nº 151 mayo - junio 2011consorciodolouro.es/sites/default/files/publicaciones/2011_retema... ·...

11
Nº 151 MAYO - JUNIO 2011 www.retema.es AÑO 24 1987 / 2011 Tratamiento, Depuración y Desalación de aguas EDAR de Lugo EDAR de Gavá-Viladecans Planta Desnitrificadora de L´Eliana Proyecto de Conducción de Agua Tajo-Segura a La Mancha Directorio de Empresas del Sector Novedades / Noticias / Nuevas Tecnologías EDAR de Lugo página 9

Upload: trinhkhanh

Post on 06-Oct-2018

216 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Nº 151 MAYO - JUNIO 2011www.retema.es

AÑO 24 1987 / 2011

Tratamiento, Depuración y Desalación de aguasEDAR de Lugo

EDAR de Gavá-ViladecansPlanta Desnitrificadora de L´ElianaProyecto de Conducción de Agua

Tajo-Segura a La Mancha

Directorio de Empresas del SectorNovedades / Noticias / Nuevas Tecnologías

EDAR de Lugopágina 9

S UMARIO

EDITAC & M P UBL ICACIONES , S .L .

DIRECTORAgustín Casillas Gonzá lez

[email protected]

P UBL ICIDADDavid Casillas Paz

[email protected]

REDACCION, ADMINIS TRACION,P UBL ICIDAD Y S US CRIP CIONES

C/ Jacinto Verdaguer, 25 - 2.º B - E sc. A28019 MADRID

Tels. 91 471 34 05Fax 91 471 38 98

[email protected]

REDACCIÓNLuis Cordero

[email protected]

ADMINIS TRACION Y S US CRIP CIONESS ilvia Lorenzo

[email protected]

MAQUETACIÓNDpto. P ropio

IMP RIMEEUROCOLOR, ARTES GRÁF ICAS .

S uscripción 1 año (6 + 2 núm .): 86 €S uscripción 1 año resto de europa : 160 €

S uscripción 1 año resto de pa ises (A ir m ail): 234 €

Depósito Legal M.38.309-1987ISSN 1130 - 9881

La dirección de RETEMA no se hace responsable delas opiniones contenidas en los artículos firmados queaparecen en la publicación.

La aparición de la revista RETEMA se realiza a mesesvencidos.

© Prohibida la reproducción total o parcial por cualquier mediosin autorización previa y escrita del autor.

REPORTAJEESTACIÓN DEPURADORA DE AGUAS RESIDUALES DE LUGO.Página 9

ELIMINACIÓN SOSTENIBLE DE NITRÓGENO DE LA CORRIENTEDE RETORNO DE EDARS.Página 24

REACTORES BIOLÓGICOS HÍBRIDOS INNOVADORES UTILIZANDOMEMBRANAS.Página 34

REPORTAJEPROYECTO DE AMPLIACIÓN DE TRATAMIENTO Y TERCIARIO DELA EDAR DE GAVÁ-VILADECANS.Página 41

BALANCE DE 40 AÑOS DE DESALACIÓN EN ESPAÑA.Página 58

REPORTAJEPLANTA DESNITRIFICADORA DE LA L´ELIANA (VALENCIA).Página 63

PUBLIREPORTAJEEFICIENCIA ELÉCTRICA SOSTENIBLE EN LOS BOMBEOS DEAGUAS RESIDUALES.Página 76

ANAMMOX: HACIA UNA ELIMINACIÓN SOSTENIBLE DEL AMONIOEN LOS EFLUENTES DE DIGESTORES ANAEROBIOS DE PURINES.Página 84

CONDUCCIÓN DE AGUA DESDE EL ACUEDUCTO TAJO-SEGURAPARA INCORPORACIÓN DE RECURSOS A LA LLANURA MANCHEGA.(AB, CR Y CU)Página 94

DIRECTORIO DE EMPRESAS DEL SECTORPágina 102

NOTICIASPágina 110

S UMARIO

P ORTADAEDAR de Lugo

M AYO - J U N I O 2 0 1 1A Ñ O X X I V - N º 1 5 1

www.retema.es

PUBLICIDAD DE PORTADA

BOMBAS IDEAL S.A. empezó a fabricar bombas en 1902, desdeesa fecha la máxima de nuestra empresa ha sido ofrecer solucioneseficaces para cualquier necesidad de bombeo en instalaciones de to-do tipo. Siempre nos hemos guiado por la “CALIDAD” y la “INNO-VACIÓN”, por ello aplicamos en cada momento la tecnología másavanzada, tanto en diseño como en fabricación.

