Microbiología - CONTRASER by Consultoría de Tratamiento de Aguas Servidas

Alí A. González

Lic. Química – U.C.V.

Msc. Ing. Sanitaria – U.C.V.

Msc. Ing. Civil – Univ. Pittsburgh, U.S.A

MICROBIOLOGIA APLICADA AL TRATAMIENTO BIOLÓGICO

1 Caracas: Av. Lecuna, Edif. Royal, Piso 1, Apto. Nº 13. Maracay: Av. Bermúdez Edif. San Luis Tercer Piso. Telefax (0212) 545.77.85 / (0416) 404.94.20 E-mail: alicontraser@cantv.net Pagina Web: www.contraser.com.ve

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RECOMENDACION PARA LA OBSERVACIÓN AL MICROSCOPIO • La manera más rápida y de menor costo que permite definir la calidad del floc-biológico es observándolo al microscopio en vivo. Con un microscopio mayor ó igual de 400X puede ser usado. •

Microorganismos a observar en el microscopio además del floc-biológico:

CLASIFICACIÓN DE LOS PROTOZOARIO La presencia de los protozoarios en el floc-biológico cuando se observa al microscopio es muy importante; pues ellos, permiten definir la calidad del floc-biológico. Se indicaran algunas de sus características. Podríamos definir los protozoarios como grado de organización.

microorganismos UNICELULARES de mayor

Protozoarios se clasifican( según su movilidad ) en: ( ver figuras en la pagina 70): 1.- Ciliados ( su movilidad se debe a cilias).Movimiento rápido 2.- Flagelados (se mueven por medio de una especie de látigo. Flagelo) 3.- Amiboideos( locomoción por seudópodos ó falsa pies. los de menor grado de organización entre los protozoarios.) 4.- Esporozoos ( Sin medio de locomoción. La mayoría forman esporas y son parásitos; poca interpretación en el tratamiento biológico).

2 Caracas: Av. Lecuna, Edif. Royal, Piso 1, Apto. Nº 13. Maracay: Av. Bermúdez Edif. San Luis Tercer Piso. Telefax (0212) 545.77.85 / (0416) 404.94.20 E-mail: alicontraser@cantv.net Pagina Web: www.contraser.com.ve

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Protozoarios a observar: a) Ciliados .Forma definida, mayor evolución funcional ( en los procesos donde realizan la digestión,respiración,etc) entre los microorganismos UNICELULARES. Móvil mediante cilias, Viven libremente, pocas especies son parasitas. Indican buena calidad del floculo-biológico). b) Flagelados. Móvil mediante flagelos. Se consideran el estado de transición entre el reino vegetal y animal ( algunos tienen clorofila ), su forma es definida. Ejemplo la Euglena. Indicador de mala calidad del lodo-biológico. Probablemente usted habrá oído la palabra Tripanosoma cruci (mal de chagas, este tipo de protozoario pertenece a este grupo de los flagelados ). c) Amebianos: Movimiento lento mediante seudópodos ( falso pies ) Varían constantemente de forma. Ejm: Amiba proteus, la histolitica (produce disentería Amibiana) . Indicador de una mala calidad del floc-biológico.

También puede encontrarse rotíferos y microorganismos filamentosos en el floc-biológico 1) Rotíferos. .- Rotífero: Microorganismo Multicelular más simple, usualmente tienen cilias en su cabeza y pies que tiene forma cónica. Indicados de una buena calidad del flocbiológico. 2) Microorganismos Filamentosos.ejm, Nocardia. Mala indicación de la calidad del lodo.

3 Caracas: Av. Lecuna, Edif. Royal, Piso 1, Apto. Nº 13. Maracay: Av. Bermúdez Edif. San Luis Tercer Piso. Telefax (0212) 545.77.85 / (0416) 404.94.20 E-mail: alicontraser@cantv.net Pagina Web: www.contraser.com.ve

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Ejemplo, la Shaerotilus Natan es un microorganismos filamentoso que se encuentra preferiblemente cuando en el reactor biológico aeróbico existe bajo contenido de oxigeno disuelto, alta carga F/M y déficit de nutrientes). Se recomienda construir un álbum con las fotos de los principales microorganismos presentes en el tratamiento biológico, indicando sus características principales (se puede ayudar consultando el internet y textos de zoología, microbiología ).Que condiciones favorecen su crecimiento, mayor grado de sensibilidad a ……., etc, etc B.- Es deseable para su tratamiento biologico que usted observe al floc-biológico y que este sea: grandes, compactos y mejor a un, si observa microorganismos moviéndose a gran velocidad alrededor del floc muy probablemente estos microorganismos sean ciliados . C.-Si tiene problema en identificar los ciliados por su gran movimiento, puede usar de dos sencillas técnicas: * Puede aumentar la viscosidad del líquido agregando una gota de glicerina en el porta objeto * Podría aturdir a los microorganismos si agrega una gota de sulfato de cobalto al 10% (CoSO4) en el porta objeto.

PARTE B: TEORIA: Como se indicó anteriormente, la forma más simple, de menor costo y tiempo que permite conocer el grado de funcionamiento (calidad del Lodo Biológico ) del sistema de Lodos Activados, es observar al microscopio el líquido mezclado del reactor biológico en vivo: Para ello, se puede utilizar un microscopio con 400X de resolución (figura 1) 4 Caracas: Av. Lecuna, Edif. Royal, Piso 1, Apto. Nº 13. Maracay: Av. Bermúdez Edif. San Luis Tercer Piso. Telefax (0212) 545.77.85 / (0416) 404.94.20 E-mail: alicontraser@cantv.net Pagina Web: www.contraser.com.ve

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Fig 1: Microscopio y sus principales partes 6 Caracas: Av. Lecuna, Edif. Royal, Piso 1, Apto. Nº 13. Maracay: Av. Bermúdez Edif. San Luis Tercer Piso. Telefax (0212) 545.77.85 / (0416) 404.94.20 E-mail: alicontraser@cantv.net Pagina Web: www.contraser.com.ve

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¿Que debe observar en el microscopio el operador? a) Aspecto del floc- biológico ( forma, tamaño, cantidad y variabilidad de microorganismos presentes ) b) Presencia de Microorganismos Filamentosos y no filamentosos. c) Protozoarios d) Rotíferos a) ASPECTO DEL FLOC – BIOLÓGICO: Si se observa un floc-biológico grande, denso, sin la presencia de filamentos y rodeado de protozoarios ciliados y de rotíferos; el operador puede presumir que tiene un buen lodo biológico; pero si, el lodo es pequeño, disperso, y presenta a su alrededor microorganismos filamentosos, se trata de un lodo con condiciones indeseable, no apto para obtener una alta eficiencia en el tratamiento biológico. Pregunta: ¿ Cuando el floc – biológico es encuentra bien aireado, este se concentra en el centro del porta-objeto, en caso contrario, busca la orilla del mismo, en especial los ciliados (porque? ) . COMPROBACIÓN DE UN BUEN LODO BIOLÓGICO. El operador puede comprobar la buena calidad del lodo – biológico, colocando un litro del líquido mezclado del reactor biológico y dejando sedimentarlo media hora ( en un cono de IMHOFF ), si se obtiene un lodo sedimentado compacto cuyo volumen oscila entre ( 100 y 250) ml/l y el sobrenadante es claro, el operador puede presumir que se trata de un lodo con buenas características de sedimentación y probablemente debe tener una alta eficiencia en la remoción del DBO.

7 Caracas: Av. Lecuna, Edif. Royal, Piso 1, Apto. Nº 13. Maracay: Av. Bermúdez Edif. San Luis Tercer Piso. Telefax (0212) 545.77.85 / (0416) 404.94.20 E-mail: alicontraser@cantv.net Pagina Web: www.contraser.com.ve

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El problema se presume esta en el sedimentador secundario si el floc-biológico NO sedimenta bien en el cono de Imhoff

FIGURA Nº 2 : CONO DE IMHOFF ( SEDIMENTACIÓN DEL LODO ) Sobrenadante.

