biotransformation of nitrophenols in upflow anaerobic sludge blanket reactors

8
Biotransformation of nitrophenols in up¯ow anaerobic sludge blanket reactors Khursheed Karim, S.K. Gupta * Centre for Environmental Science and Engineering, Indian Institute of Technology, Bombay 400 076, India Received 5 March 2001; received in revised form 14 May 2001; accepted 16 May 2001 Abstract Four identical bench-scale up¯ow anaerobic sludge blanket UASB) reactors, R1, R2, R3 and R4, were used to assess nitro- phenols degradation at four dierent hydraulic retention times HRT). Reactor R1 was used as control, whereas R2, R3, and R4 were fed with 2-nitrophenol 2-NP), 4-nitrophenol 4-NP), and 2,4-dinitrophenol 2,4-DNP), respectively. The concentration of each nitrophenol was gradually varied from 2 to 30 mg/l during acclimation. After acclimation reactors were operated under steady-state conditions at four dierent HRTs ± 30, 24, 18, and 12 h, to study its eect on the removal of nitrophenols. Overall removal of 2-NP and 4-NP was always more than 99% but 2,4-DNP removal decreased from 96% to 89.7% as HRT was lowered from 30 to 12 h. 2-Aminophenol 2-AP), 4-aminophenol 4-AP) and 2-amino,4-nitrophenol 2-A,4-NP) were found to be the major intermediates during the degradation of 2-NP, 4-NP and 2,4-DNP, respectively. Out of the total input of nitrophenolic concentration 30 mg/l), on molar basis, about 41.2±48.4% of 2-NP, 59.4±68% of 4-NP, 30±26.6% of 2,4-DNP was recovered in the form of their respective amino derivatives at 30±12 h HRT. COD removal was 98±89%, 97±56%, 97±52%, and 94±46% at 30±12 h HRT for R1, R2, R3 and R4, respectively. Average cell growth was observed to be 0.15 g volatile suspended solid VSS) per g COD consumed. Methanogenic inhibition was observed at lower HRTs 18 and 12 h), however denitri®cation was always more than 99% with non-detectable level of nitrite. The granules developed inside the reactors were black in color and their average size varied between 1.9 and 2.1 mm. Ó 2001 Elsevier Science Ltd. All rights reserved. Keywords: Acetate; Aminophenol; Biodegradation; Denitri®cation; Detoxi®cation; Granule; Methanogenesis; Nitrate; Nitrophenol; UASB 1. Introduction Nitrophenols are among the most widely used in- dustrial organic compounds. They are frequently used as intermediates in the production of explosives, pharma- ceuticals, pesticides, pigments, dye, wood preservatives and rubber chemicals Uberoi and Bhattacharya, 1997). Nitrophenols also result from microbial activity and natural processes in the biosphere. They are produced by microbial hydrolysis of several organophosphorous pesticides, such as parathion or by photodegradation of pesticides that contain nitrophenol moiety Haghighi- Podeh et al., 1995). 4-Nitrophenol may be produced in the atmosphere through the photochemical reaction between benzene and nitrogen monoxide and has been detected in rainwater in Japan EPA, 1980). The annual production of 4-nitrophenol alone is 20 million kg Donlon et al., 1996). Since these chemicals are frequently used for industrial, agricultural and de- fense purposes, usually they ®nd their way into the ef- ¯uents from these sources. These compounds pose signi®cant health risks since they are carcinogenic Uberoi and Bhattacharya, 1997). 2-Nitrophenol, 4-ni- trophenol and 2,4-dinitrophenol are listed on the US Environmental Protection Agency's USEPA's) ``Prior- ity Pollutants List''. The USEPA recommends restrict- ing their concentrations in natural waters to below 10 ng/l Haghighi-Podeh et al., 1995). Although physical and chemical changes, such as volatilization, photodegradation, occur in nature and are the eventual fate of many organic pollutants, bio- degradation is perhaps the ultimate degradation mech- anism. Both aerobic as well as anaerobic biodegradation processes have been used to treat nitrophenolic waste- water Michael et al., 1990; Thomas et al., 1993; Donlon et al., 1996; Tseng and Lin, 1994; Gorontzy et al., 1993). However, electron-withdrawing groups inherent to Bioresource Technology 80 2001) 179±186 * Corresponding author. Tel.: +91-22-5767853; fax: +91-22-5723- 3480. E-mail addresses: [email protected] K. Karim), skgupta@cc. iitb.ac.in S.K. Gupta). 0960-8524/01/$ - see front matter Ó 2001 Elsevier Science Ltd. All rights reserved. PII: S 0 9 6 0 - 8 5 2 4 0 1 ) 0 0 0 9 2 - X

Upload: khursheed-karim

Post on 05-Jul-2016

213 views

Category:

Documents


1 download

TRANSCRIPT

Page 1: Biotransformation of nitrophenols in upflow anaerobic sludge blanket reactors

��������������� � ������� ���� �� ����� ��� ���������� ����� � � ������

������ � ����� ���� ����� �

������ ��� ���������� ������ ��� ���������� ����� �������� �� ������ ���� ������ ��� ���� ����

� � �� � � ���� !""#$ � � �� � �� � ��� � �� #% �& !""#$ ��� �� � #' �& !""#

��������

(��� �� ������ � ���)���� ����� ��� ����� ����� ����� � *+,��- � ������� �#� �!� �. ��� �%� � � �� � �� ��� �� �����)

�� ���� � ��������� �� ��� ��/ � �� �&������� � � ����� �� � *0�1-� � ����� �# ��� �� � �� �������� �� � �� �!� �.� ��� �%

