Tlamati Sabiduría, Volumen 7 Número Especial 2 (2016)

Documentos relacionados
Determinación de los parámetros cinéticos de las bacterias autótrofas del modelo ASM1 para una PTAR en Chiapas por respirometría.

V. MODELACION MATEMATICA DE PROCESOS DE TRATAMIENTO DE AGUA RESIDUAL

Existen muchos tipos de reactores. Pero, en general, podemos distinguir dos tipos fundamentales:

lndice general Prólogo XIX

Emilio Serrano & Josep Xavier Sensada

UNIVERSIDAD DEL NORTE

1. Proceso de Fangos Activados.

Qué es realmente la Respirometría de los fangos activos? mide el consumo de oxígeno de . Cómo podemos evaluar en las medidas de la Respirometría?

SERVICIO DE RESPIROMETRÍA. Estudio de la capacidad de nitrificación & desnitrificación en un proceso de fangos activos

1. Modelo del proceso de Fangos Activados.

Emilio Serrano & Josep Xavier Sensada

Estudio sobre la tratabilidad referida a la actividad del fango activo del vertido de una antibiótico de uso veterinario, denominado DRAXXIN COMBO.

PROCESOS AVANZADOS DE BIOMASA FIJA SOBRE LECHO MÓVIL

INTRODUCCIÓN. Nombre: Dr. Julián Carrera Institución: Universidad Autónoma de Barcelona

PROCESOS BIOLÓGICOS AEROBIOS. Nombre: Dr. Julián Carrera Muyo Institución: Universitat Autònoma de Barcelona (España)

Soluciones avanzadas para el tratamiento de aguas residuales e industriales Utilización de Bioportadores

Introducción Las medidas solamente relacionadas con la naturaleza del agua o comportamiento físico no combinan suficientes datos decisivos para una co

MICROORGANISMOS DE PLANTAS DEPURADORAS

CONSTRUCCIÓN, ARRANQUE Y

Respirometría BM en los procesos de fangos activos. (básico)

Universidad Autónoma de Chiapas

Afectaciones en los parámetros que caracterizan el consumo de oxígeno en el proceso de lodos activados por la presencia de iones cloruros

ELIMINACIÓN BIOLÓGICA DE FÓSFORO EN FANGOS ACTIVOS

OptimEDAR: Solución para la gestión optimizada de una EDAR reduciendo el consumo energético y la huella ambiental, y aumentado la productividad

Ahorro de energía y eliminación de nutrientes en una EDAR. procesosysistemas. 1. Introducción

Eliminación de nitrógeno en retornos de deshidratación de lodos de EDAR. Proceso BIOMOX

Diseño de modelos para control de vertidos de aguas residuales domésticas en pequeñas poblaciones. Grupo Ecoeficiencia USC

DISEÑO DE PLANTAS DISEÑO O DE PLANTAS DE TRATAMIENTO DE AGUAS Y DESAGÜES 3.2 TRATAMIENTO SECUNDARIO CAPITULO III: DISEÑO O PTAR SESIÓN 3.

DISEÑO DE SISTEMAS DE FANGOS ACTIVADOS PARA LA ELIMINACIÓN BIOLÓGICA DE NUTRIENTES

Fundamentos para el manejo de aguas residuales

Reducción de sólidos volátiles

Adecuación de la planta de tratamiento de aguas residuales de una empresa productora de materiales químicos para la construcción

Virtual del Agua en usal.es. Programa

Ampliación de la capacidad de los tratamientos biológicos de fangos activos empleando soportes móviles para eliminación de nutrientes

ESTUDIOS RESPIROMETRICOS Y BIOINDICACIÓN PARA LA GESTIÓN DE LAS AGUAS EN LA INDUSTRIA

Modelos matemáticos de sistemas acuáticos dinámicos \5\

PARÁMETROS ORGÁNICOS DEL AGUA

SERVICIO DE RESPIROMETRÍA. Estudio para calcular distintos grados de toxicidad referida a la actividad del fango activo de dos muestras problema

