MSc thesis topic: Treatment of contaminated MBR sludge using Trametes versicolor. Use of agricultural waste as a substrate for colonization. (Catalan Version)

1. TRACTAMENT PER TRAMETES VERSICOLOR DE
LLOTS MBR CONTAMINATS
Estudi d’utilització de residus agrícoles com a substrat de colonització
Guillem Llorens Blanch
Directores: Paqui Blánquez i Gloria Caminal
Mòduls 41890, 40436 i 41891
Master Oficial en Estudis Ambientals
Especialitat en Tecnologia Ambiental
13 de Setembre de 2011

2. Introducció
Depuració d’aigües residuals
EDAR’s Llots de depuradora
 Tractament d’aigües residuals  Principal residu generat en la
basat en processos físic-químics i separació sòlid-líquid
biològics:
 Tract. Primari  Composició, característiques
 Tract. Secundari i propietats variables
 Tract. Terciari
 Alt contingut en nutrients i
 Separació de sòlids i eliminació materia orgànica
de nutrients
 D i v e r s e s o p c i o n s d e
 Efluent final menys contaminat manipulació i disposició
complint els parametres final, però cal tractament
establerts en la legislació vigent
previ

3. Introducció
Depuració d’aigües residuals
Reactors MBR
 Sistemes que combinen reactor de llots actius amb un
procés de filtració, poden ser:
 Configuració Interna
 Configuració Externa
 No necessitat d’un sedimentador
 Elevada CRT Biodegradació
contaminants
 Elevada [Biomassa] orgànics
afavorida

4. Introducció
EDAR Terrassa (Les Fonts)
 Captació d’aigües residuals urbanes i industrials
 Capacitat de disseny de la planta: 15.000 m3/d
 Planta equipada amb un reactor MBR
 Membranes Zenon 0,10 m
 Cabal entrada: 7.200 m3/d (300 m3/h)
 TRH: 0,79 d
 TRC: 30 d

5. Introducció
EDAR Terrassa (Les Fonts)
Presa de
mostres dels Línia fangs
Entrada Desbast Desarenador llots
Línia aigües
XXX Trac. Bio.
Centrifugació Sedimetador MBR XXX Trac. Fís.
Llots Actius
Descàrrega
Sedimentador al riu
Digestor
Anaeròbic
Aplicació
Deshidratació agrícola directe

6. Introducció
Productes Farmacèutics i de Cura Personal
 Grup heterogeni de productes que engloba des de fàrmacs a
cosmètics
 Els PPCP’s arriben als sistemes de tractament d’aigües després de
ser excretats/utilitzats
 Assoleixen el medi ambient ja sigui per les aigües residuals com pels
fangs produits a les EDAR’s
 La baixa concentració en les aigües de consum i la falta
d’informació fa difícil preveure els futurs impactes
 La reutilització de les aigües tractades, l’aprofitament dels llots en
sectors com l’agricultura i la millora en les tècniques de detecció i
remediació comporta que la contaminació per PPCP’s guanyi en
importancia

7. Introducció
Hidroclorotiazida (HZT)
 Diurètic per reduïr el volum
de sang mitjançant la
inhibició de la capacitat del
ronyó per retindre l’aigua.
 Mètode detecció basat en:
Wankhede SB, Tajne MR,
Gupta KR, Wadodkar SG.
(2007) – Fase mòbil
modificada.
 Detectat en estudis previs en
la mateixa planta (Barceló
2009).

8. Introducció
Fongs de podridura Blanca (WRF)
Trametes versicolor
 Els fongs ligninolítics poden despolimeritzar i mineralitzar
la lignina gràcies al seu sistema enzimàtic extracel·lular
inespecífic
 T.versicolor és un basidiomicet que pot produir els enzims:
lignina peroxidasa (LiP), manganés peroxidasa (MnP) i
lacasa (Lac)
 T.versicolor s’ha estudiat àmpliament en el tractament
d’aigües residuals contaminades amb tints tèxtils,
productes farmacèutics i disruptors endocrins

9. Introducció
Mètodes de tractament
Biopila Bioslurry
 Sòls/llots contaminats es  Sòls/llots contaminats es
barregen amb esmenes barregen amb aigua en un
reactor tancat
 Aquests sistemes
acostumen a incloure:  Mescla típica: 10 – 30 % en
 Sist. d’aeració sòlids
 Sist. d’irrigació/  Aportació de nutrients i
aportació de control de parametres (Tº,
nutrients mescla, etc) per afavorir
l’eficàcia dels
 Paràmetres de control: microorganismes
Humitat, Mescla, Nutrients i
pH

