MX2009003088A - Metodo de biofiltracion de un efluente liquido. - Google Patents

Abstract

Un método de biofiltración de un líquido efluente por nitrificación y desnitrificación simultáneos, emplea la adición de una fuente de oxígeno a un caudal predeterminado y, opcionalmente, la adición de una fuente carbonada (como la del suero lácteo) que permite así la transformación completa de los nitratos (NO3) presentes en el efluente durante el proceso a través de un biofiltro. Las condiciones específicas de operación que favorecen la nitrificación y desnitrificación simultáneas abarcan la inyección controlada de una cantidad fiable de aire, el ajuste en la tasa de carga de nitrógeno (NTK+NO3) y del nivel de tasa de carbono permitiendo así eliminar sustancialmente la liberación de nitrógeno indeseable bajo la forma de NO3 ó NO2.

Description

MÉTODO DE BIOFILTRACION DE UN EFLUENTE LÍQUIDO DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN El tratamiento de las fuertes concentraciones de nitrógeno contenidas en un efluente líquido utilizado como el estiércol líquido de puerco (1,600 a 3,100 mg N-NTK/L) puede generar cantidades insignificantes de subproductos de transformación, tales como nitratos. En situación de rechazo del estiércol líquido tratado directamente en un medio natural por el sesgo de un campo de depuración, las autoridades son cada vez más sensibles a las concentraciones de nitrógeno en los efluentes y se estudian normas más severas, tal cono lo menciona Dubé et al., en «Adaptation et Demonstration du Procédé BIOSORMD-Lísier una granja porcina de tipo de ciclo completo», Vecteur Environnement , 38(4), julio (2005) 20-25. De esta manera, el trabajo de transformación debe impulsarse en su límite con el objetivo de alcanzar las concentraciones de nitrógeno muy bajas (por ejemplo, <20 mg N-NH4/L, <100 mg N-NO3/L) en la salida del sistema.

Con la tecnología de biofiltración sobre el soporte orgánico, el tratamiento del estiércol líquido de puerco para un rechazo en un medio natural se lleva a cabo por lo general utilizando dos etapas consecutivas (biofiltro primario y biofíltro de pulido) . En este proceso, los mecanismos de nitrificación (NH4 ? N03) y de desnitrificación (N03 - N2) se llevan a cabo de manera simultánea, tal como lo menciona Garzón- Zúñiga et al., en «Nitrogen Elimination Mechanisms in an Aerated Peat Biofilter Treating Pig Manure» . Environ Technol, 26(4), (2005) 361-371 y Gilbert et al., en «Nitrifying and Denitrifying Biomass Characterization of an Organic Biofilter Treating Pig Manure», R. Stuetz and T.T, Lira (Editors) , Water and Environmental Management Seríes-Young Researchers, (2006) 257-264. Sin embargo, las restricciones de rechazo muy bajas sobre el nitrógeno amoniacal (NH4) procuran que la nitrificación dentro del biofiltro primario se maximice, lo que puede arrojar concentraciones de nitratos demasiado elevadas en su salida (del orden de 500 mg N-N03/L) . Después, se trata de favorecer la desnitrificación dentro del filtro de pulido asegurando completar la transformación del nitrógeno amoniacal residual. La desnitrificación por las bacterias heterotrofas se lleva a cabo de manera óptima en las condiciones anóxicas y en presencia de carbón fácilmente asimilable, tal como el que mencionó Béline et al., en «Application of the l3N Technique to Determine the Contributions of Nitrification and Denitrification to the Flux of Nitrous Oxide from Aerated Pig Slurry», Water Research, 35(11), (2001) 2772-2778. La simple carga en materia orgánica residual en la salida del biofiltro primario, y por lo tanto en la entrada del pulido, parece limitar la desnitrificación así como la menciona Aubry et al., en «Nitrogen Behavior in a Trickling Biofilter Treating Pig Manure», Biofilm Systems Conference VI, 24-27 Septiembre (2006) , Aquatech, Ámsterdam, Holanda, y podría explicar las simples transformaciones observadas en la unidad de pulido.

La presente invención propone por lo tanto condiciones de biof iltración adaptadas en la nitrificación-desnitrificación simultaneas con el fin de producir un efluente sustancialmente purificado que contenga un mínimo de nitrógeno en todas sus formas.

De acuerdo con un primer aspecto de la invención, se propone un método para purificar un efluente líquido que contiene nitrógeno amoniacal, con o sin nitratos, utilizando un biofiltro de precolación proporcionado de un medio filtrante que soporta microorganismo capaz de disminuir el contenido de nitrógeno amoniacal del efluente líquido en presencia de oxígeno y microorganismos capaces de desnitrificar el efluente líquido en condición sustancialmente anóxica.

