En este proyecto se plantea como objetivo principal evaluar el funcionamiento de un sistema de tratamiento biológico híbrido, a la escala de laboratorio, en el que se combine el principio de funcionamiento de los Reactores Biológicos de Membrana (MBR por sus siglas en inglés de Membrane Biological Reactor) y los Reactores Biológicos de Lecho Móvil Fluidizado (MBBR por sus siglas en inglés de Moving Bed Biological Reactor), utilizando, para este último reactor soportes granulares y plásticos para la fijación de la biomasa, para el tratamiento de aguas residuales sintéticas conteniendo compuestos fenólicos como contaminantes modelo. Así entonces la investigación se centrará en la evaluación de la aplicabilidad de procesos de tratamiento biológico del tipo continuo, combinando dos tecnologías que por si solas presentan ventajas interesantes aunque también algunos inconvenientes, los cuales se pretende minimizar por la combinación de dichas tecnologías; se busca establecer una sinergia entre los MBR y los MBBR para disminuir los problemas de ensuciamiento continuo de las membranas manteniendo la concentración de biomasa en el reactor pero que ésta se encuentre preferencialmente fija en soportes disminuyendo la concentración de biomasa en suspensión. La bibliografía técnica reporta que este tipo de sistema soporta grandes cargas de contaminantes debido a que la concentración de microorganismos en el licor mezclado llega a ser de 10,000 a 20,000 mg/L de biomasa (Poyatos, 2007,Rodríguez et al 2006 Van Bentem et al 2007), también es deseable corroborar si el sistema es eficiente en la remoción de este tipo de contaminantes si el hecho de fijar a los microorganismos en soportes tiene influencia en una disminución en los lodos generados. Los reactores fluidizados que se han diseñado hasta ahora, utilizan como soporte materiales más densos que el agua tales como: arena, sepiolita, Biolite, etc. Los principales inconvenientes de estos reactores son un necesario período de arranque prolongado para alcanzar un estado estacionario en términos de biomasa acumulada y el segundo, es la capacidad requerida de los equipos de bombeo para mantener fluidificado el sistema. El sistema propuesto constará de un lecho fluidizado de material poroso que servirá de soporte a una población microbiana mixta la cual se encargará de degradar el contaminante a medida que éste pasa a través del reactor. Se establecerá un procedimiento conveniente por lotes para provocar la formación de la bio-película utilizando como inoculo lodos activados provenientes de una planta de tratamiento de aguas residuales de tipo municipal. Debido a que los soportes que se proponen son menos densos que el agua se requerirá una minima fuerza impulsora para su fluidización el soporte a utilizar para el lecho fluidizado se seleccionara entre dos, la piedra pómez o el carbón activado o material plástico (Mora et al 2004, Duran 2004). Los MBR se utilizan en el tratamiento de aguas residuales industriales, urbanas y municipales con características especiales. Los principales inconvenientes de los MBR son la formación de espumas, el ensuciamiento de las membranas y la necesidad de altas velocidades de transferencia de oxígeno. Por lo anterior es necesario realizar el estudio de estos sistemas para mejorar su eficiencia y la tecnología pueda ser aplicable a las aguas industriales. En esta investigación la membrana servirá para separar la biomasa del efluente por lo que no sería necesario un sedimentador secundario. Otro aspecto de la investigación propuesta consisten en comprobar que el uso de biomasa soportada podrá disminuir el ensuciamiento de la membrana debido a que la biomasa se encontrará adherida al soporte; es decir se mantendrá una concentración de biomasa en el sistema en el intervalo recomendado por la literatura de 10 a 20 g/L pero en suspensión la concentración de biomasa será menor y en consecuencia el riesgo de ensuciamiento de la membrana también será menor. Una de las grandes ventajas de los MBR es que se trata de equipos compactos con altas cargas hidráulicas y orgánicas en tiempos de retención