CIENCIAS BIOLÓGICAS 

 

 

 

 

 

ALUMNO: Quiroz Ruiz Hans Ramón

CURSO: Microbiología acuática

TEMA: * DBO

* Microflora de aguas residuales

DOCENTE: Olga Francia Arana

Lambayeque, diciembre del 2012 

ÍNDICE

INTRODUCCIÓN ………………………………………………………….………… 1

DEMANDA BIOQUIMICA DE OXIGENO.…………….……………………….……… 2

Aspectos Teóricos Generales.…………………..…………………………….……….. 2

DBO carbonácea……………..………………….…………….…….…..…....…. 3 DBO nitrogenada……..……….……………….….………………..….…….….. 3

OD(Oxigeno disuelto)………………………………………….……….….….….….. 4

Interferencias en la DBO...................................……………………………… 4

DEMANDA QUÍMICA DE OXÍGENO………...…………………….……………….… 4

Relación entre DBO y DQO…………….………………………………………… 6

MÉTODO DE ANÁLISIS DE LA DBO…….…………….……..………….………… 7

Reactivos……………………………….………………………………………….. 7 Equipo y materiales…….……………….………………………………….…….. 8 Limpieza del material…….………………………………….……………………. 9

PROCEDIMIENTO ……………………………………………………………………. 9

Preparación de agua para dilución……………….………………………….. 9 Control del agua de dilución……..……………………………………….….. 10 Control de la glucosa-ácido glutámico…..……………………………..…… 10 Inóculo………………………………….………………………………………. 11 Pre-tratamiento de la muestra ….……………………………...………….. 11

Muestras sobresaturadas con OD………………………………… 12 Inhibición de la nitrificación…….…………………………………… 12

Técnica de dilución………………………………………………………………. 12

Determinación del OD inicial…..………………………………………….….. 13

Método yodométrico…………………………….……………… 13 Método electrométrico……………………………………………. 13

Determinación del OD final………………………………………………….. 14

Diagrama de flujo del Procedimiento para determinar OD……………......….. 14

Diagrama de flujo del procedimiento DBO…………………………..…………….15

MICROFLORA DE AGUAS RESIDUALES……………………………….…….………..17

Microorganismos patógenos vinculados al agua…………………..17

Tipología de los microorganismos presentes en aguas residuales……………………………………………………………………...17 Concentración de microorganismos presentes en aguas residuales……………………………………………………………………….…….18

TRATAMIENTO BIOLÓGICO DE AGUAS RESIDUALES……………………..21

PROCESOS ANAEROBIOS….……………………………….………… 21 PROCESOS AEROBICOS……..……………………………….……….. .22

REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS…………………………………………………… 25  

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INTRODUCCION

La contaminación del agua se debe principalmente a la incorporación de materias extrañas al agua, como microorganismos, productos químicos, residuos industriales y de otros tipos, o aguas residuales. Estas materias deterioran la calidad del agua y la hacen inútil para sus usos posteriores.

Gracias a que gran parte de los contaminantes de las aguas residuales y superficiales son orgánicos, en el tratamiento de estas es aprovechada dicha coyuntura para removerlos a partir de procesos de biodegradación en los que participan microorganismos que se alimentan de este material, en presencia de oxigeno. En este sentido para desarrollar este procedimiento es necesario determinar cuanta cantidad de oxigeno necesitan estos microorganismos para consumir la materia orgánica presente en el agua. A este tratamiento se le conoce como DBO.

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DEMANDA BIOLÓGICA DE OXÍGENO (D.B.O.)  

I. ASPECTOS TEÓRICOS GENERALES

Es un parámetro indispensable cuando se necesita determinar el estado o la calidad del agua de ríos, lagos, lagunas o efluentes.

La demanda 'bioquímica' de oxígeno (DBO), es un parámetro que mide la cantidad de materia susceptible de ser consumida u oxidada por medios biológicos que contiene una muestra líquida, disuelta o en suspensión. Se utiliza para medir el grado de contaminación, normalmente se mide transcurridos cinco días de reacción (DBO5), y se expresa en miligramos de oxígeno diatómico por litro (mgO2/l). El método de ensayo se basa en medir el oxígeno consumido por una población microbiana en condiciones en las que se ha inhibido los procesos fotosintéticos de producción de oxígeno en condiciones que favorecen el desarrollo de los microorganismos especialmente bacterias sean aerobias o anaerobias facultativas: Pseudomonas, Escherichia, Aerobacter, Bacillius, además de hongos y plancton.

La curva de consumo de oxígeno suele ser al principio débil y después se eleva rápidamente hasta un máximo sostenido, bajo la acción de la fase logarítmica de crecimiento de los microorganismos.

Es un método aplicable en aguas continentales (ríos, lagos o acuíferos), aguas negras, aguas pluviales o agua de cualquier otra procedencia que pueda contener una cantidad apreciable de materia orgánica. Este ensayo es muy útil para la apreciación del funcionamiento de las estaciones depuradoras. No es aplicable, sin embargo, a las aguas potables, ya que al tener un contenido tan bajo de materia oxidable la precisión del método no sería adecuada. En este caso se utiliza el método de oxidabilidad con permanganato potásico.

