Degradación de clorofenoles por sulfato-reducción en un reactor de lecho fluidizado de flujo descendente (LFFD) - García Cruz, Norberto Ulises (Universidad Autónoma Metropolitana, 2012)
The operation of the UASB and DFFB reactors to the acclimatization and degradation of 2CP, was carried out with increasing concentrations strategy of formic acid, 2CP and sulfate, in three stages of 30 days each, adding concentrations of 2CP below the IC50 (0.776 mM) calculated for this compound. The maxium consumption of 2CP in both reactors was observed during the first stage in the UASB (50%) and DFFB (39%) reactors, when 0.19 mM was added, declining in the following two stages to 21 and 14% in the UASB and 18 and 23% in the DFFB reactors. Phenol and acetate were detected in the reactors during the first-stage, which indicated 2CP dehalogenation and phenol and acetate utilization as electron donors. The carbon source was consumed in a 100% in both reactors during the operation time and the smaller sulfate consumption was found in the third stage, with 78% and 55% for the DFFB and UASB reactors respectively, at a concentration of 0.39 mM 2CP. Finally, the effect of COD/SO4 2- ratio on the degradation of 2CP was tested using two ratios of 0.8 and 2.2. Although the reactor at a ratio of 2.2 was fed with a higher organic matter concentration, both reactors consumed approximately 0.1 mM of 2CP. Despite formic acid was fed in excess to be used as an electrons source for sulfate reduction and dehalogenation, the latter process was not fully induced. On the other hand, the consumption profiles of 2CP and sulfate indicated that the dehalogenation of 2CP is not coupled to sulfate reduction.; Los clorofenoles mono- y poli-sustituidos son químicos recalcitrantes distribuidos en ambientes terrestres y acuáticos ya que son utilizados como desinfectantes, fungicidas y herbicidas. Los clorofenoles han sido clasificados como sustancias orgánicas peligrosas que afectan al humano y el ambiente debido a su toxicidad. Estos compuestos se pueden acumular en los sedimentos provocando cambios en la biota y en las cadenas tróficas. Clorofenoles como el herbicida ácido 2,4 diclorofenoxiacético (2,4D) y 2,4-diclorofenol (2,4DCF) se utilizan ampliamente para el control de malezas en cultivos. Estos clorofenoles entre otros, se han detectado en ambientes donde las bacterias sulfato reductoras (BSR) están presentes, causando toxicidad e inhibición de la sulfato-reducción. Sin embargo existen estudios en los que compuestos clorofenólicos como el 2-, 3- y 4-clorofenol (2CF,3CF y 4CF)han sido degradados bajo sulfato-reducción después de largos periodos de tiempo, por otra parte se han reportado BSR del género Desulfitobacterium capaces de degradar varios clorofenoles. El objetivo de este trabajo fue evaluar la toxicidad (CI50) del 2,4D y sus posibles intermediarios en una biopelícula sulfato reductora desarrollada a partir de un lodo no adaptado, así como la degradación del 2CF en un reactor de lecho fluidizado de flojo descendente (LFFD), que por sus características hidrodinámicas y la recirculación ayuda a disminuir el efecto tóxico del compuesto, de forma paralela se opero un reactor anaerobio de lecho de lodos de flujo ascendente (UASB por sus siglas en ingles) en ambos reactores se vario la concentración de la materia orgánica y sulfato y finalmente se modifico la relación DQO/SO4 2ି en el reactor LFFD. Al evaluar la toxicidad con respecto al Consumo volumétrico máximo de sulfato (qmax), se observó que está disminuyó conforme se incrementaron las concentraciones de los clorofenoles, encontrándose que los compuestos di-sustituidosfueron más tóxicos que los mono-sustituidos. Por otra, parte durante las cinéticas de toxicidad no se observó la deshalogenación de los clorofenoles y el índice de toxicidad (CI50) siguió el siguiente patron: 2,4DCF (CI50 de 0.106 mM) > 2,4D (0.131 mM) > 2CF (0.776 mM) > 4CF (0.84 mM). En cuanto al etanol que fue utilizado como fuente de carbono y electrones durante las cinéticas, se degradó casi en un 100% produciendo acetato, sin embargo en el ensayo con 4.66 mM de 4CF no fue metabolizado. Se operó un reactor LFFD y se comparó con un reactor UASB para evaluar la aclimatación y degradación de 2CF. En ambos reactores se llevó a cabo mediante una estrategia de incrementos de concentración de ácido fórmico, sulfato y 2CF en tres etapas de 30 días cada una y un tiempo de residencia hidráulica (TRH) de 5 días, utilizando una concentración de 2CF por debajo de la CI50 (0.776 mM) calculada para este compuesto. El mayor consumo de 2CF en ambos reactores se observó en la primera etapa, del reactor UASB (50%) y LFFD (39%), cuando se alimentaron 24.4 ppm (0.19 mM), decayendo en las siguientes dos etapas a 21 y 14% para el reactor UASB y 18 y 23% para el reactor LFFD. Fenol y acetato fueron detectados en los reactores sólo en la primera etapa, lo que demostró que parte del 2CF fue deshalogenado. La fuente de carbono se consumió en un 100% durante el tiempo de operación en ambos reactores y el menor consumo de sulfato (SO4 2-) se encontró en la tercera etapa, con un 78 y 55% para los reactores LFFD y UASB, respectivamente, a una concentración de 0.39 mM de 2CF. Finalmente, se evaluó el efecto de la relación DQO-ácido fórmico/SO4 2- sobre la degradación de 2CF y se evaluaron las relaciones de 0.8 y 2.2, utilizando dos reactores LFFD en continuo. No obstante que el reactor a una relación de 2.2 fue alimentado con una mayor concentración de materia orgánica, se observó que en ambos reactores se consumieron aproximadamente 0.02 mM/dde 2CF lo que representó una eficiencia de remoción aproximadamente del 26%. A pesar de que el ácido fórmico fue adicionado en exceso para ser utilizado como fuente de electrones en la sulfato-reducción y la deshalogenación, éste último proceso no fue inducido. Por otra parte los perfiles de consumo de 2CF y sulfato indicaron que la deshalogenación de 2CF no está acoplada a la sulfato-reducción.