ARTICULOS Resumen La observación microscópica de los microorganismos que se desarrollan en los sistemas de tratamiento biológico de aguas residuales por fangos activados, es una herramienta de gran utilidad para el control del proceso, permitiendo realizar un eficaz ajuste de la operación de la EDAR. La composición y estructura de la comunidad biológica de un reactor, refleja características de gran importancia sobre el funcionamiento del proceso depurador. Entre estas características, se encuentran las asociadas al influente a depurar, así como las de operación del proceso. De esta forma, la comunidad microbiológica indica en cada momento el estado de funcionamiento del reactor, lo que permite actuar de forma rápida y eficaz, tanto en la resolución de problemas habituales, como en la optimización de rendimientos y costes energéticos. En la EDAR El Rompido, situada en la costa de Huelva, se ha llevado a cabo el control microscópico del fango activado, de forma periódica, caracterizando la evolución de la biomasa microbiana a lo largo del año, lo que ha permitido conocer mejor las diferentes situaciones por las que ha pasado el reactor biológico, así como delimitar el fundamento de los problemas habituales en su funcionamiento y resolverlos. Palabras clave: TECNICOS Bioindicadores del fango activado y su relación con el rendimiento de la EDAR El Rompido (Huelva) Variaciones temporales con aguas de salinidad elevada Por: Juan Ruiz Vázquez. Director técnico(1) Arantza Figueredo Delgado. Responsable de Bioindicación y Procesos Biológico(1) Enrique Gallego Sosa. Subdirector de mantenimiento y producción (2) Antonio Domínguez Tello. Jefe de producción (2) (1) AYMA Agua y Medio Ambiente, SL. c/ Eduardo Dato, 23. 41018-SEVILLA. Tel: 689 880 142. Fax: 954 541 067. email: [email protected]. http://www.interbook.net/personal/aymasl (2) GIAHSA. Gestión Integral de Aguas de Huelva, SA. c/Martín Alonso Pinzón, 15 - portal 5. 21003-HUELVA. Tel: 959 282 100. Fax: 959 282 127 Abstract Correlation between activated sludge bioindicators and the performance of the sewage plant in El Rompido (Huelva, Spain). Microscopy observance of microorganisms in Activated Sludge, is an useful tool for monitoring the biological process. It allows to carry out an adequate adjustment of the operation status in biological sewage treatment system. Composition and structure of biological community that inhabits an aeration basin, reflects characteristics of great importance over working and handling of purifying process. It gives information over characteristics of the influent to purify and the adjustment of operation status. So, biological community of aeration reactor, shows in each moment its handling status, and it allows to operate effectively, as on the solving of usual problems, as on optimisation of purifying efficiency and costs of energy. In the plant of activated sludge “El Rompido”, which is placed is the coast of Huelva, microscopic examination has been carried out. This microscopic examination of mixed liquor has characterised the evolution of microbial biomass and flocs characteristics for a year. These data allow us to know the different situations of biological reactor, and to make concrete the basis of its usual problems and how to solve them. Keywords: Wastewater, Biological Treatment, Activated Sludge, Bioindicators, Performance Protozoa, Bacteria, Filamentous, Flocs, Biological Process. 1. Introducción l proceso de fangos activados se basa fundamentalmente en el desarrollo de un cultivo aerobio de poblaciones microbianas mixtas, que crecen espontáneamente en contacto con el agua residual y constituyen, junto con la materia orgánica del medio, los flóculos que forman el fango. Los diversos microorganismos que habitan los reactores aerobios constituyen asociaciones naturales denominadas comunidades biológicas. Estas comunidades, constituidas por un conjunto determinado de especies, presentan características definidas, como resultado de las interrelaciones entre organismos, así como con el medio fisicoquímico en el que habitan. La observación microscópica de la biomasa que se desarrolla en los sistemas de tratamiento biológico de fangos activados es una herramienta muy útil en el control del proceso, ya que permite un eficaz ajuste de la operación de la EDAR. E De esta forma, en diferentes EDARs se desarrollan comunidades microbiológicas propias de cada reactor y fango, en estrecha relación con la características fisicoquímicas, biológicas y operacionales de las instalaciones. Estas comunidades se pueden identificar por su estructura, es decir, por el desarrollo de especies concretas, por el número de individuos de cada especie, o desarrollo poblacional, y por las proporciones relativas entre las diferentes especies. La composición y estructura de la comunidad biológica de un reactor, refleja características de gran importancia sobre el funcionamiento del proceso depurador. Entre estas características se encuentran las asociadas al influente a depurar y de operación del proceso. La comunidad biológica de un reactor indica en cada momento su estado de funcionamiento, lo que permite actuar de forma eficaz, tanto en la resolución de problemas habituales, como en la optimización de rendimientos y costes energéticos. TECNOLOGIA DEL AGUA 193 / OCTUBRE / 1999 Agua residual, Depuración biológica, Fangos activados, Bioindicadores, Rendimiento Protozoos, Bacterias, Filamentos, Flóculos. 