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 LA BIOFILTRACIÓN SOBRE CAMA DE TURBA, UN TRATA MIENTO EFICIENTE PARA DIFERENTES TIPOS DE AGUA RESIDUAL INDUSTRIAL Marco Antonio Garzón Zúñiga 1  1  Instituto Mexicano de Tecnología del Agua (IMTA). Paseo Cuauhnáhuac 8532, Progreso 62550, Jiutepec, Mor. México. Tel. 52 (777) 329 36 00 ext. 430 y 894 [email protected]  Maestría en Biotecnología (UNAM) y Doctorado en Ing. Civil (Universidad Laval de Canadá) en ambos casos con especialidad en tratamiento de aguas residuales. He trabajado en: Instituto de Ingeniería (UNAM); Centro de Investigaciones Industriales de Québec, (CRIQ) en Canadá. Instituto Mexicano de Tecnología del Agua (IMTA). Experiencia en: Biofiltración, sistemas con biopelícula, tratamiento de aguas industriales, remoción compuestos tóxicos y recalcitrantes, remoción biológica de fósforo y nitrógeno RESUMEN La biofiltración sobre cama de turba es una tecnología no convencional para tratamiento de aguas residuales, la cual, combina los principios de los biofiltros para tratamiento de olores y los de los filtros percoladores o rociadores. Esta tecnología ha sido desarrollada, probada y actualmente es utilizada en países industrializados. El objetivo del presente trabajo es el de realizar pruebas de tratabilidad con esta tecnología, utilizando tres tipos, muy diferentes, de agua residual: agua de granja de puerco, agua coloreada con un colorante tipo azo conocido como naranja ácido 24 (AO24) y, agua de una industria petroquímica con elevada concentración de 1,2 DCE y alta conductividad. Las pruebas de tratabilidad fueron realizadas a escala laboratorio, durante 179, 45 y 130 días respectivamente. Los parámetros de control estudiados fueron la carga hidráulica, el tiempo de retención hidráulico y la tasa de aireación. Los resultados obtenidos demuestran que esta nueva tecnología fue eficiente para el tratamiento de muy diversos tipos de agua residual industrial. En el caso del agua de granja de puerco se obtuvieron altas eficiencias de remoción de los principales contaminantes: 96% de la DQO, 99 % de la DBO 5 , 99% de los SST, el nitrógeno fue nitrificado en 100% y una desnitrificación simultánea permitió remover más del 90% del nitrógeno. Con respecto al agua coloreada con una concentración inicial de 250 mg/l de AO24, se obtuvo un a eficiencia de remoción de 99% del color y de 90% de la DQO asociada al colorante. Finalmente, con respecto al tratamiento de agua de petroquímica, el sistema de biofiltración mostró eficiencias diferentes dependiendo de la composición inicial del agua residual, la cual se caracterizó por ser muy variable. Se obtuvieron las remociones siguientes: entre 56% y 90% de la DQO, para las Grasas y aceites entre 100 y 68%, los compuestos orgánicos volátiles >99%, la conductividad no fue afectada por la biofiltración removiéndose solamente cerca del 3%. Además, el sistema demostró remover de forma eficiente la toxicidad medida con Selenastrum capricornutum del agua residual con AO24 en un 100% y también removió de forma muy eficiente la toxicidad del agua de petroquímica medida con Vibrio fischeri  en >99%. Sin embargo la toxicidad medida con Daphnia magna y Selenastrun capricornutum  en el agua de petroquímica solamente fue parcialmente removida con una eficiencia del 73% y 57% respectivamente. Palabras clave: Biofiltración, estiércol de puerco, degradación de colorantes, toxicidad, compuestos orgánicos volátiles, petroquímica.  INTRODUCCIÓN La biofiltración es una tecnología conocida, utilizada para el tratamiento de gases y olores; cuyo principio consiste en hacer pasar los contaminantes del aire a un medio liquido a través de una columna de materia orgánica (biofiltro) humedecida, sobre la cual crecen microorganismos que se alimentan de estos contaminantes. Hace algún tiempo se comenzó a utilizar una variante de estos biofiltros para tratar aguas residuales y no solamente gases. Esta nueva tecnología conocida como biofiltración sobre cama orgánica incluye principios de un filtro percolador y de un biofiltro tradicional para olores. Está constituida por una cama de materia orgánica que hace las veces de un filtro natural con muy alta porosidad y propiedades de adsorción y absorción. El medio filtrante (MF) retiene los contaminantes contenidos en el agua residual principalmente por procesos físicos y químicos propios de un filtro. Por otro lado, el MF también sirve de soporte para el crecimiento de importantes poblaciones de microorganismos que degradan los contaminantes retenidos en el filtro, regenerando así la capacidad de filtración y de depuración del sistema.

