Jornada Técnica “NUEVAS TECNOLOGÍAS Y AVANCES EN EL CONTROL E INSTRUMENTACIÓN DE LA CALIDAD EN AGUAS RESIDUALES Y REGENERADAS Organiza: AEAS y AQUA ESPAÑA Barcelona, 30 de octubre de 2013

1. CONTROL BIOLÓGICO DEL FANGO ACTIVO
Andrés Zornoza
Laboratorio de Bioindicación y Control de procesos en EDAR
(Subprograma MICINN PTA-2011)
Área de Química y Microbiología del Agua (UPV)
Jornada Técnica
NUEVAS TECNOLOGÍAS Y AVANCES EN EL CONTROL E
INSTRUMENTACIÓN DE LA CALIDAD EN AGUAS
RESIDUALES Y REGENERADAS
Organiza: AEAS y AQUA ESPAÑA
Barcelona, 30 de Octubre de 2013
Instituto de Ingeniería del
Agua y Medio Ambiente
IIAMA

2. EL FANGO ACTIVO. BREVE RESEÑA HISTÓRICA
Fue desarrollado en Inglaterra
en 1914 por Ardern y Lockett, quienes
realizaron experimentos con un cultivo
biológico en suspensión en un tanque
aireado e introdujeron la idea de recircular
la biomasa suspendida formada durante la
aireación. Esta suspensión fue llamada
Fangos Activados

3. ¿QUÉ DESEA EL RESPONSABLE DE PLANTA?
No Tener
Problemas

4. EL PROCESO DE FANGOS ACTIVOS. BREVE RESEÑA
HISTÓRICA
∗
SE LLEVA A CABO POR MEDIO DE
ORGANISMOS VIVOS
∗
SON MÁS COMPLEJOS QUE LOS
PROCESOS FÍSICO-QUÍMICOS

17. LOS PROBLEMAS SE REPITEN
LA BOLA DICE QUE
VOLVERÁN A APARECER
LOS MISMOS
PROBLEMAS ESTE AÑO.
TU EDAR ES UNICA Y
DIFERENTE DE LAS
DEMÁS

18. EL FLÓCULO: LA UNIDAD FUNCIONAL Y ESTRUCTURAL DEL
FANGO ACTIVO
Forma de agregación de
partículas orgánicas e
inorgánicas del agua residual,
junto con bacterias formadoras
de flóculo y bacterias
filamentosas, en un proceso
facilitado por la excreción de
polímeros extracelulares (SPE)
microbianos.

19. CONSTITUYENTES DEL FANGO ACTIVO:
CLASIFICACIÓN DE LOS MICROORGANISMOS
EL FLÓCULO
Bacterias
Protistas
Metazoos

20. BIOCALIDAD DEL FANGO ACTIVO: HERRAMIENTAS
Macroscopía de
la V30
Tamaño macroflóculo
Color / Olor
Turbidez
Flóculos en suspensión
Sedimentabilidad
etc…
Composición
biótica
Microscopía del
flóculo
B. filamentosas
Otras bacterias
Metazoos
Protozoos
Forma
Tamaño
Estructura
Consistencia
Puentes interfloculares
etc…

21. PARALELISMO CON EL SISTEMA DE CALIDAD: BIOCALIDAD

22. PROCEDIMIENTO Y CARACTERÍSTICAS DEL ANÁLISIS
MICROSCÓPICO DEL FLÓCULO

23. PROCEDIMIENTO Y CARACTERÍSTICAS DEL ANÁLISIS
MACROSCÓPICO DE LA V30

24. EL PAPEL DE LOS PROTISTAS Y MICROMETAZOOS

25. REPTANTE BACTERÍVORO:
FILOFARÍNGEO
Organismo: Trochilia minuta.
Trochilia minuta Khal, 1931
200x. Contraste de fases. Individuo de 40 µm de
tamaño.
Detalle T. minuta con espina bien visible
(400x, contraste de fases).
Andrés Zornoza
In vivo.
CARACTERÍSTICAS TAXONÓMICAS
GRUPO: Protistas Alveolados. PHYLUM. Ciliophora. SUBPHILUM: Intramacronucleata. CLASE: Phyllopharyngea. SUBCLASE. Phyllopharyngia.
Dysteriida. FAMILIA: Dysteriidae. GÉNERO: Trochilia.
CARACTERÍSTICAS FUNCIONALES
FORMA CORPORAL: Ovoide. Superficie ventral convexa y dorsal plana.
MOVIMIENTOS LOCOMOTORES: Desplazamientos lentos.
ESTRUCTURAS ESPECIALIZADAS: Ciliación somática restringida al lado ventral izquierdo. Macronúcleo esférico central. Dos vacuolas contráctiles.
Nasa faríngea patente.
CLAVE IDENTIFICATIVA: Prolongación en forma de espina móvil en el polo posterior (señalada en la foto).
TAMAÑO: 30-40 µm.
CARACTERÍSTICAS ECOLÓGICAS
ALIMENTACIÓN: Bacterias libres.
PARÁMETROS BIOINDICADORES ASOCIADOS: Asociado a crecimiento de bacterias filamentosas, de las que se alimenta.
ORDEN:

26. MORFOTIPOS FILAMENTOSOS: CARACTERÍSTICAS DISTINTIVAS
Forma celular
Constricciones
Tinciones
Septos
Movilidad
Azufre in situ
Vaina
C. epifitico
Dimensiones
Localización

27. TÉCNICAS AVANZADAS EN LA IDENTIFICACIÓN DE BACTERIAS
EN EL FANGO ACTIVO; LAHIBRIDACIÓN IN SITU CON SONDAS
MARCADAS CON FLUORÓFOROS (FISH)
rRNA 5S
120 nu.
rRNA 16S
rRNA 23S
1500 nu.
2900 nu.
Cronometro evolutivo

28. Sonda molecular
16S rDNA
(15-30 nucleotidos)

29. DNA:RNA
Diana
16S rRNA

30. PRINCIPALES FACTORES RELACIONADOS CON LA ESTRUCTURA
FLÓCULAR Y LA DINÁMICA DE LA POBLACIÓN DE
MICROORGANISMOS
Carga másica
Edad del fango
Tiempo de retención hidráulico
Configuración tanque
F-Q A.Residual
Concentración de O.D
Sistema oxigenación
TEMPERATURA

31. LAS VARIABLES OPERACIONALES NO
KgDBO
0 =
5
=
=
KgSSVLM .d
M Microorganismos V ·X
Q·S
Alimento
F
θ =
c
SON OPERACIONALES
X ·V
Q ·X + Q ·X
e e
w r
= dias
r =r
T
20
CV =
Q·S
0 = Kg DBO5 o DQO
V
m3.d
θ =
(T − 20 )
⋅θ
V
Q
= diasx 24 = h

32. CONTROL DE LA CLORACIÓN EN UN EPISODIO DE BULKING
FILAMENTOSO
ESCAPE DE FANGO
REACTOR CON
SOBRECARGA ORGÁNICA

33. CONTROL DE LA CLORACIÓN EN UN EPISODIO DE BULKING
FILAMENTOSO
BIOPOLIMERO
ESPONJAMIENTO
PUENTES
INTERFLOCULARES

34. CONTROL DE LA CLORACIÓN EN UN EPISODIO DE BULKING
FILAMENTOSO
Morfotipo 021N
CONVENCIONAL
Thiothrix sp.(sonda
G123T)
FISH
Thiothrix eikelbomii
(sonda G2M)

35. CONTROL DE LA CLORACIÓN EN UN EPISODIO DE BULKING
FILAMENTOSO

36. CONTROL DE LA CLORACIÓN EN UN EPISODIO DE BULKING
FILAMENTOSO
TÉCNICAS AVANZADAS
n= 0
Viabilidad celular
n= 1
n= 2
Índice volumétrico de fango
diluido (IVFD)
Protistas y metazoos

37. CONTROL DE LA CLORACIÓN EN UN EPISODIO DE BULKING
FILAMENTOSO
Durante la cloración
Después de la cloración

38. TÉCNICAS AVANZADAS EN FANGOS ACTIVOS
“ESTUDIO DE LA DINÁMICA POBLACIONAL DE LAS COMUNIDADES DE
BACTERIAS NITRIFICANTES Y SU RELACIÓN CON LAS VARIABLES DE
PROCESO”

39. IDENTIFICACIÓN Y CUANTIFICACIÓN DE BACTERIAS
NITRIFICANTES
Sonda
EUB 338 I
EUB 338 II
EUB 338 III
Nso1225
Ntspa662
CNtspa662
NIT3
CNIT3
Secuencia (5´-3´)
GCTGCCTCCCGTAGGAGT
GCAGCCACCCGTAGGTGT
GCTGCCACCCGTAGGTGT
CGCCATTGTATTACGTGTGA2
GGAATTCCGCGCTCCTCT
GGAATTCCGCTCTCCTCT
CCTGTGCTCCATGCTCCG
CCTGTGCTCCAGGCTCCG
Especificidad
% F1 Referencia
Amann (1990)
Bacteria
Daims et al. (1999)
Planctomycetes
Daims et al. (1999)
Verrumicrobiales
3
β Proteobacteria 45 Mobarry et al. (1996)
Nitrospira spp. 35 Daims et al. (2001)
Competidora4
Daims et al. (2001)
Nitrobacter spp. 40 Wagner et al. (1996)
Competidora4
Wagner et al. (1996)
Sonda Ntspa662 (BON)
Sonda Nso1225 (BOA)
Sonda NIT3 (BON)

