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Jul 02, 2023

El retrolavado afecta la eliminación de microcontaminantes y los cambios dinámicos en la comunidad microbiana en los filtros de arena.

26 de abril de 2023 Este artículo ha sido revisado de acuerdo con las políticas y el proceso editorial de Science X. Los editores han resaltado los siguientes atributos al tiempo que garantizan la credibilidad del contenido:

26 de abril de 2023

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por Prensa de Educación Superior

Los filtros de arena se aplican comúnmente en el tratamiento de agua potable y pueden eliminar eficientemente sólidos suspendidos, materia orgánica y microorganismos de la fuente de agua. Durante el proceso, las partículas y los microbios pueden adherirse a las arenas filtrantes y desarrollar una biopelícula espesa en filtros de arena tanto rápidos como lentos. Para evitar obstrucciones y restaurar la eficiencia de eliminación de contaminantes, generalmente se requiere un retrolavado de los filtros de arena con aire, agua o una combinación de ambos.

Sin embargo, el retrolavado puede provocar una pérdida de biomasa, disminuyendo así la eficiencia de eliminación de contaminantes de los filtros de arena. Los filtros de arena lentos, cuyos tiempos de contacto con lecho vacío (EBCT) suelen ser superiores a una hora, tienen una mayor eficiencia de eliminación de microcontaminantes que los filtros de arena rápidos; sin embargo, sus problemas de obstrucción son más graves.

Los filtros de arena lentos pueden eliminar una fracción del carbono orgánico, el amonio y el manganeso disueltos mediante transformación y degradación microbiana. Además, evidencia reciente sugiere que algunos microcontaminantes orgánicos pueden eliminarse mediante filtros de arena, lo que se atribuye, al menos en parte, a la biopelícula formada en las arenas del filtro.

Debido a la limitada adsorción de microcontaminantes en el material de arena, la biodegradación de microcontaminantes por parte de poblaciones microbianas autóctonas es el mecanismo de eliminación más crucial de microcontaminantes en filtros de arena lentos. Durante el retrolavado, el agua y el aire utilizados pueden ampliar el volumen del medio filtrante y, por tanto, desprender y eliminar la biopelícula de las arenas filtrantes. Por lo tanto, la formación de biopelículas ocurre periódicamente en el filtro de arena lento y la dinámica de la comunidad microbiana es crucial para la eliminación de contaminantes en el filtro de arena después del retrolavado. Sin embargo, pocos estudios se han centrado en la dinámica de la comunidad de biopelículas microbianas después del retrolavado.

Para resolver este problema, el Dr. Yaohui Bai de la Academia China de Ciencias y los miembros de su equipo han trabajado juntos para revelar la dinámica temporal tanto de la concentración de microcontaminantes como de la comunidad microbiana después del retrolavado e indicar los intervalos óptimos para el retrolavado de los filtros de arena lentos. para la eliminación de microcontaminantes. Realizaron un experimento de columna de laboratorio para rastrear la dinámica y la resiliencia de la comunidad de biopelículas microbianas y la correspondiente eliminación de microcontaminantes después del retrolavado con filtros de arena lentos.

Se utilizaron dos tipos de materiales filtrantes, filtros de arena de manganeso y cuarzo, para comparar completamente la influencia del retrolavado en la comunidad microbiana en filtros de arena lentos bajo dos tiempos de contacto de lecho vacío (EBCT) diferentes. El estudio del equipo de investigación, titulado "Impactos del retrolavado en la eliminación de microcontaminantes y procesos de ensamblaje microbiano asociados en filtros de arena", se publica en línea en Frontiers of Environmental Science & Engineering.

En este estudio, se realizó un seguimiento de la dinámica temporal de la eliminación de microcontaminantes y la composición de la comunidad microbiana después del retrolavado, y las eficiencias de eliminación de cafeína, sulfametoxazol, sulfadiazina, trimetoprima y atrazina se recuperaron gradualmente en dos días en ambos filtros de arena con EBCT de dos horas, mientras que Se encontraron tendencias decrecientes en la degradación de sulfadiazina y trimetoprima en EBCT de cuatro horas. Después del retrolavado, la eficiencia de eliminación de atenolol en el filtro de arena de manganeso aumentó rápidamente pero permaneció en un nivel alto (casi 100%) en el filtro de arena de cuarzo para ambos EBCT.

En consecuencia, la biomasa activa se recuperó en dos días en todas las condiciones. La composición de la comunidad microbiana se recuperó gradualmente hasta el nivel previo al retrolavado a las dos horas de EBCT, y los microbios recuperados representaron el 82,76 % ± 0,43 % y el 46,82 % ± 4,34 % en los filtros de arena de manganeso y cuarzo, respectivamente, a las dos horas de EBCT. Por el contrario, en EBCT de cuatro horas, la composición de la comunidad en los filtros de arena no se recuperó al nivel previo al retrolavado (R <0,25) y los microbios empobrecidos fueron el grupo principal en ambos tipos de filtros de arena.

Este estudio exploró por primera vez las variaciones en la degradación de microcontaminantes y la dinámica temporal de la comunidad microbiana después del retrolavado. Se indica que un intervalo óptimo de dos días para la recuperación de la eliminación de microcontaminantes después del retrolavado no debería afectar el funcionamiento de los filtros de arena lentos con un EBCT corto. Ha profundizado nuestra comprensión del efecto de la comunidad de biopelículas microbianas en la eliminación de contaminantes en filtros de arena y proporciona una nueva perspectiva para la eliminación de contaminantes en el agua potable.

Más información: Donglin Wang et al, Impactos del retrolavado en la eliminación de microcontaminantes y procesos de ensamblaje microbiano asociados en filtros de arena, Frontiers of Environmental Science & Engineering (2022). DOI: 10.1007/s11783-023-1634-z

Proporcionado por Prensa de Educación Superior