Estudio de las relaciones de Gordonia con parámetros operacionales y físico-químicos en EDAR de la Comunidad Valenciana

Abstract

[EN] Hundreds of thousands of different types of microorganisms grow in conventional wastewater treatment processes which, when found in biological reactors, constitute real ecosystems. These exhibit changing dynamics due to the characteristics of the effluent, environmental factors and others which are specific to the species of that ecosystem. Sludge population dynamics evolve extremely quickly as those microorganisms that compose them develop new generations in days and sometimes within hours. Population imbalances can cause many problems in the development of purification processes, ranging from the inability of the sludge settleability, to foaming, which eventually alters the desired effluent quality. Foaming occurs in circumstances where bacteria, usually Mycolata spp., form foam generating problems in biological reactors, secondary clarifiers or even sludge digesters. This not only results in annoying emulsion, mud overflowing tanks, but it also becomes a drastic decline in the quality of the effluent, health issues for plant operators and an increase in cleaning and elimination of foam operating costs. The following thesis studies one of the genres that have been identified in previous studies as a cause of the foaming phenomena. The Gordonia, a genus made up of almost three dozen bacteria, of which several species are responsible for severe respiratory infections. Hence the importance of finding what mechanisms lead to these bacteria to develop foam. We have performed a study of the population of this genre a year in two WWTP in the Valencian Community. The WWTP Quart-Benager and WWTP Castellón de la Plana, which presented problems of foam of biological character. The sludge of biological reactors were sampled during that year with a sampling of 15 days period approximately and is monitored operating parameters of the WWTP which fall into three groups: chemical, operational, and liquor mixture parameters. The collected sludge samples were fixed and treated by the FISH technique to make an identification of the genus Gordonia and thus perform a quantification of the filaments in the flocs by the subjective rate of Eikelboomm. Once there were all the hybridizations and quantifications via the epi-fluorescence microscope observation, was carried out a statistical survey of exploratory character through the use of two statistical tools such as; the coefficient of correlation of Spearman and analysis of principal components (PCA). They were selected through preliminary exploratory analysis that parameters had greater significance against the population of Gordonia, these parameters were exposed in detail and compared with the existing studies in order to be able to extrapolate conclusions. The findings are; the hybridizations made through the FISH technique corroborated the observations made using traditional microscopy, confirming that the observed Mycolata were of the genus Gordonia; nitrogen and phosphorus compounds have a very significant influence on the evolution of the genus Gordonia filaments; the temperature and content in oils and fats, has presented a very meaningful relationship with the population of Gordonia

[ES] En los procesos de depuración de aguas residuales de tipo convencional se desarrollan centenares de miles de tipos distintos de microorganismos que constituyen en los reactores biológicos auténticos ecosistemas que presentan una dinámica cambiante debido a las características del afluente, factores ambientales y propios de las especies que conforman ese ecosistema. La dinámica poblacional de los fangos evoluciona con muchísima rapidez ya que los microorganismos que los componen desarrollan nuevas generaciones en días y en ocasiones en horas. Los desequilibrios poblacionales pueden producir multitud de problemas en el desarrollo de los procesos de depuración que van desde la imposibilidad de sedimentabilidad de los fangos, hasta la formación de espumas biológicas, foaming, que en definitiva alteran la calidad del efluente deseado. El foaming se produce en circunstancias en las que bacterias, generalmente Mycolatas, forman espumas generando problemas en los reactores biológicos, decantadores secundarios o clarificadores o incluso en los digestores de fangos. Esto no se traduce exclusivamente en la molesta emulsión del fango que desborda los tanques, sino que además se traduce en un descenso drástico en la calidad del efluente, en problemas de carácter sanitarios para los operarios de planta y un incremento en los costes de operación por la limpieza y eliminación de las espumas.Los objetivos del presente trabajo han sido el estudio de uno de los géneros que han sido señalados en estudios precedentes como causantes de fenómenos de foaming. Se trata del género Gordonia el cual está compuesto por casi tres decenas de bacterias de las cuales varias especies son causantes de infecciones respiratorias graves. De ahí la importancia de encontrar qué mecanismos llevan a estas bacterias a desarrollar espumas. Se ha realizado un estudio de la población de dicho género a lo largo de un año en dos EDAR de la Comunidad Valenciana. La EDAR de Quart-Benager y la EDAR de Castellón de la Plana, las cuales presentaban problemas de espumas de carácter biológico. Se muestrearon los fangos de los reactores biológicos durante dicho año con un periodo de muestreo de 15 días aproximadamente y se monitorizaron parámetros de funcionamiento de las EDAR que se engloban en tres grupos: parámetros físico-químicos, operacionales y del licor de mezcla. Las muestras de fangos recogidas fueron fijadas y tratadas mediante la técnica FISH para poder realizar una identificación del género Gordonia y de esta manera poder realizar una cuantificación de los filamentos existentes en los flóculos mediante el índice subjetivo de Eikelboomm. Una vez se realizaron todas las hibridaciones y las cuantificaciones mediante la observación con microscopio de epifluorescencia, se realizó un estudio estadístico de carácter exploratorio mediante el empleo de dos herramientas estadísticas como son; el coeficiente de correlación de Spearman y el Análisis de Componentes Principales (PCA). Se seleccionaron mediante análisis exploratorios previos qué parámetros presentaban mayor significancia frente a la población de Gordonia, estos parámetros fueron expuestos con detalle y comparados con los estudios existentes en la materia a fin de poder extrapolar conclusiones. Las conclusiones obtenidas son; que las hibridaciones realizadas mediante la técnica FISH corroboraron las observaciones realizadas mediante microscopía tradicional confirmando que los Mycolata observados eran del género Gordonia; los compuestos del nitrógeno y fósforo presentan una influencia muy significativa en la evolución de filamentos del género Gordonia; la temperatura y el contenido en aceites y grasas ha presentado una relación muy significativa con la población de Gordonia.

