Circulación de genes de virulencia asociados a Escherichia coli diarrogénica en aguas residuales del Gran Área Metropolitana de Costa Rica / Circulation of diarrheagenic Escherichia coli associated virulence genes in Costa Rican Great Metropolitan Area wastewaters

Resumen Introducción: la enfermedad diarreica es una de las principales causas de muerte en niños menores de cinco años. Uno de los agentes etiológicos bacterianos más reconocido es Escherichia coli, que puede causar infecciones a través de diversos mecanismos asociados a la adquisición de genes de virulencia. Metodología: se recolectaron muestras de aguas residuales en los afluentes y los efluentes de cinco plantas de tratamiento de la Gran Área Metropolitana, durante tres días consecutivos, en los meses de marzo, mayo, octubre y diciembre del año 2013, a fin de cuantificar la concentración de E. coli, mediante la técnica de fermentación en tubos múltiples, y evaluar la presencia de los genes de virulencia aatA, bfpA, eaeA, ipaH, lt, st, stx1 y stx2, vinculados con patotipos de E. coli diarrogénica, con la técnica de PCR punto final. Resultados: el estudio reveló niveles de E. coli similares a los encontrados en afluentes de otras regiones del mundo, en cambio, los efluentes presentaron concentraciones superiores a los 4 Log10 NMP/100 mL. La circulación anual de genes de virulencia fue relacionada con los patotipos enterotoxigénica, productores de toxina Shiga/enterohemorrágica, enteroagregativa y enteropatógena. No se detectaron genes referentes a la variedad enteroinvasora. Además, se determinó que no todas las plantas de tratamiento remueven significativamente la carga de E. coli. Conclusiones: el flujo de E. coli diarrogénica es común en nuestro país y su diseminación en el ambiente es posible cuando los efluentes se descargan en cuerpos de aguas superficiales

Abstract Introduction. Diarrheic disease is one of the most important diseases causes in children under five years. One of the most recognized etiological agents is Escherichia coli. This bacterium has the capacity of causing infections by multiple mechanisms associated with the acquisition of different virulence genes. Methodology: water samples were collected from the affluents and effluents of five wastewater treatment plants located in the Costa Rican Great Metropolitan Area, during three sequential days, in March, May, October, and December from 2013. The aim was to quantify E. colis concentration by multiple tubes fermentation method and to evaluate the presence of aatA, bfpA, eaeA, ipaH, lt, st, stx1, and stx2 virulence genes, related with diarrheagenic E. coli, by PCR end-point method. Results: The study revealed that the levels of E. coli into the affluents are similar to those reported in other world regions. The effluents concentration presented higher than 4 Log10 NMP/100 mL level of E. coli. A year-round circulation of virulence genes was demonstrated, and it was associated with enterotoxigenic, Shiga-toxin producers/ enterohemorrhagic, enteroaggregative, and enteropathogenic pathotypes. Genes related to enteroinvasive variety did not were detected. Not all wastewater treatment plants removed E. coli efficiently. Conclusions: Diarrheagenic E. coli circulation is common in our county with the possibility of dissemination to the environment by effluents wastewater discharge in surface water bodies.

Evaluación del desempeño de una celda de combustible microbiana con electrodo de grafito modificado para el tratamiento de agua residual del procesamiento del café / Evaluation of the performance of a microbial fuel cell with modified graphite electrode for the treatment of wastewater from coffee processing / Avaliação do desempenho de uma célula combustível microbial com eletrodo de grafite modificado para o tratamento de águas residuais do processamento de café

Resumen La actividad cafetalera en Costa Rica procesa aproximadamente 69.000 toneladas de café mediante la técnica de beneficiado húmedo. Esta actividad conlleva un alto impacto ambiental debido a la generación de8Lde agua residual/kg de café oro producido. El presente trabajo tiene como objetivo utilizar el agua residual del procesamiento de café como sustrato en celdas combustibles microbianas (CCM), con el propósito de generar energía eléctrica a través de su uso y, a la vez, disminuir la carga orgánica del residuo. La CCM empleó un cátodo modificado con ftalocianinas de hierro (FePc), generó una eficiencia coulómbica de 0,7% y una densidad de potencia de 89 UW/ cm2 en un ciclo de operación de cinco días. Además, se determinó que la CCM disminuye la demanda química de oxígeno (DQO) del residuo hasta en 27% bajo las condiciones de operación nativas del sustrato, a temperatura ambiente, sin mediadores químicos para la reacción anódica y con el uso de electrodos de platino para el cátodo. El estudio confirma la oportunidad de emplear el sustrato con una flora microbiana nativa apta para la operación de la tecnología de la CCM, y así perfilar el dispositivo como una opción novedosa para el tratamiento de este residuo en Costa Rica.

