La nitrificación-desnitrificación simultánea (SNdN) es un proceso de tratamiento de aguas residuales . La nitrificación - desnitrificación simultánea microbiana es la conversión del ion amonio en gas nitrógeno en un solo biorreactor . El proceso depende de las características de los flóculos, la cinética de la reacción, la carga de masa de la demanda química de oxígeno fácilmente biodegradable {rbCOD} y la concentración de oxígeno disuelto {OD}. [1]
La oxidación del amonio a gas nitrógeno se ha logrado con procesos de tratamiento de aguas residuales de crecimiento adjunto y crecimiento suspendido. Las bacterias más comunes responsables de la conversión en dos pasos son los organismos autótrofos, Nitrosomonas y Nitrobacter , y muchos heterótrofos diferentes. Los primeros obtienen energía de la oxidación del amoniaco , obtienen carbono del CO2 y utilizan el oxígeno como aceptor de electrones . Se denominan autótrofos debido a su fuente de carbono y aerobios debido a su entorno aeróbico. Los organismos heterótrofos son responsables de la desnitrificación o la reducción del nitrato , NO3− , al gas nitrógeno, N2 . Utilizan carbono de compuestos orgánicos complejos, prefieren oxígeno disuelto bajo o nulo y utilizan nitrato como aceptor de electrones. [ cita requerida ]
El diseño más común utiliza dos cuencas diferentes: una que atiende a las bacterias autótrofas y la segunda a las bacterias heterotróficas . Sin embargo, SNdN se adapta a ambas en una cuenca con un control estricto del OD. Esto se ha hecho en dos enfoques comunes. Uno es desarrollar un gradiente de oxígeno agregando oxígeno en una ubicación en la cuenca. Cerca del punto de inyección de O2, se mantiene una alta concentración de OD que permite la nitrificación y oxidación de otros compuestos orgánicos . El oxígeno es el aceptor de electrones y se agota. El nivel de OD en entornos localizados disminuye con el aumento de la distancia desde el punto de inyección. En estas ubicaciones de bajo OD, las bacterias heterotróficas completan la eliminación de nitrógeno. El proceso Orbal es una tecnología en práctica hoy en día que utiliza este método. El otro método es producir un gradiente de oxígeno dentro del bioflóculo. La concentración de OD permanece alta en los anillos externos del flóculo donde ocurre la nitrificación, pero baja en los anillos internos del flóculo donde ocurre la desnitrificación. Este método depende del tamaño y las características del flóculo; sin embargo, el control de los flóculos no se entiende bien y es un campo de estudio activo [2].
Por lo general, la SNdN tiene tasas de utilización de amoníaco y nitrato más lentas en comparación con los diseños de cuencas separadas porque solo una fracción de la biomasa total participa en los pasos de nitrificación o desnitrificación. La limitación de la SNdN debido a la biomasa activa parcial ha llevado a la investigación en nuevas bacterias y diseños de sistemas. [3] Huang logró una eliminación significativa de amoníaco en un proceso de crecimiento adjunto con columnas ciliadas rellenas con azufre granular donde las bacterias desnitrificantes utilizaron el azufre como donante de electrones y el nitrato como aceptor de electrones. Otra vía bien establecida es a través de bacterias desnitrificantes autótrofas en el proceso denominado proceso Anammox. [1] Se utiliza típicamente para aguas residuales con alta concentración de amoníaco. [ cita requerida ]