Biodegradacja fenoli w beztlenowych reaktorach ze złożem stacjonarnym z warstwą biofilmu adaptowanych bakterii

• Autorzy: Kopytko M. , Jacome L. A. P.

Warianty tytułu

EN

Phenol biodegradation in fixed-bed anaerobic reactors with an adapted bacterial biofilm layer

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W programie tym badano możliwość biodegradacji fenoli w ściekach przemysłowych z zagłębia naftowego w prowincji Santander w Kolumbii. Stwierdzono znaczne możliwości biodegradacji biorąc pod uwagę trzy ważne czynniki: ogromną ilość mikroorganizmów stwierdzoną w próbkach pobranych ścieków i szlamów, przystosowanie się bakterii do wysokich stężeń fenolu (10 mg/l) i wysoką efektywność usuwania fenolu (do 86%) osiągniętą w badaniach laboratoryjnych. Proponowany układ oczyszczający zrealizowany w skali laboratoryjnej - składający się z bioreaktorów ze złożem stacjonarnym z warstwą biofilmu adaptowanych bakterii - zoptymalizowano stosując plan eksperymentu czynnikowego typu 22. Wybrano następujące zmienne, które zostały zbadane dla ich maksymalnych i minimalnych wartości: hydrauliczny czas retencji oraz obecność lub brak warstwy granulowanego węgla aktywnego. Zmienną zależną było stężenie fenolu. Optymalne warunki oczyszczania dla niskiego i wysokiego stężenia fenolu (2,14 i 9,30 mg/l) otrzymano w obecności granulowanego węgla aktywnego dla hydraulicznego czasu retencji (HRT) wynoszącego 18 godzin. Najlepsze wyniki dla pośredniego stężenia fenolu (6,13 mg/l) otrzymano dla 24-godzinnego czasu retencji przy obecności granulowanego węgla aktywnego. Niemniej jednak obecność warstwy granulowanego węgla aktywnego nie miała istotnego znaczenia, jeśli chodzi o usuwanie fenolu. Ponadto wzrost czasu retencji z 18 do 24 godzin nie przyniósł znaczącej poprawy stopnia usuwania fenolu.

EN

The project studied the biodegradation potential of phenols in an industrial wastewater from an oil field in the province of Santander, Colombia. An elevated potential was established, taking into account three important factors: the great abundance of microorganisms found in the wastewater and sludge samples collected, the bacterial adaptation to high phenol concentrations (10 mg/l) and the elevated elimination efficiencies (up to 86%) obtained in the conducted laboratory tests. The proposed laboratory scale treatment system, which consisted of fixed-bed bioreactors with adapted bacterial biofilm, was optimized using a 22 factorial experimental design. The selected variables, studied in their maximum and minimum level were: hydraulic retention time and the presence or absence of a granular activated carbon layer. The response variable was phenol concentration. The optimum treatment conditions for low and high phenol concentrations (2,14 y 9,30 mg/l), were obtained with the presence of GAC and 18 hours of HRT. The best result for the intermediate phenol concentration (6,13 mg/l) was obtained with a 24 hour HRT and the presence of GAC. Nevertheless, the presence of the GAC layer was not significantly important in terms of phenol removal. Moreover, the increase of HRT from 18 to 24 hours, showed no significant improvement in phenol removal.

Słowa kluczowe

PL

biodegradacja fenolu; optymalizacja; węgiel aktywny; ścieki ropopochodne

EN

phenols biodegradation; optimization; activated carbon; petroleum wastewaters

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Przeróbki Kopalin
• Czasopismo: Inżynieria Mineralna
• Rocznik: 2009
• Tom: R. 10, nr 2
• Strony: 9--29
• Opis fizyczny: Bibliogr. 29 poz., rys., wykr., tab.

Twórcy

autor

Kopytko M.

• Faculty of Environmental Engineering; Universidad Pontificia Bolivariana; Autopista a Piedecuesta Km. 7 - Bucaramanga, Colombia

autor

Jacome L. A. P.

