LINEA DE BIOTECNOLOGIA [email protected] Ing. Juan Ramírez Hernández [email protected] Ing. Juan Ramírez Hernández

LINEA DE BIOTECNOLOGIALINEA DE BIOTECNOLOGIA

[email protected]. Juan Ramírez Hernández


BASES DE MICROBIOLOGIA

Las bacterias son los microorganismos encargados de descomponer toda la materia orgánica presente en el medio ambiente; ellas son responsables de la purificación de los lagos, ríos y suelo.

Estos microorganismos son también los principales catalizadores en los sistemas de tratamiento de aguas residuales municipales e industriales.

Este proceso es denominado digestión o biodegradación. Idealmente, el proceso de digestión debería continuar hasta la liberación de bióxido de carbono y agua.





El principio de la bioaumentación es de utilizar bacterias altamente especializadas para incrementar y mejorar, la capacidad de digestión total de la población bacteriana natural, presente en los sistemas de tratamiento de aguas residuales y suelos.

BIOAUMENTACION

CLASIFICACION DE LAS BACTERIASCLASIFICACION DE LAS BACTERIAS

AERÓBICAS.- Son las bacterias que requieren la presencia de oxígeno para desarrollarse o crecer. Este es el método más eficiente para la degradación de los nutrientes.

ANAERÓBICAS.- Son las bacterias que no pueden usar oxígeno para desarrollarse. El oxígeno puede en algunos casos matar estas bacterias.

FACULTATIVAS ANAERÓBICAS.- Estos organismos tienen la capacidad de usar el oxigeno cuando está presente, pero también pueden funcionar sin él.



TEMPERATURAS OPTIMAS DE CRECIMIENTO Bacterias Termofílicas 55 - 75

°C

Bacterias Mesofílicas 30 - 45 °C

Bacterias psicrofílicas 15 - 18 °C

Bacterias Facultativas 25 - 30 °C



FUNCION DE LAS ENZIMASFUNCION DE LAS ENZIMAS

Las enzimas producidas por las bacterias actúan como

catalizadores que rompen los compuestos orgánicos

complejos en fragmentos más simples

Las enzimas cambian la forma del desecho (DISUELVEN) de

tal manera que pueda ser utilizado por las bacterias. Así

mismo, las enzimas permiten a las bacterias trabajar más

rápido ( 10 billones de veces más rápido).



CLASIFICACION DE LAS ENZIMAS

Enzimas Extracelulares.- Liberadas por las bacterias,

cumpliendo su función en la parte externa de la celda.

Enzimas Intracelulares.- Permanecen unidas a la celda.

Entre aquellas que se encuentran en los sistemas de

tratamiento de aguas residuales, tenemos:

Proteasa: Rompe las proteínasAmilasa: Rompe los carbohidratosLipasa: Rompe los aceitesCelulasa: Rompe la celulosaUreasa: Rompe la urea



CRECIMIENTO BACTERIAL

CELDA INICIAL

ELONGACION

SEPTUM

CELDAS HERMANAS IGUALES





11ER ETAPA BACTERIA: FABRICA DE ER ETAPA BACTERIA: FABRICA DE

ENZIMASENZIMASProductos de respiración Agua CO2

Oxigeno

Productos de síntesis Nuevas celdas

Almacenamiento

Orgánicossolubles

Partículaabsorbida

Partícula libre

MEDIO LIQUIDO O SOLIDO

Enzima extracelularFuente: Spartan Chemical

Fuente: Spartan Chemical

BIOTECNOLOGIABIOTECNOLOGIA

Los avances en biotecnología son dirigidos a “ formular”

cultivos bacterianas superiores para productos biológicos, a

través de:

Selección de bacterias específicas existentes en la naturaleza.

Adaptación selectiva de estas bacterias.

Mezclado sinergético de las bacterias.



ADAPTACION SELECTIVAADAPTACION SELECTIVA

• Suministra una tasa de metabolismo incrementada para compuestos biodegradables.

• Mejora la habilidad para degradar compuestos no biodegradables.

• Aumenta la tolerancia a compuestos normalmente tóxicos.

• Habilidad para operar bajo condiciones típicamente adversas como bajas temperaturas.



EL PASTEL DE LA CONTAMINACION

A B A

B

C

A: microorganismos deseables

B: microorganismos salvajes

C: microorganismos selectivos

ANTES DESPUES



PARAMETROS DE CRECIMIENTO

• pH 6 - 8 ( 7.5 optimo)

• Oxigeno disuelto 0,5 ppm

• Temperatura 10 - 43 °C

• Nitrógeno 1 ppm

• Fósforo 1 ppm



TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES

REVISION GENERAL

TRATAMIENTOPRELIMINAR

Tratamiento Primario

TratamientoSecundario

SedimentaciónSecundaria

Agua residual

Agua tratada a desinfección



TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALESTRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES

TRATAMIENTO

PRELIMINAR

*Tratamiento mecánico*Remoción de partículas grandes y grasa*Adecuación del agua para posterior tratamiento

FILTROSTAMICESSKIMMERS

TANQUES DEIGUALACIÓN

Agua residual

A siguiente etapa

*Cuando se requiere en sistemas industriales.*Ayuda a balancear los flujos de aguas.




