UNIVERSIDAD AUTONOMA METROPOLITANA - UNIDAD IZTAPALAPA

"Cpc INFORME FINAL. SERVICIO SOCIAL.

JTítulo: EVALUACION DE RESULTADOS DE CONTROL DE PROCESO EN UNA PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUA RESIDUAL POR LODOS ACTIVADOS DESDE UN PUNTO

DE VISTA BIOLOGICO.

'Nombre: AURORA RUIZ BORGONIO.

Teléfono: 5.47.97.29

Matrícula: 81337582

10 Carrera: HIDROBIOLOGIA. L I C .

Clave: 23.15.62.87

Trimestre: 88 - O

Lugar: PLANTAS DE TRATAMIENTO DE LA SUBDIRECCION DE POTABILIZACION,

TRATAMIENTO Y REUSO DE LA DGCOH DEL D.D.F.

Fecha de Inicio: 2 de febrero de 1987. ' Fecha de Terminación: 27 de diciembre de 1988./ Horas Semana: 25

/Tutor Externo : ING. IGNACIO CASTILLO ESCALANTE

SUBDIRECTOR DE POTABILIZACION, TRATAMIENTO Y REUSO.

" _ GNAC:O CASTILLO ESCALANTE

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- 1 UNIDAD IZTAPALAPA I

l".ri&L7i"ir B.,*"i0 - AURORA RUIZ BORGONIO

I N D I C E .

R E S U M E N

I N T R O D U C C I O N

1. TIPOS DE TRATAMIENTO DE LAS AGUAS RESIDUALES.

2. ASPECTOS BIOLOGICOS.

3. CURVAS DE CRECIEMIENTO DE MICROORGANISMOS.

4. IMPORTANCIA DE LOS PROTOZOARIOS EN EL PROCESO DE LODOS ACTIVADOS 5. FLOCULOS DE LODO ACTIVADO.

6. SUCESION DE PROTOZOARIOS EN LODOS ACTIVADOS.

7. PARAMETROS DE CONTROL DE PROCESO.

8. OPERACION DEL PROCESO DE LODOS ACTIVADOS.

Pág,.

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O B J E T I V O S 23

PLANTAS DE TRATAMIENTO CONSIDERADAS EN EL ESTUDIO 23

M E T O D O L O G I A 28

R E S U L T A D O S 35

1. ANALISIS MICROSCOPIC0 DE LOficG ACTIVADOS. 35

D I S C U S I O N 52

C O N C L U S I O N E S 56

L I T E R A T U R A C I T A D A * 57

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R E S U M E N .

Los sistemas de tratamiento de agua residual por lodos activados se ba-

san en la degradación biológica de materia orgánica por microorganismos ae-

robios. La comunidad de lodos activados está constituida por bacterias hete

rótrofas y protozoarios, principalmente. -

Por medio del análisis microscópico se relacionó la predorninancia relati

va de protozoarios con la eficiencia del proceso en 2 plantas de tratamien- to de agua residual por lodos activados en la Ciudad de México durante 2 me

ses en cada planta. Se consideraron flagelados, amibas. ciliados libres y

ciliados fijos como grupos de protozoarios, relacionando la predominancia

relativa con valores de Oxfgeno Disuelto en el Licor Mezclado, Indice Volu- métrico de Lodos y la relación AlimentofMicroorganismos además de la efi-

ciencia.

-

-

Se encontró predominancia de ciliados fijos coincidiendo con los valores

más altos de eficiencia en ambas plantas. En una de ella predominaron las

amibas durante casi todo el estudio en una Unidad, obteniéndose valores ba- jos de eficiencia.

Los resultados obtenidos permiten recomendar el análisis microscópico

rutinario de lodos activados como una herramienta para apoyar la toma de

decisiones en la operación de una planta de tratamiento, debido a la sen-

sibilidad de la comunidad de los lodos ante cambios en las condiciones del

sistema.

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I N T R O D I J C C I O N . I El tratamiento de aguas residuales, tanto domésticas como industriales, d2

pende generalmente, en alguna etapa del proceso. de la actividad de ciertos

organismos. La oxidación biológica de desechos orgánicos (domésticos o indus- triales) por lodos activados es básicamente la utilización de la materia or- gánica como alimento por microorganismos heterótrofos, principalmente bacte-

rias. Una parte de los desechos orgánicos es usada como combustible en la res

piración para producir la energía que se utiliza en los procesos vitales, y es degradada a bióxido de carbono, agua y los productos finales usuales. Una segunda porción es sintetizada como protoplasma en forma de nuevas células

- los flóculos microbianos de lodo activado (Fig. 1). Esta masa microbiana de be ser removida del agua antes de que el efluente sea descargado al sistema

receptor o sea utilizada con algún fin.

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Figura 1. Síntesis y producción de energía en la oxidación biológica de mate - ria orgánica (Hawkes, 1963).

1.TIPOS DE TRATAMIENTO DE LAS AGUAS RESIDUALES.

Se entiende por tratamiento de las aguas residuales a la serie de opera-

ciones y procesos unitarios a que se sujetan dichas aguas para impartirles

determinada calidad de acuerdo al uso que se les vaya a dar. Para la ciudad de México es válido definir como aguas residuales al con-

junto de descargas líquidas hechas en el sistema de drenaje y que pueden

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provenir tanto de las precipitaciones Pluviales como de las aguas de abaste- cimiento que tras haber sido utilizadas en casas-habitación, comercios, in-

dustrias o servicios públicos, han perdido las carcterísticas que las hacían potables (DGCOH, 1984). - El tratamientoLque se aplica en casi la totalidad de las plantas de aguas

residuales que opera la Dirección General de Construcción y Operación Hidráu

lita del Departamento del Distrito Federal es de tipo biológico y se le de-

nomina convencional de lodos activados. El agua tratada es usada para el rie

go de áreas verdes y el llenado de lagos recreativos.

-

-

A,las aguas de desecho que normalmente se tratan en las plantas de la DGCOHl

se les dan los siguientes tipos de tratamiento:

a) Pretratamiento.

b) Tratamiento primario.

c) Tratamiento secundario.

d) Desinfección.

a) PRETRATAMIENTO. El objetivo del pretratamiento o tratamiento preliminar consiste en sepa-

rar de las aguas residuales aquellos constituyentes que pudiesen obstruir o

dañar las bombas o interferir con los procesos subsecuentes del tratamiento, por lo tanto los dispositivos para el tratamiento preliminar se utilizan pa-

ra: l) Separar o disminuir el tamaño de los sólidos orgánicos grandes que

flotan o están suspendidos. Estos sólidos consisten generalmente en trozos

de madera-, telas, papel, basura, junto con algo de material fecal; 2 ) Sepa- rar los sólidos inorgánicos pesados, como la arena, e incluso objetos metáli

cos; 3) Separar cantidades excesivas de aceite o grasa. -

Para alcanzar los objetivos de un tratamiento preliminar se emplean común mente el cribado y la desarenación. El propósito del cribado es la remoción

de partículas flotantes o suspendidas, clasificándose los dispositivos que intervienen en : 1. Rejillas. 2. Cribas finas. 3. Desmenuzadores. 4. Desare-

nadores. 5. Tanques de prearación.

1. REJILLAS.- Las rejillas se componen de barras verticales o inclinadas de sección ciruclar rectangular o trapezoidal, espaciadas a intervalos igua-

les (usualmente entre 2 a 15 cm) y colocadas transversalmente a la dirección del escurrimiento. Se usan precediendo a estaciones de bombeo, desarenadores y tanques de sedimentación primaria y como pasos laterales de desmenuzadores.

Se impian manualmente o por medio de rastrillas automáticas. Aunque algunas

4

veces se usan las rejillas grandes en posición vertical, la regla general es

que deben instalarse con una inclinación de 45 a 60 grados con respecto a la

vertical.

2. CRIBAS FINAS.- Consisten en placas de metal perforado como discos o

tambores rotatorios o placas metálicas encadenadas en bandas sin fin. En la mayor parte de ellas el material retenido se limpia con cepillos y chorros;,

de agua a presión o con aire comprimido. Estas cribas pueden utilizarse en

lugar de una sedimentación donde no haya suficiente espacio para los tanques

y donde se desee remover sólo una pequeña parte de la materia suspendida.

I

3. DESMENUZADORES.- Los molinos, cortadores y trituradoras son dispositi- I vos que sirven para romper o cortar los sólidos hasta un tamaño tal que per-

mite que sean integrados a las aguas residuales sin peligro de obstruir las

bombas o las tuberías, o afectar los sistemas de tratamiento posteriores. Pueden disponerse aparte para triturar los sólidos que separan las cribas, o pueden ser combinaciones de cribas o cortadores que se instalen dentro del

canal por donde fluyan las aguas residuales, de manera que se logre su obje-

tivo sin necesidad de separar los sólidos de las aguas residuales.

4. DESARENADORES.- Las aguas residuales contienen por lo general cantida-

des relativamente grandes de sólidos inorgánicos como arena, ceniza y grava,

a los que comúnmente se les llama arena. La cantidad depende de muchos facto res, principalmente de si el alcantarillado es del tipo separado o sanitario o del tipo combinado. Las arenas pueden dañar las bombas por abrasión y cau-

sar serias dificultades operativas en los tanques de sedimentación y en la

digestión de los lodos, ya que se acumulan alrededor de las salidas causando

obstrucciones. Por esta razón es práctica común eliminar este material por medio de las cámaras desarenadoras cuyas finalidades son: a) Regular la velo

cidad de-arrastre para que se depositen las partículas mayores de 2 mm de

diámetro en un determinado tiempo de retención (velocidad de arrastr'e es la

velocidad del paso del flujo a través del desarenador para que las partícu- las se sedimenten): b) Reducir las obstrucciones en los cambios de dirección

de las tuberías; c) Disminuir la frecuencia del desalojamientode lodos de

los sedimentadores. Las cámaras desarenadoras (desarenadores) se localizan

antes de las bombas o de los desmenuzadores y. si su limpieza se lleva a ca-

bo mecánicamente, deben ser precedidas por cribas de barras y rastrillos gruesos. Los desarenadores se diseñan generalmente en forma de grandes cana- les en los cuales la velocidad de flujo disminuye lo suficiente para que se

depositen los sólidos inorgánicos pesados manteniéndose en suspensión el ma-

-

ticas antes de llevar a cabo el tratamiento; d) Disminuir la Demanda Bioquí-

mica de Oxígeno (DBO). La preaeración se logra introduciendo aire en las a-

ij

por medio de equipo mecánico (rastras Sinfín, las cuales se mueven por medio

de un reductor) de donde son descargados por bombeo. A estos sedimentadores

con equipo mecánico para la recolección de los sólidos se les conoce como

tanques de sedimentación simple con limpieza mecánica. Estos tanques pueden

ser rectangulares, circulares o cuadrados, pero todos operan con el mismo principio.

En los tanques rectangulares las rastras se fijan cerca de la orilla a una

cadena sinfín que pasa sobre engranes o ruedas dentadas conocidas como cata- rinas accionadas por medio de motores eléctricos. Las rastras se hacen pasar

lentamente rozando el fondo del tanque, empujando los sólidos sedimentados hacia la tolva localizada en el extremo de entrada del tanque, luego son le- vantadas por la cadena hacia la superficie del tanque donde son parcialmente

sumergidas y sirven para empujar los sólidos flotantes, las grasas y los acei

tes a un recolectar de natas (desnatador manual) situado en el extremo de la

salida del tanque. En los tanques rectangulares las aguas residuales entran por un extremo y fluyen horizontalmente hacia el otro extremo. Constan de un

vertedor de salida, el cual debe estar nivelado para que la salida del agua

sea uniforme.

