Evaluation of a dead-end ultrafiltration membrane for the removal of organic matter from a water reservoir in Colombia

ABSTRACT: The removal of natural organic matter (NOM) from surface water sources was evaluated by a pilot ultrafiltration plant through 3 different treatment processes: UF, PAC/UF and PAC/C-S/UF. For UF, the ultrafiltration plant was used as the only treatment. For PAC/UF, tests were performed with powdered activated carbon (PAC) as pre-treatment to the ultrafiltration membrane. For the PAC/C-S/UF hybrid treatment process, adsorption with PAC and coagulation- sedimentation with aluminum sulphate as a coagulant was used as pre-treatment. The results indicated that the best hybrid treatment process was PAC/C-S/UF, since it maintained a stable transmembrane pressure (TMP) of around 0.5 bar in the operating time, while in the this process the flow remained constant at about 227 L / (m2 · h). In addition, with this process, the highest removal efficiencies were obtained for the NOM parameters evaluated. Coagulation pre-treatment improved the removal of NOM in comparison with PAC and UF as the only treatment. The results showed that both hydrophobic and hydrophilic organic compounds could be removed by the action of the coagulant. When further comparing the increased removal rates of the hydrophobic material (HoM) and hydrophilic material (HiM) fractions, it was observed that the hydrophobic organic chromophores could be removed by coagulation more easily than the hydrophilic organic chromophore compounds. The molecular weight distribution (MWD) was evaluated, indicating that the PAC/C-S/UF treatment successfully removed medium-high molecular weight (MW) compounds (> 1701 Da), but the removal efficiency of medium-low MW compounds (≤ 1701 Da) began to decrease as the compounds had lower MW

Malathion biodegradation in agricultural soils using native microorganisms

ABSTRACT: The degradation of the malathion pesticide by native microorganisms in an agricultural soil was studied in both laboratory and field conditions. The field study was conducted in a specific area in Caldas (municipality located in the south of the valle de Aburrá, department of Antioquia, Colombia) designated for dairy cattle and vegetable crop. Malathion disappearance and the formation of its main metabolite (malaoxon) were quantified utilizing an analytical method that included a soil sample extraction and pesticide and metabolite quantification by gas chromatography. The extraction was conducted by mechanical shaking with ethyl acetate, and the quantification was performed using a chromatographer connected to a micro-electron capture detector with an automatic injection system. Recoveries were 89.4% for malathion and 93.8% for malaoxon. In the laboratory (35 days, 2.50 µg/g of soil), malathion degradation was 81.6%. 51.3% of this value corresponded to microbial degradation, and the rest was due to losses associated with physicochemical processes. Under field conditions (21 days, 1.50 µg/g), an average degradation of 74.8% was obtained. Counting of soil microorganisms was 6.8 x 105 CFU/g soil.RESUMEN: La degradación del plaguicida malation con microorganismos nativos de un suelo agrícola fue estudiada tanto en condiciones de laboratorio como en campo. En campo se realizó en un suelo de una zona destinada a la ganadería de leche y al cultivo de hortalizas, localizada en el municipio de Caldas, al sur del valle de Aburrá, Antioquia, Colombia. Se cuantificó la desaparición del malatión y la formación del principal metabolito, el malaoxón, para lo cual se validó un método analítico, que incluyó la extracción del suelo y la cuantificación del plaguicida y metabolito por cromatografía de gases. La extracción se realizó por agitación mecánica rotativa usando acetato de etilo, y la cuantificación se hizo en un cromatógrafo HP 6890 plus, acoplado a un detector de microcaptura de electrones con inyector automático, obteniéndose recuperaciones en promedio de 89.4% para el malatión y de 93.8% para el malaoxón. En el período de experimentación de 35 días, la degradación del malatión en el laboratorio fue en promedio de 81.6% para la mayor concentración utilizada (2.50 µg/g de suelo), con respecto a la dosis inicial aplicada. De este valor, el 51.3% corresponde a la degradación microbiana y el restante a procesos abióticos. En condiciones de campo durante 21 días, se obtuvo una degradación en promedio de 74.8% con la dosis utilizada (1.50 µg/g de suelo). También se realizó el recuento de microorganismos del suelo determinándose en promedio 6.8 x 105 UFC/g suelo

