GBS DEFINICIONES. Bacterívoro: Organismo cuya alimentación está basada en las bacterias.

Transcripción

1 DEFINICIONES % B % de reducción: Porcentaje de eliminación de contaminantes (SS, DQO y DBO 5 ) en una EDAR en función de las entradas y salidas a la misma. Bacterívoro: Organismo cuya alimentación está basada en las bacterias. Bulking filamentoso o esponjamiento: Alteración en la sedimentabilidad de los fangos activos por crecimiento excesivo de las bacterias filamentosas. Bulking viscoso: Alteración en la sedimentabilidad del fango producida por la excreción masiva de polímeros extracelulares, consecuencia del metabolismo estresado de las bacterias ante déficits de nutrientes. C Características macroscópicas: Características del fango activado observables a través del ensayo de la V30. Características microscópicas: Características del fango activado apreciables a través de una observación microscópica. CM: Carga másica; kg. de DBO 5 de entrada al reactor biológico en función de los MLSS disponibles (alimento/comensales). Crecimiento disperso: Desarrollo de bacterias libres en el espacio interflocular que generan aumentos de turbidez en el clarificado. Crecimiento epifítico: Crecimiento de bacterias sobre la superficie de otra, generalmente filamentosa. Puede ser de forma transversal o en paralelo. D E DBO 5 : Demanda biológica de oxígeno por incubación durante cinco días en oscuridad y a 20º C. DQO: Demanda química de oxígeno por oxidación con dicromato potásico. Ecosistema: Unión de individuos de muchas especies, en el seno de un ambiente de características definidas e implicados en un proceso dinámico e incesante de interacción, ajuste y regulación, expresable, bien como intercambio de materia y energía, bien como una secuencia de nacimientos y muertes y uno de cuyos resultados es la evolución a nivel de las especies y la sucesión a nivel del sistema entero (Margalef, 1989). Edad del fango (EF): Relación entre los sólidos en suspensión del rector biológico (MLSS) y los sólidos extraídos mediante los fangos en exceso. EDAR Estación depuradora de aguas residuales: Estación recuperadora de aguas residuales. Efluente: Vertido depurado. Escala de los saprobios: Sistema de clasificación de los organismos en función del consumo de Oxígeno de las aguas donde se encuentran. Estrategia k: Estrategia de desarrollo avanzado de determinados organismos con tasas de crecimiento bajas, que reemplazan a los oportunistas, una vez que el sistema se ha asentado. Se caracterizan por intercambios bajos de energía con el medio. Estrategia r: Estrategia de desarrollo de determinadas especies, caracterizadas por su poca especialización y su crecimiento alto. Primeras colonizadoras de los sistemas. Especies oportunistas. Realizan intercambios muy altos de energía con el medio. Eutrofización: Aumento del crecimiento de algas y otros organismos en una masa de agua, condicionado por una entrada excesiva de nutrientes (nitrógeno y fósforo), situación que genera la anoxia en la zona por un alto consumo de oxígeno o por degradación de la propia materia orgánica aportada por las algas. F Fagotrofo: Alimentación de tipo heterótrofo por expansión del citoplasma con el que el organismo envuelve el alimento y lo digiere más tarde en una vacuola digestiva. Fango activado: También se denomina licor mezcla. Contenido del tanque de aireación o reactor biológico, compuesto de organismos vivos junto con el material introducido en el tanque a través del efluente primario. 11

2 F BS Flóculo: Unidad ecológica y estructural del fango activo consistente en la agregación de partículas orgánicas e inorgánicas del agua residual, junto con bacterias formadoras de flóculo y bacterias filamentosas, que se ve facilitada por la excreción de polímeros extracelulares microbianos. La estructura generada es capaz de diferenciarse de la fase líquida y por lo tanto promover la separación de fases en los decantadores secundarios. Foaming: Generación de espumas en el reactor biológico o en los decantadores secundarios consecuencia del desarrollo de bacterias filamentosas. Generalmente asociado al grupo de los GALO. Fracción soluble: Fracción tanto de la DQO como de la DBO que se encuentra solubilizada en el medio. G H I Frotis: Extensión de una muestra en forma de película sobre un portaobjetos. Glicolax: Material bipolimérico, resultante de excreciones bacterianas que une las células que forman el fango activo. Gonidios: Estructuras en forma bacilar o cocal en el extremo del filamento cuando se va a producir una fase de gemación. h. eq.: Habitante equivalente, definición de la unidad teórica de población utilizada para el cálculo de contaminación de las aguas residuales. Corresponde a la carga orgánica biodegradable con una demanda de oxígeno de 60 g de oxígeno por día. IF: Índice de fango. Obtenido a través de la valoración de las características macroscópicas y microscópicas del fango activado. Aporta una aproximación rápida al operador de planta del estado estructural del fango. Influente: Caudal de entrada a planta. IVF: Índice volumétrico de fangos. Medida de la decantabilidad de los fangos que relaciona la V30 con los MLSS. M N O Medio anaerobio: Medio dónde no existe ninguna forma de oxígeno disponible por las bacterias y el metabolismo es fermentativo. Medio anóxico: Medio dónde no existe oxígeno disuelto, pero existe oxígeno combinado formando parte de moléculas, como los NO 3, como aceptores finales para el metabolismo bacteriano. Medio óxico: Medio dónde existe oxígeno disuelto; también medio aerobio. Nicho ecológico: Función de una especie dentro del ecosistema. Oligosaprobios: Escala de saprobiedad para aquellos organismos asociados a consumos bajos de DBO 5 en su entorno. Organismo autótrofo: Organismo que se nutre sólo de compuestos inorgánicos que asimila mediante el proceso de fotosíntesis. Organismo heterótrofo: Organismo que sólo se nutre de sustancias elaboradas por otros seres vivos. Existen diversos tipos de heterotrofia: depredación, parasitismo, simbiosis, saprofitismo y comensalismo. Organismo quimiorganotrofo: Aquel que obtiene energía para sus procesos metabólicos mediante una síntesis química de compuestos orgánicos sencillos (hidrógeno, metano...). P Pinpoint floc: Escasa formación flocular, por vertidos o por corresponderse con la fase de formación, que determina un flóculo de muy pequeño tamaño, en cabeza de alfiler, con mala decantación. Polisaprobios: Escala de saprobiedad para aquellos organismos asociados a consumos de DBO 5 de su hábitat, altos. R Ramificación falsa: Bacteria filamentosa que presenta ramificación, pero se puede apreciar la discontinuidad citoplasmática por tratarse, realmente, de filamentos superpuestos. Ramificación verdadera: Bacteria filamentosa que presenta ramificación en la que existe continuidad citoplasmática. Reactor biológico o cuba de aireación:tanque de grandes dimensiones dónde se encuentra un cultivo biológico aerobio concentrado gracias a los fangos en exceso recirculados, que se encuentra alimentado por el agua residual y es mantenido mediante un aporte extra de oxígeno. Rosetas: Estructura radiada en forma de flor que generan las bacterias filamentosas del azufre, cuando su metabolismo es alto. S SS: Sólidos en suspensión. 12

3 IMPORTANCIA DEL CONTROL MICROBIOLÓGICO PARA LA GESTIÓN ÓPTIMA DE UNA EDAR Por: Fernando S. Estévez Pastor (EMASESA) Resumen: Después de efectuar un breve recorrido por lo que el autor considera los umbrales de lo que hoy constituye, en España, el control microbiológico en una EDAR, comenta los sistemas actuales y finalmente, plantea algunas líneas posibles de trabajo para continuar y profundizar. El pasado reciente. Hará veinte años, cuando estrené aquel microscopio Kyowa (ver nota al final), dotado sólo con iluminación natural, sin micrómetro, con una óptica que hoy despreciaríamos y con pocos aumentos, me pareció el mejor de los equipos para aquel apasionante trabajo que queríamos comenzar. Aún conservo mis primeras anotaciones de las observaciones realizadas. La bibliografía era escasa, la formación prácticamente inexistente y casi todos los expertos se refugiaban en las aulas universitarias, lejos de las plantas de tratamiento de aguas residuales. Fueron tiempos en los que sonaban Curds, Eikelboon, Jenkins, Madoni, Fernández-Galiano, Téllez, Gràcia, Suárez, Moro algunos ya nos han dejado, un recuerdo para ellos, o jubilado; pocos son los que siguen en la brecha y de los que seguimos disfrutando de sus comunicaciones, algunas recientes. Casi todos los supervivientes participan en cursos anuales en los que trasmiten sus ideas y conocimientos. Años antes había