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TRATAMIENTO BOLOGICO

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by

addy gomez

on 11 November 2013

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Transcript of TRATAMIENTO BOLOGICO

Tratamiento biológico en suelo, agua y aire
que es el tratamiento biologico
Los tratamientos biológicos consisten en la descomposición de contaminantes por acción de un conjunto de microorganismos. En el caso de los residuos tóxicos estos tratamientos tienen una aplicación limitada, ya que los microorganismos suelen ser muy sensibles a las sustancias tóxicas.
Utilización
Tratamiento biológico de residuos orgánicos:
- optimiza un proceso natural
- usa microorganismos omnipresentes (ej bacterias, hongos)
- requiere un control de la temperatura y un equilibrio nutritivo
- puede ser aerobio o anaerobio

En el tratamiento de residuos peligrosos se utiliza para:
- residuos orgánicos con pequeñas concentraciones de contaminantes ej. lodos

TRATAMIENTOS BIOLOGICOS EN SUELOS
REFERENCIAS
DR. FERNANDO MÁRQUEZ ROMEGIALLI, MANEJO SEGURO DE RESIDUOS PELIGROSOS, DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA QUÍMICA FACULTAD DE INGENIERÍA, UNIVERSIDAD DE CONCEPCIÓN, Casilla 53-C, Correo 3, Concepción-Chile.

M. Sc. JAVIER MARTINEZ, GUIA PARA LA GUESTION INTEGRAL DE LOS RESIDUOS PELIGROSOS FUNDAMENTOS, TOMO 1, CENTRO COORDINADOR PARA EL CONVENIO DE BASILEA PARA AMERICA LATINA Y EL CARIBE, Montevideo-uruguay 2005.

EPA, 1990. Bioremediat ion in the Field, EPA/540/2-90-004. Remediat ion Handbook for POL-Contaminated Sites, Headquarters United States Air Force Environmental Restorat ion Program, December 1993, Sect ion 4.4, Treatment of Excavated Soil.

EPA, 1995. Remediat ion Case Studies: Bioremediat ion, Federal Remediat ion
Technologies Roundtable, Report, EPA/542/R-95/002.

Sims, J.L., et al., 1989. Bioremediation of Contaminated Surface Soils, EPA, RSKERL, EPA Report EPA/600/9-89/073.

Norris, et al., 1994. Handbook of Bioremediation, EPA, RSKERL, Lewis Publishers,
CRC Press, 200 Corporate Boulevard, Boca Raton, FL 33431.

Pope, D.F. and J.E. Matthews, 1993. Bioremediation Using the Land Treatment Concept, EPA Report EPA/600/R-93/164.
Seminars: Bioremediat ion of Hazardous Waste Sites: Practical Approaches to Implementat ion, Environmental Protect ion Agency (EPA), May 1996, Land Treatment, pages 6-1 through 6-16.

Factores que influyen en el tratamiento biológico
Adecuación del residuo:
- composición
- forma física
- pH

- El tratamiento biológico es únicamente apropiado para los residuos orgánicos con toxicidad relativamente baja

- No es un 100 % eficaz en la eliminación del material orgánico

Condiciones del proceso
Los procesos de tratamiento biológico requieren un control de :
- la temperatura
- la humedad
- el pH
- nivel de ventilación
- inhibidores, como los metales
- nutrientes

Ventajas del tratamiento biológico de residuos
En condiciones apropiadas- es decir: de temperatura, humedad y pH - el tratamiento biológico es:

- Eficaz

- Tolerante a cambios en la composición del residuo - estos cambios pueden causar un período corto de inactividad, pero no parar el proceso

Alcance del uso del tratamiento
El tratamiento de aguas residuales constituye la aplicación más común de tratamiento biológico ej para industrias de fabricación y reciclaje de papel, la industria alimenticia, curtidurías y la industria farmacéutica y para los lixiviados en vertederos

También para:
Bio-remediación in situ del suelo contaminado
Tratamiento en fase de mezcla
Tratamiento del suelo
Co- compostaje

BIOVENTING
El Bioventing es una técnica in situ de recuperación biológica que implica la inyección a través de pozos de aire (u oxígeno) y, si es necesario, también de nutrientes para estimular la actividad microbiana biodegradadora (Mihopoulos et al., 2001).
TIPOS DE ORGANISMOS UTILIZADOS EN EL TRATAMIENTO
microorganismos indígenas para biodegradar compuestos orgánicos adsorbidos en los suelos de la zona no saturada, al contrario que el proceso de biosparging que realiza lo mismo pero en la zona saturada.
CARACTERISTICAS
El bioventing es parecido a la extracción de vapor del suelo pero, a diferencia de este último, trata de potenciar lo más posible la biodegradación y minimizar la volatilización de los contaminantes.
está especialmente indicada para hidrocarburos del petróleo en especial de peso mediano porque los ligeros tienden a volatilizarse rápidamente y se tratan mejor con la extracción de vapor,
también ha sido aplicada con éxito para biodegradar explosivos como el DDT y el DNT en condiciones anaerobias utilizando hidrógeno como donador de electrones (Shah et al., 2001).
factores que fundamentalmente controlan el funcionamiento : PERMEABILIDAD Y BIODEGRADABILIDAD
PROCESO
bajos caudales de aire, para proporcionar sólo el oxígeno suficiente para mantener la actividad microbiana. El aire se suministra de forma directa a la zona contaminada, y, además de la biodegradación de los hidrocarburos adsorbidos al suelo, se favorece un lento flujo de los compuestos volátiles, que pueden ser degradados al atravesar el suelo biológicamente activo.
LIMITACIONES
El tipo de suelo; permeabilidad y capacidad de transmitir aire.
Características estructurales del subsuelo tales como microfracturas.
El tipo y la concentración del contaminante.
Falta de nutrientes
Dificultad para alcanzar el flujo de aire necesario

