Aplicaciones

B&B LatAm TOP 5

TRATABILIDAD APLICACION #1: INDUSTRIA FARMACEUTICA

Una industria farmacéutica deseaba analizar si constitututivo específico, en este caso MCB (monoclorobenceno) podría llegar a inhibir la biodegradación de otros componentes presentes en el efluente industrial.  A los efectos de estudiar el impacto se realizaron monitoreos de las tasas de consumo de oxígeno para distintas diluciones del constitutivo a estudiar en condiciones similares a la operación actual, i.e. diferentes dosis de MCB en distintas celdas de respirometro conteniendo mezclas idénticas del residuo líquido industrial y recirculado de lodo.

La lectura comentada de la curva es la siguiente.  Tenemos un primer máximo de ca 500 mg/L hr dentro de la primer hora de contacto lo que refleja la oxidación de un primer grupo de constitutivos altamente biodegradable.  Al poquito tiempo, entre una y dos horas, podemos ver un segundo máximo correspondiente a constitutivos fácilmente biodegradables - no tanto como el primer grupo pero con buena biotratabilidad.  La posición relativa de las distintas curvas sugiere que este segundo máximo corresponde a la biodegradación del monoclorobenceno.  A continuación del segundo máximo puede verse el comportamiento de compuestos orgánicos de lenta biodegradabilidad y siendo completamente oxidados oscilando entre las 5 y 7 horas de contacto.  Las tasas de consumo de oxígeno comprendidas entre las 7 y las 13 horas de contacto representan la biodegradación de un grupo final de constitutivos, posiblemente nitrificación, antes de que se reestablezcan condiciones/tasas endógenas.  El hecho que las tasas de consumo de oxígeno vuelvan a los valores endógenos indica que esencialmente todos los constitutivos orgánicos presentes han sido biodegradados.         

TRATABILIDAD APLICACION #2: INDUSTRIA PAPELERA

Una industria papelera deseaba evaluar el impacto de un aumento de carga orgánica en la eficiencia de remoción de su instalación existente.  En este caso, se ensayaron distintas concentraciones de manera de estudiar distintos cocientes material orgánico vs inventario de biomasa, específicamente para valores f/m = 0.5, 1 y 1.5,respectivamente  representados por las curvas rosa, naranja y marrón.  Las tasas de consumo de oxígeno, específicas a la biomasa medidaa como fracción volátil del nivel de sólidos suspendidos, fueron medidas mediante un respirómetro de alimentación directa.  

La lectura comentada de la curva es la siguiente.  Los valores obtenidos para las tasas de consumo de oxígeno específicas indican un alto nivel de oxidación de constitutivos orgánicos fácilmente biodegradables.  Observamos un primer máximo ya dentro de la primera hora de contacto.  Se registra un segundo máximo entre las primeras y cuartas horas de contacto para las concentraciones de alta tasa, i.e. f/m 1:1 y 1.5:1 .  Esta reacción también se produce en la alternativa de baja tasa, i.e. f/m 0.5 pero se superpone a su primer máximo.  En el caso de las dos concentraciones de alta tasa no hay una cantidad inicial suficiente de microorganismos para oxidar el  efluente a las tasas máximas posibles pero dicha biomasa crece rapidamente para completar la reacción dentro de las 4 horas.  La biodegradación de los constitutivos fácilmente digeribles es seguida de una larga estela de compuestos orgánicos de muy baja biodegradabilidad.  Las curvas de tasas específicas de consumo de oxígeno correspondientes a los valores 1.0 y 1.5 indican que la planta de lodos activados existente requeriría varias horas de contacto para lograr la completa biodegradación de los constitutivos orgánicos presentes.  El hecho que esas dos curvas no "aterricen" en los valores endógenos aún después de veinte horas de contacto indican que la oxidación de los constitutivos orgánicos presentes en el efluente no ha sido completada.  En este caso el contexto de baja tasa sería el identificatorio/caracterizador de la planta.   

TRATABILIDAD APLICACION #3: INDUSTRIA LACTEA

Una planta de tratamiento municipal, de tipo lodos activados, experimentaba sistemáticamente significativas pérdidas de eficiencia, especialmente en el sector de nitrificación,  sospechosamente concentradas en los fines de semana y posterior lunes.  Un oportuno relevamiento de industrias de la cercanía reveló intensas operaciones de limpieza empeando sales de amonio cuaternario en una industria láctea de la zona.  Se decidió llevar a cabo un estudio de tratabilidad tomando muestras muestras del clarificador primario de la planta municipal y ensayando distintos tenores del mencionado desinfectante.  La primera curva que se obtuvo, reflejando el impacto de distintas concentraciones en las primeras 24 horas de incubación, indicó inhibiciones o corrimientos crecientes en la proporción de presencia del agente de limpieza/desinfección empleado.        

