Transcript Calidad de los Lodos

Aislamiento y determinación de huevos de helmintos
SANDEC
y Salmonella en lodos cloacales
Lodos de plantas de
tratamiento de líquidos
sépticos
Bioq. Graciela Sanguinetti
Aislamiento y determinación de huevos de helmintos
y Salmonella en lodos cloacales
SANDEC
Generación de los lodos
Líquido
cloacal
EFLUENTE
TRATADO
Red cloacal
PLANTA DE
TRATAMIENTO
Pozo absorbente
LODOS
Aislamiento y determinación de huevos de helmintos
y Salmonella en lodos cloacales
SANDEC
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.
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y Salmonella en lodos cloacales
SANDEC
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.
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y Salmonella en lodos cloacales
SANDEC
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.
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SANDEC
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.
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SANDEC
Disposición inadecuada de lodos
con riesgo sanitario
PLANTA DE
TRATAMIENTO
EFLUENTE
TRATADO
Cuerpo
receptor
Cuerpos
de agua
LODOS SIN
TRATAR
Canales
Suelo
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SANDEC
Alternativas de disposición final de
lodos sin riesgo sanitario
PLANTA DE
TRATAMIENTO
EFLUENTE
TRATADO
Cuerpo
receptor
LODOS
TRATADOS
Uso
agrícola
Incineración
“Land
farming”
Disposición
oceánica
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SANDEC
Reuso de lodos en agricultura
Factores a considerar:
Presencia de metales pesados
Microorganismos patógenos
 Bacterias
 Virus
 Parásitos
Otros tóxicos
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Guías nacionales para el Uso y
Disposición Final de Biosólidos
(Ministerio de Desarrollo Social y Medio Ambiente de la Nación)
Valor límite
Nivel A
Valor límite
Nivel B
Escherichia coli (*)
< 1000 NMP/g MS
< 2.000.000
NMP/g MS
Salmonella (*)
< 3 NMP / 4 g MS
Parámetro
Huevos de helmintos
viables
Indicadores virales
< 1 / 4 g MS
Reducción del 99,9% de la
densidad de bacteriófagos
somáticos de Escherichia coli
(*) Se exige el cumplimiento de uno de los 2 límites
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y Salmonella en lodos cloacales
Indicador apropiado para garantizar
la inactivación de patógenos
 ¿ Coliformes fecales?
 ¿Salmonella sp.?
 HUEVOS DE HELMINTOS
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Huevo de Trichuris
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SANDEC
Huevos de Hymenolepis
H. diminuta
H. nana
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Huevo de Tenia saginata
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y Salmonella en lodos cloacales
Huevos de parásitos resistentes a
condiciones ambientales adversas
ASCARIS LUMBRICOIDES
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Huevo de
Ascaris
y Salmonella en lodos cloacales
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SANDEC
Ascaris
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SANDEC
Ascaris
Ciclo biológico
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Bolo de Ascaris
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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
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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.
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y Salmonella en lodos cloacales
Objetivos de la investigación
Huevos de helmintos
Determinar el tiempo de almacenamiento necesario para la inactivación de
huevos de helmintos en lodos
sometidos a procesos de deshidratación
natural dentro de la Planta de
Tratamiento
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Objetivos de la investigación
Salmonella sp.
Establecer una técnica para aislamiento
de Salmonella y determinar el die-off.
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y Salmonella en lodos cloacales
Planta de Tratamiento en
Alcorta, Santa Fe
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SANDEC
Alcorta
Esquema de la Planta de Tratamiento
Líquido cloacal
Líquidos
sépticos
Efluente
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Alcorta - Descarga de camiones
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Alcorta - Laguna de sedimentación (C1)
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Alcorta
Distribución
de líquido
séptico en la
laguna
y Salmonella en lodos cloacales
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y Salmonella en lodos cloacales
Alcorta - Laguna de lodos (C2)
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Alcorta
Deshidratación de lodos en pilas
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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
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Caracterización de lodos
 Parámetros analizados
 Humedad
 Sólidos totales, fijos y volátiles
 pH
 Coliformes fecales
 Huevos de helmintos
 Salmonella sp.
