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