Standard

150ml/l

Lodos sedimentados

Sólidos Sedimentados

8 Caracas: Av. Lecuna, Edif. Royal, Piso 1, Apto. Nº 13. Maracay: Av. Bermúdez Edif. San Luis Tercer Piso. Telefax (0212) 545.77.85 / (0416) 404.94.20 E-mail: alicontraser@cantv.net Pagina Web: www.contraser.com.ve

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El cono de Imhoff esta calibrado en ml hasta un litro

FIGURA 3: BUEN LODO BIOLÓGICO SEDIMENTADO:

9 Caracas: Av. Lecuna, Edif. Royal, Piso 1, Apto. Nº 13. Maracay: Av. Bermúdez Edif. San Luis Tercer Piso. Telefax (0212) 545.77.85 / (0416) 404.94.20 E-mail: alicontraser@cantv.net Pagina Web: www.contraser.com.ve

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Fig 4: Buen floc-biológico (denso ).Se observan Vorticellas alrededor del floc-biológico

10 Caracas: Av. Lecuna, Edif. Royal, Piso 1, Apto. Nº 13. Maracay: Av. Bermúdez Edif. San Luis Tercer Piso. Telefax (0212) 545.77.85 / (0416) 404.94.20 E-mail: alicontraser@cantv.net Pagina Web: www.contraser.com.ve

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Fig. 5: FLOC-BIOLOGICO: NO BIEN COMPACTADO

Si con las características observadas de un buen lodo biológico, el operador NO tiene la eficiencia esperada en su sistema de tratamiento biológico, es que el sistema esta siendo mal operado( ó problema en el sedimentador secundario; mal diseño por ejemplo ) y es cuestión de poco tiempo para que este fracase en su objetivo. B) PRESENCIA DE MICROORGANISMOS FILAMENTOSOS La presencia de microorganismos filamentosos es una condición indeseable en el tratamiento biológico, estos microorganismos rodean y se adhieren al floc -biológico formando una especie de red muy voluminosa que dificulta al floc sedimentar por su baja densidad(D= m/v;v muy grande, y por lo tanto D es baja). La causa del desarrollo de estos microorganismos filamentosos se pueden ver en el link de esta misma WEB 11 Caracas: Av. Lecuna, Edif. Royal, Piso 1, Apto. Nº 13. Maracay: Av. Bermúdez Edif. San Luis Tercer Piso. Telefax (0212) 545.77.85 / (0416) 404.94.20 E-mail: alicontraser@cantv.net Pagina Web: www.contraser.com.ve

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:Mala Sedimentación. La figura 6 muestra dos microorganismos comunes filamentosos en el sistema de LODOS ACTIVADOS:

Favorece su crecimiento en presencia de grasas en el líquido NOCARDIA

Figura 6. Sphaerotilus natans con vaina (llena y parcialmente vacía de células).

Favorece su crecimiento con alto valor de F/M > 0,5 día-1

12 Caracas: Av. Lecuna, Edif. Royal, Piso 1, Apto. Nº 13. Maracay: Av. Bermúdez Edif. San Luis Tercer Piso. Telefax (0212) 545.77.85 / (0416) 404.94.20 E-mail: alicontraser@cantv.net Pagina Web: www.contraser.com.ve

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C) RESUMEN: FIGURAS, PROTOZOOARIOS Los protozoarios son considerados los microorganismos unicelulares de mayor grado de complejidad y desarrollo , se clasifican en tres grupos importantes según su grado de locomoción ( movilidad ) como se indicó anteriormente: C.1.- FLAGELADOS : Los flagelados presentan su movilidad debido a uno ó más flagelo (del latín Flagellum, látigo) cuyo movimiento ondulatorio y en forma de látigo permite el desplazamiento de esta especie. FIGURAS 7 y 8 Muestran dos flagelados comunes encontrados en el sistema de Lodos Activados: La Euglena y el BODO EUGLENA

BODO

13 Caracas: Av. Lecuna, Edif. Royal, Piso 1, Apto. Nº 13. Maracay: Av. Bermúdez Edif. San Luis Tercer Piso. Telefax (0212) 545.77.85 / (0416) 404.94.20 E-mail: alicontraser@cantv.net Pagina Web: www.contraser.com.ve

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C.2 LAS SARCORDINAS O AMIBOIDES Son protozoarios que se desplazan por unos falsos pies que no son más que una prolongación del citoplasma (especies de dedos, que envuelven, atrapan y facilitan la digestión de sus presas “ alimentos” ) . FIGURA 9 muestra la estructura, locomoción y alimentación de la AMIBA.

Una ameba. pequeño animal que vive preferí blemente en con diciones muy cer ca la septicidad

Fig 9: Ameba

14 Caracas: Av. Lecuna, Edif. Royal, Piso 1, Apto. Nº 13. Maracay: Av. Bermúdez Edif. San Luis Tercer Piso. Telefax (0212) 545.77.85 / (0416) 404.94.20 E-mail: alicontraser@cantv.net Pagina Web: www.contraser.com.ve

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SIGNIFICADOS: La presencia de los Protozoarios tipo Flagelados y Sarcordinas en el floc-biológico es indicadora de mala calidad del floc-biológico; generalmente esta relacionada con un lodo que tiene déficit de oxigeno disuelto, existe sobre carga orgánica aplicada al tratamiento y una condición limite entre el metabolismo anaeróbico y aeróbico. C.3.- CILIADOS: Los ciliados son los protozoarios de mayor grado de desarrollo y complejidad; tres familias son consideradas las más comunes encontradas en el buen funcionamiento del sistema de Lodos Activados. SIGNIFICADO: La presencia de Protozoarios ciliados en el floc-biológico, es indicativo de un buena calidad del lodo biológico; en especial, si están adheridos a estos (sesiles caso de muchas Vorticellas por ejemplo). Se estima que una concentración de ciliados de 50 millones/litro en el reactor biológico es indicativo de un lodo biológico saludable; además algunos autores consideran que los ciliados mediante su medio de locomoción de cilias ayudan mediante agitación favorecer la absorción de nutrientes al interior del floc-biológico. PRINCIPALES FAMILIAS DE LOS PROTOZOARIOS CILIADOS: C.3 -1-. FAMILIA DEL PARAMECIUM: DOS FAMILIAS PRINCIPALES C.3.-2. FAMILIAS DE LAS VORTICELLAS C.3- 3 FAMILIA DE LA EPISTYLIS Y OPERCULARIA C.3-1 FAMILIA DEL PARAMECIUM Su característica principal es que a todo lo largo del cuerpo exterior presenta cilias, las cuales le permiten su movilidad. Nadan libremente en el seno del líquido y se alimentan preferiblemente de bacterias NO floculantes,

15 Caracas: Av. Lecuna, Edif. Royal, Piso 1, Apto. Nº 13. Maracay: Av. Bermúdez Edif. San Luis Tercer Piso. Telefax (0212) 545.77.85 / (0416) 404.94.20 E-mail: alicontraser@cantv.net Pagina Web: www.contraser.com.ve

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razón por la cual se considera una especie pulidora del efluente final. La especie más común es el Paramecium (FIGURA 10 ).

CILIAS

Fig. 10. Paramecium

C.3-2. LA FAMILIA DE LAS VORTICELLAS SON: LA VORTICELLA PROPIAMENTE, LA CARCHESIUM Y ZOOTHENIUM son muy parecidas entre si y por eso la incluiremos en un mismo grupo. C.3-2-1: VORTICELLA: Esta Especie es muy fácil de distinguir. pues contiene un tallo ó péndulo que no esta ramificado y su cuerpo tiene forma acampanada ó de copa. En ocasiones se presentan varias juntas (aglomeradas) y es cuando el operador tiene dificultad en reconocerlas frente a otras especies que forman colonias o racimos 16 Caracas: Av. Lecuna, Edif. Royal, Piso 1, Apto. Nº 13. Maracay: Av. Bermúdez Edif. San Luis Tercer Piso. Telefax (0212) 545.77.85 / (0416) 404.94.20 E-mail: alicontraser@cantv.net Pagina Web: www.contraser.com.ve

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desde un mismo tallo ( por ser es un conjunto de VORTICELLAS independientemente ) . Cuando existe una toxicidad ó bajo contenido de oxigeno disuelto, las Vorticellas se desprenden del tallo; por esa razón, cuando se observa al microscopio tallos de Vorticellas, se presume mala condiciones ( toxicidad ) en el tratamiento biológico.

Las figuras 11 al 15 se muestran diferentes tipos de Vorticellas.

FIGURA 11.