Remoción de nitrógeno, fósforo y producción de biomasa de Scenedesmus sp en agua residual domestica

RESUMEN: Las aguas residuales domésticas se han utilizado como sustrato para la producción de biomasa de microalgas y eliminación de nutrientes. El tratamiento biológico con microalgas fotosintéticas proporciona aireación, reduciendo los costos de operación, el riesgo de volatilización de los contaminantes y proporciona oxígeno a las bacterias para la degradación de compuestos orgánicos. En este estudio se aisló una microalga a partir de aguas naturales y fue identificada como Scenedesmus sp. Se realizó un diseño experimental usando agua residual sintética con diferentes concentraciones de nitrógeno (40, 90 y 150 mg / L), fósforo (4, 15 y 50 mg / L) y la microalga aislada. Cada ensayo se inoculó con 1x106 células/ml bajo 16 horas de iluminación a 50-μmol m-2 s-1 por 7 días a 120 rpm. Se tomaron muestras a 0, 3, 5 y 7 días para determinar el crecimiento de microalgas y la concentración de nitratos, amonio y fósforo. El mismo tratamiento se realizó utilizando agua residual domestica real. Las aguas sintéticas de baja y media concentración tuvieron mayores porcentajes de remoción, entre 50-60% para el nitrógeno y 40-70% para el fósforo, con un crecimiento máximo de 1x107 células/ml. En el agua residual real, la remoción fue del 65% para el fósforo y el 80% para el nitrógeno. Estos resultados sugieren Scenedesmus sp podría ser utilizada para tratar agua residual doméstica, mejorando la eliminación de nutrientes y obteniendo biomasa para otros fines.ABSTRACT: Domestic wastewater (DW) has been used as a substrate for both microalgae biomass production and nutrient removal. Biological treatment with photosynthetic microalgae provides aeration, reducing operating costs and the risk of volatilization of contaminants. It also provides oxygen to the bacteria for degradation of organic compounds. In this study, a microalga was isolated and identified as Scenedesmus sp. An experimental trial was performed using synthetic wastewater with different concentrations of N (40, 90 and 150 mg/L) and P (4, 15 and 50 mg/L). Each assay was inoculated with 1x106 cells/ml under 16h of continuous light at 50-μmol m-2 s-1 at and 120 rpm for 7 days. Samples were taken at 0, 3, 5 and 7 days to determine the growth of microalgae and the concentration of nitrates, ammonium and phosphorus. The same treatment was carried out using real DW. Synthetic water of low and medium concentration had higher removal percentages. These were between 50 and 60 for nitrogen and 40 and 70 for phosphorus, with a maximum growth of 1x107 cells /ml. For real DW, the removal was 65% for phosphorus and 80% for nitrogen. These results suggest Scenedesmus sp could be used to treat DW, enhancing nutrient removal and obtaining biomass for other purposes

Evaluación de la toxicidad en aguas residuales industriales tratadas por procesos biológicos utilizando bacterias luminiscentes

ABSTRACT: The toxicity of wastewater from a meat by-products processing company was evaluated before and after treatment using the Sequencing Batch Reactor (SBR). Toxicity tests were carried out by analyzing the inhibitory effect of samples in relation to light emission from marine bacteria of the species Vibrio scheri. The results found that the efluuents prior to treatment were highly toxic (EC50 82%). In some operational stages of the SBR reactor, a high correlation between the ammonia nitrogen present in each sample and the toxicity of wastewater from both the in fluents and the efluents was found, with correlations (R2) of 0.6141 and 0.8158, respectively. As a consequence of these results, the SBR system can be considered ef cient at removing organic matter, and nitrogen, and thereby decreasing toxicity in treated water.RESUMEN: La toxicidad de las aguas residuales provenientes de empresas de procesamiento de productos cárnicos fue evaluada antes y después del tratamiento usando un reactor secuencial por lotes (SBR). Las pruebas de toxicidad fueron evaluadas mediante el análisis del efecto inhibidor de muestras en relación con la emisión de luz a partir de bacterias marinas de la especie Vibrio scheri. Los resultados demostraron que los efluentes antes del tratamiento eran altamente tóxicos (EC50 82%). En algunas etapas operativas del reactor SBR, se encontró correlación entre el nitrógeno amoniacal presente en cada muestra y la toxicidad de las aguas residuales tanto en el afluente y los efluentes, con correlaciones (R2) de 0,6141 y 0,8158, respectivamente. Como consecuencia de estos resultados, el sistema SBR puede ser considerado eficiente en la eliminación de materia orgánica y nitrógeno, y de ese modo disminuir la toxicidad en el agua tratada

