Us oferim el text d'un dels apartats de l'obra "Les aplicacions de la ciència a la nostra vida quotidiana" com a avançament, ja que l'obra sortirà a la venda en breu. Així us podeu fer una idea de com es tracten els temes.
Ara bé, no oblideu, que és un obra que compta amb suport DVD, així que cada tema, va acompanyat d'arxius multimèdia, que el fan més entenedor i dinàmic.
Com sempre, restem a la vostra disposició, si voleu més informació, a tibidabo@tibidaboedicions.cat, a la web www.tibidaboedicions.cat i al tel. 93 212 69 49.
19. Funció dels microorganismes en la depuració d'aigües residuals
Tota activitat humana produeix una gran quantitat de residus orgànics i inorgànics no utilitzables, que en ser abocats a un riu donen lloc a desequilibris entre les diferents poblacions de l'ecosistema. Per evitar-lo, es realitza un tractament dels abocaments que asseguri una aportació de matèria orgànica i nutrients, equilibrat amb la capacitat autodepuradora del medi. Per la tractament sol utilitzar-se la capacitat de consumir la matèria orgànica que tenen els microorganismes.
Una part dels residus que produïm és vehiculada amb aigua i constitueix les "aigües residuals", de composició molt variable. Depenent de l'origen, s'estableixen tres categories:
97
a) urbanes, originades per l'activitat quotidiana de l'home.
b) industrials, obtingudes com a conseqüència de l'activitat industrial essent característica, en molts casos, la presència de material no biodegradable o tòxic
i
c) agrícoles, que són les procedents de l'activitat agropecuària, amb una composició similar a les aigües domèstiques, predominant components inorgànics, que procedeixen dels sistemes d'adobament, excretes animals i humanes.
Aquestes tres categories poden associar-se donant lloc a aigües residuals mixtes. La depuració de les aigües residuals es basa en els processos naturals que tenen lloc quan es realitza un abocament al medi, optimitzant-los. Un cop eliminat el 60% de la contaminació mitjançant processos físico-químics, el 40% restant és eliminat mitjançant tractament biològic, utilitzant microorganismes que eliminen matèria orgànica i inorgànica en forma suspesa, col·loïdal o dissolta, obtenint-se efluents amb uns valors sòlids en suspensió, i de contaminació, menors de 20 mgL-1.
Es distingeixen dos grans tipus de processos biològics:
a) Aerobis, on l'eliminació dels residus és realitzada per respiració dels substrats
presents a l'aigua, i
b) Anaerobis, on la matèria orgànica és fermentada.
98
Les aplicacions de la ciència a la
Els processos aerobis poden ser de dos tipus:
a) Processos mitjançant fangs actius, on els microorganismes es troben dispersos a l'aigua residual, permetent un atac homogeni de la matèria orgànica present a la mateixa, i
b) Processos mitjançant pel·lícula fixada, on els microorganismes estan adherits a un suport sòlid, de diferents naturalesa, sobre el qual discorre l'aigua.
En els processos per fangs actius, que constitueixen el mètode de depuració més usat, l'aigua residual entra en uns tancs on es posa en contacte amb una gran massa microbiana (licor barreja) a la qual se subministra aire i es manté en suspensió mitjançant agitació, de forma que l'oxigen dissolt no es torni limitant.
La matèria orgànica present s'adsorbeix a la superfície cel·lular i és, a continuació, introduïda a l'interior de la cèl·lula, on és metabolitzada i s'obté l'energia i els precursors necessaris per al seu creixement. Igualment, formen productes de rebuig que eliminen, i són utilitzats com a nutrient per altres microorganismes, que repeteixen el mateix procés. D'aquesta forma, la matèria orgànica dissolta és transformada en material cel·lular.
