Kwasy halogenooctowe - usuwanie w bioreaktorze z poliamidową, enzymatyczną membraną ultrafiltracyjną

W pracy przedstawiono wyniki badań nad usuwaniem mieszaniny kwasów halogenooctowych z wody, w procesie ultrafiltracyjnej biodegradacji. Badania prowadzono w reaktorze z płaską poliamidową membraną ultrafiltracyjną, na powierzchni której unieruchomiono enzymy rozkładające HAA. Nadawę w procesie biodegradacji stanowił wodny roztwór mieszaniny pięciu HAA (MCAA, DCAA, TCAA, MBAA, DBAA) o stężeniu 1 mg/dm³ każdego z nich. Unieruchamiane na powierzchni membran enzymy były izolowane metodą Hagemana ze szczepów bakterii wyodrębnionych z mieszanej populacji osadu czynnego, adaptowanego do rozkładu HAA. Dominującymi w populacji rodzajami bakterii były: Acinetobacter, Arthobacter, Pseudomonas oraz Bacillius. Badania prowadzone były przy użyciu reaktora o pojemności 500 cm³, zaopatrzonego w mieszadło magnetyczne, pozwalającego na pracę z membraną o powierzchni 50 cm². Ich celem było wyznaczenie optymalnych warunków prowadzenia procesu ultrafiltracyjnej biodegradacji kwasów halogenooctowych (ciśnienie transmembranowe, liniowa prędkość przepływu, czas prowadzenia procesu) oraz dopracowanie metodyki oznaczania stężenia usuwanych ksenobiotyków metodą HPLC z wykorzystaniem ekstrakcji HAA w eterze tert-butyloetylowym. Optymalnym ciśnieniem okazało się p = 0,1 MPa i liniowa prędkość przepływu - 0,5 m/s. Przy ich zastosowaniu wydajność procesu membranowego i efektywność usuwania HAA były największe. Po 3,5-godzinnym prowadzeniu procesu w takich warunkach z wody modelowej usunięto całkowicie kwas dichlorooctowy i monobromooctowy, a po 4,5 godzinie pozostałe kwasy. Monitorowano również wydajność procesu - objętościowy strumień permeatu nie zmieniał się w czasie.

The results of the study focused on the removal of halogenated acetic acids (HAA) from water by means of the hybrid process ultrafiltration-biodegration are presented in the article. The study was carried out in the reactor equipped with the ultrafiltration membrane, on the surface of which enzymes responsible for degradation of HAA were immobilized. The feed solution introduced to the process comprised of the mixture of five HAA (MCAA, DCAA, TCAA, MBAA, DBAA) of concentration 1 mg/dm³ each. Enzymes immobilized on the support were isolated according to Hageman method from bacteria separated from activated sludge adapted for HAA degradation. Acinetobacter, Arthobacter, Pseudomonas and Bacillius were dominant types of microorganisms. The study was carried out in reactor of volume 500 cm³ equipped with magnetic stirrer and the flat membrane of area 50 cm². The aim of the experiment was to determine the optimal conditions for the hybrid process ultrafiltration-biodegradation of HAA (transmembrane pressure, linear feed flow rate, length of the process). Additionally, the method of analysis of degraded xenobiotics concentration using HPLC and HAA extraction with ETBE was developed. Obtained results allowed to assign the optimal operating conditions of the hybrid ultrafiltration-biodegradation system ie transmembrane pressure 0.1 MPa and linear feed flow rate 0.5 m/s. The highest membrane process capacity and HAA removal effectiveness were obtained under those conditions. The total removal of dichloroacetic acid and monobromoacetic acid lasted 3.5 h and 4.5 h for the rest of the investigated acids applying optimal operation parameters. The capacity of the process determined by the measurement of volumetric permeate flux did not change in time.