TRATAMIENTO BIOLÓGICO DE AGUAS RESIDUALES

TRATAMIENTO BIOLÓGICO DE AGUAS RESIDUALES

Introducción a los procesos biológicos

Ing. Qco. Jorge Arrieta P. 13/04/23

DINÁMICA DE LAS POBLACIONES MICROBIANAS

Fundamentos Microbiológicos

13/04/23Ing. Qco. Jorge Arrieta P. 2

Dinámica de las Poblaciones microbianas

El objetivo principal del tratamiento

biológico de aguas residuales es la

conversión de la materia orgánica

biodegradable en biomasa microbiana que

se pueda separar por un apropiado proceso

tal como sedimentación o flotación.



Un tratamiento biológico implica:

o Conversión de materia orgánica carbonosa en

productos y tejido celular.

o Formación de flóculos biológicos de células y

material coloidal.

o Eliminación de los flóculos biológicos mediante

un proceso de separación física.



Factores que afectan el metabolismo:

o Temperatura.

o pH.

o Presencia de aceptores de electrones.

o Presencia de nutrientes inorgánicos.

o Disponibilidad de sustrato.




Curva de crecimiento bacteriano:


Tipo de microorganismos:o Bacterias:

• Microorganismos unicelulares encargados de la mineralización de la materia orgánica.

• Tamaño entre 0.5 y 10 µm con formas diversas: esféricos (cocos), cilíndricos (bacilos), curvos (vibrios), y helicoidales (espirilos).

• Pueden ser psicrófilas (-2 a 20°C), mesófilas (20 a 45°C), y termófilas (45 a 75 °C).

• pH óptimo entre 4.0 y 9.0• Intensa actividad metabólica.



Tipo de microorganismos:

o Bacterias:

• Bacterias azul-verdosas (cianobacterias)

• Bacterias acidogénicas (Pseudomonas,

Flavobacterium, Aerobacter).

• Bacterias sulforeductoras.

• Bacterias sulfo-oxidantes.

• Bacterias nitrificantes.

• Bacterias denitrificantes.




o Archaeas:

• Microorganismos unicelulares sin núcleo, similares a las

bacterias pero con ARNr y lípidos de membrana

diferentes.

• Tamaños entre 0.1 y 15 µm con filamentos hasta los 200

µm.

• Encargados de la metanogénesis acetotrófica

(Methanosarcina) e hidrogenotrófica (Methanobacterium).



Tipo de microorganismos:o Algas:

• Microorganismos uni o pluricelulares, móviles o fijas, con reproducción sexual o asexual.

• Su presencia depende de muchos factores como la temperatura, intensidad y frecuencia del brillo solar, nubosidad, vientos y pluviosidad.

• Su principal característica es la presencia de clorofila, responsable de la fotosíntesis.

• Paralelo a la fotosíntesis las algas también llevan a cabo procesos continuos de respiración.




o Algas:

• Chlorophytas (Algas verdes).

• Euglenophytas (Algas verdes móviles)

• Chrysophytas (Algas pardas o diatomeas)

• Cyanophytas (Algas azules)

• Eutrofización: Explosión poblacional por exceso de

nutrientes.



Tipo de microorganismos:o Zooplancton:

• Conjunto de microorganismos consumidores de primer orden.

• Abarca muchos tipos de seres como micrometazoarios, larvas de insectos, protozoarios, rotíferos, crustáceos, entre otros.

• Contribuyen a la estabilización de los procesos de tratamiento como control biológico de población.

• Algunos son causantes de enfermedades en seres humanos y animales.



Tipo de microorganismos:o Protozoos:

• Son microorganismos protistas móviles, heterótrofos, y, en su mayoría unicelulares.

• Sobreviven generalmente en presencia de oxígeno, aunque existen unas pocas especies que no lo necesitan.

• Su alimentación se basa en bacterias y materia orgánica particulada.

• Para su locomoción emplean cilios, flagelos o pseudópodos según la especie.

• Aparecen generalmente en efluentes frescos.



Tipo de microorganismos:o Rotíferos:

• Organismos multicelulares, aerobios, heterótrofos.• Suelen no superar los 500 µm de tamaño y consumen

hasta 10 veces su peso.• Su presencia en un sistema de tratamiento implica alta

degradación de materia orgánica y abundante oxígeno disuelto.

o Crustáceos:• Organismos aerobios, heterótrofos, multicelulares.• Se alimentan de plancton y requieren altas

concentraciones de oxígeno.




o Hongos:

• Organismos heterótrofos, multicelulares, con reproducción

asexual o sexual según la especie.

• Se desarrollan en ambientes ligeramente ácidos y

compiten selectivamente por nutrientes con las algas y

las bacterias.

• Requieren generalmente de oxígeno y se agrupan en

colonias filamentosas denominadas micelios.




o Patógenos:

• Son bacterias, virus, y algunos protozoos y helmintos que

viven en el tracto intestinal de los seres humanos y

causan enfermedades gastroentéricas.

• Logran sobrevivir a cualquier condición atmosféricas.

• Los más comunes son los coliformes (E. Coli), los

estreptococos, y algunos esporulados.



Red Trófica:

o Parte de la asimilación de

nutrientes básicos y

energía por los autótrofos.

o Los autótrofos sirven de

alimento a los

consumidores de primer

orden y así sucesivamente.


MECANISMOS DE REMOCIÓN DE MATERIA ORGÁNICA, NUTRIENTES Y PATÓGENOS

Fundamentos Bioquímicos


Mecanismos de Remoción de Materia Orgánica

En términos generales, los procesos del

metabolismo de los microorganismos se dividen

en dos etapas:

o Catabolismo: Obtención de energía para la realización

de las funciones vitales.

o Anabolismo: Generación o reconstrucción de

sustancias claves para la conservación de la estructura

orgánica.


Mecanismos de Remoción de Materia Orgánica

Acción enzimática. Modelo de llave y cerradura.

Coenzimas: Ayudan a la transferencia de electrones. Las mas importantes son la NAD, NADP y ATP/ADP.


Mecanismos de Remoción de Materia Orgánica, Nutrientes y

Patógenos

Remoción de Materia orgánica:

o Desintegración.

o Hidrólisis: Exoenzimas .

o Degradación del sustrato.



PatógenosRemoción de materia orgánica.

o Degradación del sustrato. Oxidación aerobia.

• Oxidación de la materia orgánica:

• Síntesis de la biomasa:

• Respiración endógena:



PatógenosRemoción de materia orgánica.

o Degradación del sustrato. Fermentación anaerobia.

• Acidogénesis.

• Acetogénesis.

• Metanogénesis:

Acetotrófica.

Hidrogenotrófica.



Patógenos

Remoción de Nitrógeno.



PatógenosRemoción de Fósforo.



Patógenos

Remoción de Patógenos.






































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