En este proceso las aguas tienen un cierto tiempo de retención (es el tiem

pa que se retienen las aguas residuales en el tanque, basándose en el gasto

y en el volumen del tanque). Los períodos de retención deben ser de una hora

cuando menos. Después de este tratamiento el agua pasa por gravedad al tan-

que de aeración.

c) TRATAMIENTO SECUNDARIO.

Este tratamiento debe hacerse cuando las aguas residuales todavía contie-

nen , después del tratamiento primario, sólidos en suspensión o,solución. El

tratamiento secundario depende principalmente de los organismos aerobios que

llevan a cabo la descomposición de los sólidss orgánicos hasta'transformarlos

en sólidos inorgánicos y/o sólidos orgánicos estables. En este tipo de trata - miento se emplean cultivos biológicos para llevar a cabo la oxidación de la

materia orgánica.

PROCESO DE LODOS ACTIVADOS CONVENCIONAL.- Es un proceso biológico de con- .* tacto, en el que los microorganismos aerobios vivos y los sólidos orgánicas de las aguas residuales, se mezclan íntimamente en un medio ambiente favora- ble para la descomposición aeróbica de los sólidos. La eficienc'ia del proce-

so

residuales durante todo el tratamiento, además de que esté poblado de sufi- cientes microorganismosvivos. Las aguas residuales comunes contienen algu-

depende de que se mantenga continuamente oxígeno disuelto en las aguas

7

nos de estos microorganismos, pero su número es demasiado pequeño para que

puedan llevar a cabo el trabajo requerido. Es necesario, por lo tanto, agre- gar más microorganisaos y distribuirlos en todas las aguas residuales antes de que el proceso de lodos activados pueda empezar a funcionar con eficacia.

Las aguas residuales contienen algo de sólidos suspendidos ycoloidales, de < .

manera que cuando se agitan en presencia del aire son adsorbidos por los lo-

dos activados, los cuales están formados por flóculos parduzcos que contie- nen una población microbiana mixta y materia orgánica procedente de las a-

guas residuales. Estos lodos activados, con sus microorganismos vivos, tie-

nen la propiedad de absorber la materia orgánica coloidal y disuelta, inclu-

yendo el amoniaco de las aguas residuales, con lo que disminuye la cantidad de sólidos suspendidos. Los microorganismos utilizan la materia orgánica co- mo alimento y la absorben convirtiéndola en sólidos insolubles no putresci-

bles.

La generación de los lodos o flóculos en las aguas residuales es un proce

so lento, de manera que la cantidad formada en cualquier volumen he estas a-

guas durante su período de tratamiento, es muy baja e inadecuada para tratar

rápida y eficazmente las aguas negras, pues se requiere de una gran concen-

tración de lodos activados. Esto se logra recolectando los lodos producidos

por cada volumen de aguas residuales tratadas y usándolos nuevamente para el

tratamiento de volúmenes subsecuentes de aguas residuales. Los lodos que se

vuelven a emplear en esta forma se conocen como lodos recirculados o de re-

circulación. Este es un proceso acumulativo. por lo< que eventualmente se

producirá mayor cantidad de lodos activados de los que se requieren. La exce

siva acumulación o exceso de lodos activados se retira continuamente del pro

ceso de tratamiento por medio de purgas o se trata para su disposición final.

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Los lodos activados deben mantenerse en suspensión durante su'período de

contacto'con las aguas residuales a tratar mediante algún método de agita-

ción, por lo que debe constar de las siguientes etapas:

-Mezclado de lodos activados con las aguas negras que se van a tratar para

formar el licor mezclado.

- Aeración y agitación de este licor mezclado durante el tiempo que sea ne- cesario.

- Separación de los lodos activados del licor mezclado, esto se lleva a cabo en tanques de sedimentación secundaria (sedimentadores secundarios).

- Recirculación de la cantidad adecuada de lodos activados. Con la aeración y agitación del licor mezclado se mantienen los lodos en

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suspensión por la agitación de la mezcla y el suministro de oxígeno que se

requiere para la oxidación biológica. El aire se agrega generalmente por me- dio de difusión o por aeración mecánica. En el sistema de difusión, el aire

se suministra a una presión de 0.5 a 0.7 kg/cm2 mediante sopladores y se

hace pasar a través de tubos o placas porosas que distribuyen el aire. Los

aeradores mecánicos pueden ser de paletas o cepillos sumergidos parcialmente en el agua; éstos giran sobre un eje horizontal y el aire se absorbe por con

tacto superficial y por las gotas que se lanzan a l aire por medio del meca-

nismo de paletas.

La cantidad de aire que se requiere depende de: - La concentración de la DBO en el agua a tratar. - La calidad de los lodos activados. - La concentración de los sólidos suspendidos. - La eficiencia que se desea en la renovación de la DBO.

La cantidad básica de aire que se requiere debe ser suficiente para mante

ner las aguas residuales con un mínimo de 2 mg/l de oxígeno bajo cualquier condición de carga de la DBO. Cantidades excesivas de aire no sólo son un

desperdicio sos que es difícil su sedimentación.

sino que conducen a la formación de lodos tan finamente disper-

La separación de los lodos activados del licor mezclado se hace en los

tanques de sedimentación secundaria. El ciclo de remoción de lodos en los

tanques secundarios tiene mayor importancia que en los sedimentadores prima-

rios, ya que por cierta proporción de lodos debe retirarse continuamente una parte para poderlos utilizar como lodos recirculados en el tanqge de aeración.

La cantidad de lodos retornados al tanque de aeración ha de ser suficiente

para producir la remoción de la DBO. Dadas las distintas características y

concentraciones de las aguas residuales así como el tipo de planta, la canti - dad de lodos recirculados para el proceso de lodos activados convencional va

ría comúnmente del 25 al 50 % del volumen de las aguas residual& en el tra-

tamiento, aunque en algunos casos el porcentaje puede ser mayo?. El resto de

los lodos no recirculados es eliminsdo del sistema.

d) DESINFECCION.

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En el tratamiento de aguas residuales la última etapa del phceso que se lleva a cabo es la desinfección, que significa una di&ninuciÓn de la pobla- ción de bacterias hasta una concentración inocua. En la actualidad, el proce -

so de desinfección más sencillo y económico e s la cloración, el cual es tan

4 efectivo como lo sea el control hue d ejerza de que el agua presentada re-

ciba cloro continuamente y en unl ntración directamente proporcional al

gasto de agua tratada. El cloro puede aplicarse ya sea en korma de gas o como solución acuosa.

Independientemente de su forma de apli ación, regula mediante aparatos especiales 1 amados cloradores. Los cloradores

cuentan con dispositivos para haoer un/a solución acuosa del cloro gaseoso (a condiciones normales de presión y ten ratura el cloro es un gas) e inyectan

esta solución al agua que se trata, a ste tipo de aparato se le cocnoce co-

mo clorador de solución. I

la cantidad o dosificación se

Las aguas residuales contienen sus

en forma decisiva. Tales sustancias s

- Los sólidos suspendidos, los cuales rias protegiéndolas de la acci6n ox

- La materia orgánica, la cual reacci duce casi totalmente sus propiedade

- El amoniaco, que reacciona con el c tienen propiedades, pero menos efia

- La reacción del agua por el valor d bajo valor de pH son más fácilmente

te del cloro.

con el cloro de tal modo que le re-

H. Las aguaq de baja alcalinidad y

- Los nitritos, que reaccionan COI3 el loro libre y lo reducen, y que además

pueden producir interferencias o eF res en la lecrura cuando se hace la

prueba de la ortotoluidina. I I

- El manganeso, que produce

- El hierro, que cuando está presente o mayores a

la ortotoluidina.

1 mg/l causa un error de lectura ortotolui-

La rapidez y efectividad

por la temperatura del agua,

altas temperaturas. El cloro es

tiempo en ella. El tiempo p&a importantes de la cloración.

dina (DGCOH, 1987).

15 minutos. El clorodebe agregar& de manera qde se mezcle por igual y completamente

con toda el agua a tratas; se recomier+a que se siga la dirección del flujo. I I

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10

2ASPECTOS BIOLOGICOS.

E l medio ambiente del proceso de lodos activados es acuático. Sin embargo,

es diferente a un hábitat acuático natural, y aunque ha sido colonizado por

numerosos microorganismos, la agitación constante y la recirculación de los

lodos lo hace inhospitalario para la macrofauna acuática, la cual rara vez está presente. Bacterias, hongos, protozoarios y pequeños metazoarios como

rotíferos y nemátodos se encuentran frecuentemente en los lo dos^ activados, aunque no todos pueden estar presentes en un solo tipo de lodo.

Debido a su necesidad de luz. las algas, aunque entran con el agua resi- dual al proceso, rara vez llegan a establecerse.

Los grupos más frecuentemente encontrados en los lodos activados se des-

criben a continuación, de acuerdo a Hawkes (1963). BACTERIAS.

Las bacterias son microorganismos procariontes y pueden ser autótrofas o heterótrofas. Su clasificación está basada en la morfología de la célula, aunque sus actividades bioquímicas son usadas frecuentemente en su identifi-

cación. De acuerdo a la característica de ser fácilmente teñidas por coloran - tes como vio1et.a de genciana o no, pueden clasificarse en 2 grandes grupos:

1) Gram-Positivo, en el cual el colorante es retenido aun contra solvente.

2) Gram-Negativo, en el cual el colorante no se absorbe fácilmente y es eli-

minado por solventes.

En la identificación de las bacterias esta es una de las más importantes

características. . Otras características importantes soh su fobma y tamaño; hay. 3 formas

principales que pueden ser reconocidas: cocos (esférica), bacil8s (cilíndri - cas) y espirilos (en espiral). Aunque individualmente las bacterias son mi-

croscópicas, algunas forman colonias de tamaño visible (macroscópicas), por

ejemplo las colonias gelatinosas de "Zooglea ramigera" y los filamentos de

Sphaerotilus, las cuales pueden producir crecimientos esponjosos blancos en

corrientes de agua. La s bacterias se reproducen por fisión binaria (una di

visión simple de una célula en dos). Algunas son capaces de producir espo-

ras altamente 'resistentes que son capaces de sobrevivir bajo condiciones ad - versas.

-

1

Además de las bacterias que intervienen en la descomposición de la mate-

ria orgánica en las plantas de tratamiento, existen bacterias en el agua re -

sidual que provienen del intestino del hombre y de otros animales. Las más

comunes son las coliformes, como E. coli, que son bacilos Gram-negativo que no forman esporas y son habitantes comunes del tracto digestivo del hombre

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11 I

y de otros animales, y son descargadas &on las heces fecales. Aunque no son I

peligrosas por s í mismas, su presencia en el agua indica contaminación fe- , I !

cal y la posible presencia de otras bacterias causantes de enfermedades, cg

mo Salmonella typhi y paratyphi, organismos causantes de la fie- bre tifoidea, así como otras especies de Salmonella que producen envenena-

miento de la comida, y Shigella, uno de los organismos responsables de la

disenteria.

HONGOS. I I

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! Poseen células carentes de clorofila. Son típicament más grandes que las

de las bacterias y, con excepción de las levaduras, se presentan en ramifi-

caciones filamentosas que pueden ser septadas o no. Los filam-ritos son cono - cidos como hifas y la masa entrelazada de hifas se conoce como micelio. La reproducción es típicamente por'esporas producidas tanto sexual como ase-;-

xualmente. La naturaleza y arreglo de las esporas así como la elaboración a

sociada del micelio son usados como base de la clasificación. -

El término "hongos de aguas negras" que aparece frecuentemente en la li-

teratura usualmente se refiere a crecimientos macroscópicos de un grupo de

microorganismos, pocos de ellos hongos, encontrados en aguas enriquecidas orgánicamente. Dichos organismos incluyen a las bacterias Sphaerotilus , "ZO oglea ramigera", Beggiatoa (bacteria del azufre) y un protozoario que

forma colonias macroscópicas : Carchesium. Hongos verdaderos como Leptomi-

- tus lacteus y Fusarium aqueductwn pueden encontrarse asociados con estos

crecimientos.