Abstract In Costa Rica coffee production is the most traditional agroindustrial activity, each year approximately 69,000 tons of coffee are processed through the technique of wet processing. The process has a high environmental impact since it generates eight liters of wastewater/kg of produced coffee. Consequently, the main goal of this research was to evaluate the electric generation of a Microbial Fuel Cell (MFC) with two chambers, using coffee wastewater as a substrate, which would generate a sustainable solution with an added economic value to this waste in Costa Rica. The MFC with a cathode modified with iron phthalocyanines (FePc) generated a coulombic efficiency of 0.7% and a power density of 89 -uW/cm2 in a 5-day operation cycle. In addition, it was determined that the MFC decreases the COD of the waste by up to 27% under native substrate conditions, without the use of high temperatures, or chemical mediators for the anodic reaction and platinum electrodes for the cathode chamber. The efficiency of the device can be improved with changes at design level that reduce the ohmic internal resistance and improve electrical generation, the study confirms the potential of the substrate with a native microorganism suitable for the use of MFC technology, shaping the device as a novelty option for the treatment of the waste in Costa Rica.

Resumo A indústria do café na Costa Rica processa cerca de 69 000 toneladas de café por meio da técnica de moagem úmida, o que acarreta um alto impacto ambiental devido à geração de 8 L de água residual / kg de café dourado. O objetivo deste trabalho era usar águas residuais do processamento do café como substrato em Células de Combustível Microbianas (CCM) a fim de gerar energia elétrica por meio do seu aproveitamento e ao mesmo tempo reduzir a carga orgânica do resíduo. CCM usando cátodo modificado com ftalocianinas de ferro (FePc) gerou uma eficiência coulômbica de 0,7% e uma densidade de potência de 89 uW/cm2 em um ciclo operacional de cinco dias. Além disso, foi determinado que o CCM reduz a Demanda Química de Oxigénio (DQO) do resíduo em até 27% nas condições nativas de operação do substrato, à temperatura ambiente, sem mediadores químicos para a reação anódica e com a utilização de eletrodos de platina para o cátodo. O estudo confirma a oportunidade de utilizar o substrato com flora microbiana nativa adequada para o funcionamento da tecnologia CCM e, assim, delinear o dispositivo como uma nova opção para o tratamento desses resíduos na Costa Rica.

A dual perspective (conventional and solar-enhanced) on advanced oxidation processes for the treatment of Agave cocui vinasses / Una perspectiva dual (convencional e impulsada por energía solar) sobre procesos de oxidación avanzada para el tratamiento de vinazas de Agave cocui / Uma perspectiva dupla (convencional e aprimorada com energia solar) nos processos de oxidação avançados para tratar vinassas de Agave cocui

Abstract Agave cocui vinasse was physicochemically characterized with reference to the relevant environmental regulations. The following results were obtained: COD: 71,000 mg.L-1, total solids: 21,000 mg.L-1, dissolved solids: 17,000 mg.L-1; pH: 4.06, conductivity: 9.45 mhoscm-1, total Fe: 48.83 mg.L-1, total phenols: 8.66 mg.L-1; BOD: 30,000 mg.L-1. Fenton and photo-Fenton reactions were applied to treat the wastewater produced. For the Fenton process, the optimal oxidation conditions found were pH = 3.48, [COD]:[H2O2] mass ratio = 1:5, and [Fe+2]: [H2O2] mass ratio = 1:6. For the photo-Fenton process, the optimal parameters found were: pH = 3.98, [COD]:[H2O2] = 1:7.86, and [Fe+2]: [H2O2] = 1:5. The experimental data were adjusted to fit second order polynomial models with R2 = 0.88 for the Fenton process and R2 = 0.91 for the photo-Fenton process, respectively. The sludge produced featured the following characteristics: average COD: 41,000 mg.L-1, total Fe: 296,000 mg.L-1, pH: 7.7. The variables with the greatest influence in both processes were [Fe+2]:[H2O2] and [COD]:[H2O2].

Resumen Se caracterizó fisicoquímicamente la vinaza de Agave cocui con base en regulaciones ambientales de referencia. Se obtuvieron los siguientes resultados: DQO: 71 000 mg.L-1, sólidos totales: 21 000 mg.L-1, sólidos disueltos: 17 000 mg.L-1; pH: 4,06, conductividad: 9,45 mhos.cm-1, hierro total: 48,83 mg.L-1, fenoles totales: 8,66 mg.L-1 ; DBO: 30 000 mg.L-1. Se aplicaron las reacciones Fenton y foto Fenton para tratar las aguas residuales producidas. Para el proceso Fenton, las condiciones de oxidación óptimas encontradas fueron pH = 3,48, relación de masa [DQO]:[H2O2] = 1:5 y relación de masa [Fe+2]:[H2O2] = 1:6. Para el proceso foto Fenton, los parámetros óptimos encontraron fueron: pH = 3,98, [DQO]:[H2O2] = 1:7,86 y [Fe+2]:[H2O2] = 1:5. Los datos experimentales fueron ajustados a modelos de segundo orden polinomial con R2 = 0,88 para el proceso Fenton y R2 = 0,91 para el proceso foto Fenton, respectivamente. El lodo producido presentó las siguientes características: DQO promedio: 41 000 mg.L-1, hierro total: 296 000 mg.L-1, pH: 7,7. Las variables con mayor influencia en ambos procesos fueron [Fe+2]:[H2O2] and [DQO]: [H2O2].

