Digestión anaerobia de las aguas cafés: efecto del NaClO y del papel higiénico

La separación de efluentes domésticos utilizando inodoros ahorradores permite obtener aguas cafés con altas concentraciones de materia orgánica. Sin embargo, el uso de compuestos desinfectantes y celulosa podría afectar los tratamientos anaerobios. Por lo tanto, el objetivo de este trabajo fue evalu...

Descripción completa

Detalles Bibliográficos
Autor: CARLOS FRANCISCO MORENO CRUZ
Tipo de recurso: tesis doctoral
Estado:Versión publicada
Fecha de publicación:2021
País:México
Institución:Universidad Autónoma Metropolitana
Repositorio:Repositorio Institucional de la UAM Iztapalapa
Idioma:español
OAI Identifier:oai:bindani.izt.uam.mx:b5644r801
Acceso en línea:https://doi.org/10.24275/uami.b5644r801
Access Level:acceso abierto
Palabra clave:info:eu-repo/classification/LEM/Aguas residuales -- Purificación -- Tratamiento anaerobio
info:eu-repo/classification/LEM/Biodegradación
info:eu-repo/classification/LEM/Biodegradation
info:eu-repo/classification/LEM/Biotechnology
info:eu-repo/classification/LEM/Biotecnología
info:eu-repo/classification/LEM/Bacterias anaeróbicas
info:eu-repo/classification/LEM/Sewage -- Purification -- Biological treatment
info:eu-repo/classification/LEM/Anaerobic bacteria
info:eu-repo/classification/cti/6
Descripción
Sumario:La separación de efluentes domésticos utilizando inodoros ahorradores permite obtener aguas cafés con altas concentraciones de materia orgánica. Sin embargo, el uso de compuestos desinfectantes y celulosa podría afectar los tratamientos anaerobios. Por lo tanto, el objetivo de este trabajo fue evaluar la digestión anaerobia de la materia orgánica de las aguas cafés concentradas considerando el efecto del hipoclorito de sodio (NaClO) y el papel higiénico sobre la producción de metano, empleando lodos granulares anaerobios como fuente de inóculo con una actividad metanogénica específica (AME) de 2.23±0.073 gDQOCH4/gSSV.d y una concentración de SV de 43 g/L. En primera instancia, se aplicó una encuesta a 161 personas para conocer los hábitos sobre el uso y limpieza de los inodoros. Este instrumento fue de utilidad para conocer los principales desinfectantes comerciales utilizados destacando el NaClO. Cabe destacar que para los estudios en lote y continuo se prepararon muestras de aguas cafés simulando inodoros de baja descarga menores a 1.5 L de agua. Las pruebas de biodegradabilidad de las aguas cafés se desarrollaron a 35°C en botellas serológicas (120 mL) con un volumen de trabajo de 80 mL, empleando cuatro concentraciones de SV (6, 9.2, 14.6 y 17 g/L). Los estudios se desarrollaron durante 30 días y por duplicado. Se utilizaron muestras de aguas cafés sin inóculo como controles. Además se inyectó nitrógeno en cada unidad experimental para desplazar el aire y garantizar condiciones anaerobias. Para determinar el efecto del NaClO sobre la digestión anaerobia de las aguas cafés (14.5 g/L) se desarrollaron estudios en lote y por triplicado. Se evaluaron diferentes concentraciones de NaClO (50, 125, 250, 500, 1000, 2500 y 7500 mg/L). Las unidades experimentales se incubaron a 35 ± 2 °C durante 35 días. Las variables de respuesta analizadas fueron el porcentaje de inhibición, morfología de los lodos, AME y compuestos exopoliméricos. El efecto de la celulosa (contenida en el papel higiénico) sobre la digestión anaerobia del agua café fue evaluado empleando diferentes concentraciones de papel (2.5, 5 y 8.75 g papel/Lagua café). El agua café utilizada como sustrato contenía 64.47 g/L de DQOt, 21.67 g/L de DQOs y 36.50 ± 2.60 g/L de SV. Posteriormente, se desarrollaron estudios en continuo donde se evaluó el efecto de la carga orgánica volumétrica en un reactor anaerobio de 3 L utilizando como sustrato aguas cafés (heces fecales diluidas en 0.5 L de agua) a 30 °C y a diferentes TRH (60- 280 d). Se utilizó un medidor de flujo volumétrico para cuantificar la producción de biogás. Las variables de respuesta analizadas para los estudios fueron la producción de metano, remoción de SV, DQOt, DQOs, pH, producción de AGV y solubilización. Como resultado de las pruebas de biodegradabilidad de las aguas cafés se obtuvo una alta degradación de SV alrededor del 60% en un periodo de 27 días para 6, 9 y 14.6 g/L de SV iniciales. La solubilización de la materia orgánica aumentó en todos los controles con concentraciones de AGV mayores a 3 gDQO/L. En los ensayos del NaClO se observó una degradación de SV iniciales de hasta el 55% en un periodo de 35 días empleando bajas concentraciones de NaClO (<125 mg/L). Mientras que a altas concentraciones de NaClO (> 250 mg L), se observó la ruptura de los gránulos liberando sustancias exopoliméricas (3080 mg/L). Además, se observó la inhibición de la AME en más de un 90 %. Por consiguiente, estos resultados demuestran que el NaClO actúa como un agente oxidante de los compuestos orgánicos. Por otro lado, en los ensayos de digestión anaerobia de aguas cafés con celulosa (8.75 g papel/L agua café) se obtuvo una producción de metano de 22.7 mL CH4/Lr d y 0.87 ± 0.02 gDQOAGV/g SVremovido. De esta forma, estos resultados son indicio de una codigestión de los sustratos. Por otro lado, en los estudios en continuo la remoción de la DQOt fue cercana al 90 % con una producción de metano de 1.26 L CH4/Lr empleando cargas orgánicas (Bv) menores a 0.2 gDQO/L d. Mientras que para Bv de 2.3 gDQO/Ld, la remoción de DQOt se mantuvo en un 41 %. Por lo tanto, los resultados de este estudio revelan que el NaClO (> 125 mg / L) disminuye la eficiencia de los tratamientos de las aguas cafés, y su efecto debe ser considerado para implementar la digestión anaerobia en sistemas de inodoros ahorradores de agua. Asimismo, el papel higiénico y las aguas cafés son sustratos adecuados para la codigestión anaerobia. Sin embargo, considerando el análisis del diseño de una planta modelo se encuentran dificultades económicas, de ingeniería, operación por ello es importante seguir investigando sobre el tema considerar cosustratos que aumenten el potencial de producción de metano e integrar al proceso tecnologías mixtas para aumentar el potencial del tratamiento y diversidad de productos. Finalmente, este trabajo contribuye a entender la degradación de las aguas cafés concentradas y los retos del tratamiento anaerobio en presencia de compuestos desinfectantes como el NaClO.

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