FIGURA 6.6
Ciclo del fósforo en lagunas de estabilización (Moreno y cois., 1988)
Ciclo del azufre
El azufre no es, como el nitrógeno y fósforo, uno de los nutrientes mayoritarios
en las lagunas de estabilización. Sin embargo, y dada la trascendencia de alguna
de sus formas en la marcha de la depuración, es importante el estudio de su
ciclo, en especial en relación con problemas de funcionamiento que pueden aparecer
en las lagunas.
El azufre puede existir en la naturaleza en distintas formas. Entre ellas, las que
poseen mayor significado ecológico son los sulfuros, azufre elemental y sulfatos.
De estas tres formas, los sulfatos son normalmente la única presente en el agua
residual bruta, excepto cuando ésta presenta condiciones sépticas, en cuyo
caso hay tanto sulfatos como sulfuros. Los procesos que afectan a la concentración
de estas formas de azufre en las lagunas facultativas son los siguientes (Brock,
1978):
FIGURA 6.6
Ciclo del fósforo en lagunas de estabilización (Moreno y cois., 1988)
Por otra parte, en medios anaerobios, y siempre que haya luz disponible, las bacterias
fotosintéticas del azufre pueden llevar a cabo esta oxidación. Como vimos
en el capítulo dedicado a las lagunas anaerobias, estas bacterias fotosintéticas
del azufre son responsables de la coloración roja que aparece en ocasiones en
estos sistemas. El desarrollo de estas coloraciones en lagunas facultativas es un
síntoma de sobrecarga, por lo que hay que tomar medidas para facilitar el funcionamiento
de la planta tan pronto como se detecte este fenómeno (Dinges, 1982).
FIGURA 6.7
Ciclo del azufre en ambientes acuáticos (Brock, 1978)
Los distintos procesos responsables de la interconversión entre las distintas
formas de azufre se han recogido en forma simplificada en el ciclo representado en
la figura 6.7.
Sedimentos
Los sedimentos que aparecen en las lagunas facultativas están formados por desechos
orgánicos refractarios al tratamiento biológico, compuestos orgánicos
biodegradables y complejos minerales precipitados. Cuando la laguna facultativa recibe
el efluente de una laguna anaerobia la generación de fangos en el fondo es extremadamente
lenta. Si recibe aguas residuales crudas la acumulación puede ser de varios
centímetros por año (Moreno, 1984).
La fracción biodegradable del fango ejerce una demanda continua de oxigeno de
la zona superficial. Puesto que el fango está compuesto en gran parte por materia
orgánica, y la difusión de oxigeno es muy lenta, los sedimentos tienden
a estar siempre en condiciones anaerobias, incluso cuando el agua por encima de ellos
presenta concentraciones de oxigeno disuelto superiores a 2 mg/l. Sólo una capa
muy fina, de unos milímetros de espesor, consigue estar en condiciones aerobias.
Por tanto, la degradación de la materia orgánica en los sedimentos tiene
lugar mediante los mecanismos anaerobios estudiados en el capitulo anterior. En este
proceso se liberan nutrientes solubles que se reincorporan a las capas superiores
y son asimilados por los microorganismos (Schneiter y col., 1984). La capa de sedimentos
puede también servir de hábitat para pequeños invertebrados, como
larvas de insectos, que se alimentan de la materia orgánica acumulada en el
fondo. Su efecto es beneficioso, ya que contribuyen a la estabilización de la
materia orgánica y la liberación de nutrientes (Dinges, 1982).
SERES VIVOS EN LAS LAGUNAS FACULTATIVAS
Además de las bacterias y las algas, que estudiaremos con más detalle en
este apartado, las lagunas facultativas se convierten en el hábitat de otras
formas de vida, como son protozoos, hongos, insectos y otros animales y plantas más
complejos. A la hora del mantenimiento es importante determinar cuáles de estas
formas de vida son beneficiosas y cuáles pueden dar lugar a problemas de funcionamiento,
y tomar las medidas correspondientes.
