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1. Introducción

LLa aparición de espumas fila-mentosas en esta EDAR tuvosu inicio de forma intermiten-

te y con diferente grado de importan-cia desde el año 2001. La causa prin-cipal es el hecho de que el agua in-fluente presenta las característicasde un agua muy poco cargada en di-ferentes épocas del año. Esto, junto ala entrada de vertidos de grasa y eltrabajar a edades de fango altas, paragarantizar la estabilización del fan-go, crea las condiciones idóneas parala aparición de este tipo de microor-ganismos (Nocardia sp. y M.parvi-cela) causantes de una gran cantidadde espumas en la superficie de lasunidades de tratamiento (Jenkins, etal., 1993).

En un principio se intentó contro-lar mediante la utilización de hipo-clorito sódico instalando un sistemade aspersión en la salida del reactorbiológico, consiguiendo resultadosen los niveles de espumas, pero enningún caso la eliminación del pro-blema, pues la realimentación escontinua y el sistema no acaba con

ninguna de las condiciones que fa-vorecen la aparición de las citadaspoblaciones de organismos fila-mentosos.

En vista de que, entre los objeti-vos de un selector está la de elevar lacarga másica y esto haría cambiarlas condiciones habituales en laplanta, se planteó la posibilidad deconvertir el desarenador en un se-lector aerobio y estudiar su compor-tamiento e influencia sobre las po-blaciones de bacterias filamentosascausantes del “foaming” en laEDAR.

Ya es sabido que la utilización deselectores previos al reactor bioló-gico es una de las formas de contro-lar y eliminar los efectos producidospor algunas de las especies de bacte-rias filamentosas que aparecen ha-bitualmente en las plantas de trata-miento de aguas residuales.

Un selector del tipo que nos ocu-pa, básicamente es un reactor dondese crean las condiciones necesariaspara promover un mayor crecimien-to de los microorganismos forma-dores de flóculo, frente a los micro-

Eliminación del “foaming”filamentoso en una EDARmediante un selector aerobioPor: María Dolores López Carrasco, Joserra Jordá Llona, Pedro Polo Cañas

Infilco Española, S.A.Avenida de Burgos 2928036 MadridTel.: 917 663 400E-mail: infilco@infilco.esWeb: www.infilco.es

Se describe la experiencia realizada enuna EDAR de fangos activados para laeliminación del “foaming” producidoen dos temporadas diferentes y ocasio-nado principalmente por Nocardia sp. yMicrothrix parvicela. Se instala un se-lector previo al reactor biológico, me-diante la conversión del desarenadorpresente en la EDAR, en un selectoróxico y se realiza un control analíticoen el selector observando el porcentajede reducción de DQO que tiene lugar enél. Se realizan respirometrías que apor-tan más datos a la experiencia y se ob-serva como radicalmente el DSVI en elfango biológico disminuye y como ladesaparición total de espumas en reac-tores y decantadores, tiene lugar al cabode 35-40 días de haber puesto en servi-cio el selector.Esta experiencia ha sido realizada porInfilco, en una de las plantas de trata-miento de aguas residuales que actual-mente está explotando.

Palabras clave: Espumas, selector, microorganismosfilamentosos, índice volumétrico defangos diluido, carga másica.

Resumen

Elimination of filamentous foamingby means of an aerobic selector in awaste water treatment plantDescription of the experience realizedin an activated sludge WWTP for theelimination of foaming produced intwo different seasons and causedmainly by Nocardia sp. and Microthrixparvicela. Previously to the biologicalreactor, a selector is installed by meansof converting the WWTP grit chamberinto an oxic selector and analytical con-trol in the selector is done observing thepercentage of COD reduction whichoccurs in it. Respirometries are realizedwhich provide more data to the expe-rience and it is observed how radicallyDSVI decreases in activated sludge andthe total disappearance of foaming inreactors and settling tanks after 35-40days of selector operation. This experience has been realized byInfilco, in a wastewater treatment plantwhich is being operated at present.

Keywords:Foaming, selector, filamentous micro-organisms, diluted sludge volume in-dex DSVI, food ratio.

Abstract

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organismos formadores de filamen-tos. Este tipo de reactor se caracteri-za por su alta carga másica y su cor-to período de retención hidráulico.

La principal finalidad del selec-tor es el de mantener un equilibrioentre las poblaciones de bacteriasformadoras de flóculo y filamento-sas del sistema.

Existen dos tipos de comporta-miento de los microorganismos(Wanner, J., 1994):� K-Strategy: son aquellos microor-

ganismos que presentan constan-tes de semisaturación (Ks) bajas.

