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INSTITUTO TECNOLÓGICO DF CUIDAD MADERO "POR MI PATRIA Y POR MI BIEN" CARRERA: INGENIERÍA AMBIENTAL DOCENTE: GUILLERMINA CASTILLO RIVERA MATERIA: FUNDAMENTOS DE AGUA RESIDUAL ALUMNOS: RICARDO ANDRES RAMIREZ PEREZ 21071365 ANA GABRIELA MARTINEZ DE BLAS 21071357 FATIMA MONTSERRAT VIGIL MAVA 21071379 DENISS RODRIGUEZ CORDOVA 21071371 ALEJANDRO ALVARADO DIAZ 19071324 PROYECTO PROCESO BIOLÓGICO ANAEROBIO, EN EL SISIEMA DE [RATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES DE UNA COMPAÑÍA DEDICADA A LA FABRICACIÓN DE GALLETAS. La clasificación convencional de los procesos consiste en varias etapas, dependiendo de la naturaleza y constitución de las aguas. Los pretratamientos y tratamientos primarios se emplean para la eliminación de los sólidos en suspensión y los materiales Flotantes. Posteriormente, este efluente puede seguir a un tratamiento secundario que comprende tratamientos biológicos convencionales donde se elimina materia orgánica biodegradable o bien por una neutralización u homogenización. Para el tratamiento terciario, su objetivo fundamental es la remoción de contaminantes que no se eliminan en el proceso biológico utilizado En la planta de tratamiento de aguas residuales (PTAR) de este caso, el tratamiento primario consta de una Caja de rejas, trampa de grasa, canasta filtrante, tanques de ecualización (para crear una composición de las aguas homogénea), floculador donde se dosifican los productos químicos y una unidad de flotación con aire disuelto (DAFP). Por otro lado, el tratamiento secundario pc Hook está compuesto por un reactor anaerobio (R.A) y un filtro anaerobio de flujo ascendente (FAFA). Filtro Anaerobio de Hujo Ascendente De manera general, las aguas residuales se alimentan al reactor a través de un falso fondo por donde el flujo se distribuye uniformemente, luego éstas circulan sobre o a través de la masa de sólidos biológicos suspendidos contenidos dentro del sistema por el medio fijo de soporte. En este elemento existe un medio filtrante al cual se adhieren los organismos anaeróbicos responsables de consumir una buena parte de la materia orgánica, cuando entran en contacto con el agua que asciende lentamente. Es así como esta película de material biológico que se forma alrededor del medio filtrante es la encargada de darle el tratamiento final a las aguas residuales. Muchos son los factores que afectan las eficiencias de remoción de carga contaminante en este tipo de tratamiento, entre estos factores podemos contar el tiempo de retención hidráulico (TRH), medio de soporte (área superficial, porosidad, altura del lecho), temperatura, pH y nutrientes. Los filtros anaerobios generalmente operan satisfactoriamente en el rango mesofílico de temperaturas, es decir, entre 25 y 38 *C; respecto al control de pH, los filtros anaerobios presentan buena capacidad autorreguladora. El autor también menciona que los nutrientes deben ser adecuados para el desarrollo de las bacterias metanogénicas, generalmente se acepta que el nitrógeno y el fósforo son los elementos que más tienen que ver con el desarrollo de los microorganismos dentro de un sistema anaerobio. En general se pueden nombrar las siguientes ventajas de los filtros anaerobios: «Rápida puesta en marcha «Estabilidad frente a sobrecargas, tanto hidráulicas como orgánicas «Debido a la inmovilización de biomasa se pueden alcanzar cargas orgánicas muy elevadas Menor pérdida de biomasa anaerobia en comparación con otros sistemas Demanda Bioquímica de Oxígeno (DBO5) La DBO se usa como medida de oxígeno requerida para la oxidación de la materia orgánica fácilmente biodegradable presente en la muestra y como resultado de la acción de oxidación bioquímica anaerobia. Esta medición es resultado de diferentes tipos de compuestos como los orgánicos carbónicos, nitrógeno oxidable y compuestos químicos reductores. La oxidación biológica es un proceso lento, cuya duración es, en teoría, infinita. En los 5 días que dura el ensayo, se llega a oxidar entre el 60 y 70% de la materia carbonosa. Se asume la temperatura de 20C como un valor medio representativo de la temperatura que se da en los cursos de agua que circulan a baja velocidad en climas suaves. Sólidos La determinación de los sólidos es una prueba que proporciona información de la eficiencia de la remoción del proceso, e indirectamente, de la