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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
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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.
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Dinámica de las Poblaciones microbianas
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.
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Dinámica de las Poblaciones microbianas
Factores que afectan el metabolismo:
o Temperatura.
o pH.
o Presencia de aceptores de electrones.
o Presencia de nutrientes inorgánicos.
o Disponibilidad de sustrato.
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Curva de crecimiento bacteriano:
Dinámica de las Poblaciones microbianas
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.
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Dinámica de las Poblaciones microbianas
Tipo de microorganismos:
o Bacterias:
• Bacterias azul-verdosas (cianobacterias)
• Bacterias acidogénicas (Pseudomonas,
Flavobacterium, Aerobacter).
• Bacterias sulforeductoras.
• Bacterias sulfo-oxidantes.
• Bacterias nitrificantes.
• Bacterias denitrificantes.
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Dinámica de las Poblaciones microbianas
Tipo de microorganismos:
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).
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Dinámica de las Poblaciones microbianas
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.
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Tipo de microorganismos:
o Algas:
• Chlorophytas (Algas verdes).
• Euglenophytas (Algas verdes móviles)
• Chrysophytas (Algas pardas o diatomeas)
• Cyanophytas (Algas azules)
• Eutrofización: Explosión poblacional por exceso de
nutrientes.
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Dinámica de las Poblaciones microbianas
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.
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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.
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Dinámica de las Poblaciones microbianas
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.
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Dinámica de las Poblaciones microbianas
Tipo de microorganismos:
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.
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Dinámica de las Poblaciones microbianas
Tipo de microorganismos:
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.
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Dinámica de las Poblaciones microbianas
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.
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MECANISMOS DE REMOCIÓN DE MATERIA ORGÁNICA, NUTRIENTES Y PATÓGENOS
Fundamentos Bioquímicos
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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.
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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.
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Mecanismos de Remoción de Materia Orgánica, Nutrientes y
Patógenos
Remoción de Materia orgánica:
o Desintegración.
o Hidrólisis: Exoenzimas .
o Degradación del sustrato.
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Mecanismos de Remoción de Materia Orgánica, Nutrientes y
PatógenosRemoción de materia orgánica.
o Degradación del sustrato. Oxidación aerobia.
• Oxidación de la materia orgánica:
• Síntesis de la biomasa:
• Respiración endógena:
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Mecanismos de Remoción de Materia Orgánica, Nutrientes y
PatógenosRemoción de materia orgánica.
o Degradación del sustrato. Fermentación anaerobia.
• Acidogénesis.
• Acetogénesis.
• Metanogénesis:
Acetotrófica.
Hidrogenotrófica.
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Mecanismos de Remoción de Materia Orgánica, Nutrientes y
Patógenos
Remoción de Nitrógeno.
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Mecanismos de Remoción de Materia Orgánica, Nutrientes y
PatógenosRemoción de Fósforo.
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Mecanismos de Remoción de Materia Orgánica, Nutrientes y
Patógenos
Remoción de Patógenos.
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Dinámica de las Poblaciones microbianas
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