� � � ���� !)������� ��� *!)23-� %)������� ��� *%)23-� ��� !�%)��������� ��� *!�%)423-� � �� ���� �&� 1� ���� �������� � ���

������� ��� ��� ��������& ���� � �� ! �� ." �5� ������ ����������� ,� � ���������� � ������ � � �� ��� � ��� � �� ��&)����

���������� �� ��� ��/ � �� 0�1� 6 ."� !%� #7� ��� #! �� �� ����& ��� / �� �� �� � ���� � ������� ����� 8� ���� � ���� � !)23

��� %)23 ��� ����&� �� ���� 99: ��� !�%)423 � ���� � �� �� � �� 9': �� 79�;: �� 0�1 ��� ��� � � �� ." �� #! ��

!),����� ��� *!),3-� %)������ ��� *%),3- ��� !)�����%)������� ��� *!),�%)23- � � ���� �� � �� �<�� ��� � ���� �

������ �� � ��������� � !)23� %)23 ��� !�%)423� � �� ���� �&� 8�� � �� ����� ����� � ������� ����� ���� �������� *." �5�-� ��

���� ������ ����� %#�!6%7�%: � !)23� �9�%6'7: � %)23� ."6!'�': � !�%)423 ��� � ��� � � �� �� �� � �� �� � �� ����

���� � ������� � �� ."6#! � 0�1� =84 � ���� ��� 97679:� 9;6�':� 9;6�!:� ��� 9%6%': �� ."6#! � 0�1 �� �#� �!� �. ���

�%� � �� ���� �&� ,� ��� � �� ������ ��� ��� �� � �� � "�#� � ������� ���� �� � ����� *>��- � � � =84 ����� �� ������ ���

���������� ��� ��� �� � �� ��� � 0�1� *#7 ��� #! �-� ��� � � � �����?������ ��� ����&� �� ���� 99: ���� ���)� � ����� � � �

� ������ � 1� ������ � � � ��� � ����� �� � ������ � � ����� �� ����� ��� �� �� �� ��� ��@ ���� � � �� � #�9 ��� !�#

� � !""# A�� �� � ��� �� B��� ,�� ������ � � �� ��

��� ����! ,� ��� $ ,����� ���$ ���� ���������$ 4 �����?������$ 4 ��C�?������$ ������ $ ������ � ���$ 2����� $ 2������ ���$ +,��

� ���� ������

2������ ���� �� ���� �� ��� ��� �& �� � ��)�������� ������� ��������� 1� & �� � D� ���& �� � ����� � ���� � �� �� ���������� � C������ �� �����)� �������� � ������ �� ��� ���� �& � ���� �� � ������ ���� ���� � �� ����� *+� ��� ��� ����������&�� #99;-�2������ ���� ���� � ���� �� �������� �������& ���������� ���� �� � �� �� ������ � � 1� & �� ������ ��& �������� �&����&��� � � � ��� ������������������ ������ �� ���� �� ��������� �� �& ������ ��������� �� ������ � ���� ������� ������� ��� �� �& *0�������)3�� � � ���� #99�-� %)2������ ��� �& � ������ � ���� ������ � ������� �� ������� ���� � ������� �� � � �@ � ��� ������ � ���C�� ��� ��� � �� � �� � �� ������� � �� E���� *A3,� #97"-�

1� ������ ���������� � %)������� ��� ���� �� !"������ �� *4����� � ���� #99'-� ���� �� � �� ������� � D� ���& �� � �� ����������� ������������ ��� � ) �� ������ �� ������& �� & ?�� �� �� ��& ���� �� )�� ��� �� �� � ����� �� 1� � �������� ��� �����?���� � ���� ����� ���� �� & �� �������� ���*+� ��� ��� ����������&�� #99;-� !)2������ ���� %)��)����� ��� ��� !�%)��������� ��� �� ���� � �� �� +�A������ ���� 3��� ����� ,� ��&F� *+�A3,F�- GG3����)��& 3��������� B���FF� 1� +�A3, � �� ��� � ������)��� �� �� ���� ��������� �� ������� ��� �� �� � ��� #"��5� *0�������)3�� � � ���� #99�-�,������� ��&����� ��� �� ���� ����� �� ���� ��

��������@������ ������ ���������� ����� �� ����� ����� �� � ����� �� � ��& ������� ����������� ���)� ��������� �� � ����� �� ������ � ��������� ��)����� ���� � ����� �� � �� �� ��� ����� ���� ������������� �� � ��� � � �� � �� �� �� ������� ����� ���� )��� � * ���� � � ���� #99"$ 1���� � ���� #99.$ 4����� � ���� #99'$ 1� �� ��� B��� #99%$ ������@& � ���� #99.-�0�� � �� � �����)����������� ������ ��� � �� ��

���� ����� 1 �������& 7" *!""#- #;96#7'

�=��� �������� ������� 1 ��H I9#)!!)�;';7�.$ �CH I9#)!!)�;!.)

