Sistemas aerobios

SISTEMA DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES

PRETRATAMIENTO Se retiran sólidos y gruesos de gran tamaño, así como las arenas y grasas

TRATAMIENTO PRIMARIO Se eliminan sólidos en suspensión fácilmente sedimentables y algo de materia orgánica.

TRATAMIENTO SECUENDARIO

La M.O. que queda disuelta y en suspension asi como el resto de las particulas sólidas que no se han eliminado en los tratamientos anteriores, son eliminadas mediante los denominados “Procesos Biológicos de Depuración Aerobia”

PROCESOS BIOLÓGICOS DE DEPURACIÓN AEROBIA

Realizados por determinado grupo de microorganismos (principalmente bacterias y protozoos) que en presencia de Oxígeno, actúan sobre la M.O. e inorgánica disuelta, suspendida y coloidal existente en el agua residual, transformándola en gases y materia celular, que puede separarse fácilmente mediante sedimentación.

La unión de materia orgánica, bacterias y sustancias minerales forma los flóculos y el conjunto de flóculos es lo que todos conocemos como fango biológico.

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…OBJETIVOS

• Transformación de la M.O.• Coagulación y eliminación de los sólidos coloidales no

sedimentables.

En el caso de algunas aguas residuales urbanas:

• La eliminación de N2 y de P.• Disminución de los microorganismos patógenos y fecales que

habitan el agua residual.

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El mecanismo mediante el cual los microorganismos degradan la materia orgánica contaminante del agua residual

“Oxidación biológica”

PROCESOS DE OXIDACIÓN BIOLÓGICA

De esta forma, estos microorganismos se alimentan de dicha M.O. en presencia de oxígeno y nutrientes, de acuerdo con la siguiente reacción:

M.O. + Microorganismos + Nutrientes + O2 Prod Finales + Nuevos microorg. + Energía

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Para que lo anteriormente expuesto se produzca, son necesarias dos tipos de reacciones fundamentales totalmente acopladas: de síntesis o asimilación y de respiración endógena u oxidación.

FACTORES QUE INTERVIENEN EN LA OXIDACIÓN BIOLÓGICA

Temperatura:

A medida que aumenta la Temperatura, aumenta la velocidad con que los microorganismos degradan la materia orgánica, pero a partir de los 37°C, dichos organismos mueren.

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Factores que intervienen en la oxidación biológica

Los factores principales que hay que tener en cuenta para que se produzcan las reacciones biológicas y por tanto, la depuración del agua residual son:Las características del sustratolas características físico-químicas del agua residual, determinan el mejor o peor desarrollo de los microorganismos en este sistema, existiendo compuestos contaminantes que son degradables biológicamente y otros que no lo son.

Los nutrientes

El interior celular, aparte de C, H y O, elementos característicos de la materia orgánica, contiene otros elementos como son el N, P, S, Ca, Mg e.t.c., denominados nutrientes y que a pesar de que muchos de ellos se encuentran en el organismo sólo en pequeñas cantidades, son fundamentales para el desarrollo de la síntesis biológica.Se ha determinado a nivel medio que los microorganismos para sobrevivir necesitan por cada 1000 gr. de C, 43 de N y 6 de P, y que en las aguas residuales urbanas existen por cada 1000 gr. de C, 200 gr. de N y 16 gr. de P.

Sistemas anaerobios

no

Organismos anaerobios

fermentaciones

Respiracion

es anaerobias

Los organismos anaerobios o anaeróbicos son los que no utilizan oxígeno (O2) en su metabolismo, más exactamente que el aceptor final de electrones es otra sustancia diferente del oxígeno. Si el aceptor de electrones es una molécula orgánica (piruvato, acetaldehído, etc.) se trata de metabolismo fermentativo; si el aceptor final es una molécula inorgánica distinta del oxígeno (sulfato, carbonato, etc.) se trata de respiración anaeróbica.

Respiración Anaeróbica

La respiración anaeróbica es un proceso biológico de oxidorreducción de monosacáridos y otros compuestos en el que el aceptor terminal de electrones es una molécula inorgánica distinta del oxígeno. En el proceso anaeróbico no se usa oxígeno, sino que para la misma función se emplea otra sustancia oxidante distinta, como el sulfato o el nitrato. En las bacterias con respiración anaerobia interviene también una cadena transportadora de electrones en la que se reoxidan los coenzimas reducidos durante la oxidación de los substratos nutrientes; es análoga a la de la respiración aerobia, ya que se compone de los mismos elementos (citocromos, quinonas, proteínas ferrosulfúricas, etc.). La única diferencia, por tanto radica, en que el aceptor último de electrones no es el oxígeno.