Kinetic model describing the UV/H2O2 Photodegradation of phenol From water

ABSTRACT: A kinetic model for phenol transformation through the UV/H2O2 system was developed and validated. The model includes the pollutant decomposition by direct photolysis and HO, HO2 and O2 - oxidation. HO scavenging effects of CO32-, HCO3-, SO42- and Cl- were also considered, as well as the pH changes as the process proceeds. Additionally, the detrimental action of the organic matter and reaction intermediates in shielding UV and quenching HO was incorporated. It was observed that the model can accurately predict phenol abatement using different H2O2/phenol mass ratios (495, 228 and 125), obtaining an optimal H2O2/phenol ratio of 125, leading to a phenol removal higher than 95% after 40 min of treatment, where the main oxidation species was HO. The developed model could be relevant for calculating the optimal level of H2O2 efficiently degrading the pollutant of interest, allowing saving in costs and time

Chlorothalonil degradation by a microbial consortium isolated from constructed wetlands in laboratory trials

ABSTRACT: In the laboratory, we evaluated Chlotothalonil degradation by a microbial consortium isolated from the biofilm formed on the gravel of wetlands constructed with a horizontal subsurface flow for treatment of agricultural wastewater, and we estimated the effect of the pesticide on the growth dynamics of the total heterotrophic community and the population of Pseudomonas spp. A chlorothalonil concentration (CLT) of 0,6 mg l-1 and two levels of dissolved organic carbon concentration (COD) of 20 and 100 mg l-1 (employing glucose as a carbon source) were used in the experiments conducted in a solution of synthetic waste water. The response variables were: residual CLT concentration, residual COD concentration, and counts of colony forming units (CFU) of heterotrophic bacteria and Pseudomonas spp. The control variables measured during the process to determine changes in the physicochemical conditions were: electrical conductivity, dissolved oxygen, pH, and redox potential. It was shown that the level of organic carbon concentration notably affected CLT degradation. With 100 mg l-1 of COD, a 99.7% degradation of CLT was attained after 168 h of trial; while 45.1% was attained with 20 mg l-1 of COD. In the chromatographic analysis no degradation products were detected.RESUMEN: A escala de laboratorio se evaluó la degradación del clorotalonilo (CLT) por un consorcio microbiano aislado de la biopelícula formada en la grava de humedales construidos de flujo subsuperficial horizontal, usados para el tratamiento de agua residual agrícola, y se estimó el efecto del plaguicida en la dinámica de crecimiento de la comunidad de heterótrofos totales (HT) y la población de Pseudomonas spp. Una concentración de CTL de 0,6 mg l-1 y dos niveles de concentración de carbono orgánico disuelto (COD) de 20 y 100 mg l-1 (empleando glucosa como fuente de carbono), fueron usados en la experimentación llevada a cabo en una solución de agua residual sintética. Las variables respuesta fueron: concentración residual de CLT, concentración residual de COD, y recuento de unidades formadoras de colonias (UFC) de las poblaciones de HT y Pseudomonas spp. Las variables control que se midieron durante el proceso para determinar cambios en las condiciones sicoquímicas del medio, fueron: conductividad eléctrica, oxígeno disuelto, pH y potencial redox. Se comprobó que el nivel de concentración de carbono orgánico afectó notablemente la degradación del CLT. Con 100 mg l-1 de COD se alcanzó 99,7% de degradación de CLT a las 168 horas del ensayo; en tanto que 45,1%, se alcanzó con 20 mg l-1 de COD. En el análisis cromatográ co no se detectaron productos de degradación

