Evaluación del tratamiento biológico para la remoción del color índigo del agua residual industrial textil, por un consorcio microbiano, en lecho fluidizado (2012)
El objetivo del presente estudio fue evaluar el sistema de remoción de color índigo azul de un efluente de tintorería a través del tratamiento biológico con células inmovilizadas en un reactor piloto de lecho fluidizado. Con este estudio de carácter explorativo, de preparación de terreno para próximas investigaciones, se pretende dar un aporte a la investigación de los tratamientos de aguas textiles con colorantes complejos, estudiar las bacterias pertenecientes a los medios de crecimiento nativo y su capacidad de adaptación a efluentes textiles, evaluar materiales de soporte para la adhesión de bacterias y estudiar los RTLF, los cuales han sido estudiados cada vez con mas frecuencia en los tratamientos de efluentes industriales complejos. El siguiente estudio consta de dos etapas, la primera etapa fue desarrollada a escala de laboratorio, y la segunda etapa, a escala piloto. La primera etapa, inició con un muestreo en una empresa de teñido de índigo, a partir de las muestras de sedimento y líquido, tomadas de las descargas de agua utilizadas en la producción de tintura de hilo con color índigo y, a través de diferentes experimentos en medios de crecimiento, sólido y líquido, fue realizado el aislamiento de seis bacterias nativas. De las bacterias aisladas, se conformó un consorcio bacteriano nativo, el cual incrementa la eficiencia de remoción de carga orgánica, debido a la sinergia y al complemento de actividades metabólicas de cultivos mixtos dentro de una comunidad microbiana (Serna et al., 2009). Las cepas con mejor capacidad de decoloración se combinaron para conformar cuatro consorcios I, II, III, y IV, con el fin de potenciar el proceso de decoloración. Los porcentajes de remoción que se alcanzaron fueron, 64, 73, 76 y 59 %, respectivamente. Las cepas individuales no presentaron tan buen resultado, como lo hacen los consorcios (Guerrero et al., 2010). Las cepas 1, 4, y 5 fueron registradas a través de análisis SEM. En esta etapa también fue evaluada la toxicidad de los siguientes materiales de soporte, propuestos para ser utilizados en el RTLF, vidrio residual, dos plásticos reciclados diferentes, y carbón de antracita, a través de medios sólidos de cultivo y visualización de crecimiento bacteriano. El carbón antracita y el plástico reciclado No.2, fueron sugeridos a partir de ésta evaluación. Paralelo a los anteriores estudios realizados en el laboratorio de microbiología industrial de la Universidad Nacional Sede Medellín, en el Laboratorio de Biorremediación y Desarrollo Tecnológico, de La Facultad de Minas, fueron desarrollados los siguientes estudios a escala de laboratorio y escala piloto. Los protocolos de validación y calibración para el seguimiento de los procesos, fueron rigurosamente realizados, los cuales corresponden a los parámetros de DBO, DQO y color. El protocolo de DBO es producto de la tesis para ser utilizado en el laboratorio de Biorremediación, los demás parámetros DQO y color, fueron empleados en el presente estudio. Con la información de la caracterización físico-química y bioquímica del efluente textil, fueron analizadas las concentraciones de los diferentes parámetros y el posible origen durante el proceso textil, además, esta información presentó elementos para formular un efluente sintético textil. Este fue realizado con cuatro diferentes fuentes de carbono, índigo, y tres surfactantes de tipo no iónico (Alcohol ceto estearílico de 23 moles de óxido de etileno, Alcohol tridesílico de 6 moles de óxido de etileno y NOVASINTEX DS SS). Este efluente sintético fue utilizado durante las pruebas de aislamiento, conformación de consorcio y evaluación en el RTLF. La segunda etapa del presente estudio evaluó la adaptación de un consorcio microbiano nativo (inóculo de una planta de agua residual industrial textil), a un efluente simulado de tintorería, la viabilidad de utilizarlo en el RTLF, con material de soporte, y el efecto de la concentración de color en la eficiencia de remoción de la demanda química de oxígeno, DQOT y DQOS, y el color del agua residual textil simulada. A través de consideraciones y previa información de la literatura, fue realizado el diseño, la construcción y el montaje de la planta piloto para el tratamiento de agua textil con dos reactores, CSTR (baño tina o efluente sintético) y RTLF. Posteriores evaluaciones de los materiales de soportes, las mallas y los difusores de aire, en el RTLF, determinaron la configuración final del RTLF. En montajes especiales, fueron realizados estudios de bioaumentación y bioadaptación de un inóculo tomado del efluente textil en un reactor discontinuo, a escala de laboratorio para la preparación del consorcio. Después de determinar decoloración de índigo en la unidad de bioaumentación, a través del modo discontinuo, fue realizada la puesta en marcha del RTLF. La operación del RTLF comenzó a través de la inmovilización y la adherencia de bacterias en la antracita, la cual fue registrada por medio de SEM. Posterior a la adherencia, fue evaluado el efecto de la carga en la eficiencia del RTLF. El RLF fue alimentado continuamente durante tres fases, con concentraciones de índigo de 50, 70 y 100 mg/L, con un tiempo de retención hidráulica (TRH) de 24 h, con caudal de alimentación de 16.6 L/d, y caudal de aire de 20 l/min, durante 16 días. Los resultados a escala de laboratorio indicaron que es posible lograr el tratamiento aeróbico de agua residual textil, después de obtener un inóculo adaptado a las fuentes de carbono de tensoactivos e índigo. En el reactor trifásico, los efluentes con más alta remoción de DQO, total, soluble y color soluble fueron 93,1%, 96,4% y 88%, respectivamente. Los mejores resultados para la remoción de DQO total y color soluble fueron logrados con la carga de 50 mg Color /L.d, mientras que el mejor resultado para la remoción de DQO soluble se logró con la máxima carga de 100 mgColor L-1d1. El RTLF presentó excelentes resultados empleando un TRH de 24 h, el cual es inferior al evaluado en estudios anteriores. Las bacterias aisladas, el consorcio microbiano, y el inóculo nativo, presentaron adaptación al efluente textil. Sin embargo, el fenómeno de decoloración, debe ser estudiado más profundamente. La calidad del efluente del tratamiento puede ser evaluado para incorporar un tratamiento terciario que disminuya las concentraciones de sólidos disueltos, para ofrecer un agua de reuso al proceso de teñido textil. Con este trabajo se justifica el empleo de reactores versátiles, como lo es el RTLF, para el tratamiento de efluentes textiles.