FERMENTACION La mayoría de los organismos anaerobios utilizan la fermentación para obtener energía química. Existen diferentes tipos de fermentación en función de la ruta metabólica utilizada. Así, se denomina fermentación alcohólica a aquella en la que se genera etanol, fermentación láctica a la que genera ácido láctico, fermentación ácido-mixta a la produce Aerobio: Aerobio: Organismo que solo puede vivir en un medio con oxígeno, utilizando el mecanismo de respiración aerobio.

DIGESTIÓN ANAEROBIA

La Digestión Anaerobia es el proceso fermentativo que ocurre en el tratamiento anaerobio de las aguas residuales. El proceso se caracteriza por la conversión de la materia orgánica a metano y de CO2, en ausencia de oxígeno y con la interacción de diferentes poblaciones bacterianas

• Balance: En el campo del tratamiento de las aguas residuales, la contaminación orgánica es evaluada a través de la DQO (demanda química de oxígeno), la cual mide básicamente la concentración de materia orgánica. La forma de apreciar lo que ocurre con la materia orgánica en el tratamiento anaerobio de aguas residuales, es comparando su balance de DQO con el del tratamiento aerobio

Tratamiento Anaerobio

• La digestión anaerobia es un proceso de transformación y no de destrucción de la materia orgánica, como no hay presencia de un oxidante en el proceso, la capacidad de transferencia de electrones de la materia orgánica permanece intacta en el metano producido.

• En vista de que no hay oxidación, se tiene que la DQO teórica del metano equivale a la mayor parte de la DQO de la materia orgánica digerida (90 a 97%), una mínima parte de la DQO es convertida en lodo (3 a 10%). En las reacciones bioquímicas que ocurren en la digestión anaerobia, solo una pequeña parte de la energía libre es liberada, mientras que la mayor parte de esa energía permanece como energía química en el metano producido.

SULFATO REDUCCIÓN

• La sulfato reducción es el proceso durante el cual el sulfato se reduce a sulfuro de hidrógeno, mediante la participación de las bacterias sulfato reductoras (BSR)

APLICACIÓN DE LA DIGESTIÓN ANAEROBIA

• Sulfato reducción: aplicado para la remoción y recuperación de sulfuros y metales pesados:

Sistema combinados

• Los procesos anaerobios y aerobios cumplen los requisitos deseables para establecer una tecnología perdurable siempre y cuando se conozcan sus limitaciones y bondades, de manera que se ajusten buscando un beneficio en particular

• De considerarse los atributos de cada proceso al momento de seleccionar una tecnología, se avanzaría aunque fuera de modesta forma, en la construcción del desarrollo sustentable (Noyola, 1996). P

• La influencia del clima y la temperatura del agua son particularmente importantes para los sistemas naturales, así como para los sistemas compactos anaerobios. De esta forma, temperaturas inferiores a 10ºC o ambientes donde la temperatura es cercana a 0ºC puede limitar la aplicación de estos procesos, lo que resulta menos problemático para los procesos compactos aerobios o fisicoquímicos (Noyola, 2003). En este contexto, las condiciones ambientales prevalecen a la hora de escoger el tipo de tecnología a utilizar, sin embargo es sabido que el tratamiento combinado se presenta como una gran opción.

• Una combinación entre ciertos procesos compactos y procesos naturales podrá en ocasiones ser una ventajosa opción, en particular cuando los costos deben ser reducidos y se tienen ciertas limitaciones de terreno (Crites y Tchobanoglous, 2000).

Sistema anaerobio-aerobio

• Muchos compuestos requieren condiciones aerobias para ser mineralizados, mientras otras necesitan condiciones anaerobias. En general varios compuestos tóxicos son sujetos a ambas oxidaciones, anaerobios y aerobios (Dietz, 1980). La interacción entre diferentes poblaciones microbianas puede ser esencialmente utilizada para la biodegradación de compuestos tóxicos y recalcitrantes. Los subproductos generados en el proceso anaerobio requieren de un tratamiento final.

• Muchos compuestos xenobióticos que son refractarios bajo condiciones aerobias, pueden ser transformados anaeróbicamente. Los productos transformados y/o parcialmente degradados pueden ser completamente mineralizados por microorganismos aerobios. Estos hechos sugieren que los tratamientos anaerobios y aerobios son complementarios y que la mineralización total de compuestos xenobióticos puede realizarse a través de una serie de etapas reductivas y oxidativas por procesos combinados anaerobios/aerobios, en los que la etapa anaerobia es un tratamiento primario para suministrar parcial o completamente compuestos destoxificados para el pulimento aerobio (Zitomer y Speece, 1993)

• Una combinación de las dos fases (anaerobio/aerobio) puede permitir una más completa biodegradación de compuestos específicos tales como los compuestos aromáticos,