El método pretende medir, en principio, exclusivamente la concentración de contaminantes orgánicos. Sin embargo, la oxidación de la materia orgánica no es la única causa del fenómeno, sino que también intervienen la oxidación de nitritos y de las sales amoniacales, susceptibles de ser también oxidadas por

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las bacterias en disolución. Para evitar este hecho se añade N-aliltiourea como inhibidor. Además, influyen las necesidades de oxígeno originadas por los fenómenos de asimilación y de formación de nuevas células.

Cuanto mayor cantidad de materia orgánica contiene la muestra, más oxígeno necesitan sus microorganismos para oxidarla (degradarla).

También se producen variaciones significativas según las especies de gérmenes, concentración de estos y su edad, presencia de bacterias nitrificantes y de protozoos consumidores propios de oxígeno que se nutren de las bacterias, entre otras causas. Es por todo esto que este test ha sido constantemente objeto de discusión: sus dificultades de aplicación, interpretación de los resultados y reproductibilidad se deben al carácter biológico del método.

Según las reglamentaciones, se fijan valores de D.B.O. máximo que pueden tener las aguas residuales, para poder verterlas a los ríos y otros cursos de agua. De acuerdo a estos valores se establece, si es posible arrojarlas directamente o si deben sufrir un tratamiento previo.

DBO carbonácea

Para el análisis de DBO carbonácea se inhiben las bacterias nitrificantes con agentes específicos como azul de metileno o por medio de pre tratamientos como pasteurización, cloración o acidificación. Es utilizada por las bacterias para degradar compuestos organicos de carbono

DBO nitrogenada o DBON

Es la cantidad de oxigeno necesaria para que los microorganismos oxiden el amoniacao presente en la materia orgánica a nitrato y luego a nitrito

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II. OD (OXIGENO DISUELTO)

El oxigeno disuelto es necesario para mantener las condiciones de vida de los seres que viven en el agua y por tanto es un parámetro importante en el análisis de la polución de un cuerpo de agua. El OD es consumido por los seres vivos especialmente los microorganismos descomponedores de la materia orgánica. La concentración de OD en el agua aumenta por fotosíntesis de las plantas y algas acuáticas o por re-aireación, en contacto con la atmosfera.

El OD tiene una concentración máxima para ciertas condiciones de temperatura e salinidad del agua, que es conocida como concentración de saturación de oxigeno disuelto en agua con salinidad cero y en condiciones de presión atmosférica media al nivel del mar.

Tabla 1. Concentración de OD de saturación para diferentes temperaturas del agua. Valores correspondientes a aguas dulces (salinidad cero presión atmosférica al nivel del mar)

TEMPERATURA DEL AGUA ºC CONCENTRACION DE OD (mg.l-1)

0 14.6 5 12.7 10 11.3 15 10.1 20 9.1 25 8.2 30 7.5 40 6.4

INTERFERENCIAS EN LA DBO

• El pH ácido o alcalino • Cloro residual • Nitritos: Es la interferencia más común en las muestras de

DBO5 incubadas. • Sustancias inorgánicas y orgánicas reductoras.

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El pH expresa el grado de acidez o alcalinidad del agua, en valores de 0 a 14, siendo que valores inferiores a 7 indican aguas ácidas e valores superiores a 7 indican aguas alcalinas. El pH del medio (agua) controla as reacciones químicas de muchos otros poluentes. Valores bajos de pH aceleran a descomposición de materiales potencialmente tóxicos. Valores altos de pH pueden llevar a un aumento en la concentración de amonio, que es tóxico para los peces.

III. DEMANDA QUÍMICA DE OXÍGENO

Llamada también demanda inmediata, es la cantidad de oxígeno que sustancias reductoras, como la materia orgánica, presentes en un agua residual necesitan para descomponerse, sin la intervención de microorganismos.

La DQO no diferencia la materia orgánica biológicamente oxidable y la biológicamente inerte.

La glucosa y la lignina pueden ser oxidadas químicamente en la prueba de la DQO pero sólo la glucosa es oxidada en la DBO debido a que no existen bacterias capaces de asimilar la lignina.

Esto ocurre en residuos provenientes de las fábricas de pulpa y papel, las cuales tienen altas DQO y relativamente bajas DBO.

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La OPS maneja como criterios para calificar la contaminación de los ríos y quebradas los siguientes parámetros:

Río muy limpio DQO < 2 mg/L Río limpio DQO: 2,5 mg/L Río sucio DQO: 5 mg/L Río en malas condiciones DQO > 7 mg/L

En el análisis de la DQO se utiliza el dicromato de potasio como OXIDANTE, dado que es capaz de oxidar casi todos los compuestos orgánicos excepto los ácidos grasos de bajo peso molecular, los cuales requieren catalizadores como Ion plata, y la piridina y los hidrocarburos aromáticos que no pueden ser oxidados.

El dicromato puede obtenerse como reactivo puro, permitiendo preparar soluciones exactas por peso y dilución con agua. Es un oxidante fuerte en soluciones ácidas.

RELACIÓN ENTRE DBO Y DQO

La DBO y la DQO son los parámetros más importantes en la caracterización de las aguas residuales. La DBO consiste de un proceso biológico y como tal no está exento de los problemas que conlleva un análisis de este tipo. Si no se tienen los cuidados y la experiencia necesaria los resultados conducen a errores y malas interpretaciones. Otra desventaja de la DBO es que se requiere de mucho tiempo para el término del análisis, por lo que los resultados solo estarán disponibles hasta cinco días después de que se inicia la prueba.