www.bombasideal.com

Eliminación sostenible de nitrógenode la corriente de retorno de EDARs

Mayo - Junio 201124

1. INTRODUCCIÓN

La eliminación de nutrientes(principalmente nitrógeno N y fósfo-ro P) en las aguas residuales es ne-cesaria para evitar la proliferaciónde algas o eutrofización de lasaguas receptoras. El vertido de es-tos compuestos está limitado por ladirectiva europea de aguas resi-duales urbanas y por lo tanto es ne-cesario llevar a cabo su eliminaciónen las Estaciones Depuradoras deAguas Residuales (EDARs). Pues-to que la corriente de retorno a lacabecera de la depuradora (Figura1) es la corriente más cargada en Ny P de la planta, y es equivalente a

alrededor del 20% de la carga deentrada, la retirada de ambos nu-trientes en esa corriente mejora laeficiencia global de la depuradoraen cuanto a eliminación de nutrien-tes y consumo energético.

2. ELIMINACIÓN DE NITRÓGENO

La eliminación del nitrógeno pre-sente en las aguas residuales urba-nas y en gran parte de las aguas in-dustriales, se lleva a cabotradicionalmente mediante la combi-nación de los procesos biológicosde nitrificación y desnitrificación. Lanitrificación es la oxidación a nitrito onitrato del amonio. Este proceso

consta de dos etapas, la oxidacióndel nitrógeno amoniacal a nitrito y laposterior oxidación de éste a nitrato(ecuaciones [1] y [2]) y lo llevan a ca-bo bacterias autótrofas oxidantes deamonio (BOA) y oxidantes de nitrito(BON) (Khin y Annachhatre, 2004).

NH4+ + 1,5 O2 ® NO2

- + H2O +2 H+ [1]

NO2- + 0,5 O2 ® NO3

- [2]

Durante la desnitrificación se re-ducen el nitrato y el nitrito forma-dos a nitrógeno gas bajo condicio-nes anóxicas, consumiéndosemateria orgánica (ecuación [3]).

1-2 José Ramón Vázquez Padín, 1 Roberto González Fernández, 1 Frank Rogalla, 2 Anuska Mosquera Corral,2 Jose Luis Campos González, 2 Ramón Méndez Pampín

1 AQUALIA. 2 UNIVERSIDAD DE SANTIAGO DE COMPOSTELA. DPTO. INGENIERÍA QUÍMICA

Depuración

Este proceso lo llevan a cabo bac-terias heterótrofas desnitrificantes.

8NO3- + 5CH3COOH ® 8HCO3

- +6H2O + 2CO2 + 4N2 [3]

Las unidades de lodos activosconvencionales pueden diseñarsepara eliminar nitrógeno medianteasimilación y nitrificación/desnitrifi-cación cuando se cumple:

- una edad de lodo larga paramantener las bacterias nitrifican-

tes (alrededor de 10 días a tem-peraturas de 15 ºC).

- una capacidad de oxigenaciónde 4,7 kg O2/kg N.

- una relación DQO/N mayor de5 kg/kg. Si esa relación es inferiora 5 se necesita añadir una fuentede carbono externa, lo que encare-ce la operación.

Para el tratamiento de aguascon una relación DQO/N baja hasurgido en los últimos años un pro-ceso nuevo: el proceso Anammox.

3. PROCESO ANAMMOX

El proceso Anammox (AnaerobicAmmonium Oxidation) fue descu-bierto hace aproximadamente 15años en la Universidad Técnica deDelft (Holanda) durante la opera-ción de una planta piloto desnitrifi-cante, tratando aguas residuales deuna planta de levaduras. Este pro-ceso lo realiza un grupo de bacte-rias autótrofas capaz de oxidar elamonio a nitrógeno gas utilizandonitrito como aceptor de electrones(ecuación [4]), sin necesidad deaportar materia orgánica ni oxígeno:

NH4+ + 1,32 NO2

- + 0,066 HCO3- +

0,13 H+ ® N2 + 0,26 NO3- + 0,066

CH2O0,5N0,15 + 2 H2O [4]

Las bacterias que realizan elproceso Anammox pertenecen algénero Planctomycetes, siendo sutemperatura y pH óptimos de 35 ºCy 8.0, respectivamente. La produc-tividad de estas bacterias es baja ysu tiempo de duplicación es alto(en torno a 10 días). Con esa bajatasa de crecimiento, las puestas enmarcha de los reactores se alarganmucho en el tiempo, de ahí quesea necesaria la operación del pro-ceso en reactores que tengan bue-na capacidad de retención de bio-

Mayo - Junio 2011 25

Depuración

Figura 1. Corriente de retorno en una EDAR.