tenido mi primer contacto con el flóculo a través del microscopio: en el laboratorio de la EDAR en que trabajaba, había realizado mis primeras observaciones de aquel material de aspecto algodonoso del que apenas sabía unas pocas cosas. Este laboratorio, a pesar de lo lejano en el tiempo, tenía buenos medios, entre ellos el legendario Nikon BH-2 y un par de personas de las que trabajaban en él, tenían algunos conocimientos para aquellas tareas. En el año 1986, el Ayuntamiento de Madrid, valoraba positivamente el presentar un informe mensual y otro anual sobre el fango activo de cada una de las siete EDAR que tenía en funcionamiento el PSIM (Plan de Saneamiento Integral de Madrid), el plan pionero de España por inversiones, tamaño y por alcance en los niveles de depuración; anterior a la Directiva 91/271 y su transposición a la legislación española. Estos informes solían incluir, en algunos casos, comentarios sobre los sistemas biológicos. Esta exigencia hizo que las empresas explotadoras no tuvieron más remedio que comenzar a dotarse de técnicos que, al menos conocieran los rudimentos de los sistemas biológicos, protozoos, filamentos y tuvieran que adquirir los equipos y el material necesario. Fue la primera gran inversión, que yo conozca, de medios humanos y técnicos, para comenzar este tipo de trabajos con cierta sistemática en las EDAR. Tres años después participé, en colaboración con el hoy Dr. Humbert Salvadó, por entonces un estudiante de biología, en un trabajo apasionante, pionero y que creo quedó inconcluso, desgraciadamente. La Empresa Metropolitana de Sanejament de Barcelona, quería profundizar en el conocimiento de los sistemas biológicos, con el fin de mejorar los tratamientos de fangos activados que teníamos en servicio. Intentábamos conseguir un Índice de diversidad que estuviera directamente relacionado con la calidad de agua tratada; también intentábamos componer dicho índice y estudiar cómo le afectaban los cambios del proceso. La tarea era extremadamente ardua y los avances lentísimos, los medios eran muy escasos; pero aquel paso suponía un avance cualitativo: había personas trabajando en ello, y se dedicaban tiempo y medios. Resultaba muy duro presentar los informes mensuales (aún hoy los conservo, en catalán, tal como estaban escritos) a nuestro jefe que, como nosotros bromeábamos, quería saber la correspondencia entre cerrar tres vueltas una válvula de purga y el número de aspidiscas que ganaríamos. Como también ocurre ahora, la mentalidad netamente ingenieril chocaba un poco con el campo de la biología. En el año 1991, quizá antes, los informes exigidos por el Ayuntamiento de Madrid, ya eran obligatorios, en lo que a incluir los comentarios sobre el tratamiento biológico se refiere y por ello, había que realizar cierta sistemática de recuentos, conocimiento de especies, y relacionarlos con la eficiencia del proceso Paolo Madoni ya había impartido un curso en la Facultad de Ciencias Biológicas de la Universidad Complutense de Madrid, representando un refresco importante. Como consecuencia, la aplicación del Índice de Madoni comenzó a ser frecuente en el ámbito del PSIM. La aplicación de las técnicas de reconocimiento y control de los microorganismos filamentosos tampoco había quedado atrás, a pesar de que para el nivel de explotación exigido por una EDAR, los medios técnicos necesarios eran superiores a los disponibles para el trabajo con ciliados. Se impusieron mejores microscopios, capacidad de ampliación, calidad en las lentes, utilización de cámaras de fotografía y vídeo para el registro de imágenes En mayo de 1996 se organizó en Madrid, bajo el auspicio del Ayuntamiento y en colaboración con personas de la Universidad Complutense, Canal de Isabel II, empresa contratada para la explotación de la EDAR La China y del Laboratorio Central del Departamento de Saneamiento, unas jornadas prácticas sobre observación microscópica del fango activo, caracterización del flóculo e identificación de microorganismos filamentosos ( mof ). El material bibliográfico recopilado y aportado a los participantes fue notable. Supuso un hito en el conocimiento y estudio de los mof en las EDAR del Ayuntamiento de Madrid. 13

