Lodos de plantas de tratamiento de líquidos sépticos Bioq. Graciela Sanguinetti

Generación de los lodos Red cloacal PLANTA DE TRATAMIENTO LODOS EFLUENTE TRATADO Líquido cloacal Pozo absorbente

Barros Definiciones (Resolución 97/2001 del Ministerio de Desarrollo Social y Medio Ambiente de la Nación) Barros crudos: Barros generados como consecuencia de operaciones de tratamiento de efluentes líquidos y que constituyen subproductos de ese proceso.

Barros Definiciones (Resolución 97/2001 del Ministerio de Desarrollo Social y Medio Ambiente de la Nación) Barros tratados: Productos originados en el tratamiento de barros crudos con el propósito de modificar su contenido de humedad y su capacidad de atraer vectores.

Barros Definiciones (Resolución 97/2001 del Ministerio de Desarrollo Social y Medio Ambiente de la Nación) Barros orgánicos: Barros con contenido de materia orgánica total igual o mayor al 20% sobre materia seca.

Biosólidos Definición (Resolución 97/2001 del Ministerio de Desarrollo Social y Medio Ambiente de la Nación) Productos originados en la transformación de barros orgánicos a través de tratamientos destinados a reducir su nivel de patogenicidad, su poder de fermentación y su capacidad de atracción de vectores y a otorgarles aptitud para su utilización agrícola y para la recuperación de suelos y sitios degradados.

Disposición inadecuada de lodos con riesgo sanitario PLANTA DE TRATAMIENTO LODOS SIN TRATAR EFLUENTE TRATADO Suelo Canales Cuerpo receptor Cuerpos de agua

Alternativas de disposición final de lodos sin riesgo sanitario PLANTA DE TRATAMIENTO LODOS TRATADOS EFLUENTE TRATADO Disposición oceánica “Land farming” Cuerpo receptor Uso agrícola Incineración

Reuso de lodos en agricultura Factores a considerar: Presencia de metales pesados Microorganismos patógenos Bacterias Virus Parásitos Otros tóxicos

Guías nacionales para el Uso y Disposición Final de Biosólidos (Ministerio de Desarrollo Social y Medio Ambiente de la Nación) Parámetro Valor límite Nivel A Nivel B Escherichia coli (*) < 1000 NMP/g MS < 2.000.000 NMP/g MS Salmonella (*) < 3 NMP / 4 g MS Huevos de helmintos viables < 1 / 4 g MS Indicadores virales Reducción del 99,9% de la densidad de bacteriófagos somáticos de Escherichia coli (*) Se exige el cumplimiento de uno de los 2 límites

Indicador apropiado para garantizar la inactivación de patógenos ¿ Coliformes fecales? ¿Salmonella sp.? HUEVOS DE HELMINTOS

Huevo de Trichuris

Huevos de Hymenolepis H. diminuta H. nana

Huevo de Tenia saginata

Huevos de parásitos resistentes a condiciones ambientales adversas ASCARIS LUMBRICOIDES

Huevo de Ascaris

Ascaris

Ascaris Ciclo biológico

Bolo de Ascaris

Proyecto de Investigación Investigación sobre tratamiento de lodos sépticos: Proyecto colaborativo entre UNR / CIS (Argentina) y EAWAG / SANDEC (Suiza) Fase B2 del Proyecto: Investigación de la inactivación de patógenos en lodos sometidos a deshidratación natural

Investigación en el CIS Plantas de tratamiento: Alcorta: planta existente. Tratamiento con ciclos largos de acumulación y deshidratación de barros. Máximo Paz: planta nueva. Tratamiento con ciclos cortos de acumulación y deshidratación de barros.

Objetivos de la investigación Huevos de helmintos Determinar el tiempo de almacena-miento necesario para la inactivación de huevos de helmintos en lodos sometidos a procesos de deshidratación natural dentro de la Planta de Tratamiento

Objetivos de la investigación Salmonella sp. Establecer una técnica para aislamiento de Salmonella y determinar el die-off.