Diagrama EDAR Lagares

masa. Otra característica de estosmicroorganismos es que su activi-dad se ve inhibida en presencia dealtas concentraciones de oxígeno,nitrito o materia orgánica.

Para poder aplicar el procesoAnammox a la eliminación de nitró-geno de las aguas residuales esnecesario disponer de un efluentecon concentraciones adecuadasde nitrito y amonio. El amonio estápresente en los efluentes de diges-tores de lodos mientras que el nitri-

to se puede generar mediante laoxidación previa del 50% del amo-nio a nitrito, un proceso que se de-nomina Sharon (Single reactor sys-

tem for High Ammonium RemovalOver Nitrite) cuando se lleva a ca-bo en un quimiostato.

Dos configuraciones alternati-vas son posibles para llevar a caboel proceso de eliminación autótrofade nitrógeno:

1) Procesos en dos etapas: nitri-ficación parcial del 50% del amonioa nitrito en el primer reactor que ali-mentaría un posterior reactorAnammox,

2) Realización conjunta de lasdos etapas de la eliminación autó-trofa de nitrógeno en un único re-actor, este proceso ha recibido di-ferentes nombres:

- CANON: Complete AutotrophicNitrite-removal Over Nitrite;

- OLAND: Oxygen Limited Nitrifi-cation Denitrification;

- DEMON o DEAMON para de-ammonification, etc.

Para que el proceso de nitrifica-ción parcial (reacción aerobia) y elproceso Anammox (reacción anó-xica) sucedan en un único reactor,la biomasa ha de crecer en formade biopelícula. Al crecer de esa for-ma se crea un gradiente de con-centraciones a lo largo de dichabiopelícula que permite tener unazona aerobia, la que está en con-tacto con el medio aireado, y unazona anóxica más interna. Paraque la biomasa se desarrolle enforma de biopelícula, se puede in-troducir un soporte en el reactor odesarrollar la biomasa en forma deagregados o gránulos (Figura 2).

La puesta en marcha de un sis-tema nitrificación parcial-Anam-mox en una unidad se puede reali-zar mediante dos estrategiasdiferentes:

1) Inoculación del reactor conbiomasa Anammox suministrandoaire para mantener condiciones mi-croaerobias (Sliekers et al., 2003)

26 Mayo - Junio 2011

Depuración

Diagrama de flujo de la EDAR Lagares

2) Operación de un reactor nitri-ficante bajo condiciones limitantesde oxígeno para obtener la rela-ción molar amonio/nitrito deseadaen el sistema y luego inocular bio-masa enriquecida en bacteriasAnammox (Pynaert et al., 2004).

La segunda estrategia ha dadomejores resultados porque cuandose aplica la primera estrategia seobserva un importante descensode la actividad Anammox inicial y elreactor tarda mucho en alcanzarcondiciones óptimas (Sliekers etal., 2003). Además, para la segun-da opción, sólo se necesita una pe-

queña cantidad de biomasa Anam-mox para arrancar el proceso (Váz-quez-Padín et al., 2009).

4. VENTAJAS DEL PROCESO DEELIMINACIÓN AUTÓTROFA DENITRÓGENO

Las ventajas del proceso de eli-minación autótrofa de nitrógeno sise compara con la tecnología con-vencional de nitrificación-desnitrifi-cación son múltiples. Las estequio-metrías de las reaccionescatabólicas necesarias para elimi-nar nitrógeno por ambas vías sepresentan en las ecuaciones [5](vía convencional de nitrificación-desnitrificación considerando me-tanol como fuente de carbono) y [6](combinación de nitrificación par-cial y Anammox).

