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LINEA DE BIOTECNOLOGIALINEA DE BIOTECNOLOGIA
Sanic@prodigy.net.mxIng. Juan Ramírez Hernández
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BASES DE MICROBIOLOGIA
Las bacterias son los microorganismos encargados de descomponer toda la materia orgánica presente en el medio ambiente; ellas son responsables de la purificación de los lagos, ríos y suelo.
Estos microorganismos son también los principales catalizadores en los sistemas de tratamiento de aguas residuales municipales e industriales.
Este proceso es denominado digestión o biodegradación. Idealmente, el proceso de digestión debería continuar hasta la liberación de bióxido de carbono y agua.
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El principio de la bioaumentación es de utilizar bacterias altamente especializadas para incrementar y mejorar, la capacidad de digestión total de la población bacteriana natural, presente en los sistemas de tratamiento de aguas residuales y suelos.
BIOAUMENTACION
CLASIFICACION DE LAS BACTERIASCLASIFICACION DE LAS BACTERIAS
AERÓBICAS.- Son las bacterias que requieren la presencia de oxígeno para desarrollarse o crecer. Este es el método más eficiente para la degradación de los nutrientes.
ANAERÓBICAS.- Son las bacterias que no pueden usar oxígeno para desarrollarse. El oxígeno puede en algunos casos matar estas bacterias.
FACULTATIVAS ANAERÓBICAS.- Estos organismos tienen la capacidad de usar el oxigeno cuando está presente, pero también pueden funcionar sin él.
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TEMPERATURAS OPTIMAS DE CRECIMIENTO Bacterias Termofílicas 55 - 75
°C
Bacterias Mesofílicas 30 - 45 °C
Bacterias psicrofílicas 15 - 18 °C
Bacterias Facultativas 25 - 30 °C
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FUNCION DE LAS ENZIMASFUNCION DE LAS ENZIMAS
Las enzimas producidas por las bacterias actúan como
catalizadores que rompen los compuestos orgánicos
complejos en fragmentos más simples
Las enzimas cambian la forma del desecho (DISUELVEN) de
tal manera que pueda ser utilizado por las bacterias. Así
mismo, las enzimas permiten a las bacterias trabajar más
rápido ( 10 billones de veces más rápido).
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CLASIFICACION DE LAS ENZIMAS
Enzimas Extracelulares.- Liberadas por las bacterias,
cumpliendo su función en la parte externa de la celda.
Enzimas Intracelulares.- Permanecen unidas a la celda.
Entre aquellas que se encuentran en los sistemas de
tratamiento de aguas residuales, tenemos:
Proteasa: Rompe las proteínasAmilasa: Rompe los carbohidratosLipasa: Rompe los aceitesCelulasa: Rompe la celulosaUreasa: Rompe la urea
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CRECIMIENTO BACTERIAL
CELDA INICIAL
ELONGACION
SEPTUM
CELDAS HERMANAS IGUALES
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11ER ETAPA BACTERIA: FABRICA DE ER ETAPA BACTERIA: FABRICA DE
ENZIMASENZIMASProductos de respiración Agua CO2
Oxigeno
Productos de síntesis Nuevas celdas
Almacenamiento
Orgánicossolubles
Partículaabsorbida
Partícula libre
MEDIO LIQUIDO O SOLIDO
Enzima extracelularFuente: Spartan Chemical
Fuente: Spartan Chemical
BIOTECNOLOGIABIOTECNOLOGIA
Los avances en biotecnología son dirigidos a “ formular”
cultivos bacterianas superiores para productos biológicos, a
través de:
Selección de bacterias específicas existentes en la naturaleza.
Adaptación selectiva de estas bacterias.
Mezclado sinergético de las bacterias.
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ADAPTACION SELECTIVAADAPTACION SELECTIVA
• Suministra una tasa de metabolismo incrementada para compuestos biodegradables.
• Mejora la habilidad para degradar compuestos no biodegradables.
• Aumenta la tolerancia a compuestos normalmente tóxicos.
• Habilidad para operar bajo condiciones típicamente adversas como bajas temperaturas.
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EL PASTEL DE LA CONTAMINACION
A B A
B
C
A: microorganismos deseables
B: microorganismos salvajes
C: microorganismos selectivos
ANTES DESPUES
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PARAMETROS DE CRECIMIENTO
• pH 6 - 8 ( 7.5 optimo)
• Oxigeno disuelto 0,5 ppm
• Temperatura 10 - 43 °C
• Nitrógeno 1 ppm
• Fósforo 1 ppm
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TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES
REVISION GENERAL
TRATAMIENTOPRELIMINAR
Tratamiento Primario
TratamientoSecundario
SedimentaciónSecundaria
Agua residual
Agua tratada a desinfección
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TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALESTRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES
TRATAMIENTO
PRELIMINAR
*Tratamiento mecánico*Remoción de partículas grandes y grasa*Adecuación del agua para posterior tratamiento
FILTROSTAMICESSKIMMERS
TANQUES DEIGUALACIÓN
Agua residual
A siguiente etapa
*Cuando se requiere en sistemas industriales.*Ayuda a balancear los flujos de aguas.