17 Caracas: Av. Lecuna, Edif. Royal, Piso 1, Apto. Nº 13. Maracay: Av. Bermúdez Edif. San Luis Tercer Piso. Telefax (0212) 545.77.85 / (0416) 404.94.20 E-mail: alicontraser@cantv.net Pagina Web: www.contraser.com.ve

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Fig 12: VORTICELLA ALREDEDOR EL FLOCBIOLOGICO

18 Caracas: Av. Lecuna, Edif. Royal, Piso 1, Apto. Nº 13. Maracay: Av. Bermúdez Edif. San Luis Tercer Piso. Telefax (0212) 545.77.85 / (0416) 404.94.20 E-mail: alicontraser@cantv.net Pagina Web: www.contraser.com.ve

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Figura 13:

19 Caracas: Av. Lecuna, Edif. Royal, Piso 1, Apto. Nº 13. Maracay: Av. Bermúdez Edif. San Luis Tercer Piso. Telefax (0212) 545.77.85 / (0416) 404.94.20 E-mail: alicontraser@cantv.net Pagina Web: www.contraser.com.ve

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m = Mionema Contráctil “especie de músculo” Tallo ó Péndulo

Fig 14. TALLO ó PENDULO DE LA VORTICELLA AMPLIADO; SE OBSERVA EN SU INTERIOR EL MUSCULO CONTRACTIL QUE MUEVE LA FORMA ACAMPANADA

20 Caracas: Av. Lecuna, Edif. Royal, Piso 1, Apto. Nº 13. Maracay: Av. Bermúdez Edif. San Luis Tercer Piso. Telefax (0212) 545.77.85 / (0416) 404.94.20 E-mail: alicontraser@cantv.net Pagina Web: www.contraser.com.ve

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FIGURA 15: VORTICELLAS

21 Caracas: Av. Lecuna, Edif. Royal, Piso 1, Apto. Nº 13. Maracay: Av. Bermúdez Edif. San Luis Tercer Piso. Telefax (0212) 545.77.85 / (0416) 404.94.20 E-mail: alicontraser@cantv.net Pagina Web: www.contraser.com.ve

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C.3-2-2 LAS ESPECIES DE CARCHESIUM Y ZOOTHENIUM A diferencia de la VORTICELLA, estas especies tienen su tallo ramificado. La CARCHESIUM tiene la característica típica de consiste en que cada ramificación tiene en su propio cuerpo su mionema “ especie de músculo” capaz de contraer la colonia adherida a su tallo en forma individual ( el resto de las colonias permanecen intactas durante la contracción del tallo) ; es decir, es independiente de los otros” músculos” existentes en los otros tallos. Figura 16 muestra la Carchesium. ZOOTHENIUM no presenta músculo individual en cualquiera de sus ramificaciones, un solo tallo es capaz de contraer simultáneamente (de una sola vez ) a toda la colonia ( toda las colonias están conectadas entre si ). Figura 17 es una representación típica de la ZOOTHENIUM.

Figura 17: “MUSCULO” COMUN MUEVE TODAS LAS COPAS O COLONIAS

C.3.-3 Con respecto a las familias de las EPISTYLIS Y OPERCULARIA, Estas especies no presentan tallo contráctil pero si forman racimos , en la OPERCULARIA sus racimos son más compacto (denso ) mientras los de la EPISTYLIS más abultados; así mismo, la EPISTYLIS presenta una especie de collar entre el cuerpo y el tallo que la OPERCULARIA no presenta. Las figuras 18 y 19 muestran la OPERCULARIA y EPISTYLIS respectivamente. La Opercularia rara vez se observa en la fase de Aireación Extendida. 22 Caracas: Av. Lecuna, Edif. Royal, Piso 1, Apto. Nº 13. Maracay: Av. Bermúdez Edif. San Luis Tercer Piso. Telefax (0212) 545.77.85 / (0416) 404.94.20 E-mail: alicontraser@cantv.net Pagina Web: www.contraser.com.ve

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OPERCULARIA

Existen otras especies de Protozoarios ciliados tema de Lodos Activados. VER FIGURA 18.

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EPISTYLIS

que se pueden encontrar

en el sis-

D) ROTIFEROS. ROTIFEROS: Microorganismos policelulares ó multicelulares más simples. Su presencia en el floc-biológico es indicadora de un lodo bien aireado y estable; así mismo, usualmente se obtiene un efluente bastante cristalino cuando estos rotíferos están presentes en tratamiento biológico. Figuras 20 muestra un rotífero muy común encontrados en el sistema de Lodos Activados altamente eficiente con un floc-biológico estabilizado.

23 Caracas: Av. Lecuna, Edif. Royal, Piso 1, Apto. Nº 13. Maracay: Av. Bermúdez Edif. San Luis Tercer Piso. Telefax (0212) 545.77.85 / (0416) 404.94.20 E-mail: alicontraser@cantv.net Pagina Web: www.contraser.com.ve

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Figura 20: Euchlanis ( Transparente, con dos medios de locomoción ( pies “dos dedos” y cilios en la cabeza.

24 Caracas: Av. Lecuna, Edif. Royal, Piso 1, Apto. Nº 13. Maracay: Av. Bermúdez Edif. San Luis Tercer Piso. Telefax (0212) 545.77.85 / (0416) 404.94.20 E-mail: alicontraser@cantv.net Pagina Web: www.contraser.com.ve

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SEGUNDA PARTE: PREGUNTAS: 1.- Consulte la literatura adecuada y responda: a) b) c) d)

Ventajas Ventajas Ventajas Ventajas

y y y y

fundamento del microscopio visible ó campo claro. fundamento del microscopio ultravioleta. fundamento del microscopio fondo oscuro fundamento del microscopio de contraste de fase.

2.- Explique porque los ciliados que se adhieren al floc-biológico “ sesiles” son considerados como mejores indicadores de la calidad y estabilidad del lodo biológico en el sistema de Lodos Activados en comparación de los ciliados libre. Ayuda: Más difícil de perderse en e l tratamiento 3.- La ausencia de protozoarios ciliados (ejemplo el Paramecium ) en el floc-biológico en el reactor biológico de un sistema de Lodos Activados posiblemente indique: a) b) c) d) e) f) g)

Bajo valor del DBO en el afluente Alto DBO en el afluente Bajo contenido de oxigeno disuelto en el reactor Alto contenido de 0xigeno disuelto en el reactor Toxicidad en el tratamiento c y d d y e

25 Caracas: Av. Lecuna, Edif. Royal, Piso 1, Apto. Nº 13. Maracay: Av. Bermúdez Edif. San Luis Tercer Piso. Telefax (0212) 545.77.85 / (0416) 404.94.20 E-mail: alicontraser@cantv.net Pagina Web: www.contraser.com.ve

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4.- Identifique las siguientes figuras (ayúdese con un libro de zoología ):

a) Vorticella b) Epistylis c) Euchlanis d) Opercularia

a) Epistyles b) Zoothenium b)

c) Vorticella d) Epiphanes

a) Carchesium b) Zoothenium c)

c) Vorticella d) Philodina

26 Caracas: Av. Lecuna, Edif. Royal, Piso 1, Apto. Nº 13. Maracay: Av. Bermúdez Edif. San Luis Tercer Piso. Telefax (0212) 545.77.85 / (0416) 404.94.20 E-mail: alicontraser@cantv.net Pagina Web: www.contraser.com.ve

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d) a) Zoothenium b) Carchesium c) Vorticella d) Opercularia

a) Opercularia b)Vorticella c) Carchesium d) Epistylis 27 Caracas: Av. Lecuna, Edif. Royal, Piso 1, Apto. Nº 13. Maracay: Av. Bermúdez Edif. San Luis Tercer Piso. Telefax (0212) 545.77.85 / (0416) 404.94.20 E-mail: alicontraser@cantv.net Pagina Web: www.contraser.com.ve

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a) Vorticella b) Epiphanes c) Zoothenium d) Opercuria f)

a) Epiphanes b) Philodina c) Carchesium g)

d) Opercularia

28 Caracas: Av. Lecuna, Edif. Royal, Piso 1, Apto. Nº 13. Maracay: Av. Bermúdez Edif. San Luis Tercer Piso. Telefax (0212) 545.77.85 / (0416) 404.94.20 E-mail: alicontraser@cantv.net Pagina Web: www.contraser.com.ve

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a) b) c) d)

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Philodina Carchesium Epiphanes Opercularia

a) Opercularia b) Carchesium c) Vorticella d) Epistylis

29 Caracas: Av. Lecuna, Edif. Royal, Piso 1, Apto. Nº 13. Maracay: Av. Bermúdez Edif. San Luis Tercer Piso. Telefax (0212) 545.77.85 / (0416) 404.94.20 E-mail: alicontraser@cantv.net Pagina Web: www.contraser.com.ve

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j) a) Carchesium b) Zoothenium c) Vorticella d) Epistylis

5.- La Microthrix parvicella y la Nocardia spp son dos microorganismos comunes en la formación de natas flotantes de color marrón chocolate espumosa y de naturaleza grasosa, ¿ como usted las puede diferenciar al observarla al microscopio ?. Porque: a) Los filamentos de la Microthrix son más largos y finos que los de la Nocardia spp. b) Los filamentos de la Microthrix son más cortos y finos que los de la Nocardia spp. c) Ambas tienen los filamentos parecidos y no se pueden diferenciar. Resp : Consulte una microbiología 30 Caracas: Av. Lecuna, Edif. Royal, Piso 1, Apto. Nº 13. Maracay: Av. Bermúdez Edif. San Luis Tercer Piso. Telefax (0212) 545.77.85 / (0416) 404.94.20 E-mail: alicontraser@cantv.net Pagina Web: www.contraser.com.ve

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6) Supongamos que usted puede medir la longitud total de los filamentos de un flocbiológico en el microscopio y le da 50m( 100 x 0,5m), si el volumen de la gota observada es de 0,02ml ¿ El floc-biológico presenta Bulking o Abultamiento del lodo como consecuencia de los filamentos?. Resp: NO, 0,25 104 m/gr de SSv es menor de 104 m/ gr de SSv ( la respuesta la puede obtener con un análisis dimensional )

7.- Considere los seis líquidos (efluente de un tratamiento biológico) contenidos en los siguientes frascos eleckmeyer ; explique las diferencias existentes en especial de los efluentes 2 y 5 con el resto de ellos.