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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.
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SANDEC
Alcorta
Monitoreo: Humedad
100
90
Humidity (% )
80
70
60
50
40
Piles' samples
30
0
100
200
300
400
500
600
700
Time (days)
Humedad inicial = 87%
Humedad final = 32%
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SANDEC
Alcorta
Monitoreo: Sólidos fijos y volátiles
Sólidos Fijos y Volátiles en la laguna de sedimentación
80%
Fracción de Sólidos (%)
70%
60%
50%
40%
30%
20%
0
100
200
300
400
T (días)
500
600
700
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SANDEC
Alcorta
Coliformes fecales (NMP por gramo)
Monitoreo: Coliformes fecales
1000000
100000
10000
1000
100
10
1
0
100
200
300
400
Tiempo (días)
500
600
700
Aislamiento y determinación de huevos de helmintos
SANDEC
y Salmonella en lodos cloacales
Caracterización de lodos
 Parámetros analizados
 Humedad
 Sólidos totales, fijos y volátiles
 pH
 Coliformes fecales
 Huevos de helmintos
Investigación
de patógenos
 Salmonella sp.
Aislamiento y determinación de huevos de helmintos
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y Salmonella en lodos cloacales
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
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y Salmonella 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.
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Técnica de aislamiento de huevos
de helmintos
 Filtración:
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Técnica de aislamiento de huevos
de helmintos
 Sedimentación:
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Técnica de aislamiento de huevos
de helmintos
 Flotación con Zn SO4, densidad 1,32 g/cm³:
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Técnica de aislamiento de huevos
de helmintos
 Centrifugación:
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Técnica de aislamiento de huevos
de helmintos
 Flotación con Zn SO4, densidad 1,32 g/cm³:
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Técnica de aislamiento de huevos
de helmintos
 Purificación en solución ácida de alcohol-éter:
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y Salmonella en lodos cloacales
Técnica de aislamiento de huevos
de helmintos
 Incubación a 26 ºC, 21 días:
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Técnica de aislamiento de huevos
de helmintos
 Detección de huevos viables:
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Planta de Tratamiento en
Alcorta
Resultados de la investigación
de patógenos
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SANDEC
Patógenos en laguna de sedimentación
Huevos de helmintos
Huevos de Helmintos Totales
(Nº huevos por gramo)
20,0
16,0
12,0
8,0
4,0
0,0
0
100
200
300
400
Tiempo (días)
500
600
700
Aislamiento y determinación de huevos de helmintos
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SANDEC
Patógenos en laguna de sedimentación
Huevos Viables de Ascaris (Nº por gramo)
Huevos viables de Ascaris
0,70
0,60
0,50
0,40
0,30
0,20
0,10
0,00
0
100
200
300
400
Días de almacenamiento
500
600
700
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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.