Bacterias
Como veíamos en el capitulo 2, las bacterias son microorganismos unicelulares
que se dividen por escisión celular. Las bacterias producen unos compuestos
químicos llamados enzimas cuya misión es atacar o digerir tipos específicos
de alimentos. Por ejemplo, algunos enzimas se emplean en la digestión de grasas,
otros en la de proteínas o carbohidratos, etc. Las bacterias exudan estos enzimas
y absorben los alimentos de la disolución en la que viven. Si el medio contiene
un suministro adecuado de alimentos, y otras condiciones ambientales son favorables,
las poblaciones bacterianas pueden duplicarse en cuestión de minutos. Por tanto,
gran parte de la materia orgánica originalmente presente en el agua residual
puede convertirse rápidamente en materia celular viva.
En la tabla 6.1 hemos recogido algunos de los géneros de bacterias más
comunes en lagunas de estabilización. Los más abundantes entres éstos
son Achromobacter, Pseudomonas, Flavobacterium, Bacillus y Akaligenes. Sin
embargo, otros grupos de bacterias que desempeñan un papel fundamental en el
tratamiento por otros métodos biológicos (fangos activados, lechos bacterianos)
parecen tener mucha menos importancia en el lagunaje. Entre estos géneros destacan
Zooglea, Beggiatoa y Sphaerotilus.
Como veíamos anteriormente, el nitrógeno orgánico es hidrolizado hasta
nitrógeno amoniacal en las lagunas. Esta reacción se favorece por los enzimas
liberados por algunas bacterias. En medio anaerobio, los Clostridium, entre
otros, pueden llevar a cabo esta degradación, y en medio aerobio los Proteus
y Micrococcus. La oxidación del nitrógeno amoniacal a nitritos se lleva
a cabo por la acción de las bacterias Nitrosomonas, Nitrosolobu, Nitrosospira,
Nitrosuova, Streptomyces y Nocardia. Otras bacterias, como Nitrobacter; Nitrococcus
y Nitrospina oxidan el nitrito resultante hasta el producto final nitratos.
TABLA 6.1
Géneros de bacterias más comunes en lagunas de estabilización.
* Referencia: Dinges, 1982.
La desnitrificación, por otra parte, puede ocurrir en medio anaerobio por
la acción de distintos grupos de bacterias anaerobias y facultativas, entre
ellas Pseudomonas y Bacillus (Dínges, 1982).
Con respecto al ciclo del azufre, las bacterias que reducen otros compuestos hasta
sulfuros pertenecen a los géneros Desulfovibno y Desulfotomaculum. Entre
las bacterias capaces de oxidar los sulfuros a azufre elemental tenemos distintas
especies de Thiobacilus, Thiobacterium y Thiospira. Otras bacterias capaces
de llevar a cabo esta oxidación son las bacterias fotosintéticas del azufre,
que como veíamos son responsables de las coloraciones rojizas que aparecen en
las lagunas de estabilización. Entre estas bacterias destacan los Chromatium,
Thiocapsa, Thiospirillum, Rhodospirillum, Rhodopseudomonas y Rhodomicrobium.
Otro grupo de bacterias fotosintéticas oxidantes de los sulfuros son las llamadas
bacterias verdes del azufre, entre las que se encuentran los Chlorobium, Chioropseudomonas,
Clathrochloris y Pelodyction. Aunque estas bacterias son a menudo más numerosas
en las lagunas que las bacterias rojas, pasan inadvertidas debido a que su color
se confunde con el de las algas (Brock, 1978; Kobayashi y col., 1983).
Entre las bacterias metanigenas presentes en las lagunas se han aislado miembros
de los grupos Methanococcus, Methanobacterium y Methanosarcina. El metano
producido en condiciones anaerobias puede ser metabolízado en medio aerobio
por bacterias como Methylomonas y Methylococcus.
Otras bacterias presentes en las lagunas son las llamadas enterobacterias;
que provienen del tracto intestinal del hombre y animales. Estas bacterias pueden
o no ser patógenas, y como veíamos en el capitulo 2 suelen estudiarse a
través de indicadores como son los coliformes y estreptocos. Entre estas bacterias
están distintas especies de Citrobacter; Edwardsiella, Enterobacter, Escherichia,
Hafnia, Klebsiella, Proteus, Salmonella y Shigella.
TABLA 6.2
Géneros de algas y diatomeas en lagunas de estabilización de aguas residuales
urbanas*
Referencia: Dinges, 1952. * Referencia: Dinges, 1982.
