Post on 05-Aug-2015
El salt de la Universitat a la indústria
Exemple de com la limnologia pot incidir en el món de la depuració d’aigües
Ainhoa Gaudes Saez
Cap de laboratori de microbiologia. Laboratori d’anàlisi Dr. Borrell
Microestructura o matriu polimèrica
Formació del flòcul
Bactèries disperses + partícules orgàniques i inorgàniques
Macroestructura (flòculs 150-1500µm)
Microorganismes filamentosos
Formació del flòcul
Microestructura o matriu polimèrica
(flòculs 30-150µm)
Biodegradació dels efluentsFlora associada
temps, dies
DQ
O s
olub
le ,
mg
O2/
l
Flagelats
Ciliats rotífers
Bacteries en flòculs
Tractament biològic: control microscòpic
� a: Peranema;� b Bodo;� c: Pleuromones; d Trepomones.
Rizópodes gimnameboideos� e y f: Vahlkampfia; � g: Mayorella;� h: Thecamoeba.
Rizópodes tecameboideos� j: Euglypha; � k: Centropyxis;� m:Arcella.
� Lliure nedadors� a: Glaucoma;� b: Dexiostoma;� c: Uronema;� d: Coleps;� f: Paramecium.� Reptants� g: Acineria;� h: Litonotus;� i: Aspidisca;� j: Euplotes;� k: Trithigmostoma.� Sèssils :� l: Vorticella microstoma;� m: Opercularia; � n: Podophrya;� o: Vorticella� convallaria; � p: Tokophrya� ; r: Carchesium;� s: Epistylis.
Tractament biològic: control microscòpic
. Metazous. a: rotífer filodínide;b : rotífer lecánide;c: nematode; d: oligoquet;f: gastròtric;
g: tardígrad.
Tractament biològic: control microscòpic
Característiques del flòcul:Forma irregular, mida mitjana (150-500 µm)Estructura dèbil. Més de 20 fil/flocPoca matèria interflocular, pocs filaments lliures
Problemes ocasionats per les bactèries filamentoses
Bulking filamentós:
•augment del volum dels fangs a decantar
• flotació dels fangs
Indicis macroscòpics:
•Augment de volum en el conus de decantació
•Augmento del IVF (correcte aprox. 80-150)
(IVF= (Sòlids Sedimentables (ml/L)/MES(g/L)
Qui depura les aigües?Eliminació del nitrogen
Acció de las bactèries sobre el nitrogen� Formes en que es troba el nitrogen en les aigües residuals.
Dos vies d’acció de les bactèries sobre l’amoni
� 1- Incorporació a la biomassa : BACTERIES HETEROTROFES
� 2- Procés de nitrificació : BACTERIES AUTOTROFES
EL PROCES DE NITRIFICACIÓ BAIXA EL pH
Qui depura les aigües?Eliminació del nitrogen
Bactèries autòtrofes
•Font de carboni INORGÀNICA
•Font d’energia NITROGEN INORGÀNIC
Bactèries nitritooxidants (NOB)
Bactèries amonioxidants (AOB)
Dos tipus clarament definits:
Qui depura les aigües?Eliminació del nitrogen
Bacteries amonioxidants (AOB)
� Forma bacil·lar, espiral o esfèrica
� Gram negatives
� Mòbils por flagel polar,subpolar o perítric
Habiten al sòl, oceans, rius y llacs
Aeròbies o microaeròfiles
Quimioautòtrofes
Gènere NITROSOMONES
Qui depura les aigües?Eliminació del nitrogen
Bacteries nitritooxidants (NOB)
� Generes: NITROBACTER, NITROSPIRA, NITROCOCCUS
� Oxidants del nitrit� El·lipsoïdals, esfèrics i espirals
� Gram negatius
� mòbils per flagel polar o lateral o immòbils� Habiten en ambients marins
Qui depura les aigües?Eliminació del nitrogen
També poden fer aquesta funció:
bactèries heterotròfiques
Artrobacter
Azotobacter
Pseudomones fluorescens
Aerobacter aerogenus
fongs
Aspergillus flavis
PenicilliumNeurospora
Actinomicetos (streptonocardia)
Qui depura les aigües?Eliminació del nitrogen
Condicions per l’eliminació del nitrogen� pH: control del carboni inorgànic.� Oxigen: és imprescindible per l’oxidació de l’amoni.� Temps de retenció cel·lular: las bactèries autòtrofes són
de creixement lent.� Disponibilitat d’amoni.� Carbono orgànic baix.
