TRACTAMENT PER TRAMETES VERSICOLOR DE LLOTS MBR CONTAMINATS Estudi d’utilització de residus agrícoles com a substrat de colonització

Guillem Llorens Blanch

Directores: Paqui Blánquez i Gloria Caminal

Mòduls 41890, 40436 i 41891

Master Oficial en Estudis Ambientals

Especialitat en Tecnologia Ambiental

13 de Setembre de 2011

Depuració d’aigües residuals

EDAR’s

  Tractament d’aigües residuals basat en processos físic-químics i biològics:   Tract. Primari   Tract. Secundari

  Tract. Terciari

  Separació de sòlids i eliminació de nutrients

  Efluent final menys contaminat c o m p l i n t e l s p a r a m e t r e s establerts en la legislació vigent

Llots de depuradora

  Principal residu generat en la separació sòlid-líquid

  Composició, característiques i propietats variables

  Alt contingut en nutrients i materia orgànica

  D i v e r s e s o p c i o n s d e manipulació i disposició final, però cal tractament previ

Introducció

Depuració d’aigües residuals

  Sistemes que combinen reactor de llots actius amb un procés de filtració, poden ser:

  Configuració Interna

  Configuració Externa

  No necessitat d’un sedimentador

  Elevada CRT

  Elevada [Biomassa]

Reactors MBR

Introducció

Biodegradació contaminants orgànics afavorida

EDAR Terrassa (Les Fonts)

  Captació d’aigües residuals urbanes i industrials

  Capacitat de disseny de la planta: 15.000 m3/d

  Planta equipada amb un reactor MBR

  Membranes Zenon 0,10 μm

  Cabal entrada: 7.200 m3/d (300 m3/h)

  TRH: 0,79 d

  TRC: 30 d

Introducció

EDAR Terrassa (Les Fonts)

Aplicació agrícola directe

Desbast Desarenador

Centrifugació Sedimetador

Llots Actius

Sedimentador

Digestor Anaeròbic

Deshidratació

MBR

Entrada

Descàrrega al riu

Introducció

XXX

XXX

Línia fangs

Línia aigües

Trac. Bio.

Trac. Fís.

Presa de mostres dels

llots

Productes Farmacèutics i de Cura Personal

  Grup heterogeni de productes que engloba des de fàrmacs a cosmètics

  Els PPCP’s arriben als sistemes de tractament d’aigües després de ser excretats/utilitzats

  Assoleixen el medi ambient ja sigui per les aigües residuals com pels fangs produits a les EDAR’s

  La baixa concentració en les aigües de consum i la falta d’informació fa difícil preveure els futurs impactes

  La reutilització de les aigües tractades, l’aprofitament dels llots en sectors com l’agricultura i la millora en les tècniques de detecció i remediació comporta que la contaminació per PPCP’s guanyi en importancia

Introducció

Hidroclorotiazida (HZT)

  Diurètic per reduïr el volum de sang mi t jançant la inhibició de la capacitat del ronyó per retindre l’aigua.

  Mètode detecció basat en: Wankhede SB, Tajne MR, Gupta KR, Wadodkar SG. ( 2 0 0 7 ) – F a s e m ò b i l modificada.

  Detectat en estudis previs en la mateixa planta (Barceló 2009).

Introducció

Fongs de podridura Blanca (WRF) Trametes versicolor

  Els fongs ligninolítics poden despolimeritzar i mineralitzar la lignina gràcies al seu sistema enzimàtic extracel·lular inespecífic

  T.versicolor és un basidiomicet que pot produir els enzims: lignina peroxidasa (LiP), manganés peroxidasa (MnP) i lacasa (Lac)

  T.versicolor s’ha estudiat àmpliament en el tractament d’aigües residuals contaminades amb tints tèxtils, productes farmacèutics i disruptors endocrins

Introducció

Mètodes de tractament

Biopila

  Sòls/llots contaminats es barregen amb esmenes

  Aquests sistemes acostumen a incloure:

  Sist. d’aeració   Sist. d’irrigació/

aportació de nutrients

  Paràmetres de control: Humitat, Mescla, Nutrients i pH

Bioslurry

  Sòls/llots contaminats es barregen amb aigua en un reactor tancat

  Mescla típica: 10 – 30 % en sòlids

  Aportació de nutrients i control de parametres (Tº, mescla, etc) per afavorir l’eficàcia dels microorganismes

Introducció

Objectius

 Determinar si el fong pot creixer en llots d’MBR, tant en biopila (medi sòlid) com en bioslurry (medi líquid)

