Los microorganismos que son naturales para el medio ambiente de aguas residuales desempeñan un papel vital en el proceso de tratamiento de aguas residuales. Las bacterias beneficiosas, los protozoos, los metazoos, las algas y los hongos se alimentan de material orgánico en las aguas residuales, descomponiéndolo. Las bacterias se agrupan, o floc, formando masas que se asientan y separan de los líquidos de aguas residuales. Esta masa asentada se llama lodo. Esta semana, vamos a hablar específicamente de bacterias de aguas residuales.
Bacterias aeróbicas, anaeróbicas y facultativas
Las bacterias representan el 95% de los microorganismos en las aguas residuales. Son microorganismos unicelulares que se clasifican en función de su respuesta al oxígeno.
Las bacterias aeróbicas utilizan oxígeno, que se añade mecánicamente, para descomponer los contaminantes de las aguas residuales, convirtiéndolo en energía. Las bacterias utilizan esta energía para crecer y reproducirse. Las bacterias anaeróbicas obtienen oxígeno de su fuente de alimento. A medida que las bacterias anaeróbicas descomponen los lodos, producen gas metano. Este gas metano se puede utilizar para alimentar el proceso de tratamiento de aguas residuales. Las bacterias anaeróbicas también se pueden utilizar para reducir la cantidad de fósforo en el efluente. Aunque prefieren el oxígeno, las bacterias facultativas pueden cambiar entre formas aeróbicas y anaeróbicas en respuesta a su entorno.
Bacteria Consume Material Orgánico
Las bacterias consumen materiales orgánicos biodegradables, incluyendo proteínas, carbohidratos y grasas a través de la adsorción y absorción:
- Durante la adsorción, las partículas de alimentos que son demasiado grandes para pasar a través de la membrana celular y las bacterias se pegan entre sí. Las bacterias secretan enzimas, que disuelven las partículas de alimentos en unidades muy pequeñas. Estas pequeñas unidades de alimentos ahora pueden pasar a través de la pared celular de la bacteria. La absorción es el proceso por el cual las unidades disueltas más pequeñas de alimentos pasan a la membrana celular. 1
Cinco fases del crecimiento de bacterias
La mezcla de microorganismos y aguas residuales en el tanque de aireación se llama «licor mixto». Las bacterias pasan por 5 fases de crecimiento en el licor mezclado.
- Durante la fase de retraso, las bacterias se adaptan al medio ambiente, desarrollando las enzimas necesarias para digerir los nutrientes. Las bacterias descomponen los nutrientes con enzimas que solo funcionan en condiciones favorables. Las bacterias no pueden sobrevivir si las enzimas no funcionan correctamente.
- Las aguas residuales afluentes contienen altos niveles de nutrientes que las bacterias utilizan para el crecimiento y la energía. Las bacterias comienzan a crecer y reproducirse durante la fase de crecimiento acelerado. Las bacterias en crecimiento se mueven en busca de nutrientes, multiplicándose rápidamente. No se conforman con formar floc.
- Durante la fase de crecimiento decreciente, los niveles de nutrientes comienzan a bajar y las bacterias compiten por nutrientes. Cuando los niveles de los alimentos son bajos, las bacterias se ralentizan para conservar energía y no crecen ni se reproducen. Los nutrientes se utilizan para el mantenimiento de energía y células.
- Los niveles de bacterias permanecen constantes durante la fase estacionaria. Forman una gruesa capa de limo de productos de desecho en el exterior de la pared celular. Esta capa de limo hace que las bacterias se agrupen para formar floc.
- El número de bacterias se reduce durante la fase de muerte. 1
Relación entre alimentos y microorganismos
La cantidad de alimentos disponibles para los microorganismos se calcula mediante la relación entre alimentos y microorganismos (F/M). La relación F/M es la medida de los alimentos entrantes divididos por los microorganismos (en libras) en el sistema. Esto se determina dividiendo los resultados de la prueba de DBO/COD por los sólidos suspendidos volátiles de licor mixto (MLVSS).
Si el licor mezclado no se mantiene el tiempo suficiente para que los niveles de nutrientes bajen, se desarrolla una alta relación F/M en la que las bacterias se dispersan y continúan reproduciéndose y moviéndose activamente. Esto evita que se desarrolle el floc, lo que resulta en problemas de sedimentación y efluentes turbios. Sólo cuando los nutrientes son limitados son bacterias capaces de desarrollar la capa de limo y se agrupan para formar floc. 3
Si la relación F/M es demasiado baja, pueden producirse deficiencias de nutrientes. Un entorno deficiente de fósforo, nitrógeno y/o azufre interrumpe el desarrollo de la pared celular, creando resistencia al agua, lo que resulta en dispersión de floc, carga de lodos y espuma. Se hace difícil para los nutrientes penetrar en la pared celular. El volumen de baba puede ocurrir en ambientes deficientes en fósforo o nitrógeno o alto en ácidos orgánicos. 1,3
Biorremediación
La relación F/M se puede ajustar con biorremediación, que es un proceso de tratamiento de aguas residuales para fomentar el crecimiento de los microorganismos existentes. Con bioestimulación, nutrientes suplementarios, vitaminas, minerales, ácidos orgánicos y tampones de pH se introducen en las aguas residuales para crear un ambiente hospitalario que estimula los microorganismos de origen natural. La bioaugmentación, la adición de microorganismos, puede utilizarse para reiniciar los sistemas de lodos activados o para ayudar en la descomposición de un contaminante objetivo.
La biorremediación aumenta la biooxidación de las aguas residuales y reduce los niveles de grasa, lodos y olores en plantas de tratamiento de aguas residuales, lagunas y estanques. La biorremediación se utiliza para ayudar a degradar los metales pesados, los compuestos petrolíferos y los desechos peligrosos. Los productos de bioaugmentación y bioaugmentación ayudan a reducir la toxicidad de las aguas residuales, los costos de manejo de lodos y el uso de energía.
Conclusión
Las bacterias descomponen el material orgánico en las aguas residuales y forman el floc que se asienta y separa los sólidos de los líquidos. El control de la relación F/M, un componente vital para crear un entorno favorable para las bacterias de las aguas residuales, se puede lograr mediante el uso de productos de biorremediación.
La presencia y las actividades de bacterias y otros microorganismos indican el estado de las aguas residuales a lo largo de las etapas del tratamiento.
0 comentarios