Fundamentos de Biorreactores y Tratamiento de Aguas Residuales para Ingeniería Ambiental

1. Características de los biorreactores de lecho fluidizado

• Las partículas se encuentran en continuo movimiento.
• No se producen canalizaciones ni atascos.
• El aire puede introducirse directamente en la columna.
• El soporte puede ser de área o un material que permita la mezcla de poblaciones microbianas.

2. Funciones principales de los biodigestores o biorreactores

• Proveer un medio para alcanzar el crecimiento: Garantiza las condiciones óptimas para la proliferación celular.
• Formación de productos óptimos: Facilita la síntesis de metabolitos deseados.
• Degradación de sustancias contaminantes: Permite la remoción de carga orgánica y compuestos tóxicos.

3. Clasificación de sistemas de tratamiento según el aceptor de electrones

• Sistemas aerobios: El aceptor es el O₂ y el producto es un rendimiento energético elevado.
• Sistemas anaerobios: El aceptor es el CO₂ y el producto es metano (CH₄).
• Sistemas anóxicos: El aceptor es el NO₃⁻ y el producto es nitrógeno gaseoso (N₂).

4. Estabilización de lodos

Un lodo se considera estabilizado cuando su índice específico de absorción de oxígeno es inferior o igual a 1 mg O₂/h/g.

5. Fases del metabolismo microbiano en el tratamiento de aguas residuales

• DBO rápidamente biodegradable: Formada por moléculas simples y solubles que atraviesan fácilmente las membranas celulares y se metabolizan con rapidez.
• DBO de materia en suspensión y coloides: Se adhieren a la célula, se almacenan en la membrana y luego se degradan mediante hidrólisis enzimática.
• Producción de masa activa: Parte de la DBO metabolizada se convierte en nueva masa celular, mientras que el resto se utiliza para producir energía o se disipa en forma de calor.
• Oxidación de masa activa: Durante esta fase, parte de la materia se degrada completamente en CO₂ y H₂O, mientras que otra parte permanece como residuo no degradable.

6. Factores críticos en el tratamiento de efluentes

• Posibles contaminantes presentes: Materia orgánica (MO), nitrógeno (N), fósforo (P) y elementos tóxicos.
• Parámetros de medición: Sólidos suspendidos y Demanda Bioquímica de Oxígeno (DBO).
• Tipo de tratamiento: Preliminar, primario, secundario o terciario.

7. Aplicaciones de los biorreactores de lecho fluidizado

• Tratamiento de aguas residuales.
• Procesos con floculantes en la fabricación de cerveza y/o vinagre.
• Empleo con enzimas o células inmovilizadas.

8. Aspectos operativos para la toma de decisiones en biorreactores

• Configuración del biorreactor.
• Dimensionamiento del equipo.
• Control de variables: Temperatura, pH, tensión de O₂ disuelto y esterilidad.
• Modo de operación.
• Estrategia de flujo: Sistema único o en serie.