VENTAJAS Y DESVENTAJAS
COSTO
varia de acuerdo a la permeabilidad del suelo, espacio disponible, número de pozos y velocidad de bombeo.
COMPOSTAJE
Tratamientos Biológico en aguas residuales
Compostaje
El compostaje es un proceso biológico que consiste en la estimular la actividad biodegradadora, aerobia y anaerobia, de microorganismos indígenas bajo condiciones termofílicas (12-18°C) que permita transformar compuestos orgánicos tóxicos en sustancias inocuas (USEPA, 1996).
CONTAMINANTES A TRATAR
El compostaje termofílico aeróbico se ha visto que es eficaz para reducir la concentración de explosivos (TNT, RDX Y HMX), hidrocarburos aromáticos poli-cíclicos, hidrocarburos del petróleo, clorofenoles y pesticidas.
El suelo contaminado es excavado y trasladado a la zona de tratamiento. Ésta área estará previamente construida y consiste en una pista impermeabilizada con ajuste de las pendientes hacia un sumidero para el control de los lixiviados, los cuales serán reinyectados en el suelo, generando un ciclo semicerrado de circulación de agua
SE DIVIDE EN COMPOSTEO Aerobio Y Anaerobio

El aerobio Proceso de descomposición de materia orgánica en presencia de oxígeno.

En este método los desechos se amontonan en una pila para su compostaje, se voltean con regularidad para que el oxígeno penetre a todas partes y el ambiente sea favorable para los microorganismos.

el compostaje es el sistema que más respeta el ciclo de conservación de la materia y el que mayor aplicación encuentra en Agricultura, (Soliva, 2001).

Compostaje anaeróbico
Esta forma de compostaje depende de la actividad microbiana de las bacterias anaerobias o el oxígeno odiado para descomponer los residuos biodegradables.
Los microorganismos anaerobios consumen y degradan los desechos orgánicos en ausencia de oxígeno, por lo que es esencial que no este el aire presente en el espacio del compostaje. La amortiguación de los residuos con agua deshace el oxígeno mediante las inundaciones de las bolsas de aire dispersas por los residuos
Durante el proceso de descomposición, las bacterias anaerobias producen ácidos orgánicos y aminos que emiten una variedad de olores pestilentes, como sulfuro de hidrógeno, cadvarine y putrescina.
HAY DOS METODOS MAS UTILIZADOS: el compostaje de zanja o pozo y el compostaje de bolsa.
El compostaje de pozo requiere que se cave un hoyo en la tierra para depositar la basura orgánica, cava un hoyo pequeño, circular si sólo hay una pequeña cantidad de residuos, pero sigue con una zanja larga y estrecha si se requiere deshacerse de una gran cantidad de materiales orgánicos. Después de depositar los residuos en el hoyo del compostaje, humedécerlo con agua y cúbrelo de 4 a 8 pulgadas ( 10 a 20 cm) de tierra vegetal para cerrarla por completo y evitar que las plagas excaven los materiales desde arriba
COMPOSTAJE DE POZO
compostaje de bolsa

Si se prefiere empaquetar el compostaje, sólo se llena una bolsa de plástico negra con una mezcla de materia orgánica, como hojas secas, paja, hierba cortada y aserrín. Humedecer el residuo con agua y sellar la bolsa herméticamente para evitar la entrada de aire, y luego coloca la bolsa en un lugar fuera de la vía, así como en tu cobertizo de jardín o garaje.
En el compostaje los microorganismos se comen el material orgánico y se comen entre sí, otros organismos como los gusanos ayudan a crear túneles donde pasa el oxígeno. En este proceso la pila de material orgánico se calienta y lo que se produce es algo de textura similar a la tierra negra, llamado compost
factores que lo determinan
Temperatura
Humedad
Oxigeno
PH
Relación C/N equilibrada
Población microbiana

ventajas
Proceso conocido utilizado desde hace muchos años.
Tecnologías sencillas, disminuyen costos de inversión y operación.
No se generan residuos.
El compost mejora la textura y estructura del suelo, favoreciendo la retención de agua, oxígeno y nutrientes.
Promueve el desarrollo de una buena estructura, que ayuda a mantener un balance adecuado de aire y agua en el suelo.
Ayuda a luchar contra la erosión.
Aumenta la permeabilidad del suelo y evita la formación de costra superficial, permitiendo la infiltración lenta de la lluvia, sin que se produzcan corrientes de agua superficial que erosionen el suelo.
El compost, obtenido de este modo, contiene los nutrientes que las plantas requieren para conseguir un adecuado desarrollo.
Desventajas
Los malos olores producidos en determinadas ocasiones.

