BIOTRATAMIENTO DE LAS AGUAS RESIDUALES DE UNA PLANTA DE ENLATADO DE VEGETALES ANGELA ADRIANA RUIZ COLORADO I. Q.

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1 BIOTRATAMIENTO DE LAS AGUAS RESIDUALES DE UNA PLANTA DE ENLATADO DE VEGETALES ANGELA ADRIANA RUIZ COLORADO I. Q. DIRECTOR: Mario Arias Zabala. I. Q., M. Sc. COMITE ASESOR: Keneth roy, Guillermo Correa./ Olga Montoya, Amanda Mora. Trabajo de investigacion presentado como requisito parcial para optar al Titulo de Magister en Biotecnologia UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA FACUL TAD DE CIENCIAS POSGRADO BIOTECNOLOGIA MEDELLIN Mayo de 2001 NACIONALDB~..,.WF.l>I!UM EPTO. DE!!IBLIOT1!.CJ4... p \~mll~liil~liliin~~ii\

2 ) ) ) J DEDICATORIA Dedico la culminacion de esta investigacion a mi hija Sara Carolina. Doy gracias adios por esta oportunidad que aporto en todos los aspectos de mi vida. 3 ~o 103

3 AGRADECIMIENTOS 1. AI personal del Laboratorio de Microbiologia de la Universidad Nacional de Colombia sede Medellin, donde se lievaron a cabo los analisis microbiologicos. 2. AI personal del Laboratorio de Sanitaria de la Universidad Nacional de Colombia sede Medellin, donde se IIevaron a cabo los analisis fisicoquimicos. 3. A la Ingeniera Ana Elisa Casas y AI Ingeniero Jorge Ignacio Zapata del Laboratorio de Microbiologia de la Universidad Pontificia Bolivariana. 4. A la Comercializadora Internacional BIO OMA S. A, quien proporciono los cultivos mixtos. 5. A la empresa PROVEG L TDA, Donde se IIevo a cabo esta investigacion, Especialmente a Edwin Valencia. 6. AI Posgrado de Biotecnologia y a la Facultad de Ciencias de La universidad Nacional de Colombia Sede Medellin, por su apoyo economico. 7. A los profesores que dirigieron y asesoraron esta investigacion. 8. A los jurados Luis Alfonso Caicedo y Judith Betancurth par su valioso aporte que contribuyo a mejorar esta investigacion. 9. A mi familia, a mi esposo Diego Sossa y mi hija quienes apoyaron con su valioso tiempo mi dedicacion a esta investigacion. 10. Finalmente expreso mis agradecimientos a todas las personas que con su experiencia y conocimiento contribuyeron a esta investigacion y por ende a mi formacion.

4 RESUMEN En este trabajo se evaluo la efectividad de cultivos mixtos comerciales utilizados para el tratamiento de las aguas residuales de una de las empresas comercializadora de estos en Colombia. La entrada de ellos al pais ha ocasionado un cambio en los tratamientos tradicionalmente anaerobios de las aguas residuales industriales, siendo reemplazados por tratamientos aerobios -facultativos. Para su aplicacion en esta investigacion se realizo inicialmente la caracterizacion fisicoquimica y microbiologica de las aguas residuales de la industria de enlatado de vegetales. Luego de analizar esta situacion inicial se seleccionaron los cultivos mixtos adecuados para aguas residuales con contenido de materia organica y grasas y aceites. Y se realize la inoculacion a la cual se Ie hizo seguimiento durante 40 dias. Durante los primero 15 a 20 dias el sistema se encontro en un proceso de estabilizacion; despues se observo variaciones en las concentraciones de los parametros fisicoquimicos y colonizacion de la microbiota. En cuanto a la microbiota inoculada en el tanque Imhoff donde se "eva a cabo el tratamiento biologico se via que la concentracion de coliformes disminuyo con el tratamiento, y se registro crecimiento de Bacillus totales, bacterias heterotrofas y levaduras, las cuales favorecen el proceso. La concentracion de hongos, bacterias sulfatorreductoras, fijadoras de nitrogeno y anaerobias registro una disminucion. Este proceso logro una eficiencia del 66.65% en DQO, del 73.33% en DBO, del 82% en grasas y aceites y del 82.2% en detergentes. Se encontro que el ph optimo de trabajo para el cultivo es de 7 y que el cultivo contiene suficiente concentracion de fosforo y nitrogeno como nutrientes esenciales.