PHYLUM PROTOZOA.

Son anhales microscópicos cuyo cuerpo consta de una célula que está di-

ferenciada en distintos organelos que llevan a cabo la mayoría de las fun-

ciones de los órganos multicelulares de organismos superiores. La gran di- versidad en la morfología, locomoción y método de obtener alimento encontra

da en los protozoarios permite clasificarlos en clases bien defirildag tres

de las cuales son encontradas principalmente en el proceso de lodos activa-

dos:

-

CLASE RHIZOPODA.- Tienen cuerpos de forma irregular debido a la protru-

sión de estructuras conocidas como seudópodos. Por medio de éstos se mueven sobre el sustrato y atrapan bacterias y otros materiales alimenticios den-

tro de su protoplasma. Estos materiales, atrapados en vacuolas, son sorneti- dos a la actividad de enzimas digestivas, integrándose así al protoplasma.

La porción no digestible es desechada por el protoplasma simplemente fluyen -

do desde todos lados. Bajo condiciones adversas las células pueden tomar una

forma esférica y secretar una cubierta protectora externa para formar un quiste. En esta forma pueden resistir condiciones extremas de temperatura y

desecación y pueden ser dispersadas por el aire, Amoeba es un ejemplo típi-

co de la clase. Algunos organismos de esta clase (Testacea) poseen una cor: za protectora con una estructura característica, como Difflugia y Arcella.

CLASE FLAGELLATA (Mastigophora).- Tienen cuerpos de forma más definida y

se mueven por medio de estructuras en forma de látigo conocidas como flage-

los. Algunos flagelados (Phytomastigina) se parecen a las algas flageladas

pues tienen pigmentos que les permiten llevar a cabo la fotosíntesis, como

por ejemplo Euglena. Otros flagelados (Zoomastigina), usualmente de tamaño

más pequeño, no tienen pigmentos y su alimentación depende de materia orgá-

nica. Aunque la mayoría de los flagelados son nadadores libres, existen al-

gunas formas coloniales en las que los individuos están fijos en un tallo

común. CLASE CILIOPHORA.- Los individuos de esta clase son. por lo general, más

grandes que los de las otras clases. Se caracterizan por poseeer numerosas

estructuras parecidas a pelos -cilios- que pueden ser usadas en la locomo- ción y en la alimentación. La mayoría de las especies posee cilios durante

toda su vida y están agrupados en la subclase Ciliata. Otros, aunque poseen cilios en etapas larvales, los pierden al alcanzar la condición adulta, que

está caracterizada por la presencia de tentgculos.

Subclase Ciliata.- Subdividida en Órdenes de acuerdo a la distribución y

el arreglo de los cilios. Por medio de movimientos rítmicos coordinados,no sólo se efectúa el movimiento sino que se producen corrientes de agua que

llevan bacterias y otras partículas de alimento a un surco o garganta.

Orden Ho1ottricha.- cilios de igual tamaño distribuidos uniformemente so - bre toda la superficie del cuerpo. Ejemplo: Paramecium.

Orden Heterotricha.- hay pequeños cilios cubriendo toda la superficie

del cuerpo, pero los individuos poseen también cilios largos más fuertes u-

sualmente distribuidos en bandas espirales alrededor del cuerpo. Ejemplo:

Stentor.

Orden Hypotricha.- organismos aplanados, poseen una garganta ventrhl. Los cilios están conpinados a la superficie ventral principalmente y están

altamente especializados comogruesos cirros que no se mueven rítmicamente, pero que actúan como 'patas" por medio de las cuales pueden arrastrarse

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sobre el sustrato. El número y arreglo de de estos cirros son caracteristi-

cas importantes para la identificación específica. Ejemplo: Aspidisca.

Orden Peritricha.- los cilios están restringidos a la espiral peristo-

mal. Los individuos son sésiles, tienen forma de campana y están fijos al sustrato por medio de un tallo, el cual es usualmente contráctil, como en

Vorticella. Muchos de ellos forman colonias, pues los individuos nacen al

final de tallos ramificados, como Carchesium.

A diferencia de los protozoarios.. los otros animales tienen cuerpos com- puestos por muchas células las cuales están modificadas para realizar dife-

rentes funciones. A todos esos animales se les llama "metazoarios".

PHYLUM NEMATODA.

Son gusanos no segmentados que tienen cuerpos alargados y delgados con

los extremos afilados. Existen formas parásitas y de vida libre. Los parási - tos producen gran cantidad de huevos, los cuales salen en las heces fecales

de los huéspedes, por lo que debe considerarse su posible diseminación en

los lodos. Las formas de vida libre son usualmente pequeñas, con longitud

promedio de 1 mm. Sus movimientos son en forma de S, debido a la curvatura del cuerpo, el cual permanece con diámetro constante.

PHYLUM ROTIFERA. Son animales microscópicos no segmentados caracterizados por la presen-

cia de una estructura ciliada en la parte anterior (la corona), la cual es

utilizada en la alimentación y la locomoción. En muchos rotiferos, la coro-

na tiene forma de 2 discos aplanados. La mayor1.a de las especies vive en a-

gua dulce y son capaces de resistir la desecación formando quistes, siendo

dispersados por el viento en esta forma. Además de presentar reprqducción

sexual normal, los huevos pueden desarrollarse sin haber sido fertilizados, un fenómeno conocido como partenogénesis. En una familia, la cual incluye el género común Rotifer, no se han encontrado machos, y en otros los machos son pequeños y están degenerados.

PHYLUM ANNELIDA.

.

Son los llamados gusanos verdaderos. Poseen cuerpos suaves con segmenta-

ción externa como una serie de anillos y la pared corporal está.cubierta

por un cutícula delgada. De las dos clases que pueden encontrarse en agua dulce, sólo la clase Oligochaeta pueden presentarse en plantas de tratamien - to de agua residual. Los individuos de esta clase se caracterizan por tener

cerdas en la mayoría de los segmentos. Esta clase está dividida en 8 fami- lias de acuerdo a l número y forma de las cerdas las quales se encuentran

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en 4 grupos: 2 en la superficie dorsal y 2 en la ventral. Individuos de la

familia Aeolosomatidae se pueden encontrar comúnmente en los procesos de tra

tamiento de agua residual. Los organismos de esta familia tienen una longi- tud de unos pocos mm y están caracterizados por presentar corpúsculos verdes,

rosas o amarillos en su tegumento, así como numerosas cerdas largas. Una es- pecie del género Aelosoma tiene corpúsculos rosas en su tegumento y puede

ser tan abundante en el lodo activado que le da una coloración rosa a la su- perficie del lodo sedimentado. Bajo condiciones adversas son capaces de for-

mar quistes y así resistir períodos de desecación.

CURVAS DE CRECIMIENTO DE MICROORGANISMOS.

I

La operación de las plantas de tratamiento de agua residual puede ser con - siderada como el control de las poblaciones y actividades de los diferentes

organismos presentes, por lo que es deseable cierto conocimiento de dinámica

de poblaciones.

En una curva de crecimiento clásica, como la descrita por Monod (1949),cg

mo se muestra en la figura 2, la fase lenta puede ser.considerada como un pc

Figura 2. Curva de

crecimiento carac-

terística de culti - vos de microorganis

mos (Hawkes, 1963.

de Monod, 1949).

't

Tiempo __f

ríodo de aclimatación, seguida por una fase de aumento rápido de 1% veloci- dad de crecimiento que lleva a la fase logarítmica en la cual es alcanzada

la velocidad máxima de crecimiento. Esta fase termina cuando la velocidad de la división celular declina hasta que es igualada por la velocidad de muerte de las células (fase estacionaria) y eventualmente esta Última es mayor, dan

do por resultado una velocidad de crecimiento negativa. La fase 1Qgarítmica -

15

I de crecimiento termina por condiciones adversas, como la reducción del abas- I tecimiento de nutrientes, la acumulación de productos residuales tóxicos del

1 metabolismo o el hacinamiento físico, creado por la actividad de los mismos I

I microorganismos, bajo condiciones de inanición las células pueden recurrir a

los metabolitos almacenados (Fair, 1971) o a la respiración endógena usando su propio protoplasma como sustrato respiratorio. Dentro de la colonia las

células viables pueden usar el protoplasma de las células muertas que han ey I

perimentado lisis. I

Si los organismos se encuentran con concentraciones de nutrientes limita-

das en la fase logarftmica de crecimiento (puede ser un solo nutriente el 1I

mitado) se reduce la velocidad de crecimiento. Esta es una de las causas por

las que termina la fase exponencial (log) de crecimiento, pero los organis- moa son capaces de crecer exponencialmente por algún tiempo si el alimento

no está limitado por un período largo (Hawkes, 1963).

I

I

4.iMPORTANCIA DE LOS PROTOZOARIOS EN EL PROCESO DE LODOS ACTIVADOS.

El principal papel que juegan los protozoarios en el proceso de lodos acti

vados es el de reducir la turbidez y los niveles de DE0 del efluente (McKinney

y Gram, 1956). En plantas a escala y bajo condiciones libres de protozoarios

se encontrh que la turbidez estuvo relacionada con grandes cantidades de bac-

terias viables suspendidas en el efluente (cientos de millones/ml) y con val?

res altos de DBO, carbono orgánico, sólidos suspendidos y otros parámetros en el efluente (Curds et al, 1968). El papel principal de los ciliados es la re-

moción de crecimientos dispersos de bacterias por depredación, y es poco pro-

bable que la floculación inducida por protozoarios sea de real importancia,

pues esto está dado principalmente por bacterias (Curds, 1975). Los ciliados

que reptan en el lodo controlan activamente la población.bacteriana de los

flóculos, pues se ha observado que depredan sobre estas bacterias (Hawkes,

1963) . Los protozoarios son capaces de ingerir bacterias patógenas, incluidas las

que causan enfermedades como difteria, cólera, tifo e infecciones estreptoco-

cales (Gemud, 1916 a,b; Heukelekian y Rudolfs,1929; Kyriasides, 1931; Muller,

1919; Reploh et al, 1963; Schepelewsky, 1910; Spiegel, 1913) asíkomo también

bacterias fecales como Escherichia coli (Curds y Fey, 1969).

: i * .

5.FLOCULOS DE LODO ACTIVADO. La unidad ecológica del lodo es el flóculo y son su estructura y la condi-

ción biológica de los flóculos individuales las que dterminan la eficiencia general del lodo. Para ser eficiente, el flóculo debe satisfacer 2 condiciones

distintas: 1) debe ser capaz de remover el desecho del agua, y 2) debe ser fácilmente separado del agua tratada por sedimentación. Estas dos caracterís- no se dan necesariamente juntas; un flóculo joven creciendo activamente, ca-

paz de remover rápidamente los desechos, puede tener malaá propiedades de se- dimentación, mientras que un lodo que sedimenta bien puede tener una reducida

capacidad de oxidación. \ Muchos problemas operacionales son causados directamente por el hecho de

que los flóculos no tienen una calidad óptima. La composición de los flóculos en ciertas plantas de tratamiento dependerá

de la situación del lugar. La calidad del influente es, por supuesto, un fac- tor importante, ya que de esto dependerá que hayan los suficientes nutrientes

necesarios disponibles. En agua residual normal, la cantidad de carbono dispo - nible es el factor limitativo de crecimiento (Eikelboom y van Buijsen, 1983).

