Modelo cinético para la degradación de contaminantes emergentes (antibióticos) presentes en un agua residual, bajo un sistema de tratamiento secuencial vermifiltración –tecnologías de oxidación avanzada

Abstract

En este estudio, se construyó un modelo cinético que permite modelar y/o simular el nivel de remoción de un contaminante emergente, el antibiótico beta lactámico (Meropenem). El sistema utilizado fue una combinación de un sistema biológico (Vermifiltración) y un sistema de oxidación avanzada basado en ozono-carbón activado. Dicho modelo, se validó en un sistema a escala piloto, con agua residual hospitalaria sintética, de características similares a las de un agua residual de hospital de alto nivel de complejidad de la ciudad de Medellín. Se obtuvo la eliminación total del antibiótico y una reducción del 90% de la DQO inicial en el sistema. La toxicidad aguda del agua disminuyó el 100%, hasta hacerse inocua para los microorganismos prueba (E. coli y StapHylococcus aureus). Se presentó la propuesta de un índice de oxidación, que permitió encontrar una relación funcional entre las variables de proceso y la eficiencia de remoción del antibiótico Meropenem. Los resultados de esta investigación, mostraron una interrelación y sinergia con la combinación de ambas tecnologías, y su utilización conjunta con un seudocatalizador (cemento Portland), que mejoró la eficiencia en la producción de radicales hidroxilo con respecto a otras tecnologías basadas en ozono. Esto se demostró con la oxidación de un compuesto prueba como lo es el ácido paraclorobenzoico. La combinación de cemento Portland (en pasta), más carbón activado en polvo y ozono (ozonación catalítica alcalina) permite una mayor generación de radicales hidroxilos y una mayor degradación de la materia orgánica e inorgánica oxidable representada como DQO, de un agua residual sintética

Absract: A kinetic model that allowed modeling and / or simulating the level of removal of an emerging contaminant, the beta-lactam antibiotic (Meropenem) was developed. The system used was a combination of a biological system (Vermifiltration) and an advanced oxidation system based on ozone-activated carbon. First of all was validated in a pilot scale system with synthetic hospital wastewater, similar to wasterwater a hospital of high complexity in the city of Medellin. The total elimination of the antibiotic and a 90% reduction of the initial COD in the system was obtained. The acute toxicity of the water decreased 100% until it became harmless for the test microorganisms (E. coli and StapHylococcus aureus). The proposal of an oxidation index was presented, which allowed finding a functional relationship between the process parameters and the removal of the antibiotic Meropenem. The results of this research showed an interrelation and synergy with the combination of both technologies, and their joint use with a pseudocatalyst (Portland cement), which improved the efficiency in the production of hydroxyl radicals with respect to other ozone-based technologies. That was demonstrated with the oxidation of a test compound such as parachlorobenzoic acid. The combination Portland cement (in paste), plus activated carbon powder and ozone (alkaline heterogeneous catalytic ozonation) allows a greater generation of hydroxyl radicals and a greater degradation of the organic and inorganic matter as COD of a synthetic wastewater.