5 TABLA DE CONTENIDO pag. fndice DE TABLAS iii INDICE DE FIGURAS v INTRODUCCION vii 1. MARCO TEORICO 1.1 LAS AGUAS RESIDUALES INDUSTRIALES CARACTERisTICAS ESPECfFICAS DE LAS AGUAS RESIDUALES DE LA INDUSTRIA ALiMENTARIA CONSERVERA DE VEGETALES PARAMETROS FISICOQUiMICOS Y MICROBIOLOGICOS PARAMETROS FISICOQUiMICOS PARAMETROS MICROBIOLOGICOS Necesidades de nutrientes y factores de crecimiento MICROORGANISMOS IMPORTANTES EN EL TRATAMIENTO BIOLOGICO DE AGUAS RESIDUALES TRATAMIENTOS BIOLOGICOS DE LAS AGUAS RESIDUALES INDUSTRIALES TRATAMIENTOS PARA ELiMINACION DE NITROGENO Y DE FOSFORO TRATAMIENTOS BIOLOGICOS Procesos de tratamiento biol6gico para remoci6n de materia organica PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA MATERIALES Y METODOS DE ANALISIS CONTROL EN EL LABORATORIO CARACTERIZACION FISICOQUfMICA Y MICROBIOLOGICA DE LAS AGUAS RESIDUALES DE LOS PROCESOS EN LA PLANTA Y EN LA QUEBRADA AGUAS ARRIBA, ANTES Y DURANTE EL TRATAMIENTO BIOLOGICO MICROORGANISMOS PARA INOCULACION ANALISIS ESTADisTICO 28

6 2.4.1 ANALISIS ESTADfsTICO PARA LA CARACTERIZACION DE AGUA DE LAVADO DE PLANTA, AGUA DE VERTIMIENTO Y AGUAS ARRIBA DE LA QUEBRADA ANALISIS ESTADfsTICO PARA LA CARACTERIZACION DE LOS PROCESOS ANTES DEL TRATAMIENTO BIOLOGICO A LA ENTRADA Y A LA SALIDA DEL TANQUE IMHOFF TRATAMIENTO BIOLOGICO CARACTERIZACION DE LOS PROCESOS ANTES DEL TRATAMIENTO BIOLOGICO RESULTADOS DESPUES DEL TRATAMIENTO BIOLOGICO COMPORTAMIEt\lTO DE LAS VARIABLES DURANTE LA INOCULACION ANALISIS DE RESULTADOS ANALISIS DE RESULTADOS ANTES DEL TRATAMIENTO BIOLOGICO ANALISIS ESTADfsTICO ANTES DEL TRATAMIENTO BIOLOGICO ANALISIS ESTADfsTICO EN LA QUEBRADA ANALISIS DESPUES DEL TRATAMIENTO BIOLOGICO CONCLUSIONES RECOMENDACIONES 95 BIBLIOGRAFfA 96 ANEXO 1 99 ANEXO ANEXO ANEXO ii

