Microorganismos para Depuradoras: Selección, Desarrollo y Claves del Tratamiento Biológico

La creación de microorganismos para depuradoras consiste en seleccionar y cultivar cepas bacterianas capaces de degradar determinados contaminantes bajo unas condiciones ambientales controladas. Estas bacterias especializadas se incorporan a reactores biológicos, fosas sépticas, filtros biológicos y estaciones depuradoras para reforzar la actividad microbiológica, mejorar la eliminación de materia orgánica y tratar vertidos específicos.

Las bacterias son el corazón de cualquier sistema de depuración biológica. Sin ellas, las aguas residuales no podrían tratarse de forma natural ni eficiente. Pero no todas las bacterias son iguales: en los últimos años han surgido bacterias avanzadas, formuladas específicamente para optimizar el rendimiento de depuradoras, fosas sépticas y estaciones de tratamiento compactas.

Qué significa crear microorganismos para una depuradora

Se trata de cepas bacterianas seleccionadas y cultivadas específicamente para descomponer materia orgánica en sistemas de tratamiento de aguas residuales. A diferencia de las bacterias naturales que aparecen espontáneamente, estas formulaciones:

Actúan más rápido.
Son más resistentes a condiciones adversas.
Están diseñadas para objetivos específicos (grasas, nitrógeno, celulosa, etc.).
No generan efectos tóxicos en el medio.

Los microorganismos son la base del tratamiento biológico. El desarrollo del tratamiento biológico, es el empleo de microorganismos para la eliminación de sustancias presentes en el agua. Se lleva a cabo todo un proceso biológico que permite que los microorganismos supriman los contaminantes presentes.

Una planta de tratamiento de aguas residuales, logra emular a la naturaleza. La base, tanto en la naturaleza como en la EDAR para eliminar la contaminación es la misma, las bacterias. En el caso de un tratamiento en EDAR, primero tiene lugar un filtrado preliminar de sustancias con cierto tamaño y posteriormente las sustancias inferiores. Tras la fase de filtrado, tiene lugar la fase que consiste en el tratamiento biológico.

Este método, únicamente se emplea en aquellos casos donde la contaminación puede ser asimilada por los microorganismos. Una planta de aguas residuales, logra tratar el agua que en la naturaleza requeriría mucho espacio y tiempo.

Cómo actúan las bacterias en el tratamiento de aguas residuales

Podemos definir los “Procesos Biológicos de Depuración Aerobia”, como aquellos realizados por determinado grupo de microorganismos (principalmente bacterias y protozoos) que, en presencia de Oxígeno, actúan sobre la materia orgánica e inorgánica disuelta, suspendida y coloidal existente en el agua residual, transformándola en gases y materia celular, que puede separarse fácilmente mediante sedimentación.

La unión de materia orgánica, bacterias y sustancias minerales forma los flóculos y el conjunto de flóculos es lo que todos conocemos como fango biológico. Los objetivos que persigue este tipo de tratamiento son la transformación de la materia orgánica y la coagulación y eliminación de los sólidos coloidales no sedimentables.

En el caso de algunas aguas residuales urbanas, también se persigue la eliminación de Nitrógeno y de Fósforo. Por último, conseguimos además la disminución de los microorganismos patógenos y fecales que habitan el agua residual.

Oxidación biológica

La oxidación biológica es el mecanismo mediante el cual los microorganismos degradan la materia orgánica contaminante del agua residual. De esta forma, estos microorganismos se alimentan de dicha materia orgánica en presencia de oxígeno y nutrientes, de acuerdo con la siguiente reacción: Materia orgánica + Microorganismos + Nutrientes + O2 = Productos Finales + Nuevos microorganismos + Energía.

Para que lo anteriormente expuesto se produzca, son necesarias dos tipos de reacciones fundamentales totalmente acopladas: de síntesis o asimilación y de respiración endógena u oxidación.

Reacciones de síntesis o asimilación

Consisten en la incorporación del alimento (materia orgánica y nutrientes) al interior de los microorganismos. Estos microorganismos al obtener suficiente alimento no engordan, sino que forman nuevos microorganismos reproduciéndose rápidamente. Parte de este alimento es utilizado como fuente de energía.

La reacción que ocurre es la siguiente: CHNO (materia orgánica) + O2 + Bacterias + Energía = C5H7NO2 (sustancias del interior bacteriano).

Oxidación y respiración endógena

Los microorganismos al igual que nosotros, necesitan de energía para poder realizar sus funciones vitales (moverse, comer etc.), dicha energía la obtienen transformando la materia orgánica asimilada y aquella acumulada en forma de sustancias de reserva en gases, agua y nuevos productos de acuerdo con la siguiente reacción: C5H7NO2 (material celular) + 5O2 = 5CO2 + 2H2O + NH3 + Energía.

Como podemos observar, después de un tiempo de contacto suficiente entre la materia orgánica del agua residual y los microorganismos (bacterias), la materia orgánica del medio disminuye considerablemente transformándose en nuevas células, gases y otros productos. Este nuevo cultivo microbiano seguirá actuando sobre el agua residual.

A todo este conjunto de reacciones se les denomina de oxidación biológica, porque los microorganismos necesitan de oxígeno para realizarlas. Los microorganismos se ven obligados a la respiración endógena y a metabolizar el material del citoplasma de sus "colegas" y sus propias reservas (lisis) de esta forma aumentan la tasa de formación del Floc biológico.

