Eliminación biológica del nitrógeno de los purines mediante reactor SBR

Tanque SBR: Obsérvese el tamaño del tanque respecto al del operario

En la separación de sólidos convencional o en la físico-química, se consiguen buenos rendimientos de eliminación de sólidos o fósforo, sin embargo, la eliminación de nitrógeno, suele ser menor. Esto es debido a que el nitrógeno del purín suele encontrarse en su mayor parte bajo forma amoniacal, y por tanto disuelto en la fracción líquida, por ello no es retirado de forma importante hacia la fracción sólida.

Si necesitamos eliminar nitrógeno de forma importante, una de las formas más habituales es utilizar las propiedades de algunas bacterias para transformar el nitrógeno. Pero no se trata de añadir bacterias al purín, sino de crear las condiciones adecuadas para que se desarrollen por sí mismas.


Fundamento

Para que las bacterias eliminen nitrógeno, el purín se somete a unos ciclos de aireación (fase aerobia) y de no-aireación (fase anóxica):

- En la fase aerobia, las bacterias crecen a base de consumir materia orgánica y transformar el amonio del purín en nitrato. - En la fase anóxica, las bacterias crecen a base de consumir materia orgánica y transformar el nitrato producido en la fase anterior en nitrógeno gas (N2).

El nitrógeno es así eliminado al aire en una forma inocua (71% del aire que respiramos es N₂). Además, las bacterias asimilan también gran cantidad de fósforo y descomponen la mayor parte de la fracción sólida.


Caso del reactor biológico SBR

Corresponde a las siglas de Sequencing Batch Reactor, reactor discontinuo secuencial.

Se trata de un gran y único tanque, de 11-14 días de capacidad, que se va llenando y vaciando parcialmente de purín siguiendo el siguiente ciclo:

- Llenado: se aporta el purín correspondiente a 1 día de producción. - Anoxia: se eliminan los nitratos producidos en el ciclo anterior. - Aireación: se transforma el amonio en nitrato. - Decantación: el reactor se para y las bacterias se acumulan en el fondo. - Purga de lodos: se extrae el exceso de bacterias de la parte inferior. - Extracción de agua tratada: de la parte superior sale el purín tratado.

El aire es suministrado por una soplante y una bomba de recirculación, que airean y agitan el contenido del tanque. En la anoxia, sólo funciona la bomba de recirculación, para agitar el contenido.

Bomba de recirculación y soplante	Parte superior del tanque, obsérvese la aireación + agitación

Resultados

Podemos hacernos un reactor biológico prácticamente a la medida del resultado que queramos obtener, es decir, con un reactor pequeño obtendremos eliminaciones moderadas de N, y viceversa. Sin embargo, lo habitual es que funcionen para eliminaciones relativamente elevadas de N (70-98%), con el objeto de acondicionar el contenido en N del purín a una pequeña superficie para riego, o en su caso, el vertido a colector de saneamiento.

Resultados de un reactor biológico SBR de 45 m³/día en una explotación porcina cerca de San Sebastián.

	Purín separado	Salida SBR	% eficiencia reducción, respecto al separado
Sólidos totales %	1	0,2	80
DQO mg/l	16.000	706	95
Conductividad	11	4,1	62
N mg/l	3.000	< 50	98
P mg/l	450	32	92

Fuente: elaboración propia a partir de analíticas del Laboratorio Agrario de Fraisoro.

Hay que señalar que los resultados óptimos se obtienen después de una buena separación inicial y una homogeneización de 1-2 días de capacidad.

Aspecto del contenido del tanque después de la decantación. Las bacterias quedan acumuladas en el fondo y el purín tratado en la parte superior

Ventajas

Los SBR son la versión más robusta y flexible de los reactores biológicos, lo cual los hacen especialmente recomendables para el tratamiento de purines.

El tratamiento biológico está considerado como el sistema más barato de explotación desde el punto de vista de coste por unidad de N eliminada. El consumo se limita prácticamente a la electricidad, cuya mayor parte corresponde a la soplante, es decir al consumo de aire. Dependiendo del contenido en N y materia orgánica del purín, ronda los 0,8 – 1,5 €/m3 para una eliminación cercana al 90%.

Otra ventaja es la sencillez que supone un proceso que se hace en un solo tanque. Es totalmente automático y la intervención necesaria por parte del ganadero es mínima.


Inconvenientes

Necesita aporte relativamente constante de purín a lo largo de todo el año, ya que el proceso de aclimatación de las bacterias tarda aproximadamente un mes, y si lo dejáramos “apagado” una temporada, habría que volver a arrancarlo.

Algunos accidentes como un derrame abundante de desinfectante o antibióticos en el purín, podrían suponer el tener que volver a arrancarlo, aunque esto ocurre raramente.

Los inviernos duros puede bajar de forma considerable el rendimiento, que recupera con la llegada de temperaturas menos frías.