.%7"�

�"�� ���������! ����J������������� *�� ����-� �������J���

���������� *���� �����-�

"9'")7�!%5"#5K ) � ���� ��� � � !""# A�� �� � ��� �� B��� ,�� ������ � � �� ��3LLH � " 9 ' " ) 7 � ! % * " # - " " " 9 ! ) M

Page 2: Biotransformation of nitrophenols in upflow anaerobic sludge blanket reactors

������������� � ��� �� � ����� � ����& � �� ���)���� ���� ��� ������� �C������ ������ �& �� � ����)������ �C&� ��� � *�� �� & � ���� #99'-� (���� ��� � �� ���<������� � ������� ������� ��� �&���C&���� ��)� � ���� � ����� �� �� ������� � ���� C �@� ���@�C& �������� ��� � � ����� ����������� 0�� � ����� � ��� ����� ���������� �� � �������� � ����& � �������� � �� ������� ��� �� 8� �� �� ��� ���)���� ��� � �� �"")��� � �� ��C�� ���� �� �� ���� )�������� ������������� *4����� � ���� #99'-� 1������� ��� ���� ��� ����� �� �� �� ���� �� � ��� � ��C�&������� ����� ���� ��� ��� � ��� ���� � �& �� ����@ �� ��������& � ��� *#99.- ���� �����?���� � ���� �

������������ � *121- ��� � ������ � ������ �����������1� & � ���� � ���� �� ������ � ������ �@& � �� � ���� ������ � ������ ����������� ����� ��� ��� � �� �� ������ ����� � 121 ��� � ��� � �� �� ���� ���������� ��& � �� ������� ���� C��� �� ���������� )�� ��� ����� ���� ���� ������ ������ � ���� ����������� � ������ �� �� � ����� ��� ���� ���� � � �� ���������� ���������� �� �� �� ���,���������� � ���� ��� ��� ����� ���� ��� � �� ��)

�� ���� �� � �� �� �� �� �� � ������� ��)������ ��� �/ � �����?���� ����� �� �� ���� ����������& ��� � ��������&� +���� ��� ����� ����� ����)� � *+,��- � ������ ��� � � �� � ���� �����& �� �� �� �� �� � ���� ��� �� ���������� � ������& ���������& � � ��� � � ���� �� *��� ��� ��&�� #977$ 4�/ � ���� #99�$ 4����� � ���� #99'$ (��� ��� N���� #999$3������ ��� ������ !"""-�1� �� � �� ����& ��� ������� � �� ��� ������ ��

������& � �������� ����� �� � ���� ������� ���� ��� �� �����&��� ���������� �� � ���)���� +,�� � �������

� ����� �

1� ���������� C� �� ��� � � ������� � �� ����� ������ � ���)���� +,�� � ������ *�#� �!� �. ���

�%- ������ #!�� � ���� � L�� � �� ����� � �� � ��)���� ��� #" �� #" � ��� � � ���� � #�! ���� #�� ���� ���� � ������ 8� �� ��� � �� � ����� �� � ��� � ! � ���6��D���6����� � �������� 1� � ������ � � �� � �������� �� ���&��� ������� �� � � '�" ������ �� ��� ������� � �� ��� � � ����� *!;� %�=-�� ������ � � �������� � ���� � � ��� ����� ��������

����� *>��� !� �5�� ������ ��@ � "�!�6% � ����� ���� ��� C� %" �5�- ���� �� � �� � � ���)���� +,�� � ����� �� ����� ��������� � ��������� ��)������� L� �� �� � �� ����& � ����� �# ��� � ���� �������� �� � �� �!� �. ��� �% � � � ���� !)23�%)23� ��� !�%)423� � �� ���� �&� ����� ���� �������� ��� ����� ���� ����� �� ��� ��� �� � �� � ����� ��)��� *�������� - ��� ����� ������ ��� �� � �� � �������� �����4����� ���������� �� � ������ �!� �. ��� �% � )

� �� � ! �5� ���� �������� � !)23� %)23 ��� !�%)423�� !% � �&������� � � ����� �� � *0�1-� � �� ���� �&����� D� ���& ������� ���� ���� �������� ��� ���� �� ��� �� �� �� �� #"� !" ��� ." �5�� ,� ��� ���� �� �� � ������ � � ������� � �� ."6�. ��&� �� ���� � ��)����� ���� � ���� � �� ���� ;�:� L�������& ���� ��=84 ��� � #""" �5�� ,� � %� ��&� � ��������������� �� =84 ��� ���� �� � �� #�"" �5� ��� �� � � C�%" ��&� ���� �� =84 ��� ���� � ���� �� � �� !""" �5�� =84�28�

. �2 ����� ��� � �� �������� �� !"� L��� ����� O� �� ���� � � � ����&@ � �� �0� =84� � )�� ���� ������� ���� ��� 28�

. �2�,� � ���������� � �� �������� ����� � �� � ������

� � �� ��� � �� ��� ��/ � �� 0�1� ."� !%� #7 ��� #!�� 1� ���������� � �� �&��� ��� ���� ��� � �� � ������ ����& �� ��� � �� 1��� #� 1��� ���� �������� ����� ��� � �� ������� � ��� � �& ���������� � � ��� � � � ��8% � ;0!8� ' � ( =�! � %0!8� "�77 � =�=�! � %0!8�"�# � 0.�8.� "�# � N��8% � ;0!8� "�"� � =��8% � �0!8�# � 2��8% � 70!8� � � �=�! � %0!8 ��� "�'% ��20%�' �;8!% � %0!8 *3������ ��� ������ !"""-� # �� ���� �������� ��� ��� � � � ��� � � �� � ���������

1��� #

=��������� � �� �&��� ��� � �� 0�1 ����&

=������� =��� �������� *�5�-

�# �! �. �%

����� �� ��� *����&���� �- %""" %""" %""" %"""

����� ������ ''; ''; ''; '';

,���� ������� #!" #!" #!" #!"

�0!38% !"" !"" !"" !""

�!038% %9�7 %9�7 %9�7 %9�7

2�0=8. !'; !'; !'; !';

=�=�! � !0!8 !"" !"" !"" !""

�=�! !�" !�" !�" !�"

�=� ."" ."" ."" .""

!)2������ ��� 6 ." 6 6

%)2������ ��� 6 6 ." 6

!�%)4�������� ��� 6 6 6 ."

