In this study, β-galactosidase enzyme from Kluyveromyces fragilis was immobilised on a commercial polyethersulfone membrane surface, 10 kDa cut-off. An integrated process, concerning the simultaneous hydrolysis-ultrafiltration of whey lactose was studied and working conditions have been fixed at 55°C and pH 6.9, the same conditions that are used for the industrial process of protein concentration. For the immobilisation, best results were obtained using 5% (v/v) of glutaraldehyde solution and 0.03 M galactose; the total activity recovery coefficient (TARC) was 44.2%. The amount of immobilised enzyme was 12.49 mg with a total activity of 86.3 LAU at 37°C, using 5% (w/v) lactose solution in phosphate buffer (100 mM pH 6.9). The stability of the immobilised enzyme was approximately 585 fold higher in comparison with the stability of free enzyme. Multipoint covalent immobilisation improves the stability of the enzyme, thereby enhancing the decision to use the membrane as a filtering element and support for the enzyme immobilisation.
W pracy przedstawiono wyniki badań na możliwością biodegradacji fosforanów w bioreaktorze z enzymatycznymi membranami ultrafiltracyjnymi. W procesie immobilizacji stosowano poliakrynitrylowe membrany kapilarne, modyfikowane wodzianem hydrazyny i aldehydem glutarowym. Ultrafiltracyjne membrany enzymatyczne testowano ściekami symulowanymi, zawierającym 5 mgP/dm3 (w formie K2HPO4). Podczas trwania sześciogodzinnej ultrafiltracyjnej biodegradacji z zastosowaniem wyznaczonych eksperymentalnie parametrów procesowych usunięto 53,3% fosforanów.
EN
The immobilization of enzymes on ultrafiltration capillary membranes made from polyacrylonitryle modified with hydrazine hydrate and glutaraldehyde and their application to the biodegradation of phosphates was examined. Ultrafiltration enzymatic membranes were by simulated dipotassium phosphate wastewaters which contained 5 mgP/dm3 (as K2HPO4). Carrying out ultrafiltration with assigned optimal parameters enable an 53.3% degradation after 6 hours.
W bioreaktorze membranowym obserwuje się zwiększoną intensywność procesu biodegradacji związków organicznych. Na zjawisko ma wpływ proces separacji niektórych zanieczyszczeń na membranie, a tym samym ich kumulacja w bioreaktorze. W artykule podano stałe szybkości reakcji (k) dla trzech rodzajów mediów: modelowych ścieków zawierających substancje powierzchniowo czynne, ługi czerwone oraz mieszaniny wymienionych ścieków.
EN
The paper describes a research on the treatment of wastewater in a membrane bioreactor which showed intensification of organics biodegradation. This was influenced by separation of some contaminants on a membrane, and thus their accumulation n the bioreactor. The article presents the constant (k) for the biodegradation rate for three types of wastewater.
4
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
This study determines the basic parameters of Monod kinetics for microbial growth within a membrane bioreactor using the Zenon ZeeWeed 10 MBR system. The influent nitrate concentration was kept at 70 ± 2 mg L-1 NO3ˉ. During the experiments a constant concentration of activated sludge was maintained at approximately 0.76 g L-1 under anoxic conditions. Sucrose was added to the activated sludge as a carbon source. The Monod kinetic parameters were calculated by numerical interpolation, by considering experimental data. The maximum specific growth rate of the biomass was determined to be 0.31 h-1, half-saturation constant 5.4 mg L-1, and yield coefficient 0.35 mg biomass mg-1 COD. Afterwards, a dynamic simulation was performed within the calculated parameters. The dynamic concentration profiles for substrate and biomass were determined at different dilution rates within the range of 0.8 to 5 d-1.
A membrane bioreactor comprising two zones with the different enzyme forms was proposed. Enzyme immobilization on the membrane surface is achieved by adsorption and the thickness of enzyme layer can be varied during the increasing of biocata-lyst inactivation. Advantages of the enzyme mass division into two zones were presented.
