Tratamiento biológico por nitrificación - desnitrificación y aireación convencional de purines
Jesús María Cutiller Roig. Ingeniero Agrónomo. España. ()
17-feb-2006 (hace 18 años 9 meses 4 días)El marco legal de aplicación de purines al suelo viene reglado por las Directivas
91/676/CEE, el Real Decreto 261/1996 y por el Real Decreto 324/2000, los cuales,
junto con los dictados por cada Comunidad Autónoma, regulan las medidas
de control de residuos ganaderos, su aplicación e infraestructuras y equipamientos
de las explotaciones ganaderas.
La regulación de residuos ganaderos es un problema común en todos los países de la Unión Europea. Algunos países han empezado a estudiar el problema antes que en España, encontrándose diferentes maneras para su solución. Unos con inversión importante y costes de mantenimiento elevados y otros más adecuadas a nuestra ganadería. Pero todos tienden, con mayor o menor eficacia, a que en el año 2008, el nitrógeno/ ha año sea de 170 Kg N/ha/año.
El sistema que se presenta en este artículo pretende disminuir en una primera fase hasta el 70% del Nitrógeno de los purines, quedándonos con un agua con sólo el 30%, con lo cual la podemos integrar al suelo en un volumen tres veces superior al purín puro. Consiste en poner en práctica lo que hace la naturaleza en distintas fases cuando coinciden los oportunos parámetros, que es el liberar N2 a la atmósfera a partir del nitrógeno orgánico, mediante la oxigenación y desoxigenación del nitrógeno orgánico.
Tratamiento biológico del Nitrógeno
Son necesarias cuatro etapas. El purín contiene átomos de Nitrógeno en forma orgánica y en forma amoniacal (NH4).
La primera etapa se desarrolla previamente en un tanque anóxico (sin oxigeno). La mayor parte del Nitrógeno que se presenta bajo forma orgánica pasa entonces a la forma amoniacal. En las etapas posteriores, 2ª y 3ª , el reactor transforma el nitrógeno amoniacal en nitratos. La nitrificación necesita una concentración elevada de oxigeno en el residuo liquido, al igual que para el tratamiento de las cadenas carbonadas. La eficacia del reactor esta directamente ligada a su capacidad de aportar una alta cantidad de oxigeno al afluente liquido. La desnitrificación es una etapa diferente, la cual requiere ausencia de oxigeno, de manera que las bacterias que aporta el propio purín utilizan los átomos de oxigeno presentes en los nitratos para desarrollarse. El resultado de esta última etapa es la liberación del Nitrógeno libre ( N2 ) a la atmósfera ( de la cual forma parte en un 80%). Este proceso es el que se da "seguramente" de forma más usual en la naturaleza.
Funcionamiento del sistema
Aunque existen muchos sistemas, presentamos un ejemplo de uno de los sistemas utilizados de forma más corriente. Los purines brutos procedentes de la explotación ganadera son homogeneizados en una fosa de recepción (tanque anóxico) equipada con un agitador.
Eventualmente, el purín puede ser tratado previamente con un separador de fases, en caso de presentar un exceso de fósforo. La fase líquida es enviada también al tanque anóxico y desde aquí, el purín es aportado periódicamente al reactor biológico.
En el reactor de oxidación, las bacterias presentes en el propio purín, transforman el amoniaco en Nitratos (nitrificación). El sistema funciona en recirculación con el tanque anóxico donde las bacterias presentes en un ambiente con una falta de oxigeno lo toman entonces de los nitratos, transformándose estos en nitritos y a continuación en nitrógeno molecular no contaminante, que es evacuado libremente a la atmósfera. (desnitrificación).
Los fangos biológicos, altamente mineralizados, son recepcionados en un silo decantador. Estos se aglomeran en floculos bacterianos y sedimentan. El liquido sobrante clarificado es evacuado en una balsa antes del riego. Los fangos concentrados en el silo pueden ser aplicables al suelo, bien directamente en forma liquida, o bien ser acondicionados realizando una separación en una fase previa, mediante centrifugación, tamizado, secado etc., para su aplicación de forma sólida.
Como alternativa a lo anterior, la totalidad del purín tratado podría ser homogeneizado para su uso en riego agrícola sin realizar la separación de la fase sólida.
El tratamiento de los purines por este sistema permite eliminar hasta un 70% del Nitrógeno y al mismo tiempo se produce una importante disminución de la carga orgánica (DQO), lo que garantiza una drástica reducción de olores. Por lo tanto, el purín puede ser transportado y/o almacenado durante varios meses sin causar problemas de olor.
Otra característica de este sistema es que puede ser aplicado a cualquier tipo de explotaciones, tanto grandes como pequeñas, siendo rentable por su bajo costo de funcionamiento y de mantenimiento y pudiendo aprovechar el agua resultante para riego, ya que la cantidad de nitrógeno es tres veces menor que en el purín bruto.