TRATAMIENTO

PRIMARIO

Clarificadores Primarios

Tanques Imhoff

Tanques de Sedimentación

LíquidoSólido (lodo)

Tratamiento físico

Reducción en 40-60 % de los sólidos suspendidos, por sedimentación

Dosificación de aditivos químicos para mejorar la sedimentación hasta el 80 -90%

Remoción de DBO 25-30 %

Agua de Pretratamiento




Sólidos Líquidos

*Lagunas de aireacióny estabilización

*Filtros percoladores

*Lodos Activados

CLARIFICADORSECUNDARIO

Digestora) Anaeróbicob) Aeróbico

DESINFECCIÓN

DescargaIncineración y/o Disposición en

suelo

TRATAMIENTOSECUNDARIO

Agua residual del tratamiento primario

* Cloro

* Ozono

•Tratamiento biológico•Emplea microorganismos para la remoción del remanente de sólidos en suspensión y de sólidos disueltos•Remoción de la DBO depende del tipo de sistema

TRATAMIENTO SECUNDARIO

Clarificador Laguna aireada Sedimentador primarioPlanta Efluente Descarga al medio

receptor

Esquema de tratamiento: Sistema con laguna aireada

Clarificador Tanque aireado Clarificador secundario primarioPlanta Efluente Descarga al medio

receptor

recirculación de lodo

Lodo a secado Lodo de desecho

Esquema de tratamiento: Sistema de Lodo activado

Fuente: Bioaugmentation Aids Wastewater Systems, M. Foster, BS and R.Whiteman



Reducción del volumen de lodos

Mejoramiento de la bioactividad

•Reducción de la DBO

Mejoramiento de la estabilidad del sistema

Reducción de espuma

•Mejoramiento de la sedimentación de sólidos



BENEFICIOS DE LA BIOAUMENTACION

Marco legal para la calidad de agua

NORMA OFICIAL MEXICANA NOM-003-ECOL-1997 QUE ESTABLECE LOS LIMITES MAXIMOS PERMISIBLES DE CONTAMINANTES PARA LAS AGUAS RESIDUALES TRATADAS QUE SE REUSEN EN SERVICIOS AL PUBLICO.



PROMEDIO MENSUAL

TIPOS DE REUSOColiformes

fecalesNMP/100 ml

Huevos deHelminto

(h/l)

Grasas yaceites

m/l

DBO5

mg/lSST/mg/l

SERVICIOS AL PUBLICOCON CONTACTO DIRECTO 240 < 1 15 20 20

SERVICIOS AL PUBLICOCON CONTACTOINDIRECTO U OCASIONAL

1,000 < 5 15 30 30

LIMITES MAXIMOS PERMISIBLES DE CONTAMINANTES

LÍMITES MÁXIMOS PERMISIBLES PARA CONTAMINANTES BÁSICOS

PARÁMETROS RÍOS EMBALSES NATURALES Y ARTIFICIALES

AGUAS COSTERAS SUELO

(miligramos por litro, excepto cuando se

especifique)

Uso en riego

agrícola (A)

Uso público urbano (B)

Protección de vida acuática

(C)

Uso en riego

agrícola (B)

Uso público urbano (C)

Explotación pesquera,

navegación y otros

usos (A)

Recreación (B)

ESTUARIOS (B)

Uso en riego agrícola (A)

HUMEDALES

NATURALES (B)

P.M. P.D. P.M. P.D. P.M. P.D P.M. P.D. P.M. P.D. P.M. P.D. P.M. P.D. P.M. P.D. P.M P.D. P.M. P.D

Temperatura oC (1) N.A N.A 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 N.A. N.A. 40 40

G y A (2) 15 25 15 25 15 25 15 25 15 25 15 25 15 25 15 25 15 25 15 25

Materia Flotante (3) AUSENTE AUSENTE AUSENTE AUSENTE

SS (ml/l) 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 N.A N.A 1 2

SST 150 200 75 125 40 60 75 125 40 60 150 200 75 125 75 125 N.A N.A 75 125

DBO5 150 200 75 150 30 60 75 150 30 60 150 200 75 150 75 150 N.A N.A 75 150

Nitrógeno Total 40 60 40 60 15 25 40 60 15 25 N.A. N.A N.A. N.A. 15 25 N.A N.A N.A N.A

Fósforo Total 20 30 20 30 5 10 20 30 5 10 N.A N.A N.A. N.A. 5 10 N.A N.A N.A N.A

NORMA OFICIAL MEXICANA NOM-001-ECOL-1997 QUE ESTABLECE LOS LÍMITES MÁXIMOS PERMISIBLES DE CONTAMINANTES EN LAS DESCARGAS DE AGUAS RESIDUALES EN AGUAS Y BIENES NACIONALES.

