Indice
1.
Introducción
2. Tratamiento biológico de las
aguas residuales
Las aguas residuales son materiales
derivados de residuos domésticos o de procesos
industriales, los cuales por razones de salud publica
y por consideraciones de recreación
económica y estética, no pueden desecharse
vertiéndolas sin tratamiento en lagos o corrientes
convencionales. Los materiales
inorgánicos como la arcilla, sedimentos y otros residuos
se pueden eliminar por métodos
mecánicos y químicos; sin embrago, si el material
que debe ser eliminado es de naturaleza
orgánica, el tratamiento implica usualmente actividades de
microorganismos que oxidan y convierten la materia
orgánica en CO2, es por esto que nos
tratamientos de las aguas de desecho son procesos en
los cuales los microorganismos juegan papeles cruciales.
El tratamiento de las aguas residuales da como resultado la
eliminación de microorganismos patógenos, evitando
así que estos microorganismos lleguen a ríos o a
otras fuentes de
abastecimiento. Específicamente el tratamiento
biológico de las aguas residuales es considerado un
tratamiento secundario ya que este esta ligado íntimamente
a dos procesos microbiológicos, los cuales pueden ser
aerobios y anaerobios.
El tratamiento secundario de las aguas residuales comprende una
serie de reacciones complejas de digestión y fermentación efectuadas por un
huésped de diferentes especies bacterianas, el resultado
neto es la conversión de materiales orgánicos en
CO2 y gas metano, este
ultimo se puede separar y quemar como una fuente de
energía. Debido a que ambos productos
finales son volátiles, el efluente líquido ha
disminuido notablemente su contenido en sustancias
orgánicas. La eficiencia de un
proceso de
tratamiento se expresa en términos de porcentaje de
disminución de la DBO inicial.
2. Tratamiento biologico
de las aguas residuales
- Procesos Anaerobicos
El proceso
anaeróbico depende de reacciones de transferencia de
H2 Inter-especies como:
- Digestión inicial de las sustancias
macromoleculares por Proteasas, polisacaridasas y lipasas
extracelulares hasta sustancias solubles. - Fermentación de los materiales solubles a
ácidos
grasos. - Fermentación de los ácidos
grasos a acetato, CO2 e H2. - Conversión de H2 mas CO2
y acetato en CH4 (metano) por las bacterias
metanogénicas.
Las bacterias
celulolíticas rompen las células en
celulosa, celobiosa y glucosa libre; la glucosa es fermentada por
anaerobios en varios productos de
fermentación: acetato, propionato,
butirato, H2 y CO2.
Las bacterias metanogénicas, homoacetogénicas o
reductoras de sulfatos, consumen inmediatamente cualquier
H2 producido en procesos fermentativos primarios. Los
organismos claves en la conversión de sustancias
orgánicas complejas en metano, son bacterias productoras
de H2 y oxidantes de ácidos grasos, por ejemplo
Syntrophomonas y Syntrophobacter, las primeras oxidan los
ácidos grasos produciendo acetato y CO2 y las
ultimas se especializan en la oxidación de propionato y
genera CO2 y H2. En muchos ambientes
anaeróbicos los precursores inmediatos del metano son el
H2 y CO2 por parte de las bacterias
metanogénicas: Metanosphaera, Stadtmanae, Metanopinillum,
Metanogenium, Metanosarcina, Metanosaeta y
Metanococcus.
Polimeros Complejos
Celulosa,
Otros polisacáridos,
Proteínas
Bacterias celulolíticas HIDRÓLISIS
Y otras hidrolíticas
MONOMEROS
Azucares,
Aminoácidos
Bacterias de FERMENTACION
Fermentación
H2 + CO2 ACETATO PROPIONATO
BUTIRATO
Bacterias productoras
Acetogenos Acetogenesis de H2 oxidantes de
ácidos grasos FERMENTACION
ACETATO H2 + CO2 ACETATO
Metanogenos Metanogenos
METANOGENESIS
CH4
- Procesos Aerobicos
En el tratamiento aeróbico de las aguas
residuales se incrementa fuertemente el aporte de oxigeno por
riego de superficies sólidas, por agitación o
agitación y aireación sumergida simultaneas. El
crecimiento de los microorganismos y su actividad degradativa
crecen proporcionalmente a la tasa de aireación. Las
sustancias orgánicas e inorgánicas
acompañantes productoras de enturbiamiento son el punto de
partida para el desarrollo de
colonias mixtas de bacterias y hongos de las
aguas residuales, los floculos que, con una intensidad de
agitación decreciente, pueden alcanzar un diámetro
de unos mm dividiéndose o hundiéndose
después. La formación de floculos se ve
posibilitada por sustancias mucilaginosas extracelulares y
también por las microfibrillas de la pared bacteriana que
unen las bacterias unas con otras. El 40 – 50% de las
sustancias orgánicas disueltas se incorporan a la biomasa
bacteriana y el 50 – 60% de las mismas se degrada.