8.- Usted observa al microscopio un alto porcentaje de microorganismos como estan indicados en la siguiente figura. ¿Qué conclusiones y medida operacional usted debería tomar? 31 Caracas: Av. Lecuna, Edif. Royal, Piso 1, Apto. Nº 13. Maracay: Av. Bermúdez Edif. San Luis Tercer Piso. Telefax (0212) 545.77.85 / (0416) 404.94.20 E-mail: alicontraser@cantv.net Pagina Web: www.contraser.com.ve

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9.- Usted observa en un floc-biológico con alto porcentaje del microorganismo indicado en la figura. ¿Qué conclusión puede usted obtener?

32 Caracas: Av. Lecuna, Edif. Royal, Piso 1, Apto. Nº 13. Maracay: Av. Bermúdez Edif. San Luis Tercer Piso. Telefax (0212) 545.77.85 / (0416) 404.94.20 E-mail: alicontraser@cantv.net Pagina Web: www.contraser.com.ve

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10.- Comente la siguiente sedimentación de un lodo secundario

Marrón oscuro

Nata flotante Nata negra negra

Lodos Sedimentado

Lodo sedimentado T = 30 MINUTOS

Lodo sedimentado

T > mayor de una hora

33 Caracas: Av. Lecuna, Edif. Royal, Piso 1, Apto. Nº 13. Maracay: Av. Bermúdez Edif. San Luis Tercer Piso. Telefax (0212) 545.77.85 / (0416) 404.94.20 E-mail: alicontraser@cantv.net Pagina Web: www.contraser.com.ve

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11.- Identifique el microorganismo indicado en la figura.

12.- Usted observa el siguiente reactor biológico: Indique sus conclusiones

34 Caracas: Av. Lecuna, Edif. Royal, Piso 1, Apto. Nº 13. Maracay: Av. Bermúdez Edif. San Luis Tercer Piso. Telefax (0212) 545.77.85 / (0416) 404.94.20 E-mail: alicontraser@cantv.net Pagina Web: www.contraser.com.ve

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13.- Explique la siguiente figura en un floc-biológico y haga un comentario.

35 Caracas: Av. Lecuna, Edif. Royal, Piso 1, Apto. Nº 13. Maracay: Av. Bermúdez Edif. San Luis Tercer Piso. Telefax (0212) 545.77.85 / (0416) 404.94.20 E-mail: alicontraser@cantv.net Pagina Web: www.contraser.com.ve

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14.- El microorganismo filamentoso indicado, se presenta con mucha frecuencia en el tratamiento biológico que trata aguas residuales provenientes de las TENERIAS, identifíquelo.

15. Identifique el siguiente ROTIFERO

36 Caracas: Av. Lecuna, Edif. Royal, Piso 1, Apto. Nº 13. Maracay: Av. Bermúdez Edif. San Luis Tercer Piso. Telefax (0212) 545.77.85 / (0416) 404.94.20 E-mail: alicontraser@cantv.net Pagina Web: www.contraser.com.ve

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16.- Identifique los siguientes microorganismos: a)

37 Caracas: Av. Lecuna, Edif. Royal, Piso 1, Apto. Nº 13. Maracay: Av. Bermúdez Edif. San Luis Tercer Piso. Telefax (0212) 545.77.85 / (0416) 404.94.20 E-mail: alicontraser@cantv.net Pagina Web: www.contraser.com.ve

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38 Caracas: Av. Lecuna, Edif. Royal, Piso 1, Apto. Nº 13. Maracay: Av. Bermúdez Edif. San Luis Tercer Piso. Telefax (0212) 545.77.85 / (0416) 404.94.20 E-mail: alicontraser@cantv.net Pagina Web: www.contraser.com.ve

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PRESENCIA DE MICROORGANISMOS FILAMENTOSOS. Un aspecto muy importante en la mala sedimentación del floc-biológicos, es atribuído a la presencia de microorganismos filamentosos que en la mayoría de los casos se encuentran libres en el seno del líquido con adherencia al floc-biológicos no dejandolo sedimentar; en otras ocasiones, estos microorganismos filamentosos forman un red voluminosa (poca densa que presenta una alta resistencia a La sedimentación ) que envuelve al floc no favoreciendo su sedimentación. EN ESTA NOTA SE SEÑALAN ALGUNAS CARACTERÍSTICAS DE LOS MICRORGANISMOS FILAMENTOSOS.

Los microorganismos filamentosos forman puentes entre los distintos floc-biológicos no favoreciendo su acercamiento (floculación ) y la red voluminosa que presenta da una alta resistencia a la sedimentación del lodo. En general, los microorganismos filamentosos favorecen su crecimiento en condiciones ambientales adversas, ello se debe a que tienen una alta afinidad por el sustrato (bajo Ks y bajo UMAX . “ Consultar ecuación de MONOD” ); cuando existe baja concentración del sustrato (bajo ó muy bajo F/M ). Los microorganismos filamentosos al estar solo, estan más favorecido que los microorganismos floculante ó no filamentosos ( agrupados ) , que no tienen facilidad de adquirir el sustrato y el oxigeno disuelto; estos microorganismos tienen un alto Umax y baja afinidad por el sustrato; alto Ks ). Para eliminar los microorganismos filamentosos, se utiliza con mucha frecuencia el tanque SELECTOR ( Trh de 30min y F/M entre 6 y 10 días-1 ) donde se airea el afluente a tratar y el lodo recirculado, esto permite que las bacterias floculantes retengan por absorción-adsorción al sustrato y se lo lleven al reactor biológico; por así decirlo, “ el floc-biológico esconde y preserva para si el sustrato”, lo cual no favorece el crecimiento de los microorganismos externos al floc ( los filamentosos ); en estas condiciones, se 39 Caracas: Av. Lecuna, Edif. Royal, Piso 1, Apto. Nº 13. Maracay: Av. Bermúdez Edif. San Luis Tercer Piso. Telefax (0212) 545.77.85 / (0416) 404.94.20 E-mail: alicontraser@cantv.net Pagina Web: www.contraser.com.ve

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logra mantener la relación F/M suficiente para el crecimiento de los microorganismos no filamentosos (floculante). Preguntas: A) El fundamento operacional del tratamiento del tanque SELECTOR ¿es comparable con un sistema de: ? explique su respuesta. 1.- Lodos Activados por aireación por CONTACTO 2.- Lodos Activados por aireación DECRECIENTE 3.- Lodos Activados por aireación ESCALONADA 4.- 1 y 2 5.- Ninguno de los anteriores

B) Para que un tanque SELECTOR pueda operar eficientemente, el sustrato preferiblemente debe ser: Explique su respuesta. a) Soluble b) Poco soluble c) Disuelto d) a y b C) Un tanque SELECTOR es usado preferiblemente cuando en el tratamiento biológico existe: 1.- Falta de nutrientes 2.- Bajo contenido de oxigeno disuelto en el reactor biológico 3.- Bajo valor de F/M 4.- a y b

40 Caracas: Av. Lecuna, Edif. Royal, Piso 1, Apto. Nº 13. Maracay: Av. Bermúdez Edif. San Luis Tercer Piso. Telefax (0212) 545.77.85 / (0416) 404.94.20 E-mail: alicontraser@cantv.net Pagina Web: www.contraser.com.ve

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Comentario Adicional: Los microorganismos para que floculen deben producir unos polisacáridos extracelulares que están formado por proteínas y celulosas cuya composición es una especie de “cemento” , el cual permite a los microorganismos flocular (aglomerarse ). Para la formación suficiente de estos polímeros, los microorganismos deben tener una edad mínima del tiempo de retención celular en el reactor biológico no menor de 15 días; al considerar la modalidad de Lodos Activados de Alta Carga como una dispersión bacterial ( Oc es muy pequeño, generalmente menor de cinco días ), con insuficiente polímeros extra-celular para una completa sedimentación del lodo biológico, los flóculos son muy pequeños y formando la solución coloidal. Esta modalidad de lodos activados tiene una baja eficiencia (generalmente no mayor del 60% en la remoción del DBO debido a la mala sedimentación del floc-biológico ). Cuando la red del floc-biológico es originada por un exceso de polímeros enlazantes con alto contenido de agua en su interior, la densidad del floc es muy cerca a la del agua, lo cual NO FAVORECE SU SEDIMENTACIÓN: la literatura reporta esta mala sedimentación como APELMAZAMIENTO VISCOSO DEL LODO “ no filamentoso ”.( por ejm: las bacterias del genero ACINETOBACTER producen un exceso de polímeros extracelular enlazantes).

