INFLUENCIA DE LA PRESENCIA DE IONES CLORURO EN UN

Octubre del 2000
INGENIERÍA HIDRÁULICA Y AMBIENTAL, VOL. XXII, No. 3, 2001
INFLUENCIA DE LA PRESENCIA
DE IONES CLORURO EN UN SISTEMA
DE LODO ACTIVADO
INTRODUCCIÓN
Diferentes tecnologías han sido estudiadas y aplicadas
para el tratamiento de las aguas residuales, dependiendo
su utilización del tipo de contaminación que presente dicho
residual. Si la contaminación es de tipo orgánico se utilizan
los tratamientos biológicos; debido a que muchos de los
residuales generados por el hombre presentan este tipo
de contaminación, el uso de los tratamientos biológicos
se encuentra muy extendido.
Uno de los más utilizados es el proceso aerobio de
lodos activados, en el mismo se suministra aire a los
microorganismos que crecen suspendidos en el residual
a tratar, de manera que oxidan la materia orgánica a dióxido
de carbono, otros productos finales y nueva biomasa.
Existen industrias, como las tenerías, que vierten
residuales caracterizados por presentar no solo un alto
contenido de materia orgánica sino también
concentraciones elevadas de iones cloruro.
Se muestran los resultados alcanzados al realizar un
estudio de las afectaciones que se producen en los valores
de los parámetros y constantes característicos de un
proceso de lodo activado al ser tratado un residual sintético
con diferentes concentraciones de iones cloruro.
MATERIALES Y MÉTODOS
En la figura 1 se muestra el esquema del sistema de
tratamiento con el que se trabajó:
El reactor utilizado (1), recibía la alimentación
proveniente del depósito donde era preparada (2) a través
de una bomba peristáltica (3) que garantizaba el flujo
deseado. El difusor de vidrio poroso (4) introducido en
cada reactor, mantuvo durante todo el tiempo de trabajo,
completamente mezclado el contenido del mismo,
proporcionando el oxígeno necesario para la oxidación de
la materia orgánica.
Resumen / Abstract
El proceso de lodos activados es uno de los sistemas de
tratamiento biológico más utilizado por el hombre para
tratar aguas residuales. En el presente trabajo se
describe la experiencia llevada a cabo al someter a
este tipo de tratamiento un residual preparado en el
laboratorio con diferentes concentraciones de cloruro
de sodio para conocer la influencia del mismo en los
valores de los parámetros y constantes característicos
de los procesos de lodos activados. Los resultados
alcanzados muestran una disminución del coeficiente
de producción de biomasa y de la eficiencia de
remoción al aumentar la concentración de iones cloruro
en el residual, así como un aumento en el coeficiente de
muerte de biomasa.
Palabras clave: lodos activados, concentración de
iones cloruro.
The activated sludge process is one of the most employed
systems for the biological treatment of wastewater. This
paper describes the experimental procedure carried on
when this treatment is applied to a synthetic waste at
different concentrations of sodium chloride with the
purpose of knowing its influence on the parameters and
constants characteristics of the activated sludge
process. The results show decreasing values of both,
the biomass production coefficient and the removal
efficiency of organic matter as the chloride
concentration increases, while the decay coefficient
become higher.
Key words: activated sludge, chloride concentration
María A. Montesinos Menéndez, Ingeniera Química, Asistente, Facultad de Ingeniería Química, Instituto Superior Politécnico José
Antonio Echeverría (ISPJAE)
Miguel A. Díaz Marrero, Máster en Ciencias, Ingeniero Químico, Profesor Auxiliar, Centro de Investigación de Procesos (CIPRO),
ISPJAE, Ciudad de La Habana e-mail: miguel@quimica.ispjae.edu.cu
35
El residual tratado se sometió a un proceso de
sedimentación (5) con la finalidad de recoger el sólido
biológico y retornarlo al reactor. El efluente de este
tratamiento se recogió en un depósito (6) con el fin de
evitar la pérdida de sólidos y por consiguiente la afectación
de la edad de lodo en el reactor.
