BACTERIAS PARA LA DESCONTAMINACION DEL AGUA CON BIORREMEDIACION

Algunos procesos de Biorremediación:

- Biomineralización: Es la completa destrucción de los contaminantes orgánicos para reducirlos a sus constituyentes minerales básicos. - Biotransformación: Los contaminantes orgánicos son parcialmente degradados formando otras sustancias químicas menos complejas. - Biovolatilización: Las bacterias y hongos pueden volatilizar metales por adición del grupo metilo, que hace al metal muy volátil. - Cometabolismo: Se refiere a la habilidad de las bacterias de romper un contaminante en la adición de un sustrato primario, es decir que los compuestos químicos al ser metabolizados, pueden apoyar el crecimiento y servir como fuente de carbono u otro elemento energético.

Algunas ventajas de las tecnologías de biorremediación:- Son seguras, económicas y más rápidas algunos tratamientos Fisicoquímicos. - Se utilizan sistemas biológicos cuyo costo es mínimo, más aún si se utiliza la población autóctona. - El ecosistema del sitio contaminado prácticamente no se altera; al contrario se recupera. - No se generan desechos como producto del tratamiento, ya que los contaminantes son realmente degradados. - Pueden ser acoplados a otro tipo de tecnología cuando la remoción de los contaminantes no es la deseada. - Los contaminantes absorbidos o atrapados en los poros del suelo, también son biodegradados. - Si la actividad microbiana no es la deseada, puede estimularse con la adición controlada de compuestos requeridos. - Cuando los contaminantes orgánicos son empleados como la principal fuente de carbono y energía para los microorganismos el proceso se realiza con mayor rapidez. - Cuando se trata de una biorremediación in situ se tienen ventajas adicionales. - Se eliminan costos de transportación. - Al utilizar la población microbiana autóctona se elimina la necesidad de introducir microorganismos potencialmente peligrosos.

Microorganismos Involucrados en la Biodegradación de Hidrocarburos

Los géneros mas comunes de hongos y bacterias que tienen la capacidad degradadora se listan en la siguiente tabla. Estos microorganismos degradan compuestos específicos o grupos de compuestos.

BACTERIAS HONGOSAchromobacter Micrococcus Acremonium GlicladiumAcinetobacter Mycobacterium Aspergillus GraphiumAlcaligenes Nocardia Aureobasidium HumicolaArthrobacter Proteus Beauveria MoniliaBacillus Pseudomonas Botrytis MortierelaBrevibacterium Sarcina Candida PaecelomycesChromobacterium Serratia Chryisosporium PenicilliumCorynebacterium Spirillum Cladosporium RhodotorulaCytophaga Streptomyces Cochlobolus SaccharomycesErwinia Vibrio Cylindrocarpon SpicardiaFlavobacterium Xanthomonas Debaryomyces Tolypocladium

Fusarium ThrichodermaGeotrichum Verticillium

Microorganismos Involucrados en la Biodegradación de Pesticidas

Algunos géneros de heterótrofos usan pesticidas como sustratos ya sea cometabolizando las moléculas o usando éstas como nutrientes.

BACTERIAS ACTINOMICETOS HONGOSAgrobacterium Streptomyces AlternariaArthrobacter Nocardia AspergillusBacillus Micromonospora CladosporiumClostridium FusariumCorynebacterium GlomerellaFlavobacterium MucorKlebsiella PenicilliumPseudomonas RhizoctoniaXanthomonas Trichoderma

Microorganismos involucrados en la Biodegradación de Metales Pesados :

MERCURIO SELENIO ARSENICO

BacillusAlgunas especies de Candida

Aspergillus

Clostridium Clostridium MucorMycobacterium Corinebacterium ScopulariopsisPseudomonas Micrococcus FusariumAspergillusNeurosporaScopulariopsis y algunas levaduras

Rhizobium Paecilomyces

REFERENCIA BIBLIOGRAFICA

Laboratorio de microbiología UAM, Azcapotzalco, edo. de México, Mx. “Artículo de microbiología”, Autor y fecha de creación desconocido. Rescatado el 3 de Noviembre del 2010 en:

http://www.azc.uam.mx/cbi/quimica/microbiologia/micro.html

TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES

En el tratamiento de aguas residuales se pueden distinguir hasta cuatro etapas que comprenden procesos químicos, físicos y biológicos:

- Tratamiento preliminar. Destinado a la eliminación de residuos fácilmente separables y en algunos casos un proceso de pre-aireación.

