CINETICA DE BIOACUMULACION DE FOSFATOS

CINETICA DE BIOACUMULACION DE FOSFATOS MEDIANTE UN LODO
ANAEROBIO
Jesús Rodríguez-Martínez*; Perla del Rocio Serrano-Parra y Yolanda Garza-García
Departamento de Biotecnología, Facultad de Ciencias Quimicas, Universidad Autonoma de
Coahuila, Blvd. V. Carranza y J. Cárdenas V. Saltillo, Coah. México, ZC 25000, Tel/fax:
(8) 4100722, email*: [email protected]
RESUMEN
Las pérdidas aceleradas de P debido a un manejo intensivo en tierras de cultivo y aguas
residuales adicionales de la industria automotríz contienen altas concentraciones de ion fosfato y
ion sulfato liberados durante el proceso de fosfatizado de rotores, lo cual, puede contribuir al
problema de eutroficación en aguas dulces en diversas regiones de Coahuila; México(1). El tema
de este estudio fue el de investigar la cinética de incorporación del ion PO4-3 en el lodo granular
tratado con altas concentraciones de fosfato, así como lodo no tratado y Acinetobacter sp aislada
de este consorcio durante la digestión anaerobia en reactores batch de aguas residuales y modelo
para el caso de la cepa, del proceso de fosfatizado de rotores desechados por la industria metalmecánica. La temperatura fue de 33ºC y el pH de 7.0. Comprobando mayor eficiencia en la cepa
de Acinetobacter sp aislada del consorcio. La bioacumulación del lodo granular aumenta de
manera significativa al somerlo a altas concentraciones de fosfato esto con respecto al consorcio
no tratado.
INTRODUCCIÓN
El aporte natural de los nutrientes a las aguas superficiales es limitado(2) ; sin embargo, el vertido
no controlado de desechos sólidos, aguas servidas domésticas e industriales y el uso excesivo de
fertilizantes provocan un enriquecimiento por nutrientes de las aguas, promoviendo el
desmejoramiento progresivo de la misma, llevando a un fenómeno conocido como eutroficación,
proceso dinámico que puede ser continuo y, dependiendo de su grado de contaminación, las
aguas pueden ir desde oligotróficas, hasta aguas hipertróficas (3).
La remoción biológica de fósforo, comúnmente es realizada por lodos activados los cuales,
contienen microorganismos del género Acinetobacter, que son reportados como acumuladores de
fósforo intracelularmente en forma de polifosfatos permitiendo su aplicación en la eliminación de
concentraciones problemáticas de fosfatos. Durante este tratamiento, los procesos anaerobios se
separan de los aerobios dando como resultado la incorporación de altos niveles de P (4).
MÉTODOS
El agua original de esta planta presenta las siguientes características (en g/l): DQO 2.25; Sulfato
0.802; PO-34 0.706, el lodo granular de reactores UASB para diferentes tratamientos de agua en el
laboratorio. Fueron llevados a cabo seis experimentos (por duplicado), usando en cuatro reactores
(en los cuales se utiliza el consorcio) los siguientes sustratos diluidos en medio mineral con la
siguiente composición en gramos por litro; 0.3 NH4Cl; 0.1 MgCl22H2O; 0.08 CoCl2 6H2O; 0.2
NiCl2 ; 0.001 ZnCl2 (5). El pH fue ajustado a 7.0 a una temperatura de 33 °C. La formación de
metano y nitrógeno molecular fue monitoreada con un cromatógrafo de gases (Varian 3400)
equipado con un detector de conductividad térmica y una columna capilar Atmole sieve 30
mx0.53 IK serie N° 9196421, presión 5 psi a 50 °C y He como gas acarreador. El DQO total de
cada uno de los reactores batch fue validado como se describe en American Public Health
Association, 1971.
Los experimentos realizados en reactores batch en condiciones anaerobias con lodo granular
tomado de un reactor UASB y sometido a una concentración inicial de 24 g/l de fosfato.