Resumo A vinhaça de Agave cocui foi caracterizada físico-quimicamente de acordo com as normas ambientais de referência. Os seguintes resultados foram obtidos: DQO: 71.000 mg.L-1, sólidos totais: 21.000 mg.L-1, sólidos dissolvidos: 17.000 mg.L-1; pH: 4,06, condutividade: 9,45 mhos.cm-1, Fe total: 48,83 mg.L-1, fenóis totais: 8,66 mg.L-1; DBO: 30,000 mg.L-1. As reações de Fenton e foto Fenton foram aplicadas para tratar a água residual produzida. Para o processo Fenton, as condições de oxidação ideais encontradas foram pH = 3,48, razão de massa [DQO]:[H2O2] = 1:5 e razão de massa [Fe+2]:[H2O2] = 1:6. Para o processo de foto Fenton, os parâmetros ideais encontrados foram: pH = 3,98, [DQO]:[H2O2] = 1:7,86 e [Fe+2]:[H2O2] = 1:5. Os dados experimentais foram ajustados para se adequar modelos polinomiais de segunda ordem com R2 = 0,88 para o processo Fenton e R2 = 0,91 para o processo foto Fenton, respectivamente. O lodo produzido apresentou as seguintes características: DQO média: 41.000 mg.L-1, Fe total: 296.000 mg.L-1, pH: 7,7. As variáveis com maior influência em ambos os processos foram [Fe+2]:[H2O2] e [DQO]:[H2O2].

Producción de carotenoides en levaduras nativas aisladas de sistemas acuáticos en Cali, Colombia / Carotenoids production in wild yeasts isolated from aquatic systems in Cali, Colombia

Introducción: Los carotenoides son fuente importante de actividades biológicas funcionales, tales como antioxidantes o antimicrobianas, además de tener gran impacto a nivel industrial, ya sea en cosmética o suplementación animal en acuacultura. Se han reportado varias moléculas novedosas a partir de aislamientos en Latinoamérica, principalmente en la Patagonia, Argentina. Sin embargo, no hay reportes en Colombia que evalúen la producción de carotenoides en levaduras nativas pigmentadas. Objetivo: Se evaluó la capacidad de producción de carotenoides en levaduras nativas aisladas de lagos, ríos y aguas residuales de la ciudad de Cali, Colombia. Materiales y métodos: Se caracterizaron 30 levaduras provenientes de dos colecciones. De estas se obtuvo su biomasa, rendimiento de carotenoides totales y producción de ß-caroteno. Las cepas promisorias fueron identificadas secuenciando la región ITS1-5.8S-ITS2. Resultados: El mayor rendimiento en la extracción de pigmentos se obtuvo para las cepas P11A (84,36 ± 5,24 µg/g) y Rhodotorula paludigena CS13 (56,26 ± 7,08 µg/g), mientras que las concentraciones más altas de ß-caroteno fueron 10,2 µg/mL (R. paludigena CS13) y 9,7 µg/mL (R. mucilaginosa/alborubescens P10A). La cinética de crecimiento y producción de pigmentos durante cinco días fue óptima para la cepa P11A, ya que hubo un aumento en el rendimiento de carotenoides totales 10 veces mayor (48 h: 109,62 µg/g, 120 h: 1403,10 µg/g). Conclusiones: En este estudio se encontró que levaduras aisladas de sistemas acuáticos son promisorias para la producción de pigmentos carotenoides (incluyendo ß-caroteno), siendo su extracción y caracterización viable para futuros estudios biotecnológicos.

Introduction: Carotenoids are an important source of biological activities, such as antioxidant or antimicrobial. Also, carotenoids impact the cosmetic or food supplement industry, mainly in aquaculture. Several reports in Latin America showed novel molecules, mainly in isolated strains in Patagonia, Argentina. However, in Colombia, there are not reports about carotenoid production from pigmented wild yeasts. Objective: We assessed the carotenoid production ability in wild yeasts isolated from lakes, wastewater and rivers located in Cali, Colombia. Materials and methods: 30 yeasts were selected from two collections, each of them was characterized by the biomass, yield of total carotenoids and ß-carotene production. Promisor strains were identified with sequence analysis of ITS1-5.8S-ITS2 region. The highest yield in pigment extraction was obtained by strains P11A (84,36 ± 5,24 µg/g) and Rhodotorula paludigena CS13 (56,26 ± 7,08 µg/g), while higher concentrations of ß-carotene were 10,2 µg/mL (R. paludigena CS13) and 9,7 µg/mL (R. mucilaginosa/alborubescens P10A). The kinetics of growth and pigment production for five days was optimal for the P11A strain, where we found an increasing 10-fold higher (48 h: 109,62 µg/g, 120 h: 1403,10 µg/g). Conclusions: We suggest that yeasts isolated from aquatic systems are promising for the production of carotenoid pigments (including ß-carotene), making their extraction and characterization viable for future biotechnological studies.