De acuerdo con un segundo aspecto de la invención, se propone un método para purificar un efluente líquido que contiene nitrógeno amoniacal, con o sin nitratos, por nitrificación y desnitrificación simultáneas, dicho método comprende la añadidura de oxígeno de acuerdo con una producción variante entre 0.1 y 0.66 m/hora al biofiltro de precolación para recuperar en la salida un efluente sustancialmente purificado.

De acuerdo con un tercer aspecto de la invención, se propone un método para purificar un efluente líquido que comprende las siguientes etapas: i) alimentar el efluente líquido a purificar en una entrada del biofiltro en un índice de carga en nitrógeno variante entre 0.01 y 0.04 kg NTK/m2.día y una carga carbonada que varía entre 0.05 y 0.15 kg DB05/m2.día; ii) agregar el oxígeno; e iii) recuperar en una salida del biofiltro un efluente sustancialmente purificado.

De acuerdo con un cuarto aspecto de la invención, se propone un método para purificar un efluente líquido que comprende las siguientes etapas: i) alimentar el efluente líquido a purificar en una entrada del biofiltro ajustando la carga de nitrógeno entre 0.01 y 0.04 kg NTK/m2. día; i') opcionalmente , agregar al efluente una fuente carbonada de acuerdo con una carga predeterminada en función de la cantidad de nitrógeno (NTK) contenido inicialmente en el efluente; ii) agregar una fuente de oxígeno; e iii) recuperar en una salida del biofiltro un efluente sustancialmente purificado.

De acuerdo con un quinto aspecto de la invención, se propone un método que comprende las siguientes etapas: i) alimentar el efluente líquido a purificar en una entrada del biofiltro ajustando la carga de nitrógeno global entre 0.01 y 0.055 kg NTK+NO3/m2. día ; i') opcionalmente, agregar al efluente una fuente carbonada de acuerdo con una dosis predeterminada en función de la cantidad de nitrógeno global (NTK+N03) contenido inicialmente en el efluente,- i") dejar que el efluente pase a través del medio filtrante en contacto con la fuente carbonada para favorecer la desnitrificación del efluente; ii) agregar el efluente tratado de acuerdo con la etapa ii') una fuente de oxígeno; ii') dejar que el efluente pase a través del medio filtrante en contacto con el oxígeno para disminuir el contenido de nitrógeno amoniacal del efluente; e iii) recuperar en una salida del biofiltro un efluente líquido sustancialmente purificado.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS La Figura 1 es una vista esquemática de una modalidad de un biorreactor que puede llevar a cabo el método de acuerdo con la invención; la Figura 2 es una gráfica que representa la evolución de las concentraciones de la salida en función de la carga de DB05 aplicada; la Figura 3 es un esquema en corte de los biofiltros y los medios filtrantes; la Figura 4 es una gráfica que representa el seguimiento de la retirada de nitrógeno para un proceso "BiosorMD- lisier" ventilado a 2.5 m/h que funciona en cargas medianas respectivas en NTK y DB05 de 0.029 kg/m . día y 0.093 kg/m2.día, ya sea en cargas al interior de las condiciones del método de acuerdo con la invención; la Figura 5 es un esquema de la columna; y la Figura 6 es una gráfica que representa el seguimiento de la retirada del nitrógeno para un proceso "BiosorM:3-lisier" ventilado en 4.5 m/h que funciona en cargas medianas respectivas en NTK y DB05 de 0.092 kg/m2.día y 0.243 kg/m2.dia, ya sea en cargas fuera de las condiciones del método de acuerdo con la invención.

Para poner en marcha el método de acuerdo con la invención, la influencia de ciertas condiciones de operación sobre la toma de carga del nitrógeno amoniacal (y llegado el caso los nitratos (N03) ) en un biofiltro y se determinó, notablemente la carga de nitrógeno (en la forma NTK) , la carga de carbono (en la forma DB05) en la entrada del proceso y la aplicación de un aporte de oxigeno de acuerdo con una producción predeterminada para completar la depuración de NTK favoreciendo las condiciones de desnitrificación y nitrificación simultáneas.

Particularmente, el método de acuerdo con la invención comprende las condiciones de nitrificación y de desnitrificación simultáneas o se efectúa la alimentación del efluente liquido a purificar en un índice de carga de nitrógeno que varía entre 0.01 y 0.04 kg NTK/m2.día; más particularmente el índice de carga de nitrógeno de acuerdo con la etapa i) varía entre 0.015 y 0.035 kg NTK/m2. día ; aún más particularmente, el índice de carga de nitrógeno de acuerdo con la etapa i) varía entre 0.02 y 0.035 kg NTK/m2. día.

Finalmente, el índice de carga de nitrógeno de acuerdo con la etapa i) se fija a aproximadamente 0.029 kg NTK/m2.día.

En el caso donde el efluente en la entrada contiene nitratos, la carga de nitrógeno puede ajustarse hasta una altura de 0.055 kg/m2.día.

