Microorganismos son clave para el proceso de tratamiento, desde la incorporación hasta los flujos de salida.
Actualmente el uso de lodos activos va en incremento, sin embargo, existe escasez de información sobre grupos específicos de microorganismos que ingresan a las fuentes de agua, lo que indica posibles modificaciones en las técnicas de tratamiento. Además, la sustancia extracelular (EPS) en los flóculos de lodo en el punto de descarga se reduce, lo que dificulta la identificación microbiana. Las bacterias que se encuentran en los flóculos ayudan con la nitrificación y desnitrificación para descomponer los compuestos de nitrógeno, que pueden dañar la microflora en el entorno receptor. Para comprender completamente cómo se eliminan los nutrientes, es importante identificar los microorganismos específicos que desempeñan un papel en la transformación de sustancias durante las diferentes etapas del tratamiento. Los científicos están trabajando para identificar bacterias únicas que podrían indicar posibles cambios en los métodos de tratamiento.
Existen más de 700 géneros y miles de unidades taxonómicas operativas (OTU) asociadas a funciones específicas en el tratamiento de aguas residuales. Las comunidades bacteriana en aguas residuales afluentes está influenciada por factores como la aireación de los lodos, la ubicación de la planta de tratamiento, la solución tecnológica y la estacionalidad. A su vez, se presume que la DBO5, la OD, la temperatura del agua y el amoníaco del afluente son los principales factores que afectan la composición de la microflora. Adicionalmente, los cambios estacionales tienen un impacto significativo en el OD y la temperatura, a pesar de las diferentes tecnologías y composiciones de las aguas residuales, los lodos cuentan con composición limitada de especies clave, siendo el número de microorganismos la variable principal.
Se ha encontrado que en diferentes plantas de tratamiento, a pesar de las variaciones en el caudal del afluente, el tamaño de la planta, el tiempo de retención de sólidos (SRT) y la temperatura de las aguas residuales, las bacterias oxidantes de amoníaco (AOB) como Nitrosomonas europaea/eutropha, Nitrosomonas oligotropha, Nitrosomonas communis y Nitrosospira, bacterias oxidantes de nitrito, bacterias (NOB) como Nitrobacter y Nitrospira, estuvieron presentes en todas las plantas; la temperatura fue una de las variables que influenció las variaciones puntuales en la diversidad microbiana.
Es importante mencionar que las alteraciones en las condiciones tecnológicas pueden provocar un aumento de la actividad bacteriana, aunque no resulte directamente en un aumento del número de bacterias. Tal es el caso del impacto de la temperatura y la composición del afluente en la variación bacteriana en la, a su vez la composición química de las aguas residuales entrantes desempeña un papel más importante en la estructura microbiana del lodo activado. Por su parte el tamaño de las plantas de tratamiento es una variable que aún no muestra algún patrón específico, encontrándose comunidades con diversidad diferencial en casos contrastantes.
Sin embargo, hay información limitada disponible sobre los tipos de microorganismos que se filtran en los cuerpos de agua y su importancia en el proceso de tratamiento de aguas residuales. Es ampliamente reconocido que la eficacia del tratamiento de aguas residuales depende de la presencia de ciertos protozoos (como ciliados, flagelados y amebas) en el lodo activado. Los ciliados son conocidos por consumir bacterias que flotan libremente, lo que ayuda en la formación de flóculos y tiene un efecto pastoreo. Cuantos más protozoos haya, menos grupos de flóculos menores de 10 μm habrá en el lodo activado. Los ciliados rastreros desempeñan un papel en la agregación de microorganismos en el lodo activado, creando interacciones estables entre las células y las superficies, así como entre las propias células.
A pesar de que las bacterias pueden formar grupos para protegerse de ser eliminadas del reactor o atacadas por protozoos, siempre existe el riesgo de que los nitrificadores sean eliminados del sistema, lo que puede provocar una interrupción del proceso de nitrificación. Cabe mencionar que la lixiviación de nitrificadores también puede asociarse con el procedimiento de agregar inóculo bacteriano a la cámara de aireación para mejorar la eficiencia de la nitrificación. Estudios anteriores han sugerido que flóculos incluso más pequeños pueden contener las bacterias responsables de los procesos de tratamiento que terminan en el flujo de salida.
El panorama de funciones específicas de los microbiomas es amplio y es necesario encaminar los estudios hacía su diagnóstico y el conocimiento de cómo las variables específicas de los sistemas de tratamiento de aguas residuales afectan su diversidad y su capacidad funcional. Es importante seguir estudiando las bacterias vinculadas al tratamiento de aguas residuales con el fin de poder mejorar e incrementar sus posibles aplicaciones tecnológicas.