China – Un equipo de investigadores propone un nuevo sistema de tratamiento de las aguas residuales de la acuicultura.
Los investigadores de la Pearl River Fisheries Research Institute y de Guangdong Ecological Remediation of Aquaculture Pollution Research Center transformaron canales de drenaje y estanques abandonados en un sistema de purificación de varios pasos para enfrentar el problema de la excesiva descarga de nutrientes en una zona de producción acuícola en un área de 400,000 m2 en la ciudad sureña de Huizhou, China.
“Estimamos su contribución a la remoción de nitrógeno, fósforo y la demanda química de oxígeno en el sistema de purificación multipaso e investigamos las composiciones de la comunidad microbiana y el metabolismo de diferentes unidades funcionales” destacan los investigadores.
Aguas residuales
La acuicultura en estanques es uno de los principales sistemas de producción en el mundo. El rápido desarrollo de la acuicultura en estanques ha conducido a un exceso de aguas residuales que se descargan a los ecosistemas acuáticos naturales. Estos efluentes contienen cantidades masivas de nitrógeno (N), fósforo (P) y materia orgánica.
Las aguas residuales de la acuicultura amenazan las aguas dulces naturales debido a la alta concentración de N y P, lo que puede conducir a la disminución del oxígeno, a la eutrofización y el incremento de la turbidez en los cuerpos de agua receptores.
Tratamientos de efluentes
Varios enfoques de tratamientos vienen siendo ampliamente aplicados en el tratamientos de efluentes en la acuicultura, incluido la construcción de humedales, biopelículas, hidrófitas, biorreactores de microalgas, acequias ecológicas y biofiltros.
Los diversos ensamblajes para el tratamiento de los efluentes de la acuicultura en funcionamiento, incluyen plantas, microbios, fauna y sustratos en el sistema de purificación de múltiples etapas, que facilitan la coexistencia de numerosos procesos físicos, químicos y biológicos que eliminan el exceso de nutrientes.
Los procesos biológicos se consideran las principales vías para la eliminación de contaminantes. El rendimiento de los sistemas de tratamiento biológico de aguas residuales depende de las composiciones de las comunidades microbianas y el metabolismo de la biomasa microbiana, pero se conoce poco sobre sus mecanismos de procesamiento en diferentes unidades de tratamiento.
Considerando la importancia de la microbiota en el metabolismo de los nutrientes en el agua, los investigadores plantearon la hipótesis de que las diferentes etapas de un sistema de purificación de múltiples etapas probablemente enriquecen las diferentes bacterias metabolizadoras de nutrientes, que promueven la atenuación de nutrientes.
En la instalación de acuicultura estudiada, el cultivo de tortugas, el alimento consistió principalmente de proteína, y los animales en cultivo tuvieron un menor requerimiento de oxígeno.
Sistema de tratamiento de aguas residuales de la acuicultura a escala de campo
Los estanques de cultivo de tortugas producen efluentes con elevadas cargas de N, P, DQO y sólidos suspendidos totales. Para el tratamiento de las aguas residuales, los investigadores construyeron un sistema de tratamiento de aguas residuales de la acuicultura a escala de campo (FAWTS) que incluye tres etapas de purificación para remover eficientemente los nutrientes de los efluentes.
“Nuestro estudio demostró que el FAWTS efectivamente disminuye la concentración de contaminantes y no resulta en emisión de contaminantes durante el proceso del cultivo de tortugas. Las eficiencias en la remoción de N, P y DQO fueron similares a otros estudios previos y otros sistemas domésticos de tratamiento de aguas residuales” reportan los investigadores.
Ellos también destacan que un campo de FAWTS puede mantener bajas concentraciones de N y P sin descargas las aguas residuales durante el proceso de cultivo.
Bacterias en el tratamiento de aguas residuales
Según los resultados de la investigación, las bacterias del género Bacillus fueron las más dominantes en el agua y en la microbiota de la biopelícula. Las especies Bacillus son altamente efectivos desnitrificadores en condiciones aeróbicas y anaeróbicas.
“Bajo el tratamiento FAWTS, la abundancia relativa del género Bacillus fue significativamente incrementada en el agua en el estanque de almacenamiento, lo que implica que el agua tratada fue probablemente más adecuada para la acuicultura” reportan los investigadores.
De acuerdo con los resultados del estudio, aunque los OTUs en diferentes clados filogenéticos se incrementaron en las diferentes biopelículas de distintas secciones de FAWTS, la mayoría de clados filogenéticos que se incrementaron incluyen a bacterias de desnitrificación y desfosforilación.
“De hecho, las bacterias del género Rubrivivax han sido reportadas como las que disminuyen la DQO. Las bacterias de la familia Comamonadaceae pueden ser usadas para reducir los nitratos y degrada anaeróbicamente los compuestos de benceno, tolueno, etilbenceno y xileno. Además, un grupo de bacterias en el género Novosphingobium han sido reportadas por degradar contaminantes orgánicos como policlorofenol, estradiol y carbofuran” reportan.
Ellos indican que el estudio provee evidencia que un sistema de autopurificación de agua basado en la biofiltración de múltiples pasos a escala de campo puede remover el N y P de las aguas residuales de la acuicultura. “La microbiota de la biopelícula juega un rol importante en los procesos que remueven N y P” concluyen los investigadores.
Referencia (acceso abierto):
Zhifei Li, Ermeng Yu, Kai Zhang, Wangbao Gong, Yun Xia, Jingjing Tian, Guangjun Wang and Jun Xie. 2020. Water Treatment Effect, Microbial Community Structure, and Metabolic Characteristics in a Field-Scale Aquaculture Wastewater Treatment System. Front. Microbiol., 05 June 2020 | https://doi.org/10.3389/fmicb.2020.00930