Tipos de microorganismos utilizados en depuradoras

Las Bacterias para Depuradoras son microorganismos de pequeño tamaño (apenas entre unos 0,5 y 5 μm de longitud) y que se presenta de diferentes formas completamente diferenciadas. Entre ellos podamos destacar para el caso de los sistema de depuración biológica las bacterias filamentosas, las esferas o cocos, los bacilos (aquellos que tienen forma de barras), los sacacorchos (también conocidos como vibricos) y los espirilos (con forma de hélice).

Es a través del consumo de oxígeno cuando los microorganismos pueden procesar la materia orgánica. Podemos distinguir distintas clases de bacterias. Básicamente encontramos dos tipos, depuradoras y filamentosas. En el caso de bacterias depuradoras, es un tipo de bacteria aerobia. Sin embargo, si se trata de filamentosas, pueden prescindir del consumo del oxígeno.

Existe otra posibilidad, y es la completa ausencia de oxígeno. La simbiosis es el proceso que permite a las bacterias asimilar las sustancias disueltas.

Bacterias aerobias

Las bacterias aeróbicas propician procesos de oxidación y nitrificación. Sin embargo, para desarrollar estos procesos, necesitan oxígeno. Un aspecto que debe ser tenido en cuenta es la resistencia de los microorganismos. Viven en un rango de entre 9 y 28 grados. Además el pH que soportan es de entre 5.0 y 7.0.

Pseudomonas: Logran alcanzar el 80% del lodo activo. Son capaces de procesar alcoholes, ácidos grasos, hidrocarburos, parafinas, entre otras sustancias orgánicas.
Nitrificantes: permiten la oxidación de compuestos de nitrógeno.
Bacterias filamentosas: Se encargan de la oxidación de compuestos de carbono.

Las bacterias depuradoras son especialmente importantes en los procesos aerobios, porque utilizan el oxígeno para transformar la materia orgánica biodegradable en nuevas células, gases, agua y energía.

Bacterias anaerobias

El proceso anaerobico se desarrolla a través del metabolismo que procesan distintas bacterias. Estas bacterias son sintróficas, cuya particularidad básica es la de provocar una reacción química con la unión de distintos tipos.

En el proceso anaeróbico se distinguen cuatro tipos distintos de bacterias:

Hidrolíticas. Este tipo de bacteria tiene por objetivo deshacer los enlaces complejos como por ejemplo, proteínas, celulosa o lípidos que son contenidas en monómeros o moléculas como los aminoácidos.
Fermentativas acidogénicas. Su función es transformar azúcares y aminoácidos en ácidos orgánicos, CO2 o alcoholes, entre otros.
Acetogénicas. Este tipo de bacteria, a través de la metabolización, genera H2. Además, logran convertir el propiónico, butírico y ciertos alcoholes en sustancias como el acetato, hidrógeno y dióxido de carbono.
Metanógenicas: Se trata de un tipo de bacteria que a través de la metabolización, produce gas metano.

Bacterias nitrificantes y desnitrificantes

Son procesos llevados a cabo por determinados grupos de microorganismos bacterianos que se utilizan en aquellas plantas de tratamiento de aguas residuales, donde aparte de la eliminación de la materia orgánica se persigue la eliminación de nitrógeno.

La eliminación de la materia nitrogenada es necesaria cuando el efluente de la E.D.A.R. va a ir bien a embalses o masas de agua utilizadas para captación de aguas potables, bien a las denominadas por ley como zonas sensibles.

La nitrificación es el proceso en el que el nitrógeno orgánico y amoniacal se oxida, transformándose primero en nitrito y, posteriormente en nitrato. Estas reacciones las llevan a cabo bacterias muy especializadas, diferentes de aquellas que se encargan de degradar la materia orgánica del medio.

Este tipo de bacterias, se reproducen más lentamente y son muy sensibles a los cambios de su medio habitual. A su vez, necesitan de un aporte de Oxígeno suplementario para que sean capaces de desarrollar las reacciones anteriormente mencionadas, de esta forma en las cubas de aireación de fangos activados necesitan de un nivel de oxígeno de al menos 2 mg/l.

La desnitrificación consiste en el paso de los nitratos a nitrógeno atmosférico, por la acción de un grupo de bacterias llamadas desnitrificantes. Dicha forma de nitrógeno tenderá a salir a la atmósfera, consiguiéndose así, la eliminación de nitrógeno en el agua.

Para que las bacterias desnitrificantes actúen, es necesario que el agua tenga bastante carga de materia orgánica, una fuente de nitratos elevada, muy poco oxígeno libre y un pH situado entre 7 y 8. El oxígeno asociado a los nitratos es la única fuente de oxígeno necesaria para llevar a cabo sus funciones vitales.

De esta forma los niveles de oxígeno libre en el medio donde actúan deben de ser inferiores a los 0,2 mg/L. Es interesante comentar que el tiempo mínimo de contacto entre el agua y las bacterias desnitrificantes debe de ser suficiente para que se produzcan las reacciones deseadas, estimándose un tiempo mínimo de 1,5 horas a caudal medio.