Costos orientativos de inversión y explotación
El costo varia en función de los caudales a tratar y esta contado con una amortización a 15 años y sin subvenciones.
La regulación de residuos ganaderos es un problema común en todos los países de la Unión Europea. Algunos países han empezado a estudiar el problema antes que en España, encontrándose diferentes maneras para su solución. Unos con inversión importante y costes de mantenimiento elevados y otros más adecuadas a nuestra ganadería. Pero todos tienden, con mayor o menor eficacia, a que en el año 2008, el nitrógeno/ ha año sea de 170 Kg N/ha/año.
El sistema que se presenta en este artículo pretende disminuir en una primera fase hasta el 70% del Nitrógeno de los purines, quedándonos con un agua con sólo el 30%, con lo cual la podemos integrar al suelo en un volumen tres veces superior al purín puro. Consiste en poner en práctica lo que hace la naturaleza en distintas fases cuando coinciden los oportunos parámetros, que es el liberar N2 a la atmósfera a partir del nitrógeno orgánico, mediante la oxigenación y desoxigenación del nitrógeno orgánico.
Tratamiento biológico del Nitrógeno
Son necesarias cuatro etapas. El purín contiene átomos de Nitrógeno en forma orgánica y en forma amoniacal (NH4).
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La primera etapa se desarrolla previamente en un tanque anóxico (sin oxigeno). La mayor parte del Nitrógeno que se presenta bajo forma orgánica pasa entonces a la forma amoniacal. En las etapas posteriores, 2ª y 3ª , el reactor transforma el nitrógeno amoniacal en nitratos. La nitrificación necesita una concentración elevada de oxigeno en el residuo liquido, al igual que para el tratamiento de las cadenas carbonadas. La eficacia del reactor esta directamente ligada a su capacidad de aportar una alta cantidad de oxigeno al afluente liquido. La desnitrificación es una etapa diferente, la cual requiere ausencia de oxigeno, de manera que las bacterias que aporta el propio purín utilizan los átomos de oxigeno presentes en los nitratos para desarrollarse. El resultado de esta última etapa es la liberación del Nitrógeno libre ( N2 ) a la atmósfera ( de la cual forma parte en un 80%). Este proceso es el que se da "seguramente" de forma más usual en la naturaleza.
Funcionamiento del sistema
Aunque existen muchos sistemas, presentamos un ejemplo de uno de los sistemas utilizados de forma más corriente. Los purines brutos procedentes de la explotación ganadera son homogeneizados en una fosa de recepción (tanque anóxico) equipada con un agitador.
Eventualmente, el purín puede ser tratado previamente con un separador de fases, en caso de presentar un exceso de fósforo. La fase líquida es enviada también al tanque anóxico y desde aquí, el purín es aportado periódicamente al reactor biológico.
En el reactor de oxidación, las bacterias presentes en el propio purín, transforman el amoniaco en Nitratos (nitrificación). El sistema funciona en recirculación con el tanque anóxico donde las bacterias presentes en un ambiente con una falta de oxigeno lo toman entonces de los nitratos, transformándose estos en nitritos y a continuación en nitrógeno molecular no contaminante, que es evacuado libremente a la atmósfera. (desnitrificación).
Los fangos biológicos, altamente mineralizados, son recepcionados en un silo decantador. Estos se aglomeran en floculos bacterianos y sedimentan. El liquido sobrante clarificado es evacuado en una balsa antes del riego. Los fangos concentrados en el silo pueden ser aplicables al suelo, bien directamente en forma liquida, o bien ser acondicionados realizando una separación en una fase previa, mediante centrifugación, tamizado, secado etc., para su aplicación de forma sólida.
Como alternativa a lo anterior, la totalidad del purín tratado podría ser homogeneizado para su uso en riego agrícola sin realizar la separación de la fase sólida.
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El tratamiento de los purines por este sistema permite eliminar hasta un 70% del Nitrógeno y al mismo tiempo se produce una importante disminución de la carga orgánica (DQO), lo que garantiza una drástica reducción de olores. Por lo tanto, el purín puede ser transportado y/o almacenado durante varios meses sin causar problemas de olor.
Otra característica de este sistema es que puede ser aplicado a cualquier tipo de explotaciones, tanto grandes como pequeñas, siendo rentable por su bajo costo de funcionamiento y de mantenimiento y pudiendo aprovechar el agua resultante para riego, ya que la cantidad de nitrógeno es tres veces menor que en el purín bruto.
Costos orientativos de inversión y explotación
El costo varia en función de los caudales a tratar y esta contado con una amortización a 15 años y sin subvenciones.
| Caudal de |
12
m3/día
|
100
m3/día
|
| Representa un caudal a tratar de |
4.380
m3/año
|
36.500
m3 año
|
| Inversión |
2,81
euros /m3
|
0,97
euros/m3
|
| Explotación |
1,32
euros /m3
|
0,97
euros/ m3
|
| Total |
4,13
euros/m3
|
1,94
euros/m3
|