- Tratamiento primario: comprende procesos de sedimentación y tamizado.

- Tratamiento secundario: comprende procesos biológicos aerobios y anaerobios y físico-químicos (floculación) para reducir la mayor parte de la demanda biológica de oxígeno (DBO).

- Tratamiento terciario o avanzado: reducción final de la DBO, metales pesados y/o contaminantes químicos específicos y la eliminación de patógenos y parásitos.

Sistemas de tratamiento biológico (Tratamiento secundario y terciario):

Objetivos del tratamiento biológico:

(1º) reducir el contenido en materia orgánica de las aguas

(2º) reducir su contenido en nutrientes

(3º) eliminar los patógenos y parásitos. Estos objetivos se logran por medio de procesos aeróbicos y anaeróbicos, en los cuales la materia orgánica es metabolizada por diferentes cepas bacterianas.

TIPOS DE PROCESOS DEL TRATAMIENTO BIOLOGICO

1. Estanques de lodos activos (Proceso aerobio):

El tratamiento se proporciona mediante difusión de aire por medios mecánicos en el interior de tanques. Durante el tratamiento los microorganismos forman floculos que, posteriormente, se dejan sedimentar en un tanque, denominado tanque de clarificación. El sistema básico comprende, pues, un tanque de aireación y un tanque de clarificación por los que se hace pasar los lodos varias veces.

Los objetivos principales del sistema de lodos activados son:

(1º) la oxidación de la materia biodegradable en el tanque de aireación

(2º) la floculación que permite la separación de la biomasa nueva del efluente tratado. Este sistema permite una remoción de hasta un 90% de la carga orgánica.

Desventajas:

Requiere de instalaciones costosas y la instalación de equipos electromecánicos que consumen un alto costo energético.

Produce un mayor volumen de lodos que requieren de un tratamiento posterior por medio de reactores anaeróbicos y/o su disposición en rellenos sanitarios bien instalados.

En muchas plantas de tratamiento de aguas residuales en Europa existen muchos problemas en el tratamiento terciario biológico de las aguas, debido al exceso de microorganismos filamentosos.

BacteriasLas bacterias, son organismos unicelulares, simples y sin color, que utilizan los nutrientes para su propia reproducción sin la necesidad de energía solar, son bio-reductores y su papel ecológico indispensable para la degradación de materia orgánica permite la estabilización de residuos orgánicos existentes en las plantas de tratamiento. Son responsables del crecimiento de los lodos activos en plantas domesticas de tratamiento de aguas.

Spirillum: Bacterias móviles helicoidales con forma de bacilos largos y espiralados (Spirobacterias). Habitan medios con baja concentración de oxígeno disuelto.

Acliromobacter,flavobacterium,nocardia,bdellovibrio,nitrosomas,nitrobacter

Vitreoscilla: Un género de bacterias gram-negativas, aeróbicas o microaerofilicas, que no tienen color y son filamentosas. Se mueven por desplazamiento. Son estrictamente aerobicas y producen hemoglobina bacteriana homodimerica, especialmente bajo condiciones de creciento con limitacion de oxígeno.

Sphaerotilus: Una bacteria filamentosa forrada que exhibe una "falsa" ramificación. Se pensó que era la mayor responsable de la mayoría de episodios de agrupamiento en el nadante, pero sin embargo en la actualidad se han encontrado de manera infrecuente. Están asociadas a la limitación de nutrientes; no existen en plantas con zonas anoxicas.

Beggiatoa: bacteria filamentosa del sulfuro constituida por filamentos rectos, activamente móviles por deslizamiento y a partir de pequeñas sacudidas. Habitualmente presentan acumulaciones de azufre, en forma de gránulos esféricos o filamentosos, y dominan las comunidades microbianas asociadas a los sedimentos marinos. Parecen blancas debido al reflejo de la luz en las inclusiones de sulfuro. El tamaño varía entre milímetros a varios metros.

Zoogloea: Una colonia o mas de bacterias sostenida en sustancias viscosas y gelatinosas. La zoogloea es característica en etapas transitorias en las que bacterias de crecimiento rápido pasan a otro curso dentro de su evolución.

