¿Utilizas Bioindicadores de Aguas Residuales?

Por Jael Batty

La calidad del agua puede evaluarse de forma rápida, eficaz y rentable mediante el uso de bioindicadores. La presencia y las actividades de los microorganismos pueden indicar cambios en el funcionamiento del sistema y señalar el origen y la magnitud de un problema^.1

amebas

Protozoos

Aproximadamente el 4% de los microorganismos de las aguas residuales son protozoos, que son microorganismos unicelulares aerobios. Los protozoos mejoran la claridad del efluente al digerir las partículas en suspensión y las bacterias. Los protozoos son sensibles a la temperatura, el pH, el oxígeno disuelto y la disponibilidad de nutrientes. La presencia de determinados protozoos son indicadores del funcionamiento del sistema de tratamiento. Las deficiencias de nutrientes o el bajo contenido de oxígeno disuelto limitarán el número y el tipo de protozoos^.2

flagelados

Las amebas, que están presentes al principio del proceso, mueren a medida que disminuye el alimento. Como se alimentan de partículas sólidas del agua, la presencia de un gran número de amebas en la descarga de la balsa de aireación es un indicador de una carga de choque de DBO, grandes cantidades de partículas y/o poco oxígeno^.2

Al igual que las amebas, los flagelados están presentes durante el arranque. Se alimentan de materia orgánica soluble y bacterias dispersas. Los flagelados son alimentadores más eficientes que las amebas y dominarán rápidamente. Sin embargo, los flagelados disminuyen cuando las bacterias empiezan a reproducirse, compitiendo con ellos por los nutrientes. Los flagelados son los primeros microorganismos que reaparecen tras un trastorno. Los flagelados también aparecen en lagunas con bajo contenido de oxígeno disuelto y alta DBO soluble. Como se alimentan de microorganismos muertos, un florecimiento de flagelados es un buen indicador de toxicidad, carga elevada, renovación del estanque o aumento de la DBO^.3

ciliados

Los ciliados eliminan las bacterias suspendidas y libremente dispersadas. Los ciliados que nadan libremente empiezan a aparecer cuando los flagelados empiezan a desaparecer. Van muriendo a medida que aumentan las partículas de flóculo y disminuyen las bacterias dispersas, momento en el que florecen los ciliados reptantes/rastreros . Los ciliados rastreros dominan en un proceso de lodos activados bien equilibrado. Pastan en las partículas del flóculo y se alimentan de bacterias en los bordes del flóculo. Los ciliados peciolados/sésiles están presentes en el proceso final. Pueden crecer solitarias o en colonias. A medida que el fango madura, los ciliados coloniales con pecíolo dominan a los ciliados de un solo pecíolo. Si el fango madura demasiado tiempo, los nutrientes y las bacterias dejan de estar disponibles y dominan los protozoos devoradores de protozoos, como la suctoria^.4

Metazoos

rotíferos

Sólo el 1% de los microorganismos del tratamiento de aguas residuales son metazoos, que son microorganismos aeróbicos pluricelulares. Generalmente presentes en las lagunas, los metazoos se alimentan de bacterias, algas y protozoos. Los metazoos se ven afectados por las toxinas. Al igual que los protozoos, la presencia y actividad de metazoos específicos indica el entorno del sistema de tratamiento^.4,5

Los rotíferos, que ayudan a clarificar los efluentes, producen una secreción pegajosa que ayuda a mantener los flóculos agrupados. Suelen ser los primeros afectados por las toxinas.

