Rodríguez Martínez Jesús*, Pedraza F. E., Garza G. Y.

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1 TRATAMIENTO DE LA AGUAS RESIDUALES DEL RASTRO MUNICIPAL DE LA CIUDAD DE SALTILLO COAHUILA UTILIZANDO UN REACTOR ANAEROBIO UASB CON UN SOPORTE DE BAUXITA EN LA PARTE SUPERIOR Rodríguez Martínez Jesús*, Pedraza F. E., Garza G. Y. Departamento de Biotecnología de la Facultad de Química, Universidad Autónoma de Coahuila. Blvd. V.Carranza e Ing.J.Cardenas V. Saltillo, Coah. C.P. 25 Tel: (84) ; ; Fax: jrodrigu@alpha1.sal.uadec.mx RESUMEN En el inicio del tratamiento anaerobio de las aguas residuales del rastro Municipal se realizó el arranque de un reactor UASB de 13.5 litros, empacado en la parte superior con un soporte de bauxita para la inmovilización de células. La adaptación del inóculo tuvo una duración de 1 días; después de la cuál se procedió a la alimentación contínua del reactor con cargas orgánicas inferiores a 1. g DQO/I.dia. La etapa de arranque se efectuó en un período de 3 días, durante los cuáles, no hubo formación de espuma, acidificación ni flotación de lodo, que son características de un mal arranque. El objetivo del presente trabajo, fue lograr porcentajes altos de remoción (más del 8%) de materia orgánica de las aguas residuales mencionadas. INTRODUCCIÓN Las aguas residuales provenientes de rastros municipales son clasificadas como aguas con altas concentraciones de materia orgánica, grasas, aceites, sólidos suspendidos y sedimentables y un ph básico; estas características son adecuadas para un tratamiento anaerobio 1. Los tratamientos anaerobios de aguas residuales provenientes de rastros, de acuerdo a datos de literatura, pueden alcanzar porcentajes de remoción de materia orgánica de hasta un 8% 2. Los reactores anaerobios con mayor éxito en la práctica para el tratamiento de diferentes tipos de aguas residuales, son aquellos que utilizan un flujo ascendente con lodo granular (UASB-upflow anaerobic sludge bed) 3-7. Este tipo de reactores pueden soportar altas cargas orgánicas, con un alto grado de eficiencia que puede oscilar entre 7-95 % de remoción dependiendo de la composición del agua residual 1. La mayoria de los reactores que han sido utilizados a escala industrial, han tratado efluentes con altas concentraciones de cargas orgánicas, que requieren una demanda química de oxígeno (DQO) mayor a los 2mg/l. Sin embargo, los efluentes provenientes del sector alimentario, pueden clasificarse en dos: uno mayor a los2mg/l.min. de DQO y otro inferior a los 1mg/l.min Las aguas del rastro municipal de Saltillo, Coah. se pueden clasificar como mayores a los 2 mg/l de DQO; en trabajos realizados en nuestro Continente se ha encontrado que reactores tipo UASB con un filtro anaerobio desde su parte inferior dan una eficiencia de remoción de materia orgánica de hasta un 8% 2y3,la velocidad especifica de produción de metano puede ser observada como una función lineal de la velocidad especifica del consumo del sustrato 1.El objetivo del presente trabajo fue la optimización del tratamiento anaerobio de aguas residuales provenientes de la industria de la carne. 1

2 MATERIALES Y MÉTODOS Para realizar esta investigación, fue necesario diseñar un reactor tipo UASB-Híbrido, el cuál se construyó en material de acrílico con una altura de 1.7 mts, 1.5 cm. de diámetro, con un volumen de trabajo de 13.5 lts. En la parte superior de este se le adaptó un soporte de bauxita, donde quedaron atrapadas células del consorsio microbiano. La temperatura de operación del reactor fue de 37ºC. Las características y composición del agua residual, objeto de estudio, se presentan en la tabla Nº 1. El análisis de la composición del agua residual se realizó de acuerdo a métodos estándares aprobados por APHA El inóculo se adicionó al reactor por la parte superior de este hasta ocupar un 3% de su volumen, la adaptación se realizó utilizando agua residual diluida a un 5% y manteniendolo bajo estas condiciones durante 1 dias. Posteriormente se realizó el arranque del reactor durante 3 dias bajo una alimentación continua iniciando con una carga orgánica de.3 de COv equivalente a.3 g DQO/l.día aumentando esta hasta llegar a 1. g de DQO/l. dia, manteniendo siempre un ph constante. Cada variación de la carga orgánica, fue tratada el tiempo necesario para lograr buenas eficiencias de remoción y por lo tanto, aumento en la producción de biogás. Tabla 1. Características y composición del agua residual. PARÁMETRO ENTRADA SALIDA DQO (g/l) ph (unidades de ph) Sulfatos (mg/l) 9 49 Fosfatos (mg/l) SSV (mg/l) SST (mg/l) AGV (ácido acético) (mg/l) Alcalinidad (mg/l CaCO 3 ) Grasas y Aceites (mg/l) Nitrógeno (Kjeldahl) (mg/l) Nitratos (mg/l) El flujo de biogas se midió con un detector de flujo electrónico y el análisis cualitativo de este, asi como la presencia de ácidos grasos volátiles, se realizó utilizando cromatografía de gases. El curso de la digestión anaerobia se siguió en cada etapa de la alimentación del reactor, analizando diariamente cada muestra tomada del influente, efluente y del biogas. La eficiencia de remoción de materia orgánica, se logró graduando la velocidad de alimentación de eluente y los tiempos de retención hidráulica, los cuáles variaron dependiendo de la concentración de las aguas residuales colectadas en diferentes fechas. RESULTADOS Y DISCUSIÓN En la figura 1, se presentan datos experimentales de DQO del influente y efluente del reactor anaerobio, durante un tiempo de 48h. trabajando en forma contínua; el reactor arrojó los siguientes resultados, en la fase de adaptación, que fueron los primeros 5-1 días, al reactor se le mantuvo con cargas orgánicas bajas.3-1.; sin embargo durante este período la eficiencia de remoción osciló entre un 4-5%, conforme aumentó el tiempo de trabajo, la carga orgánica se le fue incrementando, hasta llegar a 5.5 de Carga orgánica volumétrica (COv),que corresponde a 13.5 de DQO g/l.dia, esto significa que el reactor puede alcanzar una eficiencia de más del 8% de remoción. Las variaciones de DQO del influente en la fig.1 de , corresponden a diferentes lotes de agua residual. En los 2