Biofiltro de Turba y Madera

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LA BIOFILTRACIÓN SOBRE CAMA DE TURBA, UN TRATAMIENTO EFICIENTEPARA DIFERENTES TIPOS DE AGUA RESIDUAL INDUSTRIAL

Marco Antonio Garzón Zúñiga 1 

1Instituto Mexicano de Tecnología del Agua (IMTA).

Paseo Cuauhnáhuac 8532, Progreso 62550, Jiutepec, Mor. México. Tel. 52 (777) 329 36 00 ext. 430 y [email protected] 

Maestría en Biotecnología (UNAM) y Doctorado en Ing. Civil (Universidad Laval de Canadá) en amboscasos con especialidad en tratamiento de aguas residuales. He trabajado en: Instituto de Ingeniería(UNAM); Centro de Investigaciones Industriales de Québec, (CRIQ) en Canadá. Instituto Mexicano deTecnología del Agua (IMTA). Experiencia en: Biofiltración, sistemas con biopelícula, tratamiento de aguasindustriales, remoción compuestos tóxicos y recalcitrantes, remoción biológica de fósforo y nitrógeno

RESUMEN

La biofiltración sobre cama de turba es una tecnología no convencional para tratamiento de aguasresiduales, la cual, combina los principios de los biofiltros para tratamiento de olores y los de los filtrospercoladores o rociadores. Esta tecnología ha sido desarrollada, probada y actualmente es utilizada en

países industrializados. El objetivo del presente trabajo es el de realizar pruebas de tratabilidad con estatecnología, utilizando tres tipos, muy diferentes, de agua residual: agua de granja de puerco, aguacoloreada con un colorante tipo azo conocido como naranja ácido 24 (AO24) y, agua de una industriapetroquímica con elevada concentración de 1,2 DCE y alta conductividad. Las pruebas de tratabilidadfueron realizadas a escala laboratorio, durante 179, 45 y 130 días respectivamente. Los parámetros decontrol estudiados fueron la carga hidráulica, el tiempo de retención hidráulico y la tasa de aireación. Losresultados obtenidos demuestran que esta nueva tecnología fue eficiente para el tratamiento de muydiversos tipos de agua residual industrial. En el caso del agua de granja de puerco se obtuvieron altaseficiencias de remoción de los principales contaminantes: 96% de la DQO, 99 % de la DBO 5, 99% de losSST, el nitrógeno fue nitrificado en 100% y una desnitrificación simultánea permitió remover más del 90%del nitrógeno. Con respecto al agua coloreada con una concentración inicial de 250 mg/l de AO24, seobtuvo un a eficiencia de remoción de 99% del color y de 90% de la DQO asociada al colorante. Finalmente,con respecto al tratamiento de agua de petroquímica, el sistema de biofiltración mostró eficiencias diferentesdependiendo de la composición inicial del agua residual, la cual se caracterizó por ser muy variable. Se

obtuvieron las remociones siguientes: entre 56% y 90% de la DQO, para las Grasas y aceites entre 100 y68%, los compuestos orgánicos volátiles >99%, la conductividad no fue afectada por la biofiltraciónremoviéndose solamente cerca del 3%. Además, el sistema demostró remover de forma eficiente latoxicidad medida con Selenastrum capricornutum del agua residual con AO24 en un 100% y tambiénremovió de forma muy eficiente la toxicidad del agua de petroquímica medida con Vibrio fischeri en >99%.Sin embargo la toxicidad medida con Daphnia magna y Selenastrun capricornutum en el agua depetroquímica solamente fue parcialmente removida con una eficiencia del 73% y 57% respectivamente.