NH4+ + 0,83 CH3OH + 2 O2 +

HCO3- ® 0,5 N2 + 4,17 H2O +

1,83 CO2 [5]

NH4+ + 0,85 O2 + 1,11 HCO3

- ®0,44 N2 + 0,11 NO3

- + 2,56 H2O +1,11 CO2 [6]

En base a estas estequiometrí-as se pueden calcular y compararvarios parámetros como el consu-mo de oxígeno, el consumo deDQO o la emisión de CO2 tal y co-mo se muestra en la Tabla 1.

Se observa, por lo tanto, que lacombinación de la nitrificación par-cial y el proceso Anammox presen-ta las siguientes ventajas frente alproceso convencional de nitrifica-ción-desnitrificación:

1) Ahorro de casi dos tercios deloxígeno requerido y por lo tanto unareducción energética equivalente;

2) No necesita fuente de materiaorgánica;

3) La productividad de lodos esmucho menor;

4) Baja producción de CO2 y deotros gases de efecto invernadero(N2O y NO).

Mayo - Junio 2011 27

Depuración

Figura 2. Esquema del proceso nitrificación par-cial-Anammox en una unidad con biomasa gra-nular (BOA = bacterias oxidantes de amonio).

5. PLANTAS ANAMMOXEXISTENTES EN EL MUNDOA ESCALA INDUSTRIAL

En la actualidad se encuentranen operación varias plantas basa-das en la tecnología Anammox aescala industrial (Abma et al., 2007;Wett, 2007), tres de las cuales sesitúan en los Países Bajos, y unaen Alemania, Austria, Suiza, Suecia

y Japón, respectivamente (Tabla 2).La variante llamada DEMON, simi-lar al proceso instalado en Strass yGlarnerland (Tabla 2), reivindica alinicio del añó 2011 la existencia de7 instalaciones más a escala real:en Alemania (3), Suiza (2) y PaísesBajos (1), Hungría (1) con 6 más enconstrucción: Alemania (2), Austria(2), Países Bajos (1) y Serbia (1).

Cuatro de las primeras plantasinstaladas a escala industrial se handiseñado para tratar el sobrenadan-te de digestores de lodos, aunqueexisten otras plantas que han alcan-zado la capacidad de eliminaciónde nitrógeno deseada tratandoaguas de diferentes procedencias,lo que indica la amplia aplicabilidaddel proceso. Es importante señalarque los tiempos de puesta en mar-

cha se han acortados significativa-mente a medida que ha aumentadola experiencia con el proceso asícomo la disponibilidad de inóculo,de 2,5 años en la primera planta enAustria hasta sólo 50 días en la ubi-cada en Suiza, que fue inoculadacon un camión de 20 m3 de lodoprocedente de la primera.

En base a estas experiencias aescala industrial se han hecho unasestimaciones económicas, compa-rando la eliminación de nitrógenomediante el proceso convencionalde nitrificación-desnitrificación y elde nitrificación parcial-Anammox.Los resultados obtenidos muestranimportantes beneficios de este últi-mo, reduciendo la energía necesa-ria de 2,8 a 1 kWh/kg N y los costestotales de eliminación de nitrógenode 5 a 1 €/kg N.

6. APLICACIONES DELPROCESO ANAMMOX

Tal y como se puede ver en laTabla 2, el proceso Anammox seaplica en diversas EDARs al trata-miento de la corriente de retornode las mismas. Esta corriente co-rresponde al escurrido de la co-rriente de salida del digestor ana-erobio de lodos. Las aguas deretorno de los digestores de lodoscontienen de un 15 a un 25% de lacarga de nitrógeno que entra a laplanta en tan sólo el 1% del flujocon concentraciones que van de300 a 1.700 mg N/L en forma deamonio (Fux and Siegrist, 2004).

Esta corriente al haber sido tra-tada previamente mediante unsistema anaerobio tiene una can-tidad de materia orgánica baja ypoco biodegradable y su tempe-ratura es relativamente alta, entorno a 30 °C. Otra característicaimportante de esta corriente esque su relación HCO3

-/NH4+ es

28 Mayo - Junio 2011

Depuración

Tabla 1. Comparación estequiométrica del proceso de nitrificación-desnitrificación frente alproceso nitrificación parcial-Anammox

ProcesosConsumo de O2

(kg O2/kg N)

Consumo deDQO

(kg DQO/kg N)

Emisión de CO2(kg CO2/kg N)

Producción delodo

(kg SSV/kg N)

Nitrificación-Desnitrificación 4,57 2,86 5,76 > 1

Nitrificación par-cial-Anammox 1,71 0 3,14 < 0.1

Tabla 2. Primeras plantas Anammox a escala industrial

Proyecto Aplicación Volumen(m3)a

Capacidadalcanzada(kg N/d)