4 BS Durante varios años (de 1995 a 1997) los laboratorios de aguas residuales pertenecientes a las EDAR del Ayuntamiento de Madrid y alguno de la Comunidad de Madrid, comenzaron a reunir a sus técnicos, con el fin de poner a punto unas fichas técnicas que ayudaran a realizar y unificar los análisis biológicos que eran necesarios en las EDAR; también se realizaron algunos ejercicios interlaboratorios sobre fango activo. La publicación que apareció a finales de 1997, fue una de las primeras, en las que un grupo de personas que trabajaban en España en la depuración de aguas residuales, exponían públicamente los resultados de sus trabajos y acuerdos, con el fin de unificar y sistematizar las tareas de observación microbiológica que se venían realizando en las EDAR. El manual incluía, además de los análisis fisicoquímicos más habituales, un apartado dedicado a análisis del fango activo. Este manual se agotó rápidamente y está avanzado el proyecto de una nueva edición, corregida y aumentada. No quisiera dejar de mencionar, aunque sea de forma muy rápida y por el orden en que llegaron a mis manos, las principales publicaciones que me han acompañado a lo largo de estos años y que han constituido los manantiales donde calmar mi sed de saber: - Una desconocidísima, pero muy interesante para mis comienzos, Investigación aplicada la depuración de vertidos municipales por lodos activos, (1983), del entonces Centro de Investigaciones del Agua, del CSIC. - La ya famosísima y clásica An illustrated key to the british freshwater ciliated protozoa commonly found in activated sludge, (1969), de C.R. Curds. - El entrañable Atlas de microorganismos de agua dulce, (también de microorganismos del fango activo), (1987), de editorial Omega. - El excelente trabajo y fotografías Microscopic sludge investigation manual, (1981), de D.H. Eikelboom. - El no menos famoso Manual on the causes and control of activated sludge bulking, foaming and other solids separation problems, (1993), de Jenkins, Richard y Daigger, en su segunda edición, (actualmente en 3ª edición). - El excelente poster Filamentous bacteria in activated sludge plants, (1993), de La Trobe University (Australia). - El interesante, aunque casi desconocido en España, Microbiologia e depurazione (La microbiologia al servizio del gestore degli impianti di depurazione aerobici), de Una de las primeras obras en español, Microscopía de la depuración biológica, (1991), de Searsa. - El también clásico Atlante fotográfico, (1996), de Paolo Madoni. - La excelente obra Guía práctica de identificación de protozoos filiados en estaciones depuradoras de aguas residuales por lodos activos de la comunidad autónoma de Madrid, (1996) editado por el departamento de microbiología de la Facultad de biología de la Universidad Complutense de Madrid y el Canal de Isabel II, de reducidísima tirada y difusión. - El insustituible La microfauna nell analisi di qualità biologica dei fanghi attivi. Indice biotico del fango: SBI, (1994), de Paolo Madoni. - Los inigualables 4 tomos sobre ciliados, con inigualables fotografías, Taxonomische und ökologische revision der ciliaten des saprobiensystems, (1991), de W. Foissner y otros. - El microorganismos filamentosos en el fango activo, (1997), de EMASESA, probablemente una de las mejores obras sobre microorganismos filamentosos, en lengua española. - El ya mencionado Manual de laboratorio para el análisis de aguas residuales y lodos de depuración, (1997), del Ayuntamiento de Madrid. - La muy interesante y lograda Microbiología de la depuración mediante fangos activados, (1998), de EGEVASA, con muy buenas fotografías y también en español. - The microbiology of activated sludge (1999), una buena obra de R. J. Seviour y L. L. Blackall. Entre algunas otras que, probablemente, hayan escapado a mi memoria. Desde entonces, han aparecido muchas publicaciones, algunas de calidad, en revistas y pocas como libros o de mayor extensión, bien es cierto que entre estas últimas, algunas de muy buen nivel. Muy recientemente (2004) se ha abortado, esperemos que sólo sea de forma provisional, la publicación que aspiraba a ser la más completa, de las escritas sobre protozoos relacionados con las EDAR, en lengua española. Ojalá el esfuerzo conjunto haga salir a la luz este importante instrumento de trabajo, fruto del esfuerzo de muchos expertos y altruistas. Probablemente estos fueron los umbrales, con muchos más hitos y anécdotas, de lo que hoy constituye el