Los tardígrados (osos de agua), que se alimentan de algas y pequeños protozoos, también son sensibles a las toxinas, pero pueden sobrevivir a condiciones ambientales extremas. La presencia de tardígrados indica una larga edad de los lodos, bajas relaciones F/M, buena degradación de la DBO y bajos niveles de amoníaco^.4,5

tardígrado

Los nematodos, que se alimentan de bacterias, protozoos, hongos y otros nematodos, pueden encontrarse en grandes cantidades en lodos y filtros percoladores antiguos. Hacen un túnel a través del flóculo, el limo y la biopelícula, aumentando la penetración de oxígeno, evitando el exceso de acumulación y manteniéndolo poroso. Su presencia, crecimiento y movimiento son bioindicadores de una larga edad de los lodos y de cambios en las condiciones de las aguas residuales. Son sensibles a las condiciones anóxicas y su población disminuye con temperaturas cálidas^.4,5

Al igual que los osos de agua, los platelmintos acuáticos pueden sobrevivir a la humedad y las temperaturas extremas, pero son sensibles a los bajos niveles de oxígeno disuelto, así como a las toxinas. La presencia de tubiflex, o gusanos del fango, es un indicio de contaminación^.4,5

nematodo

Los cladóceros o pulgas de agua(Daphnia), emparentados con las gambas, están presentes en los efluentes limpios de las lagunas. Consumen algas y bacterias. Pueden controlar los problemas de SST causados por un exceso de algas, pero no sin afectar al contenido de oxígeno disuelto. En ambientes carentes de oxígeno, se vuelven rosas o rojas, ya que producen hemoglobina. Los bancos de pulgas de agua pueden dejar rayas rojas en una laguna, lo que indica un bajo nivel de oxígeno disuelto. Las pulgas de agua son muy sensibles a la toxicidad y al amoníaco^.6,7

Los copépodos son crustáceos que se encuentran en los efluentes limpios de las lagunas, libres de toxinas. Los copépodos son alimentadores oportunistas que comen pequeñas partículas orgánicas que derivan hacia ellos. Prosperan en un medio estable de aguas residuales con alto contenido en oxígeno disuelto y bajo contenido en bacterias^.8

Bacterias

Daphnia

Las bacterias representan el 95% de los microorganismos de las aguas residuales. Son microorganismos unicelulares, clasificados en función de su respuesta al oxígeno. Las bacterias aerobias utilizan el oxígeno disuelto para descomponer los contaminantes de las aguas residuales, convirtiéndolo en energía. Las bacterias anaerobias obtienen el oxígeno de los nutrientes. Cuando las bacterias anaerobias descomponen los lodos, producen gas metano. Las bacterias facultativas pueden cambiar entre las formas aeróbica y anaeróbica, dependiendo del contenido de oxígeno de su entorno^.1,2

Las bacterias se dispersan, se reproducen, crecen y buscan activamente alimento cuando los niveles de nutrientes son altos. A medida que descienden los niveles de nutrientes, las bacterias se ralentizan y desarrollan una capa de limo en sus paredes celulares. Esta capa de limo hace que las bacterias se agrupen o formen flóculos, formando masas que sedimentan y se separan de los líquidos de las aguas residuales^.9

copépodos

Cuando los niveles de nutrientes siguen siendo altos, las bacterias permanecen dispersas y no forman flóculos. Unos niveles de nutrientes demasiado bajos interfieren en el desarrollo de la pared celular, lo que provoca la dispersión del flóculo, el abultamiento del lodo, el abultamiento del limo y la formación de espuma^.9

Las bacterias filamentosas crecen en largos filamentos similares a pelos, que se conectan entre sí para formar una red que es importante en la formación de flóculos. Las bacterias filamentosas son un indicador de los cambios en el pH, la temperatura, los nutrientes disponibles, los FOG, la carga de lodos y el oxígeno disuelto. El crecimiento excesivo de bacterias filamentosas puede interferir en la sedimentación, provocando abultamiento y formación de espuma. El abultamiento filamentoso puede producirse al recuperarse de una carga tóxica, ya que las bacterias filamentosas se recuperan más rápidamente que las bacterias formadoras de flóculos^.10

bacterias

Lee más sobre las bacterias en la entrada del blog de la semana pasada.