#7" �# ����� �#�# $�%�� & ���������� ������ ��� '� ()��*+ *�,-*'�

Page 3: Biotransformation of nitrophenols in upflow anaerobic sludge blanket reactors

1��������� �� 0�1 ����& ���� �� =84 ��� �����)�� ��� ���� �������� � � � �� �������� �� !""" ��� ."�5�� � �� ���� �&� =84�28�

. �2 ����� ��� � �� ���)����� �� !"� ����� �� ������� �� ���� � � �����?��)���� *0 ������ � ��� ,������ #99'-� L��� �� �0 ������������& � � ;�!� "�. ��� #"""� �" ���� � �� �)��� �&� ,� � �& 0�1 �� � ������ � � �� ��� � ������� !"6!� ��&� ��� � �� ��&)���� ����������� �� ��&���� ��� ����������& ������ � � �� ��������� � �����)�� ��� ��� =84 ���� �������� �� �� O� ��� ��������� ���������� ������ #�: � �� �� ��� ���� *0�������)3�� � � ���� #99�-�1� ����&����� ���� ��� � �� ��� � ��� � � �� ���)

��� � �� �� �������� ����� �� �� AC�������� �P�� � ��� P��� ��� � *,30,� #97� Q #979-� ��� ���� ��? � ��� ���� � 4���& ���� ��� � � ��� � ���� ��� � ��� ����������� ���� �� ��� O� �� �0�=84� 28�

. �2� L��� �� ��� O� �� ���� � � � ��)��&@ � �� ������� ���� ��� ������ ���� �� ��� ���� ��&�� >������ ���& ����� *>(,�-� ���������& ��� ������������� � � ����&@ � ��� � � �� 1� ����� ���� � � � ����&@ � ��� ��& �� ���� �� � ������*��- ��� ������� ���� �� � ������ *>��-�1� �� ��?� ������& � �� ����� ��� � � ��� � �&

�������� �� ��� � � ����� ���� � � ���� )���� ����� ���� �� � �� ��?� � � ����� �� �� ���� �� �� ���� � ������� � ��� � �� %�= *������ )���� #99;-� 1 � ����� ���� ����� ����� ��� ����� ��� �� ���� � � � ����� �� � � �������� �����*,30,� #97� Q #979-�2������ ���� ��� ������ ���� � � ����&@ � �&

��< ����� !� �� ?�� � � ��D��� ���� � �� ���� �� ���� ��D��� ������������ *�����@�� B= ',� E����- D���� � ���� +>6>L� � � ���� *�34 ',>- ��� =#7� � �� )���� ����� *!�" � %�' � � � 84��0&� ����� +�-� 1� � � ����� ��� � ����� �� � � � !�%� *�� !)23 ��� !),3- ��� !7" � *�� %)23� %),3�!�%)423 ��� !),�%)23-� ���� ���� ��� #H# � )���)�@ � ��� � ��� 03B= ���� ������ �� � ��� ��� � #�5�� *+� ��� ��� ����������&�� #99;-�>(,� � � ����&@ � �& ��< ����� ! �� � ?�� � � ���

�����? � ���� � �� �= D���� � ���� � �� ����@�)���� � � ���� *(L4-� 1� ����&��� ��� ��� �� �� �� �� � ����� � #�"�=� ��< ���� � � ����� � #7"�=��� � � ���� � � ����� � !�"�=� ����� � #": � ���& ���� ���� *((,3- �� '"57" =�������� P035"�#: 0.38% �� ������ 1� ����� � ��� ��� ������ ������ � �� � ��� ��� � ." �5��� 0&���� � ��� ����C��� ��� �� � �� � � �� �� � ���� ��� ������ � � �� ���� �� �� ������ ���

����&@ � �& ��< ����� # � � ������ ���� �� ��������������� *�=- D���� � ���� �� ��� ������)�����& � � ���� *1=4-� 1� ����&��� ��� ��� �� �� �� �� � ����� � %"�=� ��< ���� � � ����� � #""�= ���� � ���� � � ����� � #7"�=� ����� �� �� ����� �� � #'� .� #�7 ���! ������ 1� ����� � ��� ��� � ���

����� � �� � ��� ��� � ." �5��� 1=4 ?�� �� ���)� �� ��� � �� ������ ."" >� ���������� C�������� � �� �������� ����� ���

��� ����� � �������� � ����� �������� *�A -� 1� �������� ����� ���� � � � ���� � ���� "�# �������� ��/ � ��� �� � ��� ?C � �� �������� ��/ � � ��������� �&� *':- �� ������� 1� � ?C ����� � � � ���� � ���� "�! ����������&��� ��/ � ?� �� �� ���� D� ���& ���� � � � � �&���� ��� ���� � � �� � � �� ��� 6������� � ��� � �������� ��)������� .":� �":� ;":� 9":� 9�: ��� #"": �� ��� ������ � �& �������� ����� ��&��� �� ����� � �&3������ ��� ����� *!"""-� 1� ��� � ���� � � � ����� �)���� � ���� ����6�������� ��� �� � � ��� � �=� �� �A � �� � �+)."�

� ������� �� ���������

.#*# /�� �����

(��� � ���)���� +,�� � ������ � � �� ��� � ����� ������ �� �� ������& �� � ���� ������� ���� ��� �� �����&��� ����������� L�������&� �� ���� �� =84 �������� #""" �5� ���� �� ����� ����� ��� ��� ���� � ) ���� ,� � %� ��&� � �� ������� ���� �� =84 ������� �� � �� #�"" �5� ��� ���� � ���� �� � �� !""" �5� �� � � C� %" ��&�� 0�1 ��� � �� �������� �� !% ����������� ���� � ����� 8� �� ����� ��& � ������� ��)����� ���� � � �������� � �� ! �5� ���� �������� ������� �� � � ���������& �� �� #"� !" ��� ." �5� �� ��� ���� ;�: � ���� � ������� ���� ��� � ����� � �� ,� � � �& ����� �� ���� �� ������� ������� �������� � ������ ��������& *������ ���������� ���=84 � ���� R�� ��&- ��� ������� �� ������ ��� �)������� ��� � � � ���� � �& 0�������)3�� � � ���*#99�-� (���� #6. ���� �� � ������ � ������� ����) � � ������ �� ��������� ���� ������� � ����� *�#-������ �����������,� � %� ��&� �� ����������� ��� ���� �� � �����

�": �� ��� �� ��� � ������� 0�� � �� ;�: �������������� ���� � � �� �� � ������ �� � 7" ��&� � ������������ ������� >������& ������ � � � ����� �� ����� ��� ��@ ��� ���&��� � �� � "�# ��� ! �

.#)# 01� �����

,� � ���������� � �� �������� ����� �� 0�1����& ��� ����� � ��� �� � ��� / �� �� �� � ���������� ������� ����� 1� � ������ � �� � ������ �#��!� �. ��� �% �� ��/ � �� 0�1 �� ��� � �� 1��� � !6��� �� ���� �&� P� � � � �� � ������ � � ������ � �� ��� � � � 0�1� �� �� � ������ � �� ������� ��!67 ��&� ��� ��������& �������@ �� 1� � ������ � � �� ��� � �� �� ��& ���� �� !"6!� ��&� �� � �& 0�1� !)2������ ��� ��� %)������� ��� � ���� ��� �� ����

�# ����� �#�# $�%�� & ���������� ������ ��� '� ()��*+ *�,-*'� #7#

Page 4: Biotransformation of nitrophenols in upflow anaerobic sludge blanket reactors

99: �� ��� 0�1�� 0�� � �� !�%)423 � ���� ���9'679�;: �� ."6#! � 0�1� 2������ ���� � ����& ���� ��� � �� �� �� � �� ���� ���� � ������� �� 1���� ������� ������� ����� � ��C�?������ � �� ��� ���������� �� � �� ��C�� ������� ��� �� 8� ��������� ����� %#�!6%7�%: !)������ ��� *!),3- � ��� �&��9�%6'7: %)������ ��� *%),3- � ��� �& ��� ."6!'�':!)�����%)������� ��� *!),�%)23- � ��� �& ��� ��)� �� � �� ."6#! � 0�1� �� �� � ������ �!� �. ��� �%�� �� ���� �&�=84 � ���� R�� ��& � �� ������� � ����� � )

�� �� � �� 97: �� 79�#: ���� �� ��� ���� � 0�1�� ." �� #! �� 0�� � �� ��� � � ������ � ���� ��)����� ���� ���� � �����?���� � �� �� �� =84 � ���� R�� ��& ��� �� ���� ���� �� � �� ������ ���� �� ��� ���� � 0�1 *1��� � !6�-� 1��� ���� ��� �����)� ��� ���������� �� �� ���� �� �� ������� ����� ����������� �������� �� ����� ���� � 0�1� 8�� � �� ��� ������� ����� !�%)423 ���� � �� ��� � � � ������)����� 2������ ����� ���������� ������� �� ��� ����� ������ �� ��� � � � ���� � �& ��& � � ���� ��*0�������)3�� � � ���� #99�$ +� ��� ��� ����������&��#99;-� (��� % ����� ���� ���������� ��� � ����

������� ����� �������� ����� &� ��� � ��� �� � �������������� � �� ����� �� R�� �� ��!� � "�9"� "�9� ��� "�9'�2������ ���� ��� ��� ���� ��& ���������� �� �� � )

�����?������ ���� �� ���������� �� ����&� 4 �����?��)���� ��� ����� � �� � �� �� �� ��� � �� ��� � ����������� ���)� � ����� � � � � 28�

. �2 ��� 28�! �2 �� ��

O� ��� 1� ��� �� � ������ ���� ��� ���� �� ���)� ����� � ������ �� ������ ��� ��� �& �� ��� )��������� � �� � �����?������� ������ ��� �������� � � � )���� � �& (��� ��� N��� *#999-� ��� 1��� � ���*#99%-� (��� � ��������� � �� � ���������� � �� � �� ������ � ��� ���������� ��� � �� ��� � � ����� ��������� ��� �� ���� � � ���� ���� � �� � ������ ���28�

. �2 � ������� ������ 0�1 ����&� 1� ���� � �� ��� �� � �� ����� ��� � *#�!9� #�!7� #�"% ��� #�#" �� �#��!� �. ��� �%� � �� ���� �&- �� � ������ � �� ������ ���� ���������� � � ���� ������ ������ � ����� �� 1� ����� � ������ � ��������� � �& ������� ���� ���� ����� �& �������?���� �� ����� � �� �� 28�

. �2 ��)� � �� �� � �� �� �� � ����� ������ *�.:-�� �� ��� ��� ������ � � �� �� ������������ 2� ������)

(��� !� 3��� ������� � ������ � � ����� �. ��� ������� �# ������

����������H *�- %)23 ���� ��������$ *�- ������ ����������$ *�- :

=84 � �����

(��� #� 3��� ������� � ������ � � ����� �! ��� ������� �# ������

����������H *�- !)23 ���� ��������$ *�- ������ ����������$ *�- :

=84 � �����

#7! �# ����� �#�# $�%�� & ���������� ������ ��� '� ()��*+ *�,-*'�

Page 5: Biotransformation of nitrophenols in upflow anaerobic sludge blanket reactors