La DQO es una prueba que solo toma alrededor de tres horas, por lo que los resultados se pueden tener en mucho menor tiempo que lo que requiere una prueba de Demanda Bioquímica de Oxigeno. Es posible para un agua superficial o residual correlacionar su valor de DBO y DQO, para estimar la DBO con un valor conocido de DQO. Desde luego, la muestra de agua deberá provenir siempre del mismo origen, y tener dentro de un estrecho margen de variación, las mismas cualidades entre cada muestreo y análisis efectuado.

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IV. MÉTODO DE ANÁLISIS DE LA DBO

El método consiste en la incubación a 20°C, de las muestras en botellas herméticamente cerradas para evitar la entrada de aire, durante 5 días. Se mide el oxígeno disuelto al iniciar y al finalizar la incubación. La DBO es la diferencia entre el OD inicial y el OD final.

Se recomienda analizar inmediatamente o enfriar la muestra a 4°C hasta por seis horas. Antes de analizarla se lleva a 20 °C. Las muestras compuestas se mantienen a 4°C y una vez se tenga la mezcla (períodos máximos de 24 horas) se analiza inmediatamente. No es posible poner grandes cantidades de muestra ya que además del material orgánico digerible, se requiere oxigeno para el metabolismo de las bacterias y la solubilidad del oxigeno en el agua es bastante limitada (aproximadamente 8 mg/l 25ºC y 1 atm. de presión). Si el material orgánico está en exceso de la cantidad de oxigeno requerido, como lo indica la ecuación (1) al término de la prueba no hay oxigeno disuelto que se pueda medir y no es posible evaluar la DBO.

La ecuación (2) es la deseable, ya que de esta manera si se puede determinar la cantidad de oxigeno consumido, restando el oxigeno disuelto al final de la prueba con el oxigeno inicialmente presente.

Bacterias + O2 + Sustrato Bacterias + Sustrato (1)

Bacterias + O2 + Sustrato Bacterias + O2 (2)

a) REACTIVOS

• Fosfato monobásico de potasio (KH2PO4) • Fosfato dibásico de potasio (K2HPO4) • Fosfato dibásico de sodio heptahidratado (Na2HPO4·7H2O) • Cloruro de amonio (NH4Cl) • Sulfato de magnesio heptahidratado (MgSO4·7H2O) • Cloruro de calcio anhidro (CaCl2) • Cloruro férrico hexahidratado (FeCl3·6H2O) • Ácido sulfúrico concentrado (H2SO4) • Hidróxido de sodio (NaOH) • Sulfito de sodio (Na2SO3)

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• 2-cloro-6 (triclorometil) piridina • Glucosa grado patrón primario (C6H12O6) • Ácido glutámico grado patrón primario(C5H9NO4) • Ácido clorhídrico (HCl) • Acido nítrico (HNO3)

Disolución amortiguadora de fosfato. 8,5 g de fosfato

Monobásico de potasio; 21,75 g de fosfato di-básico de potasio; 33,4 g de fosfato di-básico de sodio heptahidratado y 1,7 g de cloruro de amonio, disolver en 500 ml de agua y aforar a 1 l. El pH de la disolución debe ser de 7,2. Desechar el reactivo (o cualquiera de los siguientes reactivos) si hay algún signo de crecimiento biológico en el frasco de almacenamiento.

Disolución de sulfato de magnesio. 22,5 g de sulfato de magnesio heptahidratado, disolver en agua y diluir a 1 l.

Disolución de cloruro de calcio. 27,5 g de cloruro de calcio anhídro, disolver en agua y diluir a 1 l.

Disolución de cloruro férrico. 0,25 g de cloruro férrico hexahidratado, disolver en agua y diluir a 1 l.

Disolución de ácido sulfúrico (0,1N). 2,8 ml de ácido sulfúrico concentrado a 500 ml de agua, mezclar bien y diluir hasta 1 l.

Disolución de hidróxido de sodio (0,1N). 4,0 g de hidróxido de sodio, disolver en agua y diluir a 1 l.

Disolución de sulfito de sodio. 1,575 g de sulfito de sodio, disolver en agua y diluir a 1 l. Esta disolución no es estable; por lo que debe prepararse diariamente.

Disolución patrón de glucosa-ácido glutámico. Secar glucosa y ácido glutámico a 103ºC durante una hora. Pesar aproximadamente y con precisión 150,0 mg de glucosa y 150,0 mg de ácido glutámico, diluir en agua y aforar a 1 l. Preparar inmediatamente antes de usarla.

Disolución de cloruro de amonio. 1,15 g de cloruro de amonio y disolver en 500 ml de agua, ajustar el pH a 7,2 con disolución de hidróxido de sodio y aforar a 1 l. La disolución contiene 0,3 mg N ml-1

b) EQUIPO Y MATERIALES

• Incubador: Controlado por termostato a 20ºC ± 1ºC. Eliminar toda la luz para evitar la posibilidad de producción fotosintética de oxígeno disuelto.

• Balanza analítica con precisión de 0,1 mg

• Medidor de oxígeno disuelto

• Botellas de Winkler de 200-300 ml de capacidad.

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Medidores de oxigeno disuelto

c) Limpieza del material.