Algas
Aunque las algas de agua dulce presentan una distribución casi universal, sólo
unos pocos de los géneros identificados en las lagunas de estabilización
están presentes en ellas en forma persistente y tienen una influencia importante
en el proceso de depuración. Algunas de estas algas se han recogido en la tabla
6.2. Las algas deben su color verde a la presencia de clorofila.
Normalmente, las algas presentes en las lagunas de estabilización son unicelulares
y se multiplican por escisión celular. La mayor parte del oxigeno de las lagunas
es generado por la actividad fotosintética de las algas. Este oxígeno es
liberado en forma de burbujas muy pequeñas. Durante el final de la primavera
y verano, cuando la fotosíntesis es más activa, pueden alcanzarse condiciones
de supersaturación, que se manifiestan por la tendencia al burbujeo del agua
cuando se agita o se introduce algún objeto extraño en ella (Moreno,
1984).
Las algas absorben nutrientes solubles provenientes bien de la alimentación,
o de la descomposición bacteriana de la materia orgánica. En las lagunas
se encuentran algas móviles, dotadas de flagelos que les permiten desplazarse,
e inmóviles, que dependen de las corrientes internas del estanque para moverse
de una zona a otra. Las algas móviles presentan ventajas con respecto a las
inmóviles, en especial en relación con su adaptabilidad a los medios turbios
generados por la misma presencia de algas, puesto que pueden emigrar a profundidades
con un adecuado nivel de iluminación (Brock, 1978).
Las poblaciones de algas verdes predominan en las lagunas durante el otoño,
invierno y primavera, mientras que las algas verdiazules pueden hacerlo durante los
meses de veranos. Las algas verdiazules parecen empezar a predominar durante el principio
del verano cuando aumenta la duración del día y la temperatura, y disminuye
la concentración de nitrógeno inorgánico (NO-3,
NH+4) y dióxido de carbono libre.
Foto 6.2. Masas flotantes de algas en La Solana (Ciudad Real).
Foto 6.3. Alga microscópica (Phoais), Los Alcázares.
Como veíamos anteriormente, el predominio de algas verdiazules resulta perjudicial
para el funcionamiento de las lagunas, ya que son menos productivas que las algas
verdes. Entre los géneros de algas verdiazules que pueden resultar predominantes
en las lagunas durante el verano están las Anacystis, que forman colonias
de microorganismos rodeados de una sustancia mucosa. Los gases atrapados en estos
agregados dan lugar a que floten hacia la superficie, donde pueden generar problemas
de olores. Las algas del género Oscillatoria suelen aparecer en grandes
cantidades en lagunas con excesiva carga orgánica y acumulación de fangos.
La Spirulina, otra alga verdiazul, se ha observado como especie dominante
en lagunas con largos tiempos de residencia y en las que la fuerte evaporación
provoca una gran concentración de sales (Dinges, 1982).
En la foto 6.2 puede verse el aspecto que presenta la laguna facultativa de La Solana
(Ciudad Real), en la que se han desarrollado masas flotantes de algas verdiazules
durante el verano.
Las algas verdes móviles, tales como Chlamydomonas y Euglena,
suelen ser dominantes en lagunas en las que la penetración de luz en la columna
de agua es limitada, lo que es una situación corriente en la mayoría de
las lagunas facultativas. Cuando la mineralización de la carga orgánica
está más avanzada, se observan poblaciones mixtas de Pediastrum, Scenedesmus
y Chiorella. En fases aún más avanzadas de tratamiento se dan las condiciones
necesarias para el desarrollo de diatomeas, que confieren una coloración amarillenta
a las aguas. Este fenómeno es más corriente en las lagunas de maduración
(Bowie y col., 1985). En la foto 6.3. aparece un alga microscópica procedente
de las lagunas facultativas de la planta de Los Alcázares (Murcia).
Hongos (mohos y levaduras)
En la tabla 6.3 se ha recogido una lista de hongos identificados en muestras provenientes
de lagunas de estabilización. Los hongos contribuyen también a la degradación
de la materia orgánica, y son organismos no fotosintéticos y heterótrofos.
Los hongos acuáticos, como las bacterias, son seres saprofíticos, es decir,
que se alimentan de materia muerta. El proceso de alimentación lo llevan a cabo
por liberación de enzimas que atacan las sustancias nutritivas en su entorno,
y después absorben los productos resultantes. Sin embargo, y a diferencia de
las bacterias, el pH óptimo para el crecimiento de mohos y levaduras está
en el intervalo 5-6, lo que a efectos del lagunaje se traduce en una participación
escasa en la depuración, ya que el pH del medio es prácticamente siempre
superior a 7 y muy a menudo está por encima de 8, en especial durante la primavera
y verano.
