ESCUELA POLITCNICA DEL EJRCITO DEPARTAMENTO DE CIENCIAS DE

ESCUELA POLITÉCNICA DEL EJÉRCITO DEPARTAMENTO DE CIENCIAS DE LA VIDA CARRERA DE INGENIERÍA EN BIOTECNOLOGÍA DISEÑO E IMPLEMENTACIÓN DE UNA PLANTA PILOTO PARA REMOCIÓN DE DQO DE AGUAS RESIDUALES DE LA INDUSTRIA TEXTIL, UTILIZANDO EL INÓCULO MICROBIANO NATIVO I 5 Autor: Dolly Muñoz Upegui Directora: MSc. Alma Koch Co-director: Ing. Pablo Araujo

INTRODUCCIÓN Campos más competitivos de producción a escala mundial Leyes y normativas Industria Textil Problemas medio ambientales Talleres pequeños Vitales para la economía local

INDUSTRIA TEXTIL La elaboración de telas se divide en dos etapas: la fase seca y la fase húmeda. Los procesos textiles generadores de agua residual en la industria textil son: Proceso Porcentaje de descarga Características del AR de AR Desgomado 15% Agua cargada de materia orgánica y sólidos. Descrude 20% Agua con ácido. 65% Agua con hipoclorito de sodio. 5% Empresas textiles TAR Mercerización Blanqueo Teñido Agua con colorantes dispersos, directos y reactivos, antiespumantes y álcalis. Lavado Agua caliente en p. H alcalino para remover impurezas tales como tierra, grasas y fibras. Río Patate, Provincia de Tungurahua. Fuente: El Telégrafo 2009

CONTAMINACIÓN DEL AGUA VERTIMIENTO Compuestos orgánicos e inorgánicos Concentración superior al límite tolerable Río Cutuchi Fuente: El Telegrafo, 2004

Formulación del Problema El consumo de agua se estima entre 100 y 170 m 3 de agua por tonelada de tela producida (Pey, 2008). Fuente: Greenpeace, 2006 0, 72 CTVS c/ m 3 Colorantes Orgánicos Productos Inorgánicos p. H alcalino Fuente: Greenpeace, 2006

Justificación del Problema Agua Residual de la Industria Textil (ARI) Tratamiento químico Alta DQO Tratamiento físico El 90% de las industrias ecuatorianas desechan sus efluentes contaminados a cuerpos receptores de agua, como ríos. SOLUCIÓN Tratamiento combinado Tratamient o biológico

TRATAMIENTOS BIOLÓGICOS Fundamento La actividad metabólica de los microorganismos tiene la capacidad de remover componentes indeseables en el AR TIPOS DE TRATAMIENTOS T. AERÓBIO T. ANÓXICO Compuestos no tóxicos o biodegradables

Objetivos Objetivo General Diseñar e implementar una planta piloto para remoción de DQO de aguas residuales de la industria textil, utilizando el inóculo microbiano nativo I 5. Objetivos Específicos • Comprobar la remoción de DQO en agua residual real utilizando el inóculo I 5. • Realizar el escalado de la biomasa, inóculo nativo I 5, a volúmenes entre 10 y 20 litros. • Determinar la concentración de sólidos suspendidos volátiles presentes en el agua residual textil y en su efluente tratado. • Determinar las constantes cinéticas de crecimiento microbiano utilizando el inóculo nativo I 5. • Comprobar si la combinación del tratamiento biológico con electrocoagulación es efectiva para reducir la concentración de DQO a los niveles establecidos en la normativa 203 del Municipio de Quito.