La lectura comentada de la curva  es la siguiente.  El efluente del clarificador primario presenta una curva con símbolos azules comenzando prácticamente a partir de las 6 horas.  La recuperación del efecto inhibidor de las distintas concentraciones ocurre antes de las 48 horas de contacto tal como lo muestra la segunda curva - ver más abajo..   

La lectura comentada de la curva, básicamente una extensión de la anterior,  es la siguiente.  A partir de las 48 horas de contacto empieza a aumentar la demanda de oxígeno por la biodegradación del propio material a estudiar.  Un balance de masa final indica que el constitutivo a estudiar es totalmente biodegradado en todas las concentraciones dentro de las 96 horas de contacto.   

Finalmente, por diferencia de los valores obtenidos con las muestras conteniendo TCMP y los valores obtenidos con las muestras sin TCMP logramos retratar el impacto de la presencia de los compuestos de amonio cuaternario en el proceso de nitrificación.  Para concentraciones de compuestos de amonio cuaternario con valores mayores a 10 mg/L no hay nitrificación.  Nitrificación parcial en las muestras con 2 y 2 mg/L QUAT.  Prácticamente el umbral inhibidor de inhibición de nitrificación era menor a 2 mg/L.  Estos resultados indican que los compuestos de amonio cuaternario eran posiblemente, si no directamente la causa del desbalance de la planta durante los fines de semana y los lunes, especialmente en el sector de nitrificación, implementado mediante un filtro percolador..  Una vez biodegradas, los martes, la operación completa se reestablecía hasta el próximo shock.    

TRATABILIDAD APLICACION # 4: INDUSTRIA PETROQUIMICA

A los efectos de poder evaluar instancias de potencial  inhibición/toxicidad a su ya existente y encaminado efluente industrial, una industria petroquímica deseaba saber hasta que grado o porcentaje podría incorporar un nuevo líquido residual sin impactar la operación de la planta instalada.  Para ello, se  estudio el comportamiento del efluente existente (no aparece en la gráfica) vs. el comportamiento de distintas diluciones del nuevo afluente en el efluente ya conocido, en progresivos  porcentajes como muestra la figura, i.e. 33%, 50%, 67%, 100%.

 La lectura comentada de la curva es la siguiente.  De abajo hacia arriba vemos como altas concentraciones del nuevo líquido dilatar el despertar del proceso biológico.  En la opción menos "agresiva" el proceso biológico ya arranca prácticamente a las 50 horas de contacto mientras que en todos los otros casos las curvas convergen a una valor "meseta" de 400 por un gran número de horas, escapándose la curva roja del 50% recién cerca de las 230 horas de contacto y aún así llegando a apenas al 80% de la dilución con solamente 33% de nuevo líquido.  La convergencia de las tres curvas a esencialmente un mismo máximo "meseta" es característico de los casos con inhibición/toxicidad.  Especialmente reflejado en la curva exitosa (33%) vemos un primer grupo de constitutivos biodegradados completamente en las cercanías de las 50 horas de contacto, también observado pero retardado en las curvas de 50% y 67%.  El comportamiento posterior de la curva indica por lo menos otros dos grupos de constitutivos, siendo evidenciado en segundo en las cercanías de las 100 horas de contacto.  Estudios de tratabilidad posteriores permitieron determinar que era posible realizar un blending del nuevo líquido hasta un 25%  con el efluente existente sin poner en riesgo la operación de la planta de tratamiento.

TRATABILIDAD APLICACION #5: DETECCION DE BIOPOLIMEROS

Si bien la formación de biopolímeros en contextos de plantas de lodos activados ha sido conocida ya hace algunos años sólo recientemente ha habido un fuerte interés en el tema.  En algunos casos por problemas con las tecnologías, e.g. sistemas de biomembranas, en otros casos por disturbios en plantas convencionales como ser incidencias de bulking, reducción de eficiencia de transferencia de oxígeno, pobre decantabilidad en el clarificador secundario y niveles de descarga de DQO inaceptables.  Asimismo la presencia de biopolímeros puede afectar también la deshidratabilidad de los barros a disponer.    Las tasas de biodegrabilidad de los biopolímeros son en general menores que los compuestos químicos solubles lo cual puede afectar la eficiencia de tratamiento de la planta y los resultados obtenibles en el secundario.

El origen de la formación de biopolímeros puede ser variado: niveles insuficientes de nutrientes, cambios de temperatura, bajos porcentajes de biomasa activa así como las dinámicas de los distintos microorganismos. Técnicamente puede tratarse de polímeros extracelulares, e.g. envolviendo la célula, o bien intracelular, bajo la forma de glicogeno y acido poli-beta-hidroxibutírico). 