Planta de Tratamiento en Alcorta, Santa Fe

Alcorta Esquema de la Planta de Tratamiento Líquidos sépticos Efluente Líquido cloacal

Alcorta - Descarga de camiones

Alcorta - Laguna de sedimentación (C1)

Alcorta Distribución de líquido séptico en la laguna

Alcorta - Laguna de lodos (C2)

Alcorta Deshidratación de lodos en pilas

Caracterización del lodo de la Planta de Tratamiento de Alcorta Monitoreo: Muestras: (envases, volumen, extracción, cantidad de muestras) Frecuencia de muestreo: quincenal Duración del Estudio: 2 años

Caracterización de lodos Parámetros analizados Humedad Sólidos totales, fijos y volátiles pH Coliformes fecales Huevos de helmintos Salmonella sp.

Caracterización del lodo de la Planta de Tratamiento de Alcorta Humedad: 80% Sólidos totales: 200.000 mg/l Sólidos fijos: 60% Sólidos volátiles: 40%. Coliformes fecales: se han detectado concentraciones entre 2 y 130.000 NMP /gramo de materia seca.

Alcorta Monitoreo: Humedad Humedad inicial = 87% Humedad final = 32%

Alcorta Monitoreo: Sólidos fijos y volátiles

Alcorta Monitoreo: Coliformes fecales

Caracterización de lodos Parámetros analizados Humedad Sólidos totales, fijos y volátiles pH Coliformes fecales Huevos de helmintos Salmonella sp. Investigación de patógenos

Etapas de la investigación de patógenos en lodos Experiencias desarrolladas: Viabilidad de huevos de helmintos en lodos acumulados en la laguna de sedimentación. Viabilidad de huevos de Ascaris sembrados en tanque experimental. Aislamiento de Salmonella de lodos a través de la aplicación de diferentes técnicas para inhibir flora indígena. Supervivencia de Salmonella sp. en lodos cloacales

Viabilidad de huevos de helmintos en lodo acumulado en laguna de sedimentación Aplicación de técnica de recuperación de huevos (EPA 1992 modificada por J. Schwatzbrod) Determinación de viabilidad: Incubación a 26 ºC, durante 4 semanas.

Técnica de aislamiento de huevos de helmintos Filtración:

Técnica de aislamiento de huevos de helmintos Sedimentación:

Técnica de aislamiento de huevos de helmintos Flotación con Zn SO4, densidad 1,32 g/cm³:

Técnica de aislamiento de huevos de helmintos Centrifugación:

Técnica de aislamiento de huevos de helmintos Flotación con Zn SO4, densidad 1,32 g/cm³:

Técnica de aislamiento de huevos de helmintos Purificación en solución ácida de alcohol-éter:

Técnica de aislamiento de huevos de helmintos Incubación a 26 ºC, 21 días:

Técnica de aislamiento de huevos de helmintos Detección de huevos viables:

Planta de Tratamiento en Alcorta Resultados de la investigación de patógenos

Patógenos en laguna de sedimentación Huevos de helmintos

Patógenos en laguna de sedimentación Huevos viables de Ascaris

Patógenos en laguna de sedimentación Salmonella: no se detectó en ninguna de las muestras analizadas. Huevos de helmintos: se han detectado en concentraciones variables entre 0 y 17 huevos totales / gramo. Se detectaron huevos viables en muy pocas muestras.

Etapas de la investigación de patógenos en lodos Experiencias desarrolladas: Viabilidad de huevos de helmintos en lodos acumulados en la laguna de sedimentación. Viabilidad de huevos de Ascaris sembrados en tanque experimental. Aislamiento de Salmonella de lodos a través de la aplicación de diferentes técnicas para inhibir flora indígena. Supervivencia de Salmonella sp. en lodos cloacales

Viabilidad de huevos de Ascaris Experiencias en Tanque Experimental y “Playa de Secado” Alcorta, Santa Fe

Viabilidad de huevos de Ascaris suum sembrados en lodos acumulados Se estudió en dos etapas: Tanque experimental: 8 meses Playa de secado experimental: 12 meses