� R-Strategy: son aquellos micro-organismos que presentan cons-tantes altas de semisaturación.Se basa en combatir el problema

estableciendo una competencia en-tre poblaciones de microorganis-mos que presentan estos dos tiposde comportamiento. Esta competen-cia se fundamenta en mecanismosde selección cinética y/o metabólicay pretende dar ventaja a los forma-dores de floculo y que sean estos losque tengan acceso al sustrato, de es-ta manera se reproducirán en mayorproporción que los filamentosos.

En los mecanismos de seleccióncinética, las condiciones de desarro-llo en el selector son controladas pa-ra favorecer un tipo específico demicroorganismo, mientras que laselección metabólica esta basado enla habilidad de los microorganismospara utilizar el carbono y las fuentesde energía bajo diferentes condicio-nes de cultivo.

Las bacterias no filamentosostienen una alta velocidad máximade crecimiento (_m), pero baja afi-nidad por el sustrato (KS). Sin em-bargo las bacterias formadoras defilamentos tienen una menor veloci-dad máxima de crecimiento peromayor afinidad por el sustrato (Fi-gura 1). Así pues en el reactor de laEDAR, La baja concentración desustrato que se encuentra en el licormezcla, favorece el crecimiento delos organismos filamentosos.

Los selectores pueden trabajar encondiciones óxicas, anóxicas o ana-erobias dependiendo de los tipos fi-

lamentosos predominantes (Wan-ner, J. 1994). Estos diferentes tiposde selector presentan diferentescondiciones de diseño pudiéndosecomparar de la siguiente forma(Water Environment Federation,1994).

Según las características del se-lector se distinguen en:� Selector aerobio. Proceso senci-

llo, requiere recirculación exter-na, y un sistema de aporte de ae-ración que proporcione el oxíge-no necesario.

� Selector anaerobio. Sólo requiererecirculación externa. Es el mássimple de operar. Puede no sercompatible con SRT altas. Re-quiere cuidados en el diseño paraminimizar la introducción de ni-tratos y oxígeno en el sistema. Laincorporación de materia orgáni-ca por las PAO favorece el creci-miento de los formadores de fló-culo. La selección metabólica delos microorganismos, alternandocondiciones anaerobias-aerobiasesta relacionado con la elimina-ción de fósforo. Las bacterias fer-mentativas y las PAO contribu-yen a una mejor floculación enlos fangos activos.

� Selector anóxico. Requiere unarecirculación con nitratos, por loque no es factible en procesosque no tengan nitrificación. Tien-de a equilibrar la alcalinidad con-sumida en la nitrificación, re-quiere cuidados en el diseño yoperación para minimizar la in-troducción de oxígeno en la zonaanóxica.

2. Descripción de la experiencia

La planta donde se desarrolla laexperiencia está diseñada para laeliminación de materia carbonosa,nitrógeno y estabilización del fan-go. La EDAR no dispone de ningúntipo de selector de los descritos an-teriormente, por lo que se planteó laposibilidad de utilizar los canalesdesarenadores, recirculando fangoprocedente del reactor biológico,esta configuración nos permitirá es-tudiar el comportamiento e influen-cia sobre las poblaciones de bacte-rias filamentosas causantes del “fo-aming” en la EDAR (principalmen-te Nocardia sp. y M.parvicella).

Según la bibliografía las cargasmásicas recomendadas son entre 9 y11 kg de DQO/MLVSS d y los tiem-pos de retención hidráulico variaronentre 15-30 minutos (Neil K. Mac-key, 1998).

3. Materiales y métodosLa experiencia se implementó

una primera vez en abril del 2003 yuna segunda en mayo del 2004.

En ambas se realizaron observa-ciones microbiológicas del fango ylas espumas presentes a lo largo delperíodo de funcionamiento del se-lector, para así conocer exactamenteque tipo de bacterias son las que es-taban originando el problema y suevolución (Salvado, H., 1990 ).

Posteriormente se llevó a cabo uncontrol analítico en los puntos deentrada y salida del selector toman-do muestras puntuales a la mismahora y teniendo en cuenta el tiempode retención hidráulico del selector.

Se analizaron los siguientes pará-metros según el “Standard Met-hods” (For the Examination of Wa-ter and Wastewater. 17 Ed.): deman-da química de oxígeno total(DQOt), demanda química de oxí-geno filtrada (DQOf), demanda quí-mica de oxígeno soluble (DQOsolu-ble), oxígeno disuelto, temperaturay sólidos suspendidos totales y vo-látiles en el selector.

Para analizar la DQOt de entraday salida del selector se dejó decantar

Figura 1. Variación de la velocidad de crecimientofrente a la concentración del sustrato en el medio.