La acción degradativa o depuradora de los microorganismos
en un proceso se mide por el porcentaje de disminución de
la DBO en las aguas residuales tratadas. Dicha disminución
depende de la capacidad de aireación del proceso, del tipo
de residuos y de la carga de contaminantes de las aguas
residuales y se expresa asi mismo en unidades de DBO.
El numero de bacterias de los fangos activados asciende a muchos
miles de millones por ml, entre ellas aparece regularmente la
bacteria mucilaginosa Zooglea ramigera, que forma grandes
colonias con numerosas células
encerradas en una gruesa cubierta mucilaginosa común, las
células individuales libres se mueven con ayuda de
flagelos polares. Entre las bacterias de los floculos predominan
las representantes de géneros con metabolismo
aerobio-oxidativo como Zooglea, Pseudomonas, Alcaligenes,
Arthrobacter, Corynebacterium, Acinetobacter, Micrococcus y
Flavobacterium. Pero también se presentan bacterias
anaerobias facultativas, que son fermentativas en ausencia de
sustratos oxigenados, de los generos Aeromonas, Enterobacter,
Escherichia, Streptococcus y distintas especies de Bacillus.
Todas las bacterias contribuyen con las cápsulas de
mucílago y con las microfibrillas al crecimiento colonial
y a la formación de los floculos.
En las aguas residuales con una composición
heterogénea, la microflora se reparte equitativamente
entre muchos grupos
bacterianos. En la selección
de bacterias y en la circulación y formación de
floculos juegan un importante papel los
numerosos protozoos existentes, la mayoría de ellos
ciliados coloniales y pedunculados de los géneros
Vorticela, Epystilis y Carchesium, aunque también puedan
nadar libremente como los Colpidium que aparecen a la par de
ellos, alimentándose de las bacterias de vida libre que se
encuentran tanto sobre la superficie como fuera de las colonias.
Su función
es esencial en la consecución de unas aguas claras y bien
depuradas.
La salida de los fangos activados sintéticos libres de
ciliados se ve contaminada y enturbiada por la presencia de
bacterias aisladas. Se realiza una inoculación de ciliados
que crecen rápidamente, favoreciendo con su actividad
depredadora el crecimiento y la circulación de las
bacterias de los fangos, con lo que posibilitan un efluente mas
limpio. Además en los fangos activados aparecen
regularmente hongod edaficos y levaduras, siendo las mas
frecuentes las especies de Geotrichum, Trichosporum, Penicillium,
Cladosporium, Alternaria, Candida y Cephalosporium.
Tras la depuración biológica, las aguas residuales
contienen compuestos
orgánicos, fosfatos y nitratos disueltos que solo se
degradaran ya lentamente. Los nitratos se forman por
oxidación del amonio desprendido en la degradación
de compuestos
orgánicos nitrogenados. Esta es una tarea de las
bacterias Nitrificantes, uno de cuyos grupos esta
reprensado en las aguas residuales principalmente por
Nitrosomonas y Nitrosospira, que únicamente llevan a cabo
la reacción de oxidación del amonio a nitrito para
obtener energía metabólica, mientras que un segundo
grupo de
bacterias, que aparece siempre junto al ya citado y que esta
reprensado por Nitrobacter, oxida el nitrito a nitrato y obtiene
energía gracias exclusivamente a este proceso:
Oxidación del amonio:
- NH4 + ½ O2
à
NH2OH + H - NH2OH + O2 + 2ADP +
2PO4 à HNO2 + H2O +
2 ATP
Oxidación del nitrito:
NO2 + ½ O2 + ADP +
PO4 è NO3 + ATP
Otros microorganismos que también intervienen en el
tratamiento aerobio de aguas residuales son: Citrobacter,
Serratia, mohos y levaduras que actúan mas de componentes
acompañantes que de degradantes y algunas algas como
Anabaena que convierte los poliuretanos en H2;
Chrorella los alginatos los convierte en glicolato; Dulaniella
los alginatos en glicerol; Nostoc el agar el H2; Algas
como el Volvox, Tabellaria, Anacistis y Anabaena; las algas que
obstruyen los filtros son Anacistis, Chorella, Anabaena y
Tabellaria.
Autor:
Laura Milena Baron