41 ARTICULOS TECNICOS Imagen bajo contraste de fases del protozoo ciliado Gymnostómido Trachellophyllum pusillum. 193 / OCTUBRE / 1999 Detalle celular de protozoo ciliado Hypostómido del género Chilodonella. La comunidad microbiológica evoluciona a medida que el fango se desarrolla, estabiliza, madura y envejece. De esta forma, se establecen comunidades características de fangos jóvenes, con bajo tiempo de retención celular en el sistema, asociaciones biológicas típicas de fangos más estables, así como otras habituales en fangos viejos o de alta edad, con células que presentan excesivo tiempo de permanencia en el reactor. La observación microscópica del fango activado, sin reemplazar a los parámetros fisicoquímicos, habitualmente utilizados en el control de planta, constituye un valioso complemento, aportando una información más completa y rápida sobre el funcionamiento del proceso. La observación microscópica de la biomasa informa, de manera instantánea, sobre el inicio de la formación del fango activado en los arranques de planta, así como del momento evolutivo del fango biológico o de su recuperación cuando éste ha sufrido alteraciones. Así mismo, proporciona información sobre la adecuación de los parámetros operacionales al funcionamiento del proceso, características del influente, distintas edades de fango y tiempos de retención celular en el sistema y, en definitiva, gran parte de la información sobre el funcionamiento de la EDAR en cada momento. En la EDAR El Rompido (Huelva) se realiza un control microscópico periódico de la cuba de aireación como parámetro de control de planta. Estos controles son de gran utilidad en la caracterización del funcionamiento de la instalación, así como en la detección y resolución de los problemas de explotación habituales. 2. Descripción de la instalación La EDAR El Rompido está situada en la costa de la provincia de Huelva, y trata las aguas residuales 42 Ciliado Peritríchido Vorticella striata anclado en flóculo. TECNOLOGIA DEL AGUA ARTICULOS procedentes de los núcleos urbanos de las playas de Cartaya. Los vertidos se conducen a través de una red general de colectores, y mediante cuatro estaciones elevadoras y de impulsión se llevan hasta la EDAR. La instalación está dimensionada para sanear un máximo de 21.000 habitantes equivalentes, y es capaz de tratar un caudal medio de 300 m3/hora aproximadamente. En la EDAR, diseñada con tratamiento primario fisicoquímico, y secundario biológico mediante fangos activados, se han realizado algunas modificaciones motivadas por los caudales y cargas contaminantes del influente. En la actualidad el tratamiento fisicoquímico no se emplea, ni tampoco la decantación primaria, implementándose el proceso biológico en una sola línea de las dos disponibles. El proceso queda configurado a modo de aireación prolongada, donde el agua residual tras un pretratamiento con eliminación de gruesos y grasas, entra directamente en la cuba de aireación, oxigenada y agitada mediante una única TECNICOS turbina, donde se pone en contacto con el licor mezcla. La separación sólido/líquido se realiza en un decantador para, sin más, verter el efluente. Mediante la recirculación y purga de fangos desde el decantador se regula la concentración de microorganismos del reactor. La línea de fangos dispone de un espesador por gravedad y la deshidratación se realiza mediante filtro banda. Las características del agua residual a tratar son, en general, las correspondientes a aguas residuales domésticas. La carga contaminante está compuesta fundamentalmente por materia orgánica disuelta y sólidos en suspensión, así como las bacterias típicamente asociadas a las aguas fecales. El pH, tanto en el agua de entrada como en la salida, es neutro, con valores que oscilan entre 6,8 y 7,8. Son de destacar los valores de conductividad a los que trabaja la planta, en general bastante altos, presentando sin embargo oscilaciones que van desde los 7 a los 27 mS/cm, valores que superan ampliamente los habituales en aguas dulces. 