Bioindicadores del fango activado y su relación

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
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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
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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
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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.
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1999
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