Aunque existe un consumo neto de energía que contribuye al efecto invernadero, éste es muy inferior al que produciría la fermentación natural de los bioresiduos en un vertedero sin captación ni tratamiento del biogás
BIOPILAS
La técnica de biopilas es un tratamiento de biorrecuperación de tipo “ex situ” en condiciones no saturadas, consistente en la reducción de la concentración de contaminantes derivados del petróleo en suelos excavados mediante el uso de la biodegradación.
¿EN QUE CONSISTE?
La técnica consiste en la formación de pilas de material biodegradable de dimensiones variables, formada por suelo contaminado y materia orgánica (compost) en condiciones favorables para el desarrollo de los procesos de biodegradación de los contaminantes.

Estas pilas de compost pueden ser aireadas de forma activa, volteando la pila, o bien de forma pasiva, mediante tubos perforados de aireación. En principio, las biopilas se pueden aplicar a la mayoría de los compuestos orgánicos, siendo más eficaz en los compuestos de carácter más ligero.


Entre los factores que influyen en la aplicación de las biopilas destacan:
• Los hidrocarburos deben ser no halogenados y deben encontrarse en el suelo en concentraciones menores a 50.000 ppm.
• Dada la necesidad de excavación y posterior depósito del suelo contaminado, se requiere una superficie de trabajo relativamente grande cuyas dimensiones dependen del volumen de suelo a tratar.
• Necesidad de una densidad de poblaciones microbianas (>1.000 CFU/gramo de suelo), condiciones de humedad (40-85% de capacidad de campo), temperatura (10 y 45ºC), textura (baja proporción de arcillas), pH del suelo adecuadas (6 y 8) y baja presencia de metales pesados (< 2.500 ppm).
• La concentración de nutrientes en el suelo cuyo rango normal de C: N: P sea de 100:10:1.
• El tiempo de actuación puede ser alto (meses a años) y el coste bajo.

FACTORES QUE INFLUYEN
BIOPILAS ALARGADAS
El sistema de biopilas alargadas es el proceso de composteo más económico y sencillo. En éstas, el material a compostear se apila sobre una plataforma en montones alargados . En este tipo de biopila, la aireación se realiza mediante el mezclado manual o mecánico de la composta, proceso que a su vez permite homogeneizar la temperatura.
BIOPILAS ESTATICAS
las biopilas estáticas no necesitan mezclarse mecánicamente, ya que la aireación y homogeneización del calor en la composta se lleva a cabo por medio de un sistema de inyección (compresor) o extracción (vacío) de aire, mediante tubos colocados en la base alineados paralelamente a lo largo de la pila En las biopilas estáticas, normalmente se emplea un sistema de extracción de aire, ya que ello permite la captura de los vapores de cierta fracción de compuestos orgánicos volátiles que llegan a ser removidos del suelo contaminado durante el proceso de aireación. Estos vapores son enviados a un sistema de biofiltración u oxidación catalítica para su tratamiento
ETAPAS DEL PROCESO
En la etapa inicial es necesaria una aireación eficiente (alto flujo de aire), debido a que en esta etapa existe una acelerada actividad microbiana.

Después de un cierto tiempo la actividad microbiana disminuye, debido a que los componentes fácilmente biodegradables son consumidos. En esta etapa el requerimiento de oxígeno y la temperatura disminuyen gradualmente, por lo que la composta requiere una menor aireación (menor flujo de aire).
El aumento y la caída en el perfil de la temperatura, a menudo pueden usarse para monitorear el desempeño de una pila de composteo. Una vez que la pila se enfría y la temperatura dentro de ésta se aproxima a la temperatura ambiente, el periodo de composteo activo puede considerarse completo.
Al inicio del proceso se generan olores fuertes y desagradables, mientras que en la etapa final éstos desaparecen y el olor es parecido al de tierra de jardín. Por su parte, la textura de la mezcla es mucho más homogénea que al inicio
El tratamiento secundario tiene como objetivo estabilizar la materia orgánica presente en el agua residual.

Comúnmente se utilizan procesos aerobios para degradar la materia orgánica convirtiéndola en formas mas estables, como dióxido de carbono, agua, nitratos y fosfatos, así como otros materiales orgánicos.

Los mas usados en México son los filtros biológicos, lagunas de estabilización y lodos activados.
BIOTRANSFORMACION DE METALES
Los procesos de biotransformación natural son aquellos que van a reducir la concentración de los contaminantes y entre los que se encuentran la dilución, dispersión, volatilización, adsorción, biodegradación y aquellas reacciones químicas que se producen en el suelo o en el agua y que contribuyen de alguna forma a la disminución de la contaminación.
contaminantes
hidrocarburos de tipo halogenado o no halogenado.
metales
factores que influyen en la eficacia y viabilidad de la atenuación natural
• La exigencia de protección
• La existencia de unas condiciones geológicas y geoquímicas favorables.
• Las necesidades de reducción de la masa contaminante en un intervalo razonable de tiempo (meses a años),
Confirmación de la existencia de los tipos y número de poblaciones de microorganismos que puedan biodegradar los contaminantes
• Producción y conservación en el medio de subproductos
• No existencia de producto libre en flotación sobre el nivel freático
• Para condiciones aerobias la condición ambiental óptima de concentración de oxígeno disuelto en el agua debe ser superior a 0,5 mg/l.


