Autotrophic nitrogen removal for urban wastewater treatment based on anammox
El tractament de les aigües residuals és necessari per evitar riscos sobre la salut pública i els ecosistemes. Actualment, les estacions depuradores d'aigües residuals (EDARs) amb tractament de fangs actius eliminen el nitrogen pel procés de nitrificació/desnitrificació. Aquestes instal·lacions...
| Autor: | |
|---|---|
| Tipo de recurso: | tesis doctoral |
| Fecha de publicación: | 2021 |
| País: | España |
| Institución: | Universitat Autònoma de Barcelona |
| Repositorio: | Dipòsit Digital de Documents de la UAB |
| Idioma: | inglés |
| OAI Identifier: | oai:ddd.uab.cat:265581 |
| Acceso en línea: | https://ddd.uab.cat/record/265581 |
| Access Level: | acceso abierto |
| Palabra clave: | Anammox Nitritació parcial Nitritación parcial Partial nitritation Depuradora urbana Mainstream wastewater Tecnologies |
| Sumario: | El tractament de les aigües residuals és necessari per evitar riscos sobre la salut pública i els ecosistemes. Actualment, les estacions depuradores d'aigües residuals (EDARs) amb tractament de fangs actius eliminen el nitrogen pel procés de nitrificació/desnitrificació. Aquestes instal·lacions comporten un gran consum econòmic i energètic i, és per això, que els últims estudis s'han enfocat en desenvolupar EDARs urbanes energèticament autosostenibles. La implementació dels bacteris anammox en una EDAR urbana permet separar l'eliminació de matèria orgànica (DQO) i nitrogen. Primerament, la DQO es concentra i es redirigeix a digestió anaeròbica per maximitzar la producció de biogàs. L'efluent és posteriorment tractat per eliminar el nitrogen pel procés de nitritació parcial i anammox (d'ara endavant PN/AMX). Tanmateix, la seva implementació a una EDAR urbana està limitada per les baixes temperatures, per les diluïdes concentracions de nitrogen, pels estrictes límits d'abocament i per la necessitat de ser un procés competitiu. Estudis previs han demostrat que el procés de PN/AMX en una sola etapa a la línia principal, resulta inestable a baixes temperatures. Per aquest motiu s'ha considerat la implementació d'un sistema de dues etapes. L'objectiu principal d'aquesta tesi ha sigut estudiar l'estabilitat del procés de PN/AMX en dos reactors per al tractament d'aigua residual urbana. El primer objectiu va ser investigar l'estabilitat d'un reactor UAnSB (Up-flow anammox sludge bed) al tractar una aigua residual urbana real a una càrrega constant durant uns 350 dies simulant una transició estiu-hivern pel que fa a la temperatura, de 20 a 10 ºC. El reactor va poder mantenir una càrrega estable durant l'operació, alhora que va aconseguir altes eficiències d'eliminació a baixes temperatures. Els bons resultats de l'operació s'han atribuït a la distribució heterogènia del substrat al llarg del reactor que va permetre una sobrecapacitat del llit. L'optimització de la qualitat de l'efluent encara és un repte per poder implementar el procés de PN/AMX. En aquesta tesi es va acoblar el procés anammox amb la desnitrificació heterotròfica en un únic reactor anomenat CANDLE (Coupling Anammox and Denitrification in a singLE unit). El reactor va tractar aigua residual urbana real i simultàniament va ser alimentat amb acetat com a font externa de carboni durant aproximadament 200 dies a temperatures de 20 a 14 ºC. L'activitat heterotròfica desnitrificant va permetre reduir el nitrat produït pels bacteris anammox, sense comprometre la seva activitat, millorant la qualitat de l'efluent i mantenint elevades velocitats d'eliminació de nitrogen. L'estudi de la distribució del substrat al llarg del llit i de les comunitats microbianes va indicar que la coexistència de les dues poblacions va ser possible ja que van ocupar compartiments diferenciats al llarg del llit del reactor. Alhora, l'activitat heterotròfica desnitrificant va permetre mitigar les emissions d'òxid nitrós (N2O). Evitar la producció de nitrat durant el procés de nitritació parcial és un dels majors reptes de cara a la implementació del procés PN/AMX a la línia principal d'una EDAR. Tanmateix, diversos estudis han demostrat que la nitritació parcial pot ser estable a baixes temperatures fent servir reactors granulars. L'últim objectiu va ser investigar la influència de diversos paràmetres operacionals en el desenvolupament de grànuls autotròfics, per tal de mantenir una nitritació parcial estable fent servir fangs actius convencionals com a inòcul en un reactor tipus air-lift. El fet d'augmentar l'activitat amoni oxidant i promoure elevats cabals d'aire van fomentar el desenvolupament de grànuls autotròfics que van permetre una nitritació estable. En síntesis, aquesta tesis assenyala que no haurien d'existir obstacles per l'aplicació del procés PN/AMX a la línia principal d'una EDAR. Tanmateix, encara es necessita més investigació per tal d'aplicar el procés a escala real. |
|---|