A novel textile wastewater treatment using ligninolytic co-culture and photocatalysis with TiO2 / Un novedoso tratamiento de aguas residuales de la industria textil usando co-cultivos ligninolíticos y fotocatálisis con TiO2 / Um novo tratamento para águas residuais têxtis usando co-cultura ligninolítica e fotocatálise com TiO2

Abstract Textile industries produce effluent wastewater that, if discharged, exerts a negative impact on the environment. Thus, it is necessary to design and implement novel wastewater treatment solutions. A sequential treatment consisting of ligninolytic co-culture with the fungi Pleurotus ostreatus and Phanerochaete crhysosporium (secondary treatment) coupled to TiO2 /UV photocatalysis (tertiary treatment) was evaluated in the laboratory in order to discolor, detoxify, and reuse textile effluent wastewater in subsequent textile dyeing cycles. After 48 h of secondary treatment, up to 80% of the color in the wastewater was removed and its chemical and biochemical oxygen demands (COD, and BOD5) were abated in 92% and 76%, respectively. Laccase and MnP activities were central to color removal and COD and BOD5 abatement, exhibiting activity values of 410 U L-1 and 1 428 U L-1, respectively. Subjecting wastewater samples to 12 h of tertiary treatment led to an 86% color removal and 73% and 86% COD and BOD5 abatement, respectively. The application of a sequential treatment for 18 h improved the effectiveness of the wastewater treatment, resulting in 89% of color removal, along with 81% and 89% COD and BOD5 abatement, respectively. With this sequential treatment a bacterial inactivation of 55% was observed. TiO2 films were reused continuously during two consecutive treatment cycles without thermic reactivation. Removal percentages greater than 50% were attained. Acute toxicity tests performed with untreated wastewater led to a lethality level of 100% at 50% in Hydra attenuata and to a growth inhibition of 54% at 50% in Lactuca sativa. Whereas sequentially treated wastewater excreted a 13% lethality at 6.25% and an inhibition of 12% at 75% for H. attenuata and L. sativa, respectively. Finally, sequentially treated wastewater was reused on dyeing experiments in which 0.86 mg g-1 adsorbed dye per g of fabric, that is equivalent to 80% of dye adsorption.

Resumen Las industrias textiles producen un efluente que, si es descargado, ejerce un impacto negativo en el ambiente. Así, es necesario diseñar e implementar soluciones novedosas para el tratamiento de estos desechos. Con el fin de decolorar, detoxificar y reutilizar aguas residuales producidas en la industria textil en ciclos de tinturado subsecuentes, se evaluó en laboratorio un tratamiento secuencial, consistente en un cultivo ligninolítico con los hongos Pleurotus ostreatus y Phanerochaete crhysosporium (tratamiento secundario) acoplado con fotocatálisis TiO2/UV (tratamiento terciario). Después de 48 horas de tratamiento secundario, se removió hasta un 80% del color del agua residual y las Demandas Química y Bioquímica de Oxígeno (DQO y DBO5) fueron reducidas en 92 y 76% respectivamente. Las actividades Lacasa y MnP (410 U L-1 y 1428 U L-1, respectivamente) fueron centrales en la remoción de color y en la reducción de DQO y DBO5. Someter muestras de agua residual a 12 horas de tratamiento terciario resultó en una remoción de 86% de color, 73% de DQO y 86% de DBO. La aplicación de un tratamiento secuencial por 18 h incrementó su efectividad, lo cual resultó en 89% de remoción de color, además de 81% y 89% de remoción de DQO y DBO5 respectivamente. Con este tratamiento secuencial se observó una inactivación bacteriana del 55%. Las películas de TiO2 se reutilizaron continuamente durante 2 ciclos de tratamiento consecutivos sin reactivación térmica. Se alcanzaron porcentajes de remoción mayores al 50%. Las pruebas de toxicidad aguda llevadas a cabo con agua residual cruda produjeron un nivel de letalidad del 100% a 50% en Hydra attenuata y una inhibición de crecimiento del 54% a 50% en Lactuca sativa. El agua residual tratada secuencialmente produjo una letalidad del 13% a 6.25% y una inhibición del 12% a 75% para H. attenuata y L. sativa, respectivamente. Finalmente, el agua residual tratada secuencialmente fue reutilizada en experimentos de tinturado en los que la cantidad de colorante absorbido fue de 0.86 mg g-1 por g de tela, lo cual es equivalente a 80% de adsorción.

Resumo A indústria têxtil produz águas residuais que causam um impacto negativo ao meio ambiente quando são descartadas. Portanto, é necessário projetar e implementar novas soluções para seu tratamento. Um tratamento sequencial que consiste na co-cultura ligninolítica com os fungos Pleurotus ostreatus e Phanerochaete crhysosporium (tratamento secundário) acoplada à fotocatálise com TiO2/UV foi avaliado no laboratório para descolorir, desintoxicar e reutilizar água residual têxtil em ciclos subsequentes de tintura. Após 48 h de tratamento secundário, aproximadamente 80% da cor foi removida da água residual e sua demanda química e bioquímica de oxigênio (COD, e BOD5) foram diminuídas em 92% e 76%, respectivamente. A atividade de Laccase e MnP foram centrais na remoção da cor e diminuição de COD e BOD5, mostrando valores de atividade de 410 U L-1 e 1428 U L-1, respectivamente. Submeter as amostras de água residual a 12 h de tratamento terciário levou a uma remoção de 86% da cor e uma diminuição de 73% e 86% de COD e BOD5 respectivamente. A aplicação do tratamento sequencial por 18 h melhorou a efetividade do tratamento de águas residuais, resultando em 89% de remoção de cor e uma diminuição de 81% e 89% de COD e BOD5, respectivamente. Com este tratamento sequencial, observamos uma inativação bacteriana de 55%. As películas de TiO2 foram reutilizadas continuamente durante dois tratamentos consecutivos sem reativação térmica. Atingimos porcentagens de remoção acima de 50%. Os testes de toxicidade aguda feitos em água residual sem tratar causaram níveis de letalidades de 100% a 50% em Hydra attenuata e uma inibição do crescimento de 54% a 50% em Lactuca sativa. Enquanto água residual tratada sequencialmente causou uma letalidade de 13% a 6.25% e uma inibição de 12% a 75% para H. attenuata e L. sativa, respectivamente. Finalmente, a água residual tratada sequencialmente foi reutilizada em experimentos de tintura nos quais absorveu 0.86 mg g-1 por g de tecido, o que é equivalente a uma absorção de 80%.

