Remoción de microorganismos durante la

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Resumen
Las operaciones unitarias que
ocurren en los mataderos producen
desechos complejos, los cuales tienen entre otras características contaminantes contener elevadas concentraciones de microorganismos, que
pueden resultar patógenos. Los microorganismos indicadores de contaminación presentes en estos desechos
pueden ser removidos mediante el
proceso de digestión anaerobia.El
objetivo de este artículo es analizar la
eliminación de este tipo de bacterias
en un digestor anaerobio UASB de 20
litros. Se evaluó la eficiencia del sistema anaerobio bajo tres condiciones
de TRH: 4 días, 2.5 días y 1.6 días,
habiéndose obtenido eficiencias promedio de 94.4%, 93.4% y 94.2% de
remoción de CT, CF y EF, respectivamente.
TECNICOS
Remoción de microorganismos
durante la depuración anaerobia
de residuales de mataderos
Por: Elizabeth Vázquez Borges*; Nieve Ballhaus Santo
Profesor investigador, Maestría en Ingeniería Ambiental de la Universidad
Autónoma de Yucatán. Apartado Postal 150 Cordemex, Mérida,
Yucatán, México.
*e-mail:[email protected]
Palabras clave:
Matadero, Anaerobio, Coliformes,
Reactor UASB.
180 / SEPTIEMBRE / 1998
Abstract
Removing microorganisms during
the anaerobic treatment of slaughterhouse waste.
The operation carried out in
slaughterhouse produce complex
waste which, among other contaminants, contains high microorganism
concentrations which could be pathogenic. The potentially contaminating
microorganisms present in such waste can be removed by a process of
anaerobic digestion. This paper studies the elimination of this type of
bacteria in a 20-litre UASB anaerobic digester. The efficiency of the
anaerobic system was evaluated under three hydraulic retention time
(HRT) conditions: 4 days, 2.5 days
and 1.6 days with an average efficiency of 94.4%, 93.4% and 94.2%
removal of CT, CF and EF respectively.
Keywords:
Slaughterhouse, Anaerobic, Coliform bacteria, UASB reactor.
50
TECNOLOGIA DEL AGUA
1. Introducción
os efluentes de mataderos resultan de los procesos de desangrado, desosado, mondonguería, tripería y lavado de corrales,
la mezcla de las distintas líneas produce un efluente complejo que contiene proteínas, microorganismos,
compuestos lignocelulósicos, etc.
Las aguas residuales que se generan
en las instalaciones de los rastros
municipales tienen entre sus características principales, las siguientes: elevado número de microorganismos, incluidos entre éstos los
patógenos; gran cantidad de materia orgánica; alto contenido de macronutrientes, nitrógeno y fósforo,
fundamentalmente (Borja 1995,
Díaz 1990, Martínez et al 1996).
Debido a la presencia de estos desechos, en todo el mundo, se han realizado numerosos estudios de los
tratamientos a aplicar para reducir o
eliminar totalmente los perjuicios
que estos desechos ocasionan al medio ambiente, cuando no se disponen de ellos adecuadamente (Borja
1992, Lema 1987, Negri 1993, Souza 1986). Los tratamientos anaero-
L
bios resultan ser muy eficientes para
la reducción de materia orgánica, alcanzándose por lo general, eliminaciones de DQO y DBO entre 70% y
85% (Moya 1996, Rodríguez et al
1997). El agua residual que es sometida a este tratamiento suele ser
rico en microorganismos, macronutrientes y sólidos suspendidos y si el
residuo, sometido al proceso anaerobio, es de elevado contenido de
materia orgánica como es el caso de
las aguas residuales de los rastros
municipales (Lema et al 1987, Lettinga et al 1991, Martínez et al
1996), el efluente no tendrá las características de calidad requeridas
para ser dispuesto con seguridad,
por lo que se requieren postratamientos al efluente, tanto para eliminación de materia orgánica como
para la remoción de microorganismos que pudieran estar presentes,
incluso patógenos; lo anterior dependiendo, fundamentalmente de la
utilización que se le vaya a dar, bien
sea para agua de riego de hortalizas,
de frutales, jardinería, etc. (Borja
1992, Dionicio et al 1997). Los microorganismos indicadores de con-
ARTICULOS
TECNICOS
Tabla 1
Resultados promedio de los microorganismos y remociones
Ensayo
1
2
3
Duración (semanas)
8
5
9
TRH (días)
4
2.5
1.6
C.T.influente (NMP/100ml)
2.6x107
1.3x108
4.8x107
C.T.efluente (NMP/100ml)
1.2x106
1.6x106
3.1x106
94.8
95.3
93.7
% remoción C.T.
C.F.influente (NMP/100ml)
2.4x10
C.F.efluente (NMP/100ml)
1.4x106
1.6x106
2.7x106
93.6
95.3
92.2
% remoción C.F.