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y Salmonella en lodos cloacales
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
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y Salmonella en lodos cloacales
Viabilidad de huevos de Ascaris
Experiencias en Tanque
Experimental y
“Playa de Secado”
Alcorta, Santa Fe
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y Salmonella en lodos cloacales
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
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y Salmonella en lodos cloacales
Parámetros adicionales
determinados en tanque/playa de
secado
 Coliformes fecales
 Sólidos totales, fijos y volátiles
 Humedad
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y Salmonella en lodos cloacales
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)
Aislamiento y determinación de huevos de helmintos
SANDEC
Helmintos
Ascaris
y Salmonella en lodos cloacales
Aislamiento y determinación de huevos de helmintos
y Salmonella en lodos cloacales
SANDEC
Extracción de huevos de Ascaris
Preparación
Aislamiento y determinación de huevos de helmintos
SANDEC
y Salmonella en lodos cloacales
Extracción de huevos de Ascaris
Disección del Ascaris
Aislamiento y determinación de huevos de helmintos
y Salmonella en lodos cloacales
SANDEC
Extracción de huevos de Ascaris
Disección del útero
Aislamiento y determinación de huevos de helmintos
SANDEC
y Salmonella en lodos cloacales
Extracción de huevos de Ascaris
Ruptura del útero y liberación de huevos
Aislamiento y determinación de huevos de helmintos
SANDEC
y Salmonella en lodos cloacales
Extracción de huevos de Ascaris
Huevos de Ascaris en la suspensión preparada
Aislamiento y determinación de huevos de helmintos
SANDEC
y Salmonella en lodos cloacales
Tanque experimental
Diseño del experimento
Aislamiento y determinación de huevos de helmintos
SANDEC
Tanque
experimental
Preparación:
Siembra de huevos
y Salmonella en lodos cloacales
Aislamiento y determinación de huevos de helmintos
SANDEC
y Salmonella en lodos cloacales
Tanque experimental
Ubicación del tanque experimental
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y Salmonella en lodos cloacales
Tanque experimental
Comienzo de la experiencia
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y Salmonella en lodos cloacales
Tanque experimental
Cuarto mes de deshidratación
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y Salmonella en lodos cloacales
“Playa de secado”
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y Salmonella en lodos cloacales
Alcorta
Resultados de la experiencia en
tanque experimental y playa de
secado
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SANDEC
Tanque experimental / playa de secado
Monitoreo de la humedad
80
Humedad (%)
70
60
50
40
30
20
0
120
240
360
480
Tiempo (días)
Tanque Experimental
Playa de secado
600
720
Aislamiento y determinación de huevos de helmintos
y Salmonella en lodos cloacales
SANDEC
Tanque experimental / playa de secado
Huevos de Ascaris (Nº por gramo)
Viabilidad de Ascaris
30.0
25.0
20.0
15.0
10.0
5.0
0.0
0
120
240
360
480
Tiempo (días)
Huevos totales
Huevos viables
600
720
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y Salmonella en lodos cloacales
SANDEC
Tanque experimental / playa de secado
Huevos de Ascaris viables (Nº por gramo)
Huevos viables de Ascaris vs. humedad
2.50
2.00
1.50
1.00
0.50
0.00
20
30
40
Humedad (% )
50
60
Aislamiento y determinación de huevos de helmintos
SANDEC
y Salmonella en lodos cloacales
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
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SANDEC
y Salmonella en lodos cloacales
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
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y Salmonella en lodos cloacales
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”)
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SANDEC
Salmonella
y Salmonella en lodos cloacales
en presencia de flora competidora
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y Salmonella en lodos cloacales
Resultados obtenidos aplicando
técnica del “Standard Methods”
 Ausencia de Salmonella en todas las
muestras de lodo analizadas
Aislamiento y determinación de huevos de helmintos
SANDEC
y Salmonella en lodos cloacales
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?
Aislamiento y determinación de huevos de helmintos
SANDEC
y Salmonella en lodos cloacales
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).
Aislamiento y determinación de huevos de helmintos
SANDEC
y Salmonella en lodos cloacales
Selección de la metodología más
apropiada para aislamiento de
Salmonella en lodo
1. Se contaminaron 5 muestras de
lodo con Salmonella enteritidis.
Concentración final: 1,5 x 103 - 1,5
x 105/g materia seca
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SANDEC
Selección de la metodología más
apropiada para aislamiento de
Salmonella en lodo (cont.)