Tratamento de esgoto sanitário por escoamento superficial no solo: remoção de metais / Wastewater treatment by overland flow: removal of metals

RESUMO Com o objetivo de avaliar a remoção e a concentração dos metais cádmio (Cd), cromo (Cr), cobre (Cu), chumbo (Pb), ferro (Fe), níquel (Ni) e zinco (Zn) em águas residuais municipais, foram conduzidos ensaios de campo utilizando o método do escoamento em duas taxas de aplicação superficial, 0,30 e 0,20 m3.m-1.h-1, em uma rampa de 4,25 × 40 m, com 3,5% de declividade, plantada com Tifton 85 (Cynodon spp.). Em amostras coletadas durante o estudo de 15 meses, apenas Cu, Cr e Pb excederam os limites de lançamento de acordo com a Resolução do Conselho Nacional do Meio Ambiente (CONAMA) nº 430/2011 (BRASIL, 2011). A taxa de aplicação não influencia na remoção superficial de Cd, Cr, Cu, Fe, Ni e Pb, no entanto maior remoção de Zn ocorreu ao empregar taxas de aplicação superficial de 0,30 m3.m-1.h-1. A taxa de aplicação não influencia a incorporação de Cd, Cr, Fe, Ni e Zn na biomassa, porém maior incorporação de Pb ocorreu ao aplicar 0,20 m3.m-1.h-1.

ABSTRACT In order to evaluate the removal and concentration of the metals cadmium (Cd), chrome (Cr), copper (Cu), lead (Pb), iron (Fe), nickel (Ni) and zinc (Zn) in municipal wastewater, we conducted field tests using the method of overland flow under two rates of surface application, 0.30 and 0.20 m3.m-1.h-1, on a ramp of 4.25 × 40 m with a slope of 3.5%, planted with Tifton 85 (Cynodon spp.). In samples collected during the 15-month study, only Cu, Cr and Pb exceeded the discharge limit according to the National Environment Council (CONAMA) Resolution n. 430/2011 (BRASIL, 2011). The application rate does not influence the surface removal of Cd, Cr, Cu, Fe, Ni and Pb; however, higher Zn removal occurred by applying rates of surface application of 0.30 m3.m-1.h-1. The rate of application does not influence the incorporation of Cd, Cr, Fe, Ni and Zn in the biomass, but greater incorporation of Pb occurred when applying 0.20 m3.m-1.h-1.

Microorganismos potencialmente fitopatógenos en aguas de riego proveniente de la cuenca media del rio Bogotá / Potentially phytopathogenic microorganisms irrigation water from the media Bogota river basin

Resumen Objetivo. Identificar microorganismos fitopatógenos presentes en las aguas utilizadas para riego en la cuenca media del rio Bogotá. Métodos. Las muestras fueron tomadas en doce fincas de la cuenca media y analizadas con la técnica de filtración por membrana. Las bacterias se identificaron por bioquímica y los hongos por claves dicotomas. Resultados. El agua de riego analizada contenía bacterias como: E.coli, P. vulgaris, A. urinae, E. cloacae, B.cereus, S. marcescens, B. brevis, y en cuanto a los hongos se encontraron: Aspergillus fumigatus, Aspergillus flavus., Mucor sp., Rhizopus sp., Penicillium sp. y Fusarium sp. La presencia de estos potenciales fitopatógenos en el agua indican un alto riesgo de contaminación y dispersión de éstos en los cultivos.

Abstract Objective. Identify phytopathogenic microorganisms present in the water used for irrigation in the middle basin of the river Bogota. Methods. Samples were taken at 12 farms of the middle basin and analyzed by the membrane filtration technique. The bacteria were identified by biochemical and fungi by dichotomies keys. Results. The irrigation water contained bacteria analyzed as E. coli, P. vulgaris, A. urinae, E. cloacae, B. cereus, S. marcescens, B. brevis, and as for the mushrooms found: A. fumigatus, A. flavus, Mucor sp., Rhizopus sp., Penicillium sp. and Fusarium sp. The presence of these potential pathogens in water indicate a high risk of contamination and dispersion thereof in crops.

