Degradación de alquil fenol polietoxilatos en los sistemas de digestión anaerobia y desnitrificación Public Deposited
Los alquil fenol polietoxilatos (AFEOn) son compuestos xenobióticos con propiedades tenso-activas. En las aguas residuales industriales y domésticas los AFEOn se encuentran regularmente a 300 mgL-1. Se ha reportado que los AFEOn tienen un efecto estrogénico en diversos organismos superiores. Los AFEOn no han sido mineralizados por tratamientos aerobios convencionales con lodos activados. Esta problemática hace necesario el diseño de procesos capaces de remover los AFEOn en el tren de tratamiento de una planta de aguas residuales. La digestión anaerobia y la desnitrificación son procesos biológicos que muestran un gran potencial en la biodegradación de AFEOn. En el presente trabajo se estudio la habilidad de lodos anaerobios y lodos desnitrificantes para biodegradar AFEOn. En la primera etapa, se determinó la capacidad de adsorber AFEOn en la superficie de los gránulos para cada tipo de lodo. Con este propósito, se realizaron isotermas de adsorción en condiciones abióticas. Se encontró que el modelo de la isoterma de Langmuir es el que describió mejor el fenómeno de adsorción para ambos tipos de lodos. Los valores de los parámetros de la isoterma de Langmuir mostraron que los lodos anaerobios poseen una menor capacidad de saturación y mayor afinidad por los AFEOn (Ka=39 mgL-1 y Qmax=68 mg/gssv) que los lodos desnitrificantes (Ka= 58 mgL-1 y Qmax= 91 mg/gssv). Estos resultados implican que los lodos anaerobios presentan un área superficial menor y que las interacciones superficiales se dan a concentraciones menores de los AFEOn presentes en la fase liquida. En la segunda etapa se estudió la adaptación de los lodos anaerobios y desnitrificantes para utilizar los AFEOn como fuente de carbono y energía, para lo cual se emplearon dos reactores UASB (Upflow Anaerobic Sludge Blanket; por su acrónimo en ingles). Inicialmente el reactor anaerobio fue alimentado solo con lactosa y el desnitrificante con acetato. En ambos reactores la concentración de AFEOn se fue incrementando progresivamente y posterior a un periodo de estado pseudoestacionario. El reactor anaerobio con lactosa como único sustrato, alcanzo una eficiencia de eliminación de la DQO de 90 %. Cuando la composición del influente fue de 400 mgL-1 de lactosa y 300 mgL-1 de AFEOn, la eficiencia de eliminación de la DQO en el reactor disminuyó hasta un 5 %. Se trato de reestablecer la eficiencia del reactor anaerobio alimentándolo con una proporción de lactosa-AFEOn igual a la etapa previa, sin embargo después de 35 días de operación los lodos anaerobios no lograron mejorar su actividad. En el reactor desnitrificante los lodos se adaptaron a los AFEOn como única fuente de carbono y energía, obteniéndose una mineralización del 70 % de la materia orgánica. Empleando cromatografía de gases acoplado a espectrometría de masas se encontró que la fracción residual de materia orgánica a la salida del reactor desnitrificante era una mezcla de sustancias intermediarias de la descomposición de los AFEOn. Los intermediarios identificados fueron: octil fenol, octil fenol mono-etoxilato, octil fenol dietoxilato, propilfenol trietoxilato y heptilfenol dietoxilato. Los estudios realizados muestran que el uso del proceso biológico de desnitrificación es factible para ser aplicado como una operación más en una planta de tratamiento de aguas residuales para la biodegradación de los AFEOn.
The alkylphenol ethoxylates (APEOn) are xenobiotic compounds with amphipatic properties. In the industrial and domestic wastewater the APEOn reaches 300 mgL-1 of concentration. The APEOn has been reported exhibit an estrogenic effect on several superior organisms. Also, APEOn have can not been mineralized by aerobic conventional treatment with activated sludge. This problematic become necessary the design of processes with the capacity to remove APEOn in the train of treatment of a wastewater plant. The anaerobic digestion and denitrification are biologic processes with a great potential to biodegrade AFEOn. In the present work were studied the ability of both anaerobic and denitrificant sludge to biodegrade APEOn. In order to determine the capability of both type of sludge to adsorb APEOn in the granule surface, isotherms of adsorption in abiotic conditions were carried out. The results shown that isotherm Langmuir model was the best to describe the adsorption either denitrificant like anaerobic sludge. The values of the Langmuir isotherm (Ka=39 mgL-1 y Qmax=68 mg/gssv) showed that anaerobic sludge present a minor saturation capacity and major affinity by APEOn that denitrificant sludge (Ka= 58 mgL-1 y Qmax= 91 mg/gssv). These results implicates that anaerobic sludge have a minor superficial area, and that superficial interactions are given at minors concentrations of the APEOn in the bulk liquid phase. The adaptation of anaerobic and denitrificant sludge to use the APEOn as only carbon and energy source was studied in two reactors UASB (Upflow Anaerobic Sludge Blanket). Initially the anaerobic reactor was supplied only with lactose and the denitrificant reactor with acetate. In both reactors the APEOn concentration was progressively increased and after to reach a pseudo-steady state. With lactose as only substrate anaerobic reactor reached a 90% of efficiency to remove COD. When the composition of the influent was of 400 mgL-1 of lactose and 300 mgL-1 of APEOn, the efficiency to remove COD decreased up to 5%. The efficiency was treated to recover by feeding the anaerobic reactor with a lactose-APEOn proportion same at the previous period; however after of 35 days of operation the anaerobic sludge not could improved their activity. In the denitrificant reactor the sludge were adapted to use AFEOn as only carbon and energy source, reached a 70% of mineralization of the organic matter. By gas chromatography coupled to mass spectrometry was determined that residual fraction of organic matter at the outside of the denitrificant reactor consisted of a group of intermediary substances from APEOn decomposition. The intermediaries identified were the octylphenol, octylphenol monoethoxylate, octylphenol diethoxylate, propylphenol triethoxylate and heptylphenol diethoxylate. The studies realized demonstrate the feasibility to employ the denitrification as a stage in a wastewater plant to biodegrade APEOn.
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