Remoción conjunta de materia orgánica, nitrógeno y fósforo mediante un sistema combinado entre lodo anaerobio y microalgas a escala de laboratorio (2022)
RESUMEN : El tratamiento de aguas residuales mediante procesos biológicos es uno de los métodos más empleados en la actualidad. Esto debido a la naturaleza compleja de dichas aguas, a su composición y a la posibilidad de implementar ambientes (anaerobios, aerobios, anóxicos) que permitan la remoción de nutrientes como el carbono (C), nitrógeno (N) y fósforo (P). Por otro lado, la acumulación de nutrientes en los cuerpos de agua altera la estructura y el funcionamiento de los ecosistemas acuáticos, al amenazar su estabilidad. Con base en lo anterior, el objetivo de esta investigación fue diseñar y evaluar un sistema alternativo para el tratamiento combinado de aguas residuales domésticas. El sistema incluye una primera fase anaerobia para la descomposición de la materia orgánica presente en el agua residual y en la segunda fase, un proceso en el que la eliminación de nutrientes es realizada mediante un cultivo de microalgas en un fotobiorreactor. El tren de tratamiento fue alimentado con un agua residual sintética de características similares a un agua residual doméstica, al mantener una relación C:N:P media de 100:10:1. La concentración media en el afluente en términos de demanda química de oxígeno (DQO), nitrógeno total (NT) y fósforo total (PT) fue de 628 mg/L, 64 mg/L y 8 mg/L respectivamente. Los parámetros de operación del sistema incluyeron un tiempo de retención hidráulica (TRH) de 6 h en la fase con lodo anaerobio y de 24 h en la fase con microalgas. Otros parámetros de importancia fueron el tiempo de retención de solidos (TRS) en la fase anaerobia de 15 d y de 2 d en el fotobiorreactor, así como un fotoperiodo de 24 h a una intensidad lumínica de 5000 lux. Adicionalmente, se realizó un estudio de la ecología microbiana de microalgas en el fotobiorreactor y cultivos in vitro de especies modelo de algas verdes y cianobacterias mediante la aplicación de técnicas fluorimétricas. De acuerdo con los resultados obtenidos, factores ambientales como la iluminancia y la temperatura favorecen la dominancia de las cianobacterias sobre otros grupos taxonómicos de microalgas. Sin embargo, parámetros operativos como el TRS pueden ser ajustados para controlar las poblaciones de microalgas en fotobiorreactores y favorecer la eliminación de nutrientes. A partir de la operación del sistema híbrido se obtuvieron eficiencias para la remoción de DQO del 94%, del 30% para el NT y del 15% para el PT. Estos resultados permitieron concluir que cultivos mixtos de microalgas pueden ser empleados como tratamiento terciario para la eliminación de nutrientes en sistemas de tratamiento de aguas residuales domésticas.