Estas condiciones permiten mejorar la biofiltración de manera tan sustancial que ésta puede ponerse en marcha en un solo biofiltro sin recurrir a una etapa de biofiltración de pulido.

Particularmente, el método de acuerdo con la invención comprende condiciones de nitrificación y de desnitrificación simultáneas o se lleva a cabo la alimentación del efluente líquido a purificar en un índice de carga de una fuente carbonada de acuerdo con una carga que varía entre 0.05 y 0.15 kg DB05/m2. día; más particularmente, el índice de carga de la fuente carbonada de acuerdo con la etapa ii) varía entre 0.09 y 0.15 kg DB05/m2. día; aún más particularmente, el índice de carga de la fuente carbonada de acuerdo con la etapa ii) varía entre 0.08 y 0.12 kg DB05/m2.día. Finalmente, el índice de carga de la fuente carbonada de acuerdo con la etapa ii) se fija en aproximadamente 0.1 kg DB05/m2.día.

Particularmente, el oxígeno se suministra bajo la forma de oxígeno puro, de un gas que contiene oxígeno o aire. El aire puede ser del aire ambiente o quizá del aire viciado que proviene de la porqueriza o de otra fuente.

Particularmente, el método de acuerdo con la invención comprende condiciones de desnitrificación y nitrificación simultáneas donde se agrega este aire de acuerdo con una producción que varía entre 0.5 y 3.3 m/hora.

Particularmente, cuando la fuente de oxígeno es el aire, el índice de ventilación de acuerdo con la etapa iii) varía entre 1.0 y 3.0 m/hora; aún más particularmente el índice de ventilación de acuerdo con la etapa iii) varía entre 1.5 y 3.0 m/hora. Finalmente, el índice de ventilación de acuerdo con la etapa iii) se fija en aproximadamente 2.5 m/hora .

Particularmente, el método de acuerdo con la invención comprende condiciones de nitrificación y desnitrificación simultáneas donde la ventilación es continua o discontinua. Más particularmente, cuando la ventilación se produce de manera discontinua, la ventilación puede ponerse en marcha no importa a que horario fijo por alguien experto en la técnica, es decir, por ejemplo, no importa que horario de ventilación comprendido entre 5 min ACTIVADO; 10 h DESACTIVADO y 4h ACTIVADO: 4h DESACTIVADO.

Particularmente, el método de acuerdo con la invención comprende condiciones de nitrif icación y desnitrificación simultáneas donde el efluente recuperado en la salida del biofiltro es un efluente sustancialmente purificado. Particularmente, el efluente sustancialmente purificado contiene entre 0 y 200 mg/L; particularmente entre 0 y 150 mg/L; más particularmente bajo 100 mg/L de nitrógeno bajo la forma de N-N02 y N-N03.

Particularmente, el método de acuerdo con la invención comprende condiciones de nitrif icación y desnitrificación simultáneas donde el efluente recuperado de la salida del biofiltro es un efluente sustancialmente purificado. Particularmente, el efluente sustancialmente purificado contiene entre 0 y 200 mg/L; particularmente entre 0 y 150 mg/L; más particularmente bajo 100 mg/L de nitrógeno NTK.

Particularmente, en el caso de donde el efluente en la entrada contiene nitratos, el método propuesto puede hacer uso del agregado opcional de una fuente carbonada en la entrada del biofiltro con el fin de favorecer la desnitrificación para reducir significativamente los nitratos. La fuente de carbono utilizado para proceder de un residuo de la industria láctea, tal como el lactosuero, que parece una fuente de carbono de opción para desnitrificar (entre 30,000 a 40,000 mg DB05/L y contenidos relativamente simples en otros contaminantes, uno de ellos el nitrógeno). Sin embargo, puede utilizarse otra fuente de carbono de contenido simple en contaminantes, tal como el metanol o una azúcar como la glucosa.

Particularmente, el método de acuerdo con la invención permite la retirada media del nitrógeno total de aproximadamente 90 a 100%. Más particularmente alrededor de 95% del nitrógeno total se elimina.

Particularmente, el método de acuerdo con la invención comprende condiciones de nitrificación y de desnitrificación simultáneas donde la producción de filtración comprende entre 0.01 y 0.3 m3/m2.día.

Particularmente, el método de acuerdo con la invención comprende condiciones de nitrificación y de desnitrificación simultáneas donde opcionalmente , antes de la etapa iii) , las etapas i'), i"), ii) y/o ii') se repiten por lo menos una vez .

Particularmente, el método de acuerdo con la invención comprende condiciones de nitrificación y de desnitrificación simultáneas donde opcionalmente, antes de la etapa iii), las etapas i'), i"), ii) y/o ii') pueden ponerse en marcha en el orden presentado, o quizá una o varias etapas se ponen en marcha en el desorden, o quizá se ponen en marcha simultáneamente, sin por eso afectar la eficacia del método de acuerdo con la invención.

