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Este documento explora el tratamiento biológico de residuos peligrosos, específicamente los compuestos betex (benceno, tolueno, etilbenceno y xileno). Se analizan los procesos de lodos activados, lagunas aireadas y biorreactores con biopelículas, incluyendo sus ventajas, limitaciones y parámetros clave para su aplicación. Se destaca la importancia del oxígeno, el ph y la temperatura en la eficiencia del tratamiento, así como la influencia de agentes inhibidores o tóxicos. El documento también presenta una tabla comparativa de diferentes métodos de tratamiento y sus porcentajes de remoción de betex.
Tipo: Resúmenes
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En los entornos industrializados, la gestión segura de sustancias químicas constituye una preocupación constante, tanto por la salud humana como por la preservación del medio ambiente. En este sentido, es crucial contar con información detallada sobre las propiedades, riesgos y medidas de seguridad asociadas a cada sustancia, para asegurar prácticas laborales seguras y minimizar los impactos ambientales adversos. Este documento se propone analizar el proceso de tratamiento de residuos peligrosos (BETEX). Estas sustancias, ampliamente utilizadas en diversas industrias, conllevan riesgos significativos para la salud y el medio ambiente si no son manejadas adecuadamente. El tratamiento de estos residuos implica su clasificación en nueve grupos, conforme a la NOM- 052 - SEMARNAT-2005, aunque esta normativa no contempla la mezcla aceite/agua ni una clasificación amplia de compuestos orgánicos, considerándolos dentro de su clasificación de Toxicidad Ambiental, además de no abordar los compuestos radiactivos. Dado el impacto del grupo BETEX, resulta imperativo someterlo a procesos de tratamiento específicos. Este trabajo se centra en los procesos biológicos para su tratamiento, es decir, aquellos en los que intervienen seres vivos y que comprenden una serie de reacciones químicas u otros eventos, con el fin de transformar o eliminar dichos compuestos.
Problemática Los BETEX, un grupo de compuestos orgánicos volátiles (COV), son reconocidos por su capacidad de vaporizarse fácilmente, pasando del estado líquido al gaseoso. Estos vapores pueden desplazarse a través del aire, potencialmente afectando la calidad del aire en áreas residenciales o comerciales cercanas, así como migrar a través de aguas subterráneas y suelos, convirtiéndose en contaminantes. Según la Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos (USEPA), el término "BETEX" engloba al benceno, tolueno, etilbenceno y xileno, tomando la primera letra de cada compuesto para formar el acrónimo. Esta categoría se clasifica dentro del Grupo 3 de compuestos orgánicos sin metales pesados, además de ser considerados COV comúnmente presentes en productos derivados del petróleo como la gasolina y el diésel. Es importante destacar que, según la Secretaría de Medio Ambiente y Recursos Naturales (SEMARNAT) de México en 2003, los BETEX son una de las principales fuentes de contaminación en el país. Estos compuestos suscitan preocupación debido a su papel como precursores de ozono y otros oxidantes, así como por la alta toxicidad de algunos de ellos. Por ejemplo, el benceno se ha reconocido como cancerígeno y puede ocasionar una serie de efectos adversos en la salud humana, como edemas y hemorragias bronquio-alveolares, efectos cardiovasculares como extrasístoles o taquicardia ventricular, y efectos gastrointestinales que van desde gastritis tóxica hasta estenosis pilórica. La exposición a los BETEX es común en la vida cotidiana, ya sea a través del ambiente, el lugar de trabajo o el hogar. Se encuentran habitualmente en productos como diluyentes de pintura, barnices para uñas, lacas y en el humo de vehículos automotores o tabaco. Esta exposición puede provocar enfermedades, cuya gravedad dependerá de la cantidad, duración y frecuencia de exposición al contaminante. A corto plazo, la exposición a los BETEX se ha asociado con irritación de la piel, dolores de cabeza, mareos y molestias en la nariz y los ojos. Sin embargo, las exposiciones diarias y en grandes cantidades pueden acarrear problemas en la piel, el sistema respiratorio, el sistema nervioso central, así como afectar órganos como los riñones y el hígado. Estas sustancias contaminantes ingresan al medio ambiente a través de fugas en el almacenamiento subterráneo de tanques, excesos en depósitos de almacenamiento, derrames de combustibles y vertederos.