3. Metodología Con la finalidad de mantener un ajuste adecuado de los parámetros operacionales de la EDAR, y controlar las anomalías que puedan presentarse en el proceso, se realiza un control mensual del fango activado. Estos controles, realizados empleando microscopía óptica, incluyen la identificación y estructuración de la comunidad microbiana (Protozoos, microalgas, bacterias, filamentos,...), así como la caracterización de los flóculos como elementos esenciales en el proceso de sedimentación. Las muestras se toman del reactor biológico, aproximadamente medio litro de licor mezcla, bien homogeneizado, en frascos de un litro, manteniendo una cámara de aire suficiente para que no se agote el oxígeno durante el transporte. El traslado de muestras al laboratorio y su observación debe realizarse antes de 24 horas, tiempo a partir del cual las comunidades se alteran como consecuencia de la modificación de las condiciones ambientales en los recipientes. Si el transporte de la muestra se prolonga durante más Tabla 1 Carga contaminante Salida Rendimiento Mes DBO5 mg/l SS mg/l DBO5 mg/l SS mg/l DBO5 % SS % Marzo 120 88,4 21 22,8 82,50 74,21 Abril 110 91,6 8 17,4 92,73 81,00 Mayo 120 72 36 38,4 70,00 46,67 Junio 160 66,7 13 17,8 91,88 73,31 Julio 190 82,5 12 15,2 93,68 81,58 Agosto 480 265 21 22,4 95,63 91,55 Septiembre 200 404 17 43,6 91,50 89,21 Octubre 200 164,5 24 19 88,00 88,45 Noviembre 100 33,6 8 22,6 92,00 32,74 Diciembre 120 53,6 9 10,6 92,50 80,22 Enero 150 66,1 4 11 97,33 83,36 Febrero 120 19,1 22 9,9 81,67 48,17 TECNOLOGIA DEL AGUA 193 / OCTUBRE / 1999 Entrada 43 ARTICULOS TECNICOS Tabla 2 Nutrientes Entrada 193 / OCTUBRE / 1999 Rendimiento N mg/l P mg/l N mg/l P mg/l N % P % Marzo 8,9 6,6 6,2 4,6 30,34 30,30 Abril 19,6 8,6 6,4 5,5 67,35 36,05 Mayo 20 9,1 5,6 6,9 72,00 24,18 Junio 29,7 9,9 18,7 8,9 37,04 10,10 Julio 7 14,8 6,9 10,5 1,43 29,05 Agosto 59,7 31,2 11,7 29,2 80,40 6,41 Septiembre 44,2 13,8 19 5,1 57,01 63,04 36 10,9 5,6 5,3 84,44 51,38 Noviembre 13,7 7 8,9 3,9 35,04 44,29 Diciembre 20,4 8,5 6,2 7,7 69,61 9,41 Enero 20,1 9,1 11,7 8,1 41,79 10,99 Febrero 28,8 20,4 7,3 8,6 74,65 57,84 Octubre 44 Salida tiempo debe conservarse una porción, que se fija con líquido de Boüin al 10%. Con esto se consigue compensar la evolución de la muestra “viva” que puede alterarse durante el traslado. La determinación de los protozoos y de algunos metazoos se realiza en vivo, a partir de la observación directa de las estructuras visibles a través de microscopía óptica. Se utilizan medios de tinción específicos (Verde de Metilo, Fernández Galiano, Plata seco, etc.), para poner de manifiesto aquellos componentes celulares que no son visibles directamente y que son necesarios para la identificación taxonómica. Las estimas cuantitativas de los organismos se realizan mediante contaje celular directo, a partir de gotas de 0,05 ml, y asignando a cada especie un índice de abundancia que permite establecer la estructura de la comunidad. Los diferentes grupos bacterianos y filamentos influyen decisivamente, en la estructura del flóculo. La determinación de bacterias y filamentos, se realiza mediante observación microscópica bajo conTECNOLOGIA DEL AGUA traste de fases, de sus caracteres morfológicos y estructurales relativos a la forma, tamaño, formación o no de colonias, presencia de ramificaciones, etc., y a partir de tinciones específicas (Gram, Neisser, Acumulaciones de azufre y de PHB, etc.), que ponen de manifiesto determinadas características estructurales y metabólicas de importancia taxonómica. Los flóculos, observados a través de microscopía óptica, se caracterizan determinándose su tamaño, forma y estructura. Cuando el fango biológico presenta un aspecto excesivamente gelatinoso se utiliza tinta india mezclada con el licor mezcla, para observar la difusión de las partículas de carbón en los flóculos. De esta forma se determina la proporción de material extracelular o glycolax presente en el fango, y la fiabilidad de las estimas de concentración de microorganismos a partir de los Sólidos en Suspensión Volátiles del Licor Mezcla (SSVLM). Las determinaciones analíticas de los parámetros fisicoquímicos se han realizado en base a métodos normalizados, Métodos Estándar de la APHA-AWWA-WPCF, mediante electrometría (pH, Temperatura y Conductividad), gravimetría (Sólidos en suspensión, fijos y volátiles) e incubación estándar en el caso de la DBO. 4. Resultados En las Tablas I, II y III, se muestran los resultados de las analíticas fisicoquímicas, realizadas sobre el agua de entrada y salida de la EDAR. Se observan en general, altos rendimientos de eliminación de la materia orgánica (DBO5) y de los sólidos en suspensión (SS). También se detecta una cierta eliminación de nitrógeno y fósforo, a pesar de que la instalación no está diseñada, ni se opera, con este objeto. Los valores de pH oscilan siempre alrededor de valores neutros, pero los valores de conductividad son siempre superiores a los observados en las plantas que trabajan con agua dulce. En la Tabla IV se muestran las características más representativas de los flóculos. Estas características definen el estado del proceso de floculación y, por tanto, la agregabili- ARTICULOS TECNICOS En la Tabla V se observa la evolución sufrida por la comunidad microbiana bioindicadora a lo largo del período de estudio. Se muestran las especies de protozoos, microalgas, bacterias y filamentos más característicos de la EDAR, así como su representatividad poblacional en el proceso. La comunidad característica del fango de la EDAR fluctúa en relación con las condiciones del reactor. Tabla 3 pH y Conductividad Entrada Mes Salida pH – Cond. mS/cm pH - Cond. mS/cm Marzo 7,52 20,60 7,10 17,83 Abril 7,30 18,60 7,36 17,90 Mayo 7,47 17,28 7,44 16,66 Junio 7,30 15,24 7,39 16,20 Julio 7,42 14,49 7,44 9,73 Agosto 7,19 9,15 7,37 6,57 