Análisis de agua o sedimentos de plantas de tratamientos de aguas residuales para ciliados móviles y sésiles, amebas, flagelados y bacterias filamentosas: examen microscópico cualitativo (contraste de fases) y tras tinciones; Contaje por unidad de volumen; Sólidos en suspensión; Identificación molecular de especies (secuenciación).
Microorganismos de lodos
Los lodos activos no son una masa inerte, sino un proceso en actividad. En las aguas residuales y las aguas industriales se hace uso del aire y de una agrupación biológica compuesta por bacterias y protozoos para realizar un proceso de purificación del agua residual. Comprenden una población diversa de microorganismos que incluyen Eubacterias, bacterias filamentosas, rotíferos, protozoos de distintos tipos y algas. Para que el proceso de la activación de lodos ocurra adecuadamente es esencial que la microflora residente forme flóculos que se establezcan (sedimenten) fácilmente, dando lugar a un efluente claro con una concentración de sólidos en suspensión.
Los lodos activos deben controlarse para mantener una relación entre la proporción de agua residual y la alimentación de la agrupación biológica que realizará su procesamiento. Para conseguirlo es necesario controlar los lodos activos en cuanto a su aireación, los sedimentos que se generan y la nueva carga de aguas residuales. Una alteración de algunos de estos elementos o sus proporciones puede conducir a un desequilibrio perjudicial para el fin que se pretende.
El proceso de lodos activos es un proceso de tratamiento aerobio que tiene como fin reducir la cantidad de materia orgánica de las aguas residuales utilizando microorganismos. Los microorganismos que crecen en los tanques de aireación convierten la materia orgánica disuelta en su propia biomasa.
El estudio de los microorganismos existentes en un sistema de tratamiento de aguas residuales puede indicar la situación correcta o alterada que se está produciendo en el sistema de procesamiento de aguas residuales por el sistema de lodos activos.
A continuación, describimos los principales grupos de microrganismos que intervienen en este proceso y las situaciones en los que se pueden encontrar en las platas de tratamientos de aguas residuales por el sistema de lodos activos: ciliados, amebas, flagelados y bacterias filamentosas.
Ciliados
Los ciliados son un grupo diverso de protozoos heterotróficos agrupados en el phylum Ciliophora, que están presentes casi en cualquier lugar donde exista agua (lagos, estanques, océanos, ríos y suelos húmedos). Poseen un tamaño entre 10 µm y 4 mm, y su principal característica es que su célula está recubierta de cilios, que les permiten moverse o alimentarse a través de la ingestión por un surco oral con la participación de ellos. Los cilios poseen una estructura similar a los flagelos, pero son más cortos, son mucho más numerosos, y están anclados en el cuero basal. El movimiento de los cilios está coordinado por una red nerviosa primitiva que se encuentra por debajo de la superficie celular, por lo que se consideran más organizados que los flagelos. Los cilios permiten desarrollar una función natatoria, fijadora, alimentaria y sensorial. Estos protozoos poseen dos tipos de núcleos, macronúcleo y micronúcleo. El macronúcleo controla las funciones no-reproductoras como el metabolismo y la homeostasis, mientras que el micronúcleo controla la división reproductora. En la superficie de estos protozoos destacan los cilios y el surco oral. En su interior pueden observarse, además de los dos núcleos, vacuolas alimentarias y vacuolas contráctiles.
No todos los ciliados son libres y móviles, sino que algunos se encuentran fijados (sésiles). Los ciliados móviles se mueven gracias a los cilios, mientras que los ciliados sésiles se encuentran fijados a través de un pie o de un filamento espiral (pata) a un sustrato. El filamento axial, cuando existe lo utilizan para extenderse y contraerse. La diferencia principal entre los ciliados móviles y los sésiles, es que los organismos móviles pueden desplazarse de un lugar a otro, mientras que los sésiles, no son capaces de moverse de un lugar a otro. Algunos organismos sésiles tienen etapas inmaduras en las que son móviles y viceversa, por lo que esta diferenciación sólo es importante como una primera aproximación.