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

P 5 P 6 P 7 PS p* p, a p,<

Ampliación de la capacidad de los tratamientos biológicos de fangos activos empleando soportes móviles para eliminación de nutrientes

Pretratamiento de agua residual urbana mediante reactores anaerobios

Eliminación de olores y mejoras de procesos en una planta Creamery, Texas, EE.UU. Con EcoCatalyst inyección ende SBR

LA DEPURACIÓN DE AGUAS RESIDUALES URBANAS DEL FUTURO. EL PROYECTO SAVING-E. Nombre: Dr. Julián Carrera Institución: Universidad Autónoma de Barcelona

MÓDULO: PLANTAS DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES

Determinación de la fracción de Nutrientes por Respirometría

MEMORIAS SEMANA DE LA FACULTAD DE ARQUITECTURA E INGENIERÍA

RESPIRÓMETRÍA BM Para control, protección, modelización, investigación y desarrollo de los procesos de depuración biológica de aguas residuales

UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL. FACULTAD DE INGENIERIA QUIMICA. TESIS DE GRADO. PREVIO A LA OBTENCION DEL TITULO DE INGENIERO QUIMICO TEMA: AUTORES:

ESTUDIO DE DEGRADACIÓN POR FOTOCATÁLISIS SOLAR DE LOS PESTICIDAS METASYSTOX R Y CARBARIL.

OPTIMIZACIÓN DEL PROCESO DE NITRIFICACIÓN- DESNITRIFICACIÓN EN UNA ESTACIÓN DEPURADORA DE AGUAS RESIDUALES DE UN MATADERO

CASOS DE ESTUDIO DE INHIBICIÓN TOXICIDAD EN PROCESOS DE FANGOS ACTIVOS. Respirometría

Aplicación de Digestores Anaerobios Discontinuos en el Tratamiento de Aguas Residuales Industriales TESIS DOCTORAL

UNIVERSIDAD DE VALLADOLID TRABAJO FIN DE MASTER

REMOCIÓN DE NITRÓGENO TOTAL EN HUMEDALES DE TRATAMIENTO VERTICALES DE DOS FASES (AEROBIA-ANAEROBIA)

Protocolo de análisis y control de la nitrificación & desnitrificación en un proceso de fangos activos en el marco de la optimización energética

Seguimiento de una Unidad de Biodiscos mediante respirometría, actividad deshidrogenasa y recuento de células totales y activas (DAPI-CTC)

Tratamiento de residuos líquidos: Op4mizando el proceso y sus mediciones. INOFOOD 2015 George Mc Guire R. R+D Engineer Hanna Instruments Chile

I Congreso Internacional del Agua. SED CERO YA!!! Master en Ingeniería del Agua Sostenible 1- INTRODUCCIÓN:

PLANTAS DE TRATAMIENTO MBR. Revalorizando el agua residual

ALTERNATIVAS DE TRATAMIENTO DE RESIDUALES DE PLANTAS DE LEVADURA

CAPÍTULO V MATERIALES Y MÉTODOS. Se utilizó un filtro a escala de laboratorio que se alimentó con dos tipos distintos de

TRATAMIENTO DE LAS AGUAS RESIDUALES DOMESTICAS POR OXIDACION TOTAL

Planta depuradora de aguas residuales AZUD WATERTECH WW

Para cuantificar la producción de lodos activados se utiliza la ecuación

EFECTOS DE LA NITRIFICACIÓN EN LA DETERMINACIÓN DE LA DBO 5, EN AGUAS RESIDUALES MUNICIPALES.

PRÁCTICAS DE EMPRESA. EDAR DE BENIDORM

Diplomado en Diseño de Sistemas de Tratamiento de Aguas Residuales.

