Caracterización de la materia orgánica disuelta de dos tratamientos biológicos (anaerobio y aerobio) con índices espectroscópicos

Abstract

La materia orgánica disuelta (MOD) ha sido ampliamente estudiada en el suelo, las aguas naturales y los sistemas de potabilización; sin embargo, debido a la complejidad de su composición ha sido un reto estudiar la MOD en los efluentes de los sistemas de tratamiento biológico. Teniendo en cuenta el impacto que los parámetros operativos pueden tener en las características de la MOD, el objetivo de este estudio fue a) evaluar la influencia de cinco tiempos de retención hidráulica (TRH) (19, 15, 13, 10 y 8 h) en la cantidad y calidad de la MOD, y en el rendimiento de un reactor de flujo ascendente (UASB, por sus siglas en inglés) a escala piloto, b) evaluar la influencia de cuatro tiempos de retención celular (TRC) (5, 10, 14 y 22 d) en la cantidad y calidad de la MOD y en el rendimiento de un reactor batch secuencial de lodos activados (SBR-LA) y, c) comparar las características y diferencias de la MOD del efluente de ambos reactores. El efecto del TRH y el TRC (sobre el reactor UASB y el reactor SBR-LA, respectivamente) sobre la cantidad y la calidad de la MOD se evaluó con la demanda química de oxígeno soluble (DQOs) y con análisis espectrométricos, respectivamente. La calidad de la MOD se analizó mediante espectroscopia de fluorescencia (matriz de excitación-emisión (EEM)) y cuatro índices espectrométricos de materia orgánica: Absorbancia ultravioleta específica (SUVA254), índice de humificación (HIX), índice biológico (BIX) e integración regional de fluorescencia (FRI). Tanto el TRH y el TRC afectaron tanto a la cantidad como a la calidad de la MOD. La eficiencia de remoción de DQOs fue superior al 90 % independientemente de los TRH y el TRC (para el reactor UASB y el SBR-LA, respectivamente) al que se operó en cada periodo experimental. El análisis visual de las EEMs de los efluentes de ambos reactores mostró tres picos de tipo proteico: los picos A y B, atribuido al triptófano, y el pico F, atribuido a la tirosina. Sin embargo el pico F se mostró en forma de hombro en los efluentes del SBR-LA, mientras que en el reactor UASB se presentó como pico. Los picos A y B se han atribuido en la literatura a la presencia o producción de productos microbianos solubles aeróbicos (SMP), mientras que el pico F no se ha reportado en los sistemas de tratamiento de aguas residuales aeróbicas, sin embargo, estuvo presente en todos los EEMs de este estudio. Dos picos de tipo húmico (C y D) también se presentaron en las EEMs de los efluentes, que se atribuyeron a los SMP generados dentro de los reactores. Un tercer pico de sustancia húmica (pico E) se presentó en todos los efluentes del SBR-LA, mientras que en el reactor UASB se presentó solo en los periodos experimentales de mayor TRH (15 y 19 h). SUVA254 y HIX mostraron ser índices adecuados para eterminar la humificación de la MOD en los efluentes de ambos reactores. Por medio estos índices, se encontró que en ambos reactores se incrementó la humificación de la MOD al incrementar el TRC y el TRH (en el SBR-LA y en el reactor UASB, respectivamente.