Doctorado en Ingeniería - Énfasis en Ingeniería Sanitaria y Ambiental

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https://hdl.handle.net/10893/7725

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Examinando Doctorado en Ingeniería - Énfasis en Ingeniería Sanitaria y Ambiental por Autor "Rodriguez Victoria, Jenny Alexandra"

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    PublicaciónAcceso abierto
    Acople entre un reactor anaerobio de medio suspendido y un reactor anaerobio de crecimiento adherido para la producción de hidrógeno y metano a partir de agua residual del proceso de extracción de almidón de yuca
    (Universidad del Valle, 2019) Mañunga, Tatiana; Rodriguez Victoria, Jenny Alexandra; Zaiat, Marcelo
    Con relación a la producción de hidrógeno, se evaluó el efecto de cuatro variables sobre el rendimiento de hidrógeno (HY), las variables fueron pH inicial, pretratamiento del inóculo, relación S/X y Carga Orgánica Volumétrica Específica (COVe). Adicionalmente, en este estudio se investigó el uso del efluente de un reactor acidogénico (RA) para la producción de metano con énfasis en el arranque de un reactor metanogénico. Inicialmente, en condiciones de flujo discontinuo fue verificado el efecto del pretratamiento del inóculo y pH inicial sobre el HY. Se evaluaron dos métodos para el pretratamiento del inóculo (térmico -Tco) y químico-Qco), y el pH inicial fue evaluado en tres niveles (5,7, 5,4, y 5,0). Los resultados indicaron que los pretratamientos inhibieron la actividad de bacterias consumidoras de hidrógeno (BCH) durante periodos relativamente cortos (< 100 h). Los mayores HY fueron observados en la combinación Tco5,0 (1,25 ± 0,01 mol H2. mol-1 CH) seguido de la combinación Qco5.4 (1,10 ± 0,02 mol H2.mol-1 CH). La evaluación del efecto del pH inicial sobre el HY mostró que un pH de fermentación entre 5,0 y 5,4 es adecuado para mejorar el HY. Luego, en condiciones de flujo discontinuo se verificó la influencia de la relación S/X sobre el HY a partir de agua residual sintética (S1) y agua residual del proceso de extracción de almidón de yuca (S2). Se seleccionaron tres niveles de la relación S/X (2, 4 y 6 g DQO.g-1 SV). Los resultados indicaron que el HY disminuyó al incrementar la relación S/X con el sustrato S2, en comparación con el control (S1). Para el sustrato S2 el máximo HY de 1,98 mol.mol-1 CHr fue encontrado con la relación S/X 2.0 g DQO.g-1 SV con una tasa de producción específica de hidrógeno de 6,60 mL H2.g-1 SV.h-1. Después, empleando reactores acidogénicos (RA) de crecimiento suspendido fue evaluada la influencia de la COVe sobre el HY. Para tal fin, tres RA fueron inoculados con lodo anaerobio mixto pretratado térmicamente (85°C, 30 min), alimentados con agua residual del proceso de extracción de almidón de yuca y operados en flujo continuo a temperatura ambiente, con tres diferentes COVe (0,8, 1,5 y 3,1 g CH. g-1 SV.d-1) y TRH de 10 h. Aunque esta hipótesis no pudo ser demostrada debido a las posibles interferencias del sustrato sobre las rutas metabólicas, los resultados mostraron una mejor estabilidad del RA operado con una COVe de 0,8 g CH.g-1 SV.d-1, no solo porque permitió un mejor control y cuantificación de la biomasa sino porque fomentó la formación consistente de gránulos productores de hidrógeno (GPH) lo cual resultó de interés para el uso de RA de crecimiento suspendido en la producción biológica de H2 ya que permite el desacople entre el tiempo de retención celular y el TRH. Finalmente, a través del acople entre un RA y un reactor metanogénico (RM) de crecimiento adherido y flujo mixto se investigó el uso del efluente del RA para la producción de metano, simulando un proceso de digestión