Procesos aerobios en reactores discontinuos secuenciales (SBR) Nombre: Dr. Julián Carrera Muyo Institución: Universitat Autònoma de Barcelona

Respirometría BM en los procesos de fangos activos

Procesos biológicos avanzados SBR-NO para tratamiento de lixiviados. w w w. a h i d r a. c o m

FORMATO CONTENIDO DE CURSO O SÍLABO

LOS BIORREACTORES DE MEMBRANAS (MBR)

POSTRATAMIENTO DE EFLUENTES ANAEROBIOS. Elena Castelló 12 de setiembre de 2016

BIOMOX. Eliminación de nitrógeno. via Anammox. Pablo García González WEHRLE MEDIOAMBIENTE SL

Andrés Beltrán *, Martha Castellanos *, Arley Guevara *, Lorena Lombana *. *

SST-0275/2009 NUEVA TECNOLOGÍA DE CONTAMINANTES EMERGENTES EN AGUAS RESIDUALES

HIGIENE, SEGURIDAD Y MEDIO AMBIENTE PLANTAS DE TRATAMIENTO DE EFLUENTES

Una acción n contra el cambio climático en Chihuahua: tratamiento y reuso de agua

MEMORIA DE CÁLCULO DISEÑO DEL PROCESO

CONSTRUCCIÓN Y OPERACIÓN DE UN PROTOTIPO DIDÁCTICO DE TRATAMIENTO DE AGUA PARA EL CETMAR 11 EN ENSENADA.

ph COT Toxicidad , , ,58 Toxicidad (%) COT (ppm) COT (mg/l) ph

Protocolo de trabajo en la aplicación de la Respirometría BM para procesos de fangos activos con nitrificación

CAPITULO 3 ESTABILIZACIÓN DE LODOS EN LAGUNAS. Daniel Cross O.

ANÁLISIS CINÉTICO DE LA GENERACIÓN DE METANO EN BASE A DESECHOS ORGÁNICOS GENERADOS POR LA INDUSTRIA CERVECERA ARTESANAL

Poblaciones microbianas implicadas en la eliminación de nitrógeno

INFORME DE RESULTADOS

Evaluación de un Sistema Integral para el Tratamiento de Aguas Residuales Usando Fosas Sépticas y Humedales en el Medio Rural

TRATABILIDAD AERÓBICA DE EFLUENTES DE CURTIEMBRE EN LA ETAPA DE TERMINACIÓN

ANÁLISIS DEL REACTOR DE LODOS ACTIVADOS DE LA PLANTA CENTENARIO

CONTAMINACION HIDRICA

MODELO MATEMÁTICO PARA EL DISEÑO DE REACTORES BIOLÓGICOS. APLICACIONES AL TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES MEDIANTE TECNOLOGÍAS NO CONVENCIONALES

Instituto Mexicano de Tecnología del Agua Maestría en Ciencias y Tecnología del Agua Programa Orientado a la Investigación

Planta de tratamiento de aguas residuales de la UVI TEQUILA

INFLUENCIA DE LOS AGV EN LA SEDIMENTACIÓN DE LOS LODOS DURANTE LA ELIMINACIÓN BIOLÓGICA DE NUTRIENTES EN UN SBR RESUMEN

Valorización de los residuos: producción de biogás a partir de residuos agro-ganaderos

Ensayos específicos anaerobios

Resolución 0631 Manejo de Aguas

Modelo Cinético de la Tranformación UNA PROPUESTA DE MODELO CINÉTICO PARA DIGESTIÓN ANAERÓBIA DE RESÍDUOS SÓLIDOS

MATERIALES Y MÉTODOS.

Transcripción:

Tlamati Sabiduría, Volumen 7 Número Especial 2 (2016) 4 Encuentro de Jóvenes Investigadores CONACYT Acapulco, Guerrero 21, 21 y 23 de septiembre 2016 Memorias Determinación de los parámetros cinéticos de las bacterias heterótrofas del modelo ASM1 para una Planta de Tratamiento de Aguas Residuales en Chiapas por respirometría Jamin García Reyes (Becario) Universidad Autónoma de Guerrero Unidad Académica de Ciencias Ambientales Programa de Verano Delfín Jamin289@gmail.com Área en la que participa: VI Biotecnologías y Ciencias Agropecuarias Dra. Cristina Blanco González (Asesor) Docente-Investigador de la Universidad Politécnica de Chiapas criblago@gmail.com Resumen Con el avance de los procesos de tratamiento biológico del agua residual, se ha extendido el uso de modelos matemáticos, por ejemplo el ASM1, el cual permite describir la eliminación biológica de materia orgánica y nutrientes, el proyecto constituye en análisis respirométricos de la biomasa heterótrofa, para predecir mejor el comportamiento de las plantas depuradoras de aguas residuales. Se utilizó el modelo ASM1 para determinar el consumo de oxigeno por los microorganismos heterótrofos mediante respirometría, se graficó el consumo del mismo con respecto al tiempo e identifico la velocidad de consumo de oxígeno (OUR) endógeno y la OUR máxima a partir de las pendientes obtenidas de la gráfica. Posteriormente se graficaron las distintas OUR obtenidas hasta obtener la curva típica de crecimiento bacteriano y el valor de la constante de saturación de las bacterias heterótrofas. Palabras Clave: cinética de crecimiento, heterótrofas, tratamiento biológico, consumo de oxigeno endógeno.

Introducción 4 Encuentro de Jóvenes Investigadores CONACYT Acapulco, Guerrero 21, 22 y 23 de septiembre 2016 En los últimos años la utilización del agua potable, origina un deterioro de su calidad, asociado a las características físicas, químicas y biológicas. Con el crecimiento poblacional del estado de Chiapas, aumentan las descargas de aguas residuales, que sin previo tratamiento adecuado, son vertidas en corrientes y cuerpos de agua, ocasionando un grave problema ambiental. El tratamiento de las aguas residuales se puede llevar acabo de distintas maneras dependiendo de la configuración de los reactores que realizarán el proceso, existen procesos aerobios, anaerobios y anóxicos, en los cuales se incluyen procesos de eliminación de materia orgánica, nitrificación, desnitrificación y remoción del fosforo. La remoción de materia orgánica de manera aerobia, se lleva a cabo por el proceso de lodos activados. La materia orgánica es consumida y utilizada como fuente de carbono por los microorganismos, para la generación de nueva biomasa, durante el proceso se necesita la presencia de oxígeno para un mejor desarrollo de los microorganismos, como resultado de la reacción, se produce dióxido de carbono, agua, nueva biomasa y amonio. Un parámetro importante en la modelación de procesos biológicos y caracterización del agua residual es el rendimiento de la biomasa heterótrofa (YH), el cual se determina habitualmente por medio de análisis respirométricos. Una determinación inadecuada de este parámetro puede afectar notablemente la simulación de los procesos biológicos, dado que este parámetro da información de cuanta materia orgánica emplean las bacterias para el crecimiento. Dada la importancia del parámetro cinético de las bacterias heterótrofas, el proyecto constituye en determinar el consumo de oxigeno por los microorganismos mediante análisis respirométricos y así mejorar el proceso de lodos activados de las plantas depuradoras de aguas residuales. La respirometría se basa en la medida de la velocidad del consumo de oxígeno de las bacterias cuando degradan un sustrato orgánico, nitrógeno amoniacal o bien a ellas mismas (respiración endógena).