Este es un proceso que involucra un cambio químico sobre el metal pesado, como por ejemplo en el estado de oxidación o metilación. Esta transformación biológica de los metales pesados que resultan tóxicos mediada por enzimas microbianas puede dar como resultado compuestos poco solubles en agua o bien compuestos volátiles. El ejemplo más claro es el ciclo del Hg en la naturaleza, donde la bacteria Pseudomonas aeruginosa puede reducir el catión Hg2+ a Hg0, y otros organismos pueden luego metilarlo dando como producto el CH3Hg+ y (CH3)2Hg, que son volátiles y aún más tóxicos que el propio Hg
Las reducciones de V(V) a V(III), Au(III) a Au(0) y Cr(VI) a Cr(III), conducen a la precipitación del metal bajo condiciones fisiológicas. Entre estos últimos el Cr es el metal más ampliamente utilizado en la industria de aceros, automóviles, equipamiento de hospitales y curtiembres, entre otras. El Cr(VI) es un contaminante de prioridad 1 catalogado por la Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos (EPA: www.epa.gov), ya que es estable en solución acuosa y por lo tanto de alta movilidad en diferentes ambientes, con un alto potencial mutagénico y carcinogénico. El pasaje a Cr(III) produce la inmovilización por precipitación de hidróxidos y la disminución en la mutagenicidad. La utilización de microorganismos resitentes a Cr con capacidad de bioconversión Cr(VI) en Cr(III) es de fundamental importancia en el tratamiento biológico de efluentes industriales (21, 28).
ventajas
Simple en cuanto a implementación y diseño
Tiempos de tratamiento cortos (entre 2 y 6 meses)
Costos competitivos
Efectivo aun en caso de compuestos orgánicos con
bajo nivel de degradación
Pueden controlarse las emisiones de vapor
Se adapta a distintas condiciones de suelo y de
contaminante
Desventajas
Opera con valores menores de 50 g/kg de
hidrocarburo
Está limitada por la presencia de metales pesados en
concentraciones superiores a 2.5 g/kg
La eficiencia de la biopila depende de muchos parámetros

a. Características del suelo
b. Características del elemento a degradar
c. Condiciones climáticas
Diseño de la biopila
Monitoreo
Son parte del tratamiento secundario
PRIMARIO
SECUNDARIO
TERCIARIO
Biorreactores
Se degrada entre el 85 y 90 % de la materia orgánica presente en las aguas residuales.
Los tratamientos biológicos pueden dividirse en dos grupos principales
AEROBIOS
ANAEROBIOS
AEROBIOS
Lodos Activados
Biorreactor de Membrana
Reactor con cama móvil
Filtro Percolador
Filtro Sumergido
Lagunas de Oxidación
Lagunas Aereadas
Lagunas Facultativas
Filtros Verdes
Lodos Activados
Es una mezcla de agua de desecho y un lodo de microorganismos en suspensión por agitación.
Biorreactor de Membrana
Es la combinación del proceso de lodos activados y una membrana de separación, la cual sustituye al típico clarificador.

Se utilizan membranas de ultrafiltración o microfiltración para separar el agua tratada del licor mezclado, las cuales garantizan una alta calidad del efluente, especialmente libre de microorganismos y material particulado, debido a que no pueden pasar a través del tamaño de poro de la membrana.
La interacción entre microorganismos y metales se
puede examinar desde dos puntos de vista(Alexander, 1994):
a) la influencia de los metales sobre la población microbiana y sus funciones;

b) la influencia y el papel que juegan los microorganismos en la transformación de los metales
VENTAJAS:
En consecuencia, estos procesos controlan la movilización o inmovilización de metales en suelos y pueden ser utilizados para realizar tratamientos de biorrecuperación.
Los microorganismos pueden movilizar metales a través de lavado, por metabolitos microbianos y, transformaciones redox, metilación y consecuente volatilización.

UNO DE LOS REACTORES MAS USADOS ES EL BIORREACTOR DE LODOS
CARACTERISTICAS DEL PROCESO
El tratamiento puede realizarse también en lagunas construidas para este fin o bien en reactores sofisticados con control automático de mezclado.
El volumen de a gua en la mezcla depende de la concentración del contaminante. Normalmente se optimiza la biorrecuperación añadiendo nutrientes (orgánicos o inorgánicos), controlando el pH, la temperatura y oxígeno disuelto.
Dentro de los reactores, los microorganismos están en contacto con el suelo contaminado
El tamaño de los biorreactores comerciales oscilan desde 3 m de altura y15 m de diámetro hasta 4.4 m de altura y 7.6 m de diámetro.
Se opera con un contenido de agua menor del 60 %.El reactor de fase líquida , también conocido por el término en inglés slurry phase, se utiliza para partículas muy finas del suelo altamente contaminadas con un alto grado de recirculación del agua, la cual debe ser filtrada después..La aireación o suministro de oxígeno se consigue mediante diversos sistemas:
Aireación difusa
Turbina difusora:
Aireación superficial



