Tratamiento Biologico de Lixiviados
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TRATAMIENTO BIOLÓGICO DE LIXIVIADOS
1. INTRODUCCIÓN
En los sistemas de lagunas de estabilización y oxidación, se aprovechan procesos biológicos naturales, en los que formas vivas microscópicas reducen las sustancias orgánicas a formas poco oxidadas, algunos sólidos son disueltos o pasan al estado líquido, y se desprenden gases, que contienen principalmente anhídrido carbónico, metano, sulfuros y trazas de otros.
El tratamiento biológico, con base a nuestros bioproductos es capaz de suprimir factores limitantes que restringen la velocidad del crecimiento microbiano y el metabolismo de las sustancias contaminantes, los factores controlados generalmente son las concentraciones de nutrientes, la concentración de oxigeno molecular, el potencial redox etc., aportan además, estimulo a la población autóctona mejorando su metabolismo.
2. OBJETIVOS
2.1. OBJETIVOS GENERALES
Prevenir los deterioros ambientales, aplicando mecanismos y técnicas adecuadas para el control de los desechos vertidos que pueden ocasionar contaminación a los sistemas hídricos en escorrentía, acuíferos subterráneos y en el suelo.
Recuperar y mantener la capacidad instalada del sistema de tratamiento de aguas.
Llevar a cabo un programa biotecnológico para el manejo de los desechos sólidos (lodos) producidos por el sistema mitigando los problemas ambientales.
2.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS
Realizar el manejo ambiental utilizando un programa basado en la aplicación de un tratamiento biológico para la biodegradación de materiales contaminantes.
Cubrir el riesgo de salubridad, diezmando la aparición de insectos que son vectores de enfermedades endémicas e infectocontagiosas.
Prevenir la contaminación de las fuentes subterráneas de agua y los cuerpos hídricos circundantes mejorando la calidad de las aguas para vertimiento.
3. DESCRIPCIÓN DEL PROCESO
El tratamiento biológico de lixiviados se logra mediante dos tipos de reacciones a saber:
REACCIONES BIOQUÍMICAS
- Implantación de la colonia bacteriana
- Reproducción bacteriana
- Reducción de microorganismos patógenos
- Biodegradación de materia orgánica.
- Combinación con elementos inorgánicos (formación de proteínas)
- Mineralización de metales pesados
- Estabilización del pH.
- Liberación de Dióxido de carbono y agua
REACCIONES FÍSICAS
- Eliminación y biodegradación de compuestos que generan olores fétidos
- La turbidez desaparece paulatinamente.
- Reducción de vectores de contaminación.
- Películas de grasas y aceites no presentes.
- Degradación de jabones y detergentes.
- La limpieza del sistema (paredes, tuberías etc.) es evidente.
- Lograr efluentes con criterios de calidad que mitiguen el impacto ambiental ante la posibilidad de ser vertido a otros cuerpos hídricos.
FASES DEL TRATAMIENTO BIOLÓGICO
1. La primera fase del tratamiento biológico consiste en el incremento de la
biodisponibilidad de los contaminantes.
Los lixiviados contienen compuestos recalcitrantes, Xenobióticos e Hidrofóbicos
que imposibilitan las reacciones termodinámicas, imposibilitando los enlaces entre
enzimas y el sustrato (impedimento estérico). Se pueden presentar poca
solubilidad acuosa y adsorción del contaminante a partículas del suelo o absorción
a líquidos en fases no acuosas. En algunos casos la toxicidad de los elementos a
tratar inhiben los procesos biológicos que puedan lograr el objetivo de
degradación.
La microfracturación de las partículas de la solución contaminante permite elevar
la biodisponibilidad de los lixiviados y generar mayor superficie de exposición a los
agentes biológicos aumentando su potencial de biodegradabilidad.
Esta fase del tratamiento se logra mediante la inoculación de bacilos de las
especies Aglomerans, Cereus, Subtillis y Megaterium.
Estos microorganismos están en capacidad de producir enzimas del tipo
Monooxigenasas, Dioxigenasas, Hidrolasas, Dehidrogenasas, Amidasas y
Transferasas que en procesos de metabolismo típico alteran los compuestos
contaminantes hacia intermediarios metabólicos de gran facilidad en el proceso de
descomposición.
Poseen la capacidad de producir biosurfactantes ramnolipidos extracelulares que
solubilizan y facilitan la penetración de los hidrocarburos a través de la pared
celular, emulsificantes naturales de hidrocarburos. Contienen además enzimas
degradadoras de hidrocarburos en la membrana citoplasmática.