A review of multivariate statistical methods for analysing water quality

RESUMEN: En los ecosistemas acuáticos se monitorea el agua para determinar sus variaciones espacio-temporales, generando grandes y complejas matrices de datos que requieren herramientas que ayuden en la interpretación de los mismos, para que los administradores de los recursos hídricos puedan informar a la sociedad el deterioro de estos y tomar medidas correctivas. El presente artículo es una revisión de tema cuyo objetivo es el examen de técnicas estadísticas multivariadas usadas para examinar la variabilidad espacio-temporal de la calidad del agua. En él se presentan diversas técnicas como el análisis factorial, que se usa con el fin de disminuir la dimensionalidad de los datos y construir factores subyacentes o variables latentes que generen las variables observadas, estos factores pueden usarse e interpretarse como índices de calidad del agua construidos a partir de los datos recolectados; también se presenta en análisis de clúster y el análisis discriminante que se usan comúnmente para estudiar la variabilidad espacial, estudiando similaridades entre períodos o estaciones de muestreo, estas tres técnicas se usan comúnmente con fines exploratorios; para objetivos más complejos como el modelamiento y la predicción, se presentan los modelos jerárquicos, de regresión múltiple y de ecuaciones estructurales. Para todos los métodos se presenta su funcionalidad y aplicabilidad y se ilustran usando casos de estudio. Esta revisión describe cómo estos métodos pueden utilizarse con miras a estudiar la calidad del agua con el fin de monitorear espacial y temporalmente la variabilidad de las medidas tomadas.ABSTRACT: In aquatic ecosystems is monitored the water to determine their space-temporary variations, generating large and complex arrays of data that require tools that assist in the interpretation thereof, for managers of water resources can inform society the deterioration of these and take corrective action. This review is a revision of multivariate statistical techniques used to examine the spatial and temporal variability of water quality. We consider few techniques like Factor Analysis, which is used in order to reduce the dimensionality of the data and build underlying latent variables or factors that produce the observed variables, these factors can be used as water quality indexes built from the data collected; we also consider cluster and discriminant analysis than is commonly used to study the spatial variability and studying similarities between periods or sampling stations, these three techniques are commonly used for exploratory purposes; for more complex goals such as modeling and prediction, hierarchical models, Multiple Regression and Structural Equations are presented. For all methods, we present their functionality and usability methods and illustrated using case studies. This review describes how these methods can be used in order to study water quality for monitoring spatial and temporal variability of the measures taken

Efectos del triclosán sobre la movilidad espermática en Oreochromis spp.

El desarrollo industrial ha generado la creación de nuevos productos que han mejorado la calidad de vida. De tal forma, se ha impulsado el consumo de fármacos, cosméticos, artículos de limpieza y de cuidado personal, entre otros. Éstos denominados contaminantes emergentes han sido de uso frecuente en las últimas décadas ocasionando una fuerte presión para los hábitats acuáticos y considerándose como factores de riesgo para la salud de los seres vivos. Un ejemplo es el triclosán (TCS), reconocido por su acción fungicida y presente en productos de aseo como antibacteriales, cuidado personal, jabones líquidos y enjuagues bucales. Desafortunadamente se ha encontrado en aguas crudas y residuales teniendo interacción con los ecosistemas acuáticos e incidiendo en la calidad de vida de los individuos, alterando funciones metabólicas y en consecuencia a la cadena trófica por efecto de bioacumulación. De tal forma, en esta investigación se evaluó el efecto del triclosán en la movilidad espermática de machos sexualmente maduros de Oreochromis spp. que fueron sometidos a un diseño experimental con tres factores: concentración de triclosán (0, 50, 120 y 190 µg/L), pH (7 y 9) y tiempo de exposición (0, 3 y 7 días). Los resultados evidenciaron una disminución significativa en la movilidad rápida y por lo tanto un aumento significativo para algunos tratamientos en la movilidad media y lenta. Los resultados permiten concluir que la interacción entre los factores evaluados pudo incidir en la alteración de la estructura celular espermática y a nivel mitocondrial disminuyendo su movilidad por una baja síntesis de adenosin trifosfato

