FILTRO DE ROCA AIREADO NITRIFICACIÓN Y DESNITRIFICACIÓN BAJO DISTINTAS
CARGAS
Ambrosio, Marcelo Julio; Varisco, Rocío; Iglesias, Sebastián; Ayestarán,
Ana Eugenia; Calzetta, Cirsé Amalia
Universidad Nacional de la Patagonia San Juan Bosco
Facultad de Ingeniería – Sede Trelew – Departamento de Ingeniería Civil
Orientación Hidráulica (DICOH)
Avds. Gales y Fontana - (9100) Trelew
Tel/Fax 0280 - 4428403
Email:
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Palabras claves: Filtro de Roca, Biopelícula, Nitrificación,
Desnitrificación
INTRODUCCIÓN
El estudio consistió en determinar la eficiencia de un FILTRO DE ROCA
AIREADO (FRA), para el tratamiento de pulido del efluente de una Laguna
Facultativa (L.F.). Como relleno se utilizó árido de 20 mm de diámetro
equivalente (menor que los empleados en trabajos previos), que dispone de
mayor superficie específica para la fijación de biopelícula.
En los ensayos se operó el FRA en forma continua, bajo tres niveles de
carga hidráulica: 0,19 (m3/día m3), 0,30 (m3/día m3) y 0,70 (m3/día m3),
incrementando el área del filtro bajo aireación de acuerdo a las
recomendaciones de Ambrosio, M.J., et.al. (2013).
Como objetivo se buscó determinar los valores de reducción de: amonio
(NH4+) por nitrificación, nitrógeno inorgánico (NO3- + NO2- + NH4+),
demanda química de oxígeno (DQO) y sólidos suspendidos totales (SST), y
compararlos con los obtenidos en FRA en trabajos previos.
Para las distintas CH, los niveles de nitrificación fueron del 99%, la
remoción de nitrógeno inorgánico del 62% al 74%, la de DQO del 82% al 75% y
los SST del 76% al 94%, valores superiores a los indicados previamente por
Johnson, M.L.; Mara D.D. (2007).
EQUIPO Y METODOLOGÍA
Características del FRA
El filtro de escala laboratorio con un volumen total 7 litros (Fig. N° 1),
se rellenó con árido clasificado de diámetro equivalente ¾" (20 mm), menor
que el empleado en estudios previos de Mara D.D., Johnson M.L. (2006). Se
alimentó en forma continua, con flujo ascendente por medio de una bomba
peristáltica Dosibomba 500. La inyección de aire (generado por un compresor
de diafragma), se efectuó por medio de difusores en el tercio final del
relleno.
Puesta en marcha y operación:
El ensayo se efectuó desde agosto de 2012 a mayo de 2013, alimentando el
FRA con efluente de la L.F. de Pto. Madryn, Provincia del Chubut (tomado en
un punto previo a etapa de cloración).
El control de operación se efectuó tres días por semana (caudal alimentado,
T, pH, OD, STD, potencial de óxido reducción (ORP), turbiedad), realizando
las determinaciones con un analizador multiparamétrico SPER LTD. 850081, y
un Turbidímetro Lutron TU 2016. Semanalmente se tomó una muestra de la
alimentación (E.F.), 1/3 de F, 2/3 F y salida (S.F.), determinando: DQO,
NO3-, NO2- y NH4+ (con los métodos del SMWW APHA, AWWA, WEF - 1998).
ENSAYOS EFECTUADOS
Se efectuaron tres ensayos operando en forma continua, trabajando con CH de
0,19 (m3/día m3), 0,30 (m3/día m3) y 0,7 (m3/ día m3) respectivamente.
Ensayo Nº1 CH de 0,19 (m3/día m3):
En la Fig. Nº2, se observa la forma de reducción de DQO a lo largo del
equipo, que se corresponde con la menor reducción de OD (EF= 3,7mg/L,
1/3F=1,4 mg/L, 2/3F=3,9, SF= 5,3 mg/L) y ORP (EF= 110mV, 1/3F=-130mV,
2/3F=100mV, SF=120mV), respecto a los Ensayos Nº2 (Fig Nº3) y Ensayo Nº3
(Fig. Nº 4). A lo largo del equipo. El NH4+ se redujo desde E.F. a S.F de
27,9 mg/L a 0,3 mg/L, mientras el NO3- se incrementó de 3,1 mg/L a 11,4
mg/L por nitrificación (ORP ( de 100mV), de acuerdo a lo indicado por
Gerardi, M.H.(2007) y Myers M.; Okey R. (2007) . La variación de DQO, OD y
ORP, en el Ensayo Nº1, se debió a la menor CH, y por lo tanto menor carga
orgánica (Kg DQO/día m3), y consumo de OD, respecto a los Nº2 y Nº3.