concentración de biomasa bacteriana en el reactor. Sólidos Sedimentables (SSed) Son los sólidos en suspensión que, sin agitación ni movimiento, sedimentan por acción de la gravedad a los 60 minutos, en un cono Imnhoff (expresados en ml/l). Sólidos Suspendidos Totales (SST) Porción de sólidos retenida al Filtrar una muestra de agua residual a través de un filtro de fibra de vidrio. Estos a su vez se dividen en fijos y volátiles. La concentración de los sólidos suspendidos volátiles (SSV) representa la porción orgánica de los SST. Potencial de hidrógeno (pH) Se mide mediante la concentración de ¡ones hidrógeno presentes en una solución. Durante la degradación anaerobia de la materia orgánica, el valor de pH está relacionado con la concentración de ácidos grasos volátiles (AGV) y otros ácidos inorgánicos presentes en el sistema Los microorganismos anaerobios necesitan un pH cercano a la neutralidad para su correcto desarrollo, aunque permiten cierta oscilación. Parece ser que el pH afecta fundamentalmente la actividad enzimática de los microorganismos, mediante: «Cambios de estado de los grupos ¡onizables de las enzimas como el carboxil y amino «Alteración de los componentes no ¡onizables del sistema, como por ejemplo el sustrato «Desnaturalización de la estructura proteica de las enzimas. Alcalinidad La alcalinidad es una medida expresada en mg/l CaCO3 que indica la capacidad del agua para amortiguar cambios de pH. En sistemas anaerobios debe existir una alcalinidad suficiente para que el pH no descienda de 6, ya que éste es el pH límite para la inhibición de las bacterias metanogénicas. En el rango de pH de 6 a 8, el principal equilibrio químico que controla este parámetro es el dióxido de carbono y bicarbonato. Mientras la digestión anaerobia prosiga con normalidad, la alcalinidad oscilará entre 1000 y 5000 mg/L Nutrientes A fin de continuar sus funciones vitales adecuadamente, un organismo debe tener una fuente de energía y de carbono para la síntesis de nuevo materia celular. Los elementos inorgánicos, tales como el nitrógeno y el fósforo, y otros elementos como el azufre, potasio, calcio y magnesio son también vitales para la síntesis celular. El exceso o limitación de nutrientes influye en la producción extracelular de sustancias poliméricas las cuales se creen, son las responsables de la atadura o agregación de la biomasa. La remoción de los nutrientes carbonados en el tratamiento biológico residual se efectúa por medio de organismos heterotróficos, con cierta reducción paralela de compuestos de nitrógeno y fósforo por asimilación en la biomasa adicional. Las relativas cantidades de nutrientes orgánicos e inorgánicos removidos, dependen de la proporción de nutrientes asimilados más que mineralizados. La relación necesaria de nutrientes para que ocurra el crecimiento bacteriano en un sistema anaerobio debe ser igual a: DBO5/N/P = 300 Por lo tanto, la adición de nutrientes se efectúa cuando no están presentes en las cantidades señaladas. Se ha evidenciado que los sistemas biológicos se adaptan a la deficiencia de N a través del desarrollo selectivo de poblaciones bacterianas que lo fijan, mientras que la limitación de fósforo puede generar severos impactos en la eficiencia de los sistemas de tratamiento a través de la generación de flóculos pobremente sedimentables y, por lo tanto, disminución de la eliminación de DBO5 Nitrógeno lotal El nitrógeno total es la suma del nitrógeno orgánico y el nitrógeno amoniacal, pueden analizarse juntos y son determinados como el nitrógeno Kjeldahl. Nitrógeno amoniacal Es el nitrógeno existente en el agua como amoniaco o el ión amonio dependiendo del pH. Aunque el nitrógeno amoniacal, es un importante nutriente para el crecimiento de los microorganismos, una concentración excesivamente alta del mismo limita su crecimiento. Se han encontrado signos de inhibición a una concentración de nitrógeno amoniacal de 2,5 g N-NH4 + /l en reactores sin aclimatar, tanto en rango mesofílico como termofílico, observándose una disminución en la tasa específica máxima de crecimiento de los microorganismos metanogénicos. Diversos autores, indican que la inhibición por amonio parece ser causada por el amoníaco libre (NH3), ya que el efecto inhibitorio del amonio aumenta a pH alcalinos y a altas temperaturas . Para lograr un desarrollo adecuado de la biomasa los niveles de amonio no deben exceder