Palabras clave: Biofiltración, estiércol de puerco, degradación de colorantes, toxicidad, compuestosorgánicos volátiles, petroquímica. 

INTRODUCCIÓN

La biofiltración es una tecnología conocida, utilizada para el tratamiento de gases y olores; cuyo principioconsiste en hacer pasar los contaminantes del aire a un medio liquido a través de una columna de materiaorgánica (biofiltro) humedecida, sobre la cual crecen microorganismos que se alimentan de estoscontaminantes. Hace algún tiempo se comenzó a utilizar una variante de estos biofiltros para tratar aguasresiduales y no solamente gases. Esta nueva tecnología conocida como biofiltración sobre cama orgánicaincluye principios de un filtro percolador y de un biofiltro tradicional para olores. Está constituida por unacama de materia orgánica que hace las veces de un filtro natural con muy alta porosidad y propiedades deadsorción y absorción. El medio filtrante (MF) retiene los contaminantes contenidos en el agua residualprincipalmente por procesos físicos y químicos propios de un filtro. Por otro lado, el MF también sirve desoporte para el crecimiento de importantes poblaciones de microorganismos que degradan loscontaminantes retenidos en el filtro, regenerando así la capacidad de filtración y de depuración del sistema.

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Esto se logra estableciendo un equilibrio entre la tasa de deposición de contaminantes y el crecimiento delas poblaciones de microorganismos razón por la cual esta tecnología emplea caudales bajos y TRHelevados. Se trata entonces de un biofiltro percolador en el cual se lleva a cabo una infiltración muy lentasobre material orgánico muy adsorbente que permite establecer un equilibrio entre la carga decontaminantes y el crecimiento de diferentes poblaciones de microorganismos dentro del biofiltro. Estatecnología es actualmente empleada a nivel industrial en Canadá y Francia para el tratamiento de diferentesaguas principalmente agroindustriales. En México esta nueva tecnología se encuentra en fase experimental.El objetivo del presente trabajo es determinar el potencial de depuración de esta tecnología en el

tratamiento de tres tipos muy diferentes de aguas residuales industriales.

METODOLOGÍA

Aguas Tratadas. Tres tipos de agua han sido tratados por biofiltración sobre cama orgánica: a) aguaresidual de una granja de puercos, b) agua con colorante industrial naranja ácido AO24 y, c) agua residualde un complejo petroquímico.Unidad experimental. Tres diferentes tamaños de columnas de biofiltración a nivel laboratorio como lasque se muestran en la figura 1, fueron utilizadas. Los volúmenes de cama filtrante fueron 20L, 0.8 L y 3.5 Lrespectivamente. Las columnas están constituidas por tres capas (Figura 2): una inferior de piedras paraconstrucción (grava), que sirve de soporte y reten para la capa intermedia constituida por medio filtrante y,finalmente hasta encima se coloca una pequeña capa de trozos de madera. El influente es introducido por goteo en la parte superior del biofiltro, justo sobre la cama de trozos de madera la cual tiene por objeto

distribuir el agua homogéneamente en la cama de material filtrante en donde se lleva a cabo la depuración.El agua tratada sale por la parte inferior. La aireación se introduce a contracorriente desde la cama de gravay el aire sale por la parte alta del sistema.Medio filtrante. En todos los casos el medio filtrante empleado esta constituido por una mezcla de turba ypequeños trozos de madera que ha sido anteriormente probado de forma eficiente para tratamiento deaguas residuales municipales Buelna y Belanger (1990).