Parámetros adicionales determinados en tanque/playa de secado Coliformes fecales Sólidos totales, fijos y volátiles Humedad

Preparación de Suspensión de huevos de Ascaris suum Se extraen huevos del útero de helmintos hembras Se prepara suspensión de huevos en solución fisiológica estéril con una concentración aproximada de 3 x 105 huevos/l Se agrega la suspensión de huevos al lodo del tanque experimental (20 huevos/g materia seca) Se realizan tests control con la suspensión de huevos incubada a 20ºC, 4 semanas (confirman viabilidad)

Helmintos Ascaris

Extracción de huevos de Ascaris Preparación

Extracción de huevos de Ascaris Disección del Ascaris

Extracción de huevos de Ascaris Disección del útero

Extracción de huevos de Ascaris Ruptura del útero y liberación de huevos

Extracción de huevos de Ascaris Huevos de Ascaris en la suspensión preparada

Tanque experimental Diseño del experimento

Tanque experimental Preparación: Siembra de huevos

Tanque experimental Ubicación del tanque experimental

Tanque experimental Comienzo de la experiencia

Tanque experimental Cuarto mes de deshidratación

“Playa de secado”

Alcorta Resultados de la experiencia en tanque experimental y playa de secado

Tanque experimental / playa de secado Monitoreo de la humedad

Tanque experimental / playa de secado Viabilidad de Ascaris

Tanque experimental / playa de secado Huevos viables de Ascaris vs Tanque experimental / playa de secado Huevos viables de Ascaris vs. humedad

Etapas de la investigación de patógenos en lodos Experiencias desarrolladas: Viabilidad de huevos de helmintos en lodos acumulados en la laguna de sedimentación. Viabilidad de huevos de Ascaris sembrados en tanque experimental. Aislamiento de Salmonella de lodos a través de la aplicación de diferentes técnicas para inhibir flora indígena. Supervivencia de Salmonella sp. en lodos cloacales

Investigación de un método apropiado para aislamiento de Salmonella sp Investigación de un método apropiado para aislamiento de Salmonella sp. en lodo séptico ¿Cuáles son los inconvenientes que se plantean en el laboratorio para la detección de Salmonella en lodos sépticos? La presencia de una importante flora indígena puede enmascarar el desarrollo de Salmonella, especialmente cuando se encuentra en bajas concentraciones

METODOLOGIA Según Standard Methods (1999) Se procesaron 9 muestras del lodo de la laguna de sedimentación de la Planta de Tratamiento de Alcorta Medios de enriquecimiento: caldo Selenito - Cistina Medios de aislamiento: agar XLD Tests de identificación: TSI, LIS, ureasa Confirmación: Pruebas serológicas (Antígeno grupo “0”)

Salmonella en presencia de flora competidora

Resultados obtenidos aplicando técnica del “Standard Methods” Ausencia de Salmonella en todas las muestras de lodo analizadas

El resultado < 3 NMP/4g materia seca, ¿significa realmente que Salmonella está por debajo de dicha concentración? ¿O podría encontrarse en mayor concentración y no detectarse por quedar enmascarada por la abundante flora competidora presente en el lodo cloacal?

Objetivos de la investigación Salmonella sp. Establecer una técnica apropiada para el aislamiento de Salmonella en presencia de flora indígena. Determinar el die-off (en tanque experimental).

Selección de la metodología más apropiada para aislamiento de Salmonella en lodo Se contaminaron 5 muestras de lodo con Salmonella enteritidis. Concentración final: 1,5 x 103 - 1,5 x 105/g materia seca

Selección de la metodología más apropiada para aislamiento de Salmonella en lodo (cont.) Se seleccionaron los siguientes medios de cultivo y condiciones de incubación: Caldos de enriquecimiento: Selenito-cistina: 24, 48, 72 horas a 41 ºC Rappaport Vassiliadis: 24, 48, 72 horas a 43ºC