ACINETOBACTER*.-: *.- Algunos autores la clasifican en el genero Neisserias a la cual pertenecen bacterias capaces de producir enfermedades: ejm, Meningitis. *.- Presente en forma de pares 41 Caracas: Av. Lecuna, Edif. Royal, Piso 1, Apto. Nº 13. Maracay: Av. Bermúdez Edif. San Luis Tercer Piso. Telefax (0212) 545.77.85 / (0416) 404.94.20 E-mail: alicontraser@cantv.net Pagina Web: www.contraser.com.ve

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El APELMAZAMIENTO VISCOSO: SE FAVORECE CUANDO: a.- Las aguas residuales a tratar contienen alto contenido de grasas b.- Existe déficit de nutrientes en el reactor biológico. Varias son las causas que favorecen el crecimiento de microorganismos filamentosos, entre los cuales podemos citar:

1.-1 DEFICIT DE NUTRIENTES. Los microorganismos filamentosos contienen en su composición orgánica (centesimal ) menor cantidad de nitrógeno y fósforo que los microorganismos floculantes ( por lo tanto requieren menor requerimientos de estos nutrientes); además, cuando existe déficit de nutrientes en el reactor biológico, los microorganismos filamentosos están mejor capacitado ( por decirlo así “ estan solo, buscan mejor al nutriente”) para adquirirlo los nutrientes del seno del líquido que los microorganismos floculantes. EN GENERAL SE ACEPTA LAS SIGUIENTES COMPOSICIONES PROMEDIO CENTESIMAL DE LOS MICROORGANISMOS: C5H7NO2 0,2P ( PARA MICROORGANISMOS FLOCULANTES ) C7H9NO3 0,07P ( PARA MICROORGANISMOS FILAMENTOSOS ) El lector podría comprobar fácilmente que el porcentaje de la composición centesimal para el caso del nitrógeno y fósforo de los microorganismos floculantes es 11,7% y 5 % respectivamente, mientras para el caso de los microorganismos filamentosos es 8,9% y de 1,3% (menor porcentaje de nutrientes ) para estos mismos elementos químicos respectivamente. 42 Caracas: Av. Lecuna, Edif. Royal, Piso 1, Apto. Nº 13. Maracay: Av. Bermúdez Edif. San Luis Tercer Piso. Telefax (0212) 545.77.85 / (0416) 404.94.20 E-mail: alicontraser@cantv.net Pagina Web: www.contraser.com.ve

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Algunos líquidos residuales que no contienen suficientes nutrientes para su tratamiento biológico son: .- Industrias Lácteas .- Destilería .- Textiles ( si la materia prima sintéticas ) Generalmente el nitrógeno y fósforo deficiente en aguas residuales para su tratamiento biológico se agregan en forma de urea ó sales de sodio del ácido fosforico respectivamente. Preguntas: a) Relacione la ley de Liebig con el tratamiento biológico de aguas residuales. b) Si un sistema de Lodos Activados produce 100Kg de lodos biológico/día ¿ Cuantos Kg de N/día se requiere si el líquido residual aparta 3 Kg de N/día y el floc biológico es 95% floculante. ¿ Cuantos Kg/día si lo agrega como urea. CN2H4O? ¿ Si lo agrega como fosfato trisodico dos hidratado. Na3PO4.2H2O?. c) ¿ Explique como usted determinaría cuantitativamente los requerimientos de nitrógeno y fósforo en el tratamiento biológico ? ¿ en forma de urea ?; ¿ en forma de NH4CL ? ¿ Cual de los dos compuestos usted seleccionaría (no considere costos ) si el pH del líquido a tratar es de 8,5 unidades ?.

d.- ¿Explique el siguiente hecho? Usted puede no favorecer el crecimiento de microorganismos filamentosos, si insolubiliza el nutriente fosforo precipitándolo en forma de fosfato. 43 Caracas: Av. Lecuna, Edif. Royal, Piso 1, Apto. Nº 13. Maracay: Av. Bermúdez Edif. San Luis Tercer Piso. Telefax (0212) 545.77.85 / (0416) 404.94.20 E-mail: alicontraser@cantv.net Pagina Web: www.contraser.com.ve

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¡Nombre al menos dos compuestos que pueda agregar para lograr este fin? e.- Un operador disminuye el crecimiento de microorganismos filamentosos agregando una pequeña dosis de alumbre. ¿Podría tener el mismo resultado utilizando sales de Fe +3?. ¿ De cual nutriente estamos hablando ?¿ Cual es su estado de oxidación ?. f.- Un operador A visita a su amigo un operador B, A observa que el efluente final esta muy turbio y le dice a B que si no toma las medidas correctivas, muy pronto va a tener un problema muy serio y es la alta presencia de microorganismo filamentosos. Elija la respuesta más cerca de ser correcta: a) b) c) d) e)

A tiene la razón B cree que A esta equivocado A y b son correctas Sola A es correcta No se puede decidir

1.-2 BAJO CONTENIDO DE OXIGENO DISUELTO. Al existir en el reactor biológico bajo contenido de oxigeno disuelto ( < de 0,5mg/l ), los microorganismos filamentosos por estar aislados pueden utilizarlo con mayor facilidad ( en el seno del liquido ) y así favorecer su metabolismo respiratorio ( oxidación de la materia carbonada ); no así, el floc-biológico, en especial los microorganismos situados más internamente en el floc. 1.3.- ALTA FLUCTUACIÓN DEL FACTOR F/M. Cuando el líquido residual a tratar fluctúa considerablemente su caudal ó composición ( ó ambos simultáneamente ), los microorganismos filamentosos pueden adaptarse con mayor facilidad a estas fluctuaciones que los microorganismos floculante; es por ellos, que cuando el líquido residual varia significativamente su carga orgánica aparecen y se 44 Caracas: Av. Lecuna, Edif. Royal, Piso 1, Apto. Nº 13. Maracay: Av. Bermúdez Edif. San Luis Tercer Piso. Telefax (0212) 545.77.85 / (0416) 404.94.20 E-mail: alicontraser@cantv.net Pagina Web: www.contraser.com.ve

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desarrollan con facilidad los microorganismos no floculantes o filamentosos que tienen mayor adaptabilidad a las fluctuaciones ambientales. La solución para este caso es usar un tanque de compensación para reducir al mínimo las fluctuaciones del líquido residual, tener aguas residuales de composición más uniforme y además para alimentar al sistema biológico los fines de semanas ó días no laborables en la empresa. 1.4.- BAJO VALOR DEL pH Algunos autores consideran que los microorganismos filamentoso están situados entre las bacterias y los hongos (ejm: ACTINOMICETOS ) los cuales como sabemos su crecimiento se favorecen en un medio relativamente ácido; es por ello, que a pH relativamente bajo ( menor de 6,5 unidades ) se favorece el crecimiento de estos microorganismos filamentosos. Solución se recomienda al operador mantener el pH con valores comprendidos entre 7,5 y 8 unidades ¿ Por qué no a pH = 7 ?. Pregunta: Explique porque cuando existe una alta nitrificación en el tratamiento biológico, el PH del reactor tiende a disminuir. ¿Cómo se puede reducir esta tendencia?. Resp: Alto Oc, explique 1.5.- SUSTRATO QUE FAVORECE SU CRECIMIENTO Existen microorganismos filamentosos cuyo crecimiento es estimulado por la presencia de un determinado sustrato ,ejm: la BEGGIOTOA, la THIOTRIX y el Tipo 021 N se desarrollan con preferencia en presencia de azufre reducido en el líquido a tratar( tiosulfato, sulfuro, etc. ) ,los cuales se pueden encontrar en aguas residuales de tenerías y 45 Caracas: Av. Lecuna, Edif. Royal, Piso 1, Apto. Nº 13. Maracay: Av. Bermúdez Edif. San Luis Tercer Piso. Telefax (0212) 545.77.85 / (0416) 404.94.20 E-mail: alicontraser@cantv.net Pagina Web: www.contraser.com.ve