Figura 1: Biofiltros experimentales utilizadospara el tratamiento de agua de granja depuerco

Figura 2: Esquema de una columna debiofiltración

Efluente gaseoso

Punto de

muestreo degases

Influentelíquido a

tratar 

Efluente

líquido

Aireación

Medio filtrante

(Turba y trozosde madera)

Capa de

grava

Capa decortezas

Manómetro

Tapónhidráulico

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Condiciones de operación. En la tabla 1 se muestran las condiciones de operación empleadas en cadauno de los ensayos de tratabilidad. El Tiempo de retención hidráulico fue determinado de acuerdo con lametodología presentada por Garzón-Zúñiga et al., 2003.

Tabla 1: Condiciones de operación de los biofiltros experimentales 

Parámetro

Agua Residual

Carga

hidráulica

m3

agua /m2

MF/d

Caudal

Aireación

m3

aire/m2

MF/h

TRH

días

Tiempo de

operación

días

Granja de Puerco 0.07 0.045 0.035 13.6 8 9 12 179

Colorante AO24 0.406 4.87 0.38 45

Petroquímica 0.42 0.21 0.105 4.23 2.12 1.27 0.5 1 1.5 85

RESULTADOS

Tratamiento de agua de granja de puerco.

El agua de granja de puerco es considerada como un agua residual de tipo agroindustrial debido a sus altasconcentraciones de materia orgánica, de nitrógeno amoniacal y de sólidos, además de ser una fuente deagentes patógenos. En la figura 3 se presentan los resultados del tratamiento por biofiltración sobre camaorgánica con respecto a las concentraciones de DQO y BDO 5 a la entrada y a la salida del biofiltro. En ellase observa que la eficiencia de remoción de la DBO 5 fue alta desde un inicio, mientras que la eficiencia deremoción de la DQO mejoró después de 100 días de operación. Es decir, el sistema tardó tres meses enestabilizarse y a partir de este punto, las eficiencias de remoción de la materia orgánica fueron superiores al90%.

0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

14000

16000

18000

20000

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180

Tiempo (días de operación)

   D   Q   O ,   D   B   O   5   (  m  g   /   L   )

DQO-Inf DBO5-Inf  

DQO-Efl DBO5-Efl

 Figura 3: Comportamiento de la DQO y de laDBO5 

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180

Tiempo (d)

   N

  -  :   N   T   K  ;   N   H   4   +  ;   N   H   3  ;   N   2   O  ;

   N   2  ;

    (  m  g   /   d   )

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

2000

   N  -  :   N   O   3  - ,   N   O   2  -   (  m  g   /   d   )

NT K Influe nte N- NH4 N-NH3 N-N2 O N2 N-NO 2- N-NO3 -

 Figura 4: Transformaciones del nitrógeno

Carga hidráulica

0

0.02

0.04

0.06

0.08

0.1

0.12

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180

Tiempo (días)

  m   3   /  m   2   M   F   /   d

0,067 0,045 0,035*

 

Figura 5: Cargas hidráulicas utilizadas 

0

5

10

15

20

25

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180

Tiempo (días)

   P  e  r   d   i   d  a   d  e  c  a  r  g  a

   (  m   l  a  g  u  a   )

Cambio de la 1a capa de MF

 

Figura 6: Perdida de carga en el biofiltro

En la figura 4 se presentan todas las formas de nitrógeno medidas a la entrada y salida tanto líquida comogaseosa del biofiltro, se aprecia que después de 40 días de operación comenzó una actividad nitrificanteimportante, la cual se intensificó después del día 60. A partir del día 140 se midió una gran cantidad denitrógeno molecular (N2) en la salida gaseosa del sistema, hecho que evidencio el establecimiento de unproceso de desnitrificación simultanea; siendo este mecanismo el responsable de la remoción de la mayor 

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parte de nitrógeno del sistema (Garzón-Zúñiga et al., 2002a y b). Luego entonces, el sistema removió deforma eficiente el nitrógeno entre 120 y 140 días después del arranque. Sin embargo, el proceso debiofiltración demostró ser sensible a las altas concentraciones de SST, el agua de granja de puerco utilizadaen las pruebas de tratabilidad contenía, aún después de un proceso de sedimentación en una fosa séptica,altas concentraciones de sólidos (1,570 mg/L en promedio). Por esta razón, la carga hidráulica demostró ser un parámetro importante de control y de diseño, ya que al emplear cargas elevadas entre 0.1 y 0.05 m

