Remoción de nitrógeno amoniacal y composición de la biopelícula, de un reactor de lecho móvil, en un sistema acuícola con recirculación

Abstract

Recirculating aquaculture systems, require efficient water treatment processes in order to remove pollutants, allow the water reuse in aquaculture. In these wastewater treatment systems, the unionized ammonia nitrogen, is considered as most importante contaminant, which must be maintained at concentrations below 0.025mg/L, due to its toxicity to fish. In this project, the experiment was carried out in a moving bed biofilm reactor (MBBR), coupled to a recirculating aquaculture system. In such reactors, the treatment is performed by fixed biomass grown on the plastic material support. In this experiment il was used K1® Kaldnes material, which has a surface area density of 500 m2/m3. The ammonia loading experimental conditions were: 51.2, 56.2, 64.0, 75.7 and 80.9 mgN-NH4/m2•d. Removal rates of total ammonia nitrogen were determined, obtaining a removal percentage up to 84% of NAT. The percentage of nitrogen assimilation in biomass (biofilm) and the content of proteins (PN) and polysaccharide (PS) in biomass (VS), were determined. The results show that the SV and removal rates are directly proportional to ammonia load, under the operatinng conditions of this experiment. The amount of SV, PN and PS in the biofilm are linearly related to the removal NAT removal rates. On the other hand, the synthesis of storage compounds showed an inverse relationship to the specific NAT assimilation rates. It is concluded , that the most suitable operating conditions of a moving bed biofilm reactor would be: high ammonia loading, but low organic loading, in order to drive the ammonia nitrogen assimilation to the synthesis of biomass storage compounds as well as to get low waste sludge production.

Los sistemas acuícolas con recirculación, requieren de procesos de tratamiento de agua eficientes en la remoción de contaminantes, para poder reusarla en el cultivo acuícola. En estos sistemas el contaminante de mayor interés es el nitrógeno amoniacal no ionizado, que debe mantenerse a bajas concentraciones (<0.025mg/L) por su toxicidad para los peces. En este proyecto se trabajo con un reactor de lecho móvil (MBBR) acoplado a un sistema acuícola con recirculación. En este tipo de reactores, el tratamiento se realiza por biomasa fija en un material de soporte para crecimiento; se utilizó material Kaldnes k1®, el cual tiene una densidad de área superficial de 500 m2/m3. Se trabajó operando el reactor con cinco cargas amoniacales de 51.2, 56.2, 64.0, 75.7 y 80.9 mg N-NH4/m2d. Se determinaron las tasas de remoción de nitrógeno amoniacal total (NAT), obteniendo un porcentaje de remoción de hasta el 84% de NAT. Paralelamente se determinó el porcentaje de asimilación de nitrógeno en la biomasa (biopelícula), así como el contenido de sólidos volátiles (SV), proteínas (PN) y polisacáridos (PS) en la misma. Los resultados muestran que los SV y las tasas de remoción son directamente proporcionales a la carga amoniacal, en el intervalo de cargas aplicadas en este trabajo. La cantidad de SV, PN Y PS en la biopelícula se relaciona linealmente con las tasas de remoción de NAT; sin embargo, al estimar las tasas de asimilación específica, se obtuvo una relación inversamente proporcional, resultado de la formación de compuestos de almacenamiento. La cantidad de PS en la biomasa muestra una relación directamente proporcional a la cantidad total de biomasa en el reactor y, una relación inversamente proporcional del contenido de PN en la biomasa.