Septiembre 7,29 7,31 7,41 19,80 Octubre 7,40 19,84 7,31 21,80 Noviembre 7,39 25,30 7,52 23,40 Diciembre 7,43 17,83 6,99 16,20 Enero 7,15 14,61 7,03 14,72 Febrero 7,11 13,25 6,99 11,69 5. Discusión irregular y una estructura más o menos compacta en función del desarrollo de filamentos, manteniéndose una consistencia más o menos firme. dad y sedimentabilidad del fango activado. Se puede observar una tendencia general a la formación de flóculos de tamaño mediano, forma 5.1. Los microorganismos y el funcionamiento del proceso Las características del agua residual a tratar, distintivas de cada EDAR, van a repercutir en la estructuración de la comunidad que compone el fango activado, y por tanto, en su evolución microbiológica. De esta forma, tal y como se observa en las Tablas III y V, con respecto al pH se mantienen condiciones de neutralidad con valores pró- Tabla 4 Características de los flóculos Mes Forma Estructura Consistencia Crecimiento disperso (2) Material extracelular (3) Pequeño-Mediano Irregular Compacta Firme Decenas Baja Abril Mediano Irregular Difusa Firme Decenas Alta Mayo Mediano Irregular Compacta Firme Práct. ausente Baja Junio Mediano Redondeada Compacta Débil Decenas Baja Julio Mediano Irregular Compacto Firme Cientos Muy baja Agosto Mediano Irregular Compacto Firme Cientos Baja Septiembre Pequeño Redondeada Compacta Débil Decenas Muy baja Octubre Pequeño Irregular Difusa Débil Decenas Muy baja Noviembre Pequeño Irregular Compacta Firme Decenas Baja Diciembre Pequeño Redondeada Compacta Firme Decenas Baja Enero Mediano Irregular Compacta Firme Decenas Alta Febrero Mediano Irregular Compacta Firme Decenas Alta Marzo Tamaño (1) Pequeño: < 150 µm; Mediano: 150 a 500 µm; Grande: > 500 µm. 193 / OCTUBRE / 1999 Flóculos (1) (2) Cantidad de bacterias por campo visual a x400. (3) Proporción respecto al material floculado. 45 TECNOLOGIA DEL AGUA ARTICULOS TECNICOS Tabla 5 Microorganismos indicadores Mes Mar. Abr. May. Jun. Jul. Ago. Sep. Oct. Nov. Dic. Ene. Feb. Zooflagelados 5 3 4 5 3 - 3 3 3 3 4 4 Bodo sp. - 3 - - - - - 3 5 - - 4 Cercomonas sp. - - - - - - - - 5 - - - Bicosta sp. 4 3 4 4 3 3 4 5 4 4 4 5 Prorodon teres 3 3 - 3 - - - - 1 - - - Prorodon viridis - - - - - - 2 - - - - - Trachellophyllum pusillum - - 3 3 3 - - - - - - - Litonotus lamella 3 - - - - - 3 - - - - - Litonotus fasciola - - - - - - - - 2 3 2 - Urotricha sp. - 3 - - - - 3 - 3 - - - Loxodes rostrum - - - - - - 2 - - - - - Pleuronema sp. - 3 3 3 3 3 3 4 3 2 3 4 Uronema sp. - - - - - - 3 - - - - - Tetrahymena sp. - - 3 - - - 2 - - - - - 3 - 2 - - 2 - - - - - - - - - - - - 2 - - - - - Vorticella sp. - - 3 3 - - - - - - - - Vorticella microstoma - 3 - - 3 3 3 - - - - 2 Vorticella flexuosa - 4 - - - - - - - - - - Vorticella convallaria - - - - 3 - - - - - - 3 Vorticella communis - - - - - - - - - 4 - - Vorticella striata - - - - - - - - - - 4 - Zoothamnium sp. - - - 3 3 - 4 - - 3 - - Opercularia sp. - - - - - - 3 - - 2 - - Aspidisca sp. 2 - - - - - - - - - - - Euplotes harpa 3 - 3 3 4 3 - 2 - 2 - - Tropidoatractus sp. - - 3 - - - - - - - - - PROTOZOOS* Flagelados Ciliados libres Gymnostómidos Hymenostómidos Hypostómidos Chilodonella sp. Oligotríchidos Strombidium sp. Ciliados fijos 193 / OCTUBRE / 1999 Peritríchidos 46 Ciliados reptantes Hypotríchidos *(Individuos por gota) 1: Observación ocasional; 2: Común, pero no en todas; 3: De 1 a 5; 4: De 5 a 20 5: Más de 20 **(Filamentos por flóculo) P: Observación ocasional; A: Común, pero no en todos; C: De 1 a 5; M: De 5 a 20; B: Más de 20 ARTICULOS TECNICOS Tabla 5 (Continuación) Mes Mar. Abr. May. Jun. Jul. Ago. Sep. Oct. Nov. Dic. Ene. Feb. Ameboide desnudo 3 - 3 3 4 3 3 - 2 - - 3 Arcella hemisphaérica 3 3 3 3 4 3 4 1 3 2 3 - Acineta tuberosa 3 3 3 3 - 3 3 2 - - 2 3 Canellana sp. - - - - - 2 - - - 2 2 - Colurella sp. 4 4 3 3 3 3 4 2 3 4 4 3 Testudinella sp. - 3 - - - - - - - 3 3 3 Cephalodella sp. - - - 3 3 3 - 2 - - - - Nemátodos sin identificar - - 3 - 3 3 3 - 2 - 1 - Gastrotricos - - - - - - 3 - - - - - Copépodos - - - - - - - - 3 3 1 - 3 3 - - - 3 3 3 3 2 3 3 Euglena viridis 4 3 - 3 - 3 3 2 1 - - - Astasia inflata - - 4 - - - - - - - - - Peranema trichophorum - - - - - - - - 4 2 - - 2 - - - - - - 4 3 - 3 4 Gyrosigma sp. 3 - - - - - 3 - - - - - Melosira sp. - - 2 3 - - 3 3 4 3 3 3 Bacterias dispersas 3 3 2 3 5 4 3 3 3 3 3 2 Spirochaeta sp. 3 3 3 - 3 3 3 2 2 3 3 2 Spirillum sp. - - - - - - - - - 1 - - Zooglea ramígera 3 3 - 3 - - - 1 1 2 - 3 Bacterias floculantes (almohadillas) 3 4 3 2 3 4 3 3 3 3 3 3 Bacterias nitrificantes - - - - - - 3 3 3 2 2 1 Beggiatoa sp. - - - - A A - A A A - P Tipo 021N - - - - C B - A A - - A Haliscomenobacter hydrossis - - - - - - - - P - - - Tipo 0803 C C A - - A - A A A C P Tipo 1851 - M P - - - - - - - - - Ciliados reptantes Amebas Suctores ROTIFEROS* OTROS METAZOOS* MICROALGAS* Cianofíceas Oscillatoria sp. Euglenofíceas Dinofíceas Gyrodinium sp. Diatomeas FILAMENTOS** *(Individuos por gota) 1: Observación ocasional; 2: Común, pero no en todas; 3: De 1 a 5; 4: De 5 a 20 5: Más de 20 **(Filamentos por flóculo) P: Observación ocasional; A: Común, pero no en todos; C: De 1 a 5; M: De 5 a 20; B: Más de 20 193 / OCTUBRE / 1999 BACTERIAS* 47 ARTICULOS Detalle de la ornamentación pelicular de Vorticella striata. 