Estudio de un proceso de minimización de lodos por ozonación

Abstract

Una gran cantidad de lodo es producida a partir de procesos de tratamiento biológico aerobio de aguas residuales, lo cual se ha convertido en un serio problema. El tratamiento y la eliminación del exceso de lodo producido a partir de este proceso requieren de altos costos, que pueden representar hasta 65% del total de operación de la planta. Con el fin de reducir el exceso de producción de lodo, nuevos procesos de desintegración que implican métodos mecánicos, químicos, térmicos y biológicos, han sido desarrollados. El objetivo general de este estudio fue caracterizar y optimizar un proceso de minimización de lodo por ozonación en un reactor Batch con tres tipos de lodo: lodo modelo I-XH, lodo modelo II –XP y lodo modelo III Planta Toluca Norte- XI. El lodo modelo uno (mayor XH, microorganismos heterótrofos): cultivado en el laboratorio del CIRA, se instalaron dos reactores que funcionaron como batch secuencial, los cuales se alimentaron con agua sintética, funcionando con un tiempo de retención celular de 15 días y teniendo un volumen útil de 30 L. La purga de estos reactores se recolectó para las pruebas de ozonación. El lodo modelo dos (mayor XP, producto de decaimiento de microorganismos): lodo que fue aerobicamente digerido durante 3 meses. Lodo de la Planta Toluca Norte (presencia adicional de XI, materia orgánica inerte). Para las pruebas de ozonación de lodo se determinaron las dosis y concentración de O3 correspondiente a 1, 2, 3, 4 y 5 minutos de tratamiento; utilizando el Método Colorimétrico Índigo y el Método Yodométrico, el segundo método se utilizó para determinar la concentración de O3 en el gas que proviene del generador con un medidor en línea el cual permitió cuantificar O3 aplicado y capturado en dos trampas de KI al 2%. Para los tres tipos de lodo y para los diferentes tratamientos con y sin O3 (T0, T1, T2, T3, T4 y T5), se determinaron los siguientes parámetros físico-químicos como: temperatura, conductividad eléctrica, turbidez, y potencial de hidrógeno (pH); además se determinaron: SST, SSV, DQO total y DQO soluble. Se incluyeron análisis como diámetro de partícula, fosfatos y respirometría para los tratamientos con O3. La concentración de O3 incrementó de acuerdo al tiempo de tratamiento. Con la ozonación directa el lodo modelo II-XP presentó una concentración especifica de 0.04 a 0.22 g O3/g SSV y el lodo de la PTN-XI tuvo valores de 0.08 a 0.27 g O3/g SSV. El ozono causó lisis celular y la cantidad de sólidos disminuyó al aumentar la concentración de O3, en los tres tipos de lodo. La DQO soluble y la turbidez aumentaron de acuerdo a la concentración de O3 en los tres tipos de lodo ya que, la desintegración y la solubilización de los flóculos generan un gran número de micropartículas dispersas en el sobrenadante, además de sustancias orgánicas solubles. La DQO soluble alcanzó hasta 700% de su valor inicial en los tres tipos de lodo. El tamaño de partícula no se vio afectado por el proceso de ozonación. La actividad biológica para el LMI-XH fue mayor en los tratamientos T0 y T1, debido a que la cantidad de bacterias fue mayor y el alimento estimuló el crecimiento de estas; sin embargo para el T3 y T5 la actividad inicio horas más tarde porque el ozono eliminó una gran cantidad de bacterias y las que sobrevivieron a las dosis de O3 tuvieron actividad, se alimentaron y crecieron. Para el LMII-XP la actividad biológica inicial fue nula debido a que el lodo ya estaba digerido y a las dosis de O3; sin embargo, horas después se presentó actividad y crecimiento microbiano. La actividad biológica para el lodo de la PTN-XI inició horas después de la aplicación de ozono.