Evaluación in situ del sistema inmovilizado Chlorella vulgaris-Azospirillum brasilense en el tratamiento terciario de agua residual

The use of microorganisms immobilized in various supports for the bioremediation of wastewater is a technique widely used in the advanced treatment of wastewater. One of the most matrix used is alginate, which is permeable to nutrients while providing a protection against other microorganisms. At the same time, it is possible a homogeneous distribution of the microorganism inside the matrix and also their recovery is easier. The use of growth-promoting bacterium Azospirillum brasilense jointly immobilized with Chlorella vulgaris has influence on the increase in biomass in the microalgae, at the same time immobilization gives greater efficiency for removal nitrogen and phosphorus pollutants (N and P). Furthermore, it has been reported that the alginate matrix is susceptible to degradation due to the presence of cations and/or microorganisms in open systems. That is a major limitation in using this technology in situ. This study evaluated the potential for removing pollutants (N and P) by tertiary treatment of Secondary Wastewater (SW) using the microalga C. vulgaris and bacteria A. brasilense, jointly immobilized in alginate beads. Stability of the immobilizing alginate matrix was evaluated and also, we explored different options for maintain the stability of the matrix. The stability of the alginate beads was determined using the parameters gel strength and diameter of the formed bead. The efficiency of the system was evaluated according to the removal of nutrients, and increased biomass. The effects of different concentrations of sodium alginate, and combinations with other curing agents were evaluated. It was determined that the optimal concentration for the preparation of the immobilizing matrix is 2% w/v alginate and gelation in 2% CaCl2. Furthermore, it was determined that the coimmobilized system C. vulgaris - A. brasilense, is efficient for remove over 90% of phosphates and about 50% of ammonia in photoautotrofic bioreactor containing 25 L of wastewater in 24 hours during which the matrix is stable. Alginate beads without inoculated microorganisms are also capable of eliminating nutrients in wastewater, since the presence of the alginate spheres promotes the growth of resident microorganisms capable of assimilating nutrients (N and P).

El uso de microorganismos inmovilizados en diferentes soportes, es una técnica ampliamente utilizada en el tratamiento avanzado de agua residual. Uno de los soportes más comunes es el alginato, el cual es permeable a los nutrientes al mismo tiempo que restringe el paso de otros microorganismos. De igual forma, es posible una distribución homogénea de los microorganismos dentro y facilita su recuperación. El uso de la bacteria promotora del crecimiento, Azospirillum brasilense, inmovilizada en conjunto con la microalga Chlorella vulgaris, tiene una influencia favorable en el aumento de la población de esta, al mismo tiempo que le otorga mayor eficiencia en la eliminación del contaminantes nitrógeno y fósforo. Por otro lado, se ha reportado que la matriz de alginato es susceptible a degradación debido a la presencia de cationes y/o microorganismos en sistemas abiertos, lo cual es una de las principales limitantes al emplear esta tecnología in situ. El presente trabajo examinó el potencial para disminuir la concentración de contaminantes durante el tratamiento terciario de Agua Residual Secundaria (ARS) usando la microalga C. vulgaris y la bacteria A. brasilense, inmovilizados en conjunto en esferas de alginato. Se evaluó la estabilidad del alginato como matriz inmovilizante, usando como parámetros la fuerza de gel y el diámetro. Se evaluaron diferentes proporciones de alginato de sodio y se evaluaron combinaciones de este con otros agentes (polímeros y compuestos). La concentración óptima para la elaboración de la matriz inmovilizante es el 2 % p/v de alginato de sodio, gelificándolo en 2% de CaCl2. La eficiencia del sistema se evaluó en función de la eliminación de nutrientes, y el aumento de biomasa. Por otro lado, se determinó que el sistema el sistema co-inmovilizado C. vulgaris – A. brasilense, es eficiente en la eliminación de más del 90 % de fosfatos y cerca del 50 % de amonio en 24 horas bajo el régimen fotoautotrófico tiempo durante el cual la matriz aun es estable, usando una proporción de 10 g de esferas por cada 100 mL de ARS. Las esferas de alginato sin microorganismos inoculados, también son capaces de eliminar nutrientes del ARS cerca de un 60 % de fosfatos y alrededor del 30 % de amonio, ya que la presencia de las esferas de alginato favorece el crecimiento de microorganismos residentes del ARS capaces de asimilar nutrientes (N y P).