193 / OCTUBRE / 1999 Imagen global de colonia de ciliados Peritríchidos del género Zoothamnium. 48 TECNICOS ximos a 7, sin incrementos hasta condiciones básicas, ni bruscos descensos que alcancen niveles de acidez. Los microorganismos observados se desarrollan en este tipo de condiciones, no detectándose individuos capaces de sobrevivir en ambientes extremos. La salinidad (Tabla III), presenta fuertes oscilaciones, manteniéndose siempre bastante elevada, con una conductividad muy superior a los valores característicos de aguas dulces fuertemente mineralizadas. La comunidad observada habitualmente es euryhalina (ver Tabla V), con individuos que presentan un amplio rango de tolerancia a las variaciones de la conductividad y la concentración de sales en el medio. En determinadas épocas del año se producen fuertes incrementos de la conductividad, que llega a alcanzar valores de hasta 26,2 mS/cm; mientras que de forma paralela, en el reactor biológico, se observa la aparición e incremento poblacional de microorganismos habituales en aguas salobres y saladas, como son zooflagelados coloniales del género Bicosta, ciliados libres del género Pleuronema, rotíferos del género Colurella y microalgas como Gyrodinium y Melosira, así como algunos metazoos del grupo de los copépodos. Con respecto al funcionamiento del proceso en la EDAR Rompido, la comunidad microbiana de protozoarios que caracteriza los fangos maduros y estables está constituida por individuos representantes de todos los grupos funcionales: flagelados, ciliados nadadores libres, ciliados fijos y reptantes, suctores y amebas. Como representantes de los flagelados, en fangos maduros y estabilizados, se encuentran desde los cianoflagelados coloniales del género Bicosta, habitualmente asociados con los flóculos, hasta zooflagelados como Bodo o Phyllomitus, de Célula del protozoo ciliado Hypotríchido Euplotes harpa. TECNOLOGIA DEL AGUA ARTICULOS Emisión de pseudópodos de un Ameboide desnudo. Caparazón de la tecameba Arcella hemisphaérica. 193 / OCTUBRE / 1999 tamaño muy pequeño, relacionados estos últimos con la cantidad de bacterias dispersas del reactor y el régimen de purgas. Así, se observan en abundante desarrollo poblacional cuando existe cierta proporción de bacterias dispersas en la solución interflocular, hecho que se produce como consecuencia de determinadas circunstancias que se mencionarán posteriormente, y cuando se han efectuado purgas recientes del reactor con la finalidad de disminuir la edad del fango biológico. Las especies de ciliados libres varían en función de las características operacionales de la EDAR (edad de fango, carga másica, concentración de oxígeno disuelto, etc.), y de las características del influente (carga orgánica, concentración de sales, etc.). Se observan especies como Prorodon teres, cuando existe una relación equilibrada entre el alimento y la concentración microbiana de la cuba de aireación, manteniendo una operación del reactor a media carga másica, con una edad de fango que no es elevada. Pleuronema sp. se observa abundantemente, cuando se detectan conductividades en el licor mezcla con valores aún superiores a los habituales, y representantes del género Chilodonella, son observados, cuando se producen entradas de materia orgánica inferiores a las típicas del influente Prorodon teres tolera concentraciones de materia orgánica superiores a las toleradas por Chilodonella sp., siendo una especie típicamente polisaprobia. En relación a los ciliados fijos peritríchidos, en condiciones de funcionamiento estable del reactor, es típica la presencia de la colonia Zoothamnium sp., alimentándose de las bacterias dispersas de la solución del bulk. También se observan diversas especies de Vorticella, entre las que se encuentran Vorticella flexuosa y Vorticella convallaria, que se observan cuando el reactor TECNICOS Protozoo Suctor de alimentación carnívora, Acineta tuberosa. 49 TECNOLOGIA DEL AGUA 193 / OCTUBRE / 1999 ARTICULOS 50 funciona a cargas másicas más elevadas, así como Vorticella striata que aparece cuando la cuba opera a cargas másicas bajas y mayores edades de fango. Se han detectado también otras especies del género Vorticella y Opercularia, indicadoras de situaciones transitorias más específicas. Así, Vorticella microstoma se desarrolla en condiciones de rejuvenecimiento del fango, con un incremento de su actividad biológica y bajos niveles de oxígeno disuelto, y Opercularia sp. en condiciones de altas tasas de consumo de oxígeno en el reactor, como consecuencia de la entrada de sustancias sépticas, circunstancia que provoca cierta inestabilidad en el funcionamiento del reactor biológico. Respecto a los ciliados reptantes hypotríchidos, indicadores del desarrollo en la comunidad de bacterias floculantes sobre las que se alimenta, la especie más habitual en la EDAR es Euplotes harpa, que habita medios con conductividad elevada, apareciendo cuando el fango presenta buenas características de