Evaluación Operacional de Procesos Biotecnológicos Aerobio, Anaerobio y Combinado Para el Tratamiento de Aguas Residuales Domésticas

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Actualmente, el tratamiento de aguas residuales domésticas sigue procesos biotecnológicos con capacidad de degradar materia orgánica, ya sea mediante reacciones de fermentación (anaerobio) u oxidación (aerobio). Con el fin de establecer la viabilidad de un sistema combinado aerobio-anaerobio se realizó una evaluación de estos procesos individualmente y conjunto, a partir de un análisis bibliométrico y vigilancia tecnológica de la temática, seguido de una caracterización físico-química y microbiológica de los parámetros influyentes en los procesos, para finalizar con un análisis de las cinéticas microbianas involucradas en la disminución de carga orgánica de cada sistema por separado y como sistema mixto, según la relación entre eficiencia y producto. Metodológicamente, se trató de un estudio de corte transversal que evaluó la capacidad de degradación de materia orgánica disuelta en aguas residuales municipales desde su entrada al sistema hasta el vertimiento del agua tratada en una fuente hídrica. Para determinar ventajas y desventajas de cada proceso por separado y en conjunto, se hizo el análisis de muestras recolectadas a partir de monitoreos semanales con un total de 2800 muestras de aguas residuales domésticas, durante un año, desde cuatro puntos a la entrada y salida del sistema combinado y 54 muestras de lodo tomadas también semanalmente de cada sistema durante el año 2019. Además, se realizaron mediciones periódicas usando métodos térmicos, título-métricos, potenciométricos y espectrofotométricos con las metodologías normalizadas por el Standard Methods, con el fin de caracterizar los procesos fisicoquímica y microbiológicamente y comparar niveles de eficiencia obtenidos en cada proceso autónomo y en correlación. Entre los resultados se destacaron la caracterización de aguas residuales durante los procesos aislados y combinado con los parámetros más representativos y la identificación del porcentaje de remoción de 70% por parte del proceso combinado junto con la presencia de células no viables en lodos que no se encuentran estabilizados.

Currently, domestic wastewater treatment follows biotechnological processes to degrade organic matter by fermentation (anaerobic) or oxidation (aerobic) reactions. In order to establish the viability of a Mixed aerobic-anaerobic system in the treatment of domestic wastewater, it was made a bibliometric analysis and technological vigilance of the topic. It was followed by a physic-chemical and microbiological characterization of the main processes’ parameters. Finally, an evaluation of the aforementioned processes was carried out, based on the determination and comparative analysis of the microbial kinetics involved in the decrease of organic load of each system separately and as a mixed system in relation of efficient-product. Methodologically, it was a cross-sectional study that evaluated the degradation capacity of dissolved organic matter in municipal wastewater from its entry into the system until the discharge of treated water into water sources. To determine advantages and disadvantages of each process separately and together, the analysis of the samples collected from those monitored weekly was made with a total of 2800 samples of domestic wastewater, during a year, from four points to the entrance and output of the combined system and 54 mud samples also taken weekly from each system in 2019. Periodic measurements were made using thermal, titer-metric, potentiometric and spectrophotometric methods with the methodologies standardized by the Standard Methods, in order to characterize the physicochemical and microbiological processes and compare efficiency levels obtained in each autonomous process and in correlation. The results include, characterization of wastewater during the isolated processes and combined with the most representative parameters and the identification of the removal percentage of 70% by the combined process together with the presence of non-viable cells in sludge that are not found stabilized.

Maestría

Magíster en Biotecnología

Resumen 15 Summary 17 Introducción 19 Problema de Investigación 24 Planteamiento del Problema 24 Justificación 26 Pregunta de Investigación 27 Objetivos 28 Objetivo General 28 Objetivos Específicos 28 Línea de Investigación 29 Metodología 30 Primera Fase. Análisis Bibliométrico y Vigilancia Tecnológica 30 Segunda Fase. Caracterización 33 Métodos y Reactivos. 35 Materiales. 37 Tercera Fase. Determinación y Análisis Comparativo de Cinéticas Microbianas 38 Estado del Arte 39 Marco Referencial 49 Marco Conceptual 49 Características Físicas de ARD a Medir con Parámetros Físicos. 52 Características Químicas de ARD a Medir con Parámetros Químicos. 52 Microorganismos Presentes en ARD a Medir con Parámetros Microbiológicos. 54 Marco Legal 73 Análisis Bibliométrico y Vigilancia Tecnológica 75 Análisis Bibliométrico 75 Vigilancia Tecnológica 80 Resultados del Análisis Bibliométrico y la Vigilancia Tecnológica 82 Caracterización 84 Caracterización Proceso Anaerobio 84 Caracterización Proceso Aerobio (RBS) 94 Caracterización proceso combinado 106 Caracterización Coliformes Sistemas Anaerobio, Aerobio y Combinado 116 Determinación de Cinéticas Microbianas y Análisis Comparativo de Eficiencia de los Sistemas UASB, RBS y Combinado UASB-RBS 118 Cinéticas Microbianas 118 Determinación de Coeficientes de la Cinética del 119 Análisis de Cinéticas Microbianas. 121 Balance de DQO 125 DOFA del Bioproceso Combinado UASB-RBS 127 Conclusiones 129 Recomendaciones 131 Referencias Bibliográficas 133