estudio y trabajos de esta índole que se efectúan en las EDAR. Los sistemas de control actuales. Por suerte, ya están superadas las desconfianzas y reservas hacia la fiabilidad o utilidad que los análisis microbiológicos aportan al conocimiento de los procesos de las EDAR. Sobrevivimos a las sonrisas de nuestros jefes de planta y de servicio cuando leían nuestros informes, en el mejor de los casos documentados con preciosas fotografías con nombres raros en los pies de foto. En la actualidad, un buen informe sobre el tratamiento biológico no está completo si, junto con los análisis fisicoquímicos, no aparecen los microbiológicos, con recuentos de las especies de ciliados y de filamentos, de su abundancia, para compararlo con los resultados de informes anteriores y con las calidades que nos indican los análisis fisicoquímicos. Ahora, apenas se cuestiona la necesidad de tener buenos medios y personal convenientemente formado, a pesar de la inversión económica que eso supone. Estos avances han discurrido parejos con la necesidad de depurar las aguas con una calidad cada vez mejor y más uniforme. A mi entender, en lo que se refiere al control microbiológico relacionado con los protozoos, fundamentalmente con los ciliados, los índices con los que trabajamos (Madoni, Shannon, GBI ) se basan en aspectos que desembocan en resultados confirmativos del estado de la EDAR, y en particular de su 14

5 proceso biológico. Es lo que podríamos llamar una situación de minoría de edad, cuya pretensión máxima es comprobar, completar, ajustarse, confirmar, lo que algunos análisis fisicoquímicos y visuales, más rápidos, más baratos y con menor exigencia técnica, nos han dicho ya. No carece de importancia esta confirmación, pero creo que es necesario ampliar las miras y tener unas aspiraciones que superen lo que tenemos, por mucho que ello nos obligue a pasar una nueva etapa de transición, de menor influencia y consideración en las decisiones sobre los procesos biológicos. En la actualidad, la identificación de microorganismos filamentosos ha avanzado a pasos agigantados, gracias a las técnicas que utilizan secuencias del ADN. Estas técnicas son relativamente sencillas de usar, no requieren personal extremadamente especializado, ni instrumental muy caro, y representan un paso definitivo en la identificación de tipo y subtipo de filamento, incluso han dado lugar a una nueva clasificación poco difundida y usada. Son técnicas que ya se utilizan diariamente en algunas universidades de nuestro país y pueden aprenderse y aplicarse con facilidad, si se dispone de medios. Los sistemas de identificación de microorganismos por fluorescencia de hibridación in situ (FISH), con buenos resultados, que se están divulgando en interesantes cursos de especialización. Pero, para el trabajo diario en las EDAR, nos basta con una buena identificación visual, aunque debamos de tener un buen equipo de microscopía, buenos medios auxiliares y personal suficientemente formado. Una vez poseamos estos elementos, la identificación y la aplicación de medidas que puedan corregir los desequilibrios que causan los excesos de mof en el proceso (en más de un 70 % provocados por modificaciones que nosotros mismos introducimos), es casi coser y cantar. Los sistemas de control, en el futuro inmediato. En un futuro próximo o a medio plazo, creo que la progresión de este control microbiológico, sobre todo en el campo de los protozoos, debería progresar hacia aspectos preventivos y evolutivos. Es decir, métodos de control que consideren en primer lugar, aspectos que nos puedan indicar el camino que va a tomar nuestro proceso y las medidas necesarias para su corrección o variación a nuestro antojo. Esta consideración debería ser uno de los aspectos fundamentales sobre los que construir el desarrollo de las nuevas técnicas y métodos de control microbiológico para ayudar a la explotación de las EDAR. Deberán ser métodos que tengan capacidad para considerar la evolución del sistema, podríamos llamarlos dinámicos, frente a los estáticos de la actualidad, que parecen contentarse con hacer una fotografía del estado del proceso. Nuevos métodos que tengan muy en cuenta los cambios producidos por causas externas (variaciones del efluente) o internas (variaciones en el proceso) y que en un primer momento, al menos, trabajen con la