Período depuesta enmarcha

Waterboard Hollandse Delta,Holanda (2 unidades)

Municipal (agua deretorno) 72 750 3,5 años

Ruhrverband, Hattingen,Alemania

Municipal (agua deretorno) 320 180 3 años

Strass, Austria (1 unidad) Municipal (agua deretorno) 500 350 2,5 años

IWL, Holanda (2 unidades) Curtido 100 150b 1 año

Waterstromen, Holanda(1 unidad)

Procesado de pata-tas 600 700b 6 meses

Himmerfjärdsverket, Suecia (1unidad)

Municipal (agua deretorno) 700 240 6 meses

Glarnerland, Suiza(1 unidad)

Municipal (agua deretorno) 400 250 2 meses

Planta de semiconductores,Japón (2 unidades) Semiconductores 58 220 2 meses

a Para los sistemas de dos unidades el volumen corresponde a la segunda unidad(reactor Anammox).

b No se pudo alcanzar mayor carga por no haber más nitrógeno disponible

del orden de 1 mol/mol por lo sedispondrá de alcalinidad para ni-trificar sólo el 50% del amoniopresente. Este hecho es necesa-rio ya que las bacterias implica-das en el proceso Anammox ne-cesitan amonio y nitrito en unarelación aproximada de 1,0:1,3 kgN/kg N (ecuación 4).

La eliminación autótrofa de nitró-geno de la corriente de salida de losdigestores anaerobios en lasEDARs permitiría aumentar la ca-pacidad de eliminación de nitrógenode la planta, ya que la línea principalde tratamiento biológico recibiríamenos amonio (hasta un 25% me-nos). Además, al tener que tratarmenos nitrógeno en la unidad de lo-dos activos, se requeriría menoscantidad de materia orgánica parallevar a cabo la desnitrificación, loque incrementaría el aprovecha-miento energético en el digestoranaerobio. Todos estos beneficios yahorros de costes acercarían lasEDARs a la autosostenibilidad ener-gética (Siegrist et al., 2008).

Por lo tanto, el tratamiento delas aguas de retorno reduce losrequerimientos energéticos man-teniendo la eficacia de elimina-ción de nitrógeno en la planta.Wett, 2007 indica que el procesoaplicado sobre la línea de sobre-nadante de fangos consume unaenergía equivalente a 1,16kWh/kg amonio eliminado frente alos 6,5 kWh/kg amonio eliminadoen la línea de agua.

Además del tratamiento de lasaguas de retorno a cabecera deplanta de las EDARs, el procesopodría aplicarse en todas aquellasplantas depuradoras (tanto munici-pales como industriales) en lasque hubiese un digestor anaero-bio, ya que la corriente de salidade estas unidades presenta las ca-racterísticas óptimas para ser tra-

tadas con el proceso Anammox.Con los avances que se han lleva-do a cabo en los últimos años so-bre el proceso, se ha visto que és-te podría ser apl icable atemperaturas de 20 ºC (Vázquez-Padín et al., 2009) lo que abriría laposibilidad de tratar lixiviados devertederos o efluentes de digesto-res psicrófilos por ejemplo.

7. INVESTIGACIÓN SOBRE ELPROCESO ANAMMOX EN LA USC

La investigación básica (a es-cala laboratorio) sobre el procesoAnammox se encuentra en Espa-ña en una fase avanzada, sin em-bargo, a nivel industrial, se en-cuentra en una fase de desarrolloinferior a la de otros países comoPaíses Bajos, Suecia, Alemania,Suiza o Austria.

En los estudios realizados porel Grupo de Ingeniería Ambientaly Bioprocesos se ha estudiado laaplicabilidad y optimización delproceso Anammox en distintasconfiguraciones (una o dos eta-pas), llevado a cabo en distintosreactores (discontinuos, airlift,membranas), operando a distin-

tas temperaturas, etc (Dapena-Mora et al., 2004a; Dapena-Moraet al., 2004b; Dapena-Mora et al.,2004c; Arrojo et al., 2006; Dape-na-Mora et al., 2006; Dapena-Mo-ra et al., 2007; Dosta et al., 2008;Fernández et al., 2008; Fernán-dez et al., 2009; Vázquez-Padínet al., 2009a; Vázquez-Padín etal., 2009b).

