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La formación de ESPUMAS biológicas en nuestros reactores biológicos, una partida de "comecocos" al estilo de los 80

21/05/2021

La formación de ESPUMAS biológicas en nuestros reactores biológicos, una partida de "comecocos" al estilo de los 80


Andrés Zornoza Zornoza

Andrés Zornoza Zornoza

  • Científico freelance
  • Director Área H2O en WALEBUBLÉ y H2OCITIES
  • Doctor en Ingeniería del Agua y Medioambiental (UPV)
  • Fundador de www.walebuble.com

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"En conclusión, cuando observemos un reactor colapsado de espumas en la superficie, deberemos de pensar que realmente son millones de flóculos que, como "Pac-Man" en la mejor partida de "comecocos", atrapa sin parar Pac-dots (burbujas de aire), gracias a la acción del biosurfactante"
 
La mayoría de técnicos relacionados con la explotación de las estaciones depuradoras de aguas residuales (EDAR), desconocen realmente el origen de la masa flotante y grasienta que, sin apenas posibilidad de reacción, invade la superficie de los reactores biológicos y decantadores secundarios, provocando el pánico entre los allí presentes.
 
Indudablemente, algunos conocerán a los protagonistas, los temidos seres filamentosos, pero, ¿de qué forma consiguen estos seres estabilizar dichas espumas?.
 
Bien, hoy os explicaré el mecanismo de la formación de espumas biológicas, como en la mejor partida de "comecocos" al más puro estilo de los 80.
 

 

Han sido propuestos varios mecanismos respecto a la formación del foaming. La morfología ramificada de las bacterias nocardioformes ha sido observada formando una “red” entre los flóculos, atrapando gotas de aceites y grasas y burbujas de gas, causando la flotación del fango activo a la superficie.
 
Otra hipótesis sugiere que el alto contenido lipídico de las células de Candidatus ‘M. parvicella’ y bacterias pertenecientes al grupo Mycolata (actinomicetos que contienen ácidos micólicos), conducen a una menor densidad, originando que tanto las grasas como el fango, queden condenados a ascender a la superficie.
 
Las teorías actuales señalan que los organismos que causan foaming se enriquecen de forma selectiva en la espuma y que esta se encuentra favorecida por la hidrofobicidad que confieren los filamentos a las partículas sólidas.
 
Dichos filamentos poseen una superficie hidrofóbica celular, originando una espuma que consiste en tres fases. En primer lugar, estas partículas deben ser de pequeño tamaño (menos de 300 µm) para que puedan ser elevadas por flotación a través de las burbujas de aire del sistema de aireación. Las partículas hidrofóbicas también pueden crear puentes entre dos burbujas de aire.
 
Por lo tanto, para la formación de una espuma estable, son varios los factores que deben estar presentes: burbujas de gas, partículas hidrofóbicas y surfactantes de origen biológico (tres fases).
 
En la primera imagen muestro un flóculo microscópico del cual sale una burbuja, alertándonos de la alta densidad intraflocular de bacterias filamentosas formadoras de espumas, con superficie hidrofóbica celular.
 
 
 
 
 
Dichas bacterias son capaces de segregar surfactantes de origen biológico (p.ej. ácidos micólicos en el caso de las bacterias Mycolata), cuyas moléculas contienen una cabeza polar (grupo carboxilo) y una cadena hidrocarbonada (apolar), con un grupo hidroxilo en el carbono beta.
 
Bien, cuando esta molécula encuentra una doble fase (líquido-gas), entonces es cuando puede disponerse de una forma energéticamente favorable, orientándose la cabeza polar hacia la fase acuosa y la cadena hidrocarbonada (apolar) hacia la fase gas (aire).
 
De esta forma, las microburbujas de los sistemas de aireación se convierten en “dardos” que serán atrapados por estos surfactantes de origen biológico (burbuja que podéis observar en la primera imagen), convirtiéndose en “dardos envenenados” que apuntarán a la superficie, sentenciando así a los flóculos a vivir en una segunda EDAR (segunda imagen).
 
 
 
 
 

Conclusiones

 
En conclusión, cuando observemos un reactor colapsado de espumas en la superficie, como el que muestro en la tercera imagen, deberemos de pensar que realmente son millones de flóculos que, como "Pac-Man" en la mejor partida de "comecocos", atrapa sin parar Pac-dots (burbujas de aire), gracias a la acción del biosurfactante.
 
 
 
 
Mientras tanto, los técnicos relacionados con la explotación (jefes de planta, analistas, etc.) serán como los fantasmas o monstruos, Shadow (Blinky), Speedy (Pinky), Bashful (Inky) y Pokey (Clyde), que recorren el laberinto (EDAR) para intentar capturar o destruir a "Pac-Man".
 
Espero que esta breve comunicación haya conseguido transferir un conocimiento tan importante, como es la estabilidad de las espumas biológicas durante los episodios de foaming filamentoso, que tanto afecta a miles de técnicos en todo el mundo.
 
 
Andrés Zornoza
 

 


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Comentarios Publicar comentario
18/06/2021
Emilio Serrano escribió:
Excelente artículo Andrés.
En los estudios que Surcis suele hacer nos hemos encontrado lógicamente con varios casos de espumas en el reactor biológico,
Muchas veces, además de la propia naturaleza del agua residual, las espumas aparacen por una sobrecarga o infracarga continuada. Sin embargo, esta sobre/infra carga podría estar camuflada en las fracciones de la DQO.
Para ello, hemos hecho el fraccionamiento de la DQO y hemos valorado las cargas de la DQO rápidamente (DQOrb) y lentamenet biodegradable DQOlb), así como la carga de DQO inerte (DQOi)
Con ello, nos hemos encontrado que valores de carga másica (por DBO y por DQO) que aparentemente se sitúan en rango de normalidad, deja de tener su representatividad cuando se fracciona la DQO del agua residual. Si por ejemplo la DQO incluye un elevado porcentaje de DQOrb podría convertirse en sobrecarga. Así mismo, un elevado porcentaje de DQOlb o de DQOi convertirá a la carga másica normal en una baja carga másica efectiva con un efecto nutricional negativo.

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