Para el lavado del material remojar durante 1 h en una disolución de ácido sulfúrico al 10 % y enjuagar con agua. Los detergentes con base de amoniaco no deben usarse para la limpieza del material. Los contenedores de las muestras deben lavarse con disolución de detergente no iónico, libre de metales, enjuagarse con agua, remojarse en ácido toda la noche y volver a enjuagarse con agua libre de metales. Para el material de cuarzo, politetrafloroetileno o material de vidrio debe dejarse remojando de 12 h a 24 h con agua regia (3 partes de HCl concentrado + 1 parte de HNO3 concentrado) después debe ser enjuagado con agua libre de metales. En los casos de que el material presente grasas, enjuagar con acetona y/o hexano.

PROCEDIMIENTO

i. Preparación de agua para dilución

colocar el volumen requerido de agua en un frasco y añadir por cada litro de agua 1 ml de cada una de las siguientes disoluciones: disolución de sulfato de Magnesio, disolución de cloruro de calcio, disolución de cloruro férrico y disolución amortiguadora de fosfatos. Preparar el agua de dilución diariamente.

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Analizar y almacenar el agua de dilución como se describe en

los incisos de tal forma que siempre tenga a mano agua de calidad garantizada.

Antes de usar el agua de dilución debe ponerse a una temperatura aproximada de 20ºC.

Saturar con oxígeno aireando con aire filtrado, libre de materia orgánica durante 1h por lo menos.

Si la muestra presenta alto contenido de biocidas como cloro o se sabe de su bajo contenido de materia orgánica, es necesario inocular la muestra. Si se requiere, sembrar el agua de dilución como se indicara luego

ii. Control del agua de dilución

Utilizar este procedimiento como una comprobación aproximada de la calidad del agua de dilución. Si la disminución de oxígeno disuelto del agua excede de 0,2 mg l-1, obtener agua de mejor calidad mejorando la purificación o usar agua de otra fuente.

Si se requiere inhibir la nitrificación, almacenar el agua de dilución sembrada en una habitación oscura a temperatura ambiente hasta que la captación de oxígeno disuelto se haya reducido lo suficiente para cumplir los criterios de comprobación del agua de dilución. No se recomienda su almacenamiento cuando la DBO5 se va a determinar sin inhibir la nitrificación ya que pueden desarrollarse microorganismos nitrificantes durante ese tiempo. Si el agua de dilución no ha sido almacenada para mejorar su calidad, añadir suficiente inóculo como para un consumo de OD de 0,05 mg l-1 a 0,1 mg l-1 en cinco días a 20°C. Al Incubar en un frasco Winkler lleno de agua de dilución durante cinco días a 20°C, el consumo no debe ser mayor a 0,2 mg l-1 y preferiblemente no menor a 0,1 mg l-1.

iii. Control de la glucosa-ácido glutámico

Utilizar la disolución de glucosa ácido glutámico como disolución madre de control. La glucosa tiene una tasa excepcionalmente alta y variable de oxidación, pero cuando se utiliza con ácido glutámico, dicha tasa se estabiliza y es similar a la obtenida en muchas aguas residuales municipales.

Alternativamente, si un agua residual particular contiene un componente principal identificable que contribuya a la DBO5, utilizar este compuesto en lugar de la glucosa-ácido glutámico.

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Determinar la DBO5 de una disolución al 2 % de la disolución de control patrón de glucosa ácido glutámico utilizando las técnicas expuestas en los incisos

iv. Inóculo Es necesario contar con una población de microorganismos

capaces de oxidar la materia orgánica biodegradable de la muestra. El agua residual doméstica, los efluentes no clorados o sin desinfección, los efluentes de las plantas de tratamiento de desechos biológicos y las aguas superficiales que reciben las descargas de aguas residuales que contienen poblaciones microbianas satisfactorias.

Algunas muestras no contienen una población microbiana suficiente (por ejemplo, algunos residuos industriales no tratados, residuos desinfectados, residuos de alta temperatura o con valores de pH extremos).

Para tales residuos, sembrar el agua de dilución añadiendo una población de microorganismos. La mejor siembra es la que proviene del efluente de un sistema de tratamiento biológico de aguas residuales. Cuando se usa como siembra el efluente de tratamiento biológico de sistema de aguas residuales se recomienda la inhibición de la nitrificación. Cuando no se disponga de ésta, utilizar el sobrenadante del agua residual doméstica después de dejarlo reposar a temperatura ambiente durante al menos 1 h, pero no más de 36 h. Determinar si la población existente es satisfactoria haciendo la prueba de la siembra en una muestra para DBO5. El incremento del valor de la DBO5 indica una siembra exitosa.

v. Pre-tratamiento de la muestra

Neutralizar las muestras a un pH entre 6,5 y 7,5 con ácido sulfúrico o hidróxido de sodio de concentración tal que la cantidad de reactivo no diluya la muestra en más del 0,5 %. El pH del agua de dilución sembrada no debe verse afectado por la dilución de la muestra. Si es posible, evitar las muestras que contengan cloro residual, tomándolas antes del proceso de cloración. Si la muestra ha sido clorada pero no hay residuo detectable de cloro, sembrar el agua de dilución. Si hay cloro residual, eliminar el cloro de la muestra y sembrar con inóculo. No se deben analizar las muestras cloradas sin sembrar el agua de dilución. En algunas muestras, el cloro desaparece en el lapso de 1 h a 2 h después de su exposición a la luz. Esto suele ocurrir durante el

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transporte o la manipulación de la muestra. Para las muestras en las que el residuo de cloro no se disipe en un tiempo razonablemente corto, eliminar el cloro residual añadiendo disolución de sulfito de sodio. Determinar el volumen requerido de disolución de sulfito de sodio cuantificando el cloro residual total. Añadir a la muestra neutralizada el volumen relativo de la disolución de sulfito de sodio determinada por la prueba anterior, mezclar y después de 10 min a 20 min, comprobar el cloro residual de la muestra.