Tlamati Sabiduría Volumen 7 Número Especial 2 (2016) Materiales y Métodos Se utilizó el modelo ASM1 para determinar el consumo de oxigeno por los microorganismos heterótrofos mediante respirometría. Pre-tratamiento de las muestras La actividad experimental inicio con un muestreo puntual del agua residual influente y lodo biológico procedente del tratamiento secundario de una Planta de Tratamiento de Aguas Residuales del Estado de Chiapas. La muestra de agua residual de entrada, se filtró para determinar la Demanda Biológica de Oxigeno (DBO) de 0 a 800 por duplicado y pre-filtro para utilizarse como sustrato a dosificar en el lodo biológico. En un contenedor se colocaron piedras difusoras conectadas a una bomba de aire, posteriormente se agregó 10 litros de lodo biológico para mantenerlo en aireación y así obtener condiciones endógenas en el sistema, se añadió 20 ml de solución Tiurea de 10,000 ppm al contenedor para inhibir el proceso de nitrificación llevado a cabo por las bacterias autótrofas. Respirometrías Se montó el equipo para las respirometrías, conectando un oxímetro WTW a la PC y verificando la transferencia de datos, así mismo el reactor VICHI de 500 ml se colocó en un baño recirculatorio a una temperatura constante de 20 C, se transfirió 400 ml de lodo biológico del contenedor al reactor manteniendo en agitación la biomasa mediante un imán agitador, posteriormente se introdujo el sensor de oxígeno para dar inició al registro de datos en la computadora, con un intervalo de tiempo de 5 segundos para cada registro. Una vez obtenidos 120 datos en la computadora de la concentración de oxígeno en el reactor, se dosificó 0.1 ml de agua residual pre-filtrada, y se continuo con el registro de los datos hasta obtener 230 datos nuevos. Se repitió el procedimiento en cada ensayo respirométrico, cambiando el lodo y aumentando el volumen del sustrato, para posteriormente graficar el consumo de oxigeno con respecto al tiempo e identificar la velocidad de consumo de oxígeno (OUR) endógeno y la OUR máxima a partir de las pendientes obtenidas de la gráfica. Así mismo se graficaron las distintas OUR obtenidas para cada volumen de sustrato añadido en cada una de las respirometrías hasta

4 Encuentro de Jóvenes Investigadores CONACYT Acapulco, Guerrero 21, 22 y 23 de septiembre 2016 obtener la curva típica de crecimiento bacteriano y el valor de la constante de saturación de las bacterias heterótrofas. Resultados La DBO obtenida del análisis del agua residual de influente fue de 650 mg/l, el dato se registró en el modelo matemático y así comenzar a registrar la OUR endógena y la OUR máxima de cada respirometría hasta obtener la curva típica de crecimiento bacteriano. Se realizaron 13 ensayos respirométricos con sustrato añadido de 0.1, 1, 2, 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 50, 55 obteniendo los resultados siguientes (Grafica 1). 8.5 Respirometria 1 8.4 8.3 Sustrato añadido 8.2 8.1 8 y = -57.889x + 8.4685 R² = 0.9888 y = -50.979x + 8.4312 R² = 0.9938 O2 O2 Lineal (O2) Lineal (O2) 7.9 7.8 7.7 0 0.002 0.004 0.006 0.008 0.01 0.012 0.014 Grafica 1. Representa la OUR mínima (50.979 mg OD/l d) y la OUR máxima (57.889 mg OD/l d) del primer ensayo respirométrico con sustrato añadido de 0.1 ml, según el modelo matemático ASM1. En la gráfica 1, se puede observar que a partir de que se añade el sustrato a la muestra de lodo en condiciones endógenas, la velocidad de consumo de oxigeno de las bacterias heterótrofas aumenta. Los datos de cada respirometría con diferente sustrato añadido, se registraron para obtener la curva de crecimiento bacteriano (Grafica 2).

OUR (mg OD/ l d) Tlamati Sabiduría Volumen 7 Número Especial 2 (2016) Curva de crecimiento bacteriano heterótrofo 450 400 350 300 250 200 K F = 9.33 150 100 50 0 0 10 20 30 40 50 60 70 Send + Sad (mg DQO / l ) Grafica 2. Representa el crecimiento de los microorganismos heterótrofos de acuerdo a las OUR máxima y OUR mínima de las distintas respirometrías con diferente volumen de sustrato añadido, arrojando una constante de saturación (K F) de 9.33 al ejecutar el solver del modelo matemático. En la gráfica 2, se observa como a partir de la OUR de 400 (mg OD/ l d) los microorganismos heterótrofos llegan a su máximo nivel de crecimiento, a partir de este punto, el valor de OUR máxima comenzó a estabilizarse, a medida que el valor del sustrato aumentaba.

