Uso de respirometrías heterogéneas para estimar coeficientes de transferencia de masa interfaciales y parámetros biocinéticos en biofiltros de lecho escurrido - Bonilla Blancas, Wenceslao Cuauhtémoc (Universidad Autónoma Metropolitana, 2013)
En este trabajo se reporta el diseño, construcción, y operación de un respirómetro heterogéneo (RH), que fue usado para implementar la técnica de respirometría de microorganismos inmovilizados. El empleo del respirómetro permite caracterizar los fenómenos de transferencia de masa interfaciales y los parámetros cinéticos aparentes asociados a lechos empacados en cuya superficie se encuentre una biopelícula como la que se forma durante la operación de biofiltros de cualquier escala. La principal cualidad de esta técnica residió en conservar la integridad de la biopelícula y de esta manera poder evaluar una cinética microbiana aparente de la biopelícula y su efecto sobre el proceso global de eliminación. La respirometría en el RH, se realizó en varias etapas, en una primera, se estudió la transferencia de masa interfacial promovida por diferentes soportes comúnmente usados en sistemas de biofiltración. Se estimaron valores para los coeficientes globales de transferencia de masa (KLa) para cuatro soportes, espuma de poliuretano (PUF), bagazo de caña de azúcar, anillos pall y anillos Kaldness, con distintas combinaciones de velocidad superficial en las fases liquida y gas. Para la fase liquida se hicieron variaciones de 3.1 a 11.2 m/h y la fase gas se hizo variar entre 41 y 104 m/h. Para efectuar las respirometrias se seleccionó PUF como soporte, debido a sus propiedades mecánicas y de transferencia de masa interfacial, usando condiciones de operación para el sistema de 7.2 m/h para fase liquida y 89 m/h para la fase gas. En la segunda etapa se operó el RH con PUF, inoculado con dos consorcios bacterianos sulfurooxidantes adaptados a crecer en condiciones alcalinas (CAS) y neutras (CNS), los consorcios fueron alimentados con tiosulfato y dimetil disulfuro (DMDS). Para estimar los coeficientes cinéticos, se construyó un modelo matemático simplificado adaptado al RH para que al contrastar los resultados obtenidos en el sistema experimental con los datos generados por el modelo matemático fuera posible ajustar parámetros cinéticos aparentes usando un método de ajuste por minimización del error cuadrático medio entre los valores experimentales y los valores del modelo matemático, con este proceso se determinaron valores puntuales para la tasa de consumo de oxigeno (OUR) y el coeficiente de rendimiento (YO/S) para ambos consorcios bacterianos estudiados. La técnica respirométrica implementada en un proceso de biofiltración de lecho escurrido aerobia puede proporcionar una importante herramienta para la caracterización de los biofiltros en funcionamiento. Aportando una evaluación puntual del transporte de masa interfacial, una identificación de las mejores condiciones hidráulicas en las que se minimizan los efectos de la resistencia a la transferencia de masa y la determinación de los parámetros biocinéticos para cultivos inmovilizados con una manipulación mínima de la biomasa.