Fig. Nº2 – Ensayo Nº1, CH 0,19 m3/día m3 Fig. Nº3 - Ensayo Nº2, CH
0,30 m3/día m3
Fig. Nº4 – Ensayo Nº3, CH 0,70 m3/ día m3
Ensayo Nº2 CH de 0,30 (m3/día m3):
En la Fig. Nº3 se observa la reducción de ORP a -250 mV en 1/3F.,
incrementándose luego de la aireación en 2/3F. a 80 mV y 100mV en S.F., la
concentración de NH4+ pasó de 63,5 mg/L en E.F., a 52,4 mg/L en 1/3 F. y
se redujo a partir de 2/3F. a 0,54mg/L, saliendo con 0,19 mg/L en S.F. por
nitrificación. La desnitrificación se desarrolló cuando se dispuso de
fuente de carbon (DQO) y ORP entre +50mV y – 50mV, como indicaron Gerardi,
M.H.(2007) y Myers M.; Okey R. (2007).
Ensayo Nº3 CH de 0,70 (m3/día m3):
En la Fig. Nº4 se observa la reducción de ORP a -260 mV en 1/3F.,
incrementándose luego de la aireación en 2/3F. a 70 mV y 80mV en S.F., la
concentración de NH4+ pasó de 56 mg/L en E.F., a 46,7 mg/L en 1/3 F. y se
redujo a partir de 2/3F. a 1,1mg/L, saliendo con 0,9 mg/L en S.F. por
nitrificación.
Discusión de los resultados
La nitrificación resultó del 99% para las tres CH que se ensayaron (Tabla
Nº1), mientras que los valores de reducción de DQO, SST y turbiedad
disminuyeron con el incremento de CH. La remoción de N-NO3-+NH4++NO2-,
varió entre 62% y 74%, mostrando el máximo para la CH de 0,3 m3/día m3.
Estos valores resultaron superiores a los indicados previamente por M.
Johnson, et. al. (2007) para la nitrificación 42% y reducción de ST 80%
para filtros de roca aireados con diámetro equivalente de 40 a 100 mm.
"Tabla Nº 1 "
" "Reducción "
"Parámetro "marzo - mayo "agosto – "octubre - "
" "(2013) "setiembre "noviembre "
" " "(2012) "(2012) "
" "CH = 0,19 "CH = 0,3 m3/día"CH = 0, 7 "
" "m3/día m3 "m3 "m3/día m3 "
" DQO % "82% "81% "75% "
" SST % "94% "90% "76% "
" Turb % "88% "91% "90% "
"N - NO3-+ NH4++ "63% "74% "62% "
"NO2- % " " " "
" N - NH4+ % "99% "99% "99% "
CONCLUSIÓN
El FRA operando con CH de 0,19 (m3/día m3), 0,30 (m3/día m3) y 0,7 (m3/día
m3), mostró capacidad para efectuar nitrificación y una parcial
desnitrificación, con reducción decreciente de DQO y SST al aumentar la CH.
Estos procesos fueron factibles por el elevado tiempo de retención celular
en los sistemas de cultivo fijo y las diferentes condiciones ambientales
(pH, OD, ORP), y de concentración de DQO, NO3-, NO2- y NH4+ a lo largo del
FRA.
BIBLIOGRAFÍA
- Ambrosio, M.J.; Ayestarán, Ana Eugenia; Calzetta, Cirsé Amalia, "Filtro
de Roca Aireado: ensayo preliminar como pulido de lagunas facultativas",
Revista AIDIS Arg., ISSN: 03328-2937, Nº120, pag. 31 - 33 (2013).
- APHA, AWWA, WEF (1998), "Standard methods for the examination of water
and wastewater". 20th Ed., USA.
- Gerardi, M.H. (2007)"Reduction Potential and Wastewater Treatment";
Interstate Water Report; New England Water Pollution Control Commission
(NEIWPCC).
- Johnson, M.; Camargo Valero, M.A., Mara D.D. (2007) "Maturation ponds,
rock filters and reedbeds in the UK: statistical analysis of winter
performance", Water Science & Technology, Vol 55 Nº11, pp136-142, IWA
Publishing.
- Mara, D.D.; Johnson, M.L. (2006) "Aerated rock filters for enhaced
ammonia and fecal coliform Removal from Facultative Pond Effluents",
Journal of Environmental Engineering, ASCE, 574-577.
- Myers M., Okey R. (2007) "The Use Of Oxidation-Reduction Potential As A
Means Of Controlling Effluent Ammonia Concentration In An Extended Aeration
Activated Sludge System", WEFTEC.
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Inyección
de aire
Bomba
peristáltica
Entrada EF
1/3 F
2/3 F
Salida SF
Fig.Nº1 – Filtro de roca aireado