Muestras sobresaturadas con OD

En aguas frías o en aguas donde se produce la fotosíntesis (aguas de embalses), es posible encontrar muestras que contienen más de 9,0 mg OD l-1 a 20ºC. Para evitar la pérdida de oxígeno durante la incubación de tales muestras, reducir el OD por saturación, calentando la muestra aproximadamente a 20°C en frascos parcialmente llenos mientras se agitan con fuerza o se airean con aire limpio, filtrado y comprimido. Ajustar la temperatura de la muestra a 20°C ± 1°C antes de hacer diluciones.

Inhibición de la nitrificación Si se requiere inhibir la nitrificación adicionar 3,0 mg de 2-cloro-6(triclorometil) piridina (ver inciso 6.11) a cada uno de los frascos antes de recolectar o bien adicionar la cantidad suficiente de agua para tener una concentración de 10 mg l-1 aproximadamente. Entre las muestras que requieren inhibición de la nitrificación se incluyen, los efluentes tratados biológicamente, las muestras sembradas con efluentes tratados biológicamente y las aguas superficiales entre otras. Debe hacerse la observación del uso de inhibición del nitrógeno cuando se presente el informe de los resultados.

vi. Técnica de dilución

Las diluciones que dan lugar a un OD residual mayor de 1 mg l-1 y una captación de OD de al menos 2 mg l-1. La técnica da mejores resultados cuando el OD está entre 1-2 mg/L (Odi – Odf) después de 5 días de incubación, producen los resultados

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más confiables. Hacer varias diluciones (al menos 3) por duplicado de la muestra preparada para obtener una captación de OD en dicho intervalo. La experimentación con una muestra concreta permite el uso de un número menor de diluciones. En ausencia de datos previos, utilizar las siguientes diluciones: Si no se tienen datos, se realizan diluciones así:

0 –1 % para residuos industriales fuertes 1 – 5 % para aguas residuales depuradas 5 – 25 % para efluentes de plantas de tratamiento biológico 25 – 100 % para aguas de corrientes y ríos contaminados.

El inoculo se agrega el agua de dilución en cantidades conocidas. Diluciones preparadas directamente en frascos tipo Winkler. Utilizando una pipeta volumétrica, añadir el volumen de muestra deseado a frascos Winkler individuales de 300 ml. Añadir cantidades adecuadas del material de siembra a los frascos tipo Winkler o al agua de dilución. Llenar los frascos con suficiente agua de dilución, sembrada si es necesario, de forma que la inserción del tapón desplace todo el aire, sin dejar burbujas. No realizar diluciones mayores de 1:300 (1 ml de la muestra en un frasco). Determinar el OD inicial en uno de los frascos de cada una de las diferentes diluciones. En los frascos de los duplicados de cada una de las diluciones, Ajustar herméticamente el tapón, poner un sello hidráulico y la contratapa e incubar durante 5 días a 20ºC. vii. DETERMINACIÓN DEL OD INICIAL

Método yodométrico La determinación del OD inicial se realiza por medio del método yodométrico de azida modificado. Método electrométrico La determinación del OD inicial se realiza por medio del método electrométrico con electrodo de membrana. Los aceites, grasas o cualquier sustancia que se adhiera a la membrana puede ser causa de baja respuesta en el electrodo. Emplear un blanco del agua de dilución como un control aproximado de la calidad del agua de dilución no sembrada y de la limpieza de los frascos de incubación. Junto con cada lote de

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muestras, incubar un frasco de agua de dilución no sembrada. Determinar el OD inicial y final. El consumo de OD no debe ser mayor de 0,2 mg l-1 y preferentemente no menor a 0,1 mg l-1. Incubar a 20ºC ± 1ºC las botellas de DBO5 que contengan las muestras con las diluciones deseadas, los controles de siembra, los blancos de agua de dilución y el control de glucosa-ácido glutámico. En caso de no contar con contratapas, diariamente se debe verificar que el sello hidráulico esté intacto en cada botella incubada, agregar agua si es necesario.

viii. DETERMINACIÓN DEL OD FINAL Después de 5 días de incubación determinar el OD en las diluciones de la muestra, en los controles y en los blancos. La medición del OD debe ser realizada inmediatamente después de destapar la botella de Winkler, para evitar la absorción de oxígeno del aire por la muestra.

