micr trat agua

7/25/2019 Micr Trat Agua

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TRATAMIENTO BIOLOGICO DEL AGUA

Eliminación de materia orgánica

Los microorganismos se pueden utilizar para descomponer los contaminantes de

las aguas residuales. Este tipo de tratamiento de agua se denomina tratamiento

biológico del agua.

Durante el tratamiento biológico del agua los microorganismos descomponen:• la materia orgánica del agua, nitratos y fosfatos.

Las bacterias principalmente, realizan la descomposición de estos compuestos.

La purificación biológica del agua se lleva a cabo para disminuir la carga de

compuestos orgánicos disueltos.



Hay dos categoras principales de tratamiento biológico:

• tratamiento aeróbico y• tratamiento anaeróbico.

• El tratamiento aeróbico del agua significa la descomposición de materia

orgánica por bacterias !ue necesitan o"geno durante el proceso de

descomposición.

• El tratamiento anaeróbico del agua significa descomposición de materia

orgánica por medio de microorganismos !ue no utilizan o"geno.

• En los sistemas aeróbicos el agua es aireada con aire comprimido #en

algunos casos con solamente o"geno$, mientras !ue los sistemasanaeróbicos funcionan ba%o condiciones libres de o"geno.



Los procesos de oidación !iológica

• La o"idación biológica es el mecanismo mediante el cual los

microorganismos degradan la materia orgánica contaminante del aguaresidual.

• Estos microorganismos se alimentan de dic&a materia orgánica

#nutrientes$ en presencia de o"geno, de acuerdo con la siguiente

reacción:

'ateria orgánica #(utrientes$ ) 'icroorganismos ) *+ -roductos inales

) (uevos microorganismos ) Energa

• -ara !ue lo anteriormente e"puesto se produzca, son necesarias dos

tipos de reacciones fundamentales totalmente acopladas: de síntesis o

asimilación y de respiración endógena u o"idación.



Reacciones de síntesis o asimilación

/onsisten en la incorporación del alimento #materia orgánica y nutrientes$ al

interior de los microorganismos. Estos microorganismos al obtener

suficiente alimento no engordan, sino !ue forman nuevos microorganismos

reproduci0ndose rápidamente. -arte de este alimento es utilizado como

fuente de Energa. La reacción !ue ocurre es la siguiente:

/H(* #materia orgánica$ ) *+ ) 1acterias ) Energa 22 /3H4(*+

#sustancias del interior bacteriano$



Reacciones de Respiración endógena, oxidación

Los microorganismos al igual !ue nosotros, necesitan de Energa para poder

realizar sus funciones vitales #moverse, comer etc.$,

Dic&a energa la obtienen transformando la materia orgánica asimilada ya!uella acumulada en forma de sustancias de reserva, en gases, agua ynuevos productos de acuerdo con la siguiente reacción:

/3H4(*+ #material celular$ ) 3*+ 22 3/*+ ) +H+* ) (H5 ) Energa

Despu0s de un tiempo de contacto suficiente entre la materia orgánica delagua residual y los microorganismos #bacterias$, la materia orgánica delmedio disminuye considerablemente transformándose en nuevas c0lulas,gases y otros productos. Este nuevo cultivo microbiano seguirá actuandosobre el agua residual.

6 todo este con%unto de reacciones se les denomina de oxidación biológica,por!ue los microorganismos necesitan de o"geno para realizarlas.



Factores que intervienen en la oxidación biológica

Las características del sustrato

• las caractersticas fsico7!umicas del agua residual, determinan el me%oro peor desarrollo de los microorganismos en este sistema, e"istiendocompuestos contaminantes !ue son degradables biológicamente y otros!ue no lo son.

Los nutrientes

• El interior celular, aparte de /, H y *, elementos caractersticos de lamateria orgánica, contiene otros elementos como son el (, -, 8, /a, 'getc., denominados nutrientes y !ue a pesar de !ue muc&os de ellos seencuentran en el organismo sólo en pe!ue9as cantidades, son

fundamentales para el desarrollo de la sntesis biológica.