anaerobia en dos fases, con énfasis en el periodo de arranque del RM. Los resultados mostraron que operar el RA con un TRH de 8 h, COVe de 0,8 g CH.g-1 SV.d-1 y pH de 5,2 ± 0.2 permitió la formación de GPH, lo cual representa un conjunto de condiciones operacionales iniciales para continuar desarrollando la producción biológica de hidrógeno en reactores de crecimiento auto-inmobilizado con control sobre el crecimiento de la biomasa. Sin embargo, se deben adicionar otras estrategias de operación para lograr un HY estable a partir del agua residual del proceso de extracción de almidón de yuca. Por otro lado, se encontró que es factible la producción de metano a partir del efluente acidogénico. Además que un TRH de 28 h y COV de 4,8 g DQO.L-1.d-1 es una condición de operación inicial adecuada para acoplar el RM con el RA. También que el RM soporta cargas orgánicas hasta del orden de 100 g DQO.d-1 siempre que la concentración de DQO y AGV no sea superior a 8.000 mg.L-1 y 2.000 mg A.Acético.L-1.
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    PublicaciónAcceso abierto
    Evaluación de un lodo aerobio y uno anaerobio como fuente de inóculo para la formación de gránulos aerobios
    (Universidad del Valle, 2024) Grisales Penagos, Dayana Katerine; Rodriguez Victoria, Jenny Alexandra
    Evaluación de un lodo aerobio y uno anaerobio como fuente de inóculo para la formación de gránulos aerobios La granulación aerobia es una alternativa para superar los problemas de baja densidad y lavado de biomasa, que se produce usualmente en los tratamientos biológicos aerobios, el éxito de este depende de la capacidad metabólica de los microorganismos y de la eficiente separación entre biomasa y efluente tratado. La mayor parte de los estudios realizados hasta el momento, han elaborado sus investigaciones con inóculos provenientes de los SLA convencionales (Wan et al., 2015, Pronk et al., 2015, Jafari Kang y Yuan, 2017, Liu et al., 2017, Zhang et al., 2019). En ese contexto, es donde esta investigación quiere entregar un aporte al entendimiento de la tecnología granular aerobia y encontrar alternativas de inóculos que permitan facilitar la consecución, el almacenamiento y el arranque de reactores. El presente estudio a escala laboratorio con operación batch, se desarrolló en dos fases generales (Fase I y Fase II) e implementó 3 tipos de inóculos: lodo aerobio floculento (AER), lodo granular anaerobio (ANA), mezcla de lodo aerobio y anaerobio (50:50) (MEZ), bajo condiciones establecidas de operación y fuentes de carbón. Los resultados de la Fase I mostraron que los rendimientos de eliminación de la DQO consiguieron valores por encima del 90% al final de la investigación indiferentemente del origen del inoculo. Así como, el examen microscópico validó que la mejor calidad del lodo resultante en términos de biomasa, IVL5, IVL30, velocidad de sedimentación, CI, fue la encontrada en MEZ y aunque tuvo un diámetro promedio inferior en comparación a AER y ANA, su aspecto fue más agregado, esférico y compacto. En la Fase II, MEZ y ANA-II presentaron cambios en el tiempo de sedimentación; sin embargo, a nivel de tratamiento, este no influenció drásticamente el rendimiento de eliminación de la materia orgánica con valores de flujo de aire superiores a los 3.5 L.min-1. Contrario al comportamiento presentado al tipo de sustrato, el cual fue decisivo tanto en las características morfológicas de la biomasa como en las abundancias relativas de las especies conformadoras de los gránulos aerobios. Los filos con abundancias relativas más altas en los tratamientos de MEZ Fase I, MEZ Fase II y ANA-II fueron Proteobacterias y Bacteroidetes con valores de 62%,67% y 59%, y 15%,21% y 29%.