10. Objectius i Procediments
Objectius
 Determinar si el fong pot creixer en llots d’MBR,
tant en biopila (medi sòlid) com en bioslurry
(medi líquid)
 Avaluar si el fong és capaç de degradar l’HZT

11. Objectius i Procediments
Procediment
 Degradació de l’HZT en medi líquid:
 Spiked HZT
 Mesura Lacasa
 Mesura Glucosa
 Tractament dels llots:
 En Biopila (medi sòlid):
 Preparació dels llots (centrifugació + assecat [105º - 36h])
 Spiked HZT
 Mesura Lacasa
 Mesura Ergosterol
 Mesura [HZT]
 En bioslurry (medi líquid):
 Spiked HZT
 Mesura Lacasa
 Mesura Glucosa
 Mesura [HZT]

12. Resultats
Caracterització dels llots d’MBR
 pH elevat Paràmetre Valor
pH 8.75
 Corrent de recirculació del
MBR pobre en sòlids SST (g·L-1) 3.98 ± 0.04
SSV (g·L-1) 2.43 ± 0.03
 Alt contingut en M.O.
Capacitat de camp
0.53 ± 0.04
(gH2O·gLlots-1)
[HZT] inicial (µg/mL) 0.02 ± 0.01

13. Resultats
Degradació de l’HZT en Medi Líquid
 Mesura de: Cultius Característiques
 Lacasa 100 mL medi + 0.2 mL
Abiòtic
HZT
 Glucosa
100 mL medi + 20 g
 [HZT] Experimental
pèl·lets+ 0.2 mL HZT
 Mostreig a temps 0, 1h, 1d, 100 mL medi + 20 g
Killed
pèl·lets + 0.2 mL HZT + 4
2d, 3d, 4d, 7d i 9d Control
mL azida sòdica

14. Resultats
Degradació de l’HZT en Medi Líquid
Activitat Lacasa i Glucosa

15. Resultats
Degradació de l’HZT en Medi Líquid
Degradació
7% de l’HZT s’adsorbeix
sobre la biomassa del
fong
La [HZT] mesurada al cap 45% de l’HZT
d’una hora no és l’esperada es degrada

16. Resultats
Tractament dels llots en Biopila
 Precultiu de 11 dies Cultius Característiques
Abiòtic 3g llots secs + 1g substrat
 Substrat: restes de poda
3g llots secs + 1g substrat +
d’olivera Experimental
0.5mL pèl·lets
3g llots secs + 1g substrat +
 Mesura de: Killed Control
0.5mL pèl·lets autoclavats
 Lacasa
 Ergosterol
 [HZT]
 Mostreig a temps 0, 7d i
15d

17. Resultats
Tractament dels llots en Biopila

18. Resultats
Tractament dels llots en Bioslurry
 Mesura de: Experiment Cultius (rèpliques) pH
 Lacasa Exp (3)
 Glucosa Medi complert Abio (1) 4.50
 [HZT] KC (1)
 Mostreig a temps 0, 1d, 2d, Exp (3)
3d, 4d, 7d i 10d Medi glucosa Abio (1) 4.50
KC (1)

19. Resultats
Tractament dels llots en Bioslurry
Activitat Lacasa i Glucosa
Medi Complert Medi Glucosa

20. Resultats
Tractament dels llots en Bioslurry
Degradació
Medi Complert Medi Glucosa
9% de l’HZT s’adsorbeix sobre la 71% de l’HZT es
biomassa del fong degrada
14% de l’HZT es
degrada

21. Conclusions
 T.versicolor és capaç de degradar l’HZT i de creixer sobre
llots de MBR, tant en biopila com en bioslurry
 Tot i que el fong té poder oxidatiu en les biopiles, el procés
d’assecatge dels llots fa que el tractament no sigui viable
en aplicacions reals
 En bioslurry tots dos medis han presentat activitat lacasa i
consum de glucosa, però la major degradació de l’HZT es
dóna pels cultius amb medi glucosa
 T.versicolor es aplicable en tractaments de bioremediació
de llots MBR amb contaminants emergents en bioslurry

22. Treball futur
 Quantificar l’ergosterol i la degradació de l’HZT de les
mostres de l’experiment en biopila (medi sòlid)
 Estudiar la capacitat del fong per degradar contaminants
emergents en llots d’MBR en bioslurry sense medi i en un
reactor en continu
 Identificar els productes de la degradació i els enzims
implicats
 Disseny d’un procés escalable, optimització dels parametres
d’operació per la seva aplicació a condicions reals
 Estudi econòmic i ambiental del procés mitjançant eines
com el LCA i l’anàlisi de riscos

23. TRACTAMENT PER TRAMETES VERSICOLOR
DE LLOTS MBR CONTAMINATS
Estudi d’utilització de residus agrícoles com a substrat de
colonització