Además de bacterias, existen en los lodos activos, un gran número de especies de protozoos como flagelos-, ciliados- y amebas. Los protozoos son organismos de una célula que puede nutrirse de materia orgánica y bacterias. Nematodos o rotíferos se clasifican entre los organismos multicelulares y consumen cualquier partícula biológica pequeña no disuelta entre entre ellos

están: Nematode, Paramecium, Ciliate, Rotifer. Formas filamentosas: Sphaerotilus, begiatoo, thiorhrix, lecicothrix, geotrichum.

Empresa Lentech, rescatado el 3 de Noviembre del 2010 en :http://www.lenntech.es/lodos-componentes.htm

Empresa aguamerket, rescatado el 3 de Noviembre del 2010 en: http://www.aguamarket.com/diccionario/terminos.asp?Id=2762&termino=Bacterias+en+lodos+activados

Los lodos extraídos tras el proceso de tratamiento de aguas residuales contienen condiciones para la estabilización:

Carbono (50-70 %), Hidrogeno (6,5-7,3 %), Oxigeno (21-24 %), Nitrógeno (15-18 %), Fósforo (1-1,5 %) y Sulfuro (0-2,4 %).

El agua es el componente principal de los lodos. El contenido en agua depende del tipo de lodo (primario, secundario o terciario) y del tipo de estabilización (aeróbica o aeróbica). El lodo crudo tiene un contenido generalmente de 93 % a 99 %. De manera que el deshidratación (a un contenido de materia orgánica de 35%) o secado (a un contenido de materia orgánica del 85%) es necesario para su uso posterior. El segundo componente principal en la materia seca, que está formada de materia orgánica e inorgánica.

Además la mayoría de las partes, los lodos tienen un gran contenido de elementos traza que han sido extraídos de las aguas residuales. Elementos traza tanto orgánicos como inorgánicos se encuentran en grandes concentraciones en los lodos.

TIPOS DE LODOS

Lodo CrudoLodo crudo, es aquel que no ha sido tratado ni estabilizado, que puede extraerse de plantas de tratamiento de aguas residuales. Tiene a producir la acidificación de la digestión y produce olor.

Lodo primarioEl lodo primario es producido durante los procesos de tratamiento primario de las aguas residuales. Esto ocurre después de las pantallas y desarenado y cosiste en productos no disueltos de las aguas residuales. El lodo en el fondo de tanque primario de sedimentación se llama también lodo primario. La composición del lodo depende de las características del área de recogida de las aguas. El lodo primario contiene generalmente una gran cantidad de material orgánica, vegetales, frutas, papel, etc. La consistencia se caracteriza por ser un fluido denso con un porcentaje en agua que varía entre 93 % y 97 %.

Lodo activoLa eliminación de materia orgánica disuelta y los nutrientes de las aguas residuales tiene lugar durante el tratamiento biológico del agua. Normalmente se caracteriza por la interacción de distintos tipos de bacterias y microorganismos, que requieren oxígeno para vivir, crecer y multiplicarse y consumen materia orgánica. El lodo resultante llama lodo activo. Normalmente este lodo esta en forma de floculos que contienen biomasa viva y muerta además de partes minerales y orgánicas adsorbida y almacenada. El comportamiento de sedimentación de los floculos de los lodos activos es de gran importancia para el funcionamiento de la planta de tratamiento biológico. Los floculos deben ser removidos, para separa la biomasa del agua limpia, y el volumen requerido de lodo activo puede ser bombeado de nuevo en el tanque de aireación.

Tanque de aireación biologica

Final clarifier

Lodo activo de retornoEl lodo activo de retorno que proviene del tanque de aireación biológica al clarificador final. Los floculos de lodo activo sedimentan al fondo y pueden separarse del agua limpia residual. La mayoría del lodo que se lleva de nuevo a tanque de aireación e llama lodo activo de retorno.

Exceso de lodo, lodo secundarioPara alcanzar una vida del lodo constante, la biomasa en exceso debe de eliminarse de la planta biológica de tratamiento. El lodo en exceso contiene partículas no hidrolizables y biomasa resultado del metabolismo celular.

Lodo terciarioLodo terciario se produce a través de procesos de tratamiento posteriores, ex. adición de agentes floculantes.