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TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES
TRATAMIENTO
PRIMARIO
Clarificadores Primarios
Tanques Imhoff
Tanques de Sedimentación
LíquidoSólido (lodo)
Tratamiento físico
Reducción en 40-60 % de los sólidos suspendidos, por sedimentación
Dosificación de aditivos químicos para mejorar la sedimentación hasta el 80 -90%
Remoción de DBO 25-30 %
Agua de Pretratamiento
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TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES
Sólidos Líquidos
*Lagunas de aireacióny estabilización
*Filtros percoladores
*Lodos Activados
CLARIFICADORSECUNDARIO
Digestora) Anaeróbicob) Aeróbico
DESINFECCIÓN
DescargaIncineración y/o Disposición en
suelo
TRATAMIENTOSECUNDARIO
Agua residual del tratamiento primario
* Cloro
* Ozono
•Tratamiento biológico•Emplea microorganismos para la remoción del remanente de sólidos en suspensión y de sólidos disueltos•Remoción de la DBO depende del tipo de sistema
TRATAMIENTO SECUNDARIO
Clarificador Laguna aireada Sedimentador primarioPlanta Efluente Descarga al medio
receptor
Esquema de tratamiento: Sistema con laguna aireada
Clarificador Tanque aireado Clarificador secundario primarioPlanta Efluente Descarga al medio
receptor
recirculación de lodo
Lodo a secado Lodo de desecho
Esquema de tratamiento: Sistema de Lodo activado
Fuente: Bioaugmentation Aids Wastewater Systems, M. Foster, BS and R.Whiteman
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Reducción del volumen de lodos
Mejoramiento de la bioactividad
•Reducción de la DBO
Mejoramiento de la estabilidad del sistema
Reducción de espuma
•Mejoramiento de la sedimentación de sólidos
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BENEFICIOS DE LA BIOAUMENTACION
Marco legal para la calidad de agua
NORMA OFICIAL MEXICANA NOM-003-ECOL-1997 QUE ESTABLECE LOS LIMITES MAXIMOS PERMISIBLES DE CONTAMINANTES PARA LAS AGUAS RESIDUALES TRATADAS QUE SE REUSEN EN SERVICIOS AL PUBLICO.
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PROMEDIO MENSUAL
TIPOS DE REUSOColiformes
fecalesNMP/100 ml
Huevos deHelminto
(h/l)
Grasas yaceites
m/l
DBO5
mg/lSST/mg/l
SERVICIOS AL PUBLICOCON CONTACTO DIRECTO 240 < 1 15 20 20
SERVICIOS AL PUBLICOCON CONTACTOINDIRECTO U OCASIONAL
1,000 < 5 15 30 30
LIMITES MAXIMOS PERMISIBLES DE CONTAMINANTES
LÍMITES MÁXIMOS PERMISIBLES PARA CONTAMINANTES BÁSICOS
PARÁMETROS RÍOS EMBALSES NATURALES Y ARTIFICIALES
AGUAS COSTERAS SUELO
(miligramos por litro, excepto cuando se
especifique)
Uso en riego
agrícola (A)
Uso público urbano (B)
Protección de vida acuática
(C)
Uso en riego
agrícola (B)
Uso público urbano (C)
Explotación pesquera,
navegación y otros
usos (A)
Recreación (B)
ESTUARIOS (B)
Uso en riego agrícola (A)
HUMEDALES
NATURALES (B)
P.M. P.D. P.M. P.D. P.M. P.D P.M. P.D. P.M. P.D. P.M. P.D. P.M. P.D. P.M. P.D. P.M P.D. P.M. P.D
Temperatura oC (1) N.A N.A 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 40 N.A. N.A. 40 40
G y A (2) 15 25 15 25 15 25 15 25 15 25 15 25 15 25 15 25 15 25 15 25
Materia Flotante (3) AUSENTE AUSENTE AUSENTE AUSENTE
SS (ml/l) 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 N.A N.A 1 2
SST 150 200 75 125 40 60 75 125 40 60 150 200 75 125 75 125 N.A N.A 75 125
DBO5 150 200 75 150 30 60 75 150 30 60 150 200 75 150 75 150 N.A N.A 75 150
Nitrógeno Total 40 60 40 60 15 25 40 60 15 25 N.A. N.A N.A. N.A. 15 25 N.A N.A N.A N.A
Fósforo Total 20 30 20 30 5 10 20 30 5 10 N.A N.A N.A. N.A. 5 10 N.A N.A N.A N.A
NORMA OFICIAL MEXICANA NOM-001-ECOL-1997 QUE ESTABLECE LOS LÍMITES MÁXIMOS PERMISIBLES DE CONTAMINANTES EN LAS DESCARGAS DE AGUAS RESIDUALES EN AGUAS Y BIENES NACIONALES.