Procesos biológicos según la disponibilidad de oxígeno

La simbiosis depende del correcto funcionamiento de la EDAR. Se debe lograr a través de mecanismos que la oxigenación sea la óptima. Ante estos dos supuestos, encontramos tres sistemas de tratamiento biológico que se diferencian fundamentalmente por su consumo de oxígeno:

Procesos aerobios

Se utiliza la asimilación de materia orgánica y nutrientes por parte de los microorganismos. El microorganismo realiza esta asimilación para su desarrollo y siendo el oxígeno un elemento presente en este mecanismo al realizar la función de aceptor de electrones.

Este método supone un gasto energético elevado y una producción de fango significativa a causa del desarrollo de los microorganismos.

Procesos anaerobios

En este método, es la materia orgánica en sí la que realiza la función de aceptor de electrones. El oxígeno no tiene presencia en este proceso, sin embargo, a lo largo de este tratamiento, se obtienen otros gases.

Gracias a la interacción con distintas bacterias, la materia orgánica presente se convierte en metano y CO2.

Procesos anóxicos

En este tipo de proceso, el aceptor no resulta el oxígeno ni la materia orgánica. Es en este método, donde el aceptor de electrones resulta ser otro elemento presente en el medio como son los nitratos, sulfatos, el hidrógeno, entre otros.

Enfocando el caso del nitrato como aceptor final, el nitrógeno que forma la molécula de nitrato se convierte en nitrógeno gas. De esta forma, este proceso facilita la supresión biológica del nitrógeno presente en el agua a tratar.

La elección del proceso, está condicionada por las condiciones del caso. En cada caso de agua a tratar, las condiciones individuales determinarán, junto a las características del efluente, la idoneidad de un método u otro.

Factores que condicionan el desarrollo microbiano

Los factores principales que hay que tener en cuenta para que se produzcan las reacciones biológicas y, por tanto, la depuración del agua residual son:

Características del sustrato

Las características fisicoquímicas del agua residual determinan el mejor o peor desarrollo de los microorganismos en este sistema, existiendo compuestos contaminantes que son degradables biológicamente y otros que no lo son.

Por este motivo, la creación de microorganismos debe orientarse al tipo de contaminante que se desea eliminar. No todas las poblaciones bacterianas presentan la misma capacidad metabólica ni responden de la misma manera ante grasas, celulosa, azúcares complejos, hidrocarburos, fenoles, nitrógeno o compuestos procedentes de procesos industriales.

Nutrientes

El interior celular, aparte de C, H y O, elementos característicos de la materia orgánica, contiene otros elementos como son el N, P, S, Ca, Mg etc., denominados nutrientes y que a pesar de que muchos de ellos se encuentran en el organismo sólo en pequeñas cantidades, son fundamentales para el desarrollo de la síntesis biológica.

Se ha determinado a nivel medio que los microorganismos para sobrevivir necesitan por cada 1000 g. de C, 43 de N y 6 de P, y que en las aguas residuales urbanas existen por cada 1000 g. de C, 200 g. de N y 16 g. de P.

Si comparamos lo que necesitan los microorganismos para sobrevivir, con las cantidades existentes de dichos elementos en el agua residual, podemos concluir que a título general dichos microorganismos pueden desarrollarse en el agua residual perfectamente.

Es interesante comentar que, en el caso de determinadas aguas con vertidos industriales, las proporciones de dichos elementos no están equilibradas, siendo necesario a veces dosificar N y P en el agua, para que pueda darse el desarrollo bacteriano y exista depuración biológica.

Aportación de oxígeno

Como hemos visto, para el desarrollo de las reacciones biológicas es necesario un medio aerobio, es decir, con oxígeno suficiente que permita el desarrollo y la respiración de los microorganismos aerobios.

En la cuba de aireación, el sistema de aireación y agitación debe provocar el oxígeno necesario para la acción depuradora de las bacterias aerobias, permitir la homogenización de la cuba y evitar la sedimentación de los flóculos y el fango.

Temperatura y pH

A medida que aumenta la Temperatura, aumenta la velocidad con que los microorganismos degradan la materia orgánica, pero a partir de los 37oC, dichos organismos mueren. Nuestras temperaturas son ideales para el desarrollo óptimo de los procesos de depuración biológica.

Las bacterias aeróbicas viven en un rango de entre 9 y 28 grados. Además el pH que soportan es de entre 5.0 y 7.0.

Salinidad

El contenido en sales disueltas no suele ser problemático para el desarrollo bacteriano en el proceso de fangos activos hasta concentraciones de 3 a 4 g/L. En los procesos de cultivos fijos (lechos bacterianos), la influencia es aún menor, no afectando valores que no superen los 15 g/L.

Sin embargo, existen multitud de grupos bacterianos capaces de vivir en aguas saladas, de forma que, si a tu sistema de depuración le das tiempo de adaptación, pueden desarrollarse bastante bien dichos grupos microbianos a concentraciones salinas superiores.

Sustancias tóxicas e inhibidoras

Existen una serie de sustancias orgánicas e inorgánicas que, a ciertas concentraciones, inhiben o impiden los procesos biológicos. Este tipo de sustancias, entre las que se encuentran los metales pesados, ejercen un efecto perjudicial sobre los microorganismos encargados de depurar el agua y, por tanto, no deben de entrar en las plantas depuradoras con el agua residual, o si entran deben de hacerlo en concentraciones muy bajas.