Inmovilización microbiana en polímeros sintéticos para el tratamiento de aguas residuales / Microbial immobilization on synthetic polymers for wastewater treatment

Objetivo. Evaluar la capacidad de inmovilización microbiana de algunos polímeros sintéticos, y establecer su desempeño durante la partida y operación de un reactor biológico híbrido (RBH), aplicado al tratamiento de aguas residuales domésticas. Métodos. Para la evaluación fueron seleccionados cinco polímeros: tereftalato de polietileno (PET), polibutadieno (BD), espuma de poliuretano (EPU), poliestireno expandido (EPS) y polietileno (P). Los materiales con mayor capacidad de inmovilización (expresado como la cantidad de unidades formadoras de colonias contenidas en un gramo de material, UFCg-1), fueron incorporados a un RBH, con volumen operacional de 10,4L, alimentado con agua residual sintética. La eficiencia del sistema fue establecida en términos de remoción de la materia orgánica contenida en el afluente durante 13 días de operación continua. Resultados. Los polímeros que presentaron mayor capacidad de inmovilización fueron: BD (2,2x10(7) UFCg-1) y EPU (4,6x10(7) UFCg-1). El RBH, sometido a una carga orgánica volumétrica de 2,7 Kg DQO m-3d-1, presentó estabilidad operativa en todos los tratamientos evaluados, alcanzando una remoción de materia orgánica de 78% y 94%, al emplear BD y EPU como soportes de inmovilización, respectivamente.

Objective. Evaluate the ability of microbial immobilization of several synthetic polymers, and establish its performance during the start-up and operation of a hybrid biological reactor (HBR), applied to domestic wastewater treatment. Methods. For evaluation we selected five polymers: polyethylene terephthalate (PET), polybutadiene (BD), polyurethane foam (PUF), expanded polystyrene (EPS) and polyethylene (PE). Materials with higher immobilization capacity (expressed as the number of colony forming units contained in one gram of material, CFUg-1) were added to a HBR, with operational volume of 10,4L, fed with synthetic wastewater. The efficiency of the system was established in terms of removal of organic matter contained in the effluent for 13 days of continuous operation. Results. Polymers showing the high immobilization capacity were: BD (2,2x10(7) CFUg-1) and PUF (4,6x10(7) CFUg-1). The HBR, subjected to organic loading rate of 2.7 kg COD m-3d-1, showed operational stability for the treatments evaluated, reaching a removal of organic matter of 78% and 94%, by using BD and PUF as immobilization supports, respectively.

Cultivo da microalga Pseudokirchneriella subcapitata em escala de bancada utilizando meio contaminado com metais pesados / Cultivation of microalgae Pseudokirchneriella subcapitata in bench scale using medium contaminated with heavy metals

RESUMO Neste trabalho foi avaliado o crescimento da microalga Pseudokirchneriella subcapitata em meio de cultivo alternativo NPK (20:05:20) contaminado com metais pesados. O primeiro tratamento consiste do controle sem a adição de contaminante, enquanto os demais foram contaminados com AlCl3, FeSO4 e ZnSO4 e os três metais. Nos resultados obtidos, o controle foi o único que apresentou crescimento positivo contínuo, enquanto o tratamento contendo todos os metais obteve maior densidade e maior taxa de crescimento exponencial. O tratamento contaminado com ZnSO4 obteve o menor potencial de produção. Apesar dos valores apresentados, todos os tratamentos apresentaram crescimento positivo no final do ensaio, sendo possível atribuir à microalga um elevado potencial de produção em água contaminado por metais.

ABSTRACT This study evaluated the growth of microalgae Pseudokirchneriella subcapitata amid growing alternative NPK (20:05:20) contaminated with heavy metals. The first treatment consists of the control without addition of dopant, while others were infected with AlCl3, FeSO4 e ZnSO4 and the three metals. Of the results obtained, the control was the only one that showed continued positive growth, while all metal-containing treatment had a higher density and a higher rate of exponential growth. Treatment contaminated with ZnSO4 had the lowest production potential. Despite the figures, all treatments showed positive growth at the end of the test, so it is possible to assign a high potential for microalgae production in water contaminated by metals.

Evaluación inicial de parámetros de campo en un biodigestor anaeróbico para el tratamiento de aguas residuales / Preliminary evaluation of field parameters at an anaerobic biodigester designed for the treatment of wastewater

El biodigestor anaerobio utilizado en este estudio, se diseñó para tratar agua residual doméstica en un sanitario de prueba, y se caracteriza por ser de: flujo continuo, baja carga orgánica y tener cuatro etapas de proceso. La importancia del prototipo estudiado radicó en las condiciones reales en que se probó. La primera etapa consistió en la selección del sitio, construcción del prototipo en ferrocemento con capacidad de 1m³, impermeabilización y carga. En esta etapa se inoculó el reactor con materia orgánica procedente de las descargas del sanitario, durante el periodo de agosto a diciembre de 2011. La evaluación de este periodo consistió en la medición de parámetros de campo: pH, conductividad eléctrica, sólidos sedimentables, temperatura del influente - efluente y oxígeno disuelto del sistema que permitieron verificar el comportamiento del proceso del digestor durante la fase de arranque. Los resultados obtenidos para estas determinaciones a la entrada y salida del biodigestor respectivamente son los siguientes: pH (8.03; 8.43), conductividad eléctrica (1510.83 µS/cm; 1207.00 µS/cm), temperatura del proceso (19.2°C; 20.1°C), sólidos sedimentables (144.5mL/L; 0.02mL/L), oxígeno disuelto (4.5992 mg/L; 0.1924 mg/L) estos datos proporcionaron un punto de partida para el tratamiento de aguas residuales de tipo doméstica.

