Evaluación de procesos de baja producción de lodo por técnicas de medición de fluorescencia

Abstract

El proceso biológico de lodos activados (LA) se basa, en que la materia orgánica de las aguas residuales se oxida y se transforma en biomasa microbiana, sin embargo, consume mucha energía y genera una gran cantidad de biosólidos. La reducción de esta producción de lodos en exceso es uno de los retos más serios en el tratamiento de aguas residuales biológicas.Esta investigación es parte de un proyecto enfocado en el estudio de la minimización de lodos, en el que se busca utilizar técnicas que llevan a una menor producción de lodos, mediante tratamientos que pueden lisar las células biológicas, liberando materia orgánica que puede volver a ser biodegradada. Un punto importante del proyecto fue valorar la utilización de técnicas de medición de biomasa por fluorescencia, citometría, espectrofluorometría y microscopía de fluorescencia para evaluar el desempeño de procesos de minimización de lodo activado (uno por digestión aerobia y otro por ozonación). En todos los casos se utilizó un kit de tinción para discernir entre las fracciones de bacterias vivas y muertas, mismas que se relacionaron con la reducción de biomasa en los lodos tratados.En la técnica de citometría de flujo (CMF), se logró configurar el equipo para detectar las poblaciones vivas versus muertas, así como las perlas de conteo (estándar), pero no se pudieron tener más avances por fallas en el equipo, esto pudo originarse por una contaminación y/o obstrucción de los conductos del citómetro por los flocs del lodo, aunque el lodo ya había sido segregado por tratamientos de ultrasonido. Ante esta limitación, la investigación se enfocó en el uso de una técnica alterna basada en la espectroscopía de fluorescencia.Para el digestor aerobio, se buscó seguir el decaimiento de microorganismos en el tiempo, por respirometría y medición de DQO por un lado, versus espectroscopía de fluorescencia (poblaciones vivas/muertas). En el proceso de ozonación, se trató de comparar las cantidades de biomasa viva que quedaban en función de las dosis de ozono aplicadas al lodo. En este último caso, se dio seguimiento al incremento de la biomasa viva durante un experimento de crecimiento de la misma, tanto por respirometría como por espectrofluorometría.El licor utilizado en el estudio de digestión aerobia fue un lodo modelo cultivado en el laboratorio, en dos reactores batch secuenciales (RBS) de 30 L, alimentados con agua residual sintetica a base de acetato de sodio. El lodo utilizado en el proceso de ozonación provino de la planta Toluca Norte (PTN). La operación y seguimiento de los reactores para producir el lodo modelo se hizo durante varios meses como parte de esta tesis y otras relacionadas a ella. En lo particular, con la técnica de tinción y la microscopia de fluorescencia, se observó que los floculos formados son muy compactos y estan conformados por bacterias de formas esféricas Con base en los datos de respirometría y DQO, se determinó la tasa de decaimiento heterótrofo (bH) en el digestor aerobio de lodo activado (LA) y la tasa máxima de crecimiento específico (μHmax) en un lodo tomado de la Planta Toluca Norte que fue ozonado. El valor de bH estimado, en el digestor aerobio con AQUASIM fue de 0.23 d-1 (base muerte-regeneración). En el caso de μHmax se obtuvo un valor de 11.4 d-1 tras ozonar, comparado a 3.9 d-1 en el lodo no ozonado. Aparentemente la ozonación ocasionó una selección de bacterias resistentes al ozono y con mayor tasa de crecimiento. En general, los resultados obtenidos por espectrofluorometría tuvieron una buena correlación con los datos de respirometría y DQOx (particulada), por lo que resultó ser una buena técnica para valorar la minimización de lodos, excepto cuando se generó mucho material soluble en el lodo tratado como es el caso de la ozonación, ya que este puede liberar nuevos productos microbianos fluorescentes que sesgan las mediciones.