Evaluación preliminar de un consorcio microbiano proveniente del humedal el Yulo, en fotobiorreactores de bajo costo para el tratamiento de muestras de agua residual sintética y del río magdalena en el municipio de Girardot, Cundinamarca.

Abstract

Los recursos hídricos están sometidos a graves amenazas causadas por el crecimiento rural urbano e industrial y, por la falta de sistemas de tratamiento eficientes. El aumento de la contaminación en los cuerpos hídricos por la descarga de aguas residuales genera efectos adversos en la calidad de agua, evidenciado en el aumento de la carga orgánica, nitrógeno y fósforo. El objetivo de este trabajo es determinar el efecto de un consorcio microbiano (bacterias-algas) como método de tratamiento ex situ en aguas residuales para la remoción de contaminantes. Inicialmente, se establece un consorcio microbiano a partir de muestras obtenidas en el humedal “el Yulo” en fotobiorreactores de bajo costo; los fotobiorreactores se construyen para tratar el agua residual de la desembocadura del río Bogotá en el Magdalena (ADB), y aguas residuales sintéticas (ARS) por ciclos de 48 horas y 96 horas, desarrollándose dos réplicas por tipo de agua a tratar y un control para un total de ocho réplicas y cuatro controles. Los fotobiorreactores se exponen a ciclos de ~12 horas con luz natural y ~12 horas de oscuridad, donde se analiza el Oxígeno Disuelto (OD), el potencial de Hidrógeno (pH), el porcentaje de remoción de Demanda Química de Oxígeno (DQO), Nitrógeno Amoniacal (NH4+-N), Fosfatos (PO4-3-P) y la productividad tanto de las microalgas como de las bacterias. Para las muestras del rio Bogotá se analiza adicionalmente la eliminación de Escherichia coli. Los resultados de la presente investigación demuestran la diversidad microalgal presente en la región, donde se identifican siete géneros de microalgas: Chroococcus, Euglena, Geitlerinema, Closterium, Scenedesmus, Chlorococcum, Desmosdesmus y asimismo, dos especies de microalgas: Chlorella vulgaris, Scenedesmus acuminatus, siendo las más usadas para el tratamiento de aguas residuales con presencia de contaminantes por la alta tasa de crecimiento y tolerancia a variaciones, junto a su capacidad ficorremediadora. Por otro lado, para los fotobiorreactores cerrados de bajo costo se obtuvo porcentajes favorables, los cuales garantizan una eficiencia de eliminación del 91,63% para NH4+ en el ADB a las 96 horas, de 62,24% para PO4-3 en el ADB a las 96 horas y un 45,55% para DQO en el ARS a las 48 horas, generando los mayores porcentajes de productividad de las microalgas a las 96 horas con un 90,34% en las ARS y un 82,25% para las ADB a condiciones favorables de intensidad lumínica, CO2, temperatura, pH y OD, evidenciándose la elevada producción de biomasa que puede ser empleada posteriormente para fines comerciales. Los resultados indicaron que el tipo de agua, el Tiempo de Retención Hidráulica (TRH) y el tratamiento empleado generan cambios en la densidad celular, composición de la comunidad microalgal y en los porcentajes de remoción de N-NH4+, P-PO4-3 y DQO, demostrándose que estos sistemas de bajo costo son una interesante tecnología para el tratamiento biológico de las aguas residuales debido a la capacidad de los microorganismos fotosintéticos de remover altas concentraciones de fosfatos, amonio y materia orgánica. ABSTRACT: Water resources are subject to serious threats caused by rural urban and industrial growth and the lack of efficient treatment systems. The increase in pollution in water bodies due to the discharge of wastewater generates adverse effects on water quality, evidenced in the increase in organic load, nitrogen and phosphorus. The objective of this work is to determine the effect of a microbial consortium (bacteria-algae) as an ex situ treatment method in wastewater for the removal of contaminants. Initially, a microbial consortium is established from samples obtained in the wetland "el Yulo" in low-cost photobioreactors; the photobioreactors are built to treat wastewater from the mouth of the Bogotá River in the Magdalena (ADB), and synthetic wastewater (ARS) for cycles of 48 hours and 96 hours, developing two replicas per type of water to be treated and a control for a total of eight replicas and four controls. Photobioreactors are exposed to cycles of ~12 hours with natural light and ~12 hours of darkness, where Dissolved Oxygen (DO), Hydrogen potential (pH), percentage of removal of Chemical Oxygen Demand (COD), Ammoniacal Nitrogen (NH4+-N), Phosphates (PO4-3-P) and the productivity of both microalgae and bacteria are analyzed. For the samples of the Bogotá River, the elimination of Escherichia coli is additionally analyzed. The results of this research demonstrate the microalgal diversity present in the region, where seven genus of microalgae are identified: Chroococcus, Euglena, Geitlerinema, Closterium, Scenedesmus, Chlorococcum, Desmosdesmus and also, two species of microalgae: Chlorella vulgaris, Scenedesmus acuminatus, being the most used for the treatment of wastewater with the presence of contaminants due to the high growth rate and tolerance to variations, together with its phyco-remedial capacity. On the other hand, for low-cost closed photobioreactors, favorable percentages were obtained, which guarantee an elimination efficiency of 91.63% for NH4+ in the ADB at 96 hours, 62.24% for PO4-3 in the ADB at 96 hours and 45.55% for COD in the ARS at 48 hours, generating the highest percentages of productivity of the microalgae at 96 hours with 90.34% in the ARS and 82.25% for ADB at favorable conditions of light intensity, CO2, temperature, pH and DO, evidencing the high production of biomass that can later be used for commercial purposes. The results indicated that the type of water, the Hydraulic Retention Time (HRT) and the treatment used generate changes in cell density, composition of the microalgal community and in the percentages of removal of N-NH4+, P-PO4-3 and COD, demonstrating that these low-cost systems are an interesting technology for the biological treatment of wastewater due to the ability of photosynthetic microorganisms to remove high concentrations of phosphates, ammonium and organic matter.