Desarrollo de un biorreactor de membrana para el tratamiento de aguas residuales del sector metalúrgico

Abstract

"El nitrato, ácido cítrico y algunos metales pesados son contaminantes encontrados normalmente en efluentes ácidos provenientes de la industria del acero inoxidable, éstos causan efectos significativos sobre el medio ambiente y la salud pública. Existen estrategias para reducir el nitrato mediante procesos biológicos (desnitrificación). Sin embargo, este proceso se ve afectado en presencia de metales pesados como hierro, cromo y níquel, siendo éstos los más comúnmente encontrados en este tipo de efluente. En este proyecto se desarrolló un biorreactor de membrana con fluidización en el que se obtuvo una eficiencia del 96% en la reducción de 500 mg.L-1 de N-NO3 - en ausencia de metales pesados. En presencia de hierro, aumentó ligeramente la eficiencia a 99%, mientras que en presencia de cromo, disminuyó a 80%. En presencia de níquel y en el sistema multi-metal no se observó un efecto negativo ya que se obtuvieron eficiencias del 99% y 98%, respectivamente. En cuanto a la producción de intermediarios, en ningún caso se obtuvieron concentraciones mayores de 10 mg.L-1 y 2 mg.d-1 para nitrito (NO2 - ) y óxido nitroso (N2O), respectivamente. Por otro lado, la adición de hierro causó que en 291 horas se necesitara aumentar la presión de succión hasta 20 KPa para mantener constante el flujo de permeado, lo cual fue posiblemente causado por la acumulación de compuestos inorgánicos sobre la superficie de la membrana. Por otra parte, en presencia de cromo, níquel y en el sistema multi-metal no se observó un taponamiento sobre el módulo de membranas ya que en 460 horas la presión de succión se mantuvo estable en 2.3 KPa. Adicionalmente, se observó que el hierro y níquel precipitaron por separado, mientras que el cromo se mantuvo soluble por la formación de complejos estables con el citrato. En cuanto al sistema multi-metal, el hierro y el cromo se mantuvieron solubles y el níquel precipitó."

"Nitrate, citric acid and some heavy metals are contaminants normally found in acidic effluents from the stainless steel industry, which cause significant effects on the environment and public health. There are some strategies to reduce nitrate through biological processes (denitrification). However, this process is affected in the presence of heavy metals, such as iron, chromium and nickel, which are the most commonly found in this type of effluents. In this project, it was developed a membrane bioreactor with fluidization; the bioreactor had an efficiency of 96% in the reduction of 500 mg.L-1 of N-NO3- in the absence of heavy metals. In the presence of iron, the efficiency was slightly increased to 99%, while with chromium the efficiency decreased to 80%. On the other hand, in the presence of nickel and in the multi-metal system no negative effect was observed since efficiencies of 99% and 98% were obtained, respectively. Regarding the production of intermediaries, concentrations lower than 10 mg.L-1 and 2 mg.d-1 for nitrite (NO2-) and nitrous oxide (N2O), were observed respectively. On the other hand, the addition of iron caused that, in 291 hours, it was necessary to increase the suction pressure up to 20 KPa to keep the flux of permeate constant, which was probably caused by the accumulation of inorganic compounds on the surface of the membrane. In contrast, in the presence of chromium, nickel and in the multi-metal system, no fouling was observed on the membrane module since in 460 hours the suction pressure remained stable at 2.3 KPa. Additionally, it was observed that iron and nickel precipitated separately, while chromium remained soluble due to the formation of stable complexes with the citrate. As for the multimetal system, the iron and chromium remained soluble and nickel precipitated."