(1) Instantáneo(2) Muestra Simple Promedio Ponderado(3) Ausente según el Método de Prueba definido en la NMX-AA-006.P.D.= Promedio Diario; P.M. = Promedio Mensual:N.A. = No es aplicable.(A), (B) y (C): Tipo de Cuerpo Receptor según la Ley Federal de Derechos.

Marco legal para la calidad de agua



LÍMITES MÁXIMOS PERMISIBLES PARA METALES PESADOS Y CIANUROSPARÁMETROS RÍOS EMBALSES

NATURALES Y ARTIFICIALES

AGUAS COSTERAS SUELO

(*)

(miligramos por litro)

Uso en riego

agrícola (A)

Uso público

urbano (B)

Protec- Uso en riego

agrícola (B)

Uso público urbano

(C)

Explotación pesquera,

navegación y otros usos

(A)

Recreación (B)

ESTUARIOS (B)

Uso en riego

agrícola (A)

HUMEDALES

NATURALES (B)

ción de vida

acuática (C)

P.M. P.D P.M P.D P.M P.D P.M P.D P.M P.D P.M P.D P.M

P.D P.M P.D P.M P.D P.M P.D

Arsénico 0.2 0.4 0.1 0.2 0.1 0.2 0.2 0.4 0.1 0.2. 0.1 0.2 0.2 0.4 0.1 0.2 0.2 0.4 0.1 0.2

Cadmio 0.2 0.4 0.1 0.2 0.1 0.2 0.2 0.4 0.1 0.2 0.1 0.2 0.2 0.4 0.1 0.2 0.05 0.1 0.1 0.2

Cianuros 1 3 1 2 1 2 2 3 1 2 1 2 2 3 1 2 2 3 1 2

Cobre 4 6 4 6 4 6 4 6 4 6 4 6 4 6 4 6 4 6 4 6

Cromo 1 1.5 0.5 1 0.5 1 1 1.5 0.5 1 0.5 1 1 1.5 0.5 1 0.5 1 0.5 1

Mercurio 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0.01 0 0 0.01

Níquel 2 4 2 4 2 4 2 4 2 4 2 4 2 4 2 4 2 4 2 4

Plomo 0.5 1 0.2 0.4 0.2 0.4 0.5 1 0.2 0.4 0.2 0.4 0.5 1 0.2 0.4 5 10 0.2 0.4

Zinc 10 20 10 20 10 20 10 20 10 20 10 20 10 20 10 20 10 20 10 20

Continuacion….

.D. = Promedio Diario

P.M. = Promedio Mensual

N.A. = No es aplicable(A), (B) y (C): Tipo de Cuerpo Receptor según la Ley Federal de Derechos.

BIORREMEDIACION DE SUELOS

Es la técnica a través de la cual, se restablecen las condiciones de una superficie no aptas para la vida animal o vegetal.

La biorremediación es una técnica ensayada y probada en sitios contaminados con hidrocarburos; dentro de esta técnica encontramos cuatro subcategorías: Biodegradación, biorregeneración, bioaumentación y bioestimulación.



BIODEGRADACION

Es la descomposición o rompimiento de una sustancia o compuesto con microorganismos vivos.

Los microbios y hongos son los degradadores naturales más comunes.



BIORREGENERACION

Es el restablecimiento o el retorno hacia un estado original empleando microorganismos vivos. La naturaleza tiene un balance en el sistema y lo verifica continuamente.

Si existe un exceso o muy poco de algo, la naturaleza emplea varias formas de los seres vivos para restablecer el equilibrio.



BIOAUMENTACION

Esta técnica incorpora formas específicas

de vida a un suelo contaminado, para

incrementar o ayudar a alcanzar el efecto

deseado.



BIOESTIMULACION

Este tratamiento de un sitio o de una

superficie, consiste en adecuar las

condiciones de crecimiento de los

microorganismos existentes o añadidos,

para realizar una función deseada.