TABLA 6.3
Relación de hongos identificados en lagunas de estabilización*
* Referencia: Dinges, 1982.
Protozoos
Los protozoos se alimentan de bacterias y materia detrítica, o incluso, de otros
protozoos. La mayoría de los protozoos en las lagunas de estabilización
poseen cilios, es decir, apéndices diminutos como pequeños pelos, cuyo
movimiento les permite desplazarse en el medio acuático (Paramecium)
o impulsar las partículas de alimento hacía sus cavidades digestivas (Vorticella).
Los protozoos, a veces, poseen pedúnculos y viven anclados en materia sólida.
Entre este tipo de protozoos están los géneros Vorticella y Opercullaria.
Aunque en el pasado se creía que la contribución de los protozoos a la
depuración en lagunas era pequeña, las investigaciones recientes sugieren
un papel más destacado. Esta contribución se debe a su consumo directo
de materia orgánica, y especialmente a su actividad predatoria sobre las bacterias,
lo que estimula el crecimiento adicional de las poblaciones bacterianas (Bowie y
col., 1985). En la tabla 6.4 hemos recogido algunos de los géneros de protozoos
más comunes en las lagunas de estabilización. Las fotos 6.4 y 6.5 presentan
protozoos, tomados en muestras proce-dentes de las lagunas de La Algueña (Alicante).
TABLA 6.4
Géneros de protozoos identificados en lagunas de estabilización*
* Referencia: Dinges, 1982.
Foto 6.4. Paramecios (La Algueña).
Foto 6.5. Vorticello (La Algueña).
Foto 6.6. Rotíferos (Los Alcázares).
Foto 6.7. Rotíferos (La Algueña).
Insectos, Copépodos, Rotíferos y Cladóceros
Aunque hay una gran variedad de insectos que pueden vivir en el hábitat constituido
por las lagunas de estabilización, muy pocos de ellos contribuyen en alguna
medida a la depuración, y la mayoría se pueden considerar más bien
molestias a evitar en lo posible. Entre aquellos que pueden contribuir a la depuración
destacan las larvas de la mosca de agua (Chironomidae), que son muy abundantes
en algunas lagunas, especialmente cuando ya se ha alcanzado un buen grado de depuración.
Estas larvas tienen un color rojo brillante, y resultan fácilmente visibles
en la zona próxima a las orillas, donde viven en gran número. Se alimentan
de materia detrítica, y en algunas especies de los detritos acumulados en el
fondo de las lagunas.
Los zapateros (Corixidae) se alimentan también de materia detrítica,
y a veces son muy numerosos en las lagunas. Estos insectos necesitan un soporte para
la puesta de sus huevos, por lo que en lagunas correctamente operadas, en las que
se eliminan las plantas de las orillas, su presencia es muy escasa. Esto mismo ocurre
con los mosquitos, que prácticamente no están presentes en lagunas de estabilización
en las que no haya vegetación emergente (Radoux, 1983).
Otros seres vivos como los rotíferos y cladóceros son beneficiosos para
las lagunas, ya que se alimentan de algas, protozoos, bacterias y otras materias
en suspensión, y contribuyen efectivamente a la clarificación de las aguas.
Su acción permite una mejor iluminación a profundidades superiores, y por
tanto, el crecimiento de algas y la oxigenación de capas inferiores de las lagunas.
Entre los cladóceros está la pulga de agua, que aparece en ocasiones en
grandes cantidades en las lagunas de maduración. En las fotos 6.6 y 6.7 pueden
verse rotíferos provenientes de la laguna de maduración de Los Alcázares
(Murcia).
Se han realizado numerosos experimentos para la cría de peces en lagunas de
estabilización. Normalmente es necesario disponer de instalaciones con numerosas
etapas, y dedicar sólo las últimas a la cría de peces. En caso contrario
las grandes oscilaciones en oxígeno disuelto, pH, etc., que hemos visto en este
capítulo provocan su muerte.
Por último, en las lagunas de estabilización suelen vivir numerosas aves
durante la primavera y verano.
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