Biological removal of alkylbenzenes from aqueous and gas phases

Abstract

Esta tesis está enfocada al tratamiento biológico de efluentes contaminados con derivados del benceno que comprenden ql tolueno, etilbenceno e isómeros del xileno (TEXs). Los estudios fueron realizados tanto en fase líquida como en fase gas. La eliminación de TEXs en fase acuosa se realizó con reactores en discontinuo. Los objetivos planteados en dichos experimentos fueron determinar los rangos adecuados que se deben utilizar en los ensayos (oxígeno disuelto, pH, DQO (total y soluble), NTK (total y soluble), BDO5, amoníaco libre y concentración de nitratos (NO2) y nitritos (NO3) para lograr la bioeliminación de los TEXs. Se comparó la capacidad de eliminación de dos lodos activos, intentando mejorar la capacidad del lodo menos eficiente mediante inoculación con el lodo que resultó ser más eficiente. A la importancia de lograr la eliminación de los mencionados compuestos orgánicos, se le adicionó al estudio la problemática de presentarse un exceso de amonio que es el compuesto nitrogenado que predomina como residuos en las aguas de refinería. Por tanto, se planteó como objetivo principal de esta otra parte del estudio el determinar los parámetros óptimos para que los lodos activos logren la biotransformación de amonio en nitratos (nitrificación). Los siguientes objetivos tuvieron como finalidad acoplar la capacidad de eliminación de TEXs con la actividad nitrificante de ambos lodos. Se estudiaron los efectos que los TEXs, a diferentes concentraciones, tienen sobre la actividad nitrificante. Conociendo que la propia fuente de nitrógeno (ion amonico) a concentraciones elevadas puede provocar inhibición del proceso biológico, se realizaron ensayos acoplando la eliminación de diferentes concentraciones de TEXs con un rango amplio de concentraciones de amonio. Los objetivos perseguidos en los estudios con reactores continuos en fase gas se basaron en el tratamientos biológico por medio de biofiltros, como sistemas para biopurificación de corrientes de aire contaminadas con tolueno. Una de las metas fundamentales al trabajar con biofiltros es mantenerlos en condiciones optimas de operación. Uno de los problemas principales que presentan los biorreactores de lecho fijo en general es el aumento de la biomasada. Un exceso de biomasa puede originar oclusiones y caminos preferenciales que provocan pérdidas de carga. El objetivo de los experimentos realizados se centró en comparar varios tratamientos físicos y químicos, aplicados para evitar la acumulación de biomasa, con la finalidad de determinar a los más eficientes y conocer cuales son sus ventajas y desventajas. Continuando con el tema de la biomasa en biofiltros y basando las siguientes investigaciones en estudios recientes que han señalado las ventajas de un biofiltro donde la biomasa se ha acumulado de manera uniforme a lo largo del soporte inerte, se diseño un experimento donde se comparaba el crecimiento de biomasa y la eficiencia de dos biofiltros, uno de los cuales operaba con un sistema de alimentación dividida (zona superior y media del cuerpo del reactor) y con un flujo descendente; el segundo reactor era de control y se mantuvo con una sola entrada general y también un flujo descendente. El estudio tuvo como objetivos seguir la acumulación de biomasa en el biofiltro y deducir si con el sistema de entrada múltiple se conseguía mejorar la capacidad de eliminación al aumentar la concentración total del tolueno pero alimentándola de forma dividida en el reactor. Como objetivo final del proyecto, el biorreactor se detuvo y se invirtió el flujo de aire de descendente a ascendente, determinando si dicho cambio incrementaba la eficiencia de eliminación del biofiltro y realizando comprobaciones sobre la acumulación de biomasa. Al biofiltro conrol no se le invirtió el flujo hasta que dejo de operar el biofiltro experimental y también se le hicieron determinaciones periódicas de la acumulación de biomasa. Se observó que en los reactores con flujo dividido aumenta la estabilidad y la eficacia del proceso. Además, la biomasa se acumula de forma más homogénea.