(1) Instantáneo(2) Muestra Simple Promedio Ponderado(3) Ausente según el Método de Prueba definido en la NMX-AA-006.P.D.= Promedio Diario; P.M. = Promedio Mensual:N.A. = No es aplicable.(A), (B) y (C): Tipo de Cuerpo Receptor según la Ley Federal de Derechos.
Marco legal para la calidad de agua
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LÍMITES MÁXIMOS PERMISIBLES PARA METALES PESADOS Y CIANUROSPARÁMETROS RÍOS EMBALSES
NATURALES Y ARTIFICIALES
AGUAS COSTERAS SUELO
(*)
(miligramos por litro)
Uso en riego
agrícola (A)
Uso público
urbano (B)
Protec- Uso en riego
agrícola (B)
Uso público urbano
(C)
Explotación pesquera,
navegación y otros usos
(A)
Recreación (B)
ESTUARIOS (B)
Uso en riego
agrícola (A)
HUMEDALES
NATURALES (B)
ción de vida
acuática (C)
P.M. P.D P.M P.D P.M P.D P.M P.D P.M P.D P.M P.D P.M
P.D P.M P.D P.M P.D P.M P.D
Arsénico 0.2 0.4 0.1 0.2 0.1 0.2 0.2 0.4 0.1 0.2. 0.1 0.2 0.2 0.4 0.1 0.2 0.2 0.4 0.1 0.2
Cadmio 0.2 0.4 0.1 0.2 0.1 0.2 0.2 0.4 0.1 0.2 0.1 0.2 0.2 0.4 0.1 0.2 0.05 0.1 0.1 0.2
Cianuros 1 3 1 2 1 2 2 3 1 2 1 2 2 3 1 2 2 3 1 2
Cobre 4 6 4 6 4 6 4 6 4 6 4 6 4 6 4 6 4 6 4 6
Cromo 1 1.5 0.5 1 0.5 1 1 1.5 0.5 1 0.5 1 1 1.5 0.5 1 0.5 1 0.5 1
Mercurio 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0.01 0 0 0.01
Níquel 2 4 2 4 2 4 2 4 2 4 2 4 2 4 2 4 2 4 2 4
Plomo 0.5 1 0.2 0.4 0.2 0.4 0.5 1 0.2 0.4 0.2 0.4 0.5 1 0.2 0.4 5 10 0.2 0.4
Zinc 10 20 10 20 10 20 10 20 10 20 10 20 10 20 10 20 10 20 10 20
Continuacion….
.D. = Promedio Diario
P.M. = Promedio Mensual
N.A. = No es aplicable(A), (B) y (C): Tipo de Cuerpo Receptor según la Ley Federal de Derechos.
BIORREMEDIACION DE SUELOS
Es la técnica a través de la cual, se restablecen las condiciones de una superficie no aptas para la vida animal o vegetal.
La biorremediación es una técnica ensayada y probada en sitios contaminados con hidrocarburos; dentro de esta técnica encontramos cuatro subcategorías: Biodegradación, biorregeneración, bioaumentación y bioestimulación.
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BIODEGRADACION
Es la descomposición o rompimiento de una sustancia o compuesto con microorganismos vivos.
Los microbios y hongos son los degradadores naturales más comunes.
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BIORREGENERACION
Es el restablecimiento o el retorno hacia un estado original empleando microorganismos vivos. La naturaleza tiene un balance en el sistema y lo verifica continuamente.
Si existe un exceso o muy poco de algo, la naturaleza emplea varias formas de los seres vivos para restablecer el equilibrio.
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BIOAUMENTACION
Esta técnica incorpora formas específicas
de vida a un suelo contaminado, para
incrementar o ayudar a alcanzar el efecto
deseado.
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BIOESTIMULACION
Este tratamiento de un sitio o de una
superficie, consiste en adecuar las
condiciones de crecimiento de los
microorganismos existentes o añadidos,
para realizar una función deseada.
