Descarga TFM: Estudio de la población de bacterias nitrificantes y su relación con los parámetros de las EDAR

Resumen


La presencia de compuestos nitrogenados en el efluente de los procesos de fangos activos puede perjudicar la calidad de las aguas receptoras. Los principales compuestos nitrogenados presentes en el agua efluente de las estaciones depuradoras de aguas residuales (EDAR) son el amonio (NH4+), los nitritos (NO2-) y los nitratos (NO3-). Entre los efectos negativos, consecuencia del vertido de estos compuestos al medio acuático receptor, podemos destacar el agotamiento de oxígeno disuelto (OD), la toxicidad y la eutrofización. La eliminación biológica de nitrógeno se realiza mediante la combinación de los procesos de nitrificación y desnitrificación. La nitrificación depende de la presencia de poblaciones de bacterias nitrificantes encargadas de realizar dicha transformación.
En este trabajo se ha identificado y cuantificado la población de bacterias nitrificantes presentes en el licor mezcla de la EDAR de Quart Benager (Valencia) a lo largo de un año, incluyéndose el análisis de su evolución temporal así como la determinación de posibles relaciones entre las variables operacionales, físico-químicas y la presencia de protistas en el fango activo. De esta forma se podrán conocer los factores físico-químicos y operacionales que afectan especialmente a las distintas poblaciones nitrificantes, favoreciendo o inhibiendo ciertas especies, así como también determinar bioindicadores de este proceso en el sistema. La determinación de la población de bacterias nitrificantes se llevó a cabo mediante la técnica molecular de hibridación in situ con sondas marcadas con fluorocromos (FISH). La cuantificación de las bacterias amonio-oxidantes (AOB) se ha realizado con las sondas: Nso1225, Nmo218, NEU y Nse1472 y de las bacterias nitrito-oxidantes con las sondas: Ntspa662 y NIT3. Las sondas que dieron señal positiva, correspondientes a las bacterias AOB, fueron del género Nitrosomonas, siendo el principal subgénero de las AOB las N.oligotropha; también se observó una menor presencia de bacterias del género Nitrosococcus mobilis. Por otra parte el género dominante de bacterias NOB fue Nitrospira.
Al realizar el análisis estadístico se observaron correlaciones importantes entre algunos de los parámetros físico-químicos y la cantidad de bacterias nitrificantes. Estos parámetros físico-químicos corresponden principalmente a la demanda química de oxígeno (DQO) del afluente y a los compuestos nitrogenados del afluente y del efluente. Con respecto a los parámetros operacionales se obtuvieron correlaciones positivas para la edad de fango (EF) y las bacterias nitrificantes y correlaciones negativas para la carga másica con respecto a las mismas. Con respecto a los protistas presentes, pudo observarse que los ciliados reptantes podrían desempeñar una función bioindicadora importante del proceso de nitrificación, debido a que su presencia aumenta cuando se incrementa la cantidad de bacterias nitrificantes en el licor mezcla.

Abstract (Study of the population of nitrifying bacteria and its relation with physical-chemical, biological and operational parameters in a WWTP)

The presence of nitrogen compounds in the effluent of activated sludge processes may harm the quality of surface water systems. The principal nitrogen compounds which can be found in the effluent of sewage treatment plants are ammonium (NH4+), nitrites (NO2-) y nitrates (NO3-). The dumping of these components to the environment may have negative impacts on aquatic systems like depletion of dissolved oxygen, toxicity and eutrophication.
The biological elimination of nitrogen is realized applying the processes of nitrification and
denitrification. The nitrification process depends on the presence of nitrifying bacteria populations. This work was made in order to indentify and quantify the population of nitrifying bacteria in the effluent of the sewage treatment plant Quart Benager (Valencia) in the observation period of one year. The main objectives were the analysis of the temporal evolution of the bacteria population as well as the determination of possible relations between operational parameters, physical and chemical parameters and the presence of protozoa. This investigation helps to identify the most important physical-chemical and operational factors and their effect on the different nitrifying bacteria populations, accelerating or inhibiting the growth of certain species, as well as the determination of bioindicators in the nitrification process. The determination of the nitrifying bacteria populations was realized applying the molecular technique FISH (Fluorescent in situ hybridization). Ammonium oxidizing bacteria (AOB) were indentified using the probes Nso1225, Nmo218, NEU y Nse1472, nitrite oxidizers (NOB) with the probes Ntspa662 y NIT3. The AOB´s detected and quantified in the effluent were members of the genus Nitrosomonas, with N.oligotropha as the principal subgenus. Furthermore a minor presence of the genus Nitrosococcus mobilis was observed. On the other hand the predominating genus of NOB was the Nitrospira. Appling statistical analysis, important correlations between physical-chemical parameters and the quantity of nitrifying bacteria were found. The chemical oxygen demand (COD) of the tributary water as well as nitrogen compounds in the tributary and effluent water turned out to be the most important physical-chemical parameters. Considering the operational parameters, positive correlations between the age of the sludge and nitrifying bacteria and negative correlations between mass load and bacterial growth were observed. The observation of protozoa indicates that crawling ciliates could have an important function as bioindicators in the nitrification process, because the presence of this protozoa increased with increasing amount of nitrifying bacteria

 

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