7 indice DE TABLAS pag. Tabla 1. Generacion de D00 5 en el procesamiento de vegetales como conservas 3 Tabla 2. Composicion tipica de las celulas bacterianas 8 Tabla 3. Aceptores de electrones en las reacciones bacterianas normalmente presentes en aguas residuales 10 Tabla 4. Rendimientos aproximados de algunos procesos de depuracion de aguas residuales y estado actual de su tecnologfa 14 Tabla 5. Principales procesos biologicos utilizados en el tratamiento del agua residual 18 Tabla 6. Concentraciones maxim as permisibles para verter a un cuerpo de agua y/o red de alcantarillado publico 23 Tabla 7. Condiciones de trabajo para el tratamiento biologico en el laboratorio 24 Tabla 8. Composicion del Cultivo mixto 26 Tabla 9(a,b). Caracterizacion de las aguas residuales del proceso Arveja a la entrada ya la salida del tanque Imhoff 31 Tabla 10(a,b). Caracterizacion de las aguas residuales del proceso Arveja - Zanahoria a la entrada y a la salida del tanque Imhoff 35 Tabla 11(a,b). Caracterizacion de las aguas residuales del proceso Ensalada a la entrada ya la salida del tanque Imhoff 39 iii

8 Tabla 12(a,b). Caracterizaci6n de las aguas residuales del proceso Frfjol Antioqueno a la entrada ya la salida del tanque Imhoff 41 Tabla 13(a,b). Caracterizaci6n de las aguas residuales del proceso Frfjol con Chile a la entrada ya la salida del tanque Imhoff 44 Tabla 14(a,b). Caracterizaci6n de las aguas residuales del proceso Frfjol Blanco a la entrada ya la salida del tanque Imhoff 47 Tabla 15(a,b). Caracterizaci6n de las aguas residuales del proceso Lavado de planta a la entrada y a la salida del tanque Imhoff 50 Tabla 16. Promedio estadfstico de las 42 caracterizaciones realizadas antes del tratamiento biol6gico 53 Tabla 17(a,b). Caracterizaci6n de la quebrada de vertimiento aguas arriba 55 Tabla 18(a,b,c,d). Resultados despues del tratamiento biol6gico 60 iv

9 in DICE FIGURAS Pag. Figura 1. Distintos tipos de s61idos presentes en las aguas residuales 6 Figura 2. Esquema del metabolismo de protozoos y hongos 11 Figura 3. Tanque Imhoff Modificado (TIM) 21 Figura 4. Diagrama de flujo de la planta de tratamiento de aguas residuales de proceso 21 Figura 5(a,b). Comportamiento de Temperatura y ph en el perfodo de inoculaci6n en ellaboratorio y la planta 68 Figura 6(a,b). Comportamiento de Aceites y Grasas y de S61idos Totales en el perfodo de inoculaci6n en el laboratorio y la planta 69 Figura 7(a,b). Comportamiento de S61idos Disueltos Totales y S6lidos Suspendidos Totales en el perfodo de inoculaci6n en el laboratorio y la planta 70 Figura 8(a). Comportamiento de S61idos Sedimentables en el perfodo de inoculaci6n en la planta 71 Figura 9(a,b). Comportamiento de DOO y DBO en el perfodo de inoculaci6n en el laboratorio y la planta 72 Figura 10(a,b). Comportamiento de Nitr6geno Total y F6sforo Total en el periodo de inoculaci6n en el laboratorio y la planta 73 Figura 11 (a,b). Comportamiento de Detergentes en el periodo de inoculaci6n en el laboratorio y la planta 74 v

10 Figura 12(a,b). Comportamiento de Coliformes Totales y Escherichia coli en el periodo de inoculaci6n en el laboratorio y la planta 75 Figura 13(a,b). Comportamiento de Esporas Aerobias y Bacterias Heter6trofas a 32 C en el periodo de inoculaci6n en el laboratorio y la planta 76 Figura 14(a,b). Comportamiento de Bacterias Heter6trofas a 32 C y Bacterias Heter6trofas a 25 C en el periodo de inoculaci6n en el laboratorio y la planta 77 Figura 15(a,b). Comportamiento de Levaduras y Hongos en el periodo de inoculaci6n en el laboratorio y la planta 78 Figura 16(a,b). Comportamiento de Bacterias Sulfatorreductoras y Bacterias Anaerobias en el periodo de inoculaci6n en el laboratorio y la planta 79 Figura 17(a,b). Comportamiento de Bacterias Fijadoras de Nitr6geno en el perfodo de inoculaci6n en el laboratorio y la planta 80 vi