3agua

residual/m2MF/d (Fig. 5) se presentó un taponamiento del biofiltro, a tan solo 40 días del arranque, el cual se

reflejó como un aumento rápido e importante de la perdida de carga del sistema (Fig.6). Para restablecer lahidrodinámica dentro del biofiltro, la capa superior de medio filtrante (aproximadamente 25 cm.) fuereemplazada por material filtrante nuevo y además, se disminuyó la carga hidráulica a valores cercanos a0.035 m

3agua /m

2MF/d. Con esta medida, se evitó un nuevo taponamiento del sistema durante el resto de la

experimentación.

Tratamiento de agua coloreada con AO24

En el IMTA se ha venido trabajando en diferentes procesos para la decoloración de colorantes tipo azo.Estos colorantes presentan una molécula compleja, que es difícil de degradar en sistemas biológicosconvencionales. Se sabe que algunos hongos poseen las enzimas que rompen los enlaces azo de estasmoléculas. Una línea de investigación ha sido puesta en marcha para estudiar la degradación fúngica deestos colorantes (Dávila-Solano et al., 2003). En esta investigación fue probada la eficiencia de los sistemasde biofiltración. Tres biofiltros empacados con diferentes materiales A) paja, B) Turba y C) semillas de trigofueron inoculados con una cepa fúngica de Phanerochaeta chrysosporium y alimentados con el colorantenaranja ácido 24. La concentración inicialmente utilizada fue 500 mg/L y posteriormente fue reducida a la

mitad. En la figura 7 se presenta el comportamiento de remoción del color en los biofiltros. Inicialmentetodos los biofiltros presentan una remoción cercana al 40%; relacionada principalmente con el lavado delagua retenida en la cama filtrante y con fenómenos de adsorción y absorción de los materiales de empaque.Al observarse una pobre remoción del colorante se decidió disminuir la concentración de este en elinfluente, bajo esta nueva condición, solamente el biofiltro con turba mostró periodos de operación con altaeficiencia de remoción del color cercana al 100%. Estos periodos de alta eficiencia de remoción estánrelacionados con el pH del influente.

Figura 7: Comportamiento del color AO24

Figura 8: Comportamiento del pH

Figura 9: Comportamiento de la DQO

Figura 10: Remoción del color naranja ácidoAO24 por biofiltración

DQO Soluble

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

550

600

1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45

Días

  m  g   /   L

Influente Efluente A Efluente B Efluente C

COLOR aparente

0

100

200

300

400

500

1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45

Días

  m  g   /   L

Influente Efluente A Efluente B Efluente C

0

1

2

3

4

5

6

7

89

10

11

12

13

14

1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45

Días

   p   H

Influente Efluente A Efluente B Efluente C

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 Analizando las figuras 7 y 8, se aprecia que a pHs ácidos por debajo de 4 la remoción del color fue efectiva,mientras que a valores superiores a 4 la decoloración se detuvo. En la figura 9 se presenta elcomportamiento con respecto a la remoción de la DQO, se observa que existe una relación más o menosdirecta entre la remoción de color y la remoción de la DQO, lo cual nos indica que la ruptura de la moléculade naranja ácido 24 da como resultado la formación de subproductos más oxidados. En la figura 10 sepresenta una fotografía que evidencia la decoloración del naranja ácido 24 por biofiltración fúngica sobrecama de turba. Experimentos realizados posteriormente, cuyos resultados serán presentados en otroarticulo, demuestran que utilizando una carga de colorante adecuada, la estabilización del biofiltro conrespecto a la remoción del color se obtuvo en 30 días y a partir de entonces, el proceso trabajó con altaseficiencias de remoción, superiores al 99% hasta el fin de la prueba (día 85).