Como consecuencia, los compuestos carbonáceos presentes en el agua residual son removidos casi por completo en el proceso. Los otros compuestos, que es-

tán presentes en exceso, se encuentran en gran cantidad en el efluente. En al - gunas aguas residuales industriales hay muy poco nitrógeno y/o fósforo presen

tes. Esto inhibe el crecimiento de muchas bacterias. El tratamiento se hace

menos completo y en el lodo se producen secreciones mucosas, lo que ocasiona

un aumento en el Indice Volumétrico de Lodos (Eikelboom y van Buijsen. 1983).

Los flóculos se forman espontáneamente como resultado de la combinación de

la actividad biológica y fuerzas físicas cuanao el agua residual es aerada.

Las bacterias se multiplican rápidamente y primero se encuentran dispersas en

el líquido, pero después se aglutinan para formar el flóculo. Las bacterias

empiezan a formar una matriz gelatinosa que origina una mayor interfase s61i-

do-líquido donde se concentra la materia orgánica, la cual es usada por las bacterias para la respiración y síntesis. El crecimiento resultante aumenta el tamaño del flóculo. Durante su desarrollo, el flóculo es COlQniZado por

depredadores de bacterias, como protozoarios ciliados, rotíferos y nemátodos. A l aumentar de tamaño el flóculo, la difusión de nutrientes y oxígeno hacia

las células individuales y l a salida de productos de desechos al exterior del flÓculo se hace más difícil (Hawkes,1963). Es por esto que cada flóculo debe ser considerado como una entidad que pasa a través de diferentes fases de

17

crecimiento, alcanzando la madurez y declinando. La presión de las poblacio-

nes depredadoras retrasa la fase de declinación del flóculo. Para mantener condiciones óptimas en el flóculo, se deben tratar de mante-

ner valores de F/M más bien bajos para que se dé la floculación, asi como car

gas hidráulicas no muy altas, pues esto causa desfloculación, ya que hay dema

siados nutrientes disponibles fuera del flóculo y estimula crecimientos dis-

persos, además de que algunos compuestos no son degradados por completo debi-

do a que los organismos que realizan esta descomposición no pueden permanecer en el sistema, como los organismos nitrificantes que realizan la oxidación

(Eikelboom y van Buijsen, 1983).

6.SUCESION DE PROTOZOARIOS EN LODOS ACTIVADOS.

Conforme el lodo activado se forma y se hace más eficiente, hay una suce- sión de protozoarios bien definida (McKinney y Gram, 1956; Havkes, 1963; Curds,

1975). Esta sucesión se muestra en la figura 3. Considerando el metabolismo

Floculado c Disperso

Bacterias

Figura 3. Predominancia relativa de microorganismos en sistemas de lodo activado (McKinney y Gram, 1956).

I

1

de bacterias y protozoaribat lob i flagelados del tipo Phytwastigin

mento, mientras que los flagelado astigina y ciliados de la SU?

ciaiie'ciliata son depredadores de

gn sistema de lod to es alta y las po- blaciones de cualquier grupo de m

podrían crecer junto con las amib

los cuales son lo s etapas del proce-

so. El tamaño pequeilo de las bact os requerimientos metabólicos les permiten obtener una mayor p ia orgbica conforme aumentan

en núillero. La competensia de est e con la inoculación continua,

cmno se practica en lodos activa aa, aunque no pueden eliminar

por completo a estos protozoario reduzcrln en número considera-

blemente y pueden ser considerad s en su significancia prácti- ca. Los protozoarios depredadore eben eeperar a que el número

de estas aumente ento necesario para

crecer. Asi, el n etcasará al de bacte - rias en relación con sus fases os flagelados del tipo Zoomas - tigina crecerán primero debido o de energia más bajo, pero los ciliados los to más rápidamente (Mc Kinney y

B c1ar)e Rhizopoda ( * I y los r con ias bacterias por ali-

empezar el funcionamiento de

es peqiieila. por lo que todos ados del tipo Phytomastigina,

para obtener alimen -

Una guía gener zoarios y la efi-

ciencia en un sistema de lodos

cuerdo a McKinney y Gram (1956):

stableaerse como sigue, de. a-

1.- Rhizopoda. Predominan m en sistemas que están empe-

zando su operación normal o a

pleta.

ecuperbdose de toxicidad &om -

2.- Los flagelados del tip edominan a bajas.eficiencias,

buando la concentración de m 3.- Los flagel nforme los del tipo

Phytomastigina.disminuyeron. ranente más eficiente y

esfuerzos para di os no están justifi-

cados por los resultados. 4.- Los ciliados libres (Ciliata) so encontrados en mayor número cuando

hay gran cantidad de bacterias dispersas. La eficiencia del sistema cuando

hay gran número de ciliados libres es d aproximadamente 50 %i Pueden indi-

car alta o baja eficiencia. La clave e3 en los otros tipos de protozoarios presentes. Flagelados y ciliados librea stán en la parte baja de la escala

1 e

19

~

de eficiencia, mientras que la presencia de ciliados fijos y metazoarion, co-

mo rotfferos, indican la parte alta de la escala. l I 5.- La presencia de ciliados fijos indican un lodo activado en el que el 5

fluente tiene bajos valores de DBO. Los ciliados fijos aumentan como resulta- I

do de que el número de bacterias disponibles se reduce por la demanda de los I

ciliados libres. Debido a que tienen menores requerimientos de energía que

los ciliados libres, los ciliados fijos sobreviven. Realmente, los ciliados son una medida de la actividad bacteriana; ya que la actividad de las bacte-

rias refleja la condición bioquímica del sistema, los ciliados reflejan la e- ficiencia con considerable precisión.

7.PARAMETROS DE CONTROL DE PROCESO. ~ En la operación de las plantas de tratamiento hay paraámetros que son de

gran importancia para la toma de decisiones. A continuacidn se describen los

principales parámetros que se consideran para controlar el proceso (DGCOH,1987).

1.- TEMPERATURA.

La temperatura es un factor importante que determina la velocidad de la actividad biológica. Los organismos activos en plantas de t?-atamiento aeróbi-

co tienen su nivel Óptimo entre 20" y 40°C, dependiendo de las especies. La dterminación de la temperatura es importante en todos los procesos del trata-

miento, ya que influye en toras dterminaciones, como pH, oxígeno disuelto, va - riando los valores reales de estos parámetros. Uno de los tratamientos más rá - pidos para abatir la temperatura, así como elevar los niveles de oxígeno di-

suelto, es la aeración del agua.

2.- pH. El potencial de hidrógeno (pH) indica la intensidad ácida o alcalina de E

na solución. El pH de las aguas residuales es normalmente cercano a 7.0. A m 2 nudo los cambios de valor en el pH indican la presencia de descarga de aguas

residuales industriales ácidas o alcalinas.

3.- SOLIDOS. Las detrminaciones de sólidos son de las más importantes que se efectúan

en el laboratorio. Los sólidos pueden ser, de acuerdo a su composición, orgá-

nicos e inorgánicos. El influente de las plantas de tratamiento se compone

principalmente de desechos de tipo doméstico y cerca del 75% de los sólidos son orgánicos. De acuerdo a sus características físicas, los sólidos se cla-

sifican de l a siguiente forma:

c

I--

.- r-

... r-

.- P

I Sólidos

tot a 1 e s

Sólidos

suspendidos

Sedimentables No sedimentables Fijos Volátiles

Totales Fijos Volátiles

Sólidos Totales Fijos

En el tratamiento primario son particularmente importantes los sólidos se- i dimentablea y los suspendidos totales, ya que sirven como indicadores de la carga contaminante de las aguas residuales.

4.- INDICE VOLUMETRIC0 DE LODOS.(IVL).

Este indice es el volumen en ml que ocupa una gramo de lodos activados en

el licor mezclado (líquido del tanque de aeración), una vez que se ha dejado

sedimentar durante 30 minutos. Debe determinarse en cada planta cuál es el

IVL más adecuado , teniéndose en cuenta que un IVL que esté aumentando será indicio de disminución de la densidad y,por ende,de malas propiedades de se-

dimentación.

5.- OXIGENO DISUELTO. La concentración a la cual se encuentra disuelto el oxígeno'-en el agua de

pende de la presión atmosférica, la tempertaura y el contenido de sólidos di-

sueltos. La solubilidad del oxígeno disuelto en agua dulce va de 14.6 mg/l a

O°C hasta 7 m g / l a 35OC a una atmósfera de presión. En las aguas residuales el oxígeno disuelto es el factor que determina si las reacciones bioquímicas

se llevan a cabo por organismos aerobios o anaerobios. Estos últimos degradan

la materia orgánica mediante la reducción de ciertas sales inorgánicas como

sulfatos, y esto produce olores desagradables. Dado que se quieren evitar esos

olores y que las aguas residuales no contienen oxígeno disuelto,'una manera - e ficaz de elevar los niveles de oxígeno disuelto es la aeración 'y con esto se

evita que la degradación de la materia orgánica la lleven a cabo organismos anaerobios. . .

L

21

I I 6.- DEMANDA BIOQUIMICA DE OXIGENO. I

El parámetro de contaminación orgánica más utilizado y aplicado a aguas naturales y residuales es la demanda bioquimica de oxígeno (DBO). La DBO es

una prueba analítica a través de la cual se estima la cantidad de oxígeno que se requiere para oxidar la materia orgánica de una muestra de aguas resi

duales, midiendo la cantidad de oxígeno disuelto al inicio y a l final de un

período de incubación a temperatura constante ( 5 dias, 2OoC generalmente).

En el influente y el efluente de una planta de tratamiento de aguas resi- duales se encuentran genralmente 3 tipos de materiales: 1) material orgánico

carbonáceo utilizado como fuente de alimento por los organismos aerobios; 2)

compuestos orgánicos de nitrógeno que sirven como alimento para bacterias es

pecificas (Nitrosomonas y Nitrobacter); 3) compuestos reductores como sulfi- tos, sulfuros, fierro en forma de ion y aldehidos. En el efluente. gran par- te de la demanda de oxígeno se debe al material orgánico carbonáceo; en los efluentes tratados biológicamente, una porción considerable de ’la DBO puede

deberse a la oxidación de los compuestos orgánicos nitrogenados. Los compueg

tos reductores no se incluyen en la DBO. En una planta de tratamiento los da

tos de DBO se utilizan para calcular las instalaciones para el tratamiento

de un desecho y la eficiencia del proceso; asimismo se emplean como una de

las bases de diseño de equipo y sistemas de tratamiento primario y secunda- rio principalmente.

7.- DEMANDA QUIMICA DE OXIGENO.

La determinación de la demanda química de oxígeno (DQO) proporciona valo de materia orgánica p m e n t e en u- res de oxígeno equivalentes a la porción

na muestra agua, capaz de oxi.darse por procedimientos quimicos (por un oxi-

dante fuerte). La DQO no da la diferencia entre la materia entre la materia orgánica biológicamente oxidable y la inerte.

Presenta ciertas ventajas sobre la prueba de la DBO, ya que si ésta se

realiza en 5 días, la DQO se hace en 3 horas aproximadamente, además de que determina también la materia orgánica que por sus características de toxici-

dad no puede ser evaluada en la prueba de la DBO. Cuando los desechos se ca-

racterizan por el predominio de material que puede ser química y n6.bioquímA

camente oxidado, la DQO es mayor que la DBO. La DQO de las aguas residuales es, por lo común, mayor que la DBO. Por lo tanto, estableciendo las relacio- nes adecuadas, por medio de determinaciones de DQO se pueden corregir rápida -

mente procesos de tratamiento de agua residual sin esperar a obtener valores de DBO.

