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Doctoral Thesis
DOI
https://doi.org/10.11606/T.18.2016.tde-08032016-120648
Document
Author
Full name
Eduardo Bosco Mattos Cattony
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Carlos, 2005
Supervisor
Committee
Silva, Maria Bernadete Amâncio Varesche (President)
Cammarota, Magali Christe
Godinho, Mirna Januária Leal
Montenegro, Martha de Almeida Prado
Zaiat, Marcelo
Title in Portuguese
Remoção de etanol, benzeno e tolueno em reator anaeróbio horizontal de leito fixo na presença de sulfato
Keywords in Portuguese
Benzeno
Biofilme
Etanol
PCR-DGGE
Reator anaeróbio
Redução de sulfato
Tolueno
Abstract in Portuguese
A princípio, foram realizados ensaios de enriquecimento em reatores em batelada, sob agitação, para avaliar a melhor condição nutricional, meio Beller ou meio Zinder, para crescimento microbiano e remoção de sulfato. Posteriormente, esta melhor condição nutricional foi usada para crescimento microbiano e remoção de etanol, tolueno e benzeno em ensaios contínuos em dois reatores anaeróbios horizontais de leito fixo (RAHLF), sob condições de redução de sulfato. Os sistemas foram inoculados com lodo de reator anaeróbio de fluxo ascendente e manta de lodo tratando águas residuárias provenientes de abatedouro de aves. Os RAHLF consistiram de biomassa imobilizada em espumas de poliuretano submetidas a concentrações de 91 e 550 mg/l de sulfato ferroso e sulfato de sódio, respectivamente, para promoção de ambiente sulfetogênico. Tolueno e benzeno foram adicionados, separadamente nos reatores, em concentrações iniciais de 2,0 mg/l, seguidas de aumentos que variaram até as concentrações finais de 9 e 10 mg/l, para tolueno e benzeno, respectivamente. O etanol foi adicionado em ambos reatores a concentração inicial de 170 mg/l, seguido de aumento de até 960 mg/l. Os reatores foram operados a 30 (± 2) ºC com tempo de detenção hidráulica de 12 h. A eficiência na remoção da matéria orgânica nos dois reatores foi próxima a 90% com taxa máxima de degradação de tolueno de 0,06 mg tolueno/mg ssv.d, e 0,07 mg benzeno/mg ssv.d, para benzeno. A redução de sulfato foi de 99,9% em todas as condições nutricionais nos dois reatores. A caracterização microscópica do biofilme revelou diversas morfologias e o perfil de DGGE mostrou variação nas populações de BRS e de representantes do Domínio Bacteria em geral, o que foi associado com as crescentes concentrações de tolueno e benzeno nos meios de alimentação. Finalmente, o presente trabalho demonstrou que unidades compactas de RAHLF, sob condições sulfetogênicas, oferecem alternativa para a biorremediação in situ de compostos aromáticos.
Title in English
Ethanol, toluene and benzene removal in a horizontal-flow anaerobic immobilized biomass reactor in the presence of sulfate
Keywords in English
Anaerobic reactor
Benzene
Biofilm
Ethanol
PCR-DGGE
Sulfate reducing
Toluene
Abstract in English
Previously, enrichment assays in batch reactors were used to evaluation of best nutritional condition, Beller or Zinder medium, to microorganism growth and sulfate removal. Further, the chosen nutritional condition was used in two horizontal-flow anaerobic immobilized biomass (HAIB) reactors under sulphate-reducing condition, which were exposed to different amounts of ethanol, toluene and benzene. The systems were inoculated with sludge taken from up-flow anaerobic sludge blanket (UASB) reactors treating refuses from a poultry slaughterhouse. The HAIB reactors comprised of an immobilized biomass on polyurethane foam and ferrous and sodium sulphate solutions were used (91 and 550 mg/L, respectively), to promote a sulphate-reducing environment. Toluene and benzene were added at an initial concentration of 2.0 mg/L followed by an increased range of different amendments. Ethanol was added at an initial concentration of 170 mg/L followed by an increased range of 960 mg/L. The reactors were operated at 30 (± 2) °C with hydraulic detention time of 12 h. Organic matter removal efficiency of 90%, in both systems, with a maximum toluene degradation rate of 0.06 mg toluene/mg vss.d and with a maximum benzene degradation rate of 0.07 mg benzene/mg vss.d. Sulfate reduction was dose to 99.9% for all-nutritional amendments in both systems. Biofilm microscopic characterization revealed a diversity of microbial morphologies and DGGE-profiling showed a variation of bacterial and sulphate reducing bacteria (SRB) populations, which were, significantly, associated with toluene and benzene amendments. Thus, this work demonstrates that compact units of HAIB reactors, under sulphate reducing conditions, are a potential alternative for in situ aromatic compounds bioremediation.
 
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Publishing Date
2016-03-08
 
WARNING: The material described below relates to works resulting from this thesis or dissertation. The contents of these works are the author's responsibility.
  • CATTONY, e B M, et al. Ethanol and toluene removal in a horizontal-flow anaerobic immobilized biomass reactor in the presence of sulfate. Biotechnology and Bioengineering, 2005, vol. 91, nº 2, p. 244-253.
  • CATTONY, E. B. M., et al. Remoção de etanol e benzeno em reator anaeróbio horizontal de leito fixo na presença de sulfato. Engenharia Sanitária e Ambiental, 2007, vol. 12, p. 181-191.
  • CATTONY, e B M, et al. Remoção de etanol e benzeno em reator anaeróbio horizontal de leito fixo operado em condições sulfetogênicas. In SINAFERM - XV Simpósio Nacional de Bioprocessos, Recife - Pernambuco, 2005. Sinaferm - XV Simpósio Nacional de Bioprocessos., 2005.
  • CATTONY, e B M, et al. Removal of benzene and toluene in horizontal-flow anaerobic immobilized biomass reactor (HAIBR) in the presence of sulfate. In 10th World Congress - Anaerobic Digestion 2004, Montréal - Canadá, 2004. Anaerobic Bioconversion Answer for Sustainability., 2004.
  • CATTONY, E. B. M., et al. Microbial diversity in a horizontal-flow anaerobic immobilized biomass reactor treating ethanol and benzene at sulfate reducing conditions by means of denaturant gradient gel electrophoresis. In VIII Taller y simposio Latinoamericano sobre Digestion Anaerobia, Punta del Leste - Uruguay, 2005. VIII Taller y simposio Latinoamericano sobre Digestion Anaerobia., 2005.
  • VARESCHE, M. B. A., et al. Avaliação da sulfetogênese em reatores em batelada sob diferentes condições nutricionais. In XIV Simpósio Nacional de Fermentações, Florianópolis - SC, 2003. SINAFERM 2003., 2003.
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