agregación y decantabilidad. En ciertas ocasiones también se ha detectado la presencia de Aspidisca cícada, especie habitual en reactores de aireación prolongada que funcionan a baja carga másica. En situaciones de alta oxigenación del reactor biológico, y fangos de cierta edad y desarrollo, se han observado Trachellophyllum pusillum, Litonotus lamella y Litonotus fasciola, distribuidos según la dispersión bacteriana y la proliferación de flagelados. Las dos especies de Litonotus se alimentan de pequeños flagelados y ciliados, mientras que Trachellophyllum pusillum parece alimentarse de bacterias. Estos ciliados gymnostómidos, actualmente considerados reptores, se desplazan alrededor de los flóculos, a pesar de que clásicamente han sido considerados como ciliados nadadores libres carnívoros. Recientemente la clasificación de Trachellophyllum pusillum se ha revisado, TECNOLOGIA DEL AGUA TECNICOS con la posibilidad de incluirlo como una especie de Acineria, pasando a formar parte del grupo de los ciliados reptantes bacterívoros en el cálculo del Indice de Calidad Biológica del Fango de Madoni. Habitualmente se observa una baja presencia de ameboides desnudos, a excepción de determinadas situaciones en las que se han detectado incrementos de carga, producidos por la entrada al sistema de aguas o fangos con cierto grado de septicidad. En este tipo de condiciones se produce una proliferación de las poblaciones de ameboides desnudos bastante significativa. Las poblaciones de amebas con teca, como es el caso de Arcella hemisphaérica, se mantienen durante el período de estudio de forma más o menos abundante. Se detecta un gran descenso de su presencia tras la realización de fuertes purgas que provocan un descenso de la edad del fango. En este sentido se observa, tanto aquí como en otras EDARs, una relación directamente proporcional entre el desarrollo de esta tecameba y la edad del fango, así como con una buena oxigenación del reactor biológico. Puede establecerse que, el alto desarrollo de la población de esta tecameba, se da en los reactores donde se producen procesos de nitrificación, que requieren de las mencionadas condiciones. El suctor habitual en la EDAR es Acineta tuberosa, detectándose con entradas de baja carga orgánica individuos del género Canellana. Igualmente sucede con los rotíferos, un género característico en la EDAR es Colurella, adaptado a vivir con altas concentraciones salinas y que aparece cuando el reactor trabaja con una edad de fango media, de apróximadamente 5 días. Se observan además otros rotíferos más comúnmente observados en otros sistemas acuáticos como Cephalodella y Testudinella, que adquieren un desarrollo mayor cuando la entrada de carga orgánica al reactor es baja. En estas condiciones el reactor tiende a funcionar con car- Se observa una relación entre la tecameba y la edad del fango gas másicas bastante bajas, y la edad de fango se incrementa rápidamente dadas las elevadas tasas de recirculación que se mantienen en la EDAR de forma habitual. Es interesante mencionar que aparte de otros metazoos como son los Nemátodos, habituales en el agua residual, se han observado poblaciones de Copépodos cuyo desarrollo coincide con la detección de picos de conductividad bastante elevados. Con respecto a las microalgas, se han observado tanto incoloras como coloreadas, euglenofíceas y cianofíceas como son Astasia inflata, Peranema trichophorum u Oscillatoria sp.. Estos individuos se desarrollan de forma habitual en los reactores biológicos sin tender a presentar desarrollos masivos. Se detecta además la presencia de Euglena viridis, especie que se desarrolla en el clarificador, cuando existe una buena penetración de la luz y como consecuencia de la presencia de nitratos y nitrógeno amoniacal. Si su desarrollo es elevado entran en la cuba de aireación con la recirculación. También se ha observado la diatomea Melosira y la dinofícea Gyrodinium, cuya observación también coincide con incrementos en la salinidad del licor mezcla. 5.2. Floculación. Desarrollo de bacterias y filamentos Tal y como se recoge en la Tabla IV, los flóculos se caracterizan a partir de una serie de propiedades ARTICULOS Diversos rotíferos del género Colurella. Imagen del rotífero del género Testudinella. 193 / OCTUBRE / 1999 que en su conjunto determinan el tipo de fango observado, su grado de compactación y sus características de decantabilidad. En la Tabla III se muestran los grupos bacterianos y los filamentos que han sido detectados formando parte de los flóculos, y que imprimen en los mismos una organización que los caracteriza. El desarrollo de un fango biológico compuesto de flóculos que presenten alta capacidad de agregación y una buena sedimentabilidad, además de no ocasionar problemas de “bulking” o “foaming” en la superficie de los reactores, se traduce en una eficaz separación sólido/líquido en los clarificadores, de gran importancia para completar el proceso de depuración, que ha de funcionar con los rendimientos adecuados para obtener un efluente de calidad. En la EDAR Rompido se observa una clara relación entre las propiedades