Aplicación de la coagulacion por barrido para la remocion de metales en aguas naturales empleadas en ganados lecheros

RESUMEN: Utilizar agua contaminada para lavar las ubres de los animales y los utensilios, entre otros, es causa de la presencia de microorganismos patógenos y de posibles residuos de plaguicidas, antibióticos y metales en la leche cruda. El lavado con agua potable de excelente calidad, previo al ordeño, es un arma fundamental para reducir la contaminación de la leche y evitar que estos compuestos se adsorban en la piel de la ubre y luego migrar a la leche. Se empleó el sulfato de aluminio, cloruro férrico y chitosan, para la eliminación de la turbiedad, color y COT en aguas naturales empleadas en las actividades diarias de un ganado lechero, además se evaluó la eliminación de metales como el cobre, cobalto y zinc encontrados frecuentemente en aguas naturales de algunas regiones de Colombia, empleando en este caso la coagulación por barrido para mejorar la eficiencia de eliminación. El cloruro férrico resultó ser el coagulante más efectivo para la eliminación convencional de turbiedad, color y COT con porcentajes de eliminación mayores al 70% y una dosis de coagulante de 60 mg/L, mientras que para la eliminación de metales las dosis óptimas fueron de 235 mg/L y 500 mg/L para sulfato de aluminio, y de 300 mg/L y 510 mg/L para cloruro férrico, logrando porcentajes de eliminación por encima del 80% para casi todos los metales. El chitosan no presentó grandes eficiencias de eliminación comparado con los otros coagulantes.ABSTRACT: Use contaminated water to wash the teats of animals and tools, among others, is due to the presence of potential pathogens and pesticide residues, antibiotics and metals in raw milk. Washing with water of excellent quality, premilking is a key to reduce the contamination of milk and prevent these compounds are adsorbed on the skin of the udder and then migrate to milk gun. Aluminum sulfate, ferric chloride and chitosan for the removal of turbidity, color and TOC in natural waters used in the daily activities of a dairy herd, plus the removal of metals such as copper, cobalt and zinc was assessed found was used frequently in natural waters in some regions of Colombia, in this case using the sweep coagulation to improve the removal efficiency. Ferric chloride was the most effective coagulant for conventional removal of turbidity, color and TOC removal percentages greater than 70% and a coagulant dose of 60 mg/L, while for the optimum metal removal doses were 235 mg/L and 500 mg/L aluminum sulfate, and 300 mg/L and 510 mg/L of ferric chloride, achieving removal percentages above 80 % for most metals. Chitosan did not show large removal efficiencies compared to other coagulants

Efecto de la concentración del Metil Paratión y el extracto de levadura como factores de selección de microorganismos degradadores del pesticida a partir de suelos contaminados

El aislamiento y cultivo de microorganismos con capacidades para degradar loscontaminantes ambientales es importante para implementar planes de biorremediación.En este estudio se evaluó el efecto del extracto de levadura tanto en la capacidadde asimilación microbiana del pesticida organofosforado metil paratión, como en losprocesos de aislamiento de microorganismos útiles para de degradar este pesticida.Los microorganismos evaluados fueron obtenidos de suelo fresco fumigado históricamentecon este pesticida. Los ensayos se efectuaron con medios sólidos definidosenriquecidos con metil paratión (0-60 mg L–1) y extracto de levadura (0-0.5 g L–1).Se encontró que los microorganismos fueron capaces de asimilar hasta 5 mg L–1del metil paratión en ausencia de extracto de levadura sin evidenciar efectos tóxicos.La capacidad de asimilación aumentó a 10 mg L–1 en los cultivos enriquecidos con0.5 g L–1 de extracto de levadura.El extracto de levadura en las dosis usadas no afectó el aislamiento de microorganismos.Sin embargo, el aislamiento por siembra directa en medios enriquecidoscon metil paratión como única fuente de carbono se dificultó por el aporte de lamateria orgánica del suelo que permitió el crecimiento de cepas tolerantes sin capacidadpara degradar el pesticida