83
Tecnología y Ciencias del Agua
, vol. VIII, núm. 1, enero-febrero de 2017, pp. 81-93
Gallego-Alarcón & García-Pulido,
Remoción de nitrógeno amoniacal total en un biofiltro: percolador-columna de arena
ISSN 2007-2422
•
(Lekang, 2013). Uno de los factores limitantes es
la concentración de oxígeno disuelto en el agua.
Este puede afectar directamente el proceso. Una
concentración igual o mayor a 2 mg/l puede
resultar en una tasa de nitrificación adecuada.
Las bacterias que intervienen tienen una alta
sensibilidad a la temperatura. Valores entre
10 y 15 ºC en el agua requieren reactores con
largos tiempos de retención para permitir el
crecimiento de bacterias nitrificantes. El pH y
la alcalinidad tienen un impacto importante en
la eficiencia de conversión de NAT a nitritos y
estos a nitratos. Cuando se tienen valores de pH
menores que cuatro se inhibe el proceso. La alca-
linidad, entonces, tiene dos funciones: mantener
niveles de pH por arriba del valor neutro, y para
contrarrestar concentración de iones hidrógeno
en el agua mediante un sistema
buffer
donde se
implica a los carbonatos y bicarbonatos.
La concentración de materia orgánica di-
suelta en el agua es uno de los factores críticos
que afectan la operación de la nitrificación. Las
bacterias heterótrofas —encargadas de remo-
ver la materia orgánica— tienen una tasa de
crecimiento máxima cinco veces mayor que las
bacterias nitrificantes, por lo que las bacterias
heterótrofas tienen mayor éxito al competir por
el espacio y el oxígeno disuelto en la biopelícu-
la; en consecuencia, pueden llegar a inhibir la
nitrificación (Lekang, 2013).
Para remover las especies nitrogenadas se
han propuesto diferentes tecnologías de filtra-
ción biológica; sin embargo, un biofiltro ideal
es aquel que remueve 100% del amonio y los
nitritos, es de bajo costo, no es presurizado, no
requiere de mantenimiento para su operación
y no retiene sólidos. Desafortunadamente
no existe un biofiltro que cumpla todas estas
características. Todo biofiltro tiene ventajas y
desventajas en las diferentes áreas de aplicación.
Los SRA que se aplican en grandes esca-
las comerciales tienden a utilizar biofiltros
granulares, como lechos expandidos, fluidiza-
dos y de perdigones flotantes; no obstante, hay
diferentes tipos de biofiltros que son utilizados,
como biofiltros sumergidos, percoladores,
biocilindros, biofiltros de perdigones flotantes,
etcétera (Timmons
et al
., 2009).
El objeto de este trabajo es evaluar la eficien-
cia del proceso de remoción de nitrógeno en
biofiltros acuícolas de biomasa fija en zonas de
grandes altitudes y temperaturas del agua ba-
jas. Para evaluar el desempeño de los biofiltros
(eficiencia de remoción), Drennan
et al
. (2006)
proponen correlacionar la concentración de
nitrógeno amoniacal total (NAT) en el influente
del biofiltro y la tasa volumétrica de remoción
de nitrógeno amoniacal (
TVC
NAT
):
TVC
NAT
g N
m
3
d = CA
I
g N
m
3
CA
E
g N
m
3
Q m
3
d
V
b
m
3
( )
(1)
Donde
TVC
NAT
= tasa volumétrica de remo-
ción de nitrógeno amoniacal;
CA
I
= concentra-
ción de nitrógeno amoniacal en el influente
del biofiltro;
CA
E
= concentración de nitrógeno
amoniacal en el efluente del biofiltro;
Q
= caudal
que pasa a través del biofiltro, y
V
b
= volumen
de empaque en el biofiltro.
Zhu y Chen (1999) reportan tasas en reacto-
res de lechos fluidizados de 374 g NAT/m
3
·d;
sin embargo, en trabajos subsecuentes reportan
tasas de 312 y 291 g NAT/m
3
·d para el mismo
filtro (Zhu & Chen, 2001). Para filtros de arena
fluidizado, Ling y Chen (2005) lograron tasas
de 956 g NAT/m
3
·d y 4 917 g NAT/m
3
·d, con
una razón (C/N) de 1.0 y 2.0, respectivamente.
Cabe subrayar que todos los estudios previos se
hicieron bajo condiciones de laboratorio y con
cultivos monoespecíficos.
Estudios a escala piloto reportan tasas volu-
métricas de conversión de nitrógeno amoniacal
total para filtros de perdigones y fluidizados de
arena de 127 y 117 g NAT/m
3
·d, respectivamen-
te (Pfeiffer & Malone, 2006). A nivel comercial,
Guerdat, Losordo, Classena, Osborneb y De-
longa (2010) reportan tasas de 704 g NAT/m
3
·d
para un filtro de lecho fluidizado, 267 g NAT/
m
3
·d para un biorreactor de poco espacio y 586
g NAT/m
3
·d para un filtro de perdigones.