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en general, aguas a tratar séptica); es por ello, que es deseable remover estos compuestos antes de entrar al reactor biológico; porque además , de favorecer el crecimiento de estos microorganismos filamentosos no deseados, su fácil oxidación consume oxigeno disuelto adicional ( y a veces no se consideran en el diseño de los requerimientos de O2 y además pueden ser tóxicos. El ion sulfuro se remueve en medio ácido y aireando el líquido que lo contiene Explique el siguiente hecho: * ¿ Un operador usa un polímero cationico para mejorar la eficiencia en la sedimentación debido a la presencia de microorganismos filamentosos y este es efectivo solamente en los dos primeros meses ?. * * .- ¿ Como un operador podría eliminar (al menos momentáneamente ) el mal olor de huevo podrido proveniente del reactor biológico con déficit significativo de oxigeno disuelto ?. 1.6.- IDENTIFICACIÓN DE LOS PRINCIPALES MICROORGANISMOS FILAMENTOSOS. El la literatura especializada existen detalles de los tipos de microorganismos filamentosos, se pueden consultar: .- EIkelboom, D. H (2000). Microscopic Process control of Activated Sludge Plant Investigation, IWA Publishing, London. .- Jenkins, D., M.G Richards ( 2004 ) . Manual on the causes and control of Activated Sludge Bulking and Foaming. 3º Edition, Lewis Publishers, Boca Raton, FL. .- Grady, C. P. L. (2011) Biological wastewater treatment. 3 Edition, Marcal. Dekker, Inc., New York. 46 Caracas: Av. Lecuna, Edif. Royal, Piso 1, Apto. Nº 13. Maracay: Av. Bermúdez Edif. San Luis Tercer Piso. Telefax (0212) 545.77.85 / (0416) 404.94.20 E-mail: alicontraser@cantv.net Pagina Web: www.contraser.com.ve

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En este resumen se indicarán en forma muy general solamente aquellos microorganismos ( VENEZUELA ) comunes que he podido observar en el microscopio con un aumento mínimo de 400X. La literatura reporta unos 30 microorganismos principales.

1-6. a ) Microorganismos que tienen vainas ( envolturas ). Shaerotilus natan y el tipo 1701 *.- Contienen vaina o envoltura *.- Capaz de depositar hierro en el interior de la vaina *.- Su crecimiento se favorece cuando el sustrato es fácilmente biodegradable y existe un bajo contenido de oxigeno disuelto *.- Son estrictamente aeróbicas *.- Forman puente interno con el floc biológico 1-6. b ) Microorganismos que requieren menos nutrientes. Ejms: Beggiotoa, tipo 021 y Thiothrix . *.- Su crecimiento es favorecido cuando existe déficit de nitrógeno en el reactor biológico *.- No son capaces de denitrificar *.- Son Gram- Negativas *.- Tienen capacidad de metabolizar compuestos de azufre( ejm: tiosulfatos, sulfuro ) *.- Presenta un de los más alto valores del IVL. *.- Se desarrolla preferiblemente en medio ácido ( pH entre 5,5 y 6,5 ). 1-6. c ) MICROORGANISMOS FORMADORES DE ESPUMA MARRÓN CHOCOLATE ESPECTO GRASOSO ( Lodo Flotante ).

Y DE 47

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Ejms: Microthrix Parvicella y Nocardia *.- Su crecimiento se favorece con sustrato rico en aceite y grasas ó no fácil de degradar *.- Se adaptan fácilmente cuando la relación F/M es muy baja (menor de 0,05 días-1 ) y bajo contenido de oxigeno disuelto. *.- Nocardia ( Família Actinomicetos): *.- Estrictamente aeróbica *.- Gram-Positiva *.- Produce catalasa y ureasa *.- ACTINOMICETOS: Microorganismos heterotróficos capaz de biodegradar compuestos no fácil de oxidar biológicamente; tales como, Lignina, la Celulosa, Ácido oleico. Algunos de sus miembros son considerados hongos que infectan la piel y producen infecciones respiratorias. Pregunta: ¿ Cual sería el inconveniente si un operador detecta la presencia de la Nocardia en el sistema de lodos activados con modalidad convencional , si disminuye Oc a 6 días.? RESUMEN: MICROORGANISMOS INDICADORES DE BUENA CALIDAD DEL LODO BIOLÓGICO. Así como los microorganismos filamentosos, las amibas y flagelados, son indicadores de una mala calidad del lodo biológico, existen microorganismos cuya presencia en el floc-biológico indican buena calidad del Lodo Activado( Protozoarios ciliados y Rotíferos ).

48 Caracas: Av. Lecuna, Edif. Royal, Piso 1, Apto. Nº 13. Maracay: Av. Bermúdez Edif. San Luis Tercer Piso. Telefax (0212) 545.77.85 / (0416) 404.94.20 E-mail: alicontraser@cantv.net Pagina Web: www.contraser.com.ve

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Los principales Protozoarios ciliados y Rotíferos encontrados comúnmente en el sistema de Lodos Activados operado eficientemente( SE RECOMIENDA BUSCAR en textos de ZOOLOGIA,MICROBIOLOGIA y hacer un álbum de ellos). PROTOZOARIOS CILIADOS

..- Vorticella .- Paramecium .- Stentor .- Carchesium .- Stylonychia .- Didinium .- Colep .- Lionotus .-Peridium

ROTIFEROS .-Euplote - Keratella .- Brachionus asplanchna .- Philodina

PREGUNTAS ADICIONALES: 1.- Para que un sistema de tratamiento biológico de aguas residuales funcione adecuadamente es indispensable que se cumpla : a) Ley de LIEBIG b) Ley de SHELFORD c) Ley de MONOD d) a y b e) a y c f) Solamente c 2.- Si un líquido residual proveniente de una lechería y se trata en un sistema de Lodos Activados 49 Caracas: Av. Lecuna, Edif. Royal, Piso 1, Apto. Nº 13. Maracay: Av. Bermúdez Edif. San Luis Tercer Piso. Telefax (0212) 545.77.85 / (0416) 404.94.20 E-mail: alicontraser@cantv.net Pagina Web: www.contraser.com.ve

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¿ A cual familia ó genero de microorganismos probablemente se encuentren en mayor abundancia en el reactor biológico*. a) BACILLUS b) PSEUDOMONAS c) ALCALIGENES d) FLAVOBACTERIUN * El lector puede consultar microbiológicas ó zoología y buscar que condiciones ambientales que favorecen a estos tipos de microorganismos. 3.- Seleccione y explique entre los siguientes pares de compuestos aquel que produce mayor cantidad de energía para una reproducción bacterial. a) R-OH

R - C – OH || O

b) R-OH y R – C - H || O

c) R – C - OH y CH4 || O 4.-1 Explique porque en un sistema ANAEROBICO ESTRICTO el oxigeno molecular es tóxico para la actividad bacterial. Resp: Ayuda Catalasa 4.-2 Como sabemos, el tratamiento anaeróbico se lleva a cabo en tres fases: a) Las proteínas y compuestos complejos se desdoblan a compuestos mas simples (licuefacción). b) Los microorganismos forman ácidos volátiles de bajo peso molecular c) Los microorganismos forman metano y dióxido de carbono. Diga cuales de las siguientes frases son correctas: 1.- Los microorganismos formadores de ácidos volátiles tienen una adaptación EURY 50 Caracas: Av. Lecuna, Edif. Royal, Piso 1, Apto. Nº 13. Maracay: Av. Bermúdez Edif. San Luis Tercer Piso. Telefax (0212) 545.77.85 / (0416) 404.94.20 E-mail: alicontraser@cantv.net Pagina Web: www.contraser.com.ve

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2.- Los microorganismos formadores de ácidos volátiles tienen una adaptación STENO 3.- La producción de metano define la velocidad de reacción. 4.- Los ácidos volátiles formados son ácidos grasos 5.- Demuestre matemáticamente que el proceso aeróbico de biodegradación produce más energía ( y por lo tanto es más rápido ) que el proceso de biodegradación anaeróbico ( unas 20 veces más rápido en igualdad de condiciones ). Ayuda: Utilice la ecuación de GIBBS 6.-Compare la relación área/peso entre un cerdo( 90 Kg y 0,9m x 0,4m de área ) y una bacteria cuyo peso promedio es de 10-12 gr. Y 10-6 m de diámetro. Comente su resultado con aplicación al tratamiento biológico de aguas residuales. 7.- Defina : a) Crecimiento bacterial DIAXI b) Crecimiento bacterial SINCRÓNICO

8.- Explique porque el BULKING filamentoso ( abultamiento del lodo ) cuya presencia no favorece la sedimentación del Floc- Biológico en el sedimentador secundario, se desarrolla favorablemente cuando hay déficit de oxigeno disuelto en el reactor biológico. 9.- Explique porque los protozoarios ciliados fijos ( que tienen tentáculos inferiores que le sirven para adherirse al floc; ejemplo las Vorticelas ) son considerados mejores indicadores del buen funcionamiento, eficiencia y estabilidad del sistema de Lodos Activados que los ciliados libres (ejemplo, Parameciun). 10.- Cual conclusión puede usted obtener de la siguiente composición centesimal para cada tipo de bacterias. ( a y b ) a) C5H7NO2 ( Bacterias Floculantes ) 51 Caracas: Av. Lecuna, Edif. Royal, Piso 1, Apto. Nº 13. Maracay: Av. Bermúdez Edif. San Luis Tercer Piso. Telefax (0212) 545.77.85 / (0416) 404.94.20 E-mail: alicontraser@cantv.net Pagina Web: www.contraser.com.ve