La experiencia adquirida en elgrupo ha permitido establecer unaestrategia adecuada para el arran-que y operación de una planta deeliminación autótrofa de nitrógenoa escala piloto.

Mayo - Junio 2011 29

Depuración

8. ESTUDIO A ESCALAPILOTO

Para evaluar la aplica-ción del proceso Anam-mox a escala real y la eli-minación de nitrógeno delsobrenadante de centrífu-gas en la etapa de deshi-dratación del lodo anaero-bio, se instaló una unidadpiloto en la EDAR Laga-res en Vigo que consta detres unidades:

- un tanque de almace-namiento;

- un reactor de tanqueagitado de 250 L de volu-men útil y

- un reactor airlift de250 L de volumen útil.

La Figura 3 ilustra laplanta pi loto. Inicialmente, laplanta fue diseñada únicamentepara la eliminación de nitrógeno ypara ser operada en dos etapas:un reactor Sharon y un reactorAnammox. Sin embargo, comoresultado del estudio de los rendi-mientos obtenidos durante añosde investigación en la USC, se hapropuesto una mejora que utiliza-rá ambas unidades como reacto-res de eliminación autótrofa de ni-trógeno en una etapa.

El proyecto inicial se dividió endos objetivos principales. El prime-ro de acondicionamiento de laplanta piloto disponible y otro depuesta en marcha, operación y op-timización del proceso Anammoxen dicha planta. Estas etapas hansido desarrolladas en el reactor air-lift que ha sido operado en conti-nuo (en la Figura 4 se presenta deforma esquemática el proceso enla planta piloto).

Se inició la puesta en marchadel sistema en enero 2010, ali-

mentado con agua de escurrido decentrífugas diluida con el escurridode los tambores de espesado defango secundario. En la Tabla 3,se detallan los rangos de concen-traciones obtenidos en estas dos

corrientes medidas en lafase líquida. A medidaque la actividad bacteria-na ha ido creciendo se haido reduciendo la dilucióndel agua de entrada has-ta alimentar únicamenteel escurrido de centrífu-gas de deshidratación delodo anaerobio.

En la planta piloto, elprotocolo de arranqueconsistió en una inocula-ción inicial con biomasanitrificante favoreciendoel crecimiento de las bac-terias oxidantes de amo-nio, seguida del procesode lavado de las bacteriasoxidantes de nitrito (Figu-ra 5). Para llevar a caboeste proceso de lavado,se ha ido reduciendo el

tiempo de residencia hidráulico yaque a temperaturas superiores a25 ºC, la velocidad de crecimientode las bacterias oxidantes de amo-nio es mayor que la de las bacte-rias oxidantes de nitrito.

30 Mayo - Junio 2011

Depuración

Figura 4. Esquema de la planta piloto consistente en un reactor airlift para eliminación autótrofa de nitrógeno

Figura 3. Planta piloto Anammox en la EDAR de Vigo

En la Figura 6 se observa comocon la reducción del tiempo de re-sidencia hidráulico (TRH) a valo-res de en torno a un día provoca

una merma en la actividad de lasBON. Se observa en la Figura 5que, a partir del día 30 de opera-ción, en el que la concentración de

nitrato era casi de 200 mg N/L, queésta cae hasta valores nulos conla disminución del TRH.

Con el lavado de las BON, desa-parece la producción de nitrato, pa-ra favorecer la acumulación de nitri-to, que junto con el amonio son lossubstratos de las bacterias Anam-mox. Una vez que tanto el amoniocomo el nitrito estuvieron presentesen el medio líquido, se llevó a cabouna inoculación con biomasa enri-quecida en bacterias Anammox(biomasa desarrollada en reactoresde la Universidad de Santiago deCompostela). La cantidad de bio-masa inoculada fue de sólo 1 gSSV para los 250 L de reactor. Tal ycomo se muestra en la Figura 6, apartir del día 80 ya empieza a elimi-narse nitrógeno, lo que demuestraque la actividad Anammox se esta-ba desarrollando.

