El tratamiento de aguas residuales depende tanto de tecnología avanzada como de pequeños organismos que hacen un trabajo gigantesco. Hablamos de las bacterias, seres microscópicos que se encargan de descomponer la materia orgánica y transformar los residuos en elementos más seguros para el ambiente y la salud pública.
Una parte fundamental del proceso es el uso de bacterias para el tratamiento de aguas residuales, que actúan como verdaderos filtros vivos al digerir desechos biológicos y mejorar la calidad del efluente. Si te interesa saber cómo funciona esta acción biológica, ¡sigue leyendo!
¿Qué tipos de bacterias existen en una planta de tratamiento?
En una planta de tratamiento de aguas residuales (PTAR), las bacterias representan la mayoría de los microorganismos presentes en el sistema. Estos organismos unicelulares pueden clasificarse según su relación con el oxígeno en tres grandes grupos:
- Aerobias: Necesitan oxígeno para vivir. Su presencia es común en los procesos de lodos activados, donde el oxígeno se inyecta para promover la degradación de contaminantes.
- Anaerobias: No requieren oxígeno, ya que obtienen energía descomponiendo la materia orgánica en condiciones de ausencia total de oxígeno. En ese proceso, producen gases como metano y dióxido de carbono.
- Facultativas: Tienen la capacidad de adaptarse a ambientes tanto con como sin oxígeno. Esta flexibilidad las convierte en aliadas valiosas en sistemas que atraviesan variaciones en sus condiciones operativas.
Cada tipo de bacteria cumple una función específica en el sistema, dependiendo de la etapa del tratamiento y del tipo de contaminantes presentes.
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¿Qué hacen exactamente las bacterias en el proceso de depuración?
El rol de las bacterias en el tratamiento de aguas es esencial: degradan la materia orgánica que está disuelta o suspendida en el agua. Esta descomposición puede realizarse por varios mecanismos, pero en general sigue un patrón:
- Captura de nutrientes: Las bacterias detectan compuestos como carbohidratos, grasas y proteínas.
- Segregación de enzimas: Secretan enzimas que fragmentan estas sustancias en moléculas más simples.
- Absorción celular: Las partículas disueltas atraviesan la membrana celular y son procesadas como fuente de energía o materia estructural.
Este proceso biológico transforma residuos complejos en subproductos más simples como agua, dióxido de carbono, nitratos o incluso biogás. De forma simultánea, las bacterias generan nuevas células y forman flóculos (aglomeraciones) que pueden separarse fácilmente del agua mediante sedimentación.
Las 5 fases del crecimiento bacteriano en un sistema de lodos activados
Dentro del tanque de aireación de una PTAR, las bacterias pasan por cinco etapas de desarrollo, influenciadas por la cantidad de nutrientes disponibles, el oxígeno y el tiempo de retención. Estas fases del crecimiento bacteriano ayudan a entender cómo varía su actividad a lo largo del tratamiento.
1. Fase de adaptación
Al entrar en contacto con el licor mezcla (la mezcla de agua residual y biomasa activa), las bacterias comienzan a aclimatarse al entorno. Durante este periodo, no hay crecimiento significativo, pero sí una intensa actividad enzimática para digerir nuevos compuestos.
2. Fase de crecimiento acelerado
Aquí es cuando el alimento abunda. Las bacterias se multiplican rápidamente al consumir nutrientes disponibles. Es un momento de gran eficiencia en la degradación de materia orgánica, aunque todavía no se agrupan en flóculos sólidos.
3. Fase de crecimiento desacelerado
Cuando los nutrientes comienzan a escasear, el crecimiento se frena. Las bacterias entran en modo de mantenimiento, utilizando energía solo para sobrevivir.
4. Fase estacionaria
El número de bacterias permanece estable. En este punto, forman capas externas de residuos sobre sus paredes celulares, generando una sustancia viscosa que favorece la formación de flóculos.
5. Fase de muerte o declive
Al agotarse el alimento, muchas bacterias mueren o entran en estado inactivo. Es necesario retirar el lodo excedente para evitar acumulaciones que afecten la calidad del efluente.
¿Por qué es importante el equilibrio entre alimento y microorganismos?
Uno de los factores más críticos en una planta de tratamiento es mantener la proporción adecuada entre la carga orgánica (alimento) y la biomasa activa (microorganismos). Esta relación se conoce como F/M (Food to Microorganism ratio).
Cuando la F/M es alta, hay mucho alimento y pocas bacterias. Esto puede generar sistemas inestables con efluentes turbios, ya que las bacterias aún están en fase de crecimiento y no han formado flóculos.
En cambio, una F/M baja significa que el alimento se ha agotado, lo que obliga a las bacterias a agruparse, formar flóculos y sedimentar correctamente. Sin embargo, si los nutrientes esenciales como fósforo, nitrógeno o azufre son insuficientes, se dificulta la formación de membranas celulares, lo que causa dispersión del lodo y presencia de espuma.
Por eso, cada planta debe monitorear constantemente la relación F/M y ajustar sus procesos para asegurar una biodegradación eficiente y una buena calidad del efluente final.
Aplicaciones de bacterias anaerobias: producción de biogás y reducción de fósforo
En los digestores anaerobios, las bacterias que trabajan sin oxígeno descomponen el lodo generado en otras etapas. El resultado es la liberación de metano, un gas que puede utilizarse como fuente de energía para calefacción o para alimentar la propia planta.
Además de generar biogás, algunas bacterias anaerobias son útiles para reducir la concentración de fósforo en el efluente. Esto es muy relevante porque el fósforo en exceso causa eutrofización en cuerpos de agua, promoviendo el crecimiento desmedido de algas que agotan el oxígeno y afectan la biodiversidad acuática.
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¿Qué pasa si el entorno bacteriano es deficiente?
Cuando faltan nutrientes como fósforo o nitrógeno, o cuando hay un exceso de compuestos tóxicos, las bacterias pierden eficiencia. Esto impacta negativamente en:
- La velocidad de degradación de materia orgánica.
- La formación de flóculos estables.
- La calidad del agua tratada.
Un entorno desequilibrado también puede producir malos olores, espuma en los tanques, e incluso problemas mecánicos por la acumulación de lodo filamentoso. Por eso, es vital garantizar condiciones adecuadas para el desarrollo bacteriano: buena oxigenación, niveles adecuados de nutrientes y ausencia de inhibidores.
Como ves, el tratamiento biológico con bacterias no es un proceso secundario, sino una parte esencial del saneamiento moderno. Conocer el comportamiento de estos microorganismos, su crecimiento, y cómo influye la proporción de nutrientes en su actividad, es crucial para asegurar el buen funcionamiento de una planta de tratamiento.
Si estás evaluando o gestionando un sistema de depuración, entender cómo interactúan estos organismos con el entorno te permitirá mejorar la eficiencia, reducir costos y cuidar mejor el medio ambiente.
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