INFLUENCIA DE LA PRESENCIA DE IONES CLORURO EN UN SISTEMA DE LODO ACTIVADO

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1 Octubre del 2000 INGENIERÍA HIDRÁULICA Y AMBIENTAL, VOL. XXII, No. 3, 2001 INFLUENCIA DE LA PRESENCIA DE IONES CLORURO EN UN SISTEMA DE LODO ACTIVADO INTRODUCCIÓN Diferentes tecnologías han sido estudiadas y aplicadas para el tratamiento de las aguas residuales, dependiendo su utilización del tipo de contaminación que presente dicho residual. Si la contaminación es de tipo orgánico se utilizan los tratamientos biológicos; debido a que muchos de los residuales generados por el hombre presentan este tipo de contaminación, el uso de los tratamientos biológicos se encuentra muy extendido. Uno de los más utilizados es el proceso aerobio de lodos activados, en el mismo se suministra aire a los microorganismos que crecen suspendidos en el residual a tratar, de manera que oxidan la materia orgánica a dióxido de carbono, otros productos finales y nueva biomasa. Existen industrias, como las tenerías, que vierten residuales caracterizados por presentar no solo un alto contenido de materia orgánica sino también concentraciones elevadas de iones cloruro. muestran los resultados alcanzados al realizar un estudio de las afectaciones que se producen en los valores de los parámetros y constantes característicos de un proceso de lodo activado al ser tratado un residual sintético con diferentes concentraciones de iones cloruro. MATERIALES Y MÉTODOS En la figura 1 se muestra el esquema del sistema de tratamiento con el que se trabajó: El reactor utilizado (1), recibía la alimentación proveniente del depósito donde era preparada (2) a través de una bomba peristáltica (3) que garantizaba el flujo deseado. El difusor de vidrio poroso (4) introducido en cada reactor, mantuvo durante todo el tiempo de trabajo, completamente mezclado el contenido del mismo, proporcionando el oxígeno necesario para la oxidación de la materia orgánica. Resumen / Abstract El proceso de lodos activados es uno de los sistemas de tratamiento biológico más utilizado por el hombre para tratar aguas residuales. En el presente trabajo se describe la experiencia llevada a cabo al someter a este tipo de tratamiento un residual preparado en el laboratorio con diferentes concentraciones de cloruro de sodio para conocer la influencia del mismo en los valores de los parámetros y constantes característicos de los procesos de lodos activados. Los resultados alcanzados muestran una disminución del coeficiente de producción de biomasa y de la eficiencia de remoción al aumentar la concentración de iones cloruro en el residual, así como un aumento en el coeficiente de muerte de biomasa. Palabras clave: lodos activados, concentración de iones cloruro. The activated sludge process is one of the most employed systems for the biological treatment of wastewater. This paper describes the experimental procedure carried on when this treatment is applied to a synthetic waste at different concentrations of sodium chloride with the purpose of knowing its influence on the parameters and constants characteristics of the activated sludge process. The results show decreasing values of both, the biomass production coefficient and the removal efficiency of organic matter as the chloride concentration increases, while the decay coefficient become higher. Key words: activated sludge, chloride concentration María A. Montesinos Menéndez, Ingeniera Química, Asistente, Facultad de Ingeniería Química, Instituto Superior Politécnico José Antonio Echeverría (ISPJAE) Miguel A. Díaz Marrero, Máster en Ciencias, Ingeniero Químico, Profesor Auxiliar, Centro de Investigación de Procesos (CIPRO), ISPJAE, Ciudad de La Habana miguel@quimica.ispjae.edu.cu 35

