Resumen de Assessment of carbamazepine removal from hospital wastewater in a non-conventional biofilter and the application of electro-oxidation as pre-treatment

Javier Alejandro Navarro Franco, Marco Antonio Garzón Zúñiga, Patrick Drogui, Blanca E. Barragán Huerta, Juan Manuel Vigueras Cortés, Eduardo Lozano Guzmán, Francisco Javier Moreno Cruz

• español

  Las aguas residuales hospitalarias (ARH) contienen fármacos que ocasionan efectos a la salud y el ambiente. Para este estudio se seleccionó la carbamazepina (CBZ) como contaminante modelo para evaluar la eficiencia de remoción de fármacos en un biofiltro no convencional (BF) empacado con astillas de madera (Prosopis) y roca porosa (tezontle). La electro-oxidación (EO) como pretratamiento también se evaluó. Se hizo crecer una biopelícula en el BF adaptada al ARH. Posteriormente, el ARH se enriqueció con altas concentraciones de CBZ (1 000 y 10 000 µg/l). La biomasa del BF no fue inhibida por estas concentraciones de CBZ, ya que la eficiencia de remoción de DQO (73 %) y NH4+-N (99 %) permanecieron constantes. El BF mostró una importante eliminación de CBZ por adsorción durante el arranque. La cama filtrante tuvo una capacidad de adsorción de 19.84 µg/g (Co = 10 000 µg/l). Después de la saturación del material filtrante, y operando en estado estable, el BF eliminó el 17.2 ± 7.4 % de CBZ por biotransformación, equivalente a 1 551 ± 664 µg/l de concentración. Esto es mayor que la concentración en la mayoría de los reportes para efluentes de ARH, AR municipales y AR farmacéuticas, que se encuentran entre 0.1 y 890 µg/l. Cuando se aplicó la EO como pretratamiento, la eficiencia de eliminación de CBZ aumentó a 55 ± 5.9 %. En este sistema híbrido, en la EO se biotransformó la CBZ y en el BF se removieron el nitrógeno y la DQO, y presentó desorción de CBZ.

• English

  Hospital wastewater (HWW) is characterized by a high drug concentration, which can cause endocrine effects and bacterial resistance, among others. For this study, carbamazepine (CBZ) was selected as a contaminant model to evaluate the removal efficiency from HWW of recalcitrant pharmaceuticals in a non-conventional biofilter (BF), packed with a mixture of wood chips (Prosopis) and porous rock (pouzzolane). The effect of electro-oxidation (EO) as pre-treatment was assessed as well. A biofilm adapted to the HWW was developed in the BF. The addition of high concentrations of CBZ (1 000 and 10 000 µg/l) to the influent HWW did not affect the removal efficiency of the BF to remove organic matter (73 %) and ammonia nitrogen (99 %), proving that the biomass was not inhibited by the CBZ’s concentration. The BF showed a significant removal of CBZ by adsorption during the start-up. The bed filter showed an adsorption capacity of 19.84 µg/g (Co = 10 000 µg/l). After the bed filter saturation operated in steady state, the BF removed by biotransformation 17.2 ± 7.4 % of CBZ which, in terms of concentration (1 551 ± 664 µg/l), is bigger than the concentration in most of the reports for hospital, pharmaceutical and municipal WW effluents, which are between 0.1 and 890 µg/l. By applying electro-oxidation as a pretreatment, the global removal efficiency of CBZ increased to 55 ± 5.96 %. In the hybrid system, the EO biotransformed the CBZ, and in the BF the nitrogen and the COD were removed and showed CBZ desorption.