Particularmente, el método de acuerdo con la invención comprende condiciones de ni-rificación y de desnitrificación simultáneas donde el medio filtrante es por lo menos un elemento seleccionado entre: puzolana; turba; viruta de madera; grava; y calcita.

Ejemplos Ejemplo 1 Los ensayos de una duración aproximada de dos meses han permitido determinar las dosis óptimas de una fuente carbonada agregadas en la entrada de una unidad piloto de 50 L que simula un biofiltro de pulido y como por lo general se designa por el número de referencia (10) en la Figura 1. La unidad (10) se constituye en el ejemplo mostrado de una columna (12) de 2C era de diámetro y de 2 m de altura. Esta columna se revistió sobre 1.75 m por el medio filtrante orgánico (14) que proviene de un biofiltro de pulido ya en actividad sobre el terreno, constituido de un medio filtrante a base de turba y de virutas, tal como lo que se describió en la patente norteamericana no. 6,100,081 expedida a nombre del presente solicitante.

La columna (12) se alimenta por la altura con la ayuda de una bomba (16) cuya unidad (10) se proporciona, adaptada para funcionar en modo pulsado para controlar la producción de efluente líquido en la entrada (17) de la columna (12) . Un depósito (18) mantenido de preferencia en alrededor de 4°C sirve de reserva de alimentación para la unidad (10) , que se llena periódicamente por el efluente líquido a purificar que proviene de un biofiltro primario a escala real sobre el terreno. La columna (12) posee dos puntos de inyección [20) y (22) , respectivamente dispuestos sobre las porciones superior e inferior de la columna (12) . El primer punto (16) situado en una distancia predeterminada (por ejemplo, 30 cm) bajo la superficie del medio filtrante (14) sobre el ejemplo mostrado en la Figura 1, permite una inyección dosificada de la fuente líquida de carbono elegido (por ejemplo, lactosuero) por medio de una bomba (24) cuya unidad (10) se proporciona. En el contexto de la modalidad mostrada, una inyección bajo la superficie permite evitar el sobre-crecimiento de biomasa durante la mezcla del efluente con la fuente carbonada. Sin embargo, podría también utilizarse una inyección en superficie al nivel de la línea de alimentación del efluente (17) o cualquier otro medio equivalente. El segundo punto (22) permite, cuando se juzgue necesario, la inyección de aire en el sistema a contra-corriente de líquido. La salida (26) del efluente tratado se sitúa en la base de la columna (12) y se condiciona con un saliente tipo cigüeña (28) en el ejemplo mostrado en la Figura 1, para forzar el aire a circular a través del medio filtrante .

Durante los ensayos, la columna se alimenta en 2 L/día en modo de una pulsación a la hora para toda la duración de los ensayos. El aporte de la fuente líquida de carbono se llevó a cabo por la dosis a 0.6 L/día. Con el fin de evitar atascos en el puente de inyección (20) una dilución del lactosuero con el agua se llevó a cabo para obtener una solución del orden de 10,000 mg DB05/L. No se utilizó ningún aporte de aire durante un primer periodo de operación que va de cero a 160 días. Más tarde (160 a 240 días) , un aporte simple de aire de aproximadamente 0.5 m/h se suministra en un punto de inyección (22) . Con el fin de mantener las condiciones de anoxia favorables a la nitrificación y desnitrificación simultáneas, la alimentación de aire fue entonces discontinua en una frecuencia de 5 minutos de inyección por 10 horas de interrupción. La Tabla 1 resume las principales condiciones operacionales que se aplicaron durante los ensayos .

Tabla 1 Parámetro Característica Producción 2 L/día (64 L/m2/día) Flujo líquido Descendente (precolación) Ventilación 0 en el día 160 : 0 m/h ascendente 160 en el día 240: 0.5 m/h (5 min marcha, 10 h suspensión) Fuente de Lactosuero a 0.6 m/ día (dilución: carbono entre 3 a 4 veces) .

La operación de la unidad (10) se siguió sobre una base semanal por recolección de muestras del efluente líquido de entrada (17) y a la salida (26) sobre una base continua sobre 24 horas. El lactosuero diluido se mostró en un punto de inyección (20) sobre una base puntual.

Los principales parámetros analizados sobre las muestras líquidas extraídas son la demanda bioquímica en oxígeno (DB05) y las formas nitrogenadas (NTK , N-NH4, N-N02/N-N03) . Todas las técnicas utilizadas para caracterizar las muestras extraídas estuvieron conformes en los métodos estándares descritos en «Standard Methods for Examination of Water and Wastewater», American Public Health Association (APHA) - American Water Works Association and Water Environment Federation, 19a Ed . , Washington, D.C. (1995) y se llevaron a cabo por los laboratorios acreditados.