2 El residual tratado se sometió a un proceso de sedimentación (5) con la finalidad de recoger el sólido biológico y retornarlo al reactor. El efluente de este tratamiento se recogió en un depósito (6) con el fin de evitar la pérdida de sólidos y por consiguiente la afectación de la edad de lodo en el reactor. Con estos datos se determinaron los valores de razón de carga de lodo con el objetivo de aplicar la ecuación de diseño de los sistemas de lodo activado: 1 = Yb Bx θ x b FIG. 1 Esquema del sistema de tratamiento por lodos activados. El aire suministrado al tratamiento biológico, así como el necesario para la recirculación del lodo, se mantuvo mediante un compresor (7) acoplado al sistema. trabajó con un residual sintético de extracto de levadura que presentaba un balance nutricional adecuado para ser sometido a tratamiento aerobio. realizaron cuatro corridas experimentales en las que se varió la concentración de iones cloruro, adicionando al residual una solución de cloruro de sodio: Corrida ρ(cl-) (mg L-) Parámetros de operación: Volumen efectivo del reactor (V) - 3,5 L Tiempo de retención hidráulico (θ) - 0,75 d Edad de lodo (θ x ) - 5, 10 y 15 d ph - entre 6,5 y 7,5 Análisis realizados según las técnicas estándares: Demanda Química de Oxígeno (DQO): Concentración de iones cloruro en la alimentación (ρ(cl-)). Sólidos suspendidos volátiles en el licor mezclado (LM) ANÁLISIS DE LOS RESULTADOS En la tabla 1 se reportan los valores medios y desviaciones estándares de los datos obtenidos en las diferentes corridas que se realizaron para las tres edades de lodo y las diferentes concentraciones de iones cloruro suministradas. Los resultados aparecen en la tabla 2. De los valores reportados se aprecia que al aumentar la edad de lodo disminuye el valor de la razón de carga de lodo debido al aumento de la concentración de los LM; sin embargo, al aumentar la concentración de iones cloruro aunque esta tendencia se mantiene, los valores de razón de carga de lodo van aumentando debido a que los iones cloruro hacen disminuir la viabilidad de los microorganismos presentes en el sistema. A partir de los valores obtenidos en la tabla 2 se determinaron gráficamente los parámetros de coeficiente de producción de biomasa (Y b ) y el coeficiente de muerte de biomasa (b). Los resultados obtenidos se muestran en la tabla 3 y figura 2. Como se observa, los resultados alcanzados confirman lo planteado anteriormente ya que al aumentar la concentración de iones cloruro, disminuye la producción de biomasa aumentando su coeficiente de muerte. Al correlacionar el coeficiente de producción de biomasa con la concentración de iones cloruro se obtiene el gráfico de la figura 3. Una correlación diferente se obtiene al graficar el coeficiente de muerte de biomasa contra la concentración de cloruro (figura 4). Los valores de los porcentajes de remoción para las distintas edades de lodo se reportan en la tabla 4 y la representación gráfica de la misma se refleja en la figura 5 Como se observa al aumentar la edad de lodo independientemente de la concentración de iones cloruro, aumenta el porcentaje de remoción, lo cual es lógico si se tiene en cuenta que también aumenta la concentración de LM. 36

3 Tabla 1 Valores medios y desviaciones estandares de los datos obtenidos en las corridas realizadas. Edad de lodo ( θ x ) ρ(cl) 5 (d) 10 (d) 15 (d) (Mg/L) X Desv X Desv X Desv X Desv Tabla 2 Valores de las razones de carga de lodo (D Bx), calculados para los valores medios de la tabla anterior. ρ(cl-) Edad de lodo ( θ x ) 5 (d) 10(d) 15(d) Bx Bx Bx 0 1 0,53 0, ,11 0,56 0, ,56 0,79 0,69 Tabla 3 Valores determinados de los coeficientes de producción de biomasa (Yb) y el de muerte de biomasa (b) para las diferentes concentraciones de iones cloruro. ρ (Cl-) Y b (mg /mg DQO) b (d) 0 0,217 0,016 1 R ,199 0,019 0, ,144 0,024 0, ,138 0,042 0, ,97 0,84 Los valores de los porcentajes de remoción para las distintas edades de lodo se reportan en la tabla 4 y la representación gráfica de la misma se refleja en la figura 5. Como se observa al aumentar la edad de lodo independiente de la concentración de iones cloruro, aumenta el porcentaje de remoción, lo cual es lógico si se tiene en cuenta que también aumenta la concentración de LM. 37

4 FIG. 2 Obtención de las constantes Yb y b para las diferentes concentraciones de cloruro. FIG. 4 Variación del coeficiente de muerte de biomasa (b) con la concentración de iones cloruro. FIG. 3 Variación del coeficiente de producción de biomasa (Yb) con la concentración de iones cloruro. FIG. 5 Porcentaje de remoción para las diferentes concentraciones de iones cloruro y edades de lodo. Tabla 4 Porcentaje de remoción para las diferentes concentraciones de iones cloruro y edades de lodo. Edad de lodo (d) Porcentaje de remoción Sin Cl ,8 71,5 70, , , ,8 81,7 77,

5 Al analizar como varían los porcentajes de remoción para una misma edad de lodo se observa que estos disminuyen al aumentar la concentración de iones cloruro, lo que está relacionado con el aumento de la remoción específica por una disminución de la concentración de los LM al aumentar la concentración de iones cloruro en el sistema. CONCLUSIONES Al analizar la influencia de la concentración de cloruros en el tratamiento por lodos activados se aprecia que para concentraciones de mg/l de este ion, se producen afectaciones importantes en algunos de los parámetros para el diseño y en la eficiencia del proceso, como son: 1. Los valores del coeficiente de producción de biomasa decrecen con el incremento de la concentración de iones cloruro, reduciéndose su valor para esta concentración en un 36,4 % 2. El coeficiente de muerte de biomasa se incrementa con la concentración de iones cloruro, llegando a ser 2,6 veces superior al coeficiente cuando estos no estaban presentes. 3. La eficiencia de remoción del proceso va disminuyendo con el aumento de la concentración de iones cloruro, siendo más significativo el decrecimiento para la concentración máxima empleada, donde el valor, comparado con la dosis de mg/l disminuye en un 5% o más para todas las edades de lodo. BIBLIOGRAFÍA DROSTE, R.: Theory and Practice of Water and Wastewater Treatment. EU, HERNÁNDEZ, A.: Depuración de aguas residuales, 2da. ed. España MENÉNDEZ, C. PÉREZ, J.: Procesos para el tratamiento biológico de aguas residuales industriales, ISPJAE, Ciudad de La Habana, Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater, 15th ed. EU, OCTUBRE DEL