Biodegradación anaerobia en dos etapas de alquilbencen sulfonato de sodio en un reactor UASB 上市 Deposited
Las aguas residuales producto de descarga de las industrias, zonas habitacionales, comercios, etc., son un tema de gran relevancia en el ámbito mundial debido a la magnitud de la problemática que esto representa desde el punto de vista ecológico y cuyos efectos negativos para el medio ambiente no son deseables. En la actualidad, el empleo de tecnologías limpias e idoneas juegan un papel muy importante para su tratamiento. La aplicación de procesos biológicos (aerobios y anaerobios) resulta ser una de las alternativas para cumplir con este propósito, aunado a ello nace la inquietud por aplicar uno de estos procesos biológicos (digestión anaerobia) para el tratamiento de aguas residuales con alta concentración de surfactantes anionicos. El hecho de que la digestión anaerobia se lleve a cabo en varias etapas debido a que las bacterias que intervienen: las fermentativas y las metanogénicas tienen necesidades y velocidades de crecimiento diferentes, permite que el proceso al separarse en etapas: una de acidificación y una de metanización sea más fácil de controlar, es decir que al llevarse a cabo la hidrólisis y fermentación de sustratos fácilmente hidrolizables como la lactosa en la primer etapa, permite controlar la acidogénesis evitando la acidificación del reactor metanogénico (Guyot, 1992). Dentro de las principales ventajas de separar las etapas reside en una mejor estabilidad y control más eficaz de la digestión anaerobia (Van den Berg, 1984), por lo que la etapa de metanización se puede operar con una carga superior a la aplicada en un sistema monofásico, es decir, trabajar en los límites de la carga máxima aceptada (Ghosh, 1991), además de que la remoción de la DQO es 20% mas alto que la de una etapa (Schwitzeguebel and Peringer, 1986). Siendo que en un reactor monofásico al coexistir sustratos facilmente hidrolizables, la desestabilización entre la producción y consumo de ácidos inhibe las bacterias metanogénicas. Durante la metanogénesis además de producir CH4, se da lugar a la eliminación de hidrógeno gaseoso por medio de las bacterias hidrogénotroficas, regulándose la producción de ácidos a partir de las bacterias formadoras de estos controlándo así el potencial redox de la fermentación ya que las bacterias acetogénicas y fermentativas recuperan el NAD+ , permitiéndo la producción de ácido ácetico sin afectar la digestión anaerobia ( Mosey, 1983). En el presente trabajo experimental, se estudió la biodegradabilidad de un surfactante aniónico alquilbencen sulfonato de sodio (LAS), probando dos concentraciones (200 y 300 mg/L) a diferentes intervalos de tiempo en un sistema de reactores UASB en dos etapas operados en serie con un tiempo de residencia hidraúlica de 6 horas para el reactor acidogénico y un tiempo de residencia hidraúlica de 1 día para el reactor metanogénico. El pH del medio de alimentación se ajustó a 7 con NaOH 1N, el sistema de reactores se mantuvieron en un cuarto con temperatura controlada a 35oC durante el tiempo que duro el experimento de biodegradabilidad del surfactante. Durante una primer etapa del experimento, ambos reactores fueron operados en serie, pero debido a una sobreproducción de AGV en el reactor acidogénico, el reactor metanogénico se acidificó. Aunado a ello se decidió separar ambos reactores y alimentar a cada uno de ellos con un sustrato diferente, lactosa para el reactor acidogénico y acetato para el reactor metanogénico a fin de recuperar la actividad metanogénica de este reactor. Una vez que la actvidad de la biomasa se recuperó, nuevamente es alimentado con el agua residual del reactor acidogénico, sin embargo al operar el sistema de reactores nuevamente en serie, por segunda ocación el reactor metanogénico se acidificó. Por lo tanto, se decidió recircular una fracción del efluente del reactor metanogénico que junto con el efluente del reactor acidogénico se colectaron en un matraz erlenmeyer ajustando el pH de este medio a 7 con bicarbonato de sodio lo que permitió tener un mejor control de la digestión anaerobia Con los resultados obtenidos, quedó demostrado que se dio lugar a una mayor acumulación de LAS en el reactor acidogénico con relación al reactor metanogénico, y que a pesar de ello las bacterias acidogénicas no perdieron totalmente su actividad, mientras que en la biomasa del reactor metanogénico ocurrió lo contrario disminuyendo significativamente su eficiencia de remoción de DQO hasta llegar a ser nula. Al suspender el surfactante del medio de alimentación por un periodo aproximadamente de 70 días, se observó un fenómeno de desorción del surfactante acumulado en 1a biomasa de ambos reactores, recuperándose gradualmente la actividad bacteriana de los mismos conforme transcurrió el tiempo. Así mismo, quedó demostrado que no es posible llevar a cabo la biodegradación del surfactante vía digestión anaerobia como se planteó en la hipotésis formulada en el experimento, es decir, que las bacterias acidogénicas serian capaces de transformar el surfactante y la lactosa dejando solamente AGV para el reactor metanogénico.