Su supervivencia depende de muchos factores, entre los que podemos destacar;

Que dispongan oxigeno para respirar o NO, según el caso del sistema de depuración.
Que tengan comida; es fundamental darles de comer para que no mueran, aunque tanto por defecto como por exceso, pueden provocar que NO realicen de forma efectiva su función; es decir depurar el agua correctamente.
Y que no mueran por efecto de algún compuesto químico, como por ejemplo el que ocurre en muchas ocasiones tanto en viviendas como en industrias; la lejía o Cloro, grasas, hidrocarburos, aceites, productos ácidos y alcalinos, etc.

Todos estos factores mencionados son de gran importancia, y deben de ser controlados si queremos obtener un rendimiento eficaz de depuración por parte de los microorganismos encargados de degradar la materia orgánica del agua residual.

Fangos activados: el principal sistema de cultivo microbiano

Básicamente, existen dos tipos de tratamientos biológicos aerobios:

Procesos de Cultivo en Suspensión (Fangos Activados).
Procesos de Cultivo Fijo (Lechos Bacterianos).

El proceso de fangos activados es un sistema de tratamiento de las aguas residuales en el que se mantiene un cultivo biológico formado por diversos tipos de microorganismos y el agua residual a tratar. Los microorganismos se alimentarán de las sustancias que lleva el agua residual para generar más microorganismos y en el proceso se forman unas partículas fácilmente decantables que se denominan flóculos y que en conjunto constituyen los denominados fangos activos o biológicos.

Oxidación biológica y separación sólido-líquido

En el proceso de fangos activados pueden distinguirse dos operaciones claramente diferenciadas: la oxidación biológica y la separación sólido-líquido. La primera tiene lugar en el denominado reactor biológico o cuba de aireación, donde vamos a mantener el cultivo biológico en contacto con el agua residual.

El cultivo biológico, denominado licor de mezcla, está formado por gran número de microorganismos agrupados en flóculos conjuntamente con materia orgánica y sustancias minerales. Dichos microorganismos transforman la materia orgánica mediante las reacciones de oxidación biológica anteriormente mencionadas.

La población de microorganismos debe de mantenerse a un determinado nivel, concentración de sólidos en suspensión en el licor de mezcla (SSLM), para llegar a un equilibrio entre la carga orgánica a eliminar y la cantidad de microorganismos necesarios para que se elimine dicha carga.

Una vez que la materia orgánica ha sido suficientemente oxidada, lo que requiere un tiempo de retención del agua en el reactor, el licor mezcla pasará al denominado decantador secundario o clarificador.

Aquí, el agua con fango se deja reposar y, por tanto, los fangos floculados tienden a sedimentarse, consiguiéndose separar el agua clarificada de los fangos. El agua clarificada constituye el efluente que se vierte al cauce y parte de los fangos floculados son recirculados de nuevo al reactor biológico para mantener en el mismo una concentración suficiente de organismos.

El excedente de fangos, se extrae del sistema y se evacua hacia el tratamiento de fangos.

Parámetros operacionales

Son una serie de parámetros que se han de tener en cuenta a la hora de diseñar la cuba de aireación y el clarificador, siendo a su vez controlados para mantener un óptimo funcionamiento de la planta.

Parámetro	Definición o expresión
Carga másica	Es la relación que existe entre la carga de materia orgánica que entra en el reactor biológico por unidad de tiempo, y la masa de microorganismos existentes en el mismo. Se expresa como: Cm = Q * So / V * X
Edad del fango	Es la relación entre la masa de fangos existentes en la cuba de aireación y la masa de fangos en exceso extraídos por unidad de tiempo. Se expresa como: E = V * X / Qp * Xp
Carga volumétrica	Es la relación entre la masa de materia orgánica que entra en el reactor por unidad de tiempo, y el volumen de la cuba. Se expresa como: Cv = Q * So / V
Rendimiento	Es la relación que existe entre la masa de materia orgánica eliminada y la del influente que entra en el reactor biológico. Se expresa en %. R = So - S / So

Q = caudal; So = D.B.O.5 de entrada; V = volumen; X = sólidos en suspensión volátiles del licor de mezcla (SSV) de la cuba de aireación.

Qp = caudal de la purga de fangos; Xp = SSV de la purga de fangos (fangos en exceso).

S = D.B.O.5 de la salida del decantador secundario.

Variables de control

Existen una serie de variables que hay que controlar para asegurarnos de que el proceso de fangos activos funciona bien. Entre estas variables se encuentran:

La calidad exigida al efluente: La calidad que las autoridades exijan al agua de salida va a determinar tanto el funcionamiento del proceso como el control de este. Si se requiere un alto grado de tratamiento, el proceso deberá estar muy controlado y probablemente se requiera de un tratamiento adicional. Dicha calidad deberá ser determinada a través de las analíticas realizadas por el laboratorio.

Características del agua residual a tratar: Los caudales y características del afluente se encuentran fuera del campo de actuación del operador, siendo competencia del laboratorio y de las autoridades municipales que controlan los residuos que se vierten en el sistema colector, evitando que determinadas industrias viertan residuos tóxicos para los microorganismos que trabajan en la cuba de aireación.

Cantidad de microorganismos activos que se necesitan en el tratamiento:

Cultivos fijos, biopelículas y biorreactores configurados

Podemos distinguir dos situaciones en el incremento de la biomasa. Por un lado, la biomasa puede desarrollarse de forma libre, sin sujeción a parte alguna del biorreactor y por otra parte, puede encontrarse en un punto de apoyo.