7
1.3x10
4.1x107
E.F.influente (NMP/100ml)
2.7x10
E.F.efluente (NMP/100ml)
5.7x104
8500
2.3x104
95
94.2
93.5
taminación más utilizados son los
coliformes totales (CT), coliformes
fecales (CF) y los estreptococos fecales (EF), las características principales que definen este grupo de
microorganismos son las siguientes: todos ellos bacterias grampositivas, se encuentran en elevadas
concentraciones en las aguas residuales de este tipo de agroindustria,
provienen del aparato digestivo de
los animales de sangre caliente y
potencialmente coexisten con otros
microorganismos patógenos. Por
todas estas características se utilizan para definir la eficiencia de un
sistema de tratamiento, respecto a
los porcentajes de eliminación de
éstos (Vázquez 1994).
2. Materiales y métodos
Para realizar esta investigación
se utilizó un reactor tipo UASB, el
cual se construyó con un tubo de
PVC (cloruro de polivinilo), de 20
cm de diámetro y 64 cm de altura,
con lo que se obtuvo un volumen
útil de 20 litros.Las ventajas de utilizar este modelo de digestor se encuentran en Vázquez y Méndez
(1997). Una descripción más detallada de este modelo se encuentra en
Vázquez y Mejía (1991). El reactor
funcionó a la temperatura ambiente
durante todo el experimento (27 oC
en promedio).Los análisis se realizaron de acuerdo con los métodos
estándar aprobados por la APHA
(1989).
3. Resultados y discusión
En la Tabla 1 se muestran las características resultantes de cada uno
de los tres ensayos. Las variaciones
del influente corresponden a diferentes lotes de agua residual, la cual
durante todo el experimento fue recolectada en el mismo punto de
5
9.3x105
muestreo, en un rastro municipal. El
curso de la digestión anaerobia del
residuo suministrado se siguió en
cada etapa de alimentación del digestor, analizando una vez a la semana cada muestra tomada del influente y del efluente del reactor.
En las Figuras 1, 2 y 3 se muestran las variaciones de las concentraciones de CT, CF y EF en el influente y efluente del reactor anaerobio, así como los porcentajes de
remoción de estos microorganismos, para cada uno de los TRH evaluados. En los resultados mostrados
180 / SEPTIEMBRE / 1998
% remoción E.F.
6
4.5x10
8
51
Fig. 1. Remociones de coliformes totales.
TECNOLOGIA DEL AGUA
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TECNICOS
El agua
para riego
no debe contener
>1.000
col/100 ml
Fig. 2. Remociones de coliformes fecales.
180 / SEPTIEMBRE / 1998
en estas figuras, se aprecia la eficiencia del digestor para la eliminación de estos microorganismos en
este tipo de desechos líquidos.
Los valores de remoción de CT
obtenidos durante el período de
operación del digestor fueron
94.8%, 95.3% y 93.7%, para TRH
de 4 días, 2.5 días y 1.6 días, respectivamente.
Los resultados promedio de CF
durante el período de evaluación del
reactor fueron 93.6%, 95.3% y
92.2%, para TRH de 4 días, 2.5 días
y 1.6 días, respectivamente; en este
mismo orden, las eficiencias pro-
52
Fig. 3. Remoción de estreptococos fecales.
TECNOLOGIA DEL AGUA
medio de remoción de EF fueron
95%, 94.2% y 93.5%.
Moya (1996) describe en su trabajo que la remoción de coliformes
fue cero en un agua residual que
contiene >1200 NMP coliformes
después de ser tratada en un UASB;
en este caso la concentración de coliformes es relativamente baja ya
que otros autores
(Lettinga et al 1991, Martínez et
al 1996, Negri et al 1993, Souza
1986) señalan concentraciones de
coliformes del orden de 104 hasta
1012. Independientemente del TRH
utilizado en ambos casos Moya des-
taca la no remoción de este tipo de
microorganismos.
Si bien las remociones alcanzadas en este trabajo representan una
muy buena eliminación y sustancial
mejoramiento de la calidad inicial
de estas aguas residuales, es imprescindible someterlas a un postratamiento, si el fin es utilizarlas
para riego o bien vayan a ser dispuestas en el medio ambiente. En
los resultados que se presentan en
este trabajo es muy importante destacar que aún cuando se está hablando de remociones superiores al
90%, la calidad del efluente no
cumple con las características recomendadas para un agua de riego, esta Norma marca que bacteriológicamente el agua que se va utilizar
para riego de hortalizas debe contener como máximo 1000 col/100ml
(CNA 1994), se propone la utilización de la desinfección o alcalinización de los efluentes generados para mejorar su calidad final, estos
procesos son utilizados en diferentes trabajos de los que se presentan
en la bibliografía.
4. Conclusiones
1) La remoción de bacterias del grupo coliforme fue positiva.
2) Los TRH utilizados en este experimento permiten que la remoción de microorganismos no deseables en las aguas residuales
completen su ciclo y así sean removidos.
El efluente
2.
exige un
3.
postratamiento
4.