Selección de la metodología más apropiada para aislamiento de Salmonella en lodo (cont.) Medios selectivos de aislamiento: Agar XLD: 24 horas a 35 ºC y a 40 ºC Agar SS: 24 horas a 35 ºC y a 40 ªC Pruebas bioquímicas: TSI, LIA, Ureasa Pruebas serológicas: Realizadas en Servicio de Enterobacterias del Instituto Dr. Carlos Malbrán

Caldo Selenite-Cistina (41ºC) Caldo Rappaport-Vassiliadis (43ºC) Resultados obtenidos en el estudio de la selección de metodología para aislamiento de Salmonella # Caldo Selenite-Cistina (41ºC) Caldo Rappaport-Vassiliadis (43ºC) Salmonella Flora indígena 24 hs 48 hs 72 hs 1 ** * *** 2 3 4 5 * Desarrollo escaso - ** Desarrollo moderado - *** Desarrollo abundante

Agar Salmonella-Shigella (SS) Agar Xilosa-Lisina-Desoxicolato (XLD) Resultados obtenidos en el estudio de la selección de metodología para aislamiento de Salmonella # Agar Salmonella-Shigella (SS) Agar Xilosa-Lisina-Desoxicolato (XLD) Salmonella Flora indígena 35 ºC 40 ºC 1 * ** *** 2 3 4 5 * Desarrollo escaso - ** Desarrollo moderado - *** Desarrollo abundante

Aislamiento e identificación de Salmonella Método modificado (Sanguinetti et al) Enriquecimiento Caldo Rappaport- Vassiliadis 43 ºC – 48 hs.

Aislamiento e identificación de Salmonella Agar XLD 40 ºC 24 hs.

Aislamiento e identificación de Salmonella Aislamiento en Agar XLD:

Aislamiento e identificación de Salmonella Aislamiento en agar XLD

Aislamiento e identificación de Salmonella Tipificación por pruebas bioquímicas Ureasa (negativo) LIA (positivo) TSI (alcalino/ácido)

Etapas de la investigación de patógenos en lodos Experiencias desarrolladas: Viabilidad de huevos de helmintos en lodos acumulados en la laguna de sedimentación. Viabilidad de huevos de Ascaris sembrados en tanque experimental. Aislamiento de Salmonella de lodos a través de la aplicación de diferentes técnicas para inhibir flora indígena. Supervivencia de Salmonella sp. en lodos cloacales

Supervivencia de Salmonella en lodo de tanque experimental Salmonella enteritidis LODO Concentración final: 7,0 x 106 NMP/g ST Duración experiencia: 4 meses

Supervivencia de Salmonella en lodo de tanque experimental Aplicación de la técnica propuesta para aislamiento Cuantificación: técnica de tubos múltiples Expresión de resultados: índice NMP / gramo de materia seca

Supervivencia de Salmonella en lodo de tanque experimental Parámetros adicionales pH  entre 6,5 y 7,5 Humedad  entre 30% y 70% Sólidos fijos  entre 75% y 80% de ST Sólidos volátiles  entre 20% y 25% de ST Coliformes fecales  entre 10² y 104 NMP/g ST Temperatura ambiente  entre 13ºC y 27ºC Temperatura del lodo  entre 14ºC y 30ºC

Salmonella sp. Die–off en lodos

CONCLUSIONES A B C

Los huevos de Ascaris presentes en lodos almacenados durante 2 años permanecen viables, aún con 35% de humedad

Enriquecimiento: caldo Rappaport-Vassiliadis, 48 horas a 43 ºC Un método apropiado para el aislamiento de Salmonella en lodos, que inhibe el desarrollo de flora indígena es: Enriquecimiento: caldo Rappaport-Vassiliadis, 48 horas a 43 ºC Aislamiento: Agar XLD, 24 horas a 40 ºC Tests de identificación: TSI, LIA, ureasa, pruebas serológicas

El decaimiento de Salmonella durante 115 días en tanque experimental con lodos puede expresarse por la ecuación: Y = log NMP Salmonella/g materia seca = 6,67 x t-0,086 t: tiempo transcurrido en días