La Tabla 2 muestra las características de las entradas en la entrada resultante de la columna (12) como las medidas para 22 muestras. La entrada resultante corresponde a la suma del efluente del biofiltro primario alimentado en la entrada (17) y aplicado en la superficie (30) del medio filtrante (14) y del lactosuero agregado al punto de inyección (20) considerando su respectiva producción.

Tabla 2 Efluente Lactosuero Entrada Carga biofiltro diluido resultante resultante Parámetro primario medio. * (min- medio . * (min- medio . * (min- máx) máx) máx) Q(L/día) 2 0.6 2.6 DBO5 (mg/L) 30 (10-160) 7,800(4,600- 1,800(1,100- 0.15 12,000) 2,800) N-NTK 130 (61-220) 260 (180-510) 160 (100-220) 0.013 (mg/L) N-NO3 (mg/L) 630 (340-810) 0 480 (260-630) Las concentraciones medias en la entrada de la columna (12) considerando el agregado de lactosuero (entrada resultante) fueron de 160 mg N-NTK/L, de 1,800 mg DB05/L y de 480 mg N-N03/L. La gráfica de la Figura 2 muestra la evolución sobre la duración de los ensayos de las concentraciones de N-N03; de N-NH4 y de DB05 encontradas en la salida de la columna 12, en función de la carga en DB05 aplicada a la entrada. La DB05 de la entrada se expresa en equivalente de carga aplicada refiriéndose a la escala de la derecha sobre el gráfico. Para las formas nitrogenadas, NTK no se ilustró ya que se reencuentra en totalidad bajo la forma soluble NH4 en salida. Para los nitritos, estas se mantienen siempre en cero.

Globalmente, el abatimiento del nitrógeno (NTK+N03) fue de 90%. Para la duración global de los ensayos y para todas las condiciones de operación confundidas, la relación carbono/nitrógeno «C(DB05)N» fue de 3.1. Esta relación se calculó de acuerdo con las fórmulas siguientes utilizando la carga (producción * concentración) para cada parámetro: C=?DB05 entrada-S DB05 Saiida=0.98 kg de DB05(es decir 31.3 kg/m2) (1) N= ( (?^-N03 en-_rada-? -N03 ???3) + (amarada"OT da) ) =0.31 kg de N (2) Las masas de carbono y de nitrógeno calculadas en (1) y (2) corresponden respectivamente a 31.3 kg/m2 a 10.0 kg/m2 (para unidad de superficie del medio filtrante) . Esta relación permite establecer la cantidad de DB05 necesaria para transformar el nitrógeno global en la entrada bajo la forma N-N03 y N-NTK para la obtención de valores simples de nitratos en la salida.

El abatimiento de nitratos fue muy cíclico en función de la variación de las concentraciones en la entrada (DB05, nitrógeno NH4 y N03) . Entre otras cosas, resulta que cuando DB05 se encuentra en la salida (por ejemplo, 100o. día razón de la sobrecarga hacia la entrada) , los nitratos se sitúan entonces en cero. Analizando el periodo sin ventilación (del 0 al 160o. día) , cuando la carga en DB05 fue de 0.1 kg/m2.día (por ejemplo: los primeros 50 días), los nitratos están presentes en la salida. Cuando la carga sobrepasa 0.2 kg DB05/m2.día, los nitratos se encuentran muy bajos, sin embargo la DB05 de salida se encuentra afectada (por ejemplo: 100o. día). Según el comportamiento observado entre los días 110 y 160, una carga de 0.15 kg DB05/m2.día permite una buena retirada de nitratos aunque ofrece una toma en carga sostenida de la DBOs . Sin embargo, se encuentra entonces NH4 en la salida a la altura de 50 mg/L.

Sin la ventilación, no se logra una transformación apreciable de NTK más del 65%. El accionamiento natural de aire provocado por la circulación hidráulica parece insuficiente para tener un alto nivel de nitrificación. En el 160o. día, un equilibrio estuvo presente en la salida de la columna con valores simples para todos los parámetros, pero NH4 parecía mantenerse en valores de 50 mg N-NH4/L en la salida.

Con el fin de evaluar la posibilidad de alcanzar los valores más simples en NH4 , una ventilación simple inicio en el 160o. día (5 min en 10 horas) . Este aporte simple de aire ha permitido alcanzar valores muy bajos de NH4 al final de los ensayos. El abatimiento de los nitratos no se vio afectado y la DB05 permaneció muy baja. La alza de nitratos observada en el 180o. día es más bien debido a una baja accidental puntual de la carga carbonada aplicada. Puesto que este aporte de oxígeno puede modificar las capacidades de toma en carga de la DB05 y de NH4, parece ventajoso controlar el aporte de aire para asegurar las condiciones favorables en la nitrificación y desnitrificación simultáneas.

