Estudio integral de una estación depuradora de aguas residuales con diseño innovador, tratamiento secundario con eliminación biológica de nitrógeno y reactor de membranas (MBR)

Resumen

El agua es un recurso natural imprescindible para el ser humano y el resto de los organismos vivos. Su uso inadecuado ha generado un deterioro progresivo de su calidad ecológica y sanitaria. La utilización de sistemas avanzados de depuración de aguas residuales favorece la obtención de aguas depuradas de mayor calidad, facilitando su reutilización y contribuyendo a evitar el deterioro de los ecosistemas. El conocimiento de las comunidades de microorganismos presentes en los tratamientos biológicos de las estaciones depuradoras de aguas residuales (EDAR) así como de las relaciones que se establecen entre ellas y con el ambiente abiótico resulta fundamental para la optimización y el control de los procesos en estas instalaciones. El presente trabajó se realizó en una EDAR con unas infraestructuras y diseño novedosos (entre otras, un sistema de ultrafiltración de tipo MBR sumergido) en la que se obtiene un agua depurada de alta calidad que contribuye a la restauración ecológica del cauce receptor. Se realizaron muestreos durante un periodo de veinticuatro meses, coincidiendo con la puesta en marcha de la planta, siendo objetivos del estudio la caracterización del agua residual en todas las fases del proceso de depuración, la identificación y el análisis de las comunidades de microorganismos desarrolladas en el tratamiento secundario y la investigación de las relaciones existentes entre las fracciones abiótica y biótica para la determinación de posibles microorganismos bioindicadores de control de proceso. Se determinó, asimismo, la importancia de las distintas poblaciones de bacterias nitrificantes y se indagó sobre las posibles causantes del bioensuciamiento de las membranas de filtración. Se empleó una amplia variedad de técnicas analíticas como la espectrofotometría, los cultivos celulares, la hibridación fluorescente in situ (FISH), la secuenciación masiva o distintas variantes de la PCR. Los resultados obtenidos se trataron con diversos programas estadísticos para determinar la dinámica poblacional y establecer la relación entre los distintos parámetros estudiados. Se verificó la elevada capacidad de depuración de la instalación y la obtención de un efluente de alta calidad, identificándose nuevos protistas bioindicadores relacionados con la estacionalidad, como Vorticella striata y Peranema sp, o con el proceso de nitrificación, como Trochilia minuta, Entosiphon sp o Litonotus sp. Además, mediante la tecnología de la PCR digital se detectaron y cuantificaron los diferentes grupos de procariotas nitrificantes del fango activo, incluyendo a la arqueas oxidantes del amonio o el grupo de bacterias comammox, pertenecientes al género Nitrospira, y cuya abundancia relativa fue más importante de lo esperado. Los resultados obtenidos mediante secuenciación masiva del gen ARNr 16s permitieron determinar la evolución de la comunidad bacteriana durante el periodo de estudio, así como establecer una red de correlaciones entre las comunidades bacteriana y eucariota, lo que supone un avance en el conocimiento de la dinámica de comunidades en las EDAR con sistemas de fangos activos. Se identificaron géneros bacterianos que por su alta capacidad para colonizar superficies podrían relacionarse con el problema del bioensuciamiento de las membranas de ultrafiltración. Por último, en este trabajo se pone en relieve la importancia de la realización de estudios detallados y diversos sobre las comunidades de microrganismos implicadas en la depuración de las aguas residuales para no sólo aportar nuevos conocimientos sino también fomentar la formación y el conocimiento entre los operadores y técnicos de las EDAR, mejorar la eficiencia de las plantas e intentar disminuir los costes de operación mediante, por ejemplo, el empleo de las condiciones de aireación óptimas para la eliminación de nutrientes o de estrategias biológicas que sustituyan el uso innecesario de reactivos químicos o que incrementen la vida media de las membranas de ultrafiltración