3) El TRH de 4 días permite que la
remoción de CT, CF y EF sea de
94.8%, 93.6% y 95%, respectivamente.
4) El TRH de 1.6 días permite que la
remoción de CT, CF y EF sea de
93.7%, 92.2% y 93.5%, respectivamente.
5) El efluente obtenido en este experimento exige un postratamiento.
6) La carga orgánica de 4.3 kgDQO/m 3/d (TRH=1.6 días) no
demeritó la eficiencia del sistema anaerobio para la eliminación de este tipo de microorganismos.
7) El sistema amortigua las variaciones en las concentraciones
iniciales de coliformes totales,
coliformes fecales y estreptococos fecales del sustrato utilizado.
5.
6.
7.
8.
Agradecimiento
Este artículo forma parte del
proyecto de investigación "Digestión anaeróbica de aguas residuales
de rastros municipales", el cual fue
apoyado por el Consejo Nacional
de Ciencia y Tecnología, convenio
DGICSA-CONACYT 148-89104.
Referencias bibliográficas
1. APHA, AWWA,WPCF. (1989).
Standard Methods for the exa-
9.
10.
TECNICOS
mination of water and wastewater.
Borja P.R. (1992). Control de
reactores anaerobios: parámetros y procedimientos.Trabajo
presentado en el II Taller Latinoamericano de digestión anaerobia, Mexico, D.F.
Borja R.(1995). Kinetic evaluation of an anaerobic fluidisedbed reactor treating slaughterhouse wastewater. Bioresource
Technology 52 pp. 163-167.
CNA (1994). Comisión Nacional del Agua, Calidad del Agua
de Riego, México, D.F.
Díaz B.M.C. (1990). Tratamiento de aguas residuales de
matadero mediante reactores
anaerobios de lecho empacado,
Facultad de Ingeniería, pp. 118, Universidad Nacional de
Colombia.
Dionicio G.V., González B.O.,
González M.S. (1997). Comportamiento de constantes cinéticas durante la fermentación de
agua residual.Memorias técnicas XI Congreso Nacional de
Ingeniería Sanitaria y Ciencias
Ambientales, pp.431-439, Zacatecas, Zac.
Lema J., Mendez R., Blazquez
R. (1987). Aspectos cinéticos
ybiológicos del diseño y operación de digestores anaerobios
de lecho fijo. Tecnología del
Agua, No. 33, pp. 58-66, Barcelona, España.
Lettinga G., Hulshoff P.L.
(1991). UASB process design
for various types of wastewater.
Wat. Sci. & Tech., 24(8), 87107.
Martínez J., Borzacconi L., Mallo M., Galisteo M., Viñas M.
(1996). Treatment of slaughterhouse wastewater, Wat. Sci. &
Tech., 28(12), 99-104.
Martínez J., Galisteo M., Viñas
M.(1996). Tratamiento anaerobio de efluentes con alto contenido de material particulado
lignocelulósico (efluentes de
matadero y frigorífico). Memorias del IV Taller interna-
cional de digestión anaerobia,
pp.249-258, Bucaramanga,
Colombia.
11. Moya M.A.L. (1996). Comportamiento de una descarga de
agua residual de matadero mediante el tratamiento anaerobico-UASB- filtro anaerobico. IV
Seminario-Taller Latinoamericano Tratamiento Anaerobio de
aguas residuales, pp. 337-353,
Bucaramanga, Colombia.
12. Negri E., Mata-Alvarez J., Sans
C., Cecchi F. (1993). Mathematical model of volatile acids
production in a plug-flow reactor treating the organic fraction
of municipal solid waste. Water
Science Technology, vol. 27,
no. 2, pp. 201-208.
13. Rodríguez M.J., Pedraza F.E.,
Garza G.Y. (1997). Tratamiento
de las aguas residuales del rastro municipal de la ciudad de
Saltillo Coahuila utilizando un
reactor anaerobio UASB con un
soporte de bauxita en la parte
superior. Memorias técnicas XI
Congreso Nacional de Ingeniería Sanitaria y Ciencias Ambientales, pp.151-157, Zacatecas, Zac.
14. Souza M.E.(1986). Criteria for
the utilization, design and operation of UASB reactors. Water
Science Technology, vol.18,
no.12, pp.55-69.
15. Vázquez Borges Elizabeth
(1994). Contaminación microbiológica del Agua. Revista
Agua Potable, volumen 8, número 103, Tampico, Tamaulipas.
16. Vázquez B.E., Mejía S.G.
(1991). Digestión anaeróbica
de aguas residuales de la industria henequenera. Agua Potable,
vol. 6 número 89, Tampico,
Tamps.
17. Vázquez B.E.,Méndez N.R.
(1997). Modelos de reactores
anaerobios para aguas residuales. Revista Académica de la
Facultad de Ingeniería de la
Universidad Autónoma de Yucatán, Vol. 1 núm. 3 pp. 69-76.
TECNOLOGIA DEL AGUA
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