Efecto de los edulcorantes sintéticos aspartamo y sucralosa a los parámetros biocinéticos de un sistema de tratamiendo de agua residual de lodos activados a escala de laboratorio

Abstract

Se realizo el estudio sobre el impacto generado por un afluente sintético compuesto por glucosa ,fuentes de nitrogeno proteico y urea, fosfatos y elementos trazas, con presencia de los siguientes eduldorantes sinteticos: Sucralosa al 10 mg/L y 30 mg/L , Aspartamo al 10 mg/L y 30 mg/L y la combinación de Sucralosa y Aspartamo al 10 mg/L y 30 mg/L de cada edulcorante. Los parámetros biocinéticos en estudio son los siguientes: Tasa de Crecimiento especifica máxima para biomasa heterotrófica (μ ̂_H) y Coeficiente de descomposición para biomasa heterotrófica (bH); los cuales están estrechamente relacionados con la estabilidad de diseño del sistema y por lo tanto en la calidad del agua tratada. Se realizó el ensayo en cuatro bioreactores CSTR de 7 L de volumen aproximadamente con los siguientes tiempos de retención hidraulica 2.0057 h, 3.0472 h, 4.1647 h y 5.0357 h. Se determino la DQO mediante digestión ácida con dicromato de potasio y cuantificada vía espectrofotométrica empleado el protocolo STOWA para la validación de los datos del efluente. Se utilizan los datos de DQO del afluente (So) y efluente (Se) y crecimiento de biomasa (SSVLM) para determinar los parametros biocinéticos en estudio. Se obtuvo el mayor valor para la Tasa de Crecimiento especifica máxima para biomasa heterotrófica μ ̂_H= 0.0110 h-1 en el reactor 1 para Sucralosa 10 mg/L y la menor μ ̂_H= 0.018 h-1 para el reactor 4 a una concentración de Sucralosa 30 mg/L combinada con Aspartamo de 30 mg/L. Para el coeficiente de descomposición de biomasa heterotrófica (bH) obtuvo el mayor valor para la Sucralosa 10 mg/L combinada con Aspartamo 10 mg/L, bH=0.0824 d-1 y el menor valor para la Sucralosa 10 mg/L bH=0.0073 d-1. Los datos obtenidos de los parámetros biocinéticos se utilizaron en el modelo ASM1 codificado en MATLAB 2019B® para simular el proceso y comparar las tasas de conversión del Sustrato rápidamente biodegradable (r_S) expresada como DQO del efluente (Se) y Biomasa heterotrófica activa (r_(B,H)) expresada como Sólidos Suspendidos Volatiles del Licor Mezcla (SSVLM) . Obteniendo un notable diferencia entre los valores de la DQO en el efluente (Se) determinado in situ desde 2% hasta un 97% por lo tanto el modelo ASM1 no es confiable respecto a este tipo de afluente para el Se. Los SSVLM difieren desde 0.4% hasta 17.6% con los SSVLM determinados in situ, por lo tanto el modelo es confiable para expresar los SSVLM del sistema salvo para los afluentes que presentan solo Aspartamo como edulcorante artificial. Los valores de los parametros biocinéticos evidencian un impacto en el sistema de lodos activados por la disminución del rendimiento heterotrofico (Y), que a su vez es una expresión de la Tasa de Crecimiento especifica máxima para biomasa heterotrófica (μ ̂_H), y aumento del Coeficiente de descomposición para biomasa heterotrófica (bH) para todos los casos respecto a valores bibliograficos para varios tipos de agua residual. Finalmente se realizó dos Análisis de Varianza (ANOVA) con 3 factores que son: tiempo de residencia hidraulico (th), tipo de edulcorante y Concentración de edulcorantes evidenciando que los efectos individuales y combinados de los factores generan diferencias en la DQO en el efluente (Se) y en los Solidos Suspendidos Volatiles del Licor Mezcla (SSVLM).