Se han descrito alrededor de 4.500 especies únicas de vida libre, y el número potencial de especies existentes se estima entre 27.000 y 40.000. En este número se incluyen muchas especies ectosimbióticas y endosimbióticas, así como algunos parásitos obligados y oportunistas.
Amebas
Las amebas son protozoos de 100 a 300 µm, sin una forma concreta, si no que la forma va cambiando entre oval e irregular, con protusiones periódicas que se extienden desde la masa principal celular. Se mueven por protusiones a modos de pies denominadas seudópodos (falsos pies). El seudópodo se expande y luego la masa celular principal se desplaza introduciéndose en la protusión. A veces pueden ser difíciles de detectar porque se mueven lentamente.
Las amebas pueden ser trofozoítos móviles o enquistadas. Las fases móviles suelen ser frecuentes en las etapas de comienzo de puesta en marcha de la instalación o en las plantas de tratamiento muy sobrecargadas. Las amebas enquistadas normalmente indican un sistema de tratamiento estable o ligeramente sobrecargado.
Flagelados
Los flagelados son organismos pequeños ovoides o piriformes de 5 a 20 µm con uno a 4 flagelos largos para su movimiento, fijados a uno de los extremos de la célula, que se mueven en la fase líquida. Algunos flagelados forman colonias en las que los cuerpos celulares están juntos y sus flagelos se proyectan hacia fuera. Algunos contienen clorofila y realizan fotosíntesis, por lo que debido a esta característica particular de semejar a plantas, suelen clasificarse como algas flageladas en lugar de con los protozoos. La locomoción de los flagelados es generalmente rápida girando sobre sí mismos conforme los flagelos se mueven para impulsarlos. Esto les hace aparecer como organismos activos desorganizados, a diferencia de los ciliados que tienen un mecanismo de locomoción organizado, lo que puede ayudar a su identificación.
Los flagelados se alimentan de materia orgánica soluble y bacterias dispersas. Son más frecuentes en las plantas de tratamiento de aguas residuales muy sobrecargadas o durante las etapas de puesta en marcha de las instalaciones. Predominan cuando existe una alta densidad de bacterias aisladas, y se relacionan con efluentes turbios producidos en los momentos de mayor toxicidad. También aumentan cuando existe una aireación inadecuada que provoca condiciones anaerobias en los tanques de tratamiento. Su presencia en el sistema de tratamiento de aguas residuales indica altos niveles de demanda bioquímica soluble, bajas concentraciones de oxígeno disuelto y una carga orgánica elevada. Se consideran las primeras formas de vida después de que ocurra una alteración química en el sistema de aguas residuales. De esta forma, son útiles para indicar cuando el sistema está mejorando o si continua con la alteración.
En las plantas de tratamiento de aguas residuales se encuentran rodeados por bacterias. Estos protozoos unicelulares son uno de los primeros microorganismos indicadores vistos en las plantas de tratamientos de aguas residuales. En el sistema de tratamiento consumen las bacterias y absorben compuestos orgánicos solubles para sus requerimientos nutritivos.
En general, los flagelados se observan en las fases iniciales del tratamiento de las aguas residuales o cuando existe una etapa de crecimiento logarítmico de bacterias.
En los lodos activos, la aparición brusca de flagelados puede indicar un aumento de carga orgánica o un evento tóxico que mata una porción significativa de bacterias, por lo que debe estudiarse que está ocurriendo para que se incremente su población.
Bacterias filamentosas
Las bacterias filamentosas son un componente importante del proceso de tratamiento por el sistema de lodos activos. Se requieren concentraciones bajas de bacterias filamentosas para sedimentar los sólidos en los lodos activos sanos. Conforme aumenta la población de bacterias filamentosas en el sistema, provocan la formación de espuma viscosa adherente marrón.