Ejemplo 2 Este ejemplo consiste en presentar la metodología y los resultados en vínculo con la retirada del nitrógeno bajo las condiciones de operación favorable para la nitrificación y desnitrificación simultáneas completas.

Los biofiltros (BF) pilotos utilizados tenían una profundidad de 1.2 m. Los medios filtrantes se compusieron de una mezcla de soporte orgánico (turba y virutas de madera) e inorgánico (puzolana y calcita) . Más precisamente, el medio filtrante comprendía una capa vasta que totaliza 70 cm de profundidad bajo la cual seguía 25 cm del medio filtrante constituido de turba + virutas + calcita.

Las capas del medio filtrante (21 a 25) así como las disposiciones de medios de muestreo (26 y 27) se representan en la Figura 4.

Los tres biofiltros pilotos funcionan en contra-corriente. El estiércol líquido se alimenta en la parte superior de la columna (28) y el aire en la parte inferior (30) . El aire se alimentó desde una red de aire comprimido y la producción se determinó gracias a los rotómetros colocados sobre cada una de las líneas de alimentación. El índice de ventilación se fijó en 2.5 m/h durante la experimentación.

El estiércol líquido de alimentación se bombeo pollas bombas en la cavidad progresiva a partir de las bandejas de almacenaje situadas en un refrigerador a 4°C.

La alimentación se llevó a cabo de manera discontinua por varias pulsaciones de bomba repartidas en el transcurso del día con la ayuda de un minutero. La duración de las pulsaciones se determinó para obtener el volumen deseado por pulso y por día. El minutero permitió además poner en marcha los agitadores en las bandejas de estiércol líquido al mismo tiempo que la extracción.

El estiércol líquido pasó por pre-filtros que permitieron atrapar las partículas más grandes en suspensión con el fin de evitar el atasco de las toberas de aspersión en la parte superior de la columna (28) . Las toberas de aspersión permitieron repartir el estiércol líquido sobre toda la superficie del medio filtrante (21) . El estiércol líquido chorreó y atravesó el medio filtrante (21 a 25) por la gravedad y el líquido tratado se recuperó en la parte inferior de la columna (32) y se envío hacia un tubo de desagüe o en los contenedores durante las muestras.

Los biofiltros primero se acondicionaron, es decir se activaron hidráulicamente hasta que el 80% del agua inyectada se recoja en la salida. Ese estado se alcanzó después de 15 días aproximadamente.

Después, un estiércol líquido separado en latas (SSL) proviene de una granja porcina, en Beauce se utilizó para alimentar los biofiltros.

La carga hidráulica aplicada correspondió a 0.017 m3/nr.día (2.2 L/día) . La alimentación en el estiércol líquido se repartió en el transcurso del día en razón de 6 pulsos por día de aproximadamente 367 mi en las cuatro horas tal como lo representan las flechas de acuerdo con el esquema siguiente: 4 b \ 4h 8h Medio día 16h 20h Media noche El período de puesta en marcha se considero que se alcanzó después de un mes cuando tuvo la aparición de una nitrificación sustancialmente completa (presencia de nitrito y de nitrato y ausencia de nitrógeno amoniacal en los efluentes) .

Los resultados mostrados en la Figura 5 muestran la evolución de concentraciones en nitrógeno durante el seguimiento experimental. La concentración en NTK en la alimentación osciló entre 1,300 y 2,000 mg/L durante el estudio. Para la salida, la medida de NTK varió entre 19 y 129 mg/L indicando por el mismo hecho un buen abatimiento de este parámetro (>90%) . Para las concentraciones de nitrito y nitrato (N-N02 y N-N03) , los valores en la salida experimentados por la suma de estos dos parámetros oscilaron entre 2 y 200 mg/L. Globalmente, la retirada media del nitrógeno total a partir de los diferentes procesos amonificación, nitrificación y desnitrificación dentro de este proceso ventilado en continuidad alcanzó los valores del 95%. En las gamas de funcionamiento en el índice de ventilación de 2.5 m/h y las cargas medias respectivas entre NTK y DB05 de 0.029 kg/m2.día y 0.093 kg/m2, la retirada del nitrógeno total se completo (Figura 5) .

Ejemplo 3 Este ejemplo consiste en presentar la metodología y los resultados en vínculo con la retirada del nitrógeno bajo las condiciones de operación desfavorable a la nitrificación-desnitrificación completa.