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b) C7H9NO3 ( Bacterias NO Floculantes ) 11.- Existen dos microorganismos filamentosos muy comunes cuando se trata líquidos residuales con alto contenido de grasas ( o muy baja eficiencia en las unidades desgrasadoras) en el sistema de Lodos Activados operando a un alto tiempo de retención celular y bajo contenido de oxigeno disuelto. La Microthrix Parvicella y la Nocardia. ¿ De una explicación y cual es la consecuencia si la Nocardia toma menor O2 ( tiene más dificultad ) que la Microthrix parvicella, pero es más resistente a su eliminación con cloro ?. 12.- En algunos países desarrollados ( ejemplo, Alemania) utilizan ultrasonido para eliminar el Bulking filamentoso en la línea de recirculación, La potencia utilizada en este procedimiento es del orden de: a) b) c) d) e)

1Kw-h/Kg de SST de lodo 3413 BTU/Kg de SST de lodos 1 w-h/gr de SST de lodos ay c Todos las anteriores

13.- Defina y de un ejemplo en sistema de tratamiento biológico: a) STENO-BACTERIAS b) EURY-BACTERIAS

14.-Las bacterias se utilizan en el tratamiento biológico por su eleva capacidad de reproducción ( unos 20 minutos). Compare el tiempo de duplicación de una bacteria con el promedio de: a) El hombre b) Un cerdo c) Un pollo y explique el fundamento del tratamiento biológico 15.- Selecciones la expresión correcta en el proceso de Nitrificación - Desnitrificación. 52 Caracas: Av. Lecuna, Edif. Royal, Piso 1, Apto. Nº 13. Maracay: Av. Bermúdez Edif. San Luis Tercer Piso. Telefax (0212) 545.77.85 / (0416) 404.94.20 E-mail: alicontraser@cantv.net Pagina Web: www.contraser.com.ve

Alí A. González a) b) c) d)

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La nitrificación es ácida y la desnitrificación es básica. La nitrificación es alcalina y la desnitrificación es ácida. La nitrificación se favorece aumentando Oc. a y c

16.- Identifique la figura y de su significado en un sistema de Lodos Activados

17.- Explique porque el operador prefiere operar el sistema de tratamiento aeróbico a un pH ligeramente alcalino (digamos entre 7,5- 8,0 ) y no a un pH neutro ( 7 unidades ).

53 Caracas: Av. Lecuna, Edif. Royal, Piso 1, Apto. Nº 13. Maracay: Av. Bermúdez Edif. San Luis Tercer Piso. Telefax (0212) 545.77.85 / (0416) 404.94.20 E-mail: alicontraser@cantv.net Pagina Web: www.contraser.com.ve

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18.- Indique las características de cada uno de los tres procesos indicados.

AEROBICO

ANOXICO

SEDIMENTACIÓN

EFLUENTE FINAL

reciclo ( al aeróbico)

ANOXICO

AEROBICO

SEDIMENTACIÓN

EFLUENTE FINAL

reciclo (al Anóxico) c)

AERÓBICO + SEDIMENTACIÓN

EFLUENTE FINAL

reciclo (al reactor)

Ayuda: 1.- En la sección anoxica, se requiere una alta concentración de biomasa y alto tiempo de retención hidráulico. 2.- Existe un aporte adicional de nitrógeno en proceso aeróbico por la lisis bacterial. 3.- Aporta alcalinidad ( capacidad buffer ) al proceso aeróbico. 54 Caracas: Av. Lecuna, Edif. Royal, Piso 1, Apto. Nº 13. Maracay: Av. Bermúdez Edif. San Luis Tercer Piso. Telefax (0212) 545.77.85 / (0416) 404.94.20 E-mail: alicontraser@cantv.net Pagina Web: www.contraser.com.ve

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4.- Puede requerir aporte adicional de materia orgánica (ejemplo : metanol ) , lo cual aumenta el costo del tratamiento 5.- Requiere alto caudal de lodo recirculado. 6.- No requiere sustrato de materia carbonada para desnitrificar. 7.-Requiere menos masa microbiana en el reactor biológico y menor tiempo de retención hidráulico, así mismo, no libera nitrógeno por lisis bacterial. 8.- Difícil conocer la cinética de la masa microbiana en el reactor biológico. 9.- Oc mayor de 20 días 10.- Sistema más estable. 19.- Un sistema biológico produce 1000Kg de SSt/día tiene una densidad relativa de 1,015 y un contenido de sólidos del 2% ¿ Cual es el volumen de lodos producidos por día?. 20.- Demuestre que en un proceso anaeróbico cada Kg de DBOultimo ó DQO produce 0,35 m3 de gas metano/DBO removido . DATOS: .-

CH4 + 2 02

C02 + 2H20 ( A )

.- PM del metano 16 gr/mol .- A 0Cº y presión de una atm ocupa un gas ocupa un volumen de 22,4 litros. .- PM del oxigeno molecular O2 = 32 gr/mol Ayuda: Considere: .- La demanda de O2 ( DQO ) de la materia carbonada descompuesta anaeróbicamente es igual a la demanda de O2 (DQO ) del metano y se aplica la ley de los gases de AVOGADRO 21.-Cual es el valor estimado correcto para la producción de gas en un tratamiento anaeróbico. 55 Caracas: Av. Lecuna, Edif. Royal, Piso 1, Apto. Nº 13. Maracay: Av. Bermúdez Edif. San Luis Tercer Piso. Telefax (0212) 545.77.85 / (0416) 404.94.20 E-mail: alicontraser@cantv.net Pagina Web: www.contraser.com.ve

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0,6 m3 de gas total/Kg DBOultimo 0,35 m3 de gas metano/Kg DBOultimo 0,4 m3 de gas dióxido de carbono/Kg DBOultimo a, b y c a y b ay c

22.- Identifique las siguientes dos figuras y de su importancia al encontrarla en el floc-biológico

56 Caracas: Av. Lecuna, Edif. Royal, Piso 1, Apto. Nº 13. Maracay: Av. Bermúdez Edif. San Luis Tercer Piso. Telefax (0212) 545.77.85 / (0416) 404.94.20 E-mail: alicontraser@cantv.net Pagina Web: www.contraser.com.ve

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23.- Identifique la figura y de su importancia en el sistema de Lodos Activados

57 Caracas: Av. Lecuna, Edif. Royal, Piso 1, Apto. Nº 13. Maracay: Av. Bermúdez Edif. San Luis Tercer Piso. Telefax (0212) 545.77.85 / (0416) 404.94.20 E-mail: alicontraser@cantv.net Pagina Web: www.contraser.com.ve

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24.- Diga cuales de las siguientes expresiones son correctas en la comparación entre el método estadístico del NMP y el filtro de membrana para la determinación de coliformes. a) El método de la membrana da resultados más reales y generalmente sus valores son mayores a los obtenidos por el método del NMP. b) EL método de la membrana da resultados confiables más rápidos c) El método de la filtración por membrana es aplicable con mayor exactitud que el método del NMP es usado preferiblemente en aguas residuales con alto contenido de sales. d) El crecimiento del número de colonias en el método de filtración de membrana no debe ser mayor de 200 unidades. 25.- Cual es la diferencia entre LYSOZIMAS Y BACTERIÓFOGOS

26.- El crecimiento bacterial es: a) b) c) d) e)

Aumento de la masa total de la bacteria Aumento ordenado de la masa total bacterial Aumento ordenado de los constituyentes químicos de las bacterias a yb c

27.- El siguiente argumento es verdad”. Una bacteria si se reproduce cada 20 minutos, en 48 horas adquiere un peso aproximado de 4000veces el peso de la tierra¿ Pruébelo y explique porque esto no ocurre en la realidad ?.

58 Caracas: Av. Lecuna, Edif. Royal, Piso 1, Apto. Nº 13. Maracay: Av. Bermúdez Edif. San Luis Tercer Piso. Telefax (0212) 545.77.85 / (0416) 404.94.20 E-mail: alicontraser@cantv.net Pagina Web: www.contraser.com.ve

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Principales microorganismos filamentosos

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29.- Indique cual (es ) de las siguientes expresión(es ) son verdaderas: a) b) c) d) e)

Los Los Los Los Los

colifagos son bacteriófagos que infectan y se multiplican en el grupo Coliformes. bacteriófagos pueden ser utilizados como indicadores biológicos. colifagos son más resistentes que los Coliformes a la desinfección con cloro. colifagos se pueden detectar en menor tiempo que los Coliformes fecales colifagos se determinan basándose en el lisis que producen el los Coliformes 60

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f) a, b, c menos d g) Los colifagos son mejores indicadores biológicos que los coliformes

I.- TIPOS DE MICROOGANISMOS. 1- un sistema de Lodos Activados trata un líquido residual proveniente de un matadero de reses y cerdos ¿ cuales de los microorganismos indicados probablemente se encuentran preferiblemente en el reactor biológico?. a) Bacillus b) Pseudomonas. c) Alcaligenes. d) Flavobacterias NOTA : Se recomienda la consulta de una microbiología y estudiar las características ambientales de las familias de las bacterias indicadas; en especial, el capitulo de su crecimiento bacterial.