The anaerobic biodigester analyzed in the present study was designed for the treatment of domestic wastewater in a test restroom, characterized by its continuous flow, low organic load and a four-stage processing system. The value of the prototype under research consists in the real daily conditions under which it was tested. The first stage consisted of the site selection, and the manufacture of a waterproof iron reinforced cement prototype, with a 1m³ loading capacity. At this stage, during the period from august to december 2011, the reactor was inoculated with organic matter originating from the aforementioned restroom discharges. The evaluation of this stage consisted in taking measurements of the following field parameters: pH, electrical conductivity, sedimentable solids, and inflow and outflow temperature along the system. These records substantiated the behaviour of the processes within the digester during the starting phase. The results obtained through these determinations at both the biodigester entry and exit points are respectively: pH (8.03; 8.43), electrical conductivity (1510.83 µS/cm; 1207.00 µS/cm), inflow and outflow temperatures (19.2°C; 20.1°C), sedimentable solids (144.5mL/L; 0.02mL/L) and dissolved oxygen (4.5992 mg/L; 0.1924 g/L). These data provided a starting point for the treatment of domestic wastewater.

Uso seguro y riesgos microbiológicos del agua residual para la agricultura / Safe use and microbiological risks of wastewater for agriculture

El agua dulce es un recurso vital pero cada día está más escaso debido al crecimiento demográfico, la urbanización y la industrialización, a lo que se suman los conflictos asociados a los cambios climáticos. El propósito de este estudio es aportar información actualizada sobre las guías de la OMS para el uso seguro de las aguas residuales en la agricultura. Se identificaron 33 documentos relacionados con el tema, de ellos se seleccionaron 13 publicados entre 1994 y 2007, que contemplan informes de la UNESCO, guías y manual de la OMS y revisiones críticas del tema. Se resume información sobre las guías de la OMS y la importancia de su incorporación paulatina en Cuba, se destacan, dentro de los Objetivos del Desarrollo del Milenio, aquellos relacionados con el uso seguro de aguas residuales y excretas para la agricultura y acuicultura, que justifican la actual importancia de las nuevas guías propuestas. El uso de aguas residuales en la agricultura puede aportar beneficios, pero su uso no controlado generalmente está relacionado con impactos negativos sobre la salud humana. En Cuba, el reuso del agua es poco utilizado pues si bien la agricultura urbana se ha desarrollado últimamente, se realiza con agua potable. Se debe considerar en el país las guías de la OMS para la futura valoración del uso de las aguas residuales tratadas en la agricultura sin riesgo para la salud y obtener resultados beneficiosos para la población y el ambiente. En resumen, se enumeran aspectos a considerar para el uso seguro de las aguas residuales en la agricultura en Cuba, necesarios para implementar programas nacionales de vigilancia sanitaria y de agricultura con énfasis en los aspectos microbiológicos

Drinking water is a vital but increasingly dwindling resource due to the population growth, housing planning, industrialization associated to new potential demands upon the existing water resources, to which climatic change-related events are added. The objective of this study was to provide updated information on the WHO guidelines for the safe use of wastewater in agriculture. A total of 33 documents about this topic were identified; 13 of them published from 1994 to 2007 were selected since they included UNESCO reports, WHO guidelines and manual and critical reviews. Information was summarized on the WHO guidelines and the importance of their gradual application in Cuba. Among the Millennium Development Goals, those related to the safe use of wastewater and excreta for agriculture and aquaculture were underscored because they supported the present importance of the new suggested guidelines. The use of wastewaters in agriculture may bring about benefits, but their use without restriction is generally related to negative impact on the human health. The water reuse is not very common in Cuba; although the agriculture in urban areas has developed in the last few years, it depends on drinking water. The WHO guidelines must be taken into consideration for the future assessment of the use of treated wastewater in agriculture without causing any risk for health, and for the benefits it may bring to the environment and the population as well. In summary, some aspects to be considered to safely use wastewater in the Cuban agriculture, which are also necessary to implement national health and agricultural surveillance programs centered on microbiological aspects, were listed

Técnicas para la detección de Cryptosporidium sp. en sistemas de tratamiento de agua residual / Techniques for Cryptosporidium sp. detection in wastewater treatment systems

En este trabajo se evaluó la aplicabilidad de la técnicas de tinción de Kinyoun e Inmunofluorescencia, para el monitoreo periódico de la calidad parasitológica del agua residual del Sistema de Lagunas de Estabilización "Planta de Tratamiento de Aguas Servidas Sur" de la ciudad de Maracaibo. Se detectó Cryptosporidium sp. en el 100 por ciento de las muestras analizadas por las dos técnicas. Los promedios de Cryptosporidium sp. detectados por la técnica de Kinyoun fueron: en la entrada de la planta 4,9x105 ooquistes/100L, en los módulos primarios 1,2x105 ooquistes/100L, en la laguna facultativas 5,9x104 ooquistes/100L y en la salida 3,0x104 ooquistes/100L, mientras que para C. parvum por inmunofluorescencia fueron: 5,9x104 ooquistes/100L, 7,7x104 ooquistes/100L, 3,0x105 ooquistes/100L y 3,0x104 ooquistes/100L, respectivamente. Se observó una correspondencia del 100 por ciento de positividad en las muestras analizadas por ambas técnicas. Dada las ventajas en facilidad de aplicación, rapidez y costos que ofrece la técnica de Kinyoun, se sugiere su aplicación como técnica de rutina para la evaluación de Cryptosporidium sp. en muestras de agua residual. Se observó la presencia de par sitos en el efluente final, por lo tanto éste no es apto desde el punto de vista parasitológico, para ser empleado con fines de irrigación, sin representar un riesgo para la salud pública.