3 resultados mostrados en la figura 2, se aprecia claramente la eficiencia del reactor, los resultados de esta gráfica corresponden a un período de trabajo de 45 dias, donde no indica que desde su arranque la eficiencia fue mejorando hasta alcanzar un 8% de remoción de materia orgánica de la aguas residuales del rastro. La fígura 3 nos muestra el comportamiento del ph tanto del influente como del efluente del reactor y en ella apreciamos, que el ph del influente es ligeramente básico y oscila en el rango de ; sin embargo, en el efluente el ph aumenta hasta 8-8.5, esto significa que en el proceso de biotransforfación anaerobia, el ph del medio anaerobio se basifica, y esto es importante para nuestro proceso, ya que se evitan efectos negativos tales como la acidificación y formación de espumas, que perjudican la fermentación anaerobia; por tal razón el control del ph en el reactor es un factor importante. Para mantener un alto rendimiento de remoción de materia orgánica de aguas residuales; otro de los factores importantes que hay que controlar y que va asociado al ph es la concentración de ácidos grasos volátiles (AGV). La figura 4 nos muestra los resultados de la concentración de ácidos grasos volátiles en función del tiempo de tratamiento anaerobio en un reactor tipo UASB; uno de los resultados importantes de esta gráfica, es de que en la fase de arranque del reactor, la concentración de ácidos grasos, fue considerablemente grande, por lo que el lodo anaerobio en su etapa inicial tuvo un tiempo de adaptación de diez dias; después de este tiempo, la concentración de AGV en el efluente fue mucho menor y permanece practicamente constante independientemente de la carga orgánica en la alimentación del reactor, lo que nos da un indicio de un arranque exitoso. La figura 5 nos muestra finalmente como va aumentando la formación de biogas, metano, conforme aumenta el tiempo de tratamiento de la carga orgánica y los tiempos de retención hidráulica son mas cortos, lo que nos certifica el exitoso funcionamiento del reactor al lograr un alto grado de biotransformación de la masa orgánica en biogas. La tecnología desarrollada en el Departamento de Biotecnología de la Facultad de Químicas es una tecnología original que permite remover altas concentraciones de materia orgánica, la cual es el principal contaminante del agua residual que se obtiene del rastro municipal de Saltillo Coahuila; además, esta tecnología puede ser aplicada para el tratamiento de todas las aguas residuales que se derivan de la industria alimentaría, logrando hasta % de remoción de materia orgánica, permitiendo el reciclado del agua para su reuso en las industrias y en diferentes sectores de esta; permite ademas a los gobiernos economizar en este rubro y con esto realizar el uso sustentable de este recurso, que en un futuro no muy lejano puede ser objeto de hegemonía política. 3

4 16 DQO (g/l) DQO entrada DQO salida Figura 1. DQO de entrada y salida en función del tiempo de tratamiento. Eficiencia de remoción (%) Figura 2. Eficiencia de remoción con respecto al tiempo de tratamiento. 4

5 ph ph entrada ph salida Figura 3. ph de entrada y salida en función del tiempo de tratamiento. [AGV] gdqo/l Figura 4. Concentración de ácidos grasos volátiles en función del tiempo de tratamiento. 5

6 Producción de biogas (mm 3 ) 16 ICO (gdqo/l*día) Biogas ICO Figura 5. Producción de biogas en función del tiempo de tratamiento. Bibliografía 1. Lettinga,G.,Rinzema A., Hulshoff Pol, L.W Possibilities and potentials of anaerobic wastewater treatment with emphasis on the UASB- sistem. In:Baader,W (de.) Proceedings of the third Workshop of the Working Group on biogas Production Technologies, p CNREE Network on Biogas Production and Conversion for Energy. Braunschweig, Alemanha. 2. Ayda Luz Moya Moreno Comportamiento de una descarga de agua residual de matadero mediante el tratamiento anaerobico-uasb- Filtro Anaerobico. IV Seminario- Taller Latinoamericano- Tratamiento Anaerobio de Aguas Residuales Bucaramanga, Colombia Noviembre de Javier Martínez, Melga Galisteo, María Viñas Tratamiento Anaerobio de Efluentes con Alto contenido de material particulado lignocelulósico (Efluentes de Matadero y Frigorifico). IV Seminario- Taller Latinoamericano- Tratamiento Anaerobio de Aguas Residuales Bucaramanga, Colombia Noviembre de Lettinga, G., Hulshoff Pol, Advanced reactor design, operation and economy. Water Science and Techology, v18, p Lettinga, G., Hulshoff Pol, L., Koster, Y. W., Wiegant, W.M., De Zeeuw, W. J., Rinzema, A., Grin, P.C. Roersma, R.E., Hobma, S.W High- rate anaerobic waste-water treatment using the UASB reactor under a wide range of temperature condition. Biotechnology Genetic Engineering Review, v.2, p

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