Desarrollo, optimización e integración de tecnologí­as sustentables a base de un biorreactor empacado de flujo ascendente y un humedal artificial de flujo horizontal sub-superficial para el tratamiento de agua contaminada con cromo y plomo / Julia Mariana Márquez Reyes

Tesis (Doctor en ciencias con especialidad en biotecnologí­a) UANL , 2013

Incluye referencias bibliográficas.

La contaminación ambiental se ha incrementado con el paso de los años y por talrazón diariamente se realizan innovaciones en los procesos tecnológicos utilizadospara reducir y prevenir los problemas ambientales. Uno de los principalescontaminantes de cuerpos de agua a nivel mundial son los metales pesadosdebido a su alto grado de toxicidad. En las últimas tres décadas la biotecnologí­aambiental juega un papel trascendente en el estudio e implementación deprocesos de tratamiento donde los organismos son los protagonistas en dichosprocesos. Existe poca información sobre el acoplamiento de un procesobiotecnológico anaerobio con un aerobio. Por lo que, en el presente trabajo detesis se evaluó bajo ciertas condiciones experimentales por separado y enconjunto un biorreactor empacado de flujo ascendente con actividad sulfatoreductora y un humedal artificial horizontal de flujo sub-superficial. Se estudió elefecto de la turba pre-tratada sobre la actividad de un consorcio microbiano sulfatoreductor para eliminar cromo (Cr VI) y plomo (Pb II) en solución. La comunidadbacteriana más activa (235.7 mmol H2S/g SSV) fue seleccionada entre ochoconsorcios. Como fuente de carbono se empleó turba la cual fue tratada por 10min con 20% de HCl, está presentó una elevada capacidad para adsorber ionesde la solución. La constante de afinidad de sustrato (Ks) fue 740 g DQO/L y larelación DQO/SO42- fue de 0.71. Se presentó la mayor producción de sulfurobiogénico a pH 5. Se utilizó un biorreactor de lecho empacado de flujo ascendentecon un flujo de 8.3 mL/min por 180 h y tiempo de retención hidráulico (TRH) de 0.8h obteniendo una eficiencia de remoción del 90 % para el plomo y 65 % para elcromo. La eficiencia de remoción estuvo relacionada con la toxicidad del metalpesado sobre las comunidades bacterianas. El berro (Nasturtium officinale) seempleó como especie vegetal rizofiltradora dentro del humedal horizontal de flujosub-superficial. Es de fácil propagación y crece en sistemas inundados. Lassemillas de berro (Nasturtium officinale) en presencia del metal (5- 200 mg /L) nomostraron disminución en el porcentaje de germinación pero si en crecimiento dela plántula. Concentraciones monométalicas superiores a 3 mg Cr (VI)/L; 12 mg Pb (II)/L y concentraciones bimétalicas superiores 5 mg Pb (II) – 5 mg Cr (VI)disminuyen el crecimiento de la planta en más del 50 %. A pH 6 se favorece elcrecimiento, pero soporta rangos de pH de 5 a 8. En el estudio se demostró que elberro (Nasturtium officinale) demostró ser capaz de acumular cromo y plomo enraí­ces > tallos = brotes > hojas. Los valores obtenidos de factor debioconcentración (>1) y factor de traslocación (>1) sugieren que esta especievegetal puede ser utilizada en programas de fitoestabilización. El humedal artificialhorizontal de flujo sub-superficial fue eficiente en la remoción del 98 % del cromototal. Sin embargo, este porcentaje estuvo repartido entre la retención en plantasdel 2.3 %; por el sustrato rocoso (grava) con el 53 % y el restante 44.2 % no sesabe con certeza cuál fue el mecanismo que actuó para su retención. Mientrasque para el plomo las plantas retuvieron 610 mg/kg y cerca del 80 % del plomo (II)se precipitó favoreció por el pH (7.8) del medio acuso y la interacción con la gravadebido a su composición quí­mica basada principalmente en aluminosilicatos. Elsoftware Visual Minteq 3.0 mostró como resultado, que los compuestos formadosestán asociados principalmente a carbonatos [Pb(CO3)2, PbCO3 y PbHCO3+ ]. El sistema de tratamiento empleado del biorreactor con actividad sulfato reductora yel humedal artificial sembrado con Nasturtium officinale removieron el 98.2 % dePb total y 95.7 % de Cr total.