TRACTAMENT DE L’AIGUA RESIDUAL:PARÀMETRES A CONTROLAR MACROSCOPICAMENT A PLANTA
Entrada:- pH- Color- Terbolesa- Olor
Sortida:- Color- Terbolesa- Arrossegament de
fangs
Recinte d’aireació:- pH- V30’(amb l’aireació
engegada 5h. Sempre al mateix temps)
- Aspecte (presència de flotants, escumes,...)
- Redox/O2- Olor
TRACTAMENT DE L’AIGUA RESIDUAL:MATÈRIA ORGÀNICA
La composen principalment proteïnes, carbohidrats, greixos, alcohols, cetones, aldehids, fenols, detergents, etc.
Es pot mesurar d’una manera general o específica per cada compost.
Donada la varietat de compostos, es fa una mesura general i si es precís es determinen alguns compostos concrets.
TRACTAMENT DE L’AIGUA RESIDUAL:PARAMETRES PER MESURAR LA MATÈRIA ORGÀNICA
DBO5: Demanda bioquímica d'oxigen. Indica la matèria susceptible de ser degrada biològicament, a través de l’oxidació. Unitats: mg O2/L
DQO: Demanda química d'oxigen. Indica la matèria susceptible de ser oxidada químicament, amb un oxidant fort (dicromat potàssic, medi sulfúric i a 150ºC). Unitats: mg O2/L
Tradicionalment s’ha denominat així l’Oxidabilitat al permanganat, que s’utilitza per aigües relativament netes ( consum, rius, piscines i bany...) i que es una oxidació menys enèrgica.
TOC: Carboni orgànic total. Indica el carboni present a la mostra. El mètode mes utilitzat es la combustió sobre catalitzador de platí a 680ºC. Es converteix tot el carboni en CO2 i es llegeix al infrarroig. Habitualment es determina sobre mostra filtrada. Unitats: mg C/L
MES: Matèria en suspensió. Indica la quantitat de sòlids en l’aigua. Determina per igual sòlids orgànics i inorgànics, que podem diferenciar mitjançant la determinació de Matèria en suspensió volàtil mitjançant una combustió a 550ºC, temperatura a la que es volatilitza la matèria orgànica. Els sòlids orgànics donen DQO i poden donar DBO5. Unitats: mg /L
.
TRACTAMENT DE L’AIGUA RESIDUAL:PER QUE SERVEIXEN?
La DQO es el paràmetre que dona el contingut en matèriaorgànica por excel·lència.
La DBO5 te un interès mes relatiu, s’utilitza molt peròha perdut el vigor que tenia. Les seves dificultats principals sonque dona un error estàndard mes gran i que pot variar segons elinòcul utilitzat (bactèries mes o menys adaptades alsubstrat). També triga mes temps en realitzar-se (cinc dies).
El TOC, es important però no tan informador como la DQO,ja que desconeixem la quantitat d’oxigen equivalentque pot reaccionar amb el substrat a estudiar. Esinteressant sobre tot, quan tenim interferencies ooxidacions parcials a la DQO.
TRACTAMENT DE L’AIGUA RESIDUAL:MATÈRIA NITROGENADA
L'orgànica la composen principalment compostos amoniacals i ureics, proteïnes, amines, amides, detergents, etc.
