Evaluación del desarrollo de la actividad sulfatorreductora en un lodo granular metanogénico de diferentes tamaños.

Abstract

"En reactores de lecho de lodo anaerobio de flujo ascendente (UASB) se han evaluado diversas estrategias para obtener un lodo granular sulfatorreductor a partir de un lodo granular metanogénico, dada la diversidad de microorganismos presentes en el lodo, los cuales se encuentran en forma de agregados o gránulos. Entre las estrategias para obtener un lodo sulfatorreductor se encuentran la inhibición de los microorganismos metanógenos, bioaumentación mediante la adición de cultivos puros de bacterias sulfatorreductoras (BSR) y la modificación de diferentes condiciones de temperatura, pH y substrato para favorecer a la población de BSR presentes en el lodo. Sin embargo, se requiere de prolongados periodos para obtener una biomasa completamente sulfatorreductora. En el presente trabajo se evaluó el efecto del diámetro de gránulo en la obtención de lodo sulfatorreductor en reactores UASB inoculados con lodo granular metanogénico. Las diferentes fracciones de lodo se caracterizaron mediante pruebas de actividad específica y NMP. El diámetro promedio se determinó mediante el análisis de imagen. Se evaluó el desempeño de cuatro reactores inoculados con el lodo original (R1) y con las fracciones de mayor a menor tamaño (R2 a R4) respectivamente al usar una mezcla etanol‐lactato o etanol. Se obtuvieron tres facciones de lodo granular con tamaño promedio de 3.0, 2.5 y 1.7 mm a partir de un lodo granular metanogénico (2.7 mm). La actividad metanogénica de las fracciones con la mezcla etanol‐lactato fue mayor a medida que aumentó el tamaño de gránulo de 0.53 a 0.62 g DQO‐CH4/g SSV‐d. La actividad sulfatorreductora con etanol fue menor a medida que aumentó el diámetro de gránulo (0.24, 0.36 y 0.58 g DQO‐H2S/g SSV‐d). Las fracciones de lodo presentaron mayor Ks con lactato (0.34, 0.14, 0.43 y 011 g DQO/L) pero mayor qmax con etanol (0.29, 0.17, 0.25 y 0.35 g DQO‐H2S/g SSV‐d). Durante los 236 días de operación se varió el TRH (de 1 a 0.66 d), la relación DQO/SO − 24 (de 1.34 a 0.67) y la fuente de carbono (mezcla de etanol‐lactato o etanol). La remoción de DQO de los cuatro reactores fue mayor a 88%. Después de 66 días de operación, el R4 inoculado con la fracción más pequeña (1.7 mm) presentó mejor desempeño sulfatorreductor, la concentración de sulfuro fue de 106 mg/L y la DQO removida por BSR fue 9.7%."

"Different strategies to obtain a sulfate reducing sludge from a methanogenic one have been evaluated in upflow anaerobic sludge bed reactors (UASB), due to the diversity of microorganisms in the granular sludge, which develop into aggregates or granules. The inhibition of methanogenic microorganisms, biougmentation with pure cultures of sulfate reducing bacteria (SRB) and the modification of different conditions of temperature, pH and substrate are among the strategies to obtain a sulfate reducing sludge. However, long time periods are required before a sulfate reducing biomass could be obtained. In the present work it was evaluated the effect of the granule diameter over the development of a sulfate reducing granular sludge in UASB reactors inoculated with methanogenic granular sludge. The different fractions of sludge were characterized by specific activity and most probable number of SRB tests. The mean diameter was determined by imaging analysis. The performance of four reactors inoculated with the original sludge (R1) and the fractions from big to small (R2 to R4), respectively was evaluated using a mixture of ethanol‐lactate or ethanol. Three granular sludge fractions were obtained with a mean diameter of 3.0, 2.5 and 1.7 mm, from the granular methanogenic sludge (2.7 mm mean diameter). The methanogenic activity of the fractions with a mixture of ethanol‐lactate increased with the diameter from 0.53 to 0.62 g COD‐CH4/g VSS‐d. The sulfate reducing activity with ethanol decreased as the granule diameter increased from 1.7 to 3.0 mm the activity was 0.24, 0.36 and 0.58 g COD‐H2S/g VSS‐d, respectively. The granular sludge fractions had higher Ks with lactate (0.34, 0.14, 0.43 and 011 g COD/L) but a higher qmax with ethanol (0.29, 0.17, 0.25 and 0.35 g DQO‐H2S/g VSS‐d). During 236 days of operation the HRT (from 1 to 0.66 d), the COD/SO − 24 ratio (from 1.34 to 0.67) and the carbon source (ethanol‐lactate mixture or ethanol) were varied. The COD removal in the four reactors was higher than 88%. After 66 days of operation, R4 inoculated with the smallest fraction (1.7 mm) had a better sulfate reducing performance, the sulfide production was 106 mg/L and the COD removal by SRB was 9.7%. At the end (236 d) the SO − 24 removal efficiencies in reactors 1‐4 were 11.85, 10.58, 10.94 y 13.66 % and the sulfide production were 122.5, 107.9, 113.4 and 141.1 mg H2S/L, respectively."