Contamos con géneros bacterianos que presentan una gran diversidad
metabólica, capaces de transformar, biodegradar y utilizar como fuente de carbono
compuestos hidrófobos. (Ver Ilustraciones 1 y 2)
Ilustración 1 Biodegradación de Compuestos Xenobióticos
Ilustración 2 Biodegradación de Compuestos Hidrofóbicos
2. La segunda fase consiste en la biopotenciación del sistema mediante la
inoculación de microorganismos específicos para la degradación de los
compuestos contaminantes.
Los microorganismos pueden degradar elementos contaminantes en forma de
cultivos mixtos (varias especies que mantienen una relación simbiótica). El
tratamiento biológico implica una compleja interacción de especies microbianas,
entre las que se encuentran bacilos de la especie Aglomerans, Lincheniformis,
Cereus, Megaterium, Badis, Subtillis y Azotobacter especialmente.
En esta mezcla de poblaciones los consumidores primarios inician el proceso de
degradación y los consumidores secundarios utilizan los productos metabólicos de
los primeros para degradarlos. Además facilitan el crecimiento de los primarios,
suministrándoles productos metabólicos (como factores de crecimiento),
eliminando tóxicos mediante cometabolismo y produciendo intercambio de
material genético.
3. La tercera fase consiste en la biopotenciación del sistema mediante
suplementación nutritiva
Los nutrientes son substancias minerales necesarias para el desarrollo de los
microorganismos y se pueden dividir en cuatro grupos: fuentes de Carbono,
Fósforo, Nitrógeno y oligoelementos o elementos minoritarios (micronutrientes). La
fuente de carbono en nuestro caso es el contaminante, y proporciona el carbono
necesario para producir compuestos celulares, productos metabólicos (CO2, agua,
enzimas).
La fuente de Nitrógeno proporciona el elemento necesario para la producción de
aminoácidos y enzimas. La fuente de fósforo interviene en la formación de
compuestos energéticos dentro de la célula que se utilizan en los procesos de
reproducción y degradación. La fuente de oligoelementos constituye un conjunto
variado de elementos como hierro, cobre, zinc, azufre, cobalto, manganeso,
magnesio, calcio y otros compuestos que dependen del tipo de microorganismo y
del proceso que se realiza. Las concentraciones de los mismos son muy pequeñas
(menos de 1 ppm. en total). Normalmente se incorporan como micro nutrientes y
se pontencializan los que el suelo provee.
Ilustración 3 Esquema general de la biodegradación de elementos tóxicos
Ilustración 4 Ejemplo de Reacción de Biodegradación
4. La cuarta fase de tratamiento consiste en vencer condiciones limitantes por la
presencia de metales y sales
Los metales y las sales en altas concentraciones intoxican a los microorganismos
o actúan como biocidas. Entre estos se incluyen metales pesados, sodio en alta
concentración, sales inorgánicas (NaCl, sulfatos, carbonatos, etc.). En general la
presencia de sales y metales disminuye la velocidad de degradación en forma
importante a menos que se disponga de microorganismos tolerantes en el
tratamiento o se haya producido una bioaumentación con consorcios resistentes.
Nuestros microorganismos fijan sobre su estructura celular metales en forma
activa (metabólica) o pasiva (absorción y adsorción) reteniéndolos e impidiendo
que migren. Esta característica es importante para los procesos de tratamiento
biológico de contaminantes con metales tóxicos.
Las características bioquímicas en algunas de nuestras cepas son la producción
de poli-3-hidroxialcanoatos, acumulación de metales pesados y producción
enzimas útiles como la fenilalanina, deshidrogenasa y endoglucosidasas, a lo que
se añade su gran capacidad de degradar compuestos alifáticos halogenados y
aromáticos.
Estos microorganismos conforman un consorcio microbiano extremo halótolerante
para la biodegradación de lixiviados mediante mecanismos de carboxilación y de
acetilación, logrando finalmente la degradación del metales pesados.
4. VENTAJAS DEL TRATAMIENTO BIOLÓGICO
Las bacterias por ser facultativas (anaeróbicas y aeróbicas) y gracias a sus ciclos vitales de alimentación, reproducción, etc., permiten una acción ininterrumpida, efectiva y más rápida que cualquier otro sistema. Las condiciones para la conservación de la colonia son mínimas.
Los costos de manejo y disposición se reducen considerablemente, ya que la materia orgánica se mantiene controlada y no hay necesidad de recurrir a tratamientos complejos que requieren maquinaria (aumento en gastos de energía), sustancias químicas tóxicas, exceso de operarios, gastos en transportes etc.
Con este tratamiento se evita la remoción mecánica de los lodos y cienos formados en el fondo del sistema.
No se expone a daños la infraestructura de contención e impermeabilización.
No se requieren obras para tratar externamente los lodos extraídos. Se evitan los costos de disposición final.
El tratamiento es económico y requiere de muy poco tiempo.
Se evitan todos los problemas de manejo ambiental como son la generación de olores y vectores de contaminación generados por limpiezas mecánicas.