OUR (mg OD/ l d) 4 Encuentro de Jóvenes Investigadores CONACYT Acapulco, Guerrero 21, 22 y 23 de septiembre 2016 Curva de crecimiento bacteriano heterótrofo 450 400 350 300 250 200 K F = 9.33 150 100 50 0 0 10 20 30 40 50 60 70 Send + Sad (mg DQO / l ) Grafica 2. Así mismo se puede observar que a partir de la concentración de sustrato de 5ml, la OUR de 253 (mg OD/ l d) los microorganismos alcanzan más de la mitad de la OUR máxima. Discusión y conclusiones A partir de los resultados obtenidos de cada ensayo respirométrico, la PTAR mostro un buen comportamiento del sistema de tratamiento biológico. El incremento acelerado de la curva se produce principalmente, al aumentarse la concentración de alimento, ya que el agua residual fue pre-filtrada para obtener únicamente la parte soluble, debido a esto, los microorganismos utilizan menos tiempo en consumir el sustrato ya que no deben realizar el proceso de hidrólisis. En la gráfica 2, se puede observar que a una concentración de 5 ml de sustrato, la velocidad de consumo de oxigeno alcanza más de la mitad de la OUR máxima que pueden alcanzar los microorganismos heterótrofos. Al encontrarse condiciones óptimas de alimento, los microorganismos heterótrofos utilizan la mayor parte de la energía para llevar a cabo el proceso de crecimiento. En cambio en

Tlamati Sabiduría Volumen 7 Número Especial 2 (2016) condiciones de limitación de alimento, una parte importante de la DQO se emplea para la producción de energía en el mantenimiento de las células y una mínima para la producción de energía destinada al crecimiento. De acuerdo a los resultados obtenidos en los ensayos respirométricos, el valor de KF = 9.33 se encuentra dentro de lo que el modelo ASM1 propone a una temperatura de 20 C, Se puede afirmar que las condiciones del fango son aceptables para la Planta de Tratamiento de Aguas Residuales. Agradecimientos A través de esta estancia de investigación, obtuve nuevos conocimientos que me serán de gran utilidad en mi formación académica y profesional, por lo que agradezco: Principalmente a Dios por darme la fuerza y voluntad para sacar el trabajo adelante, por todas las bendiciones que me ha dado y las personas que ha puesto en mi camino. A mi madre por estar siempre conmigo apoyándome en todo lo que me proponga, a mis hermanos por los consejos y apoyo que me brindan. A el programa Delfín, por brindarme la oportunidad de participar como joven investigador en el XXI Verano de la Investigación Científica y Tecnológica del Pacífico 2016. A la Universidad Autónoma de Guerrero por apoyarme con los trámites correspondientes para obtener la beca. A sí mismo a la Docente-Investigador, Dra. Cristina Blanco González, por aceptarme como apoyo para su proyecto de investigación Determinación de los parámetros cinéticos de las bacterias heterótrofas del modelo ASM1 para una Planta de Tratamiento de Aguas Residuales en Chiapas por respirometría que se llevó a cabo durante este periodo, quien mostró disponibilidad e interés para obtener un trabajo adecuado. A si mismos a los compañeros veraniegos con los que trabaje en conjunto para culminar esta etapa de nuestra formación académica y profesional.

4 Encuentro de Jóvenes Investigadores CONACYT Acapulco, Guerrero 21, 22 y 23 de septiembre 2016 Referencias Alper Nuhoglua, B. K. (26 September 2004). Mathematical modelling of the activated sludge. ELSEVIER, 2467 2473. Carrión M., A. Assaf y F. (2003). Respiration Rate Measurement in Submerged Fixed Bed Reactor; Water Science Technology. Dimocka Rachel, Eberhard Morgenroth (2006). The influence of particle size on microbial hydrolysis of protein particles in activated sludge. Wat. Res. 40, 2064 2074 U.J. Strotmann, A. G. (16 November 1998). Evaluation of a respirometric test method to. Elsevier science, 38(15).