En el primero de los casos, desarrollándose sin soporte, se da en los reactores secuenciales y en los reactores de biomembrana (MBR). En los casos de biodiscos, biofiltros, o de lecho móvil, la biomasa se sitúa en un soporte.

Los investigadores han demostrado el desarrollo de biopelículas microbianas específicas cuando modificaban las características técnicas del soporte donde se desarrollaban, y han conseguido optimizar los procesos de depuración.

Se trata de recipientes en los que se lleva a cabo un proceso químico que involucra a bacterias, en este caso, seleccionadas 'a la carta' para eliminar contaminantes.

Los científicos han comprobado que se pueden configurar biorreactores adecuados para cada tipo de residuo, ya que los microorganismos acaban adaptándose a las condiciones ambientales que les definen.

“Hemos analizado los cambios de microorganismos en función del diseño del reactor y cuando los 'forzamos' a que descontaminen nitrógeno, por ejemplo, se adaptan al medio. Así se puede alcanzar una potencialidad casi ilimitada para degradar cualquier compuesto, si ajustamos las condiciones ambientales”, ha explicado el investigador Jesús González.

Para lograr esta especialización de las bacterias, los investigadores tuvieron que estudiar los tipos de microorganismos existentes en el reactor y cómo iban respondiendo a los cambios ambientales para un contaminante determinado.

En concreto han analizado cómo respondían ante diferentes compuestos, por ejemplo un producto tóxico disuelto en el agua, planteando qué condiciones tendrían que facilitar para conseguir que los microorganismos sobrevivieran y degradaran de forma selectiva a los contaminantes presentes.

Este conocimiento permite el desarrollo de biorreactores 'a la carta', es decir sistemas biológicos de bajo coste adaptados a cada contaminante.

Otra de las novedades de la investigación es la aplicación de técnicas moleculares al estudio de las poblaciones microbianas.

Hasta el momento los biorreactores se han probado a escala de planta piloto, pero los investigadores pretenden trasladar ahora los resultados a una depuradora real.

Los biorreactores con los que trabajan en la Universidad de Granada son sistemas biológicos para el tratamiento de efluentes domésticos e industriales donde las bacterias transforman los residuos en compuestos no contaminantes, con lo que permiten que el agua se pueda reutilizar.

Es un modelo que funciona de forma discontinua y, el cual, permite que todos los procesos se desarrollen en el tanque, siguiendo los procesos una línea temporal.

Este reactor, resulta una opción óptima para industrias que ofrezcan efluentes pequeños pero con grandes diferencias en sus características.

Este método es similar al proceso convencional, tiene una diferencia relevante, el sistema MBR tiene en su interior un módulo de membranas de ultrafiltración.

Esta diferencia, el módulo de membranas de ultrafiltración, facilita la distinción del fango y del líquido a través de las membranas.

Nos encontramos ante una solución idónea para industrias que cuentan con un espacio reducido en sus instalaciones.

En este modelo, la biomasa se halla en un soporte que se sitúa sumergido en el interior del reactor. Este soporte, se encuentra en contínuo movimiento.

Son distintos aspectos los que condicionan si la biomasa debe tener carácter fijo o móvil. Por un lado, debe considerarse las características propias del efluente, también es necesario la naturaleza de la industria que lo emplea y la calidad precisada en el agua.

Además, siempre es necesario tener presentes las condiciones individuales de la empresa o usuario que requiere el sistema.

Formulaciones bacterianas según el contaminante

Entre las soluciones biológicas para depuración de aguas residuales se incluyen bacterias para la industria química, bacterias para la degradación de celulosas y azúcares complejos, bacterias para la degradación de DQO, bacterias para la degradación de fenol y compuestos fenólicos, bacterias para la degradación de aceites y grasas animales y vegetales, bacterias para la activación biológica y bacterias nitrificantes.

Las formulaciones bacterianas se adaptan a distintas necesidades de tratamiento en plantas de tratamiento de aguas residuales.

Tipo de formulación	Aplicación principal
Bacterias para la industria química	Tratamiento de vertidos químicos y compuestos difíciles de tratar.
Bacterias para celulosas y azúcares complejos	Degradación de celulosa, almidón, lignina y azúcares complejos.
Bacterias para la degradación de DQO	Reducción de la carga orgánica biodegradable expresada como DQO.
Bacterias para fenol y compuestos fenólicos	Degradación de compuestos fenólicos presentes en determinados vertidos industriales.
Bacterias para aceites y grasas	Degradación de aceites y grasas animales y vegetales.
Bacterias para activación biológica	Arranque, reactivación y mantenimiento de la actividad microbiológica.
Bacterias nitrificantes	Oxidación de compuestos de nitrógeno.

Las aplicaciones incluyen depuradoras domésticas y fosas sépticas, estaciones depuradoras urbanas e industriales, depuradoras de bodegas, cerveceras, refrescos y zumos, así como industrias agroalimentarias, cosméticas, farmacéuticas, extractivas, mineras, papeleras, cartoneras, de artes gráficas, químicas, petroquímicas, metalúrgicas y textiles.

También pueden emplearse en gestores de residuos, redes de aguas de lixiviados y compostaje, reciclado de plásticos, curtidos, purines, talleres mecánicos, gasolineras, garajes, parkings, lavaderos de coches e industrias en general con vertido de hidrocarburos o aceites minerales.

Degradación de materia orgánica y grasas

Los usos más comunes de las bacterias avanzadas incluyen fosas sépticas, depuradoras de oxidación total, separadores de grasa, balsas y lagunas de tratamiento y sistemas sobrecargados.

