MICROORGANISMOS DE PLANTAS DEPURADORAS Sesión II de plantas depuradoras II.pdfBacterias: La...

MICROORGANISMOS DE PLANTAS DEPURADORAS

Sesión II 1


Sesión II

Segunda sesión:•Generalidades de los procesos biológicos y fisiológicos de las EDAR:

•Principios biológicos de los sistemas de depuración•Introducción a los microorganismos de los fangos activos•Observaciones generales del fango

Temario


Sesión II 2

Introducción: ¿Qué es un fango activo?

•Cultivo microbiano heterogéneo

•Cultivo aerobio

•Cultivo mesófilo (Tª óptima entre 20 y 45 ºC)

•Cultivo en suspensión

•Flóculo como unidad básica

Fangos activos

El flóculo: Componentes

•Bacterias floculantes

•Bacterias filamentosas

•Exopolímeros

•Partículas orgánicas e inorgánicas

•Material disuelto

Fangos activos


Sesión II 3

El flóculo: Interacciones

•Protozoos:

•Flagelados

•Ciliados reptantes

•Ciliados sésiles

•Metazoos:

•Rotíferos

•Nemátodos

•Oligoquetos

•Gastrotricos

•Tardígrados

Fangos activos

Formación de los flóculos:

Bacterias dispersas Partículas orgánicas

e inorgánicas Material disuelto

Pequeños flóculos

Fangos activos


Sesión II 4

Formación de los flóculos:

Microstructura o matriz polimérica

(flóculos 30-150 μm)

+

Microorganismos filamentosos

=

Macrostructura o esqueleto filamentoso

(flóculos 150-1500 μm)

Fangos activos

Microstructura:

•Bacterias floculantes

•Biopolímeros extracelulares (glicocalix) que actúan comoadherente entre células

•Partículas inorgánicas y orgánicas

•Material disuelto

•Flóculos pequeños y redondeados (30 y 150 μm)

Fangos activos


Sesión II 5

Macrostructura:

•Incorporación de microorganismos filamentosos:

•Actúan de soporte para la agregación de pequeñosagregados floculares

•Incrementan el peso y, por tanto, la sedimentabilidad

•Incrementan la compactación y resistencia

•Se generan diferentes ambientes y, por tanto, incrementala diversidad de procesos metabólicos

Fangos activos

Flóculo ideal:

Fangos activos


Sesión II 6

Tamaño flocular:

•Fase de formación: el flóculo no está definido

•Fase de crecimiento: tamaño entre 60 y 90 μm

•Desarrollo óptimo: tamaño medio de 1500 μm

•Fase de envejecimiento: tamaño > a 1500 μm

Fangos activos

Tamaño flocular:

Fangos activos


Sesión II 7

Velocidad crecimiento bacteriano:

μ: velocidad de crecimientoS: concentración de sustrato

Fangos activos

Tamaño flocular:

Fangos activos


Sesión II 8

Tamaño flocular:

Fangos activos

Estructura de la microfauna:

•Microorganismos depuradores:

•Bacterias: ~ 90% biomasa flocular

•Protozoos: 2º grupo mayoritario

•Metazoos: menos frecuentes

Microorganismos depuradores


Sesión II 9

Bacterias: Según su morfología y su distribución podemos diferenciartres tipos:

•Dispersas: libres o desprendidas

•Floculantes: forman parte de los fóculos

•Filamentosas: libres, dentro de los flóculosy/o extendiéndose


Bacterias: La clasificación de las bacterias en función de sus procesosmetabólicos permite comprender mejor las presiones selectivas queexisten en los fangos activos:

•Organotróficas

•Nitrificantes

•Desnitrificantes

•Fermentativas

•PAO

•GAO

•Sulfato reductoras

•Sulfuroxidantes



Sesión II 10

Bacterias organotróficas:

•Metabolizan la m.o. degradable

m.o. + N/P + Micronutrientes + Microorganismos + O2

CO2 + H2O + NH3/NH4+ + Nuevos microorganismos + Energía

•Son aeróbicas y un 80% también anóxicas (aprovechan nitratos y nitritos: en concreto, bacterias desnitrificantes)

•Incluyen a la mayoría de las bacterias de los fangos activos


Bacterias nitrificantes:

•Oxidan el amonio a nitritos o nitratos

•2 NH4+ + 3 O2 2 NO2

- + 4 H+ + 2 H2O (Nitrosomonas)

•2 NO2- + O2 2 NO3

- (Nitrobacter)

•Son quimioautótrofas y aerobias estrictas

•Son muy sensibles a los cambios y entradas de toxicidad



Sesión II 11

Bacterias desnitrificantes:

•Utilizan los nitratos o nitritos como aceptores de electrones:

•6 NO3- + 2 M.O. 6 NO2

- + 2 CO2 + 4 H2O

•6 NO2- + 3 M.O. 3 N2 + 3 CO2 + 3 H2O + 6 OH-

•Estequiometría globlal:

6 NO3- + 5 M.O. 3 N2 + 5 CO2 + H2O + 6 OH-

•Son heterótrofas y anóxicas facultativas

•Necesitan m.o. y ausencia de oxígeno disuelto


Bacterias fermentativas:

•Son heterótrofas anaeróbicas

•Oxidan m.o. usando compuestos de m.o. de índice de oxidación superiorcomo aceptor de electrones, produciendo ácidos grasos volátiles

•Están implicadas en los procesos de eliminación de P debido a queproducen ácidos grasos volátiles, necesarios para las bacterias PAO



Sesión II 12

Bacterias PAO (Organismos Acumuladores de P):