Una medida para reducir la exposición a estos químicos es garantizar una adecuada ventilación al utilizar productos que los contienen, como la gasolina, plaguicidas, barnices, pinturas, resinas y pegamentos, además de disponer de áreas específicas para su manipulación segura.
Xileno Compuesto orgánico sin metales Es un hidrocarburo aromático que contiene dos grupos metilo unidos a un anillo bencénico, compuesto solo por carbono e hidrógeno.
microcosmos, cuya población está en equilibrio dinámico sensible a las condiciones ambientales, incluyendo la composición de los residuos. A medida que el flóculo crece y envejece, aumenta la cantidad de células muertas y sólidos inertes acumulados. Aunque el flóculo viejo puede absorber sustancias, la oxidación biológica solo es posible en las células vivas, lo que disminuye la actividad general del flóculo con la edad. A medida que aumenta su tamaño, la difusión de nutrientes y oxígeno a las bacterias individuales, así como la eliminación de sus secreciones, se hace más difícil. Por lo tanto, en un cultivo microbiano, cada flóculo pasa por diferentes fases de crecimiento, alcanzando la madurez y posteriormente la decadencia, cambiando de estructura y actividad, ambas con un impacto significativo en el proceso de depuración de los BETEX. De los flóculos biológicos que se sedimentan en los tanques finales (clarificadores secundarios), entre el 25% y el 40% se devuelve al tanque de aireación. El resto, conocido como lodos activados por residuos, requiere tratamiento adicional. En los sistemas de lodos activados para efluentes de residuos peligrosos, según la clasificación de Rich (1987), este tratamiento es aplicable solo para compuestos orgánicos sin metales pesados y compuestos biológicos (grupos 3 y 6). Los BETEX se encuentran en el grupo 3, por lo que su tratamiento se puede lograr mediante un sistema biológico. En un sistema biológico para el tratamiento de residuos peligrosos, hay una gran variedad de organismos. Muchos encuentran el medio inadecuado y mueren, mientras que otros, al ser favorables las condiciones del medio, persisten y se multiplican. La composición específica de los lodos activados está determinada por la velocidad relativa de crecimiento de las especies, la disponibilidad de alimento en competencia con otras especies del mismo nivel trófico y el efecto de la depredación por organismos de niveles tróficos más altos. Además, las condiciones físicas y químicas de la planta, como la disponibilidad de oxígeno, el pH, la temperatura y los agentes inhibidores o tóxicos, son importantes. De las especies que compiten por el mismo alimento, una se convierte en dominante, pero debido a las condiciones cambiantes en el sistema, se favorecen sucesivamente diferentes especies. La introducción constante de una flora mixta mantiene la competencia por el alimento. A medida que los lodos maduran, los organismos de niveles tróficos más altos, como los rotíferos y gusanos nematodos, pueden establecerse. El conjunto de organismos
como superficies, turbinas o difusores. La principal diferencia entre las lagunas aireadas y el sistema de lodos activados es la ausencia de recirculación de lodos en las lagunas aireadas. En los sistemas de lodos activados, la recirculación de lodo se utiliza para controlar la cantidad de lodo biológico en el reactor de aireación. La concentración de sólidos en las lagunas aireadas depende de las características del agua residual y del tiempo de residencia, y típicamente oscila entre 80 y 200 mg/L, mucho menor que en las unidades de lodos activados convencionales (2000-3000 mg/L). El efluente se decanta antes de ser vertido para separar el agua tratada de los lodos biológicos. El diseño para el análisis de este tratamiento se realiza de manera similar al proceso de lodos activados, pero sin recirculación. Los valores típicos de la constante de velocidad de descomposición de los BETEX en las lagunas aireadas varían entre 3 y 6 días para lagunas con recirculación, y entre 6 y 8 días o más para sistemas sin recirculación. Si la concentración de biomasa en el alimento es despreciable, la