Aerobic Reactors Biotreatment of Polluted Waters and Synthetic Effluents Containing 3-Chlorobenzoic Acid

Abstract

The degradation of 3-chlorobenzoic acid in polluted waters and synthetic effluents by a previously isolated indigenous strain of Pseudomonas putida was studied. Batch biodegradation assays were performed using a 2 L microfermentor at 28 °C with agitation. To simulate polluted water, 100 mg.L–1 of 3-chlorobenzoic acid were added to surface river water. Continuous‑flow assays were performed in an aerobic up-flow fixed-bed reactor constructed from PVC employing hollow PVC cylinders as support material. Synthetic wastewater was prepared by dissolving 3-chlorobenzoic acid in non-sterile groundwater. Biodegradation was evaluated by spectrophotometry, chloride release, gas chromatography and microbial growth. In batch experiments the indigenous strain of Pseudomonas putida degrades 100 mg.L–1 of 3-chlorobenzoic acid in 28 hours with a removal efficiency of 92.2 and 87.2%, expressed as compound and chemical oxygen demand removal, respectively. In the continuous-flow reactor the removal of an average influent concentration of 98.6 mg.L–1 reached 91.7% of compound and 88.9% of COD removal. The process efficiency remained approximately constant despite changes in the influent flow, compound concentration and temperature. The absence of metabolites was determined by gas chromatography performed at the end of the batch process and at the effluent of the continuous reactor. The ability of the isolated indigenous strain to degrade 3-chlorobenzoic acid in both batch and continuous reactors represents a promising feature to improve the treatment of effluents.

Foi estudada a degradação do ácido 3-clorobenzóico em águas poluídas e efluentes sintéticos por uma cepa nativa previamente isolada de Pseudomonas putida. Ensaios de biodegradação de lotes foram realizados usando um microfermentador de 2 L a 28 °C sob agitação. Para simular água poluída, 100 mg.L–1 de ácido 3-clorobenzóico foram adicionados a água superficial de rio. Foram realizados ensaios de fluxo contínuo num reator aeróbico de fluxo ascendente de leito fixo construído em PVC, utilizando cilindros de PVC como material de suporte. Água sintética residuária foi preparada dissolvendo ácido 3-clorobenzóico em água subterrânea não estéril. A biodegradação foi avaliada por espectrofotometria, liberação de cloreto, cromatografia gasosa e crescimento microbiano. Nos experimentos em lote, a cepa nativa de Pseudomonas putida degrada 100 mg.L–1 de ácido 3-clorobenzóico em 28 horas com uma eficiência de remoção de 92,2 e 87,2%, expressada como remoção de composto e demanda de oxigênio químico, respectivamente. No reator de fluxo contínuo, a remoção de uma concentração média de afluente de 98,6 mg.L–1 atingiu 91,7% do composto e 88,9% da remoção de COD. A eficiência do processo permaneceu aproximadamente constante apesar das mudanças de fluxo, concentração do composto e temperatura. A ausência de metabólitos foi determinada por cromatografia gasosa realizada no final do processo em lote e no efluente do reator continuo. A capacidade da cepa nativa para degradar o ácido 3-clorobenzóico em ambos os lotes e reatores contínuos representa uma função promissora para melhorar o tratamento de efluentes.