Diagrama de flujo del Procedimiento para determinar OD

1. Recoger la muestra en una botella de winkler (300mL) 2. Adicionar 1 ml de sulfato de manganeso 3. Adicionar 1 ml de álcali-yoduro-nitruro. 4. Tapar con cuidado, evitando formación de burbujas. 5. Mezclar invirtiendo la botella varias veces. 6. Dejar reposar el precipitado y añadir 1 ml de H2SO4 7. Tapar y mezclar hasta desaparición del precipitado 8. Tomar 200 ml de solución original 9. Titular con tiosulfato 0,025 N, cuando aparezca el color

amarillo claro. 10. Adicionar gotas de almidón, aparece color azul, Continuar

titulando hasta desaparición del color

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Diagrama de flujo del procedimiento DBO

1. Preparar agua de dilución: V agua necesario + 1 ml de cada solución por cada litro + aire filtrado. Inocular el agua de dilución, si es necesario

2. realizar un control del agua de dilución: Odi-Odf(5días) ≤ 0,2 mg/L, Si es mayor mejorar el agua de dilución.

3. Tratar la muestra con H2SO4 1N o con NaOH 1N para obtener pH entre 6,4 y 8

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4. Adicionar Na2SO

3 si existe cloro residual

5. Ajustar temperatura a 20°C +/- 1°C 6. Adicionar inhibidores de nitrificación si es necesario 7. Diluir la muestra en la botella o en recipientes graduados 8. Llenar por duplicado primero con agua de dilución hasta la

mitad + el volumen de muestra seleccionado y terminar de llenar con el agua de dilución.

9. Mezclar bien con varilla de vidrio y llenar dos botellas con agua de dilución para el blanco.

10. Medir el OD inicial de una botella con muestra y de otra con agua de dilución. ODb i y ODm i.

11. Tapar las botellas herméticamente con sello hidráulico y Ponerlas a incubar a 20°C durante cinco días.

12. Medir ODb f y ODm f a los cinco días.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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MICROFLORA DE AGUAS RESIDUALES

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1. Microorganismos patógenos vinculados al agua.

1.1 Tipología de los microorganismos presentes en

aguas residuales

La eventual presencia de microorganismos patogénicos constituye una preocupación dominante, por el riesgo del agua reutilizada pueda ser un vehículo de transmisión de enfermedades y de esta forma ser un problema de salud pública. Las aguas como cualquier otra sustancia pueden tener grandes cantidades de microorganismos, bacterias, algas, protozoarios, fungos, virus la gran mayoría de los cuales son ubicuos e inofensivos para el hombre; sin embargo algunos microorganismos son patogénicos y su presencia en el agua hace de esta un medio privilegiado de distintas enfermedades, algunas muy peligrosas, y es la causa de elevadas tasas de mortalidad en los países en vías de desarrollo, principalmente en la población infantil. Los microorganismos patogénicos presentes en las aguas naturales provienen de las excreciones (heces y orina) de personas infectadas. Los patógenos presentes en las aguas residuales se clasifican en los siguientes grupos: bacterias, protozoarios, helmintos y virus. De los cuales son microorganismos los que se indican a continuación: Las bacterias son microorganismos unicelulares, de 1-2 mm de dimensión, que pueden presentar diversos formatos: cocos bacilos, vibriones, con forma helicoidal (espirilos) e filamentosas. Los protozoarios son microorganismos unicelulares, que ingieren alimentos de nutrición semejante al de los animales – captan, ingieren y digieren internamente masas sólidas o partículas alimentares. Son microbios relativamente grandes, con diámetros comprendidos entre 2 y 100 μm. Algunos protozoarios son móviles, por tener pseudópodos o por disponer de cilios. Algunas especies de protozoarios son parasitas.

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Los virus son partículas de ADN o de ARN envueltas por una cápsula proteica, y son parásitos obligatorios. Los virus son los más pequeños y los más simples de todos los microorganismos con un diámetro comprendido entre 0,01 e 0,3 μm. Cuando una célula parasitada por un virus muere, esta se lisa liberando gran número de nuevos virus. En la tabla 2 se muestra los géneros de patogénicos más comunes en las aguas residuales dentro de los grupos mencionados y con las enfermedades a las que dan origen 1.2 concentración de microorganismos presentes en aguas residuales La cantidad y tipología de los microorganismos presentes en las aguas residuales urbanas son muy variables de una población a otra variando también en la misma población los datos al transcurrir los meses e incluso los días. La cantidad y el tipo de los microorganismos dependen de factores relacionados con el estado de salud de la población (que está relacionado con las características socioeconómicas) y de factores condicionantes de sobrevivencia de estos microorganismos en las aguas. La cantidad de microorganismos (patógenos o no patógenos) excretados por cada individuo es muy elevada, expresándose en millones por gramos de heces. Ver tabla 3.

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Tabla 2. Grupo de patógenos más comunes vinculados al agua y sus enfermedades asociadas

Grupo

Microorganismo patogénico

Enfermedad

BACTERIAS

Campylobacter jejuni gastroenteritis E. coli patogénica Enteritis diarrea

S. typhi S. paratyphi

Otras espécies

Fiebre tifoidea Fiebre paratifoidea

salmonelosis Shigella spp.

Vibrio. cholerae Otros vibrios

Disentería bacilar. Cólera.

Yersinia enterocolitica Gastroenteritis y septicemia.