2.- Defina : a) Bacterias Gram - Negativas. b ) Bacterias Gram - Positivas. c ) Enterobateriaceas. d ) Bacterias Saprófitos. 61 Caracas: Av. Lecuna, Edif. Royal, Piso 1, Apto. Nº 13. Maracay: Av. Bermúdez Edif. San Luis Tercer Piso. Telefax (0212) 545.77.85 / (0416) 404.94.20 E-mail: alicontraser@cantv.net Pagina Web: www.contraser.com.ve

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e ) Bacterias Mesofilicas. f ) Bacterias Termofilicas. 3 - Idenfique las siguientes bacterias.

Bacterias ? a)

s-2

+ 202

so4-2

bacterias ? b ) SO4 -2

S-2 +

Sº

4 – identifique las bacterias Eury y bacterias Steno. bacterias 1 ? Materia Acido Volátiles Carbonadas. De Bajo PM

Bacterias 2 ? metanica

CH4 +

co2

5 – En un líquido residual típicamente domestico, se puede encontrar bacterias patógenas, entre las cuales se encuentra : a) Salmonellas. B ) Shigellas. c ) Proteus. consulte una microbiología bacterial y haga un resumen de las enfermedades producidas por las bacterias indicadas y sus características ambientales. 62 Caracas: Av. Lecuna, Edif. Royal, Piso 1, Apto. Nº 13. Maracay: Av. Bermúdez Edif. San Luis Tercer Piso. Telefax (0212) 545.77.85 / (0416) 404.94.20 E-mail: alicontraser@cantv.net Pagina Web: www.contraser.com.ve

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METABOLISMO BACTERIAL:

1) - Defina : a ) Metabolismo bacterial. b ) Catabolismo. c ) Anabolismo. 2 ) Demuestre que el proceso aeróbico produce más energía que el proceso anaeróbico y por lo tanto, el proceso aeróbico se realiza más rápidamente. ayuda: utilice la ecuación de Gibbs ( ∆G = - N R ∆E ) y los potenciales de oxido-reducción del oxigeno molecular ( igual a cero ) y del nitrato a amonio. 3) selecciones entre los siguientes pares de compuestos, aquel que produzca mayor cantidad de energía cuando se oxida biológicamente. a ) R- OH

R- C - H

o b ) R-OH y R- C – H

o c ) CH4 y CO2 d ) R C- H

CH4

O 4)

Que conclusión podría usted obtener de las siguientes reacciones : Produce a ) proceso aeróbico

38 ATP Produce 63

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b ) proceso anaeróbico

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2 ATP

3) CRECIMIENTO BACTERIAL. a ) Defina : 1- Crecimiento bacterial. 2- Crecimiento bacterial diaxi. 3.- Estado bacterial estacionario.

b) Un operador considera determinar en corto tiempo la masa microbiana( SSv ) presente en el reactor biológico en un sistema de lodos activados, para ello construye la grafica patrón de SSv Vs la turbiedad ¿ Que forma tendría la grafica?.

Unidades de Turbiedad

SSv Además se pregunta, ¿ En cual modalidad de lodos activados es mas exacta la relación obtenida ¿ en cual menos exacta?.¿ La puede expresar con alguna ley matemática ,tiene un limite su aplicación?. c) En un cultivo bacterial se presentan varias fases de crecimiento, indique las características de cada una de las fases; señalando los parámetros de diseño y operacionales asociado con cada fase de crecimiento en un sistema de lodos activados. Ayuda:

Fase : adaptación ( análisis del DBO ) Fase experimental ( Alta Carga, Factor F/M ) ) Fase decreciente ( Convencional ) 64

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Fase estacionaria ( Aireación Extendida ).

d ) Si en un cultivo bacterial , una bacteria se puede multiplicar durante 48 horas, el cultivo bacterial alcanzaría un peso equivalente a unos 4000 veces el peso de la tierra ( ver el calculo en el texto microbiología bacterial de Stainer página 327 editorial Aguilar. 1997 ). Se pregunta : ¿ Porque la bacteria no puede alcanzar en la practica esta magnitud de peso? e) Defina las leyes de Liebig y Shelford ¿ cual es la importancia de estas leyes para el sistema de tratamiento biológico ?

4.- BACTERIOLOGIA. El análisis bacteriológico de los estreptococos fecales (SF ) , se realiza para determinar además de una contaminación reciente, también se usa para saber si la descarga es de origen animal ó de personas ( conociendo la relación CF / SF ). se pregunta ( Selecciones la respuesta correcta ) : ¿ El análisis de los SF, se basa en ? a.- La sal de azida porque inhibe el crecimiento de las bacterias gram- negativas. b.-La sal de azida porque inhibe el crecimiento de las bacterias gram- positivas. c.- En la temperatura porque permite diferenciad entre CF y SF . d.- Si la relación SF / CF es > 4 , se puede concluir que la descarga proviene de animales ( ejemplo de una granja porcina ).

5.- TOXICIDAD 65 Caracas: Av. Lecuna, Edif. Royal, Piso 1, Apto. Nº 13. Maracay: Av. Bermúdez Edif. San Luis Tercer Piso. Telefax (0212) 545.77.85 / (0416) 404.94.20 E-mail: alicontraser@cantv.net Pagina Web: www.contraser.com.ve

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a Defina y de ejemplos : 1. Sinergismo. 2- Antagonismo. b- Explique. Porque el alcohol etílico (Etanol) al 70% (30% agua ) tiene un mayor poder desinfectante que el alcohol etílico (Etanol ) puro 100%. c- Explique porque el oxigeno molecular es tóxico

bacterial en la laguna anaeróbica.

Ayuda : Enzima Catalasa. d - Explique el efecto tóxico sobre la actividad bacterial de : 1) Iones cloruros. 2 ) Metales pesados. > 2 mg /litro. 3)

PH acido. Menor de 7 unidades.

4 ) PH alcalino. Mayor

de 7 unidades.

5 ) Radiación solar. Dimerización de la T----6 ) Alta temperatura. mayor de 45 C0. Coa--- de la ---7) El cloro es mejor desinfectante en medio acido que alcalino. Considere a una bacteria como un coloide con carga superficial negativa. e- Defina: a) Plasmólisis bacterial. b ) Plasmotisis bacterial. 66 Caracas: Av. Lecuna, Edif. Royal, Piso 1, Apto. Nº 13. Maracay: Av. Bermúdez Edif. San Luis Tercer Piso. Telefax (0212) 545.77.85 / (0416) 404.94.20 E-mail: alicontraser@cantv.net Pagina Web: www.contraser.com.ve

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De ejemplos de líquidos residuales que puedan originar plasmólisis bacterial en un sistema de tratamiento biológico. 6.- FLOCULACIÓN BACTERIAL A) Explique las dos teorías más aceptadas de la floculación bacterial: a) Polímeros enlazantes (poli-hidroxibutiratos ( PHB ) b) Protozoarios ciliados. b) Explique el siguiente hecho: Dos floculos de distintos tamaños, por ejemplo: uno de los floculos es 10 veces mayor que el otro floculo, sin embargo, cuando tratan el mismo líquido residual ( con los mismos parámetros de diseño y operacionales, excepto la temperatura , ambos floculos tienen la misma eficiencia en la remoción del DBO.

67 Caracas: Av. Lecuna, Edif. Royal, Piso 1, Apto. Nº 13. Maracay: Av. Bermúdez Edif. San Luis Tercer Piso. Telefax (0212) 545.77.85 / (0416) 404.94.20 E-mail: alicontraser@cantv.net Pagina Web: www.contraser.com.ve

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TIPO DEPROTOZOARIOS PROTOZOARIOS

Flagelados (Tripanosoma): Mala Calidad de Floc-Biológico

Amiba:

Amiba:calidad Mala Calidad de Lodo Biológico Mala del floc-biológico

Flagelados (Euglena): Mala Calidad de Floc-Biológico Flagelado:

Mala sedimentación del floc-biológico

Flagelado (tripanosoma): Mala calidad

Ciliados (Paramecio): Buena Calidad de Lodo Biológico Ciliado

(Paramecium: Buena calidad del floc-biológico)

68 Caracas: Av. Lecuna, Edif. Royal, Piso 1, Apto. Nº 13. Maracay: Av. Bermúdez Edif. San Luis Tercer Piso. Telefax (0212) 545.77.85 / (0416) 404.94.20 E-mail: alicontraser@cantv.net Pagina Web: www.contraser.com.ve