hidráulico (TRH) cortos (4-8 h). Estos reactores pueden proporcionar un agua de calidad suficiente para cumplir los límites de vertido o para reúso. El trabajo experimental está dividido en cuatro grandes etapas: 1. Determinación analítica de fenoles por cromatografía de gases, 2) Caracterización de la superficie de los soportes por microscopia electrónica y seguimiento de la generación de la biopelícula en los soportes; 3) Ensayos en régimen continuo de tratamiento de soluciones sintéticas de fenol en cuatro reactores funcionando en paralelo, un MBR convencional de laboratorio, un MBR con biomasa fija sobre un material granular inerte, tentativamente piedra pomez, un MBR con biomasa fija sobre carbón activado y, finalmente un MBR con biomasa fija en un soporte biológico comercial fabricado en plástico. 5). Modelación matemática de los procesos biológicos y del ensuciamiento de la membrana. Durante el desarrollo del presente proyecto se espera generar al menos dos artículos internacionales y dos nacionales por año además de contribuir a la formación y titilación de 4 estudiantes de licenciatura uno de maestría y uno de doctorado. Bibliografía A Rodríguez Fernández, P Letón García, R Rosal García M Dorado Valiño, S, Villar Fernández, J. M. Sanz García tratamientos avanzados de aguas residuales industriales informe de vigilancia tecnológica, Dirección General de Universidades e Investigación p 136 A. Mora; C. Chávez; G. Fonseca, J. Cabra, Y. Carmona Salgado*Desarrollo de un inóculo microbiano empleando lodos activados para la remoción de ácido sulfhídrico (H2S) mediante biofiltración Rev. Colomb. Biotecnol. Vol. VII No. 2 Diciembre 2005 26-34 DURAN MORENO, A. (1997) Contribution à l’étude de l’adsorption et de la biodégradation de composés organiques sur charbon actif: Cas du phénol et de dérivés phénoliques. Tesis de doctorado, Universidad de Rennes 1, Francia, No. de orden: 1807.

El proyecto incluye la investigación de los sistemas de membranas con la adición de soportes granulares y plásticos para la formación de una biopelícula adherida a estos materiales para degradar biológicamente efluentes sintéticos de tipo fenólicos. Si bien actualmente la bibliografía sobre los sistemas MBR es extensa, se ha detectado que han persisten serios problemas de operación debido al continuo ensuciamiento de la membranas; con este proyecto se pretende contribuir al conocimiento de este tema innovando la forma en la que se encuentra presente la biomasa dentro de estos reactores en los cuales la biomasa se encuentra en suspensión, con la fijación de la biomasa se busca mantener una relación adecuada microorganismos/sustrato pero disminuyendo la concentración de la biomasa en suspensión. Se propone construir reactores de banco de laboratorio que operen en régimen continuo, dicha propuesta permitirá optimizar las variables de operación para verificar la sensibilidad de respuesta al modificar las variables principales de operación tales como: pH, tiempo de residencia, concentración de biomasa, la concentración de sustrato oxígeno disuelto temperatura. Con este tipo de información se podrán generar modelos matemáticos que describan los procesos biológicos ocurridos en el sistema y así disminuir el ensuciamiento de la membrana y optimizar el sistema En términos generales los aportes son los siguientes: 1. Propuestas de esquemas de tratamiento para efluentes fenólicos 2. Comparación del efecto de diferentes soportes granulares y plásticos para la formación de la biopelícula 3. Estudios conceptuales y experimentales sobre las cinéticas de biodegradación de aguas sintéticas de compuestos fenólicos 4. Diseño y construcción de reactores de banco de laboratorio que operen en régimen continuo 5. Estudio en la operación de reactores de membrana en continuo al modificar variables de operación (pH, tiempo de residencia, concentración de biomasa, la concentración de sustrato oxigeno disuelto)en un periodo de 30 días 6. Desarrollo de modelos matemáticos que describan los procesos biológicos ocurridos en el sistema y así disminuir el ensuciamiento de la membrana y optimizar el sistema