PROTOZOARIOS

Balantidium coli Disentería y úlcera del colon. Diarrea

Entamoeba histolytica

Úlcera del colon, disentería amebiana

absceso hepático Giardia lamblia Diarrea, mala

absorción

VIRUS

Enterovírus Poliovírus Parálisis meningitis

Reovírus

enfermedades respiratorias, gastroenteritis

Adenovírus

Conjuntivitis aguda, diarrea,

enfermedades respiratorias

Rotavírus Gastroenteritis

infantil. Virus de la hepatitis A hepatitis

HELMINTOS

Ancylostoma Duodenal

Distintos tipos de parasitosis

Ascaris lumbricoides Enterobius vermicularis

Hymenolepsis nana Necator americanus

Strongyloides stercoralis

Taenia saginata Taenia solium

Trichuris trichura

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Tabla 3. Concentración de microorganismos patógenos en aguas residuales no tratadas

Microorganismo

Carga excretada en

aguas residuales

(nº/g heces)

Concentración típica en aguas residuales no

tratadas (NMP/100 mL)

Bacterias

Coliformes totales

107-109

Coliformes fecales

105-108

Clostridium perfringens

103-105

enterococcus 104-105 Streptococcus

faecales 104-106

Pseudomonas aeruginosa

103-106

Shigella 107 100-103 Salmonella 108 102-104

Protozoarios Cryptosporidium parvum

101-105

Entamoeba histolystica

105 100-105

Giardia lamblia 105 101-104 Helmintos Huevos de

Ascaris lumbricoides

104 100-103

Virus Virus entéricos 107 103-104 Colífagos 102-104

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Citaremos aquí las bacterias más importantes dentro de las aguas residuales urbanas según los procesos que en ellas se efectúan:

Bacterias nitrificantes

Son las Nitrobacter y Nitrosomonas, que necesitan como fuente de energía reacciones químicas determinadas. Son aerobias. Las primeras oxidan el ácido nitroso y las segundas el amoniaco.

Bacterias ferruginosas y manganosas

Son las que extraen su energía de procesos de oxidación de sales ferrosas o manganosas, y pertenecen a ella los géneros Clonothrix, Leptothrix, etc.

Tiobacterias

Las Thiotrix, Beggiatoas y otras oxidan el SH2, y al agotar el gas oxidan el azufre producido a ácido sulfúrico.

Bacterias oxidantes del hidrógeno

Las Hydrogenomonas oxidan el hidrógeno producido por las bacterias heterótrofas en las fermentaciones de los glúcidos, produciendo agua.

TRATAMIENTO BIOLOGICO DE AGUAS RESIDUALES Específicamente el tratamiento biológico de las aguas residuales es considerado un tratamiento secundario ya que este está ligado íntimamente a dos procesos biológicos, los cuales pueden ser aerobios y anaerobios. PROCESOS ANAEROBIOS El proceso anaeróbico depende de reacciones de transferencia de H2

inter-especies como: • Digestión inicial de las sustancias macromoleculares por proteasas, polisacaridasas y lipasas extracelulares hasta sustancias solubles. • Fermentación de los materiales solubles a ácidos grasos. Las bacterias celulolíticas rompen las células en celulosa, celobiasa y glucosa libre; la glucosa es fermentada por anaerobios en varios productos de fermentación: acetato, propionato, butirato, H2 y CO2. • Fermentación de los ácidos grasos a acetato, CO2 e H2.

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PROCESOS AEROBICOS El crecimiento de los microorganismos y su actividad degradativa crecen proporcionalmente a la tasa de aireación. Las sustancias orgánicas e inorgánicas acompañantes productoras de enturbiamiento son el punto de partida para el desarrollo de colonias mixtas de bacterias y hongos de las aguas residuales, los flóculos que, con una intensidad de agitación decreciente, pueden alcanzar un diámetro de unos mm dividiéndose o hundiéndose después. La acción degradativa o depuradora de los microorganismos en un proceso se mide por el porcentaje de disminución de la DBO en las aguas residuales tratadas. Dicha disminución depende de la capacidad de aireación del proceso, del tipo de residuos y de la carga de contaminantes de las aguas residuales y se expresa así mismo en unidades de DBO. Entre las bacterias de los flóculos predominan las representantes de géneros con metabolismo aerobio-oxidativo como Zooglea, Pseudomonas, Alcaligenes, Arthrobacter, Corynebacterium, Acinetobacter, Micrococcus y Flavobacterium. Pero también se presentan bacterias anaerobias facultativas, que son fermentativas en ausencia de sustratos oxigenados, de los géneros Aeromonas, Enterobacter, Escherichia, Streptococcus y distintas especies de Bacillus. Todas las bacterias contribuyen con las cápsulas de mucílago y con las microfibrillas al crecimiento colonial y a la formación de los flóculos. En las aguas residuales con una composición heterogénea, la microflora se reparte equitativamente entre muchos grupos bacterianos. En la selección de bacterias y en la circulación y formación de flóculos juegan un importante papel los numerosos protozoos existentes, la mayoría de ellos ciliados coloniales y pedunculados de los géneros Vorticela, Epystilis y Carchesium, aunque también puedan nadar libremente como los Colpidium que aparecen a la par de ellos, alimentándose de las bacterias de vida libre que se encuentran tanto sobre la superficie como fuera de las colonias. Su función es esencial en la consecución de unas aguas claras y bien depuradas. Otros microorganismos que también intervienen en el tratamiento aerobio de aguas residuales son: Citrobacter, Serratia, mohos y levaduras que actúan mas de componentes acompañantes que de degradantes y algunas algas como Anabaena que convierte los poliuretanos en H2; Chrorella los alginatos los convierte en glicolato y Dulaniella los alginatos en glicerol.