8e &a determinado a nivel medio !ue los microorganismos para sobrevivirnecesitan por cada ;;; gr. de /, <5 de ( y = de -, y !ue en las aguasresiduales urbanas e"isten por cada ;;; gr. de /, +;; gr. de ( y = gr.

de -.

8i comparamos lo !ue necesitan los microorganismos para sobrevivir, conlas cantidades e"istentes de dic&os elementos en el agua residual,podemos concluir !ue a ttulo general dic&os microorganismos puedendesarrollarse en el agua residual perfectamente.

Es interesante comentar !ue en el caso de determinadas aguas convertidos industriales, las proporciones de dic&os elementos no estáne!uilibradas, siendo necesario a veces dosificar ( y - en el agua, para!ue pueda darse el desarrollo bacteriano y e"ista depuración biológica.



Aporte de Oxígeno:

• /omo &emos visto, para el desarrollo de las reacciones biológicas esnecesario un medio aerobio, es decir, con o"geno suficiente !ue permitael desarrollo y la respiración de los microorganismos aerobios.

Temperatura:

• 6 medida !ue aumenta la >emperatura, aumenta la velocidad con !uelos microorganismos degradan la materia orgánica, pero a partir de los54? /, dic&os organismos mueren. (uestras temperaturas son ideales

para el desarrollo óptimo de los procesos de depuración biológica.



Salinidad: • El contenido en sales disueltas no suele ser problemático para el desarrollo

bacteriano en el proceso de fangos activos &asta concentraciones de 5 a < gr@l.

• En los procesos de cultivos fi%os #lec&os bacterianos$, la influencia es aAnmenor, no afectando valores !ue no superen los 3 gr@l.

• 8in embargo, e"isten multitud de grupos bacterianos capaces de vivir en aguassaladas, de forma !ue si a tu sistema de depuración le das tiempo deadaptación, pueden desarrollarse bastante bien dic&os grupos microbianos a

concentraciones salinas superiores.

Tóxicos o inibidores:

• E"isten una serie de sustancias orgánicas e inorgánicas !ue, a ciertasconcentraciones, in&iben o impiden los procesos biológicos.

• E%emplo son los metales pesados, e%ercen un efecto per%udicial sobre losmicroorganismos encargados de depurar el agua y por tanto, no deben deentrar en las plantas depuradoras con el agua residual, o si entran deben de&acerlo en concentraciones muy ba%as.



El tratamiento anaeró!ico

Este sistema depende de reacciones de transferencia de H+ Bnter7especies

!ue se realiza en ausencia de o"geno y consiste en:

• Digestión inicial por enzimas #proteasas, lipasas e"tracelulares ypolisacaridasas$ de las sustancias macromoleculares &asta sustanciassolubles.

• ermentación de los materiales solubles a ácidos grasos.

• ermentación de los ácidos grasos a acetato, /*+ e H+.

• /onversión de H+ mas /*+ y acetato en /H< #metano$ por las bacterias

metanog0nicas.



• En la C Etapa la materia orgánica comple%a, tales comocarbo&idratos, protenas y grasas , son transformadas por un grupode microorganismos facultativos en materiales orgánicos mássimples, los cuales son solubilizados en el agua mediante la acción

de enzimas producidas por las c0lulas bacterianas.•

Durante la +C y 5C Etapa el material simplificado y solubilizado en laprimera es utilizado por un grupo especial de bacteriasdenominadas acidog0nicas. Estas bacterias lo fermentan yconvierten en ácidos orgánicos como ac0tico, propiónico, oleico y

alco&oles simples, dió"ido de carbono, nitrógeno e &idrógeno,sustancias !ue en su mayora producen problemas de malosolores.

En la <C Etapa aparece otro grupo de bacterias denominadasmetanog0nicas, las cuales utilizan los ácidos y alco&olesproducidos por el grupo acidog0nico, transformándolos en metano y

dió"ido de carbono, fundamentalmente, con reducción notable en laproducción de olores molestos.

•



Los "rocesos de Nitri#icación$ Desnitri#icación

• 8on procesos llevados a cabo por determinados grupos de microorganismosbacterianos !ue se utilizan en a!uellas plantas de tratamiento de aguas

residuales, donde aparte de la eliminación de la materia orgánica se persigue laeliminación de nitrógeno.

