Advances in the enhanced biological phosphorus removal process: use of different electron acceptors and influence of limiting conditions
- Autores: Maria del Mar Vargas Prats
- Directores de la Tesis: Juan Antonio Baeza Labat (dir. tes.), Albert Guisasola Canudas (dir. tes.), Carles Casas Alvero (dir. tes.)
- Lectura: En la Universitat Autònoma de Barcelona ( España ) en 2010
- Idioma: inglés
- Tribunal Calificador de la Tesis: Aurora Seco Torrecillas (presid.), Maria Dolors Balaguer Condom (secret.), Paulo Costa Lemos (voc.)
- Materias:
- Enlaces
- Tesis en acceso abierto en: TESEO
- Resumen
La investigación desarrollada en la presente tesis se ha enfocado principalmente en dos temas distintos e interelacionados, ambos enmarcados dentro del campo de la eliminación biológica de fósforo (EBPR). La utilización de diferentes aceptores de electrones por parte de organismos acumuladores de fósforo (PAO) y de los desnitrificantes acumuladores de fósforo (DPAO), ha sido estudiada en los Capítulos 3, 4, 5 y 6. También se ha investigado la actividad PAO bajo determinadas condiciones, comentadas en la bibliografía como posibles causantes del deterioro del proceso EBPR (Capítulos 3 y 7).
En primer lugar, se estudió el comportamiento de la biomasa PAO usando propionato como única fuente de carbono bajo condiciones aerobias permanentes. Un reactor discontinuo secuencial (SBR) fue inoculado con biomasa EBPR anaeróbica-aeróbica y sometido a ciclos aerobios estrictos durante 46 días. Se consiguió una eliminación neta de fósforo en el SBR sin la presencia de fase anaeróbica. Después, el sistema se cambió a las condiciones estándares iniciales (anaerobias-aerobias) y se mantuvo dicha eliminación. Los resultados indicaron que es posible mantener una población enriquecida de PAO alimentada con propionato realizando una eliminación neta de fósforo bajo condiciones aerobias permanentes y durante un largo periodo de tiempo. Los detalles de este trabajo pueden encontrarse en el Capítulo 3: Maintenance of P-removal in a SBR under permanent aerobic conditions using propionate.
En segundo lugar, se demostró la utilidad de la respirometría y la titrimetría (técnicas de monitorización on-line) para la monitorización diaria de reactores a escala laboratorio. Varios experimentos realizados con biomasas enriquecidas con PAO y DPAO en SBR, muestran la influencia de los subprocesos EBPR en las medidas respirométricas y titrimétricas: velocidad de consumo de oxígeno (OUR) y velocidad de producción de protones (HPR), respectivamente. Este trabajo está ampliamente detallado en el Capítulo 4: On-line monitoring of the EBPR process using respirometry and titrimetry.
En tercer lugar, se llevó a cabo la puesta en marcha y operación de un SBR enriquecido con nitrito-DPAO. Se utilizaron dos fuentes de carbono distintas para alimentar el reactor (propionato y acetato). Estudios previos en la bibliografía habían demostrado que Accumulibacter (la especie PAO más común) podía usar el nitrato como aceptor de electrones. Nuestro objetivo fue investigar el uso de nitrito, ya que éste es un intermediario de la desnitrificación que puede aparecer en sistemas EBPR. La utilización de nitrito en la eliminación de fósforo por parte de los DPAO es muy importante ya que permite unir el proceso de nitrificación parcial con la EBPR, dando lugar a menores requirimientos de oxígeno y producción de lodo comparado con el uso de PAO. Tras los resultados obtenidos, concluimos que a la hora de establecer las condiciones anaeróbicas-anóxicas en la puesta en marcha, era necesario mantener la fase aeróbica (como ocurre usualmente en sistemas EBPR con nitrato) para aclimatar a la biomasa al nitrito. Después, se suprimió la fase aeróbica y se mantuvo, durante más de un mes, una buena eliminación neta de fósforo en el sistema con la configuración anaerobia-anóxica. Finalmente, el cambio de propionato por acetato dio lugar a la pérdida de la capacidad de eliminación de fósforo. Los resultados y discusiones de este estudio se presentan en el Capítulo 5: Long-term operation of an anaerobic-anoxic EBPR SBR using nitrite.
En cuarto lugar, se utilizaron nitrato y nitrito simultáneamente como aceptores de electrones en la población enriquecida en nitrito-DPAO. Se realizaron experimentos a corto y largo plazo. Se observó que la población nitrito-DPAO no podía utilizar nitrato como aceptor de electrones incluso después de 50 días de dosificación periódica. Este estudio se muestra en el Capítulo 6: Failure of an enriched nitrite-DPAO population to use nitrate as an electron acceptor.
Finalmente, se estudiaron los cambios que ocurren en el metabolismo de poblaciones enriquecidas en PAO y en organismos acumuladores de glicógeno (GAO) durante condiciones de inanición anaeróbicas-aeróbicas alternantes (21 y 26 días, respectivamente). Además, se investigó el efecto de reintroducción del agua residual sintética utilizada como alimento para los reactores. Los resultados sugieren que los GAO tendrían ventajas competitivas con respecto a PAO después de periodos largos de hambruna. Ambas poblaciones fueron capaces de recuperar su actividad normal unos días después de la reintroducción de alimento. Los resultados de este trabajo se detallan en el Capítulo 7: Effect of long-term starvation conditions on PAO and GAO cultures.
