ES2243118B1 - Producto biologico aplicable para el tratamiento de vertidos residuales y conservacion del agua en espacios naturales. - Google Patents
Producto biologico aplicable para el tratamiento de vertidos residuales y conservacion del agua en espacios naturales.Info
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Abstract
Tratamiento biológico aplicable para la biorremediación bacteriana en ecosistemas acuáticos y vertidos urbanos e industriales para la digestión adecuada de la materia orgánica y nutrientes, que es el procedimiento metodológico de preparación y aplicación de un inóculo bacteriano con agua del medio acuático a tratar. Consiste en tomar agua del medio a tratar en un recipiente reactor no metálico, opaco, al que se le añade un hidrolizado proteico; se recircula 10 minutos y, a continuación, se añaden oligoelementos de hierro, cobalto, zinc, níquel y molibdeno. Finalmente se añade el producto biológico liofilizado de bacterias anaerobias facultativas y aerobias con 7x109 cfu/gramo, con sus enzimas, que se mantiene en recirculación al menos 30 minutos, estando así listo para su aplicación en el sustrato a tratar y difundiendo en su interior el inóculo bacteriano preparado.
Description
Tratamiento biológico aplicable para la
biorremediación bacteriana en ecosistemas acuáticos y vertidos
urbanos e industriales, para la digestión adecuada de la materia
orgánica y nutrientes.
La presente memoria descriptiva se refiere a una
solicitud de una Patente de Invención correspondiente al
Procedimiento de Tratamiento de Biorremediación bacteriana mediante
la aplicación de un producto biológico potenciado con 7 x 10^{9}
ufc/gramo o más, caracterizado por no ser tóxico para las personas
ni para la cadena trófica del medio natural, comprobado mediante
ensayo (test agudo de toxicidad) con bioindicadores (algas,
rotífero, tamnocéfaño, dafnia) a dosis muy altas (1000 mg/l),
aplicable para el tratamiento de vertidos urbanos, industriales,
agroalimentarios, ganaderos, lixiviados y sedimentos acuáticos con
altas cargas orgánicas y nutrientes, así como de la metodología
adecuada para su aplicación tanto en los vertidos como en el medio
natural. Dicho producto biológico y su metodología se utiliza para
digerir y reducir la materia orgánica y nutrientes por la vía
metanífera, que se encuentran en los vertidos, en el agua o
acumulados en los sedimentos fluviales y masas de agua contaminados
por vertidos sin depurar.
El producto biológico liofilizado se elabora a
partir de la mezcla de cultivos de bacterias anaerobias
facultativas y aerobias.
La cantidad empleada en gramos de cada cultivo
bacteriano, por cada 100 gramos del liofilizado citado, depende de
cada uno de los géneros seleccionados, y es la siguiente: 5 gramos
de Bacillus, 3 gramos de Bacteroides, 3 gramos de
Chaetomium, 10 gramos de Clostridium, 3 gramos de
Enterobacter, 3 gramos de Enterococcus, 1 gramo de
Erwinia, 3 gramos de Helicobacterium, 3 gramos de
Humicola, 3 gramos de Klebsiella, 1 gramo de
Lactobacillus, 6 gramos de Methanobacterium, 5 gramos
de Methanococcus, 5 gramos de Methanosarcina, 5
gramos de Methanospirillum, 5 gramos de Nitrosolobus,
5 gramos de Nitrosomonas, 5 gramos de Nitrosospira, 5
gramos de Nitrobacter, 3 gramos de Paracoccus, 3
gramos de Pseudomonas, 3 gramos de Ruminococcus, 3
gramos de Sarcina, 3 gramos de Streptomyces, 5 gramos
de Vibrio, 1 gramo de Zymomonas, seleccionadas del
medio natural, revivificables en más del 99% al rehidratar con agua
(inóculo), junto con sus enzimas específicos y direccionables,
proteasas, lipasas, amilasas, celulasas, etc.
