P.N.F. Sistemas de Calidad y Ambiente
UNIDAD IIIOPERACIONES UNITARIAS biológicas
Ing. Tahis Vilaín, M.Sc.
Definiciones básicas en los procesos unitarios biólógicos
Definiciones de Biodegradación Biodegradación: transformación catalizada biológicamente de un compuesto a formas mas simple
Mineralización: transformación biológica de un compuesto orgánico a formas minerales
OH
Cl
Cl- + CO2p.e. clorofenol a HCl y CO2
Típicamente un compuesto utilizado como el sustrato primario es mineralizado
Biotransformación: Transformación de contaminante por un proceso biológico
Conversión de trinitrotolueno a triaminotolueno
NO2
O2N
NO2
NH2
H2N
NH2
Esquema General de Biodegradación Contaminante como Sustrato de Crecimiento (primario): Sustrato que sirve como fuente primario de carbón y energía
Definiciones de Bioremediación
Bioremediación: La destrucción o transformación de contaminantes peligrosas por microorganismos a compuestos menos peligrosos; con el fin de limpiar un sitio contaminado (o efluente)
Bioremediacion de Intervención Técnica: La biodegradación o biotransformación se estimula by por intervención técnica
Proveer nutrientes (p.e. N) y aceptores de electrones (p.e. O2), en algunos casos donadores de electrones o cosustratosAdición de surfactantes para aumentar la biodisponibilidad
En algunos casos añadir microorganismos (bioaugmentación) para mejorar la biodegradación
¿Quiénes se encargar de la BIORREMEDIACIÓN?
Bacterias Protozoarios
PlantasHongos
Algas
Objetivos Eliminación de los sólidos coloidales no sedimentables . Estabilización de la materia orgánica
Aguas domésticas: Reducir el contenido orgánico y nutrientes com el N, P.
Aguas residuales industriales:
Eliminar o reducir la concentración de compuestos orgánicos e inorgánicos.
Operaciones Unitarias Biológicas aplicadas al tratamiento de aguas
residuales
DefinicionesProcesos aerobios
Son los procesos de tratamiento biológico que se dan en presencia de oxígeno. Los organismo que pueden sobrevivir unicamente en presencia de
oxígeno se conocen como aerobias obligadas
Operaciones Unitarias Biológicas aplicadas al tratamiento de aguas residuales
Procesos anaerobiosSon los procesos de tratamiento biológico que ocurren en ausencia de oxígeno. Las organismo que viven en este
medio se denominan anaerobias obligadas
Procesos facultativosSon los procesos de tratamiento biológico en los cuales los
organismos responsables de ellos son indiferentes a la presencia del oxígeno disuelto. Estos organismos se
conocen como organismos facultativos
Operaciones Unitarias Biológicas aplicadas al tratamiento de aguas residuales
Procesos anóxicoEs el proceso mediante el cual el nitrógeno de los nitratos se convierten biológicamente en nitrógeno gaseoso en ausencia
de oxígeno. También conocido como Desnitrificación anóxica
Procesos híbridos o combinadosCombinación de diferentes procesos aerobios, anaerobio y
anóxicos agrupados con el fin de conseguir un objetivo particular.
Operaciones Unitarias Biológicas aplicadas al tratamiento de aguas residuales
MicroaerófilosMicroorganismos que crecen mejor en presencia de bajas
concentraciones de oxígeno
DesnitrificaciónEl nitrato se convierte en gas nitrógeno y otros productos
gaseosos.
Operaciones Unitarias Biológicas aplicadas al tratamiento de aguas residuales
NitrificaciónEs el proceso biológico de dos etapas por el cual el amoníaco se
transforma primero en nitrito y luego en nitrato
Operaciones Unitarias Biológicas aplicadas al tratamiento de aguas residuales
EstabilizaciónSe estabiliza la materia orgánica presente en los lodos producidos en
la sedimentación primaria, a través de la conversión en gases y tejido celular.
Si la estabilización se conoce como digestión aerobia o anaerobia.
SustratoIndica la materia orgánica o los nutrientes que se transforman
durante los tratamientos biológicos..
Operaciones Unitarias Biológicas aplicadas al tratamiento de aguas residuales
Procesos de Lagunaje• El funcionamiento se basan en una acción biológica similar a la
que se presenta de forma natural en los cuerpos de agua.
• Son colonizadas naturalmente por una gran variedad de organismos:
• Bacterias: Anaeróbicas, aeróbicas• Algas: Producción de oxígeno• Zooplakton: animales pequeños, remoción de
sólidos suspendidos. • Macrophyta: plantas acuáticas. Radiculares,
flotantes.
El Tunal, Quibor. Lara
Operaciones Unitarias Biológicas aplicadas al tratamiento de aguas residuales
Landfarming (Biolabranza)es una tecnología de biorremediación ex situ que requiere la excavación de los suelos contaminados y su disposición sobre una superficie impermeable (normalmente algún tipo de geomembrana). Esta geomembrana está dispuesta sobre la superficie del terreno adyacente a la zona contaminada o en una pequeña piscina excavada cerca de esta zona y sobre la que se vierte el suelo a tratar. Además, el proceso cuenta con un sistema de drenaje para la recolección de lixiviados, que deberán recibir algún tratamiento posterior:
Tratamiento de lodos de refinería que contienen hidrocarburos del petróleo.
Usos
Operaciones Unitarias Biológicas aplicadas al tratamiento de aguas residuales
BiopilasLas biopilas constituyen una tecnología de biorremediación ex situ en la cual el suelo contaminado con hidrocarburos es extraído y dispuesto en un área de tratamiento o piscina previamente excavada para su descontaminación con microorganismos.
Las biopilas se utilizan cuando la sustancia contaminante es demasiado volátil como para ser tratada con la técnica de landfarming, ya que las emisiones gaseosas serían demasiado altas, o cuando se quiere acelerar el proceso de biorremediación.
Eliminación de COV no halogenados, hidrocarburos, pesticidas
Pila Biológica
FITORREMEDIACIÓN
La fitorremediación es una de las ramas de la biorremediación que utiliza plantas y microorganismos asociados a la raíz para remover, transformar o acumular sustancias contaminantes localizadas en suelos, sedimentos, acuíferos, cuerpos de agua e incluso en la atmósfera.
Interrelación de Componentes que Determina el Éxito de Bioremediación
Sustrato (Contaminante)
Medio AmbienteMicroorganismos
(Biod
egra
dabilid
ad) (Biodisponilidad,
Mobilidad)
(Requesitos Fisiologicos)
Bioaugmentación
añadir microorganismos
Surfactantes, Cosolventes,
Quelatos
Nutrientes
N, P, vitamines
Aceptores de
electronessO2, NO3
-
Factores Ambientale
sH2O, T, pH
Donadores de Electrones/Cosustrat
osH2/CH4
Diseño y aplicación de sistemas de Biotratamiento
1. Fase de investigación y caracterización de la contaminación y del emplazamiento.
2. Análisis y elección de la medida biocorrectiva.3. Diseño y evaluación del sistema4. Control y seguimiento5. Análisis e interpretación de resultados