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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
Los valores de las
TVC
NAT
se ven afectados
por factores ambientales, como temperatura,
concentración de oxígeno, pH y cargas de nitró-
geno y carbono, así como por el manejo que se
le da al biofiltro (Suhr & Pedersen, 2010). Entre
mayor sea la concentración de contaminantes,
mayor será la remoción de NAT. Sin embargo, la
eficiencia de remoción de NAT no depende de la
TVC
NAT
, pues entre más estable es el comporta-
miento entre el flujo de agua y el empaque del
biofiltro mayor es la eficiencia (Pfeiffer & Wills,
2011; Suhr & Pedersen, 2010).
La tasa de conversión de NAT por lo gene-
ral se relaciona con el volumen de empaque
utilizado en el biofiltro. Se utiliza el volumen
por la dificultad de estimar el área efectiva de
empaque. Cuando es posible determinar el área
se pueden reportar los valores en función de
ésta. Pedersen, Oostervelda y Pedersen (2015)
reportan valores de tasa métrica de conversión
de nitrógeno amoniacal total (
TMC
NAT
) de 0.2
y 0.14 g NAT/m
2
·d para biofiltros de lechos
suspendidos y lechos de biomasa fija, respec-
tivamente.
Metodología
Se llevó a cabo un experimento de 62 días en un
biofiltro percolador-columna de arena inserto en
un sistema de recirculación acuícola (SRA) para
la producción de trucha arcoíris (
Oncorhynchus
mykiss
), que se encuentra ubicado en el Centro
Interamericano del Agua, a 2 660 msnm, en la
meseta central de México. Este sistema consiste
en un estanque acuícola circular con remoción
de sólidos al centro del mismo y un biofiltro
percolador-columna de arena denominado
UFiPA. Se utilizó un caudal de 2.1 l/s (181.44
m
3
/d). Diariamente se purgaron 100 litros de
agua con residuos sólidos del estanque, mismos
que se repusieron con agua de lluvia cosechada.
Se introdujeron 418 organismos con una lon-
gitud de 19 cm y peso de 287 g. Se inició con una
biomasa de 119.96 kg a una densidad de 13.3
kg/m
3
. Se alimentaron diariamente con dieta
balanceada de la marca El Pedregal; la ración y
el tamaño del gránulo se determinaron con base
en las recomendaciones del fabricante.
Se utilizó agua cosechada de lluvia (cuadro
1). Se agregó sal, cal y bicarbonato de sodio para
adecuarla a las condiciones fisicoquímicas que
permitieran un crecimiento adecuado de los
organismos.
El agua empleada fue suficiente para llenar
una vez el prototipo y para reponer el agua
debido a pérdidas por evaporación, drenado
de lodos, toma de muestras, operación del tren
de tratamiento y probables fugas. De acuerdo
con investigaciones anteriores (García
-
Pulido,
Gallego-Alarcón, Díaz-Delgado, Fall, & Burrola-
Aguilar, 2011), este volumen es estimado en
2.0% del total del sistema.
El origen de las especies nitrogenadas (NAT)
en el agua de lluvia fue, como lo mencionan
Evans, Coombes y Dunstan (2006), la conta-
minación del techo del laboratorio por aves,
insectos o pequeños mamíferos que defecan o
mueren en la superficie que colecta el agua. Para
descartar el problema se eliminó el agua deri-
vada de las primeras lluvias de la temporada
(Lee, Lau, Kayhanian, & Stenstrom, 2004). Sin
embargo, aun así se tuvo una concentración de
nitrógeno amoniacal total en el agua pluvial de
0.92 mg N-NAT/L, la cual se disminuyó al pasar
por el tren de tratamiento del SRA.
Maduración del sistema
La maduración de un biofiltro se entiende como
el momento en el cual se logra la máxima ca-
pacidad del mismo. Según varios autores, ésta
se logra cuando la concentración de NAT en el
efluente se estabiliza por debajo de 0.7 mg/l
(Timmons
et al
., 2009; Colt, Lamoureux, Patter-
son, & Rogers
,
2006; Sandu, Boardman, Watten,
& Brazil, 2002; Menasveta
et al
., 2001; Zhu &
Chen, 2001). Este proceso se obtiene cuando el
empaque se ha poblado por una comunidad de
bacterias especializadas en la oxidación de los
nutrientes disueltos en el agua. Se consideró
maduro el biofiltro una vez sembrados cien
organismos de la especie
Oncorhynchus mykiss
(trucha arcoíris), peces y cuando la concentra-
ción de nitrógeno amoniacal total en el efluente