de los flóculos y los parámetros operacionales de la planta, principalmente con la edad del fango. De esta forma, cuando el fango biológico es joven, o ha sido sometido a fuertes purgas, el tamaño de los flóculos es pequeño, sin presencia de una macroestructura desarrollada, como consecuencia de la ausencia o baja presencia de filamentos, pudiendo llegar a formarse flóculos en pin-floc, característicos por presentar una microestructura compuesta de biomasa activa agregada y partículas biofloculadas. Cuando se produce este hecho, a pesar de que los flóculos se encuentran bien compactados y presentan buenas características de sedimentabilidad, su consistencia es débil y se rompen con facilidad. A medida que el fango va incrementando su edad suele proliferar el filamento Tipo 0803, muchas veces en asociación con el Tipo 1851, ambos habituales en esta EDAR. Estos filamentos se insertan en los flóculos, pudiendo llegar a atravesarlos, TECNICOS 51 Detalle del crustáceo del grupo Copépodos. TECNOLOGIA DEL AGUA 193 / OCTUBRE / 1999 ARTICULOS 52 y crecen hacia el exterior de los mismos, sirviendo de puente o unión entre flóculos de tamaño pequeño para formar otros de tamaño superior. Así, en fangos de edad elevada se desarrollan flóculos de tamaño mediano o grande, de forma irregular, con estructura abierta, pero de consistencia firme. En los dos tipos de flóculos se detecta una abundante presencia de bacterias floculantes típicas de esta EDAR, y que consisten en la asociación de bacilos pequeños, insertos y suspendidos en sustancias gelatinosas de excreción celular como son los mucopolisacáridos. Estas bacterias tienden a rodear el flóculo y a situarse en las hoquedades que forman los filamentos, compactando la estructura y aumentando su densidad. De forma ocasional también se observan colonias de bacterias floculantes del tipo Zooglea ramígera. A lo largo del año se han producido una serie de situaciones en la EDAR que han provocado la aparición y proliferación de filamentos diferentes a los de desarrollo habitual en la planta, así como episodios de disgregación de los flóculos, con el consiguiente incremento de la dispersión bacteriana en la solución interflocular, hecho que además repercute en la concentración de Sólidos en Suspensión del efluente. En este sentido, se han detectado entradas de sustancias sépticas a la cuba de aireación, bien desde el clarificador por la entrada de fangos sépticos a través de la recirculación, bien a partir de los reboses procedentes del tratamiento de fangos. Así mismo, especialmente durante el verano, entran aguas sépticas procedentes de los pozos de bombeo. La septicidad lleva asociada la presencia de ácidos orgánicos y ácido sulfhídrico resultantes de los procesos fermentativos. Estas situaciones provocan una acumulación de ácidos orgánicos de bajo peso molecular y de ácido sulf- Filamento bacteriano móvil: Beggiatoa sp. TECNOLOGIA DEL AGUA TECNICOS Imagen característica de los flóculos de la EDAR cuando presenta cierta edad. Colonia de diatomeas centrales del género Melosira. ARTICULOS TECNICOS Los rendimientos de depuración son muy buenos en Proliferación de bacterias filamentosas Tipo 021N. hídrico en la cuba, que disminuye los niveles de oxígeno disuelto del reactor ya que se produce un incremento de la demanda biológica de oxígeno necesario para la bioxidación. Como consecuencia se produce el desarrollo de bacterias filamentosas como Beggiatoa sp. y el Tipo 021N. Estas bacterias tienen capacidad de acumular azufre elemental, producto de la oxidación de las formas reducidas de azufre. Beggiatoa sp. no provoca episodios de bulking o fangos flotantes, pero su proliferación imprime en el fango biológico un aspecto plumoso y blanquecino, disminuyendo su densidad y velocidad de sedimentación, lo que se traduce en un incremento del Indice Volumétrico de Fangos. El Tipo 021N, cuando se desarrolla masivamente, provoca episodios de fango flotante en el reactor y en el decantador secundario, formando una especie de nata color chocolate. Este desarrollo provoca problemas en la separación sólido/líquido y mal aspecto del clarificador, sin afectar a la oxidación biológica de la materia orgánica, cuyos rendimientos suelen ser muy buenos tal y como se comprueba en la Tabla I. Por otro lado cuando el reactor sufre la entrada de aguas con una conductividad superior a la habi- tual, se produce una cierta disgregación de la superficie de los flóculos, que se traduce en la disminución de los rendimientos de eliminación de Sólidos en Suspensión. También se detecta una menor firmeza en los flóculos que componen el fango cuando la planta recibe menor carga orgánica en el influente. Cuando el fango presenta una edad alta se observa el desarrollo de bacterias nitrificantes en la superficie de los flóculos, formando colonias redondeadas. Este hecho indica que se estan produciendo procesos de nitrificación biológica en el reactor. En verano, cuando las temperaturas son elevadas, si el fango se mantiene en el clarificador un tiempo excesivo, se pueden producir fenómenos de desnitrificación incontrolada, que