Tratamiento de agua de petroquímica

El agua residual de la industria petroquímica que fue utilizada en la presente investigación (industria quegenera cloruro de vinilo y etileno) presenta como principal problema para su tratamiento por procesosbiológicos dos características: a) Una alta salinidad (conductividad) y b) un alto contenido de compuestosorgánicos volátiles (COV) principalmente 1,2 dicloroetano (1,2 DCE) y los conocidos como BTEX. Se sabeque para la degradación de compuestos tóxicos y recalcitrantes es recomendable utilizar tiempos deretención hidráulicos mayores a los empleados para aguas residuales convencionales; razón por la cual sedecidió utilizar el sistema de biofiltración sobre cama orgánica. Otras características del agua cruda utilizadase presentan en la tabla 2. En general estas son una baja concentración de DQO, presencia de grasas yaceites, fenoles, sulfuros y algunos metales pesados. A continuación se presentan los resultados principales

del tratamiento efectuado por biofiltración sobre cama orgánica. En la figura 11, se puede observar elcomportamiento de la DQO. Durante los primeros 30 días de operación el sistema no la removió, por elcontrario su concentración aumentó debido al lavado de los ácidos húmicos característicos de la turba. Deldía 30 en adelante, se presenta remoción, pero esta no es constante. Tres líneas verticales dividen lagráfica en 4 etapas las cuales corresponden a periodos con muy diferente composición del agua residualcruda de la petroquímica. Se observó que la remoción de la DQO se ve afectada por estos cambios decomposición. Las mejores eficiencias se presentaron en la 4 etapa (Figura 12) coincidiendo con las valoresmenores de conductividad (Figura 13). Un ejemplo de las variaciones en la composición del influente serefleja en las concentraciones de entrada de la conductividad (Figura 13), de los C.O.V. (Figura 14) y de lasgrasas y aceites (Figura 15).

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130

Dias de operación

   D   Q   O   (  m  g   /   L   )

Efluente Influente

 Figura 11: Comportamiento de la DQO

0

20

40

60

80

100

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130

Días de operación

   %    R  e  m  o  c   i   ó  n   D   Q   O

 Figura 12: Porcentaje de remoción de la DQO

0

1

2

3

4

5

6

7

8

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130

Dias de operación

   C  o  n   d  u  c   t   i  v   i   d  a   d   (  m   S   /  c  m

   )

Efluente Influente

 Figura 13: Comportamiento de la conductividad

0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

14000

16000

18000

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 1 00 110 120 130

Días de operación

   C .   O .   V

   (     µ       µµ     µ  g   /   L   )

1,2-DCE-Infl 1,2-DCE-Efl

Benceno-Inf Benceno-Efl

Tolueno-Inf Tolueno-Efl

 Figura 14: Comportamiento de los C.O.V.

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0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 1 00 110 120 130

Días de operación

   G  r  a  s  a  s

  y   A  c  e   i   t  e  s

   (  m  g   /   L   )

Influente Efluente 

Figura 15: Comportamiento de las G y A.