Els sistemes de fangs actius es caracteritzen perquè els microorganismes (bacteris, fongs, protozous) i alguns metazous s'associen sobre la matèria orgànica particulada, present a l'aigua residual, constituint estructures macroscòpiques anomenades flòculs biològics. La seva formació es afavorida per materials mucosos, alliberats pels bacteris (Pseudomonas, Achromobobacter, Flavobacterium, Alcaligenes, Arthrobacter, Zoogloea,Nitrosomonas i Nitrobacter, entre d'altres), així com per la formació d'una xarxa de bacteris filamentosos (Beggiatoa, Bacillus, Nocardia, Nostocoida, Haliscomenobacter,Sphaerotilus, i Thiothrix) que serveix com esquelet; igualment s'associen partícules orgàniques i inorgàniques transportades per l'aigua residual.
Els microorganismes que formen el flòcul constitueixen només d'un 5 a un 20% de la massa dels mateixos; això posa de manifest que el seu principal paper és aglutinar la matèria orgànica en estructures fàcilment decantables, alhora que la consumeixen.
S'estableix una cadena tròfica on els bacteris, juntament amb alguns protozous saprobis, constitueixen el primer esglaó, sobre el qual se situen dos esglaons més. Cada esglaó es nodreix de l'anterior, aconseguint la mineralització de la matèria orgànica. Els bacteris lliures, i aquelles que es troben més laxament unides al flòcul, són eliminades per protozous holozoics i rotífers, quedant únicament les que s'hi troben més fortament unides. Els fongs són poc significatius en el procés de depuració, llevat en condicions especials com aigua amb alts nivells de sucres, o de productes orgànics recalcitrants. La competència entre diferents microorganismes, pels substrats presents a l'aigua residual, es tradueix en el desenvolupament d'aquells que estan més ben adaptats als mateixos, en les condicions mantingudes (pH, Tª, concentració de nutrients, oxigen dissolt, etc.). Per tant, quant més diversa sigui la composició de l'aigua residual, més gran serà la diversitat de microorganismes.
L'efluent dels tancs d'airejament és dut a decantadors on, per estar a un règim estacionari, els microorganismes formats són eliminats per decantació. Els processos de depuració amb pel·lícula fixada són usats en influents amb una càrrega baixa. 00
Les aplicacions de
El sistema és semblant al dels fangs actius, és a dir, l'eliminació de la matèria orgànica es fa per oxidació microbiana, si l'airejament no és forçat. Per aconseguir que els microorganismes tinguin una tensió d'oxigen adequada, s'augmenta la superfície d'actuació, amb la qual cosa s'aconsegueix una millor difusió. Els sistemes per augmentar la superfície són heterogenis i proporcionen els diferents processos. Tots tenen en comú el fet que els microorganismes implicats es troben fixats sobre un suport sòlid, constituint una biopel·lícula. L'aigua a depurar circula sobre el suport, quan aquest és estàtic o bé és el suport que es mou al si de l'aigua. La matèria orgànica i l'oxigen difonen a la pel·lícula i són usats pels microorganismes per al seu creixement, establint-se una zonació amb diferents microorganismes i funcions.
La zona aeròbia és la més activa al procés de depuració i constitueix només una petita capa superficial; els gruixos de biopel·lícula poden oscil·lar entre 1-2 mm, mentre que la part activa (100-200 μm) correspon al 10%. Els microorganismes, en contacte amb el suport, perden la seva capacitat d'unió al mateix, per la qual cosa el pas de l'aigua sobre la biopel·lícula provoca que es desprengui deixant restes, que tornen a regenerar-se per creixement. La pel·lícula eliminada ha de ser retirada posteriorment en un clarificador. La depuració d'aigües residuals mitjançant processos anaerobis, es realitza mitjançant el procés de biometanització, que és el resultat de l'activitat de tres poblacions bacterianes, que actuen de forma seqüencial, i que a partir de matèria orgànica van degradant-la fins a metà, CO2 i aigua. Igualment, sol ser el mecanisme d'estabilització dels fangs eliminats mitjançant processos aerobis.