producen nitrógeno gaseoso que escapa a la atmósfera levantando el fango hasta la superficie. Este fenómeno resulta más acusado cuando la densidad de los flóculos es baja. 6. Conclusiones El reactor biológico de la EDAR El Rompido funciona con valores de conductividad bastante altos. El valor más bajo de conductividad es considerablemente superior a los característicos de las aguas dulces fuertemente mineralizadas. Este he- cho no impide el desarrollo y estructuración de una comunidad microbiana característica de la EDAR, compuesta por especies euryhalinas y otras que habitan típicamente medios salobres y salados. Los rendimientos de depuración de la materia orgánica y de eliminación de sólidos en suspensión son muy buenos, consiguiéndose también cierta eliminación de nitrógeno y fósforo, a pesar de que la planta no ha sido diseñada ni es operada con esta finalidad. La comunidad microbiana protozológica, asociada al funcionamiento estable del reactor biológico, incluye representantes de todos los grupos funcionales como son flagelados y ciliados nadadores libres, que se alimentan de las bacterias dispersas de la solución interflocular, ciliados fijos anclados en los flóculos que ejercen este mismo papel, pero de forma más competitiva, y ciliados reptantes que desempeñan su función predadora sobre las bacterias insertas en los flóculos; también se observan amebas y tecamebas, así como protozoos carnívoros del tipo de los suctores y pleurostómidos. De esta forma, se estructura una comunidad compuesta de especies concretas, habituales en la EDAR, que aparecen cuando el fango funciona en condiciones estables. A lo largo del año y de forma periódica, se producen diversos tipos de situaciones que afectan al funcionamiento del reactor, provocando TECNOLOGIA DEL AGUA 193 / OCTUBRE / 1999 la EDAR 53 193 / OCTUBRE / 1999 ARTICULOS 54 cambios en la comunidad microbiana y la proliferación de especies indicadoras de este tipo de situaciones. Se detectan: Aumentos fuertes de conductividad acompañados por un incremento de individuos del género Bicosta, Pleuronema, y Colurella. La entrada de sustancias producto de procesos fermentativos de septicidad, que va acompañada por un incremento del número de amebas desnudas y por el desarrollo de filamentos Tipo 021N y Beggiatoa. El desequilibrio entre la carga orgánica de entrada y la concentración de micoorganismos del licor mezcla, que repercute en una mayor abundancia de los rotíferos Testudinella y Canellana, así como en un incremento de la población de la tecameba Arcella hemisphaérica, que además se asocia a fuertes procesos biológicos de nitrificación. En condiciones estables, se detecta una clara relación entre las propiedades de los flóculos y los parámetros operacionales de la planta, la edad del fango y las características del agua de entrada. De esta forma, habitualmente aparecen agrupaciones bacterianas con una alta capacidad biofloculante, así como una serie de filamentos como son los Tipos 0803 y 1851 que imprimen en los flóculos una forma irregular, con estructura más o menos compacta que presentan una excelente capacidad de agregabilidad y sedimentación, lo que se traduce en la obtención de un efluente de excelente calidad. La entrada en la cuba de aireación de fangos o de aguas en estado de septicidad ocasiona la ruptura de los flóculos y la proliferación de filamentos como el Tipo 021N y Beggiatoa sp. Estas situaciones se producen por: la entrada de fangos sépticos desde el clarificador, la entrada de los reboses del tratamiento de los fangos, y la limpieza de los pozos de bombeo cuando el agua residual permanece un excesivo tiempo en los mismos sometida a elevadas temperaturas. El proceso de biofloTECNOLOGIA DEL AGUA TECNICOS culación también se ve afectado, cuando se producen fuertes incrementos de la conductividad del agua de entrada y cuando la planta trabaja a muy bajas cargas. La resolución de los problemas ocasionados por la entrada y acúmulo de sustancias sépticas al reactor se produce con el incremento del oxígeno disuelto en el licor mezcla y la purga de fangos. Dada la buena aireación del reactor biológico, cuando el fango presenta cierta edad, se produce el desarrollo de bacterias nitrificantes, que aceleran los procesos de nitrificación del amonio presente en el agua residual. Si el fango permanece un excesivo tiempo decantado en el clarificador, se pueden producir procesos de desnitrificación descontrolada, que levantan fango a borbotones en el decantador. Este hecho se produce durante el verano como consecuencia de las elevadas temperaturas. Bibliografía APHA-AWWA-WPCF (1992).Métodos normalizados para el análisis de aguas potables y residuales. Ed. Díaz de Santos, S.A. Alonso, P., Gil, I. et Rodríguez, D. (1979).- Protozoaires presents dans quatre installations d’epuration des eaux residuaires. J. Protozool., 26: 51A. Alonso, P., Gil, I. and Rodríguez, D. (1981).- Estudio de los protozoos de varias depuradoras de aguas residuales municipales. Bol. R. Soc. Española Hist. Nat. (Biol.), 79: 67-78. Bamforth, S.S. 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