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DEGRADACION DE HIDROCARBUROS
Parafina
Microorganismos
Alcohol
Oxigeno
AldehídoAcido graso
CO2 Agua SUELOSanic@prodigy.net.mx
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LIMITES PERMISIBLES PARA LA REMEDIACION DE SUELOS CONTAMINADOS
Limites maximo permisibles de contaminacion en suelos por Hidrocarburos ( HTP) en Mexico,
Contaminante Uso predominante Agricola – Residencial - Industrial Gasolina 200 200 500Diesel 1000 1000 2000Productos aceitosos 1000 1000 2000
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GUIA PARA LA REMEDIACION DE SUELOS CONTAMINADOS
•Actividad de microorganismos
•Contenido de humedad
•Requerimiento de nutrientes
•Requerimiento de oxigenación
•Efecto de la temperatura
•Parámetros de control
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REMEDIACION DE SUELOS IN SITU
• Preparación el suelo; arado manual o mecánico
• Determinación de TPH
• Sembrado de microorganismos y nutrientes
• Ajuste de humedad mediante riego
• Aireación periódica y control de TPH
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DIGESTION DE PRODUCTOS AGRICOLAS
Es el producto homogéneo obtenido por un proceso biológico, a través del cual la materia orgánica existente en los residuos y desechos sólidos, provenientes de la actividad agrícola, agropecuaria y agroindustrial, como vegetación, hojas, tallos, corteza de frutos, estiércol de aves o ganado; es convertida en otra más estable, por la acción de microorganismos.
COMPOST
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COMPOSTAJE CON MICROORGANISMOSCOMPOSTAJE CON MICROORGANISMOS
El uso de microorganismos selectivos en el proceso de compostaje de desechos agrícolas, permite obtener el abono orgánico, en un período de tiempo de 25 a 30 días.
Este compost tiene un mayor contenido de nitrógeno, que aquel elaborado por el método natural, en el cual el tiempo de digestión varia entre 90 a 120 días.
Otro beneficio que se obtiene al utilizar microorganismos selectivos, es de llevar a cabo el proceso en un menor espacio o superficie de terreno.
VENTAJAS
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ESQUEMA DE UNA PILA
Bacterias selectivas Desechos agrícolas y/o estiércol completamente picado y
húmedo
max.1,50 m.
3,6 m. 1,60 m.
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PRODUCTOS PARA BIOAUMENTACION
Concentrados líquidos
• Concentrados sólidos
IMPORTANTE
•Concentración de microorganismos• Número e identificación de microorganismos
•Dosificación Inicial y de mantenimiento
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APLICACIONES
• Trampas de grasa o interceptores de aceite• Filtros percoladores o filtros biológicos
• Digestores • Tanques de aireación de lodos activados
•Lagunas de aireación y lagunas facultativas•Lagunas de recreación•Piscinas camaroneras
•Pozos sépticos
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CONSUME LIQ
Bacteria selectivas adaptadas diseñadas para tratamiento de efluentes, libre de Bacterias patogenas.800 billones de bacterias x glsPh 8.5 USDA Rating L2
LAGUNAS: 1 GAL X 10,000 GLS DE FLUJO DIARIO X 2 SEMANASMANTENIMIENTO: ½ GL X 10,000 GPDLS FLUJO DIARIO
TRAMPAS DE GRASA6 GAL. INICIALES/1500 GAL. DE CAPACIDAD DE LA TRAMPAMANTENIMIENTO: 1 QT/1500 GAL. DE CAPACIDAD DE LA TRAMPA
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Se adiciona Consume Liq en la entrada del sistema de aireacion
Flujo 1era Semana Mantenimiento10K-20 K 2 gpd 1 gpd20K-50K 4 gpd 2 gpd50K-Plus 6 gpd 3 gpd1 mgpd-plus 6 gal./mil.gal/dia 3 gpd
(gpd= galones por día mgpd= millón galones por día)
LODOS ACTIVADOS
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Consume POWBacteria selectivas adaptadas diseñadas para tratamiento de efluentes y lodos con hidrocarburos. libre de Bacterias patogenas.5 billones de bacteriasxgramoPh 8.5
LAGUNAS: 1.5 k X 50,000 GLS DE FLUJO DIARIO X 2 SEMANASMANTENIMIENTO: ½ kg X 100,000 GPD FLUJO DIARIO
TRAMPAS DE GRASA1.5 Kg/1500 GAL. DE CAPACIDAD DE LA TRAMPA½ Kg / semana /1500 GAL. DE CAPACIDAD DE LA TRAMPA
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CONSUME POWPolvo para tratamiento
Flujo 1era Semana Mantenimiento10K-20 K gpd ½ kg/ dia ¼ kg/ dia20K-50K gpd 1 kg / dia ½ kg/ dia 50K-Plus 1.5 kg / dia 1.5 kg/ dia1 mgpd-plus 1.5 kg / dia
(gpd= galones por día mgpd= millón galones por día)
Consume POW
MUCHAS GRACIASAssistance tecnica
Cel : (656) 6 38 81 34 Ing. Juan Ramirezsanic@sanic.com.mx
Oficinas: Lic. Pedro lavalleplavalle@sanic.com.mx
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