Esta invención tiene su aplicación dentro de la
industria dedicada al tratamiento específico y reducción de la
materia orgánica, nutrientes orgánicos e inorgánicos y otras
sustancias contaminantes de los vertidos, tales como vertidos
urbanos, industriales, lixiviados, agroalimentarios (alpechines) y
ganaderos (purines) o acumulados en los sedimentos históricos y
aguas en ecosistemas acuáticos.
La invención también puede ser utilizada dentro
del campo destinado a la eliminación de olores molestos, bacterias
patógenas y larvas de moscas y mosquitos.
Para el tratamiento de vertidos residuales y
conservación del agua en ecosistemas acuáticos debe tenerse en
cuenta lo siguiente:
Los requerimientos nutritivos de DBO: nitrógeno
: fósforo en la digestión anaeróbica están en la relación 700 : 5 :
1.
Sólo los estiércoles están nutricionalmente equilibrados. Además para el crecimiento óptimo de los metanógenos es esencial la presencia de cuatro elementos, aunque en concentraciones muy bajas:
Sólo los estiércoles están nutricionalmente equilibrados. Además para el crecimiento óptimo de los metanógenos es esencial la presencia de cuatro elementos, aunque en concentraciones muy bajas:
Fe 2 nM,
\;Co 10 nM,
\;Ni 100 nM
\;y
\;Mo 10 nM.
En los tratamientos de biorremediación biológica
el inóculo será enriquecido con Molibdeno entre 10 y 20 ppm en
forma de Molibdato amónico, pues éste es un elemento que actúa como
cofactor en ciertas reacciones metabólicas, esencial en el
desarrollo óptimo de las bacterias metanógenas y para resolver
especialmente la eficacia de la metodología aplicada.
Por la Patente de Invención ES 2 059 799 se
conoce un producto y procedimiento para activar el funcionamiento
de un sistema de digestión anaerobia de residuos sólidos
urbanos.
La invención se refiere a un producto y a un
procedimiento para activar un sistema de digestión anaerobia.
Se ha propuesto introducir productos cuyo
objetivo sería activar su funcionamiento, tal y como se contemplan
en los expedientes de Patente de Invención CA1.086.434, FR
2.338.227, FR 2.190.742, WO 8705592, JP 60 114 394, WO 8500355, DE
3.106.422, US 3.645.769, FR 1.268.165, FR 2.357.490, FR
2.599.356.
Por la Patente de Invención ES 2.093.556 se
conoce un procedimiento para la depuración integral de aguas
residuales de carácter orgánico por procesos biológicos.
Por la Patente de Invención ES 2.088.368 se
conoce un proceso de digestión anaerobia, en dos fases, de fangos
procedentes de la depuración de aguas residuales con contenido
orgánico.
Las bacterias empleadas han sido seleccionadas y
aisladas mediante cultivos selectivos, nutridas en medios de
cultivo enriquecidos y oligoelementos y, por ello, inducidas para la
producción de endo y exoenzimas, capaces de producir sobre la
materia orgánica y nutrientes del substrato sobre el que se aplican
la hidrólisis, acidogénesis, acetogénesis y metanogénesis, evitando
la sulfurogénesis.
Las características del inóculo son
fundamentales, en cuanto al desarrollo y productividad del
tratamiento. En general, el equilibrio entre las fases de
producción de ácidos y de producción de metano es fundamental.
Ellas dependen de los aspectos cualitativos y cuantitativos de los
microorganismos presentes. El tiempo de residencia de los
microorganismos metanogénicos constituye, en esta interrelación, el
parámetro clave.
La invención es un procedimiento metodológico de
tratamiento de biorremediación bacteriana de los vertidos urbanos e
industriales y del agua y los sedimentos en los ecosistemas
acuáticos, que comporta necesariamente:
- \bullet
- Primero un producto biológico liofilizado compuesto por bacterias anaerobias, facultativas y aerobias en concentración de 7 x 10^{9} ufc/gramo o mayor, que al rehidratarse revivifiquen mas del 99%, conteniendo los enzimas necesarios para su desarrollo metabólico.
- \bullet
- Segundo: un nutriente biológico equilibrado y potenciador para el desarrollo de microorganismos.