los 1000 mg/l PROCESO ANAEROBIO La digestión anaeróbica consiste en la degradación de la materia orgánica, mediante una serie de reacciones de digestión y Fermentación, por acción de diferentes especies bacterianas en ausencia de oxígeno. El progreso de la digestión anaerobia puede medirse ya sea por el consumo de la materia orgánica, o bien, por el volumen y composición de los gases que se producen. Según los modelos propuestos por MclInerney y Bryant (1981) y Salminen et al. (1999), este proceso se puede dividir en cuatro pasos fundamentales: . ? . . Hidrólisis En este proceso las macromoléculas son transformados en oligómeros y monómeros. Estos polímeros complejos son hidrolizados en monómeros solubles debido a la acción de enzimas tales como: las celulasas, amilasas, proteasas y lipasas. La necesidad de este proceso se basa en la incapacidad de las bacterias de metabolizar las moléculas de gran tamaño, y por ende, éstas son hidrolizadas por las enzimas extracelulares. La disminución de los valores de alcalinidad y pH afectan el metabolismo bacteriano, que hidroliza los sustratos orgánicos complejos. Acidogénesis Las bacterias fermentativas metabolizan dentro de la célula los monómeros. En la acidogénesis el valor del pH disminuye pasando de valores alrededor de 7.0 a valores alrededor de 5.0 y procede con rapidez. En esta etapa las bacterias fermentan los productos solubles de la hidrólisis, principalmente en H2 y AGV. Los AGCL (ácidos grasos de cadena larga) también producen acetato o propionato por [3- oxidación. Por ende, en conjunto las bacterias hidrolíticas y acidogénicas convierten los sustratos complejos a precursores de la metanogénesis- En esta etapa participan organismos a los que favorece un medio ácido, en donde de manera simultánea, los ácidos grasos volátiles y los compuestos nitrogenados son oxidados y transformados lentamente. Lo anterior se da, ya que los productos de la fermentación no son sustratos directos de las bacterias metanogénicas, en esta etapa las bacterias acetogénicas toman estos compuestos y los introducen a sus células, oxidándolos anaeróbicamente hasta ácido acético y gas hidrógeno para luego excretarlos. En este proceso, el valor del pH aumenta de valores alrededor de 5.0 hasta valores alrededor de 6.8. Introducción Actualmente, el problema medioambiental derivado del vertido de las aguas residuales ha suscitado un creciente interés tanto científico como legal. Las autoridades gubernamentales a nivel mundial han endurecido las normativas que exigen el tratamiento de dichas aguas y los límites de vertido. Este hecho, ha obligado a varios sectores empresariales a optimizar los procesos de tratamiento de aguas, para así cumplir con lo estipulado en las normativas. En las tecnologías de tratamiento de aguas residuales por sistemas biológicos son los microorganismos que, una vez en contacto con el agua residual, actúan para remover los contaminantes presentes en ella. La variedad de microorganismos desarrollada en dicha agua depende de la contaminación y carga que ésta posea, así como de las condiciones dadas para su desarrollo, de ser éstas las apropiadas, más eficiente será la remoción de contaminantes. Del estudio, implementación y monitoreo de éstas condiciones depende el éxito del tratamiento, campo y actividades desarrolladas por la biotecnología. Por medio de ello se pueden lograr efluentes de alta calidad, que no causen impactos considerables en los cuerpos receptores de agua y también permite reducir costos de operación de los sistemas (Monge, 2001). Los tratamientos aerobios y anaerobios constituyen las dos grandes alternativas de depuración biológica de aguas residuales y residuos orgánicos fermentables (Ruiz et al., 2002). Debido a las características especificas de los microorganismos que intervienen en el proceso anaerobio, es imperativo tanto evaluar como delimitar las condiciones físico-químicas y nutricionales del sistema en el que se encuentran, para así caracterizar y por ende optimizar el proceso de manera integral. La empresa de galletas posee un sistema biológico anaerobio para el tratamiento de aguas residuales, no obstante, en el pasado éste sistema demostró ser ineficiente, por lo tanto se llevó a cabo la remodelación del mismo. Para la propuesta del nuevo diseño se realizaron varias pruebas, donde fueron evidenciados altos niveles de grasas, DQO y DBOS5. 