técnica prueba y error. Métodos que consigan orientarnos o indicarnos las medidas concretas, a tomar en nuestros procesos. Sería deseable que se pudieran incorporar a los modelos matemáticos que intentan abrirse camino como sistemas auxiliares en la explotación de una EDAR. Hoy los sistemas que trabajan con modelos matemáticos, son unos grandes desconocidos; pero es muy probable, que en un futuro próximo tengan vital importancia para la gestión del proceso de una EDAR. No debería desaprovecharse esta ocasión, aunque supongo que volverán a aparecer los recelos y los fantasmas del pasado, por la exigencia de trabajar codo a codo con los sectores ingenieriles y matemáticos. No debemos caer, de nuevo, en minusvalorar nuestras posibilidades, a la hora de aportar nuestros conocimientos y experiencias. A mi entender, si carecemos de una herramienta fundamental para el control de mof, como es un buen sistema de recuento, apenas avanzaremos en el control cuantitativo de los mismos. A pesar de los variados sistemas de recuento que existen para el conteo de estos microorganismos, la verdad es que ninguno resulta sencillo, rápido y exacto a la vez, por lo que habitualmente recurrimos a la aplicación de sistemas caseros que no dan ningún resultado fiable. Y me consta, porque he intentado aportar un granito de arena en este aspecto, que la falta de medios y de colaboración con otros ámbitos más matemáticos e ingenieriles creo que han sido los causantes de la falta de éxito en los intentos que hasta ahora hemos realizado. El aportar nuevas soluciones, efectivas, rápidas y sencillas, para resolver el problema de contar o conocer densidades superficiales (número o metros de filamentos/m2 de pantalla y metros de filamentos/ml de licor mixto), como ya se hace en otros campos (conteos de fibras, por ejemplo), es un paso necesario para esta nueva etapa. Los tratamientos de digitalización de imágenes que se han comenzado a imponer, frente a otros sistemas de procesamiento más anticuados, abren grandes esperanzas. Tenemos la idea y nos falta el desarrollo de la misma, es cuestión de medios y tiempo. Necesariamente, los nuevos avances y propuestas no deben ser extremadamente académicas, sino fundamentalmente prácticas. Sólo aquellas que tengan un grado de aplicación práctica importante podrán soportar la prueba de su aplicación diaria y utilidad. No se trata de tener en las EDAR excelentes profesionales que conozcan al dedillo clasificaciones y propiedades de los microorganismos, más bien se tratará de obtener el máximo rendimiento de unos conocimientos que me atrevería a decir podrían ser algo más superficiales. Se trataría de tener practicones con capacidad de aplicación y deseos de continuar su formación, más que académicos demasiado teóricos, con pocas ganas de aplicar diariamente sus conocimientos. El incremento de las inversiones y medios materiales dedicados a la formación, la organización de buenos cursos, el fomento de las publicaciones de calidad, el intercambio de opiniones con buenos profesionales, la exigencia en los pliegos de bases de la aplicación de estas técnicas, la organización de encuentros interdisciplinares, la creación de 15

6 BS grupos de trabajo, la lectura y estudio de las nuevas publicaciones y el aumento de los ejercicios interlaboratorios, entre otros, serán los pilares sobre los que asentar el futuro de estas técnicas. Sabemos que sólo existirán mayores avances, cuando las administraciones y las empresas exijan mayor implicación, exactitud y trascendencia en lo que aportan los análisis o controles microbiológicos a la gestión de explotación de las EDAR. Nota final (añadida ): antes de diciembre de 1986, la dotación en microscopía del laboratorio de la EDAR Suroriental consistía en un microscopio Zanger, monocular, que no tenía ni iluminación artificial ni platina móvil. Era necesario mover con la mano el portaobjetos para cambiar de campo de visión. Carecía de diafragma. Los objetivos eran x10, x40 y x100, éste último no podía usarse al carecer de luz artificial. Los oculares eran x8 y x15. A partir de diciembre de 1986 se dispuso de un microscopio Kyowa serie Medilux-12, modelo D, con equipo completo de microfotografía y con contraste de fase, de revólver quíntuple y objetivo x4, x10, x20, x40 y x100, biocular (x10), con micrómetro incorporado. 16