LIMITACIONES
• Requiere la excavación de suelos medianamente contaminados •Los suelos no homogéneos y arcillosos son difíciles de manipular
• No lleva implícito el reciclaje de las aguas residuales derivadas del proceso
• La separación de las fases (sólida y líquida) después del tratamiento es muy costosa

VENTAJAS
Constituye la biomasa inmovilizada, formada por células autóctonas y no patógenas.
No se utilizan compuestos químicos contaminantes ni grandes cantidades de energía para movimientos de tierras ni aireaciones.
Puede adaptarse a los niveles de concentración del residuo
El gran número de microorganismos de los que se puede disponer, permite el tratamiento de diferentes contaminantes.
Al eliminar los residuos no se generan otros compuestos contaminantes.

tecnología más adecuada cuando existen peligros potenciales de descargas y emisiones
pueden usarse para tratar suelos heterogéneos y poco permeables

La descontaminación de aguas se lleva a cabo en este sistema en el que la biomasa se inmoviliza en un soporte cerámico contenida dentro de un recipiente escalable y adaptable al volumen de agua a descontaminar.
CONTAMINANTES A TRATAR
sedimentos contaminados con explosivos,
hidrocarburos del petróleo,
productos petroquímicos,
solventes,
plaguicidas,
persevantes de madera
y otros compuestos químicos orgánicos

Filtro Percolador
Lagunas de estabilización
fitorremediaciòn
Aerobias

Facultativas

Maduracion
Aerobias
Reciben aguas residuales que contienen relativamente pocos sólidos en suspensión.
Degradación de MO por bacterias que consumen oxigeno producido fotosinteticamente por algas
Profundidad 1 a 1.5m suelen tener tiempo de residencia elevada, 20-30 días
Aerobias: Aireacion natural
La Fitorremediación de suelos contaminados se basa en el uso conjunto de plantas, enmiendas del suelo y técnicas agronómicas para eliminar, retener, o disminuir la toxicidad de los contaminantes del suelo (Chaney et al., 1997).
tipo de suelo y contaminantes
Se usa especialmente para suelos que hayan sido contaminados con metales, plaguicidas, solventes, explosivos, petróleo, hidrocarburos aromáticos policíclicos y lixiviados en vertederos.

Metales y otros elementos comúnmente encontrados en los suelos y en agua.
 As, Hg, Cd, Ni, Cr, Se, Cu, Ag, Pb, Zn.
 Al, Mo, Cr, Co, U, Mn


Características
 Es una técnica de limpieza pasiva, estéticamente agradable y dependiente de la energía solar.
 Se emplean en zonas no muy extensas y donde la contaminación no está a mucha profundidad.
 Es una técnica empleada para un amplio rango de contaminantes.

se distingue en varios tipos
Fitoextracción
Fitoestabilización
Rizofiltración
Fitovolatilización
• Fitoextracción:
uso de plantas acumuladoras de elementos tóxicos o compuestos orgánicos para retirarlos del suelo mediante su absorción y concentración en las partes cosechables
.
contaminantes objetivo
Aplicación


Selección de las especies de planta más adecuada para los metales presentes y las características del emplazamiento, Cortarlas y proceder a su incineración.
Procediéndose al traslado de las cenizas a un vertedero de seguridad.
La utilidad del método reside en que las cenizas apenas ocuparán el 10% del volumen que ocuparían los desechos en el caso de que el suelo fuese excavado para tratarlo.

Fitoestabilizacion
características
Se trata del uso de especies vegetales o plantas para remover contaminantes inorgánicos (como metales) u orgánicos (como aceites y dioxinas).
Las plantas inmovilizan metales y no metales mediante la adsorción en la superficie de la raíz o mediante la precipitación, donde son acumulados en formas inocuas, evitando así los efectos tóxicos sobre otros seres vivos e impidiendo que se afecten las capas subterráneas.

limitaciones
• Grado de contaminación del suelo
• Condiciones climáticas adversas
• Se deben controlar los lixviados (solubilidad de los contaminantes).
• No extrae ni degrada contaminantes, solo los inmoviliza.

uso de plantas para reducir la biodisponibilidad de los contaminantes en el entorno, mejorando las propiedades físicas y químicas del medio.
fitovolatilización

uso de plantas para eliminar los contaminantes del medio mediante su volatilización, y para eliminar contaminantes del aire.
caracteristicas
Las plantas absorben el agua de la litosfera que contiene los contaminantes y otras toxinas orgánicas, transformándolos en elementos volátiles, y que luego liberan a la atmósfera a través de sus hojas. Ellas pueden, en algunos casos transformar los contaminantes orgánicos en elementos volátiles antes de transferirlos a la atmósfera (siempre a través de las hojas).
desventajas
se liberan sustancias tóxicas a la atmósfera. En algunos casos es más satisfactoria, los contaminantes son degradados en componentes menos contaminantes o no-tóxicos antes de ser liberados
Fitodegradacion
uso de plantas y microorganismos asociados para degradar contaminantes orgánicos.
Durante el crecimiento y mezcla los organismos floculan formando una masa activa denominada lodos activados. El ambiente aeróbico se logra mediante el uso de aireación por medio de difusores o sistemas mecánicos.
De las mas usadas
a nivel mundial
Poblaciones desde 15000 personas
Ventajas
Flexibilidad de operación a través de un control racional de la biomasa presente en el proceso.

