Dinámica poblacional de una biopelícula asociada a la reducción de sulfato a sulfuro y la oxidación parcial del sulfuro a azufre elemental bajo condiciones limitadas de oxígeno disuelto Público Deposited
Las descargas de aguas residuales que contienen compuestos azufrados y materia orgánica generan la formación de H2S debido a la acción de microorganismos anaerobios presentes en estas aguas. El H2S es un compuesto indeseable ya que presenta propiedades tóxicas, corrosivas y mal olor. Además puede ocasionar cambios en la variedad en cuerpos de agua naturales a consecuencia del cambio de pH y por el consumo de oxígeno disuelto, problemas de salud e incluso la muerte a concentraciones en la atmósfera mayores de 2000 mg L-1. Con el fin de eliminar estos problemas se han empleado biotecnologías fundamentadas en el ciclo del azufre, sin embargo, los criterios de diseño para estos sistemas se han basado principalmente en parámetros de ingeniería y microbiología clásica, y en ellos no se estudia con detalle la identificación, función y estructura de las comunidades que conforman los consorcios microbianos utilizados. En los últimos años se han empleado técnicas como la DGGE para el análisis de los cambios poblacionales en los sistemas de tratamiento de aguas residuales, con el fin de dejar de ver a los reactores como “cajas negras” y entender lo que realmente sucede dentro de ellos, debido a que la diversidad microbiana. En el presente trabajo se estudió la dinámica e identificación de las poblaciones de una biopelícula cultivada en un reactor de lecho fluidificado inverso (RLFI) en donde se llevó a cabo la reducción del SO42- a H2S y la oxidación parcial del H2S a S80 en condiciones limitadas de oxígeno disuelto, con el fin de relacionar los géneros microbianos que forman la biopelícula con el comportamiento del reactor. El RLFI operó inicialmente en lote con el fin de formar una biopelícula sobre partículas de polietileno de baja densidad (400 Kg m-3). El inóculo fue un lodo anaerobio de la planta de tramiento de aguas residuales de la UAM-I. El medio mineral que se alimentó al reactor contenía 31.33 mM de lactato y 40.60 mM de SO42-. La concentración de SVI en la biopelícula al final de esta etapa fue de 1 kg m-3 de soporte seco y mostró eficiencias de consumo de SO42- del 75% con respecto al alimentado. La formación de S0 fue cercana al 12% del SO42- alimentado. Posteriormente el RFLI operó en continuo con un TRH de 2 días y con una relación másica de DQO/SO42- fue de 0.66 para favorecer el proceso sulfato- reductor de forma desasimilativa y el TRH fue de 2 días. La operación en continuo se llevó a cabo durante 72 días: en los primeros 41 días (etapa I) las fuentes de carbono fuerón lactato y etanol en una proporción de 80:20, respectivamente, en los 31 días restantes (etapa II) la proporción de lactato-etanol alimentada fue 50:50. En la etapa I, la eficiencia de eliminación del SO42- disminuyó aproximadamente un 6% en comparación con la etapa de inmovilización (75%). Sin embargo, al cambiar la proporción en la alimentación de lactato-etanol a 50:50 (etapa II), la eliminación de SO42- se vio considerablemente disminuida, ya que sólo el 60% del SO42- alimentado fue consumido (24 mM). a concentración de SVI en las etapas I y II fueron 1.46 y 1.34 kg m-3 de soporte seco respectivamente.En cuanto al estudio de biología molecular se apreciaron una baja diversidad de generos, principalmente bacterias sulfato-reductoras. Los géneros encontrados fueron Desulfomicrobium y Desulfovibrio, principalmente, además de Geobacter, Desulfuromonas y/o Petrimonas. No se encontraron bacterias sulfo-oxidantes, lo cual apoya la teoría de que la formación de azufre elemental se dió principalmente por vía química. Por otra parte, se observó que al identificar los generos microbianos mediante estas técnicas se puede explicar el comportamiento del reactor con mayor certeza que sólo haciendolo con balances de materia y electrones, los cuales son afectados fuertemente por el potencial redox.
Discharges of wastewater containing organic sulfur compounds and the formation of H2S generated by the action of anaerobic microorganisms present in these waters. H2S is a toxic compound because it has corrosive and odor. It may also cause changes in the variety in natural water bodies as a result of the change of pH and dissolved oxygen consumption, health problems and even death to higher atmospheric concentrations of 2000 mg L-1. In order to eliminate these problems have been used in the biotechnology grounded sulfur cycle, however, the design criteria for these systems are based mainly on engineering parameters and classical microbiology, and they are not discussed in detail the identification , function and structure of the communities that make microbial consortia used. In recent years they have used techniques such as DGGE for the analysis of population changes in the systems of wastewater treatment, in order to stop seeing the reactors as "black boxes" and understand what is really going on inside them, because microbial diversity. In the present work, the dynamics of populations and identification of a biofilm grown in a fluidized bed reactor inverse (RLFI) where it conducted the reduction of SO42-to H2S and partial oxidation of H2S to S80 in conditions dissolved oxygen limited, in order to relate the microbial genera forming biofilm reactor behavior. The RLFI initially operated in batch to form a biofilm on particles of low density polyethylene (400 kg m-3). The inoculum was a plant anaerobic sludge from wastewater tramiento UAM-I. The mineral medium which was fed to the reactor contained 31.33 mM and 40.60 mM lactate SO42-. SVI concentration in the biofilm at the end of this stage was 1 kg m-3 and dry support consumption showed efficiencies of 75% SO42-relative to the feed. The formation of S0 was close to 12% of SO42-fed. Subsequently RFLI continuously operated with a TRH of 2 days and a mass ratio was 0.66 DQO/SO42- to facilitate the process of sulfate-reducing and deassimilative TRH was 2 days. The continuous operation was carried out for 72 days: in the first 41 days (Stage I) the carbon sources was lactate and ethanol in a ratio of 80:20, respectively, in the remaining 31 days (Stage II) the proportion lactate-ethanol fed was 50:50. In step I, the removal efficiency of SO42-decreased approximately 6% compared to the immobilizing step (75%). However, by changing the feeding ratio of ethanol to lactate 50:50 (stage II), removing SO42-was substantially reduced, as only 60% of the SO42-fed was consumed (24 mM). The concentration of SVI in stages I and II were 1.46 and 1.34 kg m-3 dry support respectively. As for the study of molecular biology appreciated a low diversity of genres, mainly sulfate-reducing bacteria. The genera Desulfovibrio and Desulfomicrobium were found mainly Geobacter addition, Desulfuromonas and / or Petrimonas. There were no sulfo-oxidizing bacteria, which supports the theory that the formation of elemental sulfur was mainly by chemical means. Moreover, it was observed that the microbial genera identified by these techniques can explain the behavior of the reactor with greater certainty than just doing it with material balances and electrons, which are strongly affected by the redox potential.
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