El proceso de lodos activos depende de un balance del ecosistema entre las comunidades de bacterias presentes en el sistema, Aeromonas, Achromobacter, Alcaligenes, Bacillus, Flavobacterium, Micrococcus, Pseudomonas, Thiobacillus, Acinetobacter, organismos nitrificantes, Nitrosomonas y Nitrobacter.
Los principales problemas relacionados con el sistema de los lodos activos son el incremento de volumen, la desfloculación, el esponjamiento (formación de espuma) y el incremento de sólidos (denitrificación). De los muchos microorganismos filamentosos indicados en la literatura, sólo algunos como Microthrix parvicella, Nostocoida limicola, Nocardia spp., Gordonia amarae y especies de Eikelboom tipos 021N y 0041, se han considerado repetidamente relacionados con el incremento de volumen y el esponjamiento (espumas).
La capa de espuma gruesa se forma en la superficie del lodo sedimentado por las bacterias productoras de ácidos micólicos. La composición del agua residual es uno de los factores significativos que afectan a la formación de espuma ya que se ha encontrado que el material orgánico de degradación lenta y los lípidos favorecen el crecimiento tanto de Microthrix parvicella y Gordonia amarae. Esto ocurre cuando la edad de los lodos es superior a los 10 días, y se sugiere que ocurre en las plantas de tratamientos de aguas residuales que operan a bajas temperaturas.
Las bacterias filamentosas forman la macroestructura de los flóculos, dando lugar a un efluente claro con una baja concentración de sólidos en suspensión. Para ello, la macroestructura de los flóculos facilita la adhesión de los flóculos. La mayoría de las plantas de lodos activados alrededor del Mundo padecen el problema de abultamiento y/o esponjamiento (formación de espumas), causadas por la proliferación de algunas bacterias filamentosas. El esponjamiento es un problema que inicialmente se pensó que estaba causado por Nocardia (Gordonia) amarae. Otros estudios más recientes han identificado un amplio número de bacterias filamentosas en las muestras de espumas. Estas incluyen otras especies de Nocardia, Microthrix parvicella y varios tipos morfológicos de Eikelboom. Los cinco tipos dominantes suelen ser los tipos 0092, 0675, 0041 y 0914, y M Microthrix parvicella.
Pruebas realizadas en IVAMI:
- Examen microscópico en contraste de fases y tras tinciones (de Gram y de Neisser) para ciliados móviles o sésiles, amebas libres o enquistadas, flagelados aislados o en agrupaciones, bacterias filamentosas y sus características.
- Recuento por unidad de volumen de los microorganismos citados.
- Sólidos en suspensión.
- Identificación molecular de especies (secuenciación).
Muestra recomendada:
- Aguas residuales de las plantas de tratamiento (1.000 mL en envase de polipropileno estéril), espumas (250 mL en envase de polipropileno estéril).
- Conservación y envío de la muestra:
- Envío antes de 24 horas al laboratorio en condiciones de refrigeración (envase de corcho blanco (poliestireno expandido) con packs -frigolín- congelados.
Plazo de entrega de resultados:
- Examen microscópico en contraste de fases y tras tinciones (de Gram y de Neisser) para ciliados móviles o sésiles, amebas libres o enquistadas, flagelados aislados o en agrupaciones, bacterias filamentosas y sus características: 48 a 72 horas.
- Recuento por unidad de volumen de los microorganismos citados: 48 a 72 horas.
- Sólidos en suspensión: 48 a 72 horas.
- Identificación molecular de especies (secuenciación): 4 a 5 días laborables.
Coste de la prueba:
- Examen microscópico en contraste de fases y tras tinciones (de Gram y de Neisser) para ciliados móviles o sésiles, amebas libres o enquistadas, flagelados aislados o en agrupaciones, bacterias filamentosas y sus características (cada grupo): Consultar a ivami@ivami.com.
- Recuento por unidad de volumen de los microorganismos citados (cada uno): Consultar a ivami@ivami.com.
- Sólidos en suspensión: Consultar a ivami@ivami.com..
- Identificación molecular de especies (secuenciación) (cada uno): Consultar a ivami@ivami.com.