Posteriormente se reviso, en dos experimentos (a y b) la capacidad fosfoacumulativa del lodo
tratado con fosfato inicial y dos experimentos (c y d) con lodo no tratado, utilizando
concentraciones menores de fosfato como sustrato. El proceso de fosfoacumulación por
Acinetobacter sp (e y f) fue revisado, por la detección del ion fosfato residual en el medio de
cultivo utilizado con concentraciones iniciales de 2-4 g/l del ion fosfato.
RESULTADOS.
A
800
B
700
D
600
C
500
400
300
200
100
0
0
20
40
60
80
100
Tiempo (h)
Figura 1. Incorporacion del ion fosfato, con
lodo granular inducido(a y b) y no inducido (c
y d)
mg DQO/L
PO4 mg/l
Los siguientes resultados y la tabla muestra que la inducción del lodo (caso a y b) favorece la
incorporación de ion fosfato, en los reactores con lodo no inducido (caso c y d) la remoción de
fosfato es mínima. Para el caso e y f Acinetobacter ssp logra excelentes resultados.
A
B
2000
1800
1600
1400
1200
1000
800
600
400
200
0
C
D
0
20
40
60
80
TIEMPO (h)
Figura 2. Consumo de materia organica
100
e
e
mg N2/l
PO4 mg/l
5000
f
4500
4000
3500
3000
60
f
50
40
30
2500
2000
20
1500
1000
10
500
0
0
0
100
200
300
400
500
600
700
0
800
200
400
600
800
TIEMPO (h)
Tiempo (h)
Figura 4. Foramación de Nitrógeno molecular,
en los reactores con cepa de Acinetobacter sp.
Figura 3. Cepa de Acinetobacter sp , aislada del
consorcio. Utilizando dos concentraciones diferentes
Tabla I. Cinética de incorporación de fosfatos bajo diferentes condiciones ya indicadas.
Experimento
(a)
(b)
% Incorpora- Velc.
ción de PO4 en Incorporación
96 h
del PO-34 mg/l
*h
76.16
0.8429
73.34
Velc.
de V.
formación de formación de
N2 ,
g CH4 /l * h
mg/l * h
0.076
1X10 -6
0.89
0.0693
9X10 -7
0.0641
-
(c)
6.18
0.0161
(d)
4.02
0.0037
-
-
(e)
78.92
9.0936
0.0752
-
(f)
87.64
17.56
0.0711
-
CONCLUSIONES.
Los resultados muestran que si el lodo granular se somete inicialmente a altas concentraciones de
fosfato y después se utiliza para remover fosfatos, se mejora su capacidad de incorporación del
ion esto nos indica que la inducción es factor importante para mejorar las cualidades de
acumulación que pueden ser del orden de 70-76 % mientras que las células no inducidas
incorporan del 4 al 6 %. Por otra parte, se comprobó la capacidad fosfoacumulativa de
Acinetobacter sp aislada del lodo granular inducido, alcanzando eficiencia superior a los dos
casos anteriores.
BIBLIOGRAFÍA
1. Paul J. A. Withers, ian A. Davidson, and Robert H. Foy. (2000). Prospect for controlling
Nonpoint phosphorus loss to water: A UK Prespective. J environ. Qual. 29: p. 167 - 175.
2. Gerard Kiely. (1999). Book Environmental Engineering p. 738 - 751.
3. American Public Health Association (1992) Standard methods for the examination of
wastewater, 16 th ed. American Public Health Association, Washington D. C.
4. McInerney, Linda D. Stetzenbach, Michael V. Walter. (1997). Manual of environmental
microbiology. American Society for Microbiology, p. 325 – 333.
5. Jesús Rodríguez Martínez. (1998) Tratamiento de aguas residuales de diferentes industrias
de la región. Proyecto de investigación aprobado por el conacyt, 1998