���� �� �� ������� ���� ��� ��� �� � �� � �����?��������� �� � ��� ����� #"": � �����?������ �� ��� �� ���� ������� 1� �� ������& �� � ������ ��� � ��& ��/ �) �� �� ������ � ��� ���������� �� �� � ������� 0��) � �� (��� � ����� �� ��������� �� ������ � ������������� ��� ���� �� � ������� ����� ��� �����)��& ���� � �& ������������ �& ������ ��� ������ ����� ������� ��� ����&����4 �����?������ � ���� � �� �� � � ������ � ���������&

��� ���� �0 ����� �� � ������� ,� ��� ���������&� � ������ � � � � 28�

. �2 � �����?������ ��� �����)��� � �� ���� ����� �� �� ���� � ��� � �� �� �� ��������� .��;� 0��� � ���������& � � ������ ��� � ������)�� � �� =8! *�&)�������- ���� ����� �� ���������� �� �� ���� �0 ��������� �� �� � ������ *=��� � ���� #99%-�AO� �� �0 � �� � ������ ���� � � �� � 7�! ��� 7�;*1��� � !6�-�L� �� �� � �� ����& �� ��� ��� �� � ���� ��� ���� �

0�1 ��� ��� ��� �����?���� / �� �� �� ������� ���� ����� ��� �� ��� � 0�1� *#7 ��� #! �- ���� ���)� ��������� � >(, �������� � �� �� ������� ����) �� ������ *1��� � .6�-� ,���� � � �& �������� ��� �)������ �� �� � ��� 0�1� ��� �� C������� � ����� � � �� �� � ������ � ���� ������� ���� *##6;%: � �� ������� � ����-� (� D� �� ������ � �� ���� � ����� � � ��� ���� ��� �� � �� #! � 0�1� ������ � ����� ������ � �������� � �� ���� ��� ���������� �� �� �� � 0�1� ����������� � >(, ��� ��� �� � ��� �� � ��� �� ����� �� �� �� ������ ����������� +�� ��� �� � �� � � � ���������� !% � ��� ���� �� � �� ����� 0�1�

(��� .� 3���� ������� � ������ � � ����� �% ��� ������� �#

������ ����������H *�- !�%)423 ���� ��������$ *�- ������ ����������$

*�- : =84 � �����

1��� .

3 ������ � �! �� ��/ � �� 0�1�

0�1

*�-

����� �������

��� *�� =845��

>�� �-

8������ �������

���

*�� =84�. �-

=84

� ����

*:-

!)23 *�5�- A/�

!),3

*�5�-

A/�

>(,�

*�5�-

A/�

�0

������

L��� AO� �5� =0%*:-

2!*:-

=8!*:-

." "�#. #�'� "�"; 9; ."�' �"�� #"�# %; 7�. '�" '9 7�� !!��

!% "�#'7 !�"� "�"! 79 ."�" �"�� #"�! !!7 7�� '�% '% ##�. !%�;

#7 "�!%; .�#� "�"7 ;; ."�; �"�� #"�7 %%! 7�7 '�� �9 !# !"

#! "�..! %�!� "�#7 �' .#�" �"�� ##�9 #"%9 7�� '�! %;�' .%�% #;

L��� 6 L��� ��� AO� 6 AO� ���

1��� !

3 ������ � �# *����� � �����- �� ��/ � �� 0�1

0�1

*�-

����� �������

��� *�� =845��

>�� �-

8������ ������� ���

*�� =84�. � -

=84

� ����

*:-

A/�

>(,�

*�5�-

A/�

�0

������

�5� =0%*:-

2!*:-

=8!*:-

." "�#.' #�'"� "�"; 97 %% 7�% ;�. ;"�' 9�% !"

!% "�#7� !�"%� "�"% 9; �! 7�' ;�9 '7�' 9�% !!

#7 "�!�% .�#"� "�"; 9. #%# 7�; 9�9 '%�7 #;�! #7

#! "�.#7 %�"!� "�#; 79 !". 7�' ##�' '#�� !"�� #7

�# ����� �#�# $�%�� & ���������� ������ ��� '� ()��*+ *�,-*'� #7.

Page 6: Biotransformation of nitrophenols in upflow anaerobic sludge blanket reactors

.#.# ������������� �� ��� ����� �� ������

>����� C�������� � �� �������� ������ ���� ��&����� ����� ������ 1� �������� ����� � � ��� � ��)��� �� �&�� � ��� � ����& � #"#;�#"%9 ���.� ������� �������� ���� �� ��� ������� �#"'%�#"�9 ���.�� ���� � �& 0 ������ � ��� ,����� *#99'-� >�� ���)���� � �� �������� ������ ��� ���� �� � "�.6"�%%�B�� >��5�� ����� ��� � �������� � �� ���� �0 �����)���� ����� �� � ������� ����� ������ � � ������� ��������� �� ������ ����� �� ���������� *,���� �������� �� �� #97!-� =����� ���� �� � �� ������ ������� �� � #7: *�5� � ��-� (��� ��� =��� *#99.-

(��� %� A/ �� � ������� ����� ������� �� ���� �����������

1��� �

3 ������ � �% �� ��/ � �� 0�1�

0�1

*�-

����� �������

��� *�� =845 ��

>�� �-

8������ �������

���

*�� =84�. �-

=84

� ����

*:-

!�%)423 *�5�- A/�

!),�

%)23

*�5�-

A/�

>(,�

*�5�-

A/�

�0

������

L��� AO� �5� =0%*:-

2!*:-

=8!*:-

." "�#!% #�'� "�"# 9% ."�� #�! ;�� #.! 7�! ��; ;"�! ;�7 !!