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previamente la muestra, la DQOf seanalizó a partir de la muestra filtra-da previamente con un filtro de 0,45micras, para determinar la DQO so-luble se sometió a la muestra a unacoagulación con sulfato de zinc(Melcer, H. et al. 2003).

El índice volumétrico de fangosdiluido (DSVI) fue el parámetro acontrolar en el fango biológico. Losdetalles del método del DSVI se en-cuentran en Ekama, G.A., et al.,1997.

Por último también se realizaronrespirometrías (Oxigen Uptake Ra-te) de las muestras de entrada y sali-da del selector mediante un equipode medición de consumo de oxíge-no en continuo (Melcer, H. Dold,P.L., Jones, R.M., Bye, C.M., Ta-kacs, I., Stensel, H.D., Wilson,A.W., Sun, P., Bury, S. 2003, KlausDircks et al., 2003).

4. Resultados

4.1. Caso 1Tras analizar microscópicamente

la muestra se pudo constatar que elorganismo más abundante causantedel “foaming” en el licor mezcla esNocardia sp.

Se puso en servicio como selec-tor el desarenador con la recircula-ción de fangos adecuada para con-seguir las condiciones de funciona-miento descritas anteriormente,obteniéndose los siguientes resul-tados.

Analizando el agua de entrada ysalida del selector y trabajando adistintas cargas másicas en el selec-tor se pudo observar que:

La reducción de la DQO filtradavaría entre el 4 y el 20%.

Hay que tener en cuenta las reac-ciones de hidrólisis que se estánproduciendo simultáneamente en elselector, por lo que el resultado finalde DQOf puede enmascarar la re-ducción de DQO fácilmente biode-gradable esperada:� Disminución considerable del

DSVI a valores menores de 100(Figura 2). Recordemos que seconsidera que un fango comienza

a tener problemas de sedimenta-bilidad cuando supera un DSVIde 150 (Lee et al., 1983).

� Desaparición total de espumas alcabo de los 40 días del inicio de laexperiencia (Figura 3 y 4).

4.2. Caso 2Tras analizar al microscopio la

muestra se pudo determinar que los

microorganismos predominantescausantes del “foaming” eran No-cardia sp. y M. Parvicella en pro-porciones similares.

El inicio de la experiencia tuvolugar en el mes de mayo 2004, utili-zando de nuevo el selector según lascaracterísticas descritas anterior-mente. � Disminución del DSVI a valores

< 100.� La reducción de la DQO filtrada

varió entre 15 y un 36 %.� Disminución de los microorga-

nismos filamentosos presentesen el sistema.Según los resultados obtenidos,

como se puede observar en la Ta-bla 1, el porcentaje de reducción dem/ml de microorganismos filamen-tosos al cabo de los 36 días de ha-ber iniciado la experiencia era de77%. La bibliografía indica que elnivel crítico a partir del cual pode-mos considerar que nos encontra-mos ante un proceso de “bulking” o“foaming” es de 200 metros de fila-mentos por mililitro (Salvado, H.,

Figura 2. Evolución del DSVI durante el funcionamiento del selector.

Figuras 3 y 4. Aspecto del decantador secundario al inicio y al final de la prueba.

Los microorganismos

causantes del

“Foaming” eran

Nocardia sp. y

M. Parvicella

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1990). La reducción del 77% enmetros de filamentos totales porml, desde la puesta en marcha delselector hasta su parada, ha conse-guido dejar esta cifra en 67 m/mlen el licor mezcla y la eliminacióntotal de las espumas, por ello en laTabla 1 no aparece analítica de lasmismas.

La disminución de M.parvicellaes de un 94% y de Actinomicetosnocardiformes es de un 80%, lle-gando a desaparecer algunas espe-cies que aparecían de forma inci-piente al principio de la experienciacomo es el caso de Nostocoida limi-cola III.

Como resultado de las respiro-metrías realizadas podemos ver enla Figura 5 que el porcentaje de re-

ducción de la DQO fácilmente bio-degradable es de un 45%.

El agua filtrada de entrada y sa-lida del selector en estudio se so-metió a ensayos de respirometría,determinando el consumo de oxí-geno (OUR mg/l·h) frente al tiem-po. Estos ensayos se realizan me-diante un equipo diseñado espe-cialmente para ello y conectado aun ordenador que almacena toda lainformación.

De las curvas presentadas en laFigura 5 nos interesa analizar espe-cialmente la primera parte de las doscurvas, es decir, hasta el punto quemarca el segundo 1.200, que corres-ponde al oxígeno consumido para laoxidación de la DQO fácilmentebiodegradable.