edad del lodo coincide numéricamente con el tiempo de retención hidráulico. El sistema se complementa con un tanque de separación de biomasa producida, que puede ser un sedimentador secundario convencional o una laguna facultativa. En este proceso, no se contempla la recirculación de sólidos del decantador hacia la laguna aireada. Por lo tanto, los sólidos suspendidos volátiles en el licor mezclado presentan concentraciones de 200 y 500 mg/L. La degradación anaerobia en la laguna facultativa del material decantado permite eliminar una parte significativa de este material a través de este proceso. Esto contribuye a mantener baja la cantidad de material suspendido en la salida de la laguna, lo que resulta en una menor DBO suspendida y, por ende, una menor DBO total. Sin esta degradación biológica anaerobia, el material decantado se acumularía con el tiempo y eventualmente obstruiría la laguna. Si la última laguna aireada fuera aerobia, el mezclado en ella sería muy efectivo, lo que provocaría que el efluente que contiene BETEX saliera con todos los sólidos biológicos generados durante el proceso de degradación. Esto afectaría negativamente la calidad final del líquido tratado al aumentar la DBO suspendida.
Parte de los lodos generados en las lagunas aireadas decantan dentro de ellas, especialmente en la laguna aireada facultativa, donde se descomponen anaeróbicamente. El resto de los lodos son arrastrados con el líquido tratado, que contiene cantidades muy bajas de BETEX. En estudios recientes, se ha observado que la DQO del efluente que contiene BETEX al ingresar al sistema es de 1775 mg/L. La figura 4.5 muestra cómo disminuye con el tiempo a medida que se aplica este tratamiento. Para evaluar los resultados del tratamiento de BETEX con este método, realizó un análisis utilizando espectrometría de masas y cromatografía de agua en la salida de una laguna de aireación. A continuación, se presentan los resultados obtenidos: Reactor de Biopelículas En los últimos años, se han logrado avances significativos en el área de tratamiento biológico de efluentes mediante procesos que utilizan biopelículas soportadas sobre
resultados mostraron que, para una mayor concentración de alimentación de los compuestos, se requería un biorreactor más largo, y para diferentes flujos, incluso con una alta cantidad de biomasa en el biorreactor, se necesitaba un tiempo de residencia mínimo para la biodegradación total de los compuestos BETEX. Además, se observó que una porosidad más baja favorecía el proceso de biodegradación de los compuestos BETEX. Respecto al área del biorreactor, se concluyó que es directamente proporcional a la cantidad de compuesto biodegradado.
alternativa ecológica para el tratamiento. Ya que son solventes ya sea en forma liquida o en forma de gas altamente contaminantes y cuando no se puede evitar su uso en el proceso hay que buscar alguna manera de tratarlos y reducir sus emisiones, para no dañar al medio ambiente y fomentar el desarrollo sustentable
En conclusión, los tratamientos físicos, químicos y biológicos de RP's (Residuos Peligrosos) representan un enfoque integral y multidisciplinario para abordar los desafíos asociados con la gestión y eliminación de estos materiales. El tratamiento biológico por lodos activados es una eficaz tecnología para la eliminación de compuestos BETEX (Benceno, Tolueno, Etilbenceno y Xileno) presentes en aguas residuales. Este método aprovecha la actividad de microorganismos para degradar estos contaminantes orgánicos presentes en los RP's, convirtiéndolos en compuestos menos tóxicos y más seguros para el medio ambiente. Por lo tanto, la selección del tratamiento más adecuado para los RP's depende de diversos factores, como la naturaleza de los residuos, su composición química, la cantidad producida y los requisitos regulatorios locales. En muchos casos, se requiere una combinación de tratamientos físicos, químicos y biológicos para lograr una gestión eficaz y responsable de los RP's, minimizando su impacto ambiental y protegiendo la salud pública.
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