!% "�#�� !� "�"% 7% ." !�' #"�; ."# 7�� ��; '#�' #%�% !%

#7 "�!'# .� "�"9 '7 ."�' !�7 %�' �9! 7�' '�7 '"�7 !"�! #9

#! "�.#" %� "�"% %' ."�# .�# '�# #"'% 7�% '�# �#�% .#�' #;

L��� 6 L��� ��� AO� 6 AO� ���

1��� %

3 ������ � �. �� ��/ � �� 0�1�

0�1

*�-

����� �������

��� *�� =845��

>�� �-

8������ �������

���

*�� =84�. �-

=84

� ����

*:-

%)23 *�5�- A/�

%),3

*�5�-

A/�

>(,�

*�5�-

A/�

�0

������

L��� AO� �5� =0%*:-

2!*:-

=8!*:-

." "�#.! #�'� "�"# 9; ."�% �"�� #%�% '! 7�. '�; ';�� ;�� !�

!% "�#�" !�"� "�". 77 ."�" �"�� #'�% #9" 7�% '�' ';�' 7�% !%

#7 "�!;! !�;� "�"7 ;. .#�" �"�� #;�# �%� 7�; '�# '.�! #9 #;�7

#! "�.77 %�#� "�"' �! ."�' �"�� #'�' 9;# 7�% '�! �'�' !��% #7

L��� 6 L��� ��� AO� 6 AO� ���

(��� �� 2����� � ��� ���������� ��� �� ��/ � �� 28�. �2 � �������

��� ��

#7% �# ����� �#�# $�%�� & ���������� ������ ��� '� ()��*+ *�,-*'�

Page 7: Biotransformation of nitrophenols in upflow anaerobic sludge blanket reactors

��� ���� � ���� � ��� >��5�� ����� *"�!;- �� �� �� )���������� � ������ ����� ���� �� �0 ����� �� � ��)���&��� ���?� � ���� ���� � ���� ���� � �� ������D��� *B� ��� #99�-� ����� �� ���������� �� �� ��� �& ����� ���� ����� �� ������ �������� &� �� ��� �������� � �� � � ����� ����������

�& ������ ���� ������ ���� �� ������ ���� �� �� )�� �� ��� ���� �� �� ������ ����� � ������ �� ����������� �� � ���� � � ���� � ���� � =84 � �� ��,� ��� ������ &� �� ��� ��� �� � �� � "�#� � >��5�=84� 1��� �� ������ �� �� ��� �� � � �� &� �� � "�#' �>��5� =84 �� �� ����� �&��� ��� �&����&� � � �4M* C������ - ����� ���������� � �����?������ *N�� � ����#999-�

������ � � � �� � � ��� � �A � �A ������ ����� � ���� �� �� ���� ����� � � �� ������ � � � �� � �� B��� ������ � � � �� � �� �� �� ����� *(��� '-� , � � ��� � ��� ���� ���� ���������� ��� ��)� �� � �� �� ����� � ���� ?�� ����� ��� �����)���� � ����� � � � ����� L���� �� ������ � �����)���� � ����� � � � �� �������� �A ������ � �������� � �� �� � �� � �� ��������� ��&����� ����� �� ������ �� ,� ��� ��@ � �� ������ ��� ���� ��� ����� !�# �� �#� �! ��� �. ��� ����� #�9 �� �%� 1� ��@ � �� ������ � ��� �������� �� ��� ��&� � ������ � � � ��� �� �� � �� ��� ��� � � ������� �� � ������� �� "�9! �� !�# *>��� � � ����#99.-�

� �����������

,�� ����� �������� ����� ��� ��� �� � ��C�& ���� ���� ������� ���� ��� � ������ � ������ �������������� � �� �� �� � �� ����& �� �������� ����� ���)�������� ��� � �����H*�- !)2������ ���� %)������� ��� ��� !�%)��������� )��� ��� � � ��C�? � ��� � ���� � �� � +,�� � ��)��� ����� �� ��� ��� ������ �� � ����� ����� ��� � ����� ��� ����� � �� ���� �&� !),����� ���� %)������ ��� ��� !)�����%)������� ��� � � ������ �� ��� ��� � ���� ������� � �� ��� � !)23� %)23 ��� !�%)423� � �� ���� �&�*��- ,�� �� ��� ������� ���� � � ��C�� �� �����)� ��� >(, �������� � �� �� ������� ����) � � ��)���� �� ��� � 0�1� ���� ���� ��� ���� ����� ������ ��� ���������� ���� �� ��� ���� � 0�1�*���- 2������ ���� ��� ��� ���� ���������� �� � �����)? �� �� ���� � � �����?������ ��� ��� �� ����������� �� ����& ���� ���)� � ����� � � � � ��)���� ������ � ���� �������� �� �� O� ����*��- 1� ������� ������� � ������ � � � ��� � ����� �� � ������ � � �������� �� �� ��� � �&� ������� � � ���� � �� �� ��� ����� � =����� �� ������)���� ����� �� ������ � � ���� � �� � �� � � ������� ������� ���� ��� ��� � � � ��� �� �� �A ������ �� �� �������� ������ ���� � ���� �� ������ �������� � � ���� ?�� ����� ��� �����)���� � �)���� �� ��� �����)���� � ����� � � � ����������

����������

,30,� #97� Q #979� �������� ����� �� �� C�������� � ��� �

��� ���� ��� �� ��C� ��� ��� � � �� ��� �� , ����� 3�����

0 ���� ,����������� P���������� 4=�

,����� A�� ����� �� �� ��0�� #97!� A/ �� � � �����?������ �� �� �0 ��

���?��� P�� � ���� 1 ������ #% *7-� 7..67%7�

�������&� ��� P������ �� ������ =�(�� #99.� ,�� ����� � ���� �

!�%�')������������ � *121- ��� � ��/ � �� � ����� ��� �����

����������H ���������& ����&� P�� � A������� � �� '� *.-� !;#�

(��� '� �A ����������� � �������� ����� H *�- �����& �� �� �����

� � �&����� ������ $ *�- ?�� ����� ���� ���$ *�- �� ������� � ��&�����

����� �� �������� �������

�# ����� �#�# $�%�� & ���������� ������ ��� '� ()��*+ *�,-*'� #7�

Page 8: Biotransformation of nitrophenols in upflow anaerobic sludge blanket reactors