Podemos apreciar que el área quedelimita la curva correspondiente alagua de entrada al selector es mayorque la delimitada por la respirome-tría del agua de salida. Esta área co-rresponde a los mg/l de oxígenoconsumidos por el fango activo paraoxidar la muestra, así pues la dife-rencia del área que delimitan las doscurvas resultará ser la DQO consu-mida en el selector. Si nos centra-mos en la primera parte de las doscurvas, hasta el punto de inflexiónsobre el segundo 1.200, veremosque esta diferencia se encuentra en-torno al 45%.

En las condiciones de funciona-miento del selector de alta carga má-sica, esta DQO rápidamente biode-gradable consumida, como ya se ex-plicó anteriormente, favorece elcrecimiento de las bacterias forma-doras de flóculo frente a las fila-mentosas, haciendo que la composi-ción de poblaciones en el fango acti-vo vaya cambiando.

5. ConclusionesTanto en el caso 1 como en el ca-

so 2, al cabo de los 35-40 días defuncionamiento del selector las es-pumas causadas por los microorga-nismos filamentosos desaparecentotalmente del sistema.

La asimilación de la DQO en elselector en condiciones de muy altacarga másica, como ya contempla labibliografía, favorece a las pobla-ciones de bacterias formadoras deflóculo, que se van imponiendo enla comunidad bacteriana, como evi-dencia el seguimiento de las obser-vaciones en el microscopio.

Se consiguió una reducción ele-vada de los organismos filamento-sos, causantes de los problemas deespumas y sedimentabilidad delfango, concretamente una reduc-ción del 94,7% de M.parvicela, 80%de Actinomicetos nocardiformes.

En ambas experiencias se consi-gue mejorar la característica de se-dimentabilidad del fango, eviden-ciada en una disminución conside-rable del DSVI, a valores inferioresa 100.

Mayo 2004 Junio 2004 Reducción

Licor Espumas Licor Espumas Licor Espumasmezcla mezcla mezcla

metros/ml metros/ml

TOTAL Microorg. 300 10305 67.2 - 77.6% 100%Filamentosos

Act. nocardiformes 81 8010 15.6 - 80% 100%

M.parvicella 114 1665 6.0 - 94.7% 100%

N.limicola III 6.0 0 0 - 100% 100%

Tipo 0041 24.0 157.5 14.4 - 40% 100%

Tipo 1851 75.0 472.5 30 - 60% 100%

Tabla 1. Niveles de los distintos microorganismos filamentosos al comienzo y al final de la experiencia del ca-so 2 y sus porcentajes de reducción.

Tabla 1

Figura 5. Curvas resultantes de los ensayos de OUR del agua de entrada y salida del selector aerobio.

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La utilización del selector comoforma de control de este tipo de mi-croorganismos resulta más ventajo-so económicamente, frente a la do-sificación de hipoclorito. Así mis-mo, ofrece ventajas de seguridad,tanto para la biomasa activa comopara el personal encargado de mani-pular el producto.

El sistema de control medianteselector puede convertirse en unaherramienta muy eficaz de controlpreventivo frente a la aparición deun “foaming” o un “bulking” fila-mentoso causado por el desarrollomasivo de microorganismos fila-mentosos del tipo M.parvicela y Ac-tinomicetos nocardiformes.

Una vez más, se pone de mani-fiesto la utilidad del selector comode elemento de control en lasEDARs, y debería estar presente entodo nuevo proyecto de construc-ción de plantas de fangos activos.

6. Bibliografía[1] APHA-AWWA-WPCF. Méto-

dos Normalizados para el análisis

de aguas potables y residuales.(1992) Ed. Díaz de Santos.

[2] Ekama, G.A. Barnard, J.L., Günt-hert, F.W., Krebs, P., McCorquo-dale, J.A., Parker, D.S. and Wahl-berg, E.J. (1997) Secondary Set-tling Tanks: Theory, Modeling,Design and Operation. IAWQScientific and Technical Report,nº 6, (3), 41- 65.

[3] Jenkins D., Richard M.G. &Daigger G.T. (1993). Manual onthe causes and control of activa-ted sludge bulking and foaming.2ªEd. ISBN-B-87371-873-9.

[4] Klans Discks, Meter F.Pind,Haus Mosbaek an Mogens Hense.Yield determination by respire-metry. The possible influence ofstorage under aerobic conditionsin activated sludge. ISSN 0378-4738. Water SA Vol.25 Nº 1 Ja-nuary 1999.

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[8] Salvado, H. (1990). Método rápi-do para el control del bulking:técnica simple y rápida de contajede microorganismos filamento-sos. Tecnología del agua Vol. 67:60-3.

[9] Wanner, J. (1994). ActivatedSludge Bulking and FoamingControl. Technomic Publishingco.ins. Lancaster, Basel.

[10] Water Environtment Federation(1992). Design of MunicipalWastewater Treatement Plants.Volume I: Chapters 1-12.

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