Algas y hongos

Las algas y los hongos indican la edad de los lodos, así como problemas de contaminación o pH. Las algas son indicativas de un exceso de nutrientes y pueden estar presentes cuando las temperaturas son más cálidas y soleadas, y después de un trastorno. Aunque las algas pueden utilizarse para reducir la DBO, en grandes cantidades pueden causar un elevado SST en el efluente. Los hongos pueden desarrollarse con niveles elevados de DBO. Los hongos no tratados pueden causar problemas de sedimentación y deshidratación^.4

Biorremediación

algas

La biorremediación es un proceso de tratamiento de las aguas residuales para fomentar el crecimiento de los microorganismos existentes en grupos específicos o en su conjunto. Con la bioestimulación, se introducen en las aguas residuales nutrientes suplementarios, vitaminas, minerales, ácidos orgánicos y amortiguadores del pH para crear un entorno hospitalario que estimule a los microorganismos naturales. La bioaumentación, la adición de microorganismos, puede utilizarse para reiniciar los sistemas de lodos activados o para ayudar a descomponer un contaminante concreto.

La biorremediación aumenta la biooxidación de las aguas residuales y reduce los niveles de grasa, lodo y olor en las plantas de tratamiento de aguas residuales, lagunas y estanques. La biorremediación se utiliza para degradar metales pesados, compuestos del petróleo y residuos peligrosos. Los productos bioestimulantes y bioaumentadores ayudan a reducir la toxicidad de las aguas residuales, los costes de manipulación de los lodos y el consumo de energía^.11

Conclusión

La presencia, ausencia, aparición excesiva y actividades de los microorganismos significan el estado de las aguas residuales a lo largo de las fases de tratamiento. Una observación cuidadosa de los bioindicadores es una forma rentable y eficaz de controlar las operaciones de aguas residuales y la calidad de éstas, de modo que puedan realizarse las biorremediación necesarias^.1

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1. J Németh-Katona (2008). La importancia medioambiental de los bioindicadores en el tratamiento de aguas residuales,
   https://www.uni-obuda.hu/journal/Nemethne-Katona_15.pdf
2. P Madoni (2009). Protozoos en los procesos de tratamiento de aguas residuales: A minireview, Revista Italiana de Zoología
   https://www.tandfonline.com/doi/full/10.1080/11250000903373797
3. E Rumbaugh (2014). ¿Qué significan los protozoos flagelados en mi depuradora? Experto en tratamiento biológico de residuos, https://www.biologicalwasteexpert.com/blog/what-do-flagellate-protozoa-mean-in-my-wastewater-treatment-plant
4. T Glymph (2005). Microbiología de las aguas residuales: Manual para operadores, https://www.iowaruralwater.org/tools_tips/toni_glymp/Bacteria-Protozoa.pdf
5. (2019). Nematodos y platelmintos, Observador de la Política Climática,
   https://www.climate-policy-watcher.org/wastewater-treatment-3/nematodes-and-flatworms-worms.html
6. P Hill (2017). ¿Por qué hay rayas rojas en mi laguna? Acerca de la Dafnia de laguna, Triplepoint Water Technologies, http://www.triplepointwater.com/lagoon-daphnia/
7. M Meyer (2018). Exclusiva web: Lo que dicen las pulgas de agua sobre la calidad del agua de tu laguna, Water & Wastes Digest,
   https://www.wwdmag.com/wastewater-treatment/web-exclusive-what-water-fleas-say-about-your-lagoon-water-quality
8. J Dürbaum, TD Künnemann (2010). Biología de los Copépodos,
   https://web.archive.org/web/20100525103620/http://www.uni-oldenburg.de/zoomorphology/Biology.html
9. R Fuller (2017). Relación alimento-masa (F:M), El blog de las aguas residuales,
   https://www.thewastewaterblog.com/single-post/2016/12/19/Food-to-Mass-Ratio
10. G. Shamoon (2014), Bacterias filamentosas en el tratamiento de aguas residuales, Laboratorios consultores sobre moho y bacterias,
11. LM Coelho, HC Rezende, LM Coelho, PAR de Sousa, DFO Melo y NMM Coelho (2015). Biorremediación de Aguas Contaminadas mediante Microorganismos, https://www.intechopen.com/books/advances-in-bioremediation-of-wastewater-and-polluted-soil/bioremediation-of-polluted-waters-using-microorganism