Bioremediation potential of activated sludge in pharmaceutical wastewater treatment

Povećanje svjetske populacije i urbanizacija, posebno u zemljama u razvoju, dovodi do nastajanja veće količine otpadnih voda. U današnje vrijeme, emisija industrijskih otpadnih voda predstavlja sve veći problem. Posebno se ističu farmaceutske otpadne vode koje su visoko opterećene i toksičnete. Prije ispuštanja u okoliš potrebno ih je obraditi u svrhu sprječavanja negativnih učinaka na okoliš. Jedan od učinkovitih načina obrade je biološka obrada. Bioremedijacija je postupak u kojem se iskorištava potencijal mikroorganizama za uklanjanje onečišćujućih tvari u kontroliranim uvjetima te se dodatno može ubrzati bioaugmentacijom. Sve više na značaju dobiva biosorpcija zbog pojave sve otpornijih ksenobiotika. Općenito je proces biosorpcije fizikalno-kemijski proces uklanjanja onečišćujućih tvari iz otpadne vode sorbiranjem na biološki materijal. U ovom radu provedena je bioremedijacija farmaceutske otpadne vode primjnjujući tehnike biosorpcije i bioaugmentacije aktivnog mulja. Određen je biosorpcijski kapacitet aktivnog mulja iz postrojenja za obradu otpadnih voda. Početna koncentracija aktivnog mulja, s veličinom čestica 90-125 μm, kretala se između 2,11 i 5,62 g L^-1, dok je početna koncentracija supstrata iznosila 5,41 g O2 L^-1. Rezultati pokusa opisani su Langmuirovom izotermom čije su konstante, KL i qm, iznosile 0,40 ∙ 10-3 L g^-1 i 100,25 mg g^-1. Provedena su tri pokusa s različitim početnim koncentracijama aktivnog i bioaugmentiranog aktivnog mulja. Tijekom pokusa određivane su vrijednosti KPK i pH te koncentracije otopljenog kisika i biomase. Proces biorazgradnje je opisan Endo-Haldaneovom modelom. Dobivene vrijednosti biokinetičkih parametara μmax, KS, Ki i kd iznosile su 0,34 h^-1, 113,23 g L^-1, 157,91 g L^-1, 0,0016 h^-1 za aktivni i 0,44 h^-1, 65,53 g L^-1, 143,63 g L^-1, 0,0071 h^-1 za bioaugmentirani aktivni mulj.Increase in the world’s population and urbanization, especially in developing countries, leads to higher amount of wastewater. Nowadays, emission of industrial wastewater represents an increasing problem. Pharmaceutical wastewater is generally characterized by high organic load and toxicity. Their discharging without prior treatment can easily cause environmental pollution issues. One of the most effective processes for wastewater treatment is biological process. Bioremediation is a process in which the potential of microorganisms is used to remove pollutants under controlled conditions and it can be improved by bioaugmentation. Nowadays, biosorption is increasingly gaining importance due to the appearance of biologically resistant xenobiotics. Generally, biosorption is a physico-chemical process for removal of substances from wastewater by biological material. In this study, the bioremediation of pharmaceutical wastewater was carried out by biosorption and bioaugmentation of activated sludge. The biosorption capacity of activated sludge from pharmaceutical wastewater treatment plant was determined. The initial concentration of activated sludge, with particle sizes 90-125 μm, ranged between 2.82 to 5.98 g L^-1 while the initial concentration of substrate was 5.41 g O2 L^-1. Three experiments with different initial concentrations of activated, and bioaugmented activated sludge, were conducted. During the experiments, COD, pH value, concentration of dissolved oxygen and biomass were measured. The biodegradation process was described by the Endo-Haldane model. The obtained values of biokinetic parameters μmax, KS, Ki i kd were 0.34 h^-1, 113.23 g L^-1, 157.91 g L^-1, 0.0016 h^-1 for activated and 0.44 h^-1, 65.53 g L^-1, 143.63 g L^-1, 0.0071 h^-1 for bioaugmented activated sludge