Establecimiento de un consorcio microalga bacteria para la remoción de contaminantes en aguas residuales Público Deposited
Syntrophic consortia for wastewater treatment is an emerging strategy to address the disadvantages of conventional treatments, such as activated sludge, due to the need for extensive work areas and high operating costs due to external aeration, making them inefficient. By coupling granular aerobic sludge with microalgae, it has been possible to reduce or even eliminate external aeration and generate valueadded products, such as biopolymers; however, the strategy for selecting the optimal volumetric ratio needs to be clarified. Therefore, the objective of this project was to establish the conditions that allow the formation of a stable aerobic granular sludge (AGS)/microalgae (AM) consortium to remove organic matter and ammonium. Once stable, the two cultures were combined in different volumetric ratios (80/20, 70/30, 60/40, and 50/50) and tested in batch cultures carried out in 250 mL flasks using an operation volume of 150 mL and fed with synthetic wastewater. The reactors were incubated for three days in an orbital shaker at 120 rpm, exposed to a light source of 200 ± 10 μmol/m2s, and the consumption profiles of COD and NH4+ were monitored. The 60/40 volumetric ratio gave the best results, showing rates of 1.78 mg COD/L-min and 0.090 mg NH4+/Lmin, respectively. This ratio was subsequently used in a 400 mL SBR photobioreactor operating in 6 h cycles, including aerobic and anoxic periods, fed with synthetic wastewater with organic loads of 1.8 and 2.6 g COD/L-day, 117. 4 mg NH4+/L-day, which operated for 45 days, during which the pollutant removal efficiency was evaluated, obtaining efficiencies for COD and NH4+ of 95.8 % ± 3.9 and 92.15 % ± 3.13, respectively. Finally, the biopolymer accumulation of independent cultures (i.e., AGS, MA, and AGS/MA) was evaluated. The results revealed that AGS accumulated 7.99% of PHB/PSC, Nostoc sp. accumulated 9.73% of PHB/PS, and AGS/MA accumulated 21.35% of PHB/PSC. According to these results, the AGS/MA consortium showed a twofold increase in biopolymer accumulation compared to AGS and MA.
El uso de consorcios sintróficos para el tratamiento de aguas residuales es una estrategia emergente para atacar las desventajas de los tratamientos convencionales, como son los de lodos activados, ya que requieren de grandes áreas de trabajo y elevados costos de operación debido a la aireación externa, lo que los hace ineficientes. Al acoplar lodos aerobios granulares con microalgas, se ha logrado reducir o inclusive eliminar la aireación externa y generar productos de valor añadido, como los biopolímeros; sin embargo, la estrategia para la selección de la relación volumétrica óptima no es clara. Por ello, el objetivo de este proyecto fue establecer las condiciones que permitan la formación de un consorcio lodo granular aerobio (LGA)/microalgas (MA) estable para la remoción de materia orgánica y amonio. Inicialmente se llevó a cabo la estabilización de los cultivos de MA de Nostoc sp. y LGA, una vez estables se probaron las relaciones volumétricas de 80/20, 70/30, 60/40 y 50/50 en cultivos en lote de 250 mL con un volumen útil de 150 mL y alimentados con agua residual sintética usando acetato como fuente de carbono Los reactores fueron incubados por tres días en un agitador orbital a 120 rpm, expuestos a una fuente de iluminación de 200 ± 10 μmol/m2 s, se les dio seguimiento a los perfiles de consumo de la DQO y NH4+. Realizando ensayos por triplicado, la relación volumétrica de 60/40 dio los mejores resultados, mostrando tasas de consumo de 1.78 ± 0.085 mg DQO/L-min y 0.090 ± 0.04 mg NH4+/L-min, respectivamente, mostrando una mejor interacción entre los microorganismos a esta relación LGA/MA. Posteriormente, esta relación se utilizó en un fotobiorreactor SBR de 400 mL que funcionó en ciclos de 6 horas incluyendo periodos aeróbicos y anóxicos, se alimentó con aguas residuales sintéticas con cargas orgánicas de 1.8 y 2.6 g DQO/L-día, 117.4 mg de NH4+/L-día, el SBR operó por 45 días, durante los cuales se evaluó la eficiencia de eliminación de contaminantes (DQO y NH4+), obteniéndose eficiencias de remoción de DQO y NH4+ de 95.8± 3.9 % y 92,15±3.13 %, respectivamente. Finalmente, se evaluó la acumulación de biopolímeros de los cultivos independientes (LAG, MA y LAG/MA), los resultados revelaron que LAG acumuló un 7.99 % de PHB/PSC, Nostoc sp. acumuló un 9.73 % de PHB/PSC y el consorcio LAG/MA acumuló un 21.35 % de PHB/PSC. Según estos resultados, el consorcio de LAG/MA presentó un incremento en la acumulación de biopolímeros con respecto a LAG y MA de Manera independente
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