Membrane separation technologies equipped with ceramic membranes have shown good operational results, high robustness and reliability. In this study, a combination of Moving Bed Biofilm Reactor (MBBR) & Membrane Bioreactor (MBR) (pilot scale) was investigated for fouling control optimisation. The system was operated with flat-sheet microfiltration (MF) ceramic membranes. Because of the attached biofilm in the MBBR, it could work stably and effectively with different loading rates, which reduces the load on the membrane surface. Influences of sludge recirculation and flux on the transmembrane pressure (TMP) value and thus impact on fouling development were investigated. Intensive aeration, backwash as well as the implementation of NaOCl were used as physical and chemical cleaning, respectively. The chemical cleaning efficiency reaches up to 70% and could be increased after further research. After the determination of optimal operational conditions, the normalised permeability value (PN) was effectively maintained with a slight TMP increase.
Przedstawiono rozwiązania techniczne bioreaktorów membranowych z warstwą biofilmu oraz omówiono ich zastosowania. Szczególną uwagę zwrócono na reaktory, w których mikroorganizmy są immobilizowane na powierzchni membrany, a membrana pełni równocześnie funkcję transportową dla substratów w formie ciekłej i gazowej. Interesującym przypadkiem jest natlenianie membranowe. Opisano efektywną realizację równoczesnych procesów aerobowych oraz anaerobowych w jednym reaktorze. Przedstawiono przegląd stosowanych membran z uwzględnieniem cech konstrukcyjnych i materiałowych.
EN
Technical solutions of membrane biofilm reactors were presented with description of application, key parameters for process realization and control. Bioreactors in which microorganisms are immobilized on the membrane surface and simultaneously membrane is used to transport liquid or gaseous substrates into the biofilm were particularly considered. An interesting case represents the membrane oxygenation. It is possible to achieve simultaneous realization of integrated aerobic and anaerobic processes in a single reactor. The overviewof applied membranes regarding their construction and material aspects is presented.
W pracy przedstawiono możliwość wykorzystania membranowych technik separacji w sekwencyjnych reaktorach porcjowych stosowanych do biologicznego oczyszczania wybranych strumieni ścieków. Dokonano przeglądu piśmiennictwa w zakresie badań laboratoryjnych oraz doświadczeń eksploatacyjnych oczyszczania ścieków w membranowych systemach porcjowych (Sequencing Batch Membrane Bioreactor). Wykazano, że zastosowanie technik membranowych w systemach SBR pozwala w prosty sposób zmodyfikować charakterystykę pracy reaktora i uzyskać wysokie efekty usuwania zanieczyszczeń ze ścieków komunalnych i przemysłowych. Modyfikacja klasycznego reaktora porcjowego poprzez zastosowanie przestawionego w pracy rozwiązania pozwala na modernizację istniejących już oczyszczalni, których sprawność jest za niska w odniesieniu do bieżących potrzeb.
EN
The present papers reports the results of the application of membrane technologies in sequencing batch reactor for biological treatment of some types wastewater. The article contains a literature review in aspect of laboratory scale and half-technical studies of the wastewater treatment in a Sequencing Batch Membrane Bioreactor SBMBR. Application of membrane technologies in SBR systems permits modification of the SBR's operating strategies and obtain a high efficiency pollutants removal from municipal and industrial wastewater. The modification of a classical SBR using the solution introduced in this paper allows the modernizing of existing Wastewater Treatment Plants, the efficiency of which is too Low in relation to current needs.
Dwufazowy bioreaktor membranowy stanowi interesujące rozwiązanie procesowe, w szczególności doprowadzenia reakcji z udziałem reagentów o charakterze hydrofilowym i hydrofobowym. W prezentowanej pracy przedstawiono model matematyczny dwufazowego bioreaktora membranowego pracującego w warunkach okresowych i ciągłych, określający zmiany stężeń poszczególnych reagentów w obu fazach zweryfikowany pozytywnie wynikami uzyskanymi dla reakcji syntezy dipeptydu ZAIaPheOMe prowadzonej przy udziale enzymu - termolizyny w układzie octan etylu - woda.
EN
Membrane two-phase bioreactor is an interesting arrangement to carry out the reaction with the reactants of hydrophilic and hydrophobic features. The paper presents the mathematical model of membrane Iwo-phase bioreactor working under steady- and unsteady- state conditions that describes the concentration changes of reactants in both phases positive verified with data of enzymatic dipeptide ZAIaPheOMe synthesis by the use enzyme - thermolysin, in two-phase ethyl acetate - water system.