=���� 0���� (���� 0�0�3�� B�� S�S�� #99%� � ���� � ���� ��

���� ��� � �& ��� ����� ���� ��� E� A������� A���� ,�=A #!" *�-�

#."76#.!"�

4������ ��,�� ��@�)(��� �� A�� B ������� ��� (� ��� E�,�� #99'�

=��������� � ��C�?������� ������������� ��� � ��������� �

������� ���� �� ����� ��� ����� ����� ����� � *+,��- � �������

���� ������ ��� ��� �#� %.96%%9�

4�/� ��E���� � �� �&� ��E�� ����&� ,�E�� #99�� 1� �� �� � �����

�� ���53=3 ���� ��� �� ����� �� ����� ��� ����� ����� ����� �

*+,��- � ������ P�� � � �� !9 *!-� '%�6'�#�

A������ ���� 3��� ����� ,� ��&� #97"� ,�� �� ��� � D�����& ��

������� ����� A3, %%"5� 7")"'.�

(���� 0�0�3�� =���� 0���� #99.� �C�� =84 ������� �������& ��

+,�� � ����� �� .;�=� E� A������� A���� ,�=A ##9 *#-� #".6##9�(���� 0�0�3�� N���� ��� #999� L�� �������� � ������ �� ���

� �����? �� �� � ��������� � �� ����� E� A������� A���� ,�=A #!�

*#-� �;6'.�

������ ���� � �� #99;� ����� � �� ������������ �����)�� ���

� ������ � ����� ��� ����� ����� ����� � � ������ 3��4�

1� ���� =A�A� L����� L������� � 1 �������&� ����&� �����

L�����

������@&� 1�� ��� �� E�� ��� ��� �� ��0�� #99.� �������� 1������)

������ � ������������ �������� ��� � ��� ����� �����������

E� � � ��� ��������� #.9� #.#�

0�������)3�� �� ���� ����������&�� ����� ������ T�� #99�� A/ ���

� ������� ���� �� �� ��� �����@��� ������ ��� �&�� �� P�� �

� �� !9 *!-� .9#�

0 ������ �� 0�>�� ,������ ����� #99'� L�� ���� � � ���� � ������

��� ������ �� �� ����� ��� ����� ����� ����� � *+,��- � �����H

�� ������ � ������ � P�� � � �� ." *'-� #%�#6#%�7�

��� � �B�� ��&�� ��,�� #977� � ������ � ��������� � ������)

��� � �� ���� �� ��� ����� ����� ���� ������� P�� � � �� !!� #;#6

#;;�

B� ��� ����� #99�� A/ �� � �0 �� ���� �� ���������� �� � �����&���

���?��� P�� � ���� 1 ������ .! *7-� #;96#7.�

���� �� ,�0�� >�� �� � =�� 1����� E���� P������ E�,�� #99"�

���� ��������� � 3)������� ��� �� �� �D� ��� ���� ��� � �&

������@ � ���� ���� ,���� A������� ��������� �' *#"-� !9';�

3������� �� �� ������ ����� !"""� ���� ��������� � � ��������� ��)

&� � �� ����� ��� ����� ����� ����� � � ������ ���� �����

1 ������ ;!� %;6�%�

�� �� &� �4�� ,�� ��� ��� ��B�� P���� E���� 4�� � ��A�� #99'�

1� ���&����� ����&��� � ������������ � ���� ��������� ���

�� ����@����� ������&�� ���� ������ ��� ��� �"� #976!"��

1��� � ��� ,���� ��� �� � � ��� �� �� �� #99%� A/ ��� � ��� �

������� ������� �� �������� ����� ������� �� � +�� � ����� ��

� �����?������ � �������� ��� �� P�� � ���� 1 ������ ." *9-� #%#6

#%;�

1����� (�0�� ���� ��� ��� E�,�� ��������� ����� #99.� A/ �� �

� ������& �������� �� �� � ��������� � ������� ����� P�� �

A������� � �� '� *#-� ;.�

1� ��� ����� B��� ���� #99%� 1� �� �� � ������� ���� ��� � �&

��� ����� ���������� �����@ � � � � ������ P�� � ���� 1 ������ !9

*#!-� #�;�

+� ���� >�� ����������&�� ����� #99;� 1�C����& ��� � ����������& �

������� ���� �� ��� ����� �&�� �� P�� � A������� � �� '9 *!-� #%'�

>��� �� ,�� ,��� ����� 3�,�� ���� S�� ������ �� ���� B ������� ���

#99.� ����������� ��� ������@����� � ������ ��� ��� �����

� ������ ���� ��� �� ���� ��� ��� ����� � ������� ,���� ���������

���� ������ %"� �;�6�7#�

N��� ��4�� 4��� ��� E�L�� �� @������ E�3�� �� ������ ���� #999�

1� �� �� � �&����&���� � �� ���� C������ � � C��&���)#�.��)

��������)����@�� ��� �����&���)#�.���;)� ��������)#�.���;)� ���@����

����� ���������� � �����?������� P�� � A������� � �� ;# *!-� #%76

#���

#7' �# ����� �#�# $�%�� & ���������� ������ ��� '� ()��*+ *�,-*'