El problema de los efluentes industriales y cloacales está íntimamente relacionado con la contaminación ambiental, ya que constituye una de sus causas. La

1. 
   Modificación de operaciones y procesos en las plantas industriales, compatibles con la producción y calidad de los productos a obtener, con el objeto de disminuir o minimizar los volúmenes de los efluentes o la concentración de materia orgánica en las descargas. 
   
2. 
   Tratamiento de los efluentes por métodos físicos, químicos y biológicos, con el fin de reducir la DBO de los mismos hasta los límites fijados por las reglamentaciones vigentes. 
   
3. 
   Aprovechamiento integral o parcial de los efluentes para recuperar productos valiosos, que ofrezcan alguna rentabilidad interesante. Como la primera solución no corresponde por lo general al campo de la Microbiología Industrial, trataremos solamente los aspectos relacionados con las otras dos en relación con los métodos biológicos.
   

1. 
   Interacciones microbianas; 
   
2. 
   Reacciones biológicas fundamentales; 
   
3. 
   Estequiometría; y
   
4. 
    Relaciones cinéticas básicas.
   

Interacciones microbianas



Como ya se dijo, el objetivo primario del tratamiento de un efluente es eliminar la materia orgánica presente y esto se logra facilitando el desarrollo, en condiciones naturales, de poblaciones microbianas y no un microorganismo en especial.

Aunque existe la posibilidad de una siembra seleccionada en ciertos casos de tratamientos, se debe considerar casi siempre que existen poblaciones mixtas o poblaciones microbianas heterogéneas que son términos equivalentes. Las poblaciones microbianas son usualmente una mezcla muy compleja de diferentes géneros y especies de bacterias, hongos y protozoarios. La concentración de los componentes biológicos de estas poblaciones está lejos de ser constante, ya que hay fluctuaciones en el tiempo que pueden ser muy drásticas. Aunque los procesos de tratamiento biológicos pueden tolerar ciertas variaciones existen límites a las mismas que producen fracasos en el proceso cuando son excedidas.

Las principales interacciones que ocurren entre las diversas especies microbianas son: 

1) Competición, que se refiere, como el nombre lo indica, a una competenciaen el uso de un determinado nutriente. 

2) Predación, que ocurre cuando un organismo se alimenta de otro, cuando uno ingiere a otro como sucede en el caso de una ameba o un protozoario que ingiere a células de levaduras o de algas.

3) Parasitismo, cuando uno se aprovecha o vive a expensas de otro que generalmente muere. 

4) Comensalismo, cuando dos organismos viven simultáneamente sin beneficiarse ni molestarse. 

5) Mutualismo, cuando dos organismos se benefician mutuamente, y

6) Amensalismo, que se refiere al caso de la excreción de un factor, por parte de un organismo, que es dañino para el otro, como es el caso de la formación de un antibiótico por un hongo que inhibe el desarrollo de una bacteria.

Estudios a nivel de laboratorio de cultivos mixtos de Saccharomyces cerevisiae, Proteus vulgaris y Bacillus polymixa han demostrado que presentan 3 tipos de interacción simultánea con mutualismo y amensalismo entre las 2 especies de bacterias y también comensalismo entre la levadura que libera niacina y biotina y las especies bacterianas. Cuando al sistema se agrega una ameba, la Dictytostelium discoideum, tiene lugar también predación por parte de esta última. Este estudio experimental revela la complejidad que pueden presentar las interacciones biológicas en un proceso de tratamiento y la necesidad que existe del conocimiento de las mismas para un mejor control de dicho proceso.

Reacciones biológicas

Las reacciones biológicas más importantes son aerobias, anaerobias o fotosintéticas. En la Figura 27 se observa un esquema general de las actividades de síntesis y respiración que se producen por las actividades biológicas.

Como se muestra en la figura hay fuentes nutritivas necesarias como C, O₂, H₂ , N₂ , P , ya sea como orgánicas o inorgánicas que deben ser transportadas a la célula en forma soluble.

La energía debe suministrarse como energía contenida en compuestos orgánicos o como energía radiante de la luz solar. Una fracción de la energía es usada para la biosíntesis de biomasa y la restante es dispersada como calor.

Los microorganismos producen también productos de desecho que dependen de las especies consideradas y las condiciones ambientales. Los productos más deseables son gases como CO₂ , N₂ , O₂ y CH₄, que pueden ser fácilmente separados de la fase líquida. Otros gases como H₂S NH₃ y aminas son indeseables. Un requerimiento importante para la mayor parte de los procesos biológicos usados en el tratamiento de efluentes es la producción de microorganismos floculantes, que pueden ser fácilmente separados por medios físicos como sedimentación por gravedad, centrifugación o filtración. Desde el punto de vista de la polución el microorganismo debe considerarse como un producto no deseable. La facilidad de separación y la destrucción por autooxidación son también aspectos de gran importancia.

Las reacciones biológicas pueden influenciar las reacciones quí