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Cuando se presenta aportes de agua residual, desechos industriales y contaminantes, las alteraciones deben ser neutralizadas por los microorganismos de la flora nativa, la microflora del agua residual es muy rica en bacterias sin embargo no es muy diversa, muchas de ellas son proteolíticas como Pseudomona aeruginosa; P. fluorescens, Proteus vulgaris; Bacillus subtilis; B. cereus; Aerobacter cloacae y Zooglea ramigera. Suelen ser abundastes las degradadoras de almidon, azucares, grasas, urea y celulosa. Desde luego es importante la presencia de bacterias coliformes, que incluyen a E.coli; Aerobater aerogenes; Klebsiella y Citrobacter asi como la presencia de estreptococos que incluye a Streptococcus faecalis; estas bacterias son de origen fecal y saprofiticas. Tabla 4. Comparación de microfloras contenidas en aguas

Microflora acuática Microflora de aguas residuales

Virus escasos Virus entéricos Hongos presentes pero escasos;

esporas Hongos de los géneros Candida;

Cryptococus; Rhodoturula y Sacharomyces

Bacterias de las familias: Micrococcaceae

Corynebacteriaceae pseudomonas

vibrio y escasas levaduras

Bacterias típicas: Pseudomonas; P. fluorescens;

Bacillus subtilis; B. cereus; Proteus vulgaris; Aerobacter cloacae; Zooglea ramigera;

Clostridium perfringens; E.coli; Streptococcus faecalis y bacterias

patógenas Fitoplancton y zooplancton

diverso con pocos protozoarios y abundantes formas larvales

Fitoplancton y zooplancton no diverso, rico en ciliados y

flagelados Macro y microbentos abundante Macro y microbentos escaso o

ausente

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El vertimiento de agua residual a la zona costera genera un aumento de nutrientes y un crecimiento masivo de bacterias, hongos y virus, protozoarios y metazoarios que entre otros efectos ocasionan que la microflora natural sea inhibida, destruida o substituida por una microflora diferente. En ambientes eutróficos, los hongos como Sphaerotilus natans son muy abundantes, llegan a formar micelas en aguas muy contaminadas y tienen un fuerte consumo de oxigeno, lo que puede disminuir dramáticamente los niveles de oxigeno disuelto en el agua. La presencia de virus es frecuente cuando el agua está contaminada. Existen virus que atacan bacterias como Pseudomonas y Cianobacterias. La presencia de virus en grandes cantidades se asocian a la posibilidad de tener un papel significativo a nivel ecológico en el control de las bacterias y otras formas planctónicas, asi como por el intercambio genético entre bacterias acuáticas por transducción. Las levaduras pueden encontrarse flotando en aguas de ríos y son comunes en el agua residual.

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REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS

• Andreo M. Demanda Biológica de Oxígeno (D.B.O.). Argentina: Cricyt. Disponible en: http://www.cricyt.edu.ar/enciclopedia/terminos/DBO.htm [2012, 2 de noviembre]

• Cárdenas J.A. Demanda biológica de oxigeno. Disponible en:

http://200.69.103.48/comunidad/grupos/fluoreciencia/capitulos_fluoreciencia/calaguas_cap18.pdf [2012, 2 de noviembre]

• Ávila M; Bustillo L; Charris H; Mayorga E. DEMANDA BIOQUIMICA DE OXIGENO (DBO5). Barranquilla: Corporación Universitaria de la Costa; Laboratorio de Química Ambiental. Disponible en: http://www.slideshare.net/meliaviladavila/experiencia-dbo [2012, 3 de noviembre]

• Desconocido. CARACTERIZACIÓN DE AGUAS RESIDUALES POR DBO Y DQO. Ingeniería de Tratamiento de Aguas Residuales. Disponible en: http://www.oocities.org/edrochac/residuales/dboydqo2.pdf [2012, 6 de noviembre]

• INTRODUZINDO HIDROLOGIA. Qualidade da agua. Brasil. Universidade Federal do Rio Grande. Disponible en: http://galileu.iph.ufrgs.br/collischonn/apostila_hidrologia/cap%2019%20-20Qualidade%20de%20%C3%A1gua.pdf [2012, 8 de noviembre]

• UNAL. Conceptos básicos de análisis cuantitativo. Colombia. Disponible en: http://www.virtual.unal.edu.co/cursos/sedes/manizales/4090020/files/pdf/cap_3+.pdf [2012, 10 de noviembre]

MICROBIOLOGÍA ACUATICA 

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26  

• DETERMINACION DE LA DEMANDA BIOQUIMICA DE OXIGENO EN AGUAS NATURALES, RESIDUALES (DBO5) Y RESIDUALES TRATADAS. Disponible en: http://www.slideshare.net/miarenatha/10-demanda-bioquimica-de-oxigeno [2012, 10 de noviembre]

• Botello, A. V; Rendón Von Osten, J; Agraz-Hernandez,C. GOLFO DE MEXICO: CONTAMINACIÓN E IMPACTO AMBIENTAL : DIAGNÓSTICO Y TENDENCIAS. 2ª ed. México.

• http://www.slideshare.net/sagraria/10ok-el-agua#btnNext

• http://microbiologos.blogspot.com/2010/03/tratamiento-de-aguas-residuales-el.html