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130

Días de operación

   U  n   i   d  a   d  e  s   d  e   T  o  x   i  c   i   d  a   d

Vibrio f. Efluente Vibrio f. Influente

Daphnia m. Efluente Daphnia m. Influente

Selenastrum c. Efluente Selenastrum c. Influente

 Figura 16 Comportamiento de la toxicidad

Con respecto a la remoción de los C.O.V., en la figura 14 se observa que las concentraciones máximas de1,2 DCE, benceno y tolueno fueron de aproximadamente 18,000 µg/L, 11,000 µg/L y 2,000 µg/Lrespectivamente. En todos los casos, desde el arranque del biofiltro los COV fueron removidos casi por completo mostrando valores muy bajos en el efluente (p.e. 80 µg/L de 1,2 DCE) y posteriormente, lasconcentraciones siempre estuvieron por debajo del límite de detección del equipo utilizado para su medición(< 10 µg/L). Con respecto a las grasas y aceites, el influente mostró en general concentraciones bajas perocon cierta variación, al parecer suficiente para afectar la eficiencia de remoción. Se observó que el biofiltroinicialmente removió concentraciones de 2 mg/L de G y A al 100% pero concentraciones mayores (12 a 17mg/L) fueron removidas solamente en un 68% (Figura 15).La descarga de la petroquímica presentó diferentes grados de toxicidad dependiendo del microorganismoutilizado para medirla. Así pues el efluente fue muy tóxico para Vibrio fischeri , presentando valores máximosde 80 unidades de toxicidad (UT); fue tóxico para Selenastrum capricornutum para el cual se registrarontoxicidades máximas del orden de 11 UT y fue poco tóxico para Daphnia magna, presentando valoresmáximos cercanos a 5 UT (Figura 16). Después del tratamiento por biofiltración sobre cama orgánica, latoxicidad para Vibrio fischeri , y para Daphnia magna fue removida por completo o en su defectosustancialmente disminuida (Figura 16), pero en el caso de la toxicidad registrada para Selenastrumcapricornutum esta fue solamente disminuida moderadamente y no eliminada del sistema. Con base enestos resultados se deduce que la toxicidad que afecta a Vibrio fischeri , y a Daphnia magna estaríarelacionada con los contaminantes que se remueven perfectamente luego de la biofiltración, esto es con losC.O.V., mientras que la toxicidad detectada por  Selenastrum capricornutum estaría relacionada conaquellos contaminantes que permanecen después del tratamiento. Esto es con la salinidad y otroscontaminantes.

Con el fin de hacer una comparación con base en las mejores eficiencias de depuración obtenidas paracada uno de los tres tipos de agua residual tratadas, en la tabla 2 se presentan las características de losinfluentes crudos, así como las concentraciones encontradas en los efluentes, bajo las condiciones deoperación con las que se obtuvieron las mejores eficiencias de remoción de los contaminantes principales.Los resultados obtenidos bajo dichas condiciones son descritos a continuación:

Agua de granja de puerco. En la tabla 2 se puede observar que para el agua residual de granja de puerco,la remoción de los contaminantes principales es superior al 96 %. En este caso bajo todas las variables deoperación probadas se obtuvieron altos porcentajes de remoción de contaminantes. Sin embargo, la cargahidráulica resultó ser un parámetro clave para el mejor funcionamiento del sistema. Ya que debido a la altaconcentración de sólidos suspendidos del influente, el biofiltro mostró problemas de obstrucción al operar con cargas altas, mientras que al trabajar con cargas menores este problema no se presentó. En cuanto a la

eliminación de la materia orgánica esta fue superior al 99% y además presentó una remoción del NTKcercana al 99%, de este nitrógeno aproximadamente el 86% se encuentra en forma de nitrógeno amoniacal,mismo que fue removido por completo. Del NTK que entra al sistema, aproximadamente 25% es encontradoen forma de nitratos en el efluente, lo que demuestra un proceso importante de nitrificación. El restante 75% del NTK es eliminado por procesos de filtración, asimilación y desnitrificación simultánea. Estaseficiencias fueron obtenidas con las siguientes características de operación: Una carga hidráulica de 0.035m

3/m

2MF/d ; un TRH de 12 d y una tasa de aireación de 13.6 m

3/m

2MF/h.

Agua coloreada con AO24. Con respecto al agua con el colorante naranja ácido 24, cabe mencionar queeste colorante esta constituido por moléculas recalcitrantes de tipo azo que son altamente tóxicas. Ademásse ha reportado con anterioridad que en ocasiones al romperse estas moléculas los subproductos pueden

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ser aun más tóxicos. En la tabla 2 se observa que al tratar agua con una concentración de 250 mg/L el 99%del color fue removido junto con el 90% de la DQO y aún más, la toxicidad medida para Selenastrumcapricornotum fue removida al 100% al pasar de 8.7 a cero unidades de toxicidad. Esto bajo las siguientescondiciones de operación: Una carga hidráulica de 0.406 m

3/m

2MF/d ; un TRH de 0.38 d y una tasa de

aireación de 4.87 m3/m

2MF/h.