- \bullet
- Tercero: las sustancias minerales esenciales (oligoelementos) para el óptimo desarrollo de las reacciones químicas en las rutas metabólicas.
- \bullet
- Cuarto: el proceso riguroso en la preparación de la mezcla (inóculo) y en el proceso de aplicación.
El tratamiento biológico aplicable para la
biorremediación bacteriana en ecosistemas acuáticos y vertidos
urbanos e industriales objeto de la invención, una vez preparado
para su uso (inóculo) y aplicado en los substratos, actúa sobre los
contaminantes allí presentes, materia orgánica, nutrientes
orgánicos e inorgánicos y otras sustancias de toxicidad variable,
logrando su digestión eficaz por la vía metanífera.
El mecanismo de acción es múltiple; en primer
lugar es muy competitivo, ya que tiene gran afinidad por el
substrato, provocado por la direccionalidad y especificidad
bacteriana y enzimática; en segundo lugar potenciado, motivado por
el elevado número de individuos que se inoculan por centímetro
cúbico y por su velocidad de proliferación y, en tercer lugar,
mediante su acción físico-química por lograr el
desplazamiento de otros microorganismos no deseables, al modificar
el pH del medio hacia valores comprendidos entre 7,1 a 7,3 al crear
un gran poder tampón.
El modo de acción es porque el desarrollo
celular bacteriano para la digestión anaerobia se realiza por la
vía metanífera fundamentalmente. Cuando la presencia de oxígeno lo
permite, se produce el desarrollo de la digestión aerobia y
facultativa.
La invención carece de toxicidad alguna,
evaluada mediante ensayo (test agudo de toxicidad)con
bioindicadores (algas, rotífero, tamnocéfaño, dafnia) a dosis muy
altas(1000 mg/l).
Respecto al diagnóstico y dosificación de los
tratamientos de biorremediación bacteriana debe indicarse que para
cada caso concreto y zona a tratar se tendrá que efectuar un
diagnóstico y una posterior dosificación cuantitativa específica,
la cual será variable en función de las características, es decir,
de substrato, sedimento, fango, etc, o bien del espesor, de la
profundidad y de la extensión de la zona a tratar.
Las dosis del producto biológico liofilizado a
aplicar oscilan entre los 40 gramos por metro cúbico y los 80
gramos por metro cúbico de fango, sedimento, vertido, etc, a
tratar.
La preparación extemporánea del inóculo se
efectuará, con independencia de la extensión de la aplicación, en
el interior de un recipiente o reactor en el cual se introduce
rigurosamente por el siguiente orden: agua del medio receptor,
nutriente biológico activador (hidrolizado proteico adicionado de
oligoelementos) y se añade el producto biológico en condiciones de
anoxia en la proporción de 12,5 gramos por litro en el volumen del
reactor; se mezcla por recirculación mantenida durante 30 minutos
como mínimo al cabo de los cuales está listo el inóculo para su
aplicación.
La aplicación del inóculo se efectúa impulsado
desde el reactor mediante una bomba con la presión regulada,
conducido a través de unas mangueras por una parte hasta el mismo
reactor, para la recirculación y el mantenimiento en suspensión
homogénea del inóculo, y por otra hasta el lugar de aplicación
donde, conectada la manguera a una lanza situada en el extremo de
una pértiga y a modo de jeringuilla, se inyecta en el interior del
substrato (agua, sedimento, lodo, etc.), difundiendo entre los
intersticios del mismo para permitir el contacto íntimo del inóculo
bacteriano con las partículas o sustancias solubles objeto de
digestión, eliminación, o inertización.
Es necesario advertir que el procedimiento se
caracteriza por no resuspender los sedimentos durante la aplicación,
ya que sería una alteración del medio receptor.
El reactor está configurado como un recipiente
cilíndrico de cantidad específica, fabricado en un material no
metálico, no traslúcido y dotado de una tapadera superior e
incorpora un indicador de nivel de llenado/vaciado con salida
lateral inferior y una llave de apertura y cierre regulable; se
emplea la citada bomba conectada mediante manguera a la salida
inferior del reactor para tomar e impulsar el inóculo y de la misma
bomba emergerá una manguera con bifurcación para recirculación y
aplicación del inóculo.