La Figura 6 presenta un esquema de la unidad de biofiltración utilizada en este estudio. Esta unidad de 26.5 cm de diámetro mide 2.30 m de altura. La carga hidráulica aplicada fue de 0.060 m3/in2. día . Las características del estiércol líquido a tratar se ajustaron y se modificaron en función de un estiércol líquido que provino de una granja porcina en Francia. Para ello, el estiércol líquido de una granja porcina (Québec-Canadá) se diluyó 1.5 veces con el agua de llave y se agregó una añadidura de 23 ral de una solución sintética a base de ácido propiónico (30 g/1) , de ácido láctico (50 g/1) , de acetato de sodio (30 g/1) , de ácido butírico (1 g/1) y de etanol (25 g/1) con el objetivo de aumentar la DB05. Además, se agregaron 1,692 mg/1 de NH4HCO3 al estiércol líquido con el fin de aumentar el valor de NTK. La Tabla 4 siguiente presenta las características de este estiércol líquido.

Tabla 4 MES NTK DBO5 ESTIÉRCOL LÍQUIDO mg/1 mg/1 mg/1 Granja porcina en 550 1700 4300 Francia Granja porcina en 200 - 1, 800- 3,600 - Québec . 1 , 000 2 , 100 5 , 600 Estiércol Líquido de 215 - 540 1,260- 3,600 - Québec diluido y 1, 713 5 , 500 enriquecido para este estudio De acuerdo con las características obtenidas de estiércol líquido (Tabla 4) las concentraciones obtenidas fueron similares a las de la granja porcina en Francia. Las concentraciones en material en suspensión (MES) fueron ligeramente inferiores a los valores esperados tomando en cuenta las grandes variaciones de este parámetro en los lotes de estiércol líquido.

La duración del funcionamiento del biofiltro fue de aproximadamente siete meses con el fin de permitir una buena colonización del medio filtrante así como para observar una evolución de la pérdida de carga.

Los resultados presentados en la Figura 7 muestra la presencia de una fuerte nitrificación en el medio filtrante procurando que una concentración elevada en nitratos se genere por el proceso de salida. En las condiciones de operación predefinidas, la desnitrificación se ha comprobado como incompleta para retirar todos los nitratos en la salida. En este caso, contrariamente al método de acuerdo cor. la invención un tratamiento corriente abajo se prevé para desnitrificar con el fin de efectuar un envío al medio natural .

Globalmente, la retirada media del nitrógeno total a partir de los diferentes procesos de amonificación, nitrificación y desnitrificación dentro de este proceso ventilado en continuación ha alcanzado valores de 75%. En las gamas de funcionamiento para el índice de ventilación de 6.5 m/h y cargas medias respectivas en NTK y DB05 de 0.092 kg/m2.día y 0.243 kg/m2.díaf la retirada del nitrógeno total está incompleta (Figura 7) y demuestra un rendimiento menos eficaz para la retirada del nitrógeno total que el método de acuerdo con las condiciones especificas de la invención presentadas en el ejemplo 2.

Claims (22)

REIVINDICACIONES

1. Un método para purificar un efluente liquido que contiene el nitrógeno amoniacal, con o sin nitratos, por nitrif icación y desnitrificación simultáneas, el método está caracterizado porque comprende el agregado de oxígeno de acuerdo con una producción que varía entre 0.1 y 0.66 m/hora en un biofiltro a precolacion para recuperar en la salida un efluente sustancialmente purificado.

2. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque comprende las siguientes etapas: i) alimentar el efluente líquido a purificar en una entrada del biofiltro en un índice de carga en nitrógeno que varía entre 0.01 y 0.04 kg NTK/m2.día y una carga carbonada que varía entre 0.05 y 0.15 kg DB05/m . día ; ii) agregar el oxígeno de acuerdo con dicha producción; y iii) recuperar en una salida del biofiltro un efluente sustancialmente purificado.

3. El método de conformidad con la reivindicación 1 ó 2, para purificar el efluente líquido, caracterizado porque contiene el nitrógeno amoniacal con o sin nitratos donde dicho biofiltro a precolacion se proporciona de un medio filtrante que soporta microorganismos capaces de disminuir el contenido de nitrógeno amoniacal del efluente líquido en presencia de oxígeno y de microorganismos capaces de desnitrificar el efluente líquido en condición sustancialmente anóxica.

4. El método de conformidad con las reivindicaciones 1, 2 ó 3, caracterizado porque comprende las siguientes etapas: i) alimentar el efluente líquido a purificar en una entrada del biofiltro ajustando la carga de nitrógeno entre 0.01 y 0.04 kg NTK/m2.día; i') opcionalmente , agregar al efluente una fuente carbonada de acuerdo con una carga predeterminada en función de la cantidad de nitrógeno (NTK) contenido inicialmente en el efluente; ii) agregar una fuente de oxígeno de acuerdo con dicha producción; y iü) recuperar en una salida del biofiltro un efluente sustancialmente purificado.

