Efecto de las variables de un sistema de biorreactores de membrana sumergida (mbr) sobre la actividad enzimática y la estructura de su comunidad microbiana

Abstract

El problema tanto ambiental como de salud humana causado por las aguas residuales se ha ido agravando drásticamente en los últimos años. Por ello se ha hecho imprescindible el desarrollo de nuevas tecnologías de tratamiento de las mismas más eficientes. Una de estas emergentes tecnologías son los biorreactores de membrana sumergida (MBR), los cuales presentan como mayor ventaja la posibilidad de reutilización de las aguas tratadas. A pesar de que los MBRs van tomando terreno en todo el mundo, aun se desconocen muchas facetas de la estructura y dinámica de la comunidad microbiana, última responsable del proceso de depuración, y los factores ambientales y/u operacionales que la regulan. Por ello, en la presente tesis se ha llevado el estudio de la comunidad microbiana del fango un sistema de MBR a escala real y tratando agua residual procedente de la ciudad de Granada. El estudio se realizó durante tres épocas estacionales diferentes con el objeto de relacionar los factores ambientales y/u operacionales reales que afectan a dicha comunidad, variables del sistema. En una primera evaluación de la fisiología del proceso de depuración, a partir de muestras tomadas dos veces por semana durante los 9 meses de operación, se determinaron las principales actividades hidrolíticas responsables de la lisis inicial de la materia orgánica presente en el agua influente. Finalmente, los diferentes niveles de actividades enzimáticas fueron correlacionadas con las variables del sistema mediante un análisis estadístico multivariante, MDS y BIO-ENV. La estructura y dinámica de la comunidad bacteriana, comunidad mayoritaria en los fangos de los tratamientos biológicos, fue monitorizada exhaustivamente mediante técnicas de fingerprinting, PCR-TGGE. El estudio se llevó a cabo tanto de las poblaciones presentes (análisis basados en el DNA total) y poblaciones activas (basados en el RNA total). Los datos obtenidos fueron nuevamente correlacionados con las variables del sistema mediante análisis multivariante. Además, este estudio fue completado con técnicas de secuenciación masiva, habiendose elegido para tal fin la plataforma MiSeq de Illumina. En una aproximación más específica, se cuantificaron mediante qPCR los grupos bacterianos implicados en la degradación de los compuestos nitrogenados del agua residual. Los grupos seleccionados fueron las bacterias oxidadoras de amonio (AOB), bacterias oxidadoras de nitrito (NOB) y las bacterias desnitrificantes. Al igual que anteriormente, el estudio de estos grupos bacterianos se realizó basado en DNA (presentes) y RNA (activas), y se relacionaron con las variables del sistema mediante análisis multivariante.