Enhancing Organic Micropollutants Removal in Wastewater with an Innovative Two-Stage Anaerobic Fixed-Film Bioreactor: Role of Acidogenic and Methanogenic Steps

Autor(es)

Carneiro, Rodrigo B. ; Gomes, Gisele M. ; Sabatini, Carolina A. ; Gago-Ferrero, Pablo ; Zaiat, Marcelo ; Santos-Neto, Alavaro J.

• Tipo de documento: Artigo Científico
• Fonte: ACS ES&T ENGINEERING; v. 4, n. 2, p. 11-pg., 2023-12-29.

Resumo

The distinct stages of anaerobic digestion (AD) exhibit varying effects on the removal of diverse organic micropollutants present in wastewater. This study demonstrates the effectiveness of AD phase separation (acidogenesis and methanogenesis) in a two-stage anaerobic fixed-film bioreactor in the removal of pharmaceuticals and personal care products (PPCPs) from wastewater. The acidogenic--methanogenic reactor achieved removal rates of over 95% for the chemicals sulfamethoxazole, methylparaben, propylparaben, naproxen, and acetaminophen and surpassed the single-stage methanogenic reactor in the removal of the more persistent compounds, ibuprofen, carbamazepine, metoprolol, ciprofloxacin, and diclofenac. The acidogenic step played a pivotal role in degrading persistent PPCPs, likely attributed to the selection of microbial enzymes involved in the production of volatile fatty acids from the oxidation of carbohydrates. The key candidate microbial genera for the PPCPs biodegradation were identified in the acidogenic reactor as Bacteroides, Clostridium, Williamwhitmania, Catenisphaera, and Erysipelothrix. In the methanogenic reactor, there was a predominance of Rectinema, Smithella, Syntrophus, and Syntrophorhabdus in coculture with hydrogen-using methanogens (Methanoregula and Methanolinea). This innovative two-stage reactor presents a promising solution for efficient organic micropollutant elimination in wastewater treatment plants. (AU)

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• Modalidade de apoio: Bolsas no Exterior - Estágio de Pesquisa - Pós-Doutorado
• Processo FAPESP: 15/06246-7 - Aplicação do conceito de biorrefinaria a estações de tratamento biológico de águas residuárias: o controle da poluição ambiental aliado à recuperação de matéria e energia
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• Processo FAPESP: 17/02147-0 - Cromatografia líquida em uma gota e seu acoplamento com espectrometria de massas: estratégias instrumentais, desenvolvimento de materiais, automatização e aplicações analíticas
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• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Temático
• Processo FAPESP: 19/22532-0 - Biotransformação anaeróbia de micropoluentes orgânicos emergentes em sistema de tratamento de duplo estágio (acidogênico-metanogênico) tratando águas residuárias domésticas
• Beneficiário: Rodrigo Braz Carneiro
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
• Processo FAPESP: 21/05052-5 - Avaliação da codigestão de glicerol com esgoto sanitário em reator anaeróbio de leite fixo visando a biodegradação de micropoluentes orgânicos
• Beneficiário: Gisele Miranda Gomes
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Iniciação Científica