Sedimentabilidad de un lodo nitrificante en dos tipos de reactores y en presencia de materia orgánica Public Deposited
The influence of type of reactor (CSTR, completely stirred tank reactor and airlift) and type of influent (lithoautotrophic medium, lithoautotrophic medium plus acetate and lithoautotrophic medium plus complex wastewater) on exopolymeric substances produced by a nitrifying sludge (proteins, carbohydrates and lipids) as well as its relationship with sludge settleability was studied. The study was performed in five reactors: three CSTR (lithoautotrophic reference reactor: LRR; acetate reactor: AR and wastewater complex reactor: WCR) and two airlift reactors (nucleated with basalt: NBR and nucleated with flocks: NFR). All the reactors were continuously fed and remained in steady state nitrification. It was found that along the experimentation in the LRR the exopolymeric lipid and carbohydrate concentration remained constant. In contrast, the exopolymeric protein (EP) concentration showed a high variation (93%) with a wave-like profile, where the maximum values reached 45 mg/L and the minimum reached 5 mg/L. The sludge volume index (SVI) also showed a wave-like profile. The EP was extracted from the sludge when a maximum EP concentration was observed and then this EP was added to the sludge when a minimum EP value was detected. This EP addition resulted in an SVI increase of only 7.35%. This result suggested that the EP added to the sludge might not have any effect on the SVI value. The comparison among the LRR and the airlift reactors indicated that both the type of reactor and the origin of biofilm had no statistical effect (a = 0.05) on the exopolymeric substances concentration. However, in the airlift reactors the SVI value was higher than the reference SVI value. The EP was electrophoretically analysed. It was observed that both the number of EP bands (LRR, 18; NBR, 16 and NFR, 43) and the molecular EP weight (LRR, 31-97 kDa; NBR, 13-44 kDa and NFR, 14-222 kDa) varied in each reactor. It was found that as the molecular EP weight increased the SVI value was also increased. On the other hand, if compared to the LRR, no statistical effect (a = 0.05) of the addition of organic matter to the nitrifying sludge on the exopolymeric substances concentration was observed but in the SVI values. In fact, the addition of organic matter provoked an increase in the SVI values. The presence of organic matter also had an effect on both the EP bands number (LRR, 16±4; AR, 25±5 and WCR, 18±2) and the molecular EP weight. That is, in the LRR the average molecular weight was lower than 60 kDa, whereas in the AR and WCR most of the average molecular weights were higher than 60 kDa. These results indicated that the organic matter promoted the formation of EP with high molecular weight. Finally along this work it was evidenced that the increase in the SVI values were more related to the EP with high molecular weight than the increase in the EP sludge concentration.
Se llevó a cabo un estudio en lodos floculares y de biopelícula, del efecto del tipo de reactor (tanque agitado y airlift) y del tipo de influente (medio litoautotrófico, medio litoautotrófico adicionado con acetato y un medio litoautotrófico adicionado con aguas complejas) sobre la concentración de los carbohidratos, lípidos y proteínas exopoliméricas de un lodo nitrificante y su relación con la sedimentabilidad del lodo. Para tal caso se trabajó con cinco reactores, tres de tanque agitado (reactor litoautotrófico: RNR, reactor con acetato: RNA y reactor con aguas complejas: RNOC) y dos airlift (nucleado con basalto: RNAB y nucleado con flóculos: RNAF). Los cinco fueron alimentados en continuo y llevados a régimen estacionario nitrificante. El análisis de los carbohidratos, lípidos y proteínas exopoliméricas del RNR mostró que durante el tiempo de experimentación, los carbohidratos y lípidos exopoliméricos no presentaron una variación significativa en su concentración, a diferencia de las proteínas exopoliméricas (PE), que presentaron una variación del 93% y se les determinó un comportamiento de onda con máximos y mínimos de concentración (de 5 a 45 mg/L). El índice volumétrico del lodo (IVL) también presentó un comportamiento de onda. Se extrajo la PE de un punto con máxima concentración de ésta y se adicionó en el siguiente punto con un mínimo de concentración PE, observándose un aumento de sólo un 7.35% en el IVL. Estos resultados sugieren que la proteína soluble no tuvo efecto sobre el IVL. El análisis y comparación de los exopolímeros de lodos de referencia con los lodos provenientes de los reactores airlift indicó que a pesar de la diferencia en la geometría de los reactores y en la forma de obtener la biopelícula, no hubo diferencia significativa (Į 0.05) en la concentración de los exopolímeros. Sin embargo, en los reactores airlift el valor del IVL fue mayor que en el de referencia. El análisis electroforético de la PE mostró que en cada uno de los reactores tanto el número de bandas de PE encontradas (RNR,18, ; RNAB, 16 y RNAF, 43) como sus pesos moleculares (RNR: 31 a 97kDa; RNAB: 13 a 44 kDa y RNAF: 14 a 222kDa) fueron diferentes. Se observó que a mayor peso molecular de las PE, hubo mayor IVL. Por otro lado, se encontró que con respecto al RNR, no se presentaron cambios significativos en la concentración de los exopolímeros debidos a la adición de materia orgánica (Į 0.05), aunque sí hubo diferencia significativa en los valores del IVL de los tres reactores. De hecho, la adición de materia orgánica provocó un incremento en el IVL. La presencia de materia orgánica sí tuvo efecto sobre el número de bandas de PE (RNR,16± 4; RNA, 22± 5 y RNOC, 18± 2), así como en sus pesos moleculares, puesto que en promedio en el RNR la mayoría de los pesos moleculares fueron menores que 60 kDa, mientras que en los RNA y RNOC, los pesos moleculares fueron en promedio mayores que 60 kDa. Estos resultados indican que la materia orgánica promueve la formación de PE de alto peso molecular. Finalmente, en todos los casos se evidenció que el incremento en los valores del IVL estuvo más relacionado con el incremento en los pesos moleculares de las PE que con los cambios en la concentración de las mismas.
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