En las fosas sépticas evitan atascos, malos olores y reducen la necesidad de vaciados frecuentes. En las depuradoras de oxidación total optimizan el proceso aeróbico y disminuyen el consumo energético. En los separadores de grasa descomponen lípidos difíciles de eliminar.

En balsas y lagunas de tratamiento mantienen el equilibrio ecológico y evitan proliferación de algas. En sistemas sobrecargados ayudan a restablecer la actividad microbiológica tras vertidos o interrupciones.

Aplicaciones industriales específicas

En la industria papelera y en industrias con vertido de almidón y celulosa se necesitan formulaciones microbiológicas de micro y macronutrientes para la degradación de celulosa, almidón y lignina.

En la industria química y petroquímica se utilizan formulaciones microbacterianas para la degradación de hidrocarburos aromáticos o alifáticos.

En la industria alimentaria, mataderos, conserveras, cítricas, lácteas, alimentos elaborados y snacks, las formulaciones pueden orientarse a la degradación de grandes concentraciones de grasas y aceites de origen natural.

En talleres mecánicos, gasolineras, garajes, parkings, lavaderos de coches e industrias con vertido de hidrocarburos o aceites minerales, se requieren microorganismos capaces de tratar concentraciones de hidrocarburos y aceites minerales en aguas residuales.

Activación de una depuradora mediante microorganismos

El uso de bacterias en depuradoras biológicas son los microorganismos responsable de que las depuradoras biológicas tanto aeróbicas como anaeróbicas funcionen correctamente.

Tienen por objetivo conseguir la depuración de las aguas residuales domesticas, urbanas e industriales con contenido biológico, es decir, con materia orgánica o biodegradable contenida en las aguas.

Es por tanto un proceso completamente natural el que tiene lugar, si bien los equipos de depuración de aguas residuales son básicamente unas maquetas desarrolladas técnicamente en los que creamos el medio adecuado para el correcto desarrollo de colonias bacterianas.

En ella pretendemos conseguir, gracias a la acción natural de las bacterias correctas para cada caso, la aceleración de la labor depurativa que incluso se obtienen por efectos naturales que tienen lugar incluso en la propia naturaleza.

Por qué puede ser necesaria una aportación bacteriana

Estas bacterias facultativas con las que las depuradoras biológicas consiguen depurar las aguas residuales suelen venir junto con las aguas fecales domésticas.

Añadir además que, en la gran mayoría de ocasiones, las colonias de bacterias que llegan a desarrollarse en el interior de las depuradoras, suelen ser insuficientes.

Por ello para un correcto funcionamiento de estas y por tanto para una buena depuración de las aguas residuales en el interior de las depuradoras, es importante realizar una aportación de bacterias facultativas.

Por otro lado, ocurre que en ocasiones que el tipo de bacterias que se desarrollan en el interior de las depuradoras, NO son las mas idóneas para poder eliminar o depurar la materia orgánica causante de la contaminación que contienen las aguas.

De esta manera es importante crear y criar las bacterias necesarias para cada tipo de vertido contaminante de aguas residuales en función de la aplicación.

Arranque y reactivación

En las depuradoras recién instalas las colonias de bacterias al poner en funcionamiento las depuradoras son inexistentes. En condiciones normales, estas depuradoras pueden tardar hasta varios meses en alcanzar un nivel de colonias bacterianas suficiente como para que la depuradora comience realmente a depurar las aguas.

Por ello, en la gran mayoria de ocasiones, para que las depuradoras puedan arrancar en plazos de tiempo inferiores y puedan comenzar a realizar su función se recomienda es realizar un TRATAMIENTO DE ACTIVACIÓN de las depuradoras haciendo uso de bacterias enzimáticas.

En aquellas instalaciones que ya han entrado en funcionamiento, ademas de controlar el tipo de vertido que se realiza junto con las aguas residuales, es recomendable realizar tratamientos bacterianos con la finalidad de conseguir un mantenimiento adecuado en las colonias bacterianas en el interior de los equipos.

También con el objetivo de crear el tipo de bacteria adecuado para maximizar y mejorar la eficiencia con respecto a la depuración de las aguas residuales que llegan a la depuradora, es uno de los motivos por los que se hace uso de estos activadores.

Por ello, además de realizar los mantenimientos correspondientes, es recomendable realizar tratamientos de bacterias enzimáticas para mantener la activación biológica de los sistemas de depuración.

Cómo se aplican los microorganismos

Se comercializan generalmente en forma de polvo, líquido o pastillas, y se dosifican en función del volumen del sistema y el tipo de residuo que se desea tratar.

El modo de aplicación varía según el tipo de producto, pero en general se siguen estos pasos:

Dosificación inicial: se aplica una dosis mayor para colonizar rápidamente el sistema.
Mantenimiento: se siguen aplicando dosis más bajas de forma semanal o mensual, según indicaciones.
Disolución en agua: muchas bacterias deben disolverse previamente en agua antes de verterlas al sistema.
Agitación suave: si es posible, se recomienda mezclar o agitar ligeramente para favorecer la dispersión.

Importante: no utilizar productos químicos agresivos como lejía o desinfectantes justo antes o después de la aplicación, ya que pueden eliminar la colonia bacteriana.