•Están implicadas en los procesos de eliminación de P

•Asimilan fósforo en la fase aerobia, acumulándolo en forma depolifosfatos

•Asimilan ácidos grasos volátiles en la fase anaerobia, que son usados enla fase aerobia como fuente de carbono

•Necesitan aerobiosis y anaerobiosis


Bacterias GAO (Organismos Acumuladores de Glucógeno):

•Compiten con las PAO

•En la fase anaerobia asimilan ácidos grasos volátiles, compitiendo conlas PAO

•En la fase aerobia utilizan glucógeno como fuente de energía

•No almacenan polifosfatos

•Pueden llegar a deteriorar el proceso de eliminación biológica de P

•Necesitan aerobiosis y anaerobiosis



Sesión II 13

Bacterias sulfatoreductoras:

•Reducen compuestos oxidados de S a sulfuros:

8 (H+ + e-) + SO42- 2 H2S + 2 H2O + 2 OH-

•Son anaerobias


Bacterias sulfuroxidantes:

•Oxidan compuestos de S a S0 que en algunos casos puede acumularse enforma de gránulos intracelulares:

2 H2S + 2 O2 2 S0 + 2 H2O

•Estas reservas pueden oxidarlas a sulfatos:

2 S0 + 3 O2 + 2 H2O 2 H2SO4

•Son aeróbicas y algunas también anóxicas



Sesión II 14

Análisis de bioindicación

Tratamiento y conservación de las muestras:

•Toma de muestras:

•Utilizar botes de plástico

•Recoger la muestra a una profundidad determinada y fija

•El punto de muestreo debe ser fijo y en la zona de mejorhomogenización

•Llenar el bote como máximo hasta la mitad

•Si la temperatura ambiente supera los 25ºC, transportar la muestrarefrigerada

•Analizar la muestra lo antes posible, como máximo hasta 24 h desde surecogida


Procedimiento analítico:

•Material:

•Microscopio:

•Campo claro

•Contraste de fases

•Objetivos de 10x, 40x y 100x

•Portaobjetos

•Cubreobjetos (20x20)

•Pipetas Pasteur o Micropipeta 25 μl

•Aceite de inmersión

•Reactivos tinciones


Sesión II 15



•Agitar la muestra con suavidad para homogenizarla

•Tomar una gota con la pipeta Pasteur o con la micropipeta

•Colocar la gota sobre un portaobjetos

•Colocar sobre la gota un cubreobjetos

•Proceder a la observación microscópica de la preparación empezando con elobjetivo de 10x

•El último objetivo a utilizar es el de 100x con aceite de inmersión paraobservar en detalle diferentes estructuras

•Observar de 2 a 4 preparaciones de la muestra


Procedimiento analítico:•Análisis macroscópico: Características observables a simple vista

•V30

•Turbidez•Flóculos en suspensión en el clarificado•Sedimentabilidad del fango•Olor•Levantamiento del fango

•Análisis microscópico: Se requiere microscopio•Estado morfológico y estructural de los flóculos•Microorganismos filamentosos•Protozoos y Metazoos


Sesión II 16



•Análisis macroscópico: Características observables a simple vista

•V30: Determina la cantidad de fango que decanta en una probeta o conoImhoff tras un periodo de 30 min.

•Turbidez: Visibilidad a través de la probeta. Se mide colocando unobjeto tras la probeta de la V30:

•Baja: El objeto se observa con claridad

•Moderada: Se observa el contorno pero la superficie se ve borrosa

•Alta: La superficie se ve borrosa y el contorno se ve difuminado eincluso no se ve



•Análisis macroscópico

•Flóculos en suspensión : Concentración de microflóculos en elsobrenadante:

•Baja: Prácticamente ausencia de microflóculos

•Moderada: Presencia de microflóculos

•Alta: Abundancia de microflóculos

•Sedimentabilidad: Mayor parte del fango decantado a 10 min: Alta;entre 10 y 20 min.: Moderada; y entre 20 y 30 min.: Baja

•Olor: Correcto (a tierra mojada) o Incorrecto (a sulfuro u otroscompuestos)

•Ascensión o levantamiento del fango: Correcto (no se levanta) oIncorrecto (el fango se levanta cuando se queda sin oxígeno)


Sesión II 17



•Análisis microscópico: Se requiere microscopio

•Estado morfológico y estructural de los flóculos:

•Concentración de flóculos

•Tamaño medio de los flóculos

•Forma de los flóculos

•Estructura y textura flocular

•Filamentos en flóculo y en disolución

•Bacterias

•Otras observaciones

•Microorganismos filamentosos

•Protozoos y Metazoos

•Concentración de flóculos

Moderada (10-50%)Baja (< 10%)

Muy alta (> 90%)Alta (50-90%)

Morfología flocular


Sesión II 18

•Tamaño de los flóculos

Pequeños(<150 µm)

Medianos(150-500 µm)

Grandes(> 500 µm)


•Forma de los flóculos

IrregularesRegulares

Crecimientodisperso



Sesión II 19

Fangodisgregado

Estructura abierta

“Pin-floc”

•Estructura flocular

Estructura compacta


Puentesinterfloculares

Abundancia muy elevada de filamentos

•Estructura flocular



Sesión II 20

•Textura flocular


Fuerte Débil

•Filamentos en flóculo y libres

Libres

En flóculo



Sesión II 21

Bacterias dispersas

Bacterias Poli-P Zooglea

•Bacterias


Espiroquetas/Espirilos

MICROORGANISMOS DE PLANTAS DEPURADORAS Sesión II de plantas depuradoras II.pdfBacterias: La...

Documents

Transcript of MICROORGANISMOS DE PLANTAS DEPURADORAS Sesión II de plantas depuradoras II.pdfBacterias: La...