L’inorgànica nitrats i nitrits.
El nitrogen orgànic es pot mesurar d’una manera general o específica per cada compost.
Donada la varietat de compostos, es fa una mesura general i si es precís es determinen alguns compostos concrets.
TRACTAMENT DE L’AIGUA RESIDUAL:PARAMETRES PER MESURAR EL NITROGEN
NH4+: Amoni. Indica l’amoni present a l’aigua. Unitats: mg N/L, mg NH4
+/L
NTK: Nitrogen total Kjeldahl. Es una digestió acida molt enèrgica que ens dona la suma del nitrogen orgànic en les seves diverses formes (proteïnes, urea, amines...) i l’amoni. NO inclou ni nitrats ni nitrits. Unitats: mg N/L
NO-2: Nitrits. Indica els nitrits presents a l’aigua. És una espècie inestable i per tant pot variar segons les condicions d’ emmagatzematge. Unitats: mg N/L, mg NO2/L
NO-3: Nitrats. Indica els nitrats presents a l’aigua. És una espècie inestable i per tant pot variar segons les condicions d’emmagatzematge. Unitats: mg N/L, mg NO3/L
NT: Nitrogen Total calculat. Es la suma de NTK+ NO-2+ NO-
3
TRACTAMENT DE L’AIGUA RESIDUAL:MATÈRIA FOSFORADA
Forma part de la matèria orgànica. Es troba a detritus animals i vegetals, a fertilitzants, detergents,...
Dissolució de fosforites i altres minerals.
El fòsfor es determina com Fòsfor total i com a fosfats
Donada la varietat de compostos, es fa una mesura general i si es precís es determinen alguns compostos concrets.
TRACTAMENT DE L’AIGUA RESIDUAL:MATÈRIA FOSFORADA
Forma part de la matèria orgànica. Es troba a detritus animals i vegetals, a fertilitzants, detergents,...
Dissolució de fosforites i altres minerals.
El fòsfor es determina com Fòsfor total i com a fosfats
Donada la varietat de compostos, es fa una mesura general i si es precís es determinen alguns compostos concrets.
TRACTAMENT DE L’AIGUA RESIDUAL:PARAMETRES PER MESURAR EL FOSFOR
PT: Fòsfor total. Es determina mitjançant una digestióàcida i ens dona la suma del fòsfor orgànic i els fosfats. Unitats: mg P/L
PO4=: fosfats. Ens dona els fosfats lliures a l’aigua. Unitats:
mg P/L, mg PO4=/L
TRACTAMENT DE L’AIGUA RESIDUAL :ALTRES PARÀMETRES BÀSICS� pH / Alcalinitat pels seus efectes sobre els
processos biològics.
� Temperatura, pels seus efectes sobre els processos biològics.
� Conductivitat, efectes sobre l’activitat bacteriana (180000 uS/cm)
Control ideal de l’EDAR (SBR)Entrada:- DQO- MES
- pH- NH4/NTK
- PT
Sortida:- pH
- DQOtotal
- DQO dec 2h- DBO5total
- MES
- NH4
- NTKt
- NO2/NO3
- PTt
- Conductivitat- Cl
- Fe
- Tensioactius aniònics- Al
- Matèries inhibidores
Reactor:durant l’aireació
- V30/IVF
- DQOsoluble- OM
- MES/MESv
(Sortida segons exigència administrativa)
TRATAMENT DE L’AIGUA RESIDUAL:NUTRIENTS
Parametres de quantificació dels nutrientsBàsicament son el Nitrogen i el Fòsfor. Junt amb el
carboni son els nutrients essencials pel creixement.
Els podem determinar com:N: NH4, NTK, NO2, NO3P: PO4, PT
Altres components d’interès son els micronutrients, elements que els microorganismes precisen en quantitats molt petites (µg/l) como por ejemplo: Mn, Mo, Zn, Cu, Fe,Co,Ni...