Fases de adaptación y maduración

Un filtro biológico necesita de 2 a 6 semanas para desarrollar una colonia estable de bacterias beneficiosas. Durante este tiempo, el sistema va “madurando” y mejorando su capacidad para descomponer los contaminantes orgánicos.

Para crear un nuevo ecosistema en un sistema biológico, es necesario favorecer la presencia de bacterias de arranque y proporcionar unas condiciones adecuadas de oxigenación, temperatura, pH y disponibilidad de nutrientes.

Para mantener un sistema a largo plazo, se necesitan bacterias de mantenimiento. La actividad bacteriana se vuelve progresivamente más estable cuando la biomasa se adapta al caudal, al sustrato y a las condiciones del reactor.

Filtros biológicos y soportes para la biomasa

Un filtro biológico es un componente clave que mejora la capacidad de una fosa séptica para descomponer materia orgánica. Este filtro utiliza microorganismos beneficiosos que se alimentan de los residuos presentes en el agua residual, acelerando el proceso de tratamiento.

Al implementar este sistema, no solo se mejora la calidad del agua tratada, sino que también se prolonga la vida útil de la fosa séptica.

Construcción básica de un filtro biológico

Antes de comenzar con la construcción del filtro biológico, es crucial reunir los materiales necesarios:

Tubos de PVC
Grava
Arena
Piedras pequeñas
Una malla filtrante.

Estos elementos son esenciales para la creación de un entorno propicio para el crecimiento de bacterias beneficiosas que descompondrán los residuos orgánicos.

Antes de instalar el filtro biológico, seleccione cuidadosamente la ubicación dentro del sistema de la fosa séptica. El lugar ideal suele ser entre la salida de la fosa séptica y el campo de drenaje.

Esto garantiza que el agua residual tenga la oportunidad de pasar a través del filtro antes de ingresar al suelo circundante.

Excave un área rectangular que sea lo suficientemente grande para acomodar el filtro biológico. Asegúrese de que la profundidad sea adecuada para proporcionar un espacio suficiente para los diferentes materiales que compondrán el filtro.

En la parte inferior de la excavación, coloque la malla filtrante de manera uniforme. Esta malla actuará como una barrera para evitar que partículas más grandes entren en el filtro biológico, asegurando un funcionamiento sin obstrucciones.

Alternar capas de grava y arena sobre la malla filtrante. La grava proporcionará un soporte estructural, mientras que la arena actuará como medio para el crecimiento de bacterias beneficiosas.

Inserte tubos de PVC perforados en la capa de arena. Estos tubos permitirán que el agua residual fluya a través del filtro biológico, proporcionando así acceso a los microorganismos presentes en la arena.

Estos microorganismos se encargarán de descomponer los residuos orgánicos, mejorando la calidad del agua.

Mantenimiento del filtro

Una vez instalado el filtro biológico, es esencial establecer un programa de mantenimiento regular. Inspeccione periódicamente los tubos de PVC y asegúrese de que la malla filtrante esté libre de obstrucciones.

Además, monitoree la calidad del agua tratada para evaluar la eficacia continua del filtro.

La reducción de carga biológica es una estrategia complementaria para evitar que llegue demasiada materia orgánica al filtro biológico. No es un artefacto, sino una forma de aliviar el trabajo del sistema.

El filtro mecánico retiene físicamente partículas y sedimentos presentes en el agua (hojas, barro, arena), mientras que el filtro biológico se encarga de descomponer los desechos orgánicos mediante bacterias.

Ambos se complementan: uno limpia “lo visible”, el otro, “lo invisible”.

Beneficios del uso de bacterias avanzadas

Reducción de lodos: hasta un 30% menos de generación de lodos residuales.
Menos malos olores: descomposición más eficaz de materia orgánica anaeróbica.
Mayor eficiencia: mejora el rendimiento del sistema, incluso en condiciones de alta carga.
Ahorro económico: menos mantenimientos, menos vaciados y mejor funcionamiento.
Fácil aplicación: no requiere cambios estructurales ni maquinaria adicional.

Las bacterias avanzadas mejoran el equilibrio biológico de los sistemas de depuración.

Su acción permite reducir la contaminación causada por la proliferación de algas y la acumulación de fangos. Del mismo modo, contribuyen a reducir la cantidad de patógenos como Escherichia, salmonella o coliformes.

Además, su uso ayuda a reducir la dependencia de tratamientos químicos agresivos, apostando por una gestión más natural y eficiente del agua.

Cuándo utilizar microorganismos creados o seleccionados

Las bacterias avanzadas pueden utilizarse en las siguientes situaciones:

Arranque de una depuradora nueva.
Reactivación tras inactividad o uso esporádico (como en segundas residencias).
Tratamiento de aguas con mucha carga orgánica (industria alimentaria, hostelería).
Prevención de olores o acumulación de lodos en fosas sépticas.
Apoyo biológico en épocas de alta demanda o temperaturas extremas.
Vertidos conflictivos con grasas, aceites, hidrocarburos, celulosa, azúcares complejos, fenoles o compuestos nitrogenados.
Restablecimiento de la actividad microbiológica tras vertidos o interrupciones.

En cualquier caso, el uso de bacterias en los sistemas de depuración biológicos es una herramienta mas para conseguir el correcto funcionamiento de las mismas.

Es importante destacar que cada tipología de instalación requiere de un tipo de bacteria enzimática completamente distinta.