Tabla 2 Caracterización y resultados de remoción de contaminantes de las aguas tratadas

AguaResidual Parámetro InfluenteConcentración

 promedio (mg/L)

EfluenteConcentración

 promedio (mg/L) Remoción promedio 

(%) 

DQO 15808 593 96.25

DBO5 9324 8.6 99.90

SST 1578 9.75 99.40

  NTK 2064 21 98.98

 N-NH4+

1775 21 98.80

Granja de

Puerco

 N-NOx 14 531

DQO 300 29 90.33

Color 250 2.2 99.12

Colorante

tipo azo

AO24 Toxicidad (UT)

Selenastrum c. 8.32 (UT)* 0.0 (UT) 100DQO 290 103 56

Conductividad

(mS/cm)

3.60 3.50 2.77

Comp. org. volátiles- 1,2 DCE

- Benceno

- Tolueno 

8894 µg/L

3324 µg/L 

398 µg/L 

< 10 µg/L 

< 10 µg/L 

< 10 µg/L 

> 99.75

> 99.69

> 97.49

Petroquímica

(etapa2)

Toxicidad (UT)

- Vibrio fisheri

- Daphnia m.

- Selenastrum c.

31.38 (UT) 

2.16 (UT) 

6.99 (UT) 

0.07 (UT)

0.57 (UT)

2.95 (UT) 

99.78

73.61

57.80

* UT Unidades de toxicidad

Agua de Petroquímica. Este tipo de agua mostró una gran variación en la concentración inicial de suscomponentes. Este hecho influyó para que ocasiono que en ocasiones (etapa 2, Fig. 11) se presentara unabaja remoción de la DQO (56%), debido a que la mayor parte de esta no fue biodegradable. Sin embargo,en otras ocasiones (etapa 4), la remoción alcanzó eficiencias del 90%. Con respecto a un grupo decontaminantes característicos y muy importantes en este tipo de aguas, los compuestos orgánicos volátiles,(que son a los que se abocan las tecnologías de tratamiento), estos fueron removidos exitosamente coneficiencias >99%. Para este tipo de agua, la carga hidráulica también demostró tener una influenciamarcada sobre las eficiencias de remoción de la DQO; sin embargo, a diferencia de lo observado con elagua residual de granja de puerco, en este caso los mejores resultados se obtuvieron con una cargahidráulica media y alta (0.21 y 0.42 m

3/m

2MF/d) y a las menores eficiencias se obtuvieron con la carga

hidráulica menor (0.105 m3/m

2MF/d). De igual forma, se redujo la toxicidad de este efluente de manera muy

importante con respecto a tres diferentes microorganismos: para Vibrio fischeri , se removió >99% de latoxicidad, para Daphnia magna se redujo en 73% y para Selenastrum capricornutum, la reducción de latoxicidad fue del 58%; lo cual aumenta el grado de confianza en cuanto a la disminución del efecto negativoque puede tener sobre el ambiente el vertido de los efluentes tratados por biofiltración.

CONCLUSIONES

Con base en los resultados obtenidos se puede afirmar que la tecnología de biofiltración sobre camaorgánica demostró ser eficiente para la remoción de materia orgánica, altas cargas de nitrógeno, sólidossuspendidos biodegradables, colorantes tipo azo, compuestos orgánicos volátiles (1,2 DCE y BTEX),

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compuestos tóxicos y recalcitrantes. Por otra parte esta tecnología demostró no remover la conductividad delos efluentes pero si permitió realizar una degradación biológica de los demás contaminantes en presenciade alta conductividad (6 mS/cm), lo cual no ocurre con otros procesos biológicos. Luego entonces, labiofiltración sobre cama orgánica representa una alternativa real para el tratamiento de diversos efluentesindustriales en México, ya que además de las altas eficiencias de depuración se trata de una tecnologíaeconómica comparada con los tratamientos convencionales.

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

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