A lo largo de la operación delreactor se ha ido ajustando elTRH y el caudal de aire introduci-do para maximizar la eficacia enla eliminación de nitrógeno. Paramantener el proceso Anammoxfuncionando en condiciones ópti-mas se necesita controlar de for-ma precisa tanto el aporte del oxi-geno al reactor como el TRH(Vázquez-Padín et al., 2010).Después de algunos meses deoperación, se consiguió un rendi-miento estable en la eliminaciónautótrofa de nitrógeno. Durantelos dos últimos meses de opera-ción (Tabla 4), el porcentaje deeliminación de nitrógeno mediofue del 85%, valor muy próximo almáximo teórico para este procesoautótrofo que es del 89% (segúnecuación [6]). Se observa tam-bién que la conductividad delagua a la salida de la planta esmucho menor que a la entrada yaque se retiraron del medio líquidola mayor parte de los iones NH4

+

Mayo - Junio 2011 31

Depuración

Tabla 3. Análisis de los escurridos de las centrífugas de deshidratación de lodoanaerobio y los tambores de espesado de fango secundario

Muestras pH ConductividadmS/cm

DQOmg DQO/L

N totalmg N/L

NH4+

mg N/LNO2

-mg N/L

NO3-

mg N/L

Centrifugas 7,6 - 8,3 5,4 - 7,9 215 - 335 547 - 842 541 - 643 0,2 - 1,1 0,8 - 1,5

Tambores 6,6 - 7,2 0,5 - 1,1 3 - 42 8 - 83 1 - 7 0,1 - 0,2 3,2 - 7,8

Muestras P totalmg P/L

Alcalinidadmmol/L

Cl-mg/L

Na+mg/L

Mg2+mg/L

Ca2+mg/L

SO42-

mg/L

Centrífugas 64 - 89 35 - 60 334 - 645 202 - 360 180 - 220 400 - 640 23 - 40

Tambores 1 - 4 1 - 2 143 - 254 133 - 184 68 - 455 230 - 408 31 - 58

Figura 5. Evolución de las concentraciones en el reactor; concentración de NH4+ a la entrada (––),

NH4+ en el efluente (u), NO2

- en el efluente (p) NO3- en el efluente (l)

Figura 6. Evolución del porcentaje de eliminación de nitrógeno de la planta (u) y del tiempo deresidencia hidráulico (––) en el reactor.

y HCO3- que pasaron a la fase

gaseosa en forma de N2 y CO2respectivamente. La velocidadmáxima de eliminación de nitró-geno se situó en torno a 0,5 kgN/(m3 d), un valor 10 veces supe-rior al de la nitrificación-desnitrifi-cación clásica.

En cuanto a la concentración debiomasa, se obtuvieron valoresmáximos de ésta de 1,2 g SSV/L.La biomasa estaba compuesta fun-damentalmente por agregadosbacterianos de diferente granulo-metría (Figura 7). El color rojo delos gránulos se debe a la presenciade bacterias Anammox.

Este estudio demuestra por lotanto que es posible tratar la co-

rriente de retorno del digestor de lo-dos con un proceso de eliminaciónautótrofa de nitrógeno que combina

los procesos de nitrificación parcialy Anammox en una unidad.

AGRADECIMIENTOS

La presente investigación está fi-nanciada por la Xunta de Galicia através del proyecto: “Optimizaciónde la operación de una EDAR me-diante eliminación autótrofa de nitró-geno en la corriente de retorno deldigestor de fangos” (09MDS013E).Se agradece la colaboración delpersonal de la EDAR Lagares en Vi-go en la puesta en marcha del pro-ceso y la colaboración de la Univer-sidad de Vigo en el desarrollo delsistema de control de la planta.

32 Mayo - Junio 2011

Depuración

Tabla 4. Caracterización de las corrientes de entrada y salida del reactor airlift. Valoresmedios de los dos últimos meses de operación

Unidades Entrada Salida

Temperatura o C 30

Conductividad mS/cm 5,2 2,4

pH 8 7.0

NH4+ mg N/L 510 36

NO2- mg N/L 0,4 2,9

NO3- mg N/L 1,1 36

DQO mg DQO/L 220 175

SST mg SST/L 98 20

Figura 7. Fotografía tomada a la biomasagranular obtenida en el reactor airlift de

eliminación autótrofa de nitrógeno.

BIBLIOGRAFÍA

Abma, W.R., Schultz, C.E., Mulder, J.W.,van der Star, W.R., Strous, M., Tokutomi, T.,and van Loosdrecht, M.C. (2007) Full-scalegranular sludge Anammox process. WaterScience and Technology 55: 27-33.