• La eliminación de la materia nitrogenada es necesaria cuando el efluente va a irbien a embalses o masas de agua utilizadas para captación de aguas potables,o a las denominadas zonas sensibles.

El proceso de Nitri#icación

• La nitrificación es el proceso en el !ue el nitrógeno orgánico y amoniacal seo"ida, transformándose primero en nitrito y, posteriormente en nitrato.

• Estas reacciones las llevan a cabo bacterias muy especializadas, diferentes dea!uellas !ue se encargan de degradar la materia orgánica del medio.

• Este tipo de bacterias, se reproducen mas lentamente y son muy sensibles a loscambios de su medio &abitual.

• (ecesitan de un aporte de *"geno suplementario para !ue sean capaces dedesarrollar las reacciones anteriormente mencionadas, de esta forma en lascubas de aireación de fangos activados necesitan de un nivel de o"geno de almenos + mg@l.



Eliminación de amoniaco % nitratos

• La eliminación de amonio y nitratos es bastante comple%a. Es un proceso detratamiento del agua !ue necesita conversión tanto aeróbica como anaeróbica

para eliminar los contaminantes.

• En la fase de conversión aeróbica &ay dos especies bacterianas implicadas.

-rimero, las bacterias Nitrosomonas convierten el amoniaco en nitrito.

8egundo, las bacterias Nitrobacter convierten los nitritos en nitratos.

• Estos dos procesos %untos son comAnmente conocidos como el proceso denitrificación.

• Despu0s de eso, las bacterias anaeróbicas entran a actuar. Estas bacteriasconvierten los nitratos en nitrógeno gaseoso atmosf0rico. Este proceso se llamadesnitrificación.

La desnitrificación es realizada por con muc&as bacterias anaeróbicas, tales como Achromobacter , Bacillus y Pseudomonas.

• La primera fase de la desnitrificación es el proceso inverso a la nitrificación, vuelvea transformar el nitrato en nitrito. La segunda fase de la desnitrificación transformael nitrito en nitrógeno gas. Este gas puede ser liberado a la atmósfera sin causarda9os ambientales.



El proceso de desnitri#icación

• La desnitrificación consiste en el paso de los nitratos a nitrógeno

atmosf0rico, por la acción de un grupo de bacterias llamadasdesnitrificantes. Dic&a forma de nitrógeno tenderá a salir a la atmósfera,consigui0ndose as, la eliminación de nitrógeno en el agua.

• -ara !ue las bacterias desnitrificantes actAen, es necesario !ue el aguatenga bastante carga de materia orgánica, una fuente de nitratos

elevada, muy poco o"geno libre y un pH situado entre 4 y F.

• El o"geno asociado a los nitratos es la Anica fuente de o"genonecesaria para llevar a cabo sus funciones vitales. De esta forma losniveles de o"geno libre en el medio donde actAan deben de serinferiores a los ;,+ mg@l.

• El tiempo mnimo de contacto entre el agua y las bacteriasdesnitrificantes debe de ser suficiente para !ue se produzcan lasreacciones deseadas, estimándose un tiempo mnimo de ,3 &oras acaudal medio.



Eliminación de #os#atos

• Los fosfatos pueden ser eliminados de las aguas residuales por unabacteria aeróbica #o"geno7dependiente$, llamada Acinetobacter .

• Acinetobacter puede absorber una mayor cantidad de fosfatos de la !uenecesita para su sntesis celular. La cantidad e"tra de fosfatos esalmacenada en las c0lulas en forma de polifosfatos.

• El almacenamiento de polifosfatos &ace !ue las Acinetobacter seancapaces de sobrevivir temporalmente en circunstancias anaeróbicas.

• /uando las Acinetobacter residen en una zona anaeróbica en las aguasresiduales, absorbe ácidos grasos y los almacena como sustancias dereserva. Durante este proceso, los polifosfatos se descomponen paraobtención de energa, &aciendo !ue se liberen fosfatos en la zonaaeróbica.

• /uando las Acinetobacter entran en la zona aeróbica absorben fosfatos ylos almacenan en forma de polifosfatos en los te%idos celulares. Esto &ace!ue el contenido en fosfatos del agua residual disminuya.

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