Mediante la comparación de gráficas de tasas de demanda de oxígeno es posible detectar y cuantificar presencia de biopolímeros como sigue.  En efecto, mediante del empleo de curvas de demanda de oxígeno puede estimarse la fracción activa de biomasa, por ejemplo empleando un sustrato conocido, e.g. acetato, produciendo una gráfica como la siguiente: 

Replicando el experimento con culturas poseedoras de biopolímeros obtenemos curvas del tipo siguiente, donde vemos la demanda de oxígeno requerida asociada a la oxidación de biopolímeros, como ilustra el siguiente respirograma:.

TRATABILIDAD APLICACION #6: INDUSTRIA DE CARNE/BIOPOLIMEROS 

De forma más o menos similar al caso anterior puede verse cuantificarse instancias de biopolímeors en una gran cantidad de efluentes, en este caso, del sector procesador de carne.

TRATABILIDAD APLICACION #7: INDUSTRIA LACTEA/BIOPOLIMEROS 

Este caso dentro del contexto de biodegradación de lactosa nos muestra la prácticamente ausente presencia de biopolímero, en el primer respirograma con DQO = 400 mg/L, y la sustancial formación de biopolímero experimentada al aumenta la carga un 50%. 

Significativa formación de biopolímeros como resultado de valores de carga mayores, i.e. 600 mg/L.

TRATABILIDAD APLICACION #8:  INDUSTRIA CERVECERA/BIOPOLIMEROS

Detección de biopolímeros en efluente de industria cervecera.

TRATABILIDAD APLICACION #9: TRATABILIDAD ANAEROBICA

Las gráficas de más abajo reflejan la mayor o menor biotratabilidad de tres líquidos residuales diferentes (todos provenientes de industrias de alimentos), comparados con un control de biodegradación anaeróbica de etanol.  Los efluentes correspondientes a los íconos triangular amarillo y rombo marrón llegan a igualar la producción de biogas con una considerable demora en la evolución de sus respectivos procesos biológicos.

TRATABILIDAD APLICACION #10: TRATABILIDAD ANAEROBICA y TOXICIDAD

Mediante distintas formulaciones de ácido peroxiacético se relevó el impacto de distintas concentraciones en un proceso anaeróbico, fundamentalmente evaluado por la generación de gas.  A medida que consideramos niveles menores del constitutivo estudiado vemos como la generación de gas comienza cada vez más a la izquierda.y de forma más ágil, i.e. mayores pendientes.

TRATABILIDAD APLICACION #11: OTRAS APLICACIONES

Fundamentalmente por un problema de "logística" nos es inconveniente en este momento incorporar más ilustraciones, alternativa que deberemos diferir en el corto plazo.  De todas maneras, para finalizar vamos a querer mencionar otras aplicaciones que si bien no podremos ilustrar en la forma que lo hemos hecho en los casos anteriores, han demostrado ser convenientemente analizadas en términos similares a los expuestos.  Sin que configure una enumeración para nada exhaustiva arbitrariamente destacamos algunas, a saber 

• monitoreo de procesos y celdas anóxicas
• determinación de biodegradabilidad, e.g. aeróbica,  de constitutivos orgánicos de lixiviados de rellenos santiarios
• seguimiento y determinación de estabilidad de procesos de compost y recomendaciones, e.g. mantener niveles de humedad mayores a 45%
• relevamiento de características de tratabilidad y mejoramientos en suelos de refinería, impregnados con TPH
• determinación de las constantes o coeficientes cinéticos, intrínsecos o extantes, para el diseño a escala real
• estudio de respuestas de un sistema existente a descargas o sobrecargas súbitas
• determinación de insuficiencia de nutrientes, e.g. calcio
• determinación de la cantidad de material orgánico aún presente en lodos de lagunas facultativas y determinar si es posible su aplicación directa ("land application") sin procesado adicional

Para terminar, reflexionemos sobre la sensatez de basar decisiones estratégicas, políticas y programas ambientales (tanto municipales como industriales),  y sus enormes inversiones asociadas que deberán prestar servicios de mediano y largo plazo, en caracterizaciones precarias o en  información supuestamente "representativa" pero realmente apenas amurada en unos pocos y frágiles puntos de apoyo.   Construir algo  que no va a funcionar o cumplir lo que queremos es cuestionable desde varias perspectivas.  Tan importante como esto es recordar algo que a veces no se enfatiza demasiado: todo lo que no recuperemos deberá tratarse.  Parte de algunas soluciones es mantener el tamaño del problema chico.  Hay dimensiones para las cuales no hay tecnologías que puedan resolver el desentendimiento.

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