5. El método de conformidad con la reivindicación 1, 2 ó 3, caracterizado porque comprende las siguientes etapas : i) alimentar el efluente líquido a purificar en una entrada del biofiltro ajustando la carga de nitrógeno global entre 0.01 y 0.55 kg NTK+N03/m2. día; i') opcionalmente, agregar al efluente una fuente carbonada de acuerdo con una dosis predeterminada en función de la cantidad de nitrógeno global (NTK+N0 ) contenido inicialraente en el efluente; i") dejar que el efluente pase a través del medio filtrante en contacto con la fuente carbonada para favorecer la desnitrificación del efluente; ii) agregar al efluente tratado de acuerdo con la etapa ii') una fuente de oxígeno de acuerdo con dicha producción; ii') dejar que el efluente pase a través del medio filtrante en contacto con el oxígeno para disminuir el contenido de nitrógeno amoniacal del efluente; y iii) recuperar en una salida del biofiltro un efluente líquido sustancialmente purificado.

6. El método de conformidad con una de las reivindicaciones 1, 2, 3, 4 ó 5, caracterizado porque el efluente sustancialmente purificado contiene entre 0 y 200 mg/L de nitrógeno bajo la forma de N-N02 y N-N03.

7. El método de conformidad con la reivindicación 6, caracterizado porque el efluente sustancialmente purificado contiene entre 0 y 150 mg/L de nitrógeno bajo la forma de N-N02 y N-N03.

8. El método de conformidad con la reivindicación 7, caracterizado porque el efluente sustancialmente purificado contiene menos de 100 mg/L de nitrógeno bajo la forma de N-N02 y N-N03.

9. El método de conformidad con una de las reivindicaciones 1, 2, 3, 4 ó 5, caracterizado porque el efluente sustancialmente purificado contiene entre 0 y 200 mg/L de nitrógeno NTK.

10. El método de conformidad con la reivindicación 9, caracterizado porque el efluente sustancialmente purificado contiene entre 0 y 150 mg/L de nitrógeno NTK.

11. El método de conformidad con la reivindicación 10, caracterizado porque el efluente sustancialmente purificado contiene menos de 100 mg/L de nitrógeno NTK.

12. El método de conformidad con una de las reivindicaciones 1, 2, 3, 4 ó 5, caracterizado porque el oxígeno se suministra bajo la forma de oxígeno puro, de un gas que contiene oxígeno o aire.

13. El método de conformidad con la reivindicación 12, caracterizado porque el oxígeno se suministra bajo la forma de aire en una producción que varía entre 0.5 y 3.3 m/hora .

14. El método de conformidad con la reivindicación 13, caracterizado porque el índice de carga de nitrógeno de acuerdo con la etapa i) varía entre 0.015 y 0.035 kg NTK/m2.día; el índice de carga de la fuente carbonada de acuerdo con la etapa i) varía entre 0.08 y 0.15 kg DB05/m2.día; y la fuente de oxígeno se encuentra bajo la forma de aire y la producción de ventilación de acuerdo con la etapa ii) varía entre 1.0 y 3.0 m/hora.

15. El método de conformidad con la reivindicación 14, caracterizado porque el índice de carga de nitrógeno de acuerdo con la etapa i) varía entre 0.02 y 0.035 kg NTK/m2. día; el índice de carga de la fuente carbonada de acuerdo con la etapa i) varía entre 0.08 y 0.12 kg DB05/m2.día; y la producción de ventilación de acuerdo con la etapa ii) varía entre 1.5 y 3.0 m/hora.

16. El método de conformidad con la reivindicación 15, caracterizado porque el índice de carga de nitrógeno de acuerdo con la etapa i) se fija a aproximadamente 0.029 kg NTK/m .día; el índice de carga de la fuente carbonada de acuerdo con la etapa i) se fija a aproximadamente 0.1 kg DB05/m2.día; y la producción de ventilación de acuerdo con la etapa ii) se fija en aproximadamente 2.5 m/hora.

17. El método de conformidad con una de las reivindicaciones 1, 2 ó 3, caracterizado porque la producción de filtración comprende entre 0.01 y 0.3 m3/m2.día.

18. El método de conformidad con una de las reivindicaciones 1, 2 ó 3, caracterizado porque la ventilación es continua o discontinua.

19. El método de conformidad con una de las reivindicaciones 1, 2 ó 3, caracterizado porque el medio filtrante es por lo menos un elemento seleccionado de entre: puzolana; turba; virutas de madera; grava y calcita.

20. El método de conformidad con una de las reivindicaciones 1, 2 ó 3, caracterizado porque dicho efluente líquido contiene nitrógeno amoniacal, con o sin nitratos y estiércol líquido.

21. El método de conformidad con la reivindicación 20, caracterizado porque dicho estiércol líquido proviene de la industria porcina.

22. El método de conformidad con una de las reivindicaciones 4 ó 5, caracterizado porque la fuente de carga carbonada se selecciona entre: lactosuero, metanol, glucosa o un estiércol líquido que proviene de la industria agroalimentaria .