[CA] En els processos de depuració d'aigües residuals de tipus convencional es desenrotllen centenars de milers de tipus diferents de microorganismes que constituïxen en els reactors biològics autèntics ecosistemes que presenten una dinàmica canviant a causa de les característiques de l'afluent, factors ambientals i propis de les espècies que conformen eixe ecosistema. La dinàmica poblacional dels fangs evoluciona amb moltíssima rapidesa ja que els microorganismes que els componen desenrotllen noves generacions en dies i de vegades en hores. Els desequilibris poblacionals poden produir multitud de problemes en el desenrotllament dels processos de depuració que van des de la impossibilitat de sedimentabilidad dels fangs, fins a la formació de bromeres biològiques, foaming, que en definitiva alteren la qualitat de l'efluent desitjat. El foaming es produïx en circumstàncies en què bacteris, generalment Mycolatas, formen bromeres generant problemes en els reactors biològics, decantadors secundaris o clarificadors o inclús en els digestors de fangs. Açò no es traduïx exclusivament en la molesta emulsió del fang que desborda els tancs, sinó que a més es traduïx en un descens dràstic en la qualitat de l'efluent, en problemes de caràcter sanitaris per als operaris de planta i un increment en els costos d'operació per la neteja i eliminació de les bromeres. Els objectius d'aquest treball van ser l'estudi d'un dels gèneres que han estat identificades en estudis previs per provocar fenòmens d'escuma. És del gènere Gordonia. El gènere Gordonia consisteix en bacteris de gairebé tres dotzenes que diverses espècies són causa de greus infeccions respiratòries. Per tant, la importància de trobar mecanismes per conduir a aquests bacteris desenvolupar bromeres. Se ha realitzat un estudi de la població d'aquest gènere a l'any en dues EDAR a la Comunitat Valenciana. L'EDAR de Quart-Benager i EDAR Castelló de la Plana, que presenta problemes d'escuma de caràcter biològic. Els fangs de reactors biològics es van mostrejar durant l'exercici amb un mostreig de període de 15 dies aproximadament i es controla funcionament paràmetres de l'EDAR que cauen en tres grups: paràmetres físico-químics, operacionals i del licor mescla. Les mostres de fangs recollits van ser fix i tractats mitjançant la tècnica FISH per fer una identificació del gènere Gordonia i així realitzar una quantificació dels filaments en els flòculs conjuntament per la taxa subjectiu dels Eikelboomm. Una vegada hi havia totes les hibridacions i quantificacions amb mitjançant la observació microscòpica epi-fluorescència, es va realitzar una enquesta de caràcter exploratori mitjançant l'ús de dues eines estadístiques com; el coeficient de correlació de Spearman i el anàlisi de components principals (PCA). Ells van ser seleccionats mitjançant anàlisi exploratòria preliminar que paràmetres tingut major significat contra la població de Gordonia, aquests paràmetres van ser exposats en detall i en comparació amb els estudis existents per tal de ser capaços d'extrapolar conclusions. Els resultats són; les hibridacions realitzades a través de la tècnica FISH corroborats les observacions formulades mitjançant microscòpia tradicional confirmant que eren la Mycolata observada del gènere Gordonia; nitrogen i fòsfor compostos tenen una influència molt important en l'evolució dels filaments Gordonia gènere; la temperatura i contingut en olis i greixos ha presentat una relació molt significativa de la població de Gordonia