Con estos datos se determinaron los valores de razón
de carga de lodo con el objetivo de aplicar la ecuación de
diseño de los sistemas de lodo activado:
1
= Y b ∆B x − b
θx
FIG. 1 Esquema del sistema de tratamiento por lodos activados.
El aire suministrado al tratamiento biológico, así como
el necesario para la recirculación del lodo, se mantuvo
mediante un compresor (7) acoplado al sistema.
Se trabajó con un residual sintético de extracto de
levadura que presentaba un balance nutricional adecuado
para ser sometido a tratamiento aerobio.
Se realizaron cuatro corridas experimentales en las que
se varió la concentración de iones cloruro, adicionando al
residual una solución de cloruro de sodio:
Corrida
1
2
3
4
ρ(Cl-) (mg L-)
0
500
1 000
1 500
Parámetros de operación:
Volumen efectivo del reactor (V) - 3,5 L
Tiempo de retención hidráulico (θ) - 0,75 d
Edad de lodo (θx ) - 5, 10 y 15 d
pH - entre 6,5 y 7,5
Análisis realizados según las técnicas estándares:
Demanda Química de Oxígeno (DQO):
Concentración de iones cloruro en la alimentación (ρ(Cl-)).
Sólidos suspendidos volátiles en el licor mezclado
(SSVLM)
ANÁLISIS DE LOS RESULTADOS
En la tabla 1 se reportan los valores medios y
desviaciones estándares de los datos obtenidos en las
diferentes corridas que se realizaron para las tres edades
de lodo y las diferentes concentraciones de iones cloruro
suministradas.
36
Los resultados aparecen en la tabla 2.
De los valores reportados se aprecia que al aumentar
la edad de lodo disminuye el valor de la razón de carga de
lodo debido al aumento de la concentración de los SSVLM;
sin embargo, al aumentar la concentración de iones cloruro
aunque esta tendencia se mantiene, los valores de razón
de carga de lodo van aumentando debido a que los iones
cloruro hacen disminuir la viabilidad de los
microorganismos presentes en el sistema.
A partir de los valores obtenidos en la tabla 2 se
determinaron gráficamente los parámetros de coeficiente
de producción de biomasa (Yb) y el coeficiente de muerte
de biomasa (b).
Los resultados obtenidos se muestran en la tabla 3 y
figura 2.
Como se observa, los resultados alcanzados
confirman lo planteado anteriormente ya que al
aumentar la concentración de iones cloruro, disminuye
la producción de biomasa aumentando su coeficiente
de muerte.
Al correlacionar el coeficiente de producción de biomasa
con la concentración de iones cloruro se obtiene el gráfico
de la figura 3.
Una correlación diferente se obtiene al graficar el
coeficiente de muerte de biomasa contra la concentración
de cloruro (figura 4).
Los valores de los porcentajes de remoción para las
distintas edades de lodo se reportan en la tabla 4 y la
representación gráfica de la misma se refleja en la figura 5
Como se observa al aumentar la edad de lodo
independientemente de la concentración de iones cloruro,
aumenta el porcentaje de remoción, lo cual es lógico si se
tiene en cuenta que también aumenta la concentración de
SSVLM.
Tabla 1
Valores medios y desviaciones estandares de los datos obtenidos en las corridas
realizadas.
Edad de lodo ( θ x)
5 (d)
r(Cl) (mg/L)
X
0
1 000
1 500
Se
(mg/L)
SSV
(mg/L)
So
(mg/L)
Se
SSV
(mg/L) (mg/L)
Se
(mg/L)
SSV
(mg/L)
789
780
131
1 539
818
132
2 341
93
62
282
76
26
245
90
33
346
X
833
237
711
749
179
1 359
738
135
1 726
Desv.
142
28
39
119
47
204
135
31
146
X
817
242
489
834
214
1 053
780
177
1 164
Desv.
66
46
41
61
45
207
113
45
276
X
841
286
429
876
266
834
873
249
1 005
Desv.
