, se tiene lo correspondiente a las fugas, el nitrato que no desnitrificamos, nitrógeno gas producto de la desnitrifación y nitrógeno orgánico no biodegradable.