• Faculty of Environmental Engineering; Universidad Pontificia Bolivariana; Autopista a Piedecuesta Km. 7 - Bucaramanga, Colombia

Bibliografia

• 1. ALVES, M.M, PEREIRA, M.A, BELLOUTI, R.M., MOTA, J.A., NOVAIS, J. and MOTA, M. A new method to study interactions between biomass and packing material in anaerobic filters. Biotechnology Techniques, april 1998, vol. 12, no. 4, p. 277 – 283. ISSN 1573-6784.
• 2. AHMED, Safi, JAVED, M. Afzal, TANVIR, Shazia and HAMEED, Abdul. Isolation and characterization of a Pseudomonas strain that degrades 4-acetamidophenol and 4-aminophenol. Biodegradation, sep. 2001 vol. 12, no. 5, p. 303 – 309. 1572-9729 ISSN 1572-9729.
• 3. BANDYOPADHYAY, K, DAS, D, and MAITI, B.R. Kinetics of phenol degradation using Pseudomonas putida MTCC 1194. Bioprocess and Biosystems Engineering, may 1998, vol. 18, no. 5, p. 323 – 399. ISSN 1615-7605.
• 4. BIELEFELDT, Angela R. and STENSEL, H. David. Biodegradation of aromatic compounds and TCE by a filamentous bacteria-dominated consortium. Biodegradation, feb. 1999, vol. 10, no. 1, p. 1 – 13. ISSN 1572-9729.
• 5. Carvalho, M.F, FERREIRA, Jorge, PACHECO, C.C., DE MARCO, P., HENRIQUEZ, I. S., CORREIRA A., and CASTRO, P.M.L. Long-term performance and microbial dynamics of an upflow fixed bed reactor established for the biodegradation of fluorobenzeneApplied Microbiology and Biotechnology,july 2006, vol. 71, no. 4, p. 555 – 562. ISSN: 1432-0614.
• 6. CRAVEIRO, Fernando. Anaerobic degradation of phenol and bioregeneration of granular activated carbon. Doctoral thesis (Ph. D), University of Microfilms International, University of Texas at Austin, USA, 1991, p. 239.
• 7. DELGADO, Jacob, LEÓN, José Guillermo, SUAREZ, Carlos Alberto. Phenol removal using biodegradation techniques. Thesis in Environmental Engineering, ECOPETROL – CIB, Universidad Pontificia Bolivariana, Bucaramanga,1993.
• 8. FIELD, Jim. Degradación anaeróbica de compuestos orgánicos. Toxicidad metanogénica. FIELD, Jim. SIERRA, R. Biodegradability and toxicity lecture series, International course on Anaerobic Wastewater treatment, Agricultural University of Wageningen, The Netherlands, 1989.
• 9. FLORES, Elías, GONZÁLEZ-INIESTRA, Margarita, FIELD, Jim, LORA-OLGUIN, Patricia and PUIG-GRAJALES, Laura. . Biodegradation of Mixtures of Phenolic Compounds in an Upward-Flow Anaerobic Sludge Blanket Reactor. Journal of Environmental Engineering, nov. 2003, vol. 129, no. 11, p. 999 – 1006. ISSN 0733-9372.
• 10. FOLSOM, B.R., CHAPAMAN, P.J., PRITCHAR, P.H. Phenol and trichloroethylene degradation by Pseudomonas cepacia G4: kinetics and interactions between substrates. Applied and Environmental Microbiology, may.1990, vol. 56, no. 5, p. 1279-1285. ISSN 0099-2240.
• 11. GARCÍA F., Carlos A. Biological wastewater treatment. Mexico, Limusa, 1993. p. 338. ISBN 968-18-1926.
• 12. HA, Sung-Ryong, VINITNANTHARAT, Soydoa and OZAKI, Hiroaki. Bioregeneration by mixed microorganisms of granular activated carbon loaded with a mixture of phenols. Biotechnology Letters, july 2000, vol. 22, no. 13, p. 1093 – 1096. ISSN 1573-6776.
• 13. KNOLL, Gertrud; and WINTER, Josef. Degradation of phenol via carboxylation to benzoate by a defined, obligate syntrophic consortium of anaerobic bacteria. Applied Microbiology and Biotechnology., march 1989, vol. 30, no. 3, p. 318 – 324. ISSN 0175-7598.
• 14. KOCH, B et al. Arena y carbón activado como soporte de la biopelícula para degradación microbiana de fenoles y compuestos aromáticos nitrogenados. Water Resources, 1991, vol. 25, no. 1, p. 1 – 8. ISSN 0097-8078.
• 15. KRALLISH, Irina, GONTA, Svetlana, BERGAUER, Phillip and MARGESIN, Rosa. Phenol degradation by immobilized cold-adapted yeast strains of Cryptococcus terreus and Rhodotorula creatinivora. Extremophiles, oct. 2006 vol. 10, no. 5, p. 441 – 449. ISSN 1431-0651