40. IDENTIFICACIÓN Y CUANTIFICACIÓN DE BACTERIAS
NITRIFICANTES
Sonda EUB mix
20 campos microscópicos tomados al azar (Matlab). El
área, en píxeles, de la señal de la sonda específica
(AOB, NOB)-fluorocromo se expresa como porcentaje
medio del área ocupada por la señal de hibridación de
la sonda EUB mix.
Sonda Nso1225 (BOA)

41. TÉCNICAS AVANZADAS EN FANGOS ACTIVOS
“ESTUDIO DEL EFECTO DE LAS VARIABLES DEL PROCESO DE FANGOS
ACTIVOS EN LA ACTIVIDAD EXOENZIMÁTICA BACTERIANA”

42. EFECTO DE LAS VARIABLES OPERACIONALES DE PROCESO DE
FANGOS ACTIVOS EN LA ACTIVIDAD EXOENZIMÁTICA DEL GRUPO
MYCOLATA
Gordonia amarae

43. (ejes F1 y F2: 96,65 %)
2
1,5
1
EF
F2 (7,41 %)
0,5
Fosfatasa
TRHr
0
Glucuronidasa
OD bajo
OD alto
OD medio
-0,5
G. amarae
Myc
Tr
-1
CM
-1,5
-2
-3
-2,5
-2
-1,5
-1
-0,5
EF: Edad del Fango
CM: Carga másica
TRH: Tiempo de Retención Hidraúlico
OD: Oxígeno disuelto
0
0,5
F1 (89,24 %)
1
1,5
2
2,5
3
3,5

44. LÍNEAS DE INVESTIGACIÓN Y TRANSFERÉNCIA DE TECNOLOGÍA
ÁREA DE QUÍMICA Y MICROBIOLOGÍA DEL AGUA
Instituto de Ingeniería del
Agua y Medio Ambiente
IIAMA
Proyectos de investigación, estudios
específicos y cursos de bioindicación
y control de proceso en EDAR

45. LÍNEAS DE INVESTIGACIÓN Y TRANSFERÉNCIA DE TECNOLOGÍA
ÁREA DE QUÍMICA Y MICROBIOLOGÍA DEL AGUA
Instituto de Ingeniería del
Agua y Medio Ambiente
IIAMA
Aplicación de técnicas moleculares
(FISH, PCR) para la identificación y
cuantificación de microorganismos

46. LÍNEAS DE INVESTIGACIÓN Y TRANSFERÉNCIA DE TECNOLOGÍA
ÁREA DE QUÍMICA Y MICROBIOLOGÍA DEL AGUA
Instituto de Ingeniería del
Agua y Medio Ambiente
IIAMA
Empleo de técnicas
moleculares para la detección y
cuantificación de proteínas,
carbohidratos y ácidos
nucleícos en fangos activos

47. LÍNEAS DE INVESTIGACIÓN Y TRANSFERÉNCIA DE TECNOLOGÍA
ÁREA DE QUÍMICA Y MICROBIOLOGÍA DEL AGUA
Instituto de Ingeniería del
Agua y Medio Ambiente
IIAMA
Empleo de técnicas moleculares
para la detección y cuantificación
de actividades exoenzimáticas

48. LÍNEAS DE INVESTIGACIÓN Y TRANSFERÉNCIA DE TECNOLOGÍA
ÁREA DE QUÍMICA Y MICROBIOLOGÍA DEL AGUA
Instituto de Ingeniería del
Agua y Medio Ambiente
IIAMA
Identificación y cuantificación de microorganismos
patógenos en aguas (Helicobacter pylori, Listeria,
Salmonella, Giardia y Cryptosporidium)
Análisis de comunidades
bacterianas mediante
secuenciación masiva
(Pirosecuenciación)

49. LABORATORIO DE BIOINDICACIÓN Y CONTROL DE PROCESO
PLATAFORMAS DE DESCARGA Y CONSULTA DE INFORMACIÓN
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https://www.researchgate.net/profile/Andres_Zornoza/?ev=hdr_xprf
anzorzor@upv.es

50. GRACIAS POR
SU ATENCIÓN
Andrés Zornoza
Laboratorio de Bioindicación y Control de procesos en EDAR
(Subprograma MICINN PTA-2011)
Área de Química y Microbiología del Agua (UPV)
Email: anzorzor@upv.es
Instituto de Ingeniería del
Agua y Medio Ambiente
IIAMA