Participantes y Zona de Estudio • Desarrollo investigativo: – Laboratorio de Microbiología Ambiental (ESPE) – Empresa “Textiles Tornasol” • Financiamiento: Empresa “Textiles Tornasol” (Carapungo) • Periodo de investigación: Enero-Septiembre del 2011

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

PLANTAS DE TRATAMIENTO BIOLÓGICAS DE AR Consideraciones fundamentales de diseño para una planta de tratamiento de aguas residuales (Reynolds & Richards, 1996) Inóculo seleccionado I 5 Características Capacidad de remoción del contaminante Capacidad de sedimentación IVL ≈ 500 m. L/g

Diseño e Implementación de PPTAR Parámetros Unidad Valor Caudal L. h-1 1, 08 hidráulico h 48, 00 Volumen L 50, 00 Tiempo de retención Muñoz, 2011

Muñoz, 2011

Escalado de la Biomasa Según Rojas (2000) la concentración de SSVL en el licor mixto oscila entre 1500 y 10000 mg SSVL/L.

Operación de la PPTAR Control de las variables de proceso 1) Oxígeno Disuelto (O. D) El O. D para un tratamiento de aguas residuales en un sistema aerobio debe oscilar entre 2 y 6 mg O. D/L 2) p. H El p. H se mantuvo constante entre 6 y 7 durante toda la experimentación en el reactor tipo pistón de flujo continuo.

Operación de la PPTAR Control de las variables de producción 1) Demanda Química de Oxígeno DQO Tiempo DQO inicial* DQO final (Horas) (mg. L-1) 0 808 -- 24 802 540 48 799 375 72 796 672 96 796 802

Operación de la PPTAR 2) Sólidos Suspendidos Volátiles SSVL Para este sistema la relación F/M es 0, 143 Kg. DQO/Kg. SSVL. día. Para un sistema aerobio, normalmente oscila entre 0, 05 y 1, 5 Kg. DQO/ Kg. SSVL. día (Orozco, 2005).

Determinación de las constantes cinéticas y estequiométricas Balance de Masa Constantes Unidad Valor Tasa neta de Remoción U de sustrato remoción de mg DQO/ sustrato mg SSVL*d 0, 079 Cte cinética de Km saturación de mg DQO/L 68, 531 Día-1 0, 067 Monod Máxima tasa ko de remoción unitaria Tasa de K remoción de (mg. día/L)-1 9, 7*10 -4 sustrato Permiten interpretar la remoción de sustrato orgánico total , soluble e insoluble (Orozco, 2005)

Determinación de las constantes cinéticas y estequiométricas Interpretación universal de producción de biomasa Tasa neta de Producción dx/xdt crecimiento de Día-1 0, 195 estequiométrico mg. SSVL/ 0, 386 de producción mg. DQO biomasa de Biomasa Coeficiente Y Coeficiente Ke endógeno Día-1 0, 114

Determinación de las constantes cinéticas y estequiométricas Coeficiente Consumo de Oxígeno β estequiométrico de mg. O 2/ conversión de mg. DQO sustrato en oxígeno respirado 0, 554

CONCLUSIONES

La remoción de DQO del agua residual textil fue del 54 % utilizando el inóculo microbiano nativo I 5 bajo las condiciones de operación establecidas. El escalado se realizó progresivamente para permitir la adaptación de los microorganismos al medio de trabajo La concentración promedio de sólidos suspendidos volátiles presentes en licor mixto es de 2806, 6 mg SSVL/L Muñoz, 2011 El efluente tratado mantuvo una concentración de 1290 mg SSVL/L, valor por debajo del límite establecido, logrando un efluente clarificado.

RECOMENDACIONES

Recomendaciones Caracterización para determinar que tipo de microorganismos están participando en la remoción de DQO Inóculo I 5 Estabilización en la PPTAR Comercialización Sistema con recirculación RFP Analizar los lodos para determinar la relación entre la tasa de utilización del sustrato y la edad de los lodos en un sistema con recirculación

AGRADECIMIENTOS A Dios y a mi Familia, por su apoyo incondicional. Expreso gratitud a mis profesores de la ESPE y en especial a la Máster Alma Koch y al Ingeniero Pablo Araujo por la ayuda científica y técnica en la elaboración de este proyecto. A la empresa “Textiles Tornasol”, por el financiamiento del proyecto gracias al cual fue posible el presente trabajo de investigación.