Alta Eficiencia de remoción de carga orgánica sustancialmente más alta que la que se alcanza en otros procesos como los del tipo Convencional por Cultivo Fijo.

Minimización de Olores y Ausencia de insectos.

Puede incorporar Desnitrificación al proceso.

Posibilidades de regular energía consumida para variaciones de carga orgánica.

Prescinde de sedimentación primaria. Los lodos gene rados son altamente mineralizados
por lo que no requieren de tratamiento posterior.

Generación de lodos secundarios “estabilizados” que al igual que los sistemas convencionales pueden ser aprovechados como fertili zantes, mejoradores de suelo y obtención de biogás, entre otras
Desventajas
Requiere mayor Sofisticación y Mantenimiento.

Dependencia con la temperatura del efluente a tratar y condiciones de entrada como pH
y presencia de compuestos tóxicos.

Riesgo de taponamiento de los dispositivos de airea ción durante ciclos operativosespecíficos.

Requiere de un control permanente, tanto operativo como de análisis de laboratorio.

Altos costos de operación, asociados fundamentalmente a los requerimientos de oxígeno.

Bajo abatimiento bacteriológico, por lo que se necesita efectuar desinfección final al efluente.
Temperatura
ambiente
(15 a 40 C)
Lagunas Facultativas
Se caracterizan por tener profundidad intermedia (1-2 m), de modo que en la superficie se dan condiciones aerobias, gracias al aporte de oxígeno por la fotosíntesis que realizan las algas verdes y el intercambio de gases con la atmósfera, mientras que en el fondo se dan condiciones anaerobias.
Ventajas
Desventajas
Las lagunas de maduración tienen como objetivo principal la de reducir la concentración de bacterias patógenas. Estas lagunas generalmente son el último paso del tratamiento antes de volcar las aguas tratadas en los receptores finales o de ser reutilizadas en la agricultura.
Maduracion
Ventajas
Bajo costo de construcción y explotación.

Proceso natural que no necesita ser ayudado por fuentes artificiales de energía.

No requiere personal cualificado para el mantenimiento y la operación.

Altos rendimientos en eliminación de contaminantes orgánicos y sólidos en suspensión.

Absorbe fácilmente las variaciones de carga debido al efecto regulador de las lagunas.

Es un proceso natural que se integra fácilmente en el medio rural.
Desventajas
Se necesita una gran cantidad de terrenos

No sirve para tratar algunos tipos de vertidos industriales.

Uso restringido a poblaciones de pequeño tamaño

Una vez construidos no existe facilidad para modificar las condiciones del proceso, ante modificaciones de carga o condiciones meteorológicas

Dependencia de las condiciones climáticas. En invierno, las condiciones adversas para los microorganismos, bacterias y algas hacen que los rendimientos bajen y que en algunos procesos se paralicen.


Procesos:
• - Almacenaje de contaminantes en la planta (lignificación).
• - Degradación en CO2y H2O.
Algunas plantas producen enzimas (dehalogenasa, oxigenasa, ..) que catalizan la degradación de las sustancias absorbidas o adsorbidas, que se transforman en menos tóxicas o no tóxicas por la metabolización de los contaminantes en los tejidos vegetales o por los organismos de la rizosfera alimentados por la planta

Limitaciones
• Profundidad efectiva escasa (<0.6m), densidad enraizamiento.
• Riesgo de entrada de contaminantes en la cadena trófica.
• So de enmendantes o agentes qelantes para favorecer la absorción de los contaminantes (lixiviados).
• Está en fase de investigación.

