Diversidad de microorganismos filamentosos en un biorreactor de membrana sumergida (mbr) para el tratamiento del agua residual urbanarelación entre la estructura de las comunidades microbianas y las variables del sistema

Resumen

Los biorreactores de membrana sumergida (MBR) constituyen una de las tecnologías más avanzadas para el tratamiento de las aguas residuales (WWT), compitiendo activa y directamente con los fangos activos convencionales (CAS). Uno de los principales problemas de las tecnologías WWT es la formación de espumas biológicas (foaming) por la proliferación de microorganismos filamentosos, que afecta a la estabilidad del sistema al producirse la pérdida de control del tiempo de retención de sólidos (SRT). Hoy en día la formación de espumas en las plantas se considera un problema muy extendido, y su carácter episódico unido a la inefectividad de los métodos de control muestra la necesidad de una mayor comprensión de los microorganismos causantes. Tanto bacterias filamentosas como hongos han sido identificados como causantes de foaming en la bibliografía existente (Richard, 2003). Si bien la identidad y ecofisiología de las bacterias filamentosas en los WWT es bien conocida (Nielsen et al., 2009), la diversidad y papeles que desempeñan los hongos están todavía poco explorados. Son poco los datos actualmente disponibles, a pesar de que en los últimos años se ha descrito la prevalencia de este grupo de microorganismos en dichos sistemas (Evans y Seviour, 2012). En este contexto, esta investigación se ha centrado en el estudio de la biodiversidad de bacterias filamentosas (Mycolata) y hongos en un biorreactor de membranas de micro- o ultra filtración, trabajando bajo condiciones reales de operación. Estos microorganismos se estudiaron a lo largo de cuatro periodos experimentales (Verano 2009, Otoño 2009, Verano 2010 e Invierno 2012). A lo largo del estudio, se observaron dos episodios de formación de espumas, desencadenándose a temperatura < 20°C, y afectando principalmente al BR anóxico. Debido a que la predicción y el control de estos episodios requieren de un mayor conocimiento de los factores más influyentes en estas poblaciones, se estudió la relación existente entre los cambios experimentados en las diferentes variables ambientales y operacionales del sistema y la dinámica de las poblaciones identificadas, empleando métodos de análisis multivariante. La estructura de la comunidad de Mycolata estuvo fuertemente influenciada por la carga contaminante del agua influente y la concentración de la biomasa del fango activo. En nuestro estudio encontramos que la ratio de las poblaciones metabólicamente activas de Mycolata fue el factor clave desencadenante de la formación de espumas, convirtiéndose en una herramienta de predicción. Dicha ratio estuvo vinculada fuertemente con las variables estudiadas, mostrando correlaciones positivas con la concentración de sustratos en el agua influente, la ratio F/M y el pH, y negativas con la IT y el SRT. Los resultados de este estudio corroboran la importancia de los parámetros de operación SRT y F/M en el control de la formación de espumas en las plantas de tratamiento de aguas residuales. La comunidad de hongos en el MBR estuvo formada por un número bajo de especies y con un perfil flexible de adaptación a las diferentes condiciones ambientales y operacionales. El pH fue la variable con mayor contribución a la explicación de la dinámica de las comunidades fúngicas. Los hongos dominantes pertenecieron a los Phyla Ascomycota y Chytridiomycota, mostrando un carácter excluyente entre ellos. Numéricamente, la comunidad de hongos representó una fracción importante de la comunidad microbiana del fango activo. Por ello, son necesarios más estudios con el fin de establecer una mejor comprensión de estos microorganismos y establecer la relevancia de sus funciones en los sistemas de tratamiento de aguas. Evans, T.N., Seviour, R.J., 2012. Estimating biodiversity of fungi in activated sludge communities using culture-independent methods. Microb. Ecol. 63, 773-786. Nielsen, P.H., Kragelund, C., Seviour, R.J., Nielsen, J.L., 2009. Identity and ecophysiology of filamentous bacteria in activated sludge. FEMS Microbiol. Rev. 33, 969-998. Richard, M., 2003. Activated sludge microbiology problems and their control. 20th Annual USEPA National Operator Trainers Conference, Buffalo, NY, EEUU.