Degradación biológica de fenol utilizando técnicas respirométricas

Abstract

El fenol es un constituyente común de las aguas residuales originarias de varias industrias. Es tóxico aun a bajas concentraciones y es por ello que son necesarios métodos de tratamiento eficientes para reducir la concentración de fenol en las aguas residuales a niveles aceptables. En la provincia de Buenos Aires el límite de descarga en agua superficial es de 0.5 mg/L (Res. N° 287). De los muchos métodos existentes aplicables para la degradación de fenol, el tratamiento biológico es especialmente recomendable porque tiene un potencial capaz de degradar casi completamente el fenol generándose productos finales inocuos. Los objetivos del presente trabajo fueron analizar la degradación biológica de fenol utilizando barros activados aclimatados y no aclimatados a dicho sustrato y determinar los parámetros cinéticos y estequiométricos correspondientes utilizando medidas respirométricas. Se utilizaron reactores semi-continuos a escala laboratorio para generar barros activados aclimatados y no aclimatados a fenol. Para evaluar el efecto del fenol sobre la respiración microbiana se utilizó un respirómetro cerrado. Se llenó el reactor con barros (aclimatados o sin aclimatar) previamente lavados y resuspendidos en buffer de pH=7 y se agregaron distintos pulsos de fenol a fin de obtener valores de concentración entre 20 y 4000 mg/L. Se representó la concentración de oxígeno en función del tiempo y de la pendiente se obtuvo el valor de velocidad de respiración. En el caso de la biomasa no aclimatada se observó que el fenol produce un efecto de inhibición sobre los microorganismos a concentraciones mayores a 20mg/L. Para la biomasa aclimatada se observó un rápido ascenso en la velocidad de respiración e inmediatamente una disminución a medida que la concentración de fenol aumentaba. Se ajustaron los datos de velocidad de respiración a la ecuación de Haldane, que contempla inhibición por sustrato, obteniéndose los siguientes valores para las constantes cinéticas: q_O2* = 0.047mgO₂.mgDQO^-1.h^-1, Ks = 14.04mgfenol/L y Ki=1912.09mgfenol/L. Por otra parte se realizaron ensayos utilizando un respirómetro abierto para obtener el coeficiente de oxidación del fenol obteniéndose un valor de Y_O/S = 0.74mgO₂/mgfenol.

Phenol is a common constituent of the wastewater, found in several industries. Even at low concentrations it is toxic, and for this reason efficient treatment methods are required, in order to reduce the phenol concentration in the wastewater to acceptable levels. In the province of Buenos Aires the limit of discharge in surface waters is as low as 0.5 mg/L. Of the many applicable existing methods for the degradation of phenol, biological treatment is especially recommended, as it has a great potential for transforming almost completely the phenolic components in innocuous end products. The objectives of the present investigation were to analyze the biological degradation of phenol, using a seeded and a non‐seeded activated sludge process; and also, to obtain kinetic and stechiometric parameters, by means of respirometry. Semi‐continuous to lab scale reactors were used in the activated sludge process. In order to evaluate the effect of the phenol on the microbial growth a closed respirometer was used. The reactor was filled with sludge (seeded and non seeded), previously washed and buffered at pH 7, and phenol was added in such a way that concentrations between 20 and 4000 mg/L were achieved. Oxygen concentration was measured along time, so that a representative slope could be obtained in graph. In the case of the non acclimatized biomass it was observed that the phenol produces an effect of `inhibition` on the microorganisms at concentrations over 20mg/L. For the acclimatized biomass a faster rate of oxygen uptake was observed as well as an immediate increase in the efficiency of phenol reduction. The oxygen uptake was adjusted to the equation of Haldane, several kinetic constants being obtained.