 Avaluar si el fong és capaç de degradar l’HZT

Objectius i Procediments

Procediment   Degradació de l’HZT en medi líquid:

  Spiked HZT   Mesura Lacasa   Mesura Glucosa

  Tractament dels llots:   En Biopila (medi sòlid):

  Preparació dels llots (centrifugació + assecat [105º - 36h])   Spiked HZT   Mesura Lacasa   Mesura Ergosterol   Mesura [HZT]

  En bioslurry (medi líquid):   Spiked HZT   Mesura Lacasa   Mesura Glucosa   Mesura [HZT]

Objectius i Procediments

Caracterització dels llots d’MBR

Paràmetre Valor

pH 8.75

SST (g·L-1) 3.98 ± 0.04

SSV (g·L-1) 2.43 ± 0.03 Capacitat de camp

(gH2O·gLlots-1) 0.53 ± 0.04

[HZT] inicial (µg/mL) 0.02 ± 0.01

  pH elevat

  Corrent de recirculació del MBR pobre en sòlids

  Alt contingut en M.O.

Resultats

Degradació de l’HZT en Medi Líquid

  Mesura de:

  Lacasa

  Glucosa

  [HZT]

  Mostreig a temps 0, 1h, 1d, 2d, 3d, 4d, 7d i 9d

Cultius Característiques

Abiòtic 100 mL medi + 0.2 mL HZT

Experimental 100 mL medi + 20 g pèl·lets+ 0.2 mL HZT

Killed Control

100 mL medi + 20 g pèl·lets + 0.2 mL HZT + 4

mL azida sòdica

Resultats

Degradació de l’HZT en Medi Líquid

Resultats

Activitat Lacasa i Glucosa

Degradació de l’HZT en Medi Líquid

La [HZT] mesurada al cap d’una hora no és l’esperada

Resultats

Degradació

7% de l’HZT s’adsorbeix sobre la biomassa del fong

45% de l’HZT es degrada

Tractament dels llots en Biopila

  Precultiu de 11 dies

  Substrat: restes de poda d’olivera

  Mesura de:

  Lacasa

  Ergosterol

  [HZT]

  Mostreig a temps 0, 7d i 15d

Cultius Característiques

Abiòtic 3g llots secs + 1g substrat

Experimental 3g llots secs + 1g substrat + 0.5mL pèl·lets

Killed Control 3g llots secs + 1g substrat + 0.5mL pèl·lets autoclavats

Resultats

Tractament dels llots en Biopila

Resultats

Tractament dels llots en Bioslurry

  Mesura de:

  Lacasa

  Glucosa

  [HZT]

  Mostreig a temps 0, 1d, 2d, 3d, 4d, 7d i 10d

Experiment Cultius (rèpliques) pH

Medi complert

Exp (3)

4.50 Abio (1)

KC (1)

Medi glucosa

Exp (3)

4.50 Abio (1)

KC (1)

Resultats

Tractament dels llots en Bioslurry

Medi Complert Medi Glucosa

Activitat Lacasa i Glucosa

Resultats

Tractament dels llots en Bioslurry

Medi Complert Medi Glucosa

Degradació

Resultats

9% de l’HZT s’adsorbeix sobre la biomassa del fong

14% de l’HZT es degrada

71% de l’HZT es degrada

Conclusions

  T.versicolor és capaç de degradar l’HZT i de creixer sobre llots de MBR, tant en biopila com en bioslurry

  Tot i que el fong té poder oxidatiu en les biopiles, el procés d’assecatge dels llots fa que el tractament no sigui viable en aplicacions reals

  En bioslurry tots dos medis han presentat activitat lacasa i consum de glucosa, però la major degradació de l’HZT es dóna pels cultius amb medi glucosa

  T.versicolor es aplicable en tractaments de bioremediació de llots MBR amb contaminants emergents en bioslurry

Treball futur

  Quantificar l’ergosterol i la degradació de l’HZT de les mostres de l’experiment en biopila (medi sòlid)

  Estudiar la capacitat del fong per degradar contaminants emergents en llots d’MBR en bioslurry sense medi i en un reactor en continu

  Identificar els productes de la degradació i els enzims implicats

  Disseny d’un procés escalable, optimització dels parametres d’operació per la seva aplicació a condicions reals

  Estudi econòmic i ambiental del procés mitjançant eines com el LCA i l’anàlisi de riscos

TRACTAMENT PER TRAMETES VERSICOLOR DE LLOTS MBR CONTAMINATS Estudi d’utilització de residus agrícoles com a substrat de colonització