Ahn, Y.H. (2006) Sustainable nitrogen elimi-nation biotechnologies: A review. Process Bio-chemistry 41: 1709-1721.

Arrojo, B., Mosquera-Corral, A., Campos, J.L.,and Mendez, R. (2006) Effects of mechanicalstress on Anammox granules in a sequencingbatch reactor (SBR). Journal of Biotechnology123: 453-463.

Dapena-Mora, A., Campos, J.L., Mosque-ra-Corral, A., Jetten, M.S.M., and Mendez, R.(2004a) Stability of the ANAMMOX process in agas-lift reactor and a SBR. Journal of Biotech-nology 110: 159-170.

Dapena-Mora, A., Van Hulle, S.W.H., Cam-pos, J.L., Mendez, R., Vanrolleghem, P.A., andJetten, M. (2004b) Enrichment of Anammoxbiomass from municipal activated sludge: ex-perimental and modelling results. Journal ofChemical Technology and Biotechnology 79:1421-1428.

Dapena-Mora, A., Arrojo, B., Campos, J.L.,Mosquera-Corral, A., and Mendez, R. (2004c)Improvement of the settling properties of Anam-mox sludge in an SBR. Journal of ChemicalTechnology and Biotechnology 79: 1417-1420.

Dapena-Mora, A., Campos, J.L., Mosque-ra-Corral, A., and Mendez, R. (2006) Anammoxprocess for nitrogen removal from anaerobi-cally digested fish canning effluents. WaterScience and Technology 53: 265-274.

Dapena-Mora, A., Fernandez, I., Campos,J.L., Mosquera-Corral, A., Mendez, R., and Jet-ten, M.S.M. (2007) Evaluation of activity and in-hibition effects on Anammox process by batchtests based on the nitrogen gas production.Enzyme and Microbial Technology 40: 859-865.

Fernandez, I., Vazquez-Padin, J.R., Mos-quera-Corral, A., Campos, J.L., and Mendez,R. (2008) Biofilm and granular systems to im-prove Anammox biomass retention. Biochemi-cal Engineering Journal 42: 308-313.

Fernandez, I., Mosquera-Corral, A., Campos,

J.L., and Mendez, R. (2009) Operation of anAnammox SBR in the presence of two broad-spectrum antibiotics. Process Biochemistry 44:494-498.

Fux, C., and Siegrist, H. (2004) Nitrogen re-moval from sludge digester liquids by nitrifica-tion/denitrification or partial nitritation/anammox:environmental and economical considerations.Water Science and Technology 50: 19-26.

Khin, T. and Annachhatre, A.P. (2004), “No-vel Microbial Nitrogen Removal Processes”, Bio-technology Advances, 22 (7): 519-532.

Pynaert, K., Smets, B.F., Beheydt, D., andVerstraete, W. (2004) Start-up of autotrophic ni-trogen removal reactors via sequential bioca-talyst addition. Environmental Science & Tech-nology 38: 1228-1235.

Siegrist, H., Salzgeber, D., Eugster, J., andJoss, A. (2008) Anammox brings WWTP closer toenergy autarky due to increased biogas produc-tion and reduced aeration energy for N-removal.Water Science and Technology 57: 383-388.

Sliekers, A.O., Third, K.A., Abma, W., Kue-nen, J.G., and Jetten, M.S.M. (2003) CANONand Anammox in a gas-lift reactor. FEMS Mi-crobiology Letters 218: 339-344.

Vazquez-Padin, J., Fernadez, I., Figueroa,M., Mosquera-Corral, A., Campos, J.L., andMendez, R. (2009a) Applications of Anammoxbased processes to treat anaerobic digestersupernatant at room temperature. BioresourceTechnology 100: 2988-2994.

Vázquez-Padín, J.R., Pozo, M.J., Jarpa,M., Figueroa, M., Franco, A., Mosquera-Corral,A., Campos, J.L., and Méndez, R. (2009b) Tre-atment of anaerobic sludge digester effluentsby the CANON process in an air pulsing SBR.Journal of Hazardous Materials 166: 336-341.

Vázquez-Padín J.R., Campos, J.L., Mosque-ra-Corral, A., Méndez, R. and Revsbech, N.P.(2010) Microbial community distribution and acti-vity dynamics of granular biomass in a CANONreactor. Water Research 44: 4359-4370.

Wett, B. (2007) Development and implemen-tation of a robust deammonification process. Wa-ter Science and Technology 56: 81-88.