Celem badań było ustalenie najkorzystniejszego czasu prowadzenia faz w cyklu pracy sekwencyjnego bioreaktora membranowego w procesie współoczyszczania ścieków przemysłowych, wpływającego na zmniejszenie głównie stężenia fosforu fosforanowego. Układ badawczy składał się z bioreaktora membranowego z zainstalowanym wewnątrz modułem membranowym oraz zbiornika uśredniającego. Udział odcieków wynosił 10% obj. Osad nadmierny na bieżąco usuwano z reaktora SBR w celu utrzymania stałego stężenia na poziomie 3,5 g/dm3. Obciążenie osadu ładunkiem zanieczyszczeń wynosiło 0,06 g ChZT/g s.m. d, a stężenie tlenu kształtowało się na poziomie 3 mg/dm3. Bioreaktor membranowy pracował w dwóch cyklach na dobę. Faza mieszania z napełnianiem trwała 4 h, napowietrzanie 7 h, sedymentacja 30 min, odprowadzenie sklarowanych ścieków 30 min. Następnie po 4 tygodniach pracy w tych warunkach zmodyfikowano cykl pracy sekwencyjnego bioreaktora membranowego poprzez skrócenie ich przebiegu oraz wprowadzenie dodatkowych dwóch faz denitryfikacji i nitryfikacji. Czas prowadzenia poszczególnych faz pracy bioreaktora był następujący: napełnianie wynosiło 10 min z równoczesnym mieszaniem, trwającym łącznie 3 h, napowietrzanie 4 h, mieszanie 1 h, napowietrzanie 3 h, sedymentacja 30 min i dekantacja oczyszczonych ścieków 30 min. Analizując otrzymane wyniki, wykazano poprawę efektywności współoczyszczania badanej mieszaniny ścieków po wprowadzeniu zmian w cyklach pracy bioreaktora membranowego. Wprowadzone zmiany czasów poszczególnych faz procesowych reaktora MSBR spowodowały obniżenie stężenia P-PO4 3– z 4,8 do wartości 2,9 mg/dm3.
EN
The aim of presented study which was associated with modification of the various work cycle phases duration in the membrane bioreactor, was to reduce the concentration of phosphate phosphorus during the leachate co-treatment with dairy wastewater. The experimental set-up was comprised of the membrane bioreactor equipped with the immersed membrane module installed inside the reactor chamber, and the equalization tank. During the co-treatment experiment performance the excessive activated sludge was constantly removed from the membrane bioreactor in order to keep its concentration at 3.5 g/dm3. The load of the sludge with the contaminants was equal to 0.06 g COD/g d.m. d. The concentration of oxygen was equal to 3 mg/dm3. The share of the leachates in the co-treated mixture was equal to 10% vol. The membrane bioreactor worked as the sequential biological reactor, in two cycles per day. Duration of each phase was equal as follows: filling - 10 mins - with concurrent mixing phase lasting for 4 hrs, aeration phase - 1 hr, sedimentation - 30 mins and removal from purified wastewater - 30 mins. After 4 weeks under these conditions, the modification of the sequential membrane bioreactor’s work cycle was made. Duration of particular phases was shortened and two phases of denitrification and nitrification were introduced. Work cycle phases were modified as follows: filling - 10 mins - with concurrent mixing phase lasting for 3 hrs, aeration phase - 4 hrs, mixing phase - 1 hr, aeration phase - 3 hrs, sedimentation - 30 mins and removal from purified wastewater - 30 mins. Based on research, it was found that the change in membrane bioreactors’s work cycle affect effectiveness of treated mixture. Alteration of MSBR reactor particular phases duration caused reduction of concentration of P-PO4 3– from 4.8 to 2.9 mg/dm3.
12
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
The aim of this study was to determine the effect of powdered activated carbon on fouling intensity of capillary membranes working in the submerged membrane bioreactor during the treatment of synthetic municipal wastewater loaded with organic compounds. The research were carried out in a membrane