RIZOFILTRACION
uso de raíces para absorber y adsorber contaminantes del agua y de otros efluentes acuosos.
CARACTERISTICAS
Enfoque de utilizar raíces hidropónicas de las plantas cultivadas para remediar el agua contaminada a través de la absorción, la concentración y precipitación de contaminantes, también a través de filtros de agua y la suciedad.
VENTAJAS
Rizofiltración es un método de tratamiento que pueden llevarse a cabo in situ , con las plantas que se cultivan directamente en el cuerpo del agua contaminada. Esto permite un procedimiento relativamente barato con bajos costes de capital. Los costos de operación son también bajos, pero dependerá del tipo de contaminante. Este método de tratamiento es también estéticamente agradable y resulta en una disminución de la infiltración de agua y la lixiviación de los contaminantes. Después de la cosecha, la cosecha puede ser convertidos en briquetas de biocombustibles, un sustituto de los combustibles fósiles.
DESVENTAJAS
Cualquier contaminante que está por debajo de la profundidad de las raíces no serán extraídos. Las plantas utilizadas pueden no ser capaces de crecer en zonas altamente contaminadas. Lo más importante que puede tomar años para alcanzar los niveles reglamentarios. Esto se traduce en mantenimiento a largo plazo. Además, los sitios más contaminados están contaminados con diferentes tipos de contaminantes. No puede haber una combinación de metales y compuestos orgánicos, en los que el tratamiento a través rizofiltración no es suficiente.
tratamientos
Biotransformación de metales In situ Fitorrecuperación In situ
Bioventing In situBiopilas Ex situ
Compostaje Ex situ
Biorreactores
TRATAMIENTO BIOLOGICO EN AIRE
BIOFILTROS
Los biofiltros para el tratamiento de aire se
popularizaron en los años ochenta, como alternativa
a los sistemas de lavado químico, que se venían
usando hasta ese momento. Estos últimos
representaban problemas en el área de seguridad y
salud (almacenamiento y manipulación de productos
químicos, etc.) y su explotación resultaba ser cara.
En cambio, los biofiltros no necesitaban productos
químicos y el coste de explotación era (y sigue
siendo) significantemente más económico.
PRINCICPIOS
CARACTERISTICAS
El proceso de la biofiltración se basa en la actuación de bacterias, que convierten las sustancias olorosas, como el H2S y los mercaptanos, en otras que no huelen, como el CO2, la sal, el agua y la biomasa
Las bacterias que convierten H2S (Thiobaccilius sp.),
crecen de forma óptima bajo un pH del orden de 5.
A veces se emplea el calcio para neutralizar el agua.
Sin embargo, el ácido sulfúrico que resulta de la
conversión H2S, reaccionaría con la cal para formar
yeso, lo que se precipitará dentro del material de
soporte del biofiltro y será imposible de eliminar
TIPOS DE BACTERIAS QUE SE UTILIZAN
En la desodorización de aire, el proceso de descomposición de sustancias olorosas transcurre por dos fases.
En una primera fase, dichas
sustancias son absorbidas por el agua (difusión desde el aire a la fase acuática).
En una segunda fase son convertidas por las bacterias presentes en
el agua. Cada compuesto de olor necesita unabacteria específica para ser degradado. Esto significa que una desodorización completa de un
cóctel de olores solamente seria posible con la presencia de varias clases de bacterias. Los siguientes tres aspectos son clave para una
disolución completa de los compuestos de olores y su posterior descomposición biológica.

El aire es aspirado cerca del foco de emanación y habitualmente guiado a una cámara de acondicionamiento. Aquí es saturado de humedad y luego guiado a un lecho de biomasa fijada. Las sustancias contaminantes se absorben a la biopelícula de biomasa formada sobre el relleno y aquí posteriormente son digeridos por microorganismos. En el proceso de digestión y metabolización son transformados en compuestos que ya no huelen:
PROCESO
Los compuestos orgánicos son transformados en dióxido de carbono y agua
El sulfhídrico da ácido sulfúrico
El amoníaco se oxida a ácido nítrico

PRODUCTOS
VENTAJAS
Suelen alcanzar valores de 95 - 99 % y son por lo tanto comparables con los rendimientos alcanzados por otros procesos de desodorización como el lavado químico o los filtros de carbón activo.
DESVENTAJAS
Baja superficie de contacto gas-líquido

Generación de lodos

No resiste periodos sin alimentación

Necesidad de suministrar nutrientes

Arranque complejo

Altos costos de inversión, operación y mantenimiento

Taponamiento por biomasa

Producción de agua de desecho
MATERIALES
PELIGROSOS

SANTIAGO PERAZA CHAN
ADDY GOMEZ CASTILLO

Aireadas: Se suministra mecánicamente el Oxigeno necesario
Ventajas
Poca producción de lodos.

El lodo producido es razonablemente estable y puede secarse y disponerse por métodos convencionales.

No requiere adición oxígeno, por lo tanto usa poca energía eléctrica y es especialmente adaptable a aguas residuales de alta concentración orgánica.

Tiene requerimientos nutricionales bajos
Desventajas
Ausencia de olores

Mineralización de los compuestos biodegradables.

Operación sencilla, no necesitan personal especializado. Sólo actividades de mantenimiento y limpieza: eliminar material acumulado y flotante

Remueven eficientemente microorganismos patógenos, por lo que, son consideradas la mejor tecnología para obtener agua para riego
Tiempos de tratamiento muy extensos (meses)

Necesitan grandes superficies de terreno


Anaerobio
Es el proceso fermentativo que ocurre en el tratamiento anaerobio de las aguas residuales. El proceso se caracteriza por la conversión de la materia orgánica a metano y de CO2, en ausencia de oxígeno y con la interacción de diferentes poblaciones bacterianas.
Hidrolisis


Fermentacion


Acetogenesis


Metanogenesis
alcoholes, acidos carboxilicos,
cetonas, aminas, amida
Acetato, H2,CO2
alcoholes, acidos carboxilicos,
cetonas, aminas, amida
Acetato, H2,CO2
Proteinas, Polisacaridos y lipidos
aminoacidos, azucares, acidos grasos
aminoacidos, azucares, acidos grasos
CH4,CO2
Tipos de tratamientos anaerobios
Medio de elevada carga orgánica y corto periodo de retención de agua, el oxígeno disuelto se mantiene muy bajo o nulo todo el año. El objetivo es retener la mayor parte posible de los sólidos en suspensión, que pasan a incorporarse a la capa de fangos acumulados en el fondo y eliminar parte de la carga orgánica.
Laguna Anaerobia
Ventajas
Tasa baja de síntesis celular y por consiguiente poca producción de lodos.