Las mangueras están dotadas con las
correspondientes conexiones y llaves de paso.
Las pértigas telescópicas son utilizadas para
situar las lanzas en el punto idóneo de inyección del inóculo.
Para realizar un tratamiento biológico de
biorremediación con bacterias anaerobias facultativas y aerobias en
el lecho de un cauce fluvial, donde la potencia media de los
sedimentos es de 1,10 m y para una extensión de 2.500 m^{2}, con
una dosificación de 40 gramos por m^{3} necesitaremos 110 kg de
carga total de producto biológico anteriormente citado.
El volumen de inóculo que necesitaremos preparar
será el resultado de dividir 110 kg entre 12,5 g/l (que es la
concentración a la que se debe preparar) resultando 8.800 litros de
inóculo.
Deberemos introducir en toda la extensión (2.500
m^{2}) de los sedimentos 8.800 litros de inóculo, repartido
homogéneamente y en profundidad.
En un recipiente que emplearemos como reactor de
capacidad para 2.200 litros, introduciremos 2.000 de agua del medio
a tratar. A continuación añadiremos el nutriente biológico en
proporción del 2% en volumen de agua, es decir, 40 litros del
nutriente biológico y recirculamos durante 10 minutos.
Transcurrido el tiempo de recirculación citado,
añadiremos el molibdato amónico a 10 ppm, que resultarán 20 gramos
para el volumen de 2.000 litros.
Finalmente añadiremos 25 kg del producto
biológico liofilizado que se está utilizando, en proporción de 12,5
gramos por litro del volumen de agua introducido en el reactor;
recirculamos durante 30 minutos y tendremos listo el inóculo para
inyectar en el interior del sedimento.
Durante la aplicación deberá mantenerse la
recirculación hasta agotar el inóculo preparado cada vez.
Se repite dicha operación hasta agotar la carga
total calculada, que era de 110 kg de producto biológico
liofilizado empleado en la actuación.
- Humedad: 6,7%
- Pérdida al fuego: 86,5%
- Sólidos solubles: 7,57%
- pH de una suspensión del producto en el agua: 5,4
- Materia orgánica: 69,6%
- Carbono orgánico: 40,4%
- Nitrógeno Kjeldahl: 3,7%
- P_{2} O_{5} asimilable (extraíble al oxalato): 1,97 por mil.
\newpage
| Calcio: 11,4 | mili equivalente para 100 g. | |
| Magnesio: 9,5 | '' | |
| Potasio: 12,1 | '' | |
| Sodio: 146,2 | '' | |
| Hierro total: 1,12% | ||
| Manganeso: 0,008% |
- Gérmenes totales: 7 x 10^{9}/gr
- Gérmenes aerobios revivificables: 3 x 10^{9}/gr
- Actividad amilolítica: 7,5 unidades/ mg
- Actividad proteolítica: 2.360 unidades/mg.
- Actividad lipolítica: 21,6 unidades/mg.
Se puede, pues, concluir que el producto
biológico posee una actividad enzimática notable para el almidón,
las proteínas y los triglicéridos.
Claims (1)
1. Sistema de biorremediación bacteriana en
ecosistemas acuáticos y vertidos urbanos e industriales para la
digestión adecuada de la materia orgánica y nutrientes, cuyo
procedimiento de preparación del inóculo está caracterizado
por las siguientes etapas:
- -
- Introducir en el recipiente reactor el agua procedente del medio receptor a tratar.
- -
- Introducir el hidrolizado proteico en proporción de 2 a 4 centímetros cúbicos por cada 100 ml de volumen del inóculo a preparar, remover sin agitar y recircular 10 minutos.
- -
- Introducir los oligoelementos, en cuya composición y concentración estarán presentes Fe 2 nM, Co 10 nM, Ni 100 nM y Mo 10 nM.
- -
- Introducir el producto biológico liofilizado de bacterias anaerobias facultativas y aerobias en una proporción de 12,5 gramos/litro de inóculo a preparar; recircular al menos 30 minutos toda la mezcla.
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