Modelo conceptual de la afectación del cobre (II) presente en aguas residuales industriales sintéticas en contacto con la biomasa de las aguas residuales de tipo doméstico en un alcantarillado

Abstract

La presente tesis, mediante un modelo conceptual busca conocer el efecto del ion cobre (II) proveniente de un agua preparada con CuSO4 cuyas características de concentración reflejan la concentración proveniente de un vertimiento generado por un proceso de cobrizado, al entrar en contacto con la biomasa de un agua residual doméstica sintética (ARDS), cuya composición recrea las condiciones del agua residual que fluye a través del alcantarillado público. Para ello se consideró el alcantarillado como un reactor de tipo flujo-pistón según las condiciones de operación, realizando un escalado a nivel laboratorio de la composición de las aguas con contenido de cobre y domésticas sintéticas. Se evaluó la inhibición de la actividad respiratoria ocasionada por el CuSO4 en la biomasa de las aguas residuales utilizando técnica respirométrica y se midió concentración de cobre mediante absorción atómica, conteo de heterótrofos por unidad formadora de colonias (UFC) y concentración de sólidos suspendidos totales con el método 2540D del Standar Methods en los ensayos realizados en el equipo Shaker. Los resultados evidencian el efecto bactericida del cobre sobre algunos de los microorganismos presentes en el agua residual, así como el proceso de precipitación del ion cobre (II) a través del análisis de DRX realizado y el subsecuente aumento de sólidos suspendidos. Se pudo comprobar además que el flujo que viaja a través del alcantarillado presenta un comportamiento como el esperado en un reactor flujo-pistón, lo que deriva en el transporte advectivo-difusivo de los contaminantes. Con los resultados obtenidos se elaboró el modelo conceptual que relaciona los efectos del Cu2+ en la biomasa del ARDS bajo el concepto del alcantarillado como un reactor, estableciendo las bases para modelaciones más robustas bajo las condiciones aquí propuestas a través del planteamiento matemático inicial y el cálculo de las constantes cinéticas para concentración de Cu, muerte celular y transferencia de oxígeno, además de que se pudo realizar un acercamiento ambiental al fenómeno a través de la construcción de la matriz de Leopold. (Texto tomado de la fuente)

The present thesis, by means of a conceptual model, intends to know the effect of the copper (II) ion coming from a water prepared with CuSO4 whose concentration characteristics reflect the concentration coming from a discharge generated by a copper plating process, when it comes in contact with the biomass of a synthetic domestic wastewater, whose composition recreates the conditions of the wastewater flowing through the public sewage system. For this purpose, the sewer was considered as a piston-flow type reactor according to the operating conditions, performing a laboratory scale-up of the composition of copper-containing and synthetic domestic water. The inhibition of the respiratory activity caused by CuSO4 in the biomass of the wastewater was evaluated using respirometric technique and copper concentration was measured by atomic absorption, heterotrophic count per colony forming unit (CFU) and concentration of total suspended solids with the 2540D method of Standar Methods in the tests carried out in the Shaker equipment. The results show the bactericidal effect of copper on some of the microorganisms present in the wastewater, as well as the copper (II) ion precipitation process through the XRD analysis performed and the subsequent increase in suspended solids. It was also possible to verify that the flow that travels through the sewer presents a behavior as expected in a piston-flow reactor, which derives in the advective-diffusive transport of the pollutants. With the results obtained, the conceptual model that relates the effects of Cu2+ on the biomass of the ARDS was elaborated under the concept of the sewer as a reactor, establishing the basis for more robust modeling under the conditions proposed here through the initial mathematical approach and the calculation of the kinetic constants for Cu concentration, cell death and oxygen transfer, in addition to which an environmental approach to the phenomenon could be made through the construction of the Leopold matrix.