This work evaluates the applicability of the Kinyoun and immunofluorescence techniques for periodic control of the parasitological quality of wastewater from the stabilization lagoon system “Wastewater Treatment Plant South” in the city of Maracaibo. Cryptosporidium sp. was detected in the 100 percent of the samples analyzed by both techniques. The concentration of Cryptosporidum sp. detected by the Kinyoun technique was: 4.9x105 oocysts/100L at the plant entrance, 1.2x105 oocysts/100L in the primary modules, 5.9x104 oocysts/100L in the facultative lagoon and 3.0x104 oocysts/100L in the final effluent, while those of C. parvum detected by inmunofluorescence were: 5.9x104 oocysts/100L, 7.7x104 oocysts/100L, 3.0x105 oocysts/100L and 3.0x104 oocysts/100L, respectively. A 100 percent correspondence of the results from samples analyzed by both techniques was observed. Given the advantages in ease of application, rapidity and costs offered by the Kinyoun technique, its routine application for evaluating Cryptosporidium sp. in wastewater samples is suggested. The presence of parasites in the final effluent was observed; therefore, from the parasitological viewpoint, it is not apt for irrigation purposes, without representing a risk to human health.

Estudio comparativo entre un proceso fisicoquímico y uno biológico para tratar agua residual de rastro / Comparative study between A physicochemical and A biological process to treat slaughterhouse wastewater / Estudo comparativo entre uM proceSso fisico-químico E uMO biológico para tratar agua residual de MATADOURO MUNICIPAL

Se llevó a cabo un estudio comparativo a nivel de laboratorio entre un proceso fisicoquímico y uno biológico para el tratamiento de agua residual de matadero (rastro) municipal. Para el proceso fisicoquímico de coagulación-floculación se utilizó sulfato de aluminio como coagulante y un polímero aniónico como auxiliar de la floculación. La mayor eficiencia de remoción alcanzada de demanda química de oxígeno (DQO) fue del 94% con una dosis de 250mg·l-1 de sulfato de aluminio y una dosis de polímero de 5mg·l-1 a un pH=4. Por otro lado, el proceso biológico se desarrolló en un sistema anaerobio/aerobio (An/Ar) secuencial, compuesto por un filtro anaerobio (FA) y un reactor aerobio por lotes (SBR). El FA operó con cargas orgánicas (CO) en un intervalo 3,7-16,5kg·m-3·d-1, las eficiencias de remoción de DQO variaron entre 50 y 81% y fueron inversamente proporcionales al valor de la CO. La degradación de la materia orgánica (MO) en el SBR mostró una cinética de seudo primer orden con respecto a la concentración de MO. La remoción de la DQO por el proceso biológico (FA+SBR) fue del 97% para un tiempo de retención hidráulico (TRH) de 20h para el FA y de 9h de aireación para el SBR.

A comparative study between physicochemical and biological processes to treat slaughterhouse wastewater was carried out at the laboratory level. The physicochemical treatment consisted of a coagulation-flocculation process, using alum as coagulant and an anionic polymer as flocculant. The best observed chemical oxygen demand (COD) removal efficiency was 94% with 250mg·l-1 of alum and 5mg·l-1 of anionic polymer and pH=4. On the other hand, the biological process consisted of sequentially coupled anaerobic/aerobic (An/Ar) treatments using an anaerobic filter (AF) and a sequencing batch reactor (SBR), respectively. The AF operated with organic loadings (OL) ranging from 3.7 to 16.5kg·m-3·d-1. The efficiencies of COD removal ranged 50-81% and were inversely proportional to the OL value. The organic matter (OM) degradation by aerobic treatment in the SBR followed pseudo-first-order kinetics with respect to OM concentration. The removal of COD by the coupled AF+SBR was 97% at a hydraulic retention time of 20h in the AF and 9h of aeration in the SBR.

Realizou-se um estudo comparativo entre um processo físico-químico e outro biológico para o tratamento de água residual de matadouro municipal em nível de laboratório. Para o processo físico-químico de coagulação-floculação se utilizou sulfato de alumínio como coagulante e um polímero aniônico como auxiliar da floculação. A maior eficiência de remoção alcançada de demanda química de oxigênio (DQO) foi de 94% com uma dose de 250mg·l-1 de sulfato de alumínio e uma dose de polímero de 5mg·l-1 a um pH=4. Por outro lado, o processo biológico se desenvolveu em um sistema anaeróbio/aeróbio (An/Ar) seqüencial, composto por um filtro anaeróbio (FA) e um reator aeróbio por lotes (SBR). O FA operou com cargas orgânicas (CO) em um intervalo 3,7-16,5kg·m-3·d-1, as eficiências de remoção de DQO variaram entre 50 e 81% e foram inversamente proporcionais ao valor da CO. A degradação da matéria orgânica (MO) no SBR mostrou uma cinética de pseudo-primeira ordem em relação à concentração de MO. A remoção da DQO pelo processo biológico (FA+SBR) foi de 97% para um tempo de retenção hidráulica (TRH) de 20h para FA e de 9h para o SBR.