Selección de microorganismos según la instalación

Los microorganismos utilizados deben seleccionarse según el tipo de instalación, el volumen de agua, la carga orgánica, el contaminante predominante, la disponibilidad de oxígeno y la calidad exigida al efluente.

Las bacterias específicas para cada tipo de instalación pueden emplearse en fosas, oxidación total, filtros biológicos, separadores de grasa, lagunas, reactores de biomembrana y sistemas industriales o municipales.

La calidad que las autoridades exijan al agua de salida va a determinar tanto el funcionamiento del proceso como el control de este. Si se requiere un alto grado de tratamiento, el proceso deberá estar muy controlado y probablemente se requiera de un tratamiento adicional.

La elección del proceso biológico más apropiado dependerá de la situación del efluente. Las características que ofrece el efluente, el sector industrial que opera la efluente y las necesidades de calidad en el agua son determinantes.

Escalado de la producción y aplicación industrial

La creación de microorganismos para depuradoras no termina con la selección de una cepa. El cultivo debe adaptarse al reactor, al sustrato disponible y a las condiciones de operación para que la población microbiana mantenga su actividad después de la inoculación.

Los microorganismos acaban adaptándose a las condiciones ambientales que les definen. Cuando se ajustan las condiciones ambientales, se puede orientar la actividad microbiana hacia la degradación selectiva de determinados compuestos.

La implementación a escala industrial requiere que la inseminación de las bacterias se realice de manera eficiente y efectiva, optimizando los resultados en el tratamiento de aguas residuales.

Los estudios de tratabilidad ayudan a seleccionar las bacterias más adecuadas a las necesidades de depuración y a elegir la solución más eficiente para la instalación.

Los biorreactores configurados permiten adaptar el soporte, la aireación, el tiempo de contacto y las condiciones del medio al contaminante que se desea eliminar.

La aplicación de técnicas moleculares al estudio de las poblaciones microbianas permite analizar los cambios de microorganismos en función del diseño del reactor y de las condiciones ambientales.

esquema de depuradora biológica bacterias

Seguridad ambiental y control del proceso

Las bacterias avanzadas que distribuimos en Fontecsazul están certificadas como inocuas, no patógenas y 100% biodegradables.

Son compatibles con la normativa europea de tratamiento de aguas residuales y no alteran el equilibrio ecológico del entorno.

En el tratamiento de agua, el microorganismo suele tener una connotación negativa. Sin embargo, también, en determinados casos, pueden tener un lado positivo dentro del proceso de tratamiento de aguas residuales.

Esto se debe a que ciertos microorganismos logran que un agente contaminante pierda su capacidad para perjudicar al ser humano.

La acción de las bacterias no sustituye el control de los vertidos, el mantenimiento de los equipos ni las analíticas del agua. Los caudales y características del afluente se encuentran fuera del campo de actuación del operador, siendo competencia del laboratorio y de las autoridades municipales que controlan los residuos que se vierten en el sistema colector.

El control de sustancias tóxicas, productos químicos agresivos, metales pesados, aceites, hidrocarburos y variaciones extremas de pH resulta necesario para proteger las colonias bacterianas encargadas de depurar el agua.

Formatos de las formulaciones bacterianas

Las formulaciones bacterianas se comercializan generalmente en forma de polvo, líquido o pastillas, y se dosifican en función del volumen del sistema y el tipo de residuo que se desea tratar.

Formato	Características de aplicación
Polvo	Puede disolverse previamente en agua antes de incorporarse al sistema.
Líquido	Permite una incorporación directa y se utiliza en formulaciones específicas.
Pastillas	Facilitan una liberación progresiva en determinados sistemas.
Bolsas hidrosolubles	Se emplean en aplicaciones de degradación de grasas, aceites, celulosa, lixiviados y otros compuestos.

La forma de presentación no determina por sí sola la eficacia del tratamiento. La selección debe basarse en el tipo de contaminante, las características del reactor y las condiciones necesarias para que los microorganismos sobrevivan, se reproduzcan y formen una biomasa activa.

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Aplicaciones en fosas sépticas, EDAR e industrias

El uso habitual de este sistema, supone la supresión de la materia orgánica biodegradable. La utilización de este método es una de las más extendidas en el tratamiento de aguas residuales por su simplicidad y bajo coste de ejecución.

No sólo se aplica a usos urbanos. Además, la eficacia que ofrece este sistema de tratamiento de aguas residuales, hace que, su aplicación llegue más allá del tratamiento de aguas urbanas.

Muchas industrias empleen este sistema para el tratamiento de sus aguas, tales como industrias químicas, refinerías petrolíferas, papelera, entre otras.

Los sistemas biológicos pueden aplicarse a depuradoras domésticas y fosas sépticas, estaciones depuradoras urbanas e industriales, depuradoras de bodegas, cerveceras, refrescos y zumos, aguas grises para hoteles, apartamentos y camping, y redes de aguas de lixiviados y compostaje.

También pueden utilizarse en industrias agroalimentarias, mataderos, conserveras, cítricas, lácteas, alimentos elaborados, snacks, cosmética, farmacia, minería, papel, cartón, artes gráficas, química, petroquímica, metalurgia, textil, tintura, estampación, acabados y lavanderías industriales.

La selección del proceso biológico más adecuado debe relacionarse siempre con las características propias del efluente, la naturaleza de la industria, la calidad precisada en el agua y las condiciones individuales de la empresa o usuario que requiere el sistema.

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