Tesis
Biofiltración de aguas residuales para eliminar nitratos y fosfatos.
Fecha
2017-10-05Autor
Altamirano Segovia, Norma Eleana
Institución
Resumen
BOFILTRACIÓN DE AGUAS RESIDUALES PARA ELIMINAR NITRATOS Y FOSFÁTOS
Norma Eleana Altamirano Segovia, Marina Olivia Franco Hernández.*
*Depto de Química UPIBI-IPN. Av. Acueducto S/N, Col. Barrio La Laguna Ticomán. CP 07340. 57296000 ext 56324, Fax ext 56325.
Email:ofranco@upibi.ipn.mx.
Biofiltración, Nitratos, Fosfatos, Aguas residuales
Introducción. La biofiltración se define como todo proceso
biológico utilizado para el control o tratamiento de compuestos
orgánicos e inorgánicos presentes en el agua residual. Tanto las
raíces como las partes aéreas de las plantas necesitan compuestos
nitrogenados por lo que éstas, utilizan como fuente de nitrógeno
principalmente nitratos y amonio, y en algunos casos puede ser el
nitrógeno atmosférico. La absorción de nitratos (NO3-1), esta
mediada por un mecanismo de simporte, por cada mol de nitrato
que entra a través de la membrana celular, son necesarios 2 mol
de ión hidronio (H+) y el gasto de energía correspondiente a un ATP
y un mol de ión H+ (1). En México existen muy pocos procesos que
usen especies vegetales para dar tratamiento a aguas residuales
con exceso de sales de nitratos y fosfatos. En este proyecto se
plantea la biofiltración con Heleantus annuss (girasol), como parte
de un tratamiento para agua residual industrial de la empresa
ASJISU.
Metodología. Se utilizó agua potable como control y agua residual
industrial de la planta de tratamiento AISJISU. Se realizó la
caracterización fisicoquímica y microbiológica del agua residual. La
especie vegetal fue H annuss, y tres soportes (tezontle negro,
tezontle rojo y arcilla). Se realizaron 30 cultivos por cada soporte,
mediante semillas que fueron regadas con agua potable hasta el
brote de las primeras hojas, de aquí en adelante se hicieron dos
tratamientos, uno fue riego con agua potable, y el segundo con
agua residual. Las plantas se cosecharon al aparecer las flores (2
meses). Se determinó humedad, número de hojas y longitud, se
dejaron secar y se separaron en raíces, tallos, hojas y flor, se
molieron hasta polvo fino y se determinaron nitrógeno total por el
método Kjehdal y fosfatos por el método Watenabe. Se desarrolló
un sistema de recirculación y aireación semi continua de agua y
agua residual. Con el fin de que los únicos nutrientes para la planta
fueran proporcionados por el agua, cada 24 horas se inundaron
éstas para mantenerlas húmedas. Al final del tratamiento se
evaluaron nitratos y fosfatos.
Resultados y discusión. El análisis microbiológico del agua
residual demostró la presencia de Salmonella sp en una cantidad
de 1000 UFC /mL y 1010 UFC Coliformes totales /mL; 88.3mg
DBO/L y 800 mg DQO/L. Después del tratamiento estos valores se
modificaron, en cuanto a los análisis microbiológicos, ya no se
encontró Salmonella y los coliformes totales disminuyeron a 106
UFC Coliformes totales /mL, rebasando todavía la norma. En cuanto
a la DBO al final del tratamiento se encontró un promedio de 45
mgO2/L y para DQO se encontró un promedio de 400 mgO2/L. En
los dos últimos casos si se cumple con la norma 001, que marca
que debe existir 75 mgO2/L. Por otra parte la concentración de
Nitrógeno total en el agua residual fue de 33.85 mg de Nitrógeno/L
por lo tanto esta será la cantidad máxima de nitrógeno aportado a
las plantas, al final del tratamiento se encontró una concentración
de 18 mg de Nitrógeno/L. La concentración de fósforo soluble en el
agua residual es de 22 μg de P-PO43-/L y al final del tratamiento fue
de 13 μg de P-PO43-/L. Se demostró que el mejor crecimiento de
estas plantas, se obtuvo cuando se usó tezontle rojo como soporte
con una altura promedio de 12.76 cm. La mayor concentración de
fósforo se acumuló en la flor, estos resultados se esperaban
debido a que algunos autores como Frank y Colen (2000),
demostraron que la mayor concentración de nutrientes se acumula
en la flor y que después darán lugar a la formación de semillas que
son reservorio de nutrientes. Con respecto a la concentración,
también se ha descrito que entre los macronutrientes, el fósforo es
uno de los que existe en menor cantidad en proporción al nitrógeno
y al carbono con una concentración de 9.1 μg/Kg de planta. La
mayor concentración de nitrógeno en esta especie se encontró en
la flor con un valor de 650 mgN/Kg de planta; y en tallos y hojas,
realmente no hubo diferencia significativa (620mgN/Kg de planta),
tanto para las plantas regadas con agua de la llave como las
regadas con agua residual. La raíz es la parte en la que la
concentración fue menor. Las concentraciones de nitrógeno total y
fosfatos en los otros soportes fué menor. La mayor concentración
de nitrógeno es en la flor, lo cual concuerda con Salisburry y Ross
(2000), ya que en esta parte se acumula la mayor concentración los
nutrientes debido a que es un reservorio natural. Al final del
tratamiento el valor de DBO y DQO del agua residual disminuyó de
45 a 55%, la concentración de nitrógeno en el agua residual
disminuyó en un 65%, aunque se sugiere que parte de este
nitrógeno pudo haberse perdido como N2, por los procesos de
desnitrificación en el agua.
Conclusiones y perspectivas. Hasta el momento el crecimiento de
las plantas de girasol ha resultado mejor en tezontle rojo, y el peor
es la arcilla. La concentración de fosfatos absorbida por la planta
fue menor en la arcilla. Probablemente el tezontle rojo provee de
una cantidad de fierro soluble que permite que la planta de girasol
absorba una mayor cantidad de nutrientes. Con respecto al agua
residual, los nitratos y fosfatos disminuyeron en todos los soportes,
sin presentar diferencias significativas. La mayor concentración de
nitrógeno es en la flor. El proceso solo permitió disminuir en un 45%
la DBO y la DQO se sugiere dejar un mayor tiempo en contacto con
las plantas o incrementar el número de plantas para disminuir hasta
el 80 % los valores de DBO y DQO.
Agradecimientos. Este proyecto fue financiado por la SIP-IPN
200080831, 20091312.
Al M. en C. Jesús Torres, profesor del Departamento de Química
Analítica de la ESIQIE.
1. SALISBURRY, F.B. y ROSS, C.W. 2000. Fisiología de las
plantas. Bioquímica vegetal. Ed. Thomson Learning. 523 pp.
2. SALISBURRY, F.B. y ROSS, C.W. 2000. Fisiología de las
plantas. Desarrollo de las plantas y fisiología ambiental. Ed.
Thomson Learning. 988 pp.
3. WILLIANS, E. G. Algunos aspectos de la retención de
fosfatos y su disponibilidad en suelos. 1960. 79 Congreso
Internacional de la Ciencia del Suelo. Vol. 111. 60.
Madison. USA.