The wastewater generated from industries, commercial and residential zones, etc., are a topic of great relevancy in the world due to the magnitude of the problems that they represents from the ecological and whose negative effects points of view undesirable on the environment. In the present time, the clean and ideal technology employment plays a very important role in water treatment. The application of biological processes (aerobic and anaerobic) along with anaerobic digestion especially to the residual waters with high concentration of anionic surfactants. The fact of that the anaerobic digestion is carried out in several stages depending on the types of bacterias in the process: for example, the fermentative and the methanogenics have different growth speeds, permitting the process to be separated in stages: an of acidification and other of methanogenation wich will be easier to control. Normally as the first stage the hydrolysis and fermentation of substrates easily hydrolysable such as lactose that permits to control the acidogenesis avoiding the acidification of the methanogenic reactor (Guyot, 1992). The principal advantage of anaerobic reactor is stage separation for a better stability and more effective control of the anaerobic digestion (Van den Berg, 1984). So it that the stage of metanization can be operated with a load high at the applied monophase system, to work efficiently with the accepted maximum load (Ghosh, 1991). Furthermore with 20% more removal of the DQO of a particles stage (Schwitzeguebel and Peringer, 1986). In a monophase reactor myth the easily hydrolysable substrates, the desestabilization between the production and consumption of acids inhibits the methanogenic bacterias. During the methanogenesis other than producing methane, these given the elimination of gaseous hydrogen by hydrogenophilic bacterias that helps to regulated the production of acids by others forms and hence controls of the redox potential of the fermentation process so that the acetogenic and fermentative bacterias recover the NAD+ , that permits to continue with the production of acetic acid without affecting the anaerobic digestion ( Mosey, 1983). In the present experimental work, was studied the biodegradability of a anionic surfactant alkaylbenzene sodium sulphate (ASS) has been studied two different concentrations (200 and 300 mg/L) at different time intervals employing a reactor UASB in two stages operated in series with a hydraulic residence time of 6 hours for the acidogénic reactor and a hydraulic residence time of 1 day for the methanogenic reactor. The pH of the middle of alimentation was adjusted to 7 with NaOH 1N. During this study of surfactant biodegradability, the reactors system were maintained in a room with temperature controlled at 35oC. In a first stage of the experiment, both reactors were operated in series, but due to the excess production of AGV in the acidogenic reactor, the methanogenic reactor was acidified. Therefore, it was decided to separate both reactors and to feed to each one with a different substrate. Lactose for the acidogenic reactor and acetate for the methanogenic reactor in order to of recover the activity of the methanogenic reactor. Once the actvity of biomass has been recovered, again it was feed with the residual water of the acidogenic reactor, however upon operating the reactors system again in series, the methanogenic reactor was acidified for the second time, so it was decided to recycle a fraction of the efluent of the methanogenic reactor together with the efluent of the acidogenic reactor that were collected in a erlenmeyer flask adjusting the pH to 7 with sodium bicarbonate that permitted a better control of the anaerobic digestion. The results obtained indicated that major accumulation of LAS in acidogenic reactor compared to methanogenic reactor. However, the acidogenic bacteria did not totally loose their activity, mean while in the biomass of the methanogenic reactor significantly reduced the COD removed efficiency until it reached zero. Upon suspension on the surfactant in the influent or alimentation for approximately 70 days period, was observed a phenomenon of desortion of the surfactant accumulated in biomass of both reactors recover gradually the bacterial activity accord in to time elapsed. With this experimental study proved that it was not possible to biodegrade the surfactants by anaerobic digestion as formulated in the hypothesis of this experiment it is understood that acidogenic bacterial are capable and transforming the surfactant and lactose letting only AGV for the methanogenic reactor.
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