• 16. MARGESIN, Rosa, BERGAUER, Philipp and GANDER, Silvia. Degradation of phenol and toxicity of phenolic compounds: a comparison of cold-tolerant Arthrobacter sp. and mesophilic Pseudomonas putida. Extremophiles, june 2004, vol. 8, no. 3, p. 175 – 258. ISSN 1431-0651
• 17. MENDONCA, Elsa, MARTINS, Aida y ANSELMO, Ana Maria. Biodegradation of natural phenolic compounds as single and mixed substrates by Fusarium flocciferum. Electron. J. Biotechnol., abr. 2004, vol.7, no.1, p.38 – 46. ISSN 0717-3458.
• 18. PRPICH, George and DAUGULIS Andrew. Biodegradation of a phenolic mixture in a solid–liquid two-phase partitioning bioreactor. Applied Microbiology and Biotechnology, sep. 2006, vol. 72, no. 3, p. 607 – 615. ISSN 0175-7598
• 19. PRPICH, George and DAUGULIS Andrew. Enhanced biodegradation of phenol by a microbial consortium in a solid–liquid two phase partitioning bioreactor. Biodegradation, aug. 2005, vol. 16, no. 16, p. 291 – 392. ISSN: 0923-9820
• 20. RESTREPO, Ricardo et al. Aplicación de Tecnologías combinadas para el tratamiento de fenoles en aguas residuales de producción. XII Congreso Colombiano de Petróleo y Gas. Asociación Colombiana de Ingenieros de Petróleos (ACIPET). ECOPETROL. 2007
• 21. RIGO, M, ALEGRE, R.M. Isolation and selection of phenol-degrading microorganisms from industrial wastewaters and kinetics of thebiodegradation. Folia Microbiologica, jan. 2004, vol. 49, no. 1, p. 41 – 45. ISSN 1874-9356.
• 22. RINCÓN, Nancy et al. Tiempo de retención hidráulico óptimo para el tratamiento anaerobio de aguas de producción de petróleo liviano. Revista Técnica de la Facultad de Ingeniería Universidad del Zulia, ago. 2002, vol. 25, no. 2. ISSN 0254-0770.
• 23. SAIA, F.T, DAMIANOVIC, M. H. R. Z., CATTONY, E. B. M., BRUCHA G., FORESTI, E., and VAZOLLER, R.F. Anaerobic biodegradation of pentachlorophenol in a fixed-film reactor inoculated with polluted sediment from Santos–São Vicente Estuary, Brazil. Applied Microbiology and Biotechnology, june 2007, vol. 75, no. 3, p. 665- 672. ISSN 1432-0614.
• 24. SHIMP Robert J. and PFAENDER, Frederick K. Effects of Surface Area and Flow Rate on Marine Bacterial Growth in Activated Carbon Columns. En: Applied and Environmental Microbiology, aug. 1982, vol. 44, no. 2, p. 475 – 477. ISSN 0099-2240.
• 25. SWAPNA, Thomas, SARFARAZ, Sami, MISHRA, L.C., IYENGAR, Leela. Degradation of phenol and phenolic compounds by a defined denitrifying bacterial culture. World Journal of Microbiology and Biotechnology, feb.2002, vol. 18, no. 1, p. 57 – 63. ISSN 1573-0972.
• 26. SUNG Yeom, SEUNG, Ho Kim, YOUNG, Je Yoo and IN SANG, Yoo. Microbial adaptation in the degradation of phenol by Alcaligenes xylosoxidans Y234. Korean Journal of Chemical Engineering, jan. 1997, vol. 14, no. 1, p. 1 – 73. ISSN 1975-7220.
• 27. WANG, Chao and LI, Yi. Incorporation of granular activated carbon in an immobilized membrane bioreactor for the biodegradation of phenol by Pseudomonas putida. Biotechnology Letters, sep. 2007, vol. 29, no. 9, p. 1307 – 1437. ISSN 0141-5492.
• 28. YOUNG, LY; HÄGGBLOM Max. (1990) The anaerobic microbiology and biodegradation of aromatic compounds, p. 3-19. In: Kamely D, Chakrabarty A, Omenn GS (eds) Biotechnology and Biodegradation. Advances in Biotechnology Series, vol. 4. Gulf Publishing Company, Houston, cited by DELGADO, Jacob, LEÓN, José Guillermo, SUAREZ, Carlos Alberto. Remoción de fenoles mediante la técnica de la biodegradación. Aplicación a Efluentes de Refinería. ECOPETROL – CIB. 1993. p. 44.
• 29. YUCEL, Tokuz, R. Biodegradación y remoción de fenoles en un contactor biológico rotatorio En: Water Science and Technology, Vol. 1, no. 12. 1989. p. 1751-1754.