158
36
54
144
40
99
212
66
136
Edad de lodo ( θx)
Tabla 3
Valores determinados de los coeficientes de
producción de biomasa (Yb) y el de muerte de
biomasa (b) para las diferentes concentraciones de iones cloruro.
b
(d)
R2
0,217
0,016
1
500
0,199
0,019
0,998
0,47
1 000
0,144
0,024
0,982
0,79
0,69
1 500
0,138
0,042
0,988
0,97
0,84
5 (d)
10(d)
15(d)
ρ (Cl-)
(mg/L)
∆Bx
(mg/mg d)
∆ Bx
(mg/mg d)
∆ Bx
(mg/mg d)
0
0
1
0,53
0,39
500
1,11
0,56
1 000
1,56
1 5000
1.76
(mg/L)
So
(Mg/L)
221
Tabla 2
Valores de las razones de carga de lodo (D Bx),
calculados para los valores medios de la tabla
anterior.
ρ(Cl-)
15 (d)
812
Desv.
500
So
(mg/L)
10 (d)
Los valores de los porcentajes de remoción para las
distintas edades de lodo se reportan en la tabla 4 y la
representación gráfica de la misma se refleja en la
figura 5.
Yb
(mg SSV/mg DQO)
Como se observa al aumentar la edad de lodo
independiente de la concentración de iones cloruro, aumenta
el porcentaje de remoción, lo cual es lógico si se tiene en
cuenta que también aumenta la concentración de SSVLM.
37
FIG. 2 Obtención de las constantes Yb y b para las diferentes
concentraciones de cloruro.
FIG. 4 Variación del coeficiente de muerte de biomasa (b) con la
concentración de iones cloruro.
FIG. 3 Variación del coeficiente de producción de biomasa (Yb)
con la concentración de iones cloruro.
FIG. 5 Porcentaje de remoción para las diferentes concentraciones
de iones cloruro y edades de lodo.
Tabla 4
Porcentaje de remoción para las diferentes
concentraciones de iones cloruro y edades de
lodo.
Edad de
lodo
(d)
38
Porcentaje de remoción
Sin Cl -
500
(mg/L)
1 000
(mg/L)
1 5000
(mg/L)
5
72,8
71,5
70,3
65
10
78,1
76
74,3
69
15
83,8
81,7
77,3
71
Al analizar como varían los porcentajes de remoción
para una misma edad de lodo se observa que estos
disminuyen al aumentar la concentración de iones cloruro,
lo que está relacionado con el aumento de la remoción
específica por una disminución de la concentración de los
SSVLM al aumentar la concentración de iones cloruro en
el sistema.
CONCLUSIONES
Al analizar la influencia de la concentración de
cloruros en el tratamiento por lodos activados se aprecia
que para concentraciones de 1 500 mg/L de este ion,
se producen afectaciones importantes en algunos de
los parámetros para el diseño y en la eficiencia del
proceso, como son:
1. Los valores del coeficiente de producción de biomasa
decrecen con el incremento de la concentración de iones
cloruro, reduciéndose su valor para esta concentración en
un 36,4 %
2. El coeficiente de muerte de biomasa se incrementa
con la concentración de iones cloruro, llegando a ser 2,6
veces superior al coeficiente cuando estos no estaban
presentes.
3. La eficiencia de remoción del proceso va
disminuyendo con el aumento de la concentración de iones
cloruro, siendo más significativo el decrecimiento para la
concentración máxima empleada, donde el valor,
comparado con la dosis de 1 000 mg/L disminuye en un
5% o más para todas las edades de lodo.
BIBLIOGRAFÍA
DROSTE, R.: Theory and Practice of Water and
Wastewater Treatment. EU, 1997.
HERNÁNDEZ, A.: Depuración de aguas residuales, 2da. ed.
España. 1991.
MENÉNDEZ, C. PÉREZ, J.: Procesos para el tratamiento
biológico de aguas residuales industriales, ISPJAE,
Ciudad de La Habana, 1991.
Standard Methods for the Examination of Water and
Wastewater, 15th ed. EU, 1980.
OCTUBRE DEL 2000
39