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 - Márquez Reyes, Julia Mariana (2013)
La contaminación ambiental se ha incrementado con el paso de los años y por tal razón diariamente se realizan innovaciones en los procesos tecnológicos utilizados para reducir y prevenir los problemas ambientales. Uno de los principales contaminantes de cuerpos de agua a nivel mundial son los metales pesados debido a su alto grado de toxicidad. En las últimas tres décadas la biotecnología ambiental juega un papel trascendente en el estudio e implementación de procesos de tratamiento donde los organismos son los protagonistas en dichos procesos. Existe poca información sobre el acoplamiento de un proceso biotecnológico anaerobio con un aerobio. Por lo que, en el presente trabajo de tesis se evaluó bajo ciertas condiciones experimentales por separado y en conjunto un biorreactor empacado de flujo ascendente con actividad sulfato reductora y un humedal artificial horizontal de flujo sub-superficial. Se estudió el efecto de la turba pre-tratada sobre la actividad de un consorcio microbiano sulfato reductor para eliminar cromo (Cr VI) y plomo (Pb II) en solución. La comunidad bacteriana más activa (235.7 mmol H2S/g SSV) fue seleccionada entre ocho consorcios. Como fuente de carbono se empleó turba la cual fue tratada por 10 min con 20% de HCl, está presentó una elevada capacidad para adsorber iones de la solución. La constante de afinidad de sustrato (Ks) fue 740 g DQO/L y la relación DQO/SO4 2- fue de 0.71. Se presentó la mayor producción de sulfuro biogénico a pH 5. Se utilizó un biorreactor de lecho empacado de flujo ascendente con un flujo de 8.3 mL/min por 180 h y tiempo de retención hidráulico (TRH) de 0.8 h obteniendo una eficiencia de remoción del 90 % para el plomo y 65 % para el cromo. La eficiencia de remoción estuvo relacionada con la toxicidad del metal pesado sobre las comunidades bacterianas. El berro (Nasturtium officinale) se empleó como especie vegetal rizofiltradora dentro del humedal horizontal de flujo sub-superficial. Es de fácil propagación y crece en sistemas inundados. Las semillas de berro (Nasturtium officinale) en presencia del metal (5- 200 mg /L) no mostraron disminución en el porcentaje de germinación pero si en crecimiento de la 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 el crecimiento, pero soporta rangos de pH de 5 a 8. En el estudio se demostró que el berro (Nasturtium officinale) demostró ser capaz de acumular cromo y plomo en raíces > tallos = brotes > hojas. Los valores obtenidos de factor de bioconcentración (>1) y factor de traslocación (>1) sugieren que esta especie vegetal puede ser utilizada en programas de fitoestabilización. El humedal artificial horizontal de flujo sub-superficial fue eficiente en la remoción del 98 % del cromo total. Sin embargo, este porcentaje estuvo repartido entre la retención en plantas del 2.3 %; por el sustrato rocoso (grava) con el 53 % y el restante 44.2 % no se sabe con certeza cuál fue el mecanismo que actuó para su retención. Mientras que 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 grava debido a su composición química basada principalmente en aluminosilicatos. El software Visual Minteq 3.0 mostró como resultado, que los compuestos formados están asociados principalmente a carbonatos [Pb(CO3)2, PbCO3 y PbHCO3 + ]. El sistema de tratamiento empleado del biorreactor con actividad sulfato reductora y el humedal artificial sembrado con Nasturtium officinale removieron el 98.2 % de Pb total y 95.7 % de Cr total.