I

22

I 8.- RELACION ALIMENTO/MICROORGANISMOS (!'/MI. I

I presente en el agua residual, a la que se considera como sustrato o alimento, I Representa la relación existente entre la cantidad de materia orgánica

y la concentración de microorganismos activos en el licor mezclado.Con el con trol de este parámetro se garantiza que el proceso reciba una carga orgánica !

tal que los microorganismos puedan utilizar la mayor parte del alimento sumi-

nistrado, pues en excesó o escasez, se producen transtornos en el lodo y por ~

consiguiente un descenso en la calidad de las aguas tratadas. I

I

9.- EFICIENCIA DEL PROCESO.

La eficiencia del rpoceso se determina en función de la remoción de mate- ria orgánica del agua residual, la cual está dada en términos de DQOtot Ó

DBOtot. considerando valores del influente y del efluente de la planta. 1 8.0PERACION DEL PROCESO DE LODOS ACTIVADOS.

La experiencia debe determinar cuál es el mejor procedimiento para operar

cada planta. Estipulado lo anterior, la siguiente guía se aplica para una planta de tratamiento de agua residual por lodos activados. de tipo convencio-

nal : Es necesaria una aeración suficiente para mantener un contenido de oxígeno

disuelto de cuando menos 2 mg/i.

Se requiere que haya oxígeno disuelto durante todo el tiempo en las aguas

tratadas.

Para una proporción Óptima de recirculación de lodos activados se recomien

da

sión y de 30 a 40 % en las unidades de aeración mecánica.

El contenido óptimo de sólidos suspendidos en los tanques de aeración va- ría de 1000 a 2500 mg/l con aire difundido y de 600 a 1200 mg/l con aera-

ción mecánica.

Un IVL entre 100 y 250 es lo normal en la mayoria de las plantas.

La eliminación de exceso de lodos en el tanque de aeración debe'hacerse

frecuentemente en pequeñas proporciones.

No se deben mantener los lodos demasiado tiempo en el tanque de sedimenta- ción secundaria, de lo contrario se volverán sépticas y afectarán adversa-

mente el funcionamiento del proceso. Sobrecargas orgánicas causan dificultades de operación independientemente

entre 30 y 50 % del gasto de aguas residuales para aeración por difu-

i

de la causa de l a sobrecarga. Para evitar esto

ción (By Pass), evitando l a s unidades de lodos

se recomienda &a deriva- activados.

O B J E T I V O S .

Establecer la relación que existe entre la predominancia relativa de cier-

tas clases de protozoarios en los lodos activados con la eficiencia del proce so.

Determinar la importancia práctica del análisis microscópico de los lodos activados.

PLANTAS DE TRATAMIENTO CONSIDERADAS EN EL ESTUDIO.

El estudio se llevó a cabo en 2 plantas de tratamiento de agua residual por lodos activados en la Ciudad de México: la planta Cerro de la Estrella (Planta A) y la planta Ciudad Deportiva (Planta B), ambas pertenecientes a la Dirección General de Construcción y Operación Hidráulica (DGCOH) del Departa-

mento del Distrito Federal. El funcionamiento de una planta de tratamiento de lodos activados se encue’

tra esquematizado en la figura 4.

TRATAMIENTO I TRATAMIENTO I TRATAMIENTO SECUNDARIO I DESINFECCION 1 PRELIMINAR I PRIMARIO I I I

I I I I

Figura 4 . Secuencia de tratamiento de aguas residuales a nivel secundario con desinfección.

m

24

tanque

Rectangular Sedimentadores Primarios

I

I I

vasos total (m )

4 ' 5 396.5 'Horizontal

i 4 1 6 922.8 1 Horizontal Sedimentadores Secundarios I Rectangular

I I

3 El volumen del tanque de contacto de cloro es 2752.7 m

PLANTA CIUDAD DEPORTIVA (PLANTA 8).

Esta planta está ubicada en la esquina del cruce de la Avenida Río Churu-

busco y Viaducto Río de la Piedad, Unidad de la Ciudad Deportiva de la Magda - lena Mixhuca en la Delegación Iztacalco, ocupando una extensión aproximada

de 11 991 m . 2

En la figura 6 se muestra la distribución de los tanques en la planta.

Las características de los tanques son: SEDIMENTADORES UNIDAD I UNIDAD 11 PRIMARIOS

Geometría del Rectangular Rectangular tanque

NQ de vasos 2 2

352.04 412.5 3 Volumen c/u (m )

Flujo Horizontal Horizontal

' a ?

25

I I

I -

.-

.- -

.- I_. - .... r_

.- I

- I-

AEREADORES

Geometría del tanque

NQ de vasos Volumen total

(m3 )

UNIDAD I UNIDAD I1

Rectangular

4

2 304

Rectangular

2

2 880

SEDIMENTADORES SECUNDARIOS

Geometría del Rectangular Rectangular tanque

NQ de vasos 2 2

704 1 O80 Volumen total

(m3) Flujo Horizontal Horizontal

El estudio se realizó durante los meses de marzo y abril de 1987 en la

planta Cerro de la Fstreiia. En la planta Ciudad Deportiva, en junio y julio

del mismo año.

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Figura 5. Planta Cerro de la Estrella (Planta A).

26

U 0 4 z H V u u c c m u W W alrl cn

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I 28 11 t ie:

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Figura 6. Planta Ciudad Deportiva (Planta B)

2 Ei

M E T O D O L O G I A ' Las muestras fueron colectadas al inicio de cada jornada de trabajo en los siguientes puntos: Influente. Efluente de Sedimentadores Primarios, efluente de Aereadore~,Recirculaci6n de Lodos, efluente de Sedimentadores Secundarios y el Efluente final. Se utilizaron frascos de polietileno de boca ancha para trans- portar las muestras al laboratorio. - cipitado de 100 ml donde se dejaron sedimentar los lodos de cada muestra a ser examinada (Aereadores y Recirculación). Se modificó la técnica de conteo pro- puesta por DGCOH (1987) puesto que es poco práctica, resultando más adecuado el siguiente procedimiento: de cada muestra se toma, con. una pipeta, parte de los lodos sedimentados. En un portaobjetos se coloca una gota de muestra (equivalen te a aproxiamdamente 0.1 mi) y sobre ésta un cubreobjetos de 22 x 22 mm, lo que constituye una placa. De cada placa se hacen observaciones en 3 campos horizon- tales para realizar conteo de microorganismos, como se muestra en la figura 7 utilizando el objetivo lox. Se utiliza contraste de fases para realizar las ob- servaciones. Para la identificación de organismos se utilizaron los textos de Kudo (1966) y Jahn (1979).

Para el análisis microscópico de lodos activados se utilizaron vasos de pre-

Figura 7.

Para cada muestra se hicieron observaciones de 2 placas, anotando el número de organismos encontrado por grupo y sumándolos para obtener el total de cada grupo y así establecer la predominancia relativa. Los grupos de organismos con- siderados fueron: Amibas (individuos de la clase Rhizopoda), Flagelados(c1ase Flagellata), Ciliados Libres, Ciliados Fijos (ambos de la clase Ciliophora) y Rotiferos (Phylum Rotifera), registrándose algún otro grupo si su abundancia fue relevante.

dadas por la DGCOH (1987) como a continuación se describe: 1.- TEMPERATURA.

Los análisis físicos y químicos se realizaron mediante las técnicas recomen-

Para la determinación de la temperatura se emplean termómetros de mercu- rio, los cuales están libres de interferencias fisicas y químicas.. Es útil usar un termómetro de -100 a llO°C, el cual es recomendable para fines prás ticos. La dterminación se hace en la corriente o equipo en función, sumer- giendo el termómetro en éstos y esperando un intervalo corto hasta lograr la estabilización de la temperatura, efectuando entonces la lectura directa - mente en el termómetro, aproximándola, si es necesario, a enteros.

2.- pH. "

La determinación del pH se registra directamente de la escala del poten- ciometro. Para la calibración de l o s electrodos, éstos se enjuagan con agua destilada y se sumergen en la solución amortiguadora de pH 7.0 (previo a- juste de temperatura del instrumento). La calibración debe repetirse con las dos soluciones amortiguadoras (pH = 4.01 y pH = 9.18). Una vez calibra- do el potenciómetro, se procede a enjuagar los electrodos con agua destila- da, posteriormente se sumergen en la muestra y se registra la lectura en la escala correspondiente, precio ajuste de temperatura: después de cada lec- tura se enjuagan los electrodos con agua' destilada y al concluib' las deter- minaciones, se depositan en agua destilada hasta nuevo uso. Debe tenerse cuidado en lasdeterminaciones de pH cuando la muestra presenta grasas o a- ceites, ya que pueden cubrir la membrana del electrodo de vidrio y producir resultados erróneos. La limpieza del electrodo se realiza utilizando pañue- los desechables.

2 !3

3.- SOLIDOS SUSPENDIDOS. Fundamento del método: La naturaleza fisica y quimica del material en

suspensión. el tamaño del poro del filtro, el área y espesor del borde del filtro y la cantidad y estado fisico de los materiales depositados en él. son los principales factores comprendidos. Por lo tanto, las de- terminaciones gravimétricas de sólidos no están sujetas a los criterios usuales de exactitud. El método se basa en que la presión de vapor de los materiales remanentes en el recipiente después de la evaporación del agua es prácticamente despreciable. Este material remanente es determinado poi- una diferencia de pesos en el recipiente antes y después de la evapora- ción y secado.

te los crisoles Gooch en los que se coloca un filtro de fibra de vidrio de 2.5 cm de diámetro con la parte arrugada hacia arriba. Cada crisol Gooch se coloca en el aparato de filtración (éste consiste en un matraa Kitazato de 500 ml conectado a una bomba o sistema de vacio con manguera de hule látex y una alargadera Walter de hule) y se aplica el vacío, se se agrega agua destilada para fijar el filtro al crisol, procurando no dc jar ondulaciones en el borde del papel y se verifica que no tenga orifi- cios en el centro. Se suspende el vacío y se pasa el crisol Gooch (con pinzas) a una mufla a 550° - 60OoC durante 15 minutos. Pasado ese tiempo se pasa a una estufa a 1 0 3 O - 105OC durante 5 a 10 minutos para su enfria miento y en forma posterior se traslada el crisol a un desecador para su enfiramiento a temperatura ambiente. Cuando los crisoles estén a tempera- tura ambiente se pesan en una balanza analitica hasta obtener un peso constante (peso D). Para el manejo de los crisoles se utilizan pinzas ya sea de 30 6 50 cm de longitud, según se requiera. Para verter la muestra, el crisol con el filtro de fibra de vidrio se coloca en el aparato de fil tración y se aplica vacío; la muestra se agita vigorosamente y se mide el volumen (25 ml de licor mezclado) con una pipeta o con una probeta y se pasa al crisol ya tarado (= a peso constante).

SOLIDOS SUSPENDIDOS TOTALES.

rial suspendido; cuando los sólidos suspendidos quedan Únicamente en el crisol y ya ha pasado todo el líquido, se interrumpe el vacío. se retira el crisol y se pasa a una estufa a 103O - 105OC de temperatura durante u- na hora y al término de este tiempo se pasa a un desecador para su enfria miento a temperatura ambiente. Cuando se alcanza esta condición, se proce - de a pesar en una balanza analítica (peso E). SOLIDOS SUSPENDIDOS VOLATILES.

el residuo se introduce a una mufla a 550" - 6OO0C durante 15 minutos: al término de ese intervalo se pasa el crisol a una estufa a 1 0 3 O - 105Oc du rante 5 a 10 minutos y posteriormente a un desecador para su enfriamiento a temperatura ambiente y se pesa en una balanza analítica (peso F).