DEGRADACION DE HIDROCARBUROS

Parafina

Microorganismos

Alcohol

Oxigeno

AldehídoAcido graso

CO2 Agua [email protected]

Ing. Juan Ramírez Herná[email protected]

Ing. Juan Ramírez Hernández



LIMITES PERMISIBLES PARA LA REMEDIACION DE SUELOS CONTAMINADOS

Limites maximo permisibles de contaminacion en suelos por Hidrocarburos ( HTP) en Mexico,

Contaminante Uso predominante Agricola – Residencial - Industrial Gasolina 200 200 500Diesel 1000 1000 2000Productos aceitosos 1000 1000 2000





GUIA PARA LA REMEDIACION DE SUELOS CONTAMINADOS

•Actividad de microorganismos

•Contenido de humedad

•Requerimiento de nutrientes

•Requerimiento de oxigenación

•Efecto de la temperatura

•Parámetros de control



REMEDIACION DE SUELOS IN SITU

• Preparación el suelo; arado manual o mecánico

• Determinación de TPH

• Sembrado de microorganismos y nutrientes

• Ajuste de humedad mediante riego

• Aireación periódica y control de TPH



DIGESTION DE PRODUCTOS AGRICOLAS

Es el producto homogéneo obtenido por un proceso biológico, a través del cual la materia orgánica existente en los residuos y desechos sólidos, provenientes de la actividad agrícola, agropecuaria y agroindustrial, como vegetación, hojas, tallos, corteza de frutos, estiércol de aves o ganado; es convertida en otra más estable, por la acción de microorganismos.

COMPOST



COMPOSTAJE CON MICROORGANISMOSCOMPOSTAJE CON MICROORGANISMOS

El uso de microorganismos selectivos en el proceso de compostaje de desechos agrícolas, permite obtener el abono orgánico, en un período de tiempo de 25 a 30 días.

Este compost tiene un mayor contenido de nitrógeno, que aquel elaborado por el método natural, en el cual el tiempo de digestión varia entre 90 a 120 días.

Otro beneficio que se obtiene al utilizar microorganismos selectivos, es de llevar a cabo el proceso en un menor espacio o superficie de terreno.

VENTAJAS



ESQUEMA DE UNA PILA

Bacterias selectivas Desechos agrícolas y/o estiércol completamente picado y

húmedo

max.1,50 m.

3,6 m. 1,60 m.



PRODUCTOS PARA BIOAUMENTACION

Concentrados líquidos

• Concentrados sólidos

IMPORTANTE

•Concentración de microorganismos• Número e identificación de microorganismos

•Dosificación Inicial y de mantenimiento



APLICACIONES

• Trampas de grasa o interceptores de aceite• Filtros percoladores o filtros biológicos

• Digestores • Tanques de aireación de lodos activados

•Lagunas de aireación y lagunas facultativas•Lagunas de recreación•Piscinas camaroneras

•Pozos sépticos





CONSUME LIQ

Bacteria selectivas adaptadas diseñadas para tratamiento de efluentes, libre de Bacterias patogenas.800 billones de bacterias x glsPh 8.5 USDA Rating L2

LAGUNAS: 1 GAL X 10,000 GLS DE FLUJO DIARIO X 2 SEMANASMANTENIMIENTO: ½ GL X 10,000 GPDLS FLUJO DIARIO

TRAMPAS DE GRASA6 GAL. INICIALES/1500 GAL. DE CAPACIDAD DE LA TRAMPAMANTENIMIENTO: 1 QT/1500 GAL. DE CAPACIDAD DE LA TRAMPA



Se adiciona Consume Liq en la entrada del sistema de aireacion

Flujo 1era Semana Mantenimiento10K-20 K 2 gpd 1 gpd20K-50K 4 gpd 2 gpd50K-Plus 6 gpd 3 gpd1 mgpd-plus 6 gal./mil.gal/dia 3 gpd

(gpd= galones por día mgpd= millón galones por día)

LODOS ACTIVADOS



Consume POWBacteria selectivas adaptadas diseñadas para tratamiento de efluentes y lodos con hidrocarburos. libre de Bacterias patogenas.5 billones de bacteriasxgramoPh 8.5

LAGUNAS: 1.5 k X 50,000 GLS DE FLUJO DIARIO X 2 SEMANASMANTENIMIENTO: ½ kg X 100,000 GPD FLUJO DIARIO

TRAMPAS DE GRASA1.5 Kg/1500 GAL. DE CAPACIDAD DE LA TRAMPA½ Kg / semana /1500 GAL. DE CAPACIDAD DE LA TRAMPA



CONSUME POWPolvo para tratamiento

Flujo 1era Semana Mantenimiento10K-20 K gpd ½ kg/ dia ¼ kg/ dia20K-50K gpd 1 kg / dia ½ kg/ dia 50K-Plus 1.5 kg / dia 1.5 kg/ dia1 mgpd-plus 1.5 kg / dia

(gpd= galones por día mgpd= millón galones por día)

Consume POW

MUCHAS GRACIASAssistance tecnica

Cel : (656) 6 38 81 34 Ing. Juan [email protected]

Oficinas: Lic. Pedro [email protected]



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