Lodos hinchados y lodos flotante

Los microorganismos filamentosos perjudiciales son generalmente bacterias, aunque también hongos filamentosos. El tener un cierto número de organismos filamentosos puede ser beneficioso, porque en comparación con los organismos que se agrupan en floculos puede conseguir una mayor toma de nutrientes. Además su forma de organizarse permite captar

partículas flotantes. La desventaja de este tipo de bacterias es la baja sedimentabilidad y por lo tanto altos costes del tratamiento del lodo.

Un incremento en el desarrollo de microorganismos puede generar dos tipos de fenómenos indeseables:

1.-Hinchamiento de lodos

El término de hinchamiento de lodos es referido a lodos con muy bajas propiedades de sedimentación y espesamiento. En la mayoría de los casos, los lodos hinchados se acumulan en el clarificador, donde se forma una capa espesa y tiene que ser removido para evitar colmatación.

Volumen de lodo (Sludge volume-SV): volumen especifico de lodo en un periodo de tiempo de sedimentación (mayoritariamente 30minutos en un barril) en ml/L.

El índice de volumen de lodo (sludge volume index -SVI) es el volumen en ml ocupados por 1g de una suspensión después de 30minutos de sedimentación.

Materia sólida seca (TS)

Para calcular el VSI debe dividirse el volumen del lodo (ml/L), entre la cantidad de materia sólida seca.

VSI = VS (ml/l) / TS (g/l) = (ml/g)

El VSI del lodo hinchado es de 150ml/g

2.-Lodo flotante También puede ocurrir en tanques activos enfermos. Generalmente provocado por exceso de actinomycetes y otros microorganismos filamentosos, caracterizados por una superficie celular hidrofobica. Esta superficie celular hidrofobia adsorbe burbujas de aire y nitrógeno nadando en la superficie. Este tipo de lodo flotante debe ser eliminado rápidamente para evitar la formación de espuma en el tanque séptico de las plantas de tratamiento de lodos anaeróbicos.

Soluciones

Solución técnica: aplicación de tanques de alta carga (selectores) antes del tanque de lodos activos.

Otra solución es la instalación de sistemas en cascada. En ambos casos el gradiente de sustancias compensa la carga baja de agua residuales y previere la formación de lodos hinchados.

Otro método similar es aplicado en la eliminación de fosfato biológico en tratamientos de aguas residuales avanzados: en este caso el efecto aguas arriba, en los tanques de mezcla anaeróbicos es el mismo que el de los selectores.

Otro método para alcanzar una mejor sedimentación es mediante direccionamiento (by pass) de la sedimentación primaria, aumentando las características del agua residual a tratar o la adición de floculantes.

Otra solución es la suministrada por LennSludge. No se apoya el proceso biológico de lodos activados suave para los procesos disponibles en el mercado. Su aplicación hace que el ahorro rápida y duradera de los costes. Con el bio-disponible de vitamina ácido fólico en forma estabilizada, el metabolismo de los microorganismos que actúan en el depósito de lodos activados puede ser estimulada. Además es compatible con el delicado equilibrio de la diversificación de especies microbiológicas. Todo esto favorece el desarrollo de una y eficiente de la biomasa saludable y conduce a una mejora significativa y la aceleración de los procesos de lodos activados. Gracias a la presencia de factores de concentración anti-estrés, es decir, ácido fólico y otros componentes biológicos activos, que son idénticos a los que están en las propias células, los resultados de aplicación en:

- Reducción significativa del exceso de lodo biológico- El aumento de la estabilidad del proceso- Mejora de las características del lodo debido a la contención del crecimiento excesivo de microorganismos filamentosos, que conduce a resolver mejorado la capacidad y más fácil de espesamiento de los fangos y al ahorro en productos químicos suplementos operacionales.

Fango/lodo digeridoFango digerido tienen lugar en los procesos de digestión aeróbica. Tiene color negro y olor a tierra. Tiene una proporción de materia orgánica del orden de 45 to 60 %.

2.-Tratamiento anaerobio

Consiste en una serie de procesos microbiológicos, dentro de un recipiente hermético, dirigidos a la digestión de la materia orgánica con producción de metano. Es un proceso en el que pueden intervenir diferentes tipos de microorganismos pero que está dirigido principalmente por bacterias.

Ventajas frente a la digestión aerobia:

Requiere de instalaciones menos costosas No hay necesidad de suministrar oxígeno por lo que el proceso es más barato y el

requerimiento energético es menor.

Se produce una menor cantidad de lodo (el 20% en comparación con un sistema de lodos activos), y además este último se puede disponer como abono y mejorador de suelos. Además es posible producir un gas útil. Para el tratamiento anaerobio a gran escala se utilizan rectores de flujo ascendente o U.S.B. (Por sus siglas en inglés) con un pulimento aerobio en base de filtros percoladores y humedales.

SISTEMAS ANAEROBIOS

1.-Humedales artificiales

Este sistema consiste en la reproducción controlada, de las condiciones existentes en los sistemas lagunares someros o de aguas lenticas los cuales, en la naturaleza, efectúan la purificación del agua. Esta purificación involucra una mezcla de procesos bacterianos aerobios-anaerobios que suceden en el entorno de las raíces de las plantas hidrófilas, las cuales a la vez que aportan oxigeno consumen los elementos aportados por el metabolismo bacterial y lo transforman en follaje.

Este sistema es el más amigable desde el punto de vista ambiental ya que no requiere instalaciones complejas, tiene un costo de mantenimiento muy bajo y se integra al paisaje natural propiciando incluso refugio a la vida silvestre.Quizás se podría mencionar como única desventaja la mayor cantidad de superficie necesaria.

2.-Biodigestores anaerobios:

El uso de digestores anaerobios es más común cada día, ya sea para el tratamiento de excretas animales, la producción de biogás, la purificación de aguas residuales, y la elaboración de biofertilizantes.Existen varios tipos de biodigestores y se clasifican según el régimen de carga y la dirección del flujo en su interior.Régimen:-flujo continuo: son los que reciben su carga por medio de una bomba que mantiene una corriente continua.-flujo semi-continuo son los que reciben una carga fija cada día y aportan la misma cantidad -estacionarios son los que se cargan de una sola ves y pasado el tiempo de retención se vacían completamente.

Dirección:

Flujo horizontal (tubulares) generalmente con forma de salchicha se cargan por un extremo y la carga diaria va desplazando por su interior la precedente.

Flujo ascendente la carga se inyecta en el fondo del recipiente y fluye hacia la parte superior.

Para la producción de biofertilizante y tratamiento de excretas animales el sistema más usual en México es el de flujo semi-continuo horizontal de los que destacan dos tipos los de plástico y los de ferro cemento.

Para producción de biogás se utilizan de flujo ascendente como los tradicionales en los que la campana de captación flota en la parte superior del líquido. y los de tubulares que pueden ser con campana integrada o con un recipiente adicional de captación.El biogás debe de ser despojado de su carga ácida antes de utilizarse. Esto se logra con filtros de fibra metálica o medios alcalinos.El biofertilizante puede ser usado en relación 10-1 con el riego o en forma foliar agregando algún fijador como el jabón.

3.- Bacterias para fosas sépticas

Por definición una fosa séptica es un contenedor hermético cerrado en donde las aguas negras son acumuladas para darles un tratamiento primario que permite separar los sólidos del efluente líquido.

Para efectos del tratamiento de aguas negras existen tres tipos de fosas sépticas:

Fosas sépticas de concreto Fosas de fibra de vidrio Las fosas plásticas o de polietileno

Ahora bien, en el curso del tratamiento de aguas negras frecuentemente se utilizan bacterias para fosas sépticas que se encargan de activar la descomposición de la materia orgánica y de mantener limpia la red. Dichas bacterias para fosas sépticas actúan en forma más eficiente que la flora natural ya que se trata de bacterias para fosas sépticas sometidas a procesos de bio-ingeniería. El uso de bacterias para fosas sépticas es de carácter preventivo y se recomienda aplicar por lo menos 2 veces al año.

Sociedad Ingeniería Bio Agua Chile Ltda. Publicado el 22 Jul 2008.Rescatado el 3 de noviembre del 2010 en:http://www.bioaguachile.cl/category/bacterias-para-plantas-de-tratamientos-y-fosas-septicas/

Permacultura. “tratamiento de aguas residuales”. Por Alejandro Marsilli (dic. 2005). Rescatado el 3 de noviembre del 2010 en: http://www.tierramor.org/Articulos/tratagua.htm