El lodo producido es razonablemente estable y puede secarse y disponerse por métodos convencionales.

No requiere oxígeno, por lo tanto usa poca energía eléctrica y es especialmente adaptable a aguas residuales de alta concentración orgánica.

Produce metano el cual puede ser útil como energético.

Tiene requerimientos nutricionales bajos
Desventajas
Ventajas
Alta eficiencia.

Menor requerimiento de espacios frente a sistemas convencionales (lodos activados).

Tecnología que se puede adaptar reutilizando estanques y adaptándose a tecnologías de tratamiento existentes.

Bajos requerimientos de operación y mantención.

No produce olores, ni atrae insectos indeseados.
Desventajas
Necesita de pre-tratamiento para eliminar los sólidos de mayor tamaño.

Para mantener la condición aeróbica del sistema,
necesita de constante aireación.

Posible colmatación del sistema por sólidos suspendidos y/o por crecimiento bacteriano.
Entre sus principales causas de éxito se encuentra la capacidad para eliminar bacterias y virus del agua residual,
Un Filtro Percolador es un filtro biológico de lecho fijo que opera bajo condiciones aeróbicas. Se rocía agua de desecho decantada sobre el filtro. Al migrar el agua por los poros del filtro, la materia orgánica se degrada por la biomasa que cubre el material del filtro.
Ventajas
Se puede operar en varios índices de carga orgánica e hidráulica.

Se requiere una pequeña área en comparación con los Humedales Artificiales.
Alto costo de capital y moderado costo de operación

Requiere diseño y construcción expertos.

Requiere fuente constante de energía y flujo constante de aguas residuales

A menudo las moscas y los olores son problemáticos

No todas las piezas y materiales pueden estar disponibles localmente

Se requiere pretratamiento para prevenir las obstrucciones

El sistema de dosificación requiere una ingeniería más compleja
Desventajas
Para obtener grados altos de tratamiento requiere temperaturas altas.

El medio es corrosivo.

Riesgo de salud por ácido sulfhídrico H2S.

Es sensible a la contaminación con oxígeno.

Puede presentar olores desagradables por H2S, ácidos grados y amidas.
Terrenos amplios

Tiempos de tratamiento muy extensos (meses)

Puede atraes plagas de insectos
Biorreactores
Primera generación
Segunda generación
Tercera generación
Consiste en un tanque cerrado sin agitación, ni calentamiento.

El tiempo de retención celular es igual al TRH, por lo que se requieren TRH muy altos, existe un contacto inadecuado entre la biomasa y la materia orgánica.
No hay dispositivos de mezcla.

El líquido crudo ingresa en la zona de digestión.

En la superficie se forma una capa de espuma favorecida por el gas que asciende arrastrando lodo y flotantes.

Se purgan periódicamente sobrenadante y lodo digerido.

Volumen útil reactor = aprox 50% del vol.total del digestor

Cuentan con mecanismos de mezcla y calentamiento.

Tienen mecanismos para retención de los lodos, independizando el tiempo de retención celular del TRH.

Los dos mecanismos más aplicados son:

Inmovilización del lodo por adhesión a material sólido.

Filtros anaerobios de flujo ascendente y descendente con separación líquido -sólido del efluente, con el retorno de los sólidos separados al reactor UASB, el cual usa un sedimentador interno:
Reactores de segunda generación:
Se optimiza el contacto entre el sustrato y la biomasa adhiriendo partículas de arena , alúmina o plástico, las cuales se expanden.

Se obtiene un mayor grado de mezcla que el que se obtendría para lecho fijo, así como una óptima transferencia de calor.


Reactores de tercera generación:
Biodiscos
Los microorganismos están unidos a un soporte ligero formando una película. El soporte, constituido por una serie de discos paralelos, se encuentra casi totalmente sumergido y gira lentamente sobre un eje horizontal dentro del tanque cerrado por el que fluye el medio a tratar.
Tratamiento de sistemas
naturales
En los últimos años se ha incorporado a la naturaleza en los procesos de limpieza de las aguas residuales.

Se aplican una vez que el agua ha recibido un tratamiento previo, para que la carga de contaminantes se aproxime a la capacidad de purificación que tienen tanto las plantas como los suelos.
Humedales
Son áreas de tierra inundada que se conocen también como pantanos, con poca profundidad para que la vegetación pueda llegar a la parte inferior y sostenerse del suelo firme.

Las plantas de estos sitios proveen a la superficie de una película de bacterias que ayuda en la filtración y absorción de componentes, transfiere oxigeno y controla el crecimiento de algas al evitar la penetración de la luz solar.
Factores condicionantes del proceso de compostaje
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