2. Se seleccionaron los siguientes medios
de cultivo y condiciones de incubación:
a. Caldos de enriquecimiento:
 Selenito-cistina: 24, 48, 72 horas a 41 ºC
 Rappaport Vassiliadis: 24, 48, 72 horas a
43ºC
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SANDEC
Selección de la metodología más
apropiada para aislamiento de
Salmonella en lodo (cont.)
b. 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
c. Pruebas bioquímicas:
 TSI, LIA, Ureasa
d. Pruebas serológicas:
 Realizadas en Servicio de Enterobacterias del
Instituto Dr. Carlos Malbrán
Aislamiento y determinación de huevos de helmintos
y Salmonella en lodos cloacales
SANDEC
Resultados obtenidos en el estudio de la
selección de metodología para
aislamiento de Salmonella
Caldo Selenite-Cistina (41ºC)
#
Salmonella
Caldo Rappaport-Vassiliadis (43ºC)
Flora indígena
Salmonella
Flora indígena
24
hs
48
hs
72 hs
24
hs
48
hs
72 hs
24
hs
48
hs
72
hs
24
hs
48
hs
72 hs
1
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***
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2
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3
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4
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5
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***
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* Desarrollo escaso - ** Desarrollo moderado - *** Desarrollo abundante
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y Salmonella en lodos cloacales
SANDEC
Resultados obtenidos en el estudio de la
selección de metodología para aislamiento
de Salmonella
Agar Salmonella-Shigella (SS)
#
Salmonella
Flora indígena
Agar Xilosa-Lisina-Desoxicolato (XLD)
Salmonella
Flora indígena
35 ºC
40 ºC
35 ºC
40 ºC
35 ºC
40 ºC
35 ºC
40 ºC
1
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***
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2
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***
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3
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4
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*
5
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**
***
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*
* Desarrollo escaso - ** Desarrollo moderado - *** Desarrollo abundante
Aislamiento y determinación de huevos de helmintos
SANDEC
y Salmonella en lodos cloacales
Aislamiento e identificación
de Salmonella
 Método modificado (Sanguinetti et al)
 Enriquecimiento
Caldo
RappaportVassiliadis
43 ºC – 48 hs.
Aislamiento y determinación de huevos de helmintos
y Salmonella en lodos cloacales
SANDEC
Aislamiento e identificación
de Salmonella
 Aislamiento:
Agar XLD
40 ºC 24 hs.
Aislamiento y determinación de huevos de helmintos
y Salmonella en lodos cloacales
SANDEC
Aislamiento e identificación
de Salmonella
 Aislamiento en Agar XLD:
Aislamiento y determinación de huevos de helmintos
y Salmonella en lodos cloacales
SANDEC
Aislamiento e identificación
de Salmonella
 Aislamiento en agar XLD
Aislamiento y determinación de huevos de helmintos
y Salmonella en lodos cloacales
SANDEC
Aislamiento e identificación
de Salmonella
 Tipificación por pruebas bioquímicas
Ureasa
(negativo)
TSI
(alcalino/ácido)
LIA
(positivo)
Aislamiento y determinación de huevos de helmintos
SANDEC
y Salmonella en lodos cloacales
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
Aislamiento y determinación de huevos de helmintos
y Salmonella en lodos cloacales
SANDEC
Supervivencia de Salmonella en
lodo de tanque experimental
Salmonella enteritidis
LODO
Concentración final:
7,0 x 106 NMP/g ST
Duración experiencia: 4 meses
Aislamiento y determinación de huevos de helmintos
SANDEC
y Salmonella en lodos cloacales
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
Aislamiento y determinación de huevos de helmintos
SANDEC
y Salmonella en lodos cloacales
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
Aislamiento y determinación de huevos de helmintos
y Salmonella en lodos cloacales
SANDEC
Salmonella sp.
Die–off en lodos
Aislamiento y determinación de huevos de helmintos
y Salmonella en lodos cloacales
SANDEC
CONCLUSIONES
A
B
C
Aislamiento y determinación de huevos de helmintos
SANDEC
y Salmonella en lodos cloacales
Los huevos de Ascaris presentes
en lodos almacenados
durante 2 años permanecen
viables, aún con 35% de humedad
Aislamiento y determinación de huevos de helmintos
SANDEC
y Salmonella en lodos cloacales
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
Aislamiento y determinación de huevos de helmintos
SANDEC
y Salmonella en lodos cloacales
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