Preparación de crisoles: Para esta determinación se preparan previames

El líquido pasa a través del filtro y en el crisol se retiene el mate-

Si se desean obtener los sólidos suspendidos volátiles, el crisol con

Cálculos : (Peso E - Peso D) en g (io6) = mg/l Sólidos suspendidos totales = m l de muestra

Sólidos suspendidos volátiles = (Peso E - Peso F) en g ( io6) = mg/l ml de muestra

3 O

4.-

5.-

SOLIDOS SEDIMENTABLES 30 MINUTOS.

te se procede a su vaciado en una probeta de 1000 ml (de vidrio prefe- rentemente) hasta la marca de ese volumen. Se registra la hora de ini- cio de la prueba con un cronómetro o un reloj de intervalos. Se deja la muestra en reposo durante 30 minutos para permitir la sedimentación y al término de ese tiempo se registra el valor de los sólidos sedimen- tables en forma directa en mU1. Esta determinación se efectúa en las muestras tomadas en el tanque de aeración (licor mezclado). INDICE VOLUMETRIC0 DE LODOS.

volumen de los lodos sedimentados entre los mg/l de sólidos suspendi- dos totales y multiplicando por 1000.

Se agita vigorosamente el recipiente con la muestra e inmediatamen-

El índice volumétrico de los lodos (I V L) se calcula dividiendo el

Cálculos :

Volumen de lodos sedimentados en 30' mg/l de sólidos suspendidos totales IVL = x 1000

6.- OXIGENO DISUELTO. Fundamento del método: El método se basa en el hecho de que el oxí-

geno oxida al ión manganoso a un estado más alto de Valencia bajon con diciones alcalinas y que el manganeso en esos estados de oxidación es capaz de oxidar al iÓn yoduro a yodo libre (I- a Io) bajo condiciones ácidas; la cantidad de yodo liberado es proporcional a la concentración de oxígeno disuelto.

-Solución de sulfato cúprico al 10%: se disuelven 100 g. de sulfato cú- prico en agua destilada y se afora a 1 litro. -Solución de suLfq$o doble de aluminio y potasio al 10%: se disuelven

100 g. de sulfaro doble de aluminio y potasio en agua destilada y se afora a i litro. -Solución de hidróxido de sodio 12 N: se disuelven 480 g. de hidróxido de sodio en agua destilada y se afora a 1 litro. -Solución de sulfato manganoso: se disuelven 480 g. de sulfato mangano- so MnS04.4H20. 400 g. de MnS04.2H20 Ó 364 g. de MnS04.HzO en agua des- tilada, se filtra y se afora a un litro. -Solución de álcali-yoduro-azida: se disuelven 500 g. de hicdróxido de sodio NaOH ( Ó 700 g. de hidróxido de potasio KOH) y 135 g. de yoduro de sodio Na I ( Ó 150 g. de yoduro de potasio KI) en agua destilada y se afora a un litro. A esta solución se le agregan 10 g. de',.nitruro ó azida de sodio NaN3 disueltos en 40 ml de agua destila&%:

Reactivos:

-Acid0 sulfúrico concentrado. -Solución indicadora de almidón: en un vaso de precipitado se disuelven 5 g de almidón de papa en poca cantidad de agua destilada. Se vierte esta emulsión en 1 litro de agua destilada caliente y se continúa ca- lentando unos minutos y se deja sedimentar por toda la noche. Se guar- da en refrigeración o se adicionan 1.25 g de ácido salicílico por li- tro ó unas cuantas gotas de tolueno. -Solución madre de tiosulfato de sodio 0.10 N: se disuelven 24.82 g de Na2S203.5H20 en agua destilada recién hervida y enfriada y se afora a 1 litro. Esta solución se preserva con la adición de 5 ml. de clorofor- mo o de 1 g de hidróxido de sodio NaOH por litro. Es recomendable que las soluciones de tiosulfato se hagan con agua hervida para eliminar el gas carbónico y que se agregue la cantidad mencionada de hidróxido de sodio con el fin de mantener la solución libre de ionec hidrógeno y evl tar la descomposición del ión tiosulfato con separación de azufre ya que el hidrógeno resultante evita tambien el desarrollo de ciertos mi- croorganismos, acelerando así la descomposición en el sentido ya dicho.

3 I.

La descomposición se incrementa tmbién si las soluciones son expuestas a la luz, por lo que es recomendable conservarlas en frascos ámbar oscu- ros. -Soluci6n valorada de tiosulfato de sodio 0.025 N: se prepara ya sea por la dilución de 250 ml de la solución madre de tiosulfato de sodio a 1000 ml con agua destilada recién hervida y fría o disolviendo 6.025 g de tio- sulfato de sodio Na S O 5H O en agua destilada recién hervida y enfria- da y se afora a 1 litro. Se valora con una solución de dicromato de pota- si0 0.025 N (se disuelven 0.8124 g de dicromato de potasio K Cr O en a-gua

yoduro de potasio KI en un matraz erienmeyer con 100 ml deagua destilada, se agregan 10 ml de ácido sulfúrico concentrado y 20 ml de la solución de tiosulfato de sodio. Para conocer la concentración de la solución de tiosulfato de sodio se aplica la siguiente fórmula:

2 2 3 ' 2

2 2 7 destilada y se afora a 1 litro). Para la valoración se disuelven 2.0 g de

(0.025 N dicromato de poatsio)(20 ml dicromato de potasio) N - - I ml de tiosulfato consumidos en la titulación I

N: Normalidad de la solución de tiosulfato de sodio. Nota: es necesario ajustar la solución de tiosulfato de sodio a 0.025 N

para facilitar los cálculos, aunque puede utilizarse con la con- centración o normalidad que se obtenga.

Procedimiento: En un frasco claro de 1 litro con boca angosta esmerila- da, se adicionan de 10 a 15 ml de la solución sulfato de cobre antes de a- gregar la muestra. A continuación se vacía o se vierte la muestra en el frasco hasta que derrame y se tapa inmediatamente, se agita y se lleva al laboratorio. Se agregan de 10 a 15 'ml de la solución de sulfato doble de a luminio y potasio procurando que la punta de la pipeta quede dentro del a- gua, se agita el frasco y se deja reposar hasta que se separen los sólidos, a continuación se añaden de 2 a 2.5 ml de la solución de hidróxido de so- dio 12 N, la adición se hace de la misma forma que en el reactivo anterior. Se agita el frasco y se deja reposar hasta lograr la clarificación de la muestra. Por medio de un sifón, se pasa el sobrenadante clarificado a los frascos de DBO respectivos de cada una de las muestras. Para fijar el oxí- geno se aiiaden 2 ml de la solución de sulfato manganoso (MnCO ) a la bo- tella de DBO conteniendo la muestra clarificada, con una pipeta graduada, cuidando que la punta de la misma penetre aproximadamente 0.5 cm en el a- gua. Se agita unos segundos por inversión. A continuación seyagregan 2 ml de la solución de álcali-yoduro-azida; la adi,oiÓn se hace de la misma for- ma que el reactivo anterior. A l agregar esta solución se forma un precipi- tado café si hay oxígeno disuelto; en caso negativo el precipitado será blanco. Se tapa la botella de DBO y se agita por inversión vigorosamente durante unos 30 segundos después de los cuales se deja sedimentar el pre- cipitado. Finalmente se añaden 2 ml. de ácido sulfúrico concentrado y se a- gita por inversión hastq~la disolucióri total del precipitado. Con esto el oxígeno disuleto queda fijado. se pasa una alícuota de 100 ml de la mues- tra contenida en la botella de DBO a un matraz erlenmeyer de950 ml y se titula con la solución valorada de tiosulfato de $odio 0.025 N hasta la de coloración de la muestra de un amarillo paja. Se $$regan 1 a 2 ml de la so 'lución de almidón y se continúa la titulación hasta l a primera desapari- ción del color azul.

4

32

I

1

I Cálculos: ml de Na S O consumidos en la tituiaciÓn(N)(8)(lC~OO) I 2 2 3 mg/l Oxigeno disuelto =

volumen de muestra (mi)

donde N= normalidad de la solución de tiosulfato de sodio. Correción por la adición de reactivos:

Reactivos agregados= 4 ml (2 ml de solución de sulfato manganoso y 2 ml de la solución de álcali-yoduro-azida) en 300 ml de muestra ori- ginal.

Si se toman 100 ml de muestra:

x = 90.7 100 = - 300

300 - 4 X

Sustituyendo y rectificando el volumen de la muestra:

mg/l .de Oxígeno disuelto =

i I

ml de Na2S203 consumidos en la titulación( O.ce5)(8)(1or))

98.7

o también:

mg/i de Oxígeno disuelto = ml de Na S O consumidos en la titulaciÓn(2.03) 2 2 3

7.- DEMANDA QUIMICA DE OXIGENO. Fundamento del método: El dicromato de potasio es un oxidante po-

tente. En soluciones fuertemente ácidas es capaz de oxidar una amplia variedad de sustancias orgánicas casi completamente a dióxido de car- bono y agua. Dada la característica anterior, el método se basa en que muchos tipos de materia orgánica son destruidos por una mezcla de ácidos crómico y sulfúrico en ebullición. De tal manera que .si se so- mete a reflujo una muestra conteniendo materia orgánica, con ácido S U ~ fúrico y dicromato de potasio (K Cr O ) valorado, durante eí período 2 2 7 de reflujo la materia oxidable reduce una cantidad equivalente de di- cromato de potasio, ya que el remanente se valorará o t-ulará; la cantidad de dicromato de potasio reducida (cantidad de K'Cr207hgregg do menos cantidad de K 'Cr O restante) es una medida de ?a cgntidad de materia orgánica oxsdasa?

.-> %. Reactivos: -Solución de dicromato de potasio 0.25 N: se disuelven 12.259g de di- cromato de potasio grado estándar primario (previamente secado a 103OC durante 2 horas) en agua destilada y se afora a un litro. Para elimi nar la interferencia de nitritos se recomienda agregar 0.12 g de áci do sulfúrico por litro de solución de dicormato de potasio; lo ante- rior es conveniente ya que debe ser incluido en el testigo que se a- naliza con agua destilada. -Solución de ácido sulfúrico con sulfato de plata: se disuelven 10.2~

''

- de sulfato de plata Ag2S04 en un litro de ácido sulfúrico H so centrado.

con- 2 4

-Solución valorada de sulfato ferrosos amoniacal 0.1 N: se disuelven 39 g de sulfato ferroso amoniacal Fe(" ) (SO ) .6H O en agua desti- lada; se agregan 20 rnl de ácido sulfúrico concentrago y se afora a un litro con agua destilada. Esta solución debe valorarse el día que

4 2 4 2

_- . , I . . -_I.

. . .,

.. .

._

.-

.-

.-. Ilr

. ". c

c

,.,_

.-.

*-

.-

33 se va a usar . Para la valoración: se diluyen 10 ml de la solución de di- cromatot:depotasio de ácido sulfúrico concentrado y se deja enfriar. se valora con la solu- ción de sulfato ferroso amoniacal utilizando 2 Ó 3 gotas del indicador de ferroín. El cálculo de la normalidad de la solución se obtiene con la siguiente fórmula:

0.25 N a 100 n i l con agua destilada, se agregan 30 ml

ml de solución de dicromato de potasio(0.25)

ml de solución de sulfato ferroso amoniacal Normalidad del Fe(NH4)2(S04)2 = -

consumidos en la titulación

-Indicador de ferroín: se disuelven 1.485 g de 1.10 fenantrolina monohi- dratada y 0.695 de sulfato ferroso FeS04.7H O y se afora a 100 m l con a- gua destilada. Sulfato mercúrico en cristales, grado analítico. Con este reactivo se e- liminan las interferencias por cloruros.

) : se agita el frasco con.la muestra y se to

2

Procedimiento (para DQO tot ! ma de inmediato la alícuota correspondiente que dependerá del sitio de

muestre0 y se completa con agua destilada hasta tener un volumen de 20 ml. Se agregan 0.4 g de sulfato mercúrico en cristales de HgSO a un matraz erlenmeyer de 250 Ó 500 ml con cuello esmerilado para reflujo, y se mez- clan (el uso de 0.4 g de HgSO es suficiente para formar un complejo has- ta con 2000 mg/l de ion cloruro; si hay más cloruros en la muestra, se d$ ben agregar cristales de HgSO en cantidad suficiente para mantener una relación 1O:l). Se agregan (a4 mismo matraz de re'flujo con la muestra y el HgSO ) 10 ml de la solución de dicromato de potasio 0.25 N y varias perlas $e ebullición o varios trocitos de piedra pómez. Lentamente, y de preferencia en baño de agua fría, se agregan al matraz 30 ml de la solu- ción de ácido sulfúrico con sulfato de plata mezclando cuidadosamente mientras se agrega el ácido; las adicones de esta solución deben ser en pequeños volúmenes a fin de no crear una reacción demasiado violenta. El matraz se conecta al condensador Friedrich asegurándose que quede bien colocado en su base para evitar calentamientos locales en el fondo del matraz y que la mue,$ra pueda ser expulsada del condensador. Se lleva a reflujo durante 2 horas (el aparato debe tenerse ya listo con las cone- xiones de agua corriente). Se enfria y se lava el condensadorson agua destilada, procurando que esta agua caiga dentro dé1 matraz, por lo que se recomienda usar una pizeta para tal lavado. Se diluye la mezcla a 150 ml aproximadamente con agua destilada, se enfríaoa temperatura ambiente y se titula el exceso de dicromato con la solución de sulfato ferroso a- moniacal 0.1 N utilizando 2 Ó 3 gotas del indicador ferroin..El cambio de color va demranja fuerte a azul verdoso y a café roJizo, el.cual debe to marse como punto final de vire aunque el color azul verdoso vuelva a apa- recer. Simultáneamente con las muestras, se lleva a reflujo un testigo con 20 ml de agua destilada en lugar de la muestra, agregando la misma cantidad de reactivos y cuidando que la ebullición empiece a l mismo tiem- PO que en la muestra.

4

4

Cálculos :

(a - b)(N)(8000) mg/l DQO = m l de l a muestra

donde: a = ml de la solución de sulfato ferroso amoniacal consumidos para

el testigo

b = ml de la solución de sulfato ferroso amoniacal consumidos para la muestra

N = normalidad de la solución de sulfato ferroso amoniacal.

8.- RELACION ALIMENTO MICROORGANISMOS (F/M): se calcula mediante la siguien- te fórmula:

F DQOi (Qi) (86.4) M SSVLM (Vta) - _ - -

donde : DQOi = demanda química de oxígeno del influente en mg/l

Qi = caudal del influente en l/seg

SSVLM = sólidos suspendidos volátiles del licor mezclado en mg/l

= volumen del tanque de aeración en m 'ta 86.4 = factor de conversión para transformar el caudal de Il/seg a

3

m3/día.

9.- EFICIENCIA DEL PROCESO: se calcula mediante la siguiente fórmula:

DQOtoti - DQOtot ef (100) % Eficiencia =

DQOtoti donde :

DQOtoti = demanda química de oxígeno, total, del influente en mg/l

DQOtotef = demanda química de oxígeno, total, dei efluente en mg/:L

Los análisis físicos y químicos fueron realizados por el personal de labo -

ratorio de cada planta.

3

Los valores de pH y temperatura no riaran signif$cativamente en ninguna

de las dos plantas, encontrándose en 1 siguientes rctngos:

PLANTA A. T°C : 17 - 23 . pH (Licoe i ezclado) : 7.30 - 7.60

PLANTA B. I UNIDA@ I I UNIDAD I1 I I 1

I

I 7.44 - 7.7 I

I 19 - 22 I TOC I 19 - 22

I

pH (Licor I I I 7.37 - 7.62 I I

Mezclado)

1.ANALISIS MICROSCOPIC0 DE LODOS ACiIVAIj

PLANTA A.

UNIDAD NORTE.

En las primeras observaciones h na .*predominarjcia de ciliadq fijos sobre los demás grupos, tanto an L Mezclado (fiig. 8) como en Recircu-

lación (fig. 9), coincidiendo *on s valores de,IVL (fig. 10) . A partir del día 10 de abril hay un abaUimi

un incremento en flagelados. cilia do (fig. E ) , lo cual coincide aon

valores se mantuvieron muy bajds.

UNIDAD SUR.

en el númerq de ~iiiados fijos y

iiijres y amit@s en el Licor Mezcla-

ento de OD*. & que antes estos ..

Se observa el mayor núinero de c s libres (Pig. 11) en el Licor ,. Mezclado coincidiendo con el menor de F/M (fiig. 13). A medida que

la F/M aumenta, se observa disntiiru

aumento de ciliados fijos. Un dbat coincide con un aumento en los v a l

aumento de flagelados (fig.11).

n el númerci de ciliadm libres y o en el nú+ro de ciliadm fijos

e I V ~ y OD& (fig.13). y con un

La eficiencia de esta planta se dera en el efluente total, mante- niéndose regulaimrr t e er.9-t .i' 9 ig. 14). El, abatimiento en la pre dominancia de c i i idades coincide con los menores

porcentajes de efi-iencia.

-

36

*”‘

._

...

.- I I.

PLANTA B.

UNIDAD i. Salvo uri pico :e ciliados libres en el principio de las observaciones,

hubo una predomir.mcia de amibas a través del tiempo (fig. 15) coincidien

do con valores de IVL siempre por debajo de 100, valores de F/M muchas ve - ces mayores que 0.6 y valores altos de ODLM (fig. 17). Es importante seña - lar la presencia :onstante de oligoquetos durante todo el t.iempo en el

que se reaiizaron l a s observaciones, tanto en el Licor Mezclado (fig. 15 )

como en la Recirculación (fig. 1 6 ) . En esta unidad el porcentaje más bajo

de eficiencia coincidió con el número mayor de amibas, que fueron las pre -

dominantes. Por I:, general la eficiencia fue de menos del 90 % (fig. 1 8 ) .

UNIDAD 11.

La población que no fluctúa tan fuertemente es la de ciliados libres

(fig. 19) , ya que las de ciliados fijos y flagelados no se estabilizaron

durante el tiempo que duró el estudio. Los ciliados fijos alcanzan núme-

ros más aitos cuando hay valores mayores de IVL (fig.21). Las amibas no

alcanzan grandes números y sólo sobrepasan a los ciliados fijos’ cuando

hay un descenso m los valores de IVL. Los flagelados prácricamente desa- parecen ,;uando hay valores altor; en La eficiencia (fig. 7 2 ) . El máximo va -

lor le remoción (98 %. fig. 27) coincidió con el prpdominio de ciliados

fijos sreuidcs pt-r los ciliados i i b r e s (fig. 19). Antes y después de este

pico el porcer.5aje se reduce astrnsibiemente con valors.:, nuy bajos da ei-

liados fijos.

.-

.I

2 7 ‘ PLANTA A UNIDAD NORTE LICOR MEZCLADO

I .

, .

rilHwp.

420-

170 -

160 -

150-

140-

130-

120.

IK).

100

90

20

TO

so

50

40

30

20

a , . . . . . . . . . . . ALIIBAS FmE- -.-. -. - c w u e m ClLlADOS RlOS -- - - - ’- - ROTIFEROS -

- PREDOMINANCI4 REL4TIVA

R ii

10 -

Figura 8 .

UNIDAD NORTE RECIRCULACION 38

*PLANTA A . . . . . . . . . .. . . AMICUS

w&nPmKa I

230 2j I

180-

170-

160-

150-

140-

1%-

120-

110-

100-

90-

BO-

X)-

60-

50-

40-

30 - 20-

PR EDOMl N ANClA R ELATl VA CILIADOS FIJOS ROTIFEROS

3 8 i o

FLNéLAüüS --.-'*-

CILIAüOSLleRQ --

Figura 9.

PLANTA A UNIDAD NORTE 39

I

ODLM

mp/l

3 .O

2.0

F/M

as -

0.4 -

0'31 0.2 4

/

23 56 23 3113 8 1 0 2i ' 'i.4 ' ' ' ';o I- , I , , , , , , , ~ , , ~ , 1 , , , , , , , , I , , ~, ( ( ( ( , , ( , , ,

MARZO L B R I L - Figura 10.

1

40 " PLANTA A UNIDAD SUR LICOR MEZCL4DO

. . . . . . . . . . . . . AYIBAS

FLABELAWS -.- . - PREDOMINANCIA RELATIVA CLIADOS ueREs CLiAüOS FIJOS --- - --- ROTIFEROS - fir&-

I . d. . X

I--

L -.

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\ T

Figura 11. i~ ABRIL-

-

. * . PLANTA A UNIDAD SUR RECi RCULACiON 41 ....... . .--. %.i . , AMlBAS

..

.- 180

40 L-

PRE DOMlN AN CIA RE LATl VA

R ;\ í ' i

I d I I I I I I I I I I I I

I I I I I I I

Figura 12

PLANTA A UNIDAD SUR 4 2

I

0.3

o .2

0.1

111111 1 1 1 1 , 1 1 , , , , 1 , 1 , , , , , , , , , 1 , , , , , , , < , , , , , , , , , , , , , 23 56 II 19 n 3 0 1 6 9 m'a' ' ' ' '2 ' dial

YARB CmIL-r

I IVL

300

Figura 13

PL9NTA A EFlClENCiA (como porcentoie de r e m o c i h de O00 tot

% Ranlfflóm IOC

go

80

70

60

sa

4c

30

20

10

4 3

MARZO C4üñiL

Figura 14.

PLANTA B UNIDAD I LICOR MEZCLADO

PREDOMINANCIA RELATIVA

Figura L5.

UNIDAD I RECIRCUL ACION PLANTA E 6 .

4 5

. .

-4 230

220-

210-

200-

1 9 0 -

180-

170-

160-

ISO-

140 -

Iso-

120-

I JO-

P R ED OM I NAN C I A R EL AT1 VA

I 100- i

! \ .

\ :

w-

. . 80 - . . m- ..

60 -

.- AYIBAS

clLuoosueAa-- CLIADCSFlJOS ------I

ROTIFEROS u-

OLIOOOUETOS

.. . . . . . . . . . . . . . FL- -a-.-.-

Figura 16

S C

4.0

3.0

20

1.0

JUNIO

1.4 - 13 - 1.2 -

1.r-

1.0-

OS - 0.0 -

0.7 -

a6 -

0.5 -

a4 i

a2 \ \ ai '\

24 25 2

IVL

-200

3 1 2 3 6 9 10 13 14 I5 16 17 dias t JULIO -

46

PLANTA 8 UNIDAD i

Figura 17 .

100

41

PLANTA ü UNIDAD I Eficiencia (como porcentaje de remoti6n de DQ O bt )

Figura 24 25 29 ?o I 3 6 9 IO 13 14 IS 16 17 dmm 18.

JUNIO *JULIO -c

x too

so

80

70

60

50

40

30

20

IO

i

Salvo el dia 6 de julio, en la determinación so utilizó b DO0 tot de los primarias quo fue mayor que la del Influento. .,

48 PLANTA B UNIDAD II LICOR MEZCLADO

1 I I ! I I I I I I I I

I

I

i I

. . . . . . . . . . . . . . . . AY- FLMEUDM -.-.-.- C K I ~ U B R E S -- I PREDOMINANCIA RELATIVA

P i i i

i

I I

Figura 19

1 1

49 * PLANTA E UNIDAD II RECIRCULACION

4YIüAS ........ .... FLAOELADOS -.-’--- C I L I A D O S U ~ -- CLl4OOS FIJOS ---’ --- ROTlf Eñü8 --

PR EOOMl N ANCI A RELATI VA

t I I i I I .

Figura 20 - 1 16 I7 dio l

PLANTA B

M K M

4.0 d i

3.0

2.0

1.0

F/I

LI

2.0

I. E

I .(

0.5

04

oa

O .t

a!

O.‘

a:

02

O.,

UNIDAD II

24 25 ax) I 3 6 9 10 13 14 IS 16 17 dlm

JUNIO t,”,, -e

F.gura 21.

I

!

~

IL

i 30

)(>O

I

coo

I O0

c 4

PLANTA B UNIDAD ii EFICIENCIA (Como porcentaje de remoción da DO0 tot) 51

1 1 I I I 1 1 1 I I I I I I I I I I 24 25 2 9 3 0 1 3 6 9 i o 13 14 IS 16 17 dios

JUNIO tJ"Li0 + Figura 22.

Colw 3 diu 6 de julio, an IaaterminaoiÓn SI utilizd la WO tot de los prlmarios quo fuarnoyotpur IoihIInfluanta.

D I S C U S I O N

En este estudio se utilizaron 4 grupos de protozoarios de acuerdo a sus

hábitos y morfología: Amibas, Flagelados, Ciliados Libres y Ciliados Fijos. Este sistema de clasificación ha sido empleado en diversos estudios (McKinney

y Gram, 1956; Hawkes. 1963; Curds, 1971) debido a que en una observación de predominancia relativa contra tiempo, las poblaciones de ciliados se caracts

rizan por su hábitat. esto es, si pueden desplazarse en el agua o si están

fijos en el lodo. Dentro del grupo de ciliados libres se consideran tanto a los que nadan libremente como a los que reptan en la superficie de los flÓcg

los. El hábito de estos organismos es un factor clave para su permanencia en el proceso, ya que los que se encuentran libres en el líquido serán más fá-

cilmente eliminados del sistema por efecto de "lavado", mientras que los fi-

jos sólo serán eliminados al desechar lodo, y pueden regresar al sistema cuando éste es recirculado. No se consideraron especies porque la comunidad en conjunto refleja mejor las condiciones del sistema, como lo mencionan

Mc Kinney y Gram (1956) y Hawkes (1963).

Se hicieron observaciones de la recirculación para checar qué tan diferen

te puede ser la condición de los lodos en ésta, pero en todos los casos las

predominancias fueron semejantes. En lo que se refiere a la eficiencia, se tomaron como referencia valores

de DQOtot para establecer la relación entre la predominancia relativa y la 5

ficiencia, ya que la determinación de la DBO no se realiza en forma rutina-

ria. La ventaja de utilizar valores de DQO es que éstos se obtienen en un p$

ríodo más corto y pueden aplicarse medidas deoperación en un tiempo pertinen

te para corregir anomalías que pudieran ser detectadas.

5

Con l o s resultados obtenidos se puede apreciar que sólo la Unidad I1 de

la Planta B se ajusta a los resultados reportados en investigaciones que se

han hecho al respecto (McKinney y Gram, 1956; Curds, 1971,1975) donde se se-

ñala una predominancia de ciliados fijos seguida por ciliados libres para

los efluentes con menores valores de DBO esto es, donde ha habido una ma-

yor eficiencia en la remoción de materia orgánica biodegradable. En estas in - ves.tigaciones se ha relacionado la predominancia relativa únicamente con va- lores de DBO del efluente. Se han apoyado en modelos que utilizan cultivos

5'

5 de bacterias y ciliados

considerado la turbidez pero no se ha tomado en

creciendo juntos en un reactor (Cwds, 1971) y se ha

del efluente (McKinney y Gram, 1956; Curds, 1975). cuenta la estructura de los flóculos de lodo activa-

do, que es un factor que influye directamente en la sedimentación de los lo-

dos (Eikelboom y van Buijsen, 1983) y en la transferencia de nutrientes y o-

xigeno al interior de estos flóculos (Hawkes, 1963). Es por esto que en el presente estudio se han considerado no sólo valores de porcentaje de remo-

ción de DQOtot (Eficiencia) sino valores de oxígeno disuelto en el licor me5

clado (ODLM). relación alimento-microorganismos (F/M) e índice volumétrico

de lodos (IVL) en relación con la predominancia relativa de protozoarios, ya que dan información adicional para conocer el estado en que se encuentran

los lodos y as€ tener una mejor comprensión de lo que puede estar afectando al proceso y aplicar medidas tendientes a mejorarlo.

En el caso de la relación F/M, valores muy altos están asociados a mate-

rial y crecimiento bacteriano dispersos, ya que hay gran cantidad de mate- rial orgánico que puede ser degradado parcialmente por las bacterias y tam-

bién’ se transforman en material celular (Eikelboom y van Buijsen, 1983). A

bajos valores de F/M la cantidad de alimento es insuficiente para mantener

el crecimiento de los microorganismos. Es por eso que se ha considerado con- veniente mantener valores de F/M entre 0.3 y 0.6 para asegurar la estabili-

dad del lodo. Este rango se ha encontrado como óptimo para la mayoría de las

aguas residuales (Ramalho, 1973).

El IVL es una medida de las propiedades de sedimentación del lodo. Se es-

pera que a menores valores de IVL habrá una mejor sedimentación de lodo en

los sedimentadores secundarios (Eikelboom y van Buijsen, 1983). En la Unidad

I de la Planta B los valores de IVL estuvieron siempre por debajo de 100

ml/g, por lo que se esperarían buenas propiedades de sedimentación; sin em-

bargo, hubo en el efluente bastante materialdisperso que causó porcentajes

de eficiencia bajos. Esto pudo deberse a que el lodo se observó disperso,

lo que puede relacionarse con valores altos de F/M y ODLM, contribuyendo es-

tos últimos a romper los posibles flóculos formados. Cabe hacer notar que en

la Planta B no llegaron a estabilizarse las poblaciones de ciliados y, en ge

neral, la comunidad de los lodos en ninguna de las dos unidades, lo cual pu-

do haber sido causado principalmente por una sobrecarga hidráulica (lo que

da por resultado cortos tiempos de retención celular en los tanques de aera- ción, por lo que no alcanza a estabilizarse toda la materia orgánica) ya que, a pesar de las indicaciones del laboratorio, la carga hidráulica no fue dis-

minuida manteniédose en 55 l/seg para la Unidad I y 110 l/seg para la Unidad 11. En las observaciones al microscopio se pudieron observar partículas ne-

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p a s al parecer de naturaleza inorkhica en ei transcurso del estudio, las

cuales pueden haber interferido coh la6 poblaoiones.

Debe considerarse también, para la Pzanta 8 , que salvo el dfa 6 de julio,

en todos los dam& la DQütot fue mayor en los primarios que en el infiuente. lo que va en perjuicio del proceso, ya cue en lugar de disminuir la demanda de oxígeno, ésta es mayor qua si entrarah directamente del influente a los a$ radores, siendo la posible causa de los elevados valores de F/M en esta pi- ta.

En la Planta A las poblaciones domi tes son las de ciliados. En la Uni-

dad Sur se observaron a ser dominantes los ciliados

fijos seguidos en número por los cili de F/M y ODLM y un poco elevados los

esta unidad soportara más carga oPgQin

ras observaciones, el predominio de c dos fijos sobre todos los otros grE pos, aunado a altos valores de IVL, e ieron asociados a crecimientos fila

mentosos en el lodo. Esto originó que tomaran medidas tendientes a elimi- nar dichos crecimientos, por lo que, que disminuyó el número de ciliados , mientras que los flagelados. ami- bas y ciliados libres tuvieron un a , CMO se ha encontrado en inicios

del proceso (McRinney y Gram, 1956) ismo tiempo hubo un aumento en las

concentraciones de ODLM. En cuanto ficiencia, serfa más conveniente ha cer la relación de la con la eficiencia por unidad,

pues las condiciones de los lodos os fueron diferentes en cada uni-

dad.

libres: se observan valores bajos

VL, por lo que podria esperarse que En la Unidad Norte, en las prime-

medio de purgas, se pudo observar

Conforme transcurr forma la estrutura del lodo en

cuanto a los grupos d e establecen en cada planta y

dan la pauta para re omunidad. Resulta interesante la

comparacidn entre los la Planta A y los de la Planta B, puesto que para ca ciones de carga hidráulica y su-

ministro de oxígeno d constante de oligoquetos en la

Unidad I de la Planta do a la dispersión de material,

pues .se observó que r os de lodo en busca de alimento,

ingiriándolos; al rea scópico se pudo observar el paso

de los lodos a traves de su apar ivo y su e1,iminaciÓn casi total ha

cia el agua otra vez, la estructura del flóculo antes

de ser ingerido. El alimento de oquetos, del género Aelosoma, pare

cen ser diatomeas y otras planta ares (Mellanby, 1963). La presen-

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cia de estos gusanos pudo ser causada por la disponibilidad de alimento: mi-

croorganismos autótrofos que no están presentes cuando se ha estabilizado el proceso de lodos activados. Tratar de eliminarlos con purgas excesivas res- ta contraproducente pues no sólo se desecha parte de estos organismos, sino

también bacterias heterótrofas y protozoarios que podrían dar la pauta para

la formación de flóculos en los aeradores. Con un tiempo de retención y car- ga orgánica adecuados, las poblaciones de oligoquetos tenderán a desapare-

cer al no encontrar alimento disponible. Es importante, por lo tanto, detec-

tar estas formas para aplicar medidas adecuadas de operación.

Otra comparación interesante es en cuanto a los grupos de amibas. En la Planta B predominaron las amibas que presentaban cápsulas, principalmente del tipo Euglypha y Difflugia, que muy rara vez se encontraron en la Planta

A. En este tipo de amibas la cubierta protectora es secretada por el cito-

plasma y puede ser quitinosa. silícea o compuesta por materiales extraños en - clavados en una matriz que actúa como cemento, como en el caso de Difflugia,

cuya cubierta está compuesta de partículas minerales que son ingeridas por

el organismo y enclavadas en una matriz que es también secretada (Barnes.

1977). La presencia de este tipo de amibas y la apariencia del lodo (aparien - 'cia arenosa) pueden ser indicio de que hay descargas de material inorgánico que interfiere con el proceso.

La frecuencia con la que debe realizarse el análisis microscópico de lo- dos activados dependerá de las condiciones en las que se encuentre el proce - so. Para un proceso que presenta problemas o que está iniciando su funciona - miento, es recomendable el análisis diario de los lodos. Si no presenta rnu-

chas fluctuaciones, puede realizarse 2 Ó 3 veces por semana.

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C O N C L U S I O N E S .

El realizar an6lisis microscópicos de lodos activados en forma rutinaria es una valiosa herramienta para apoyar la toma de decisiones en la operación

de una planta de tratamiento, pues la comunidad de los lodos (sobre torio los

protozoarios) es sensible a cambios en las condiciones del sistema, como des - cargas tóxicas o carga hidráulica, y por la misma razón tiene alta capacidad

de respuesta ante cambios intencionales dados por control operacional.

La predominancia relativa de los grupos debe ir acompañada de una descrip

ción de la estructura de los lodos para tener una visión más completa de su funcionalidad al relacionar los resultados de este análisis con los resulta-

dos de otros parámetros de control de proceso.

Para tener resultados confiables es necesario que se apliquen medidas de operación en cada planta acordes a las indicaciones que recomienda el labora

torio, para comprobar si efectivamente dichas medidas producen la mejora es- perada en el proceso.

-

El tiempo de retención parece ser un factor fundamental para la estabili-

zación del sistema, ya que los organismos responsables de la degradación de

la materia orgánica deben ser mantenidos en un estado en el cual puedan ser

capaces de crecer logarítmicamente, por lo que se debe evitar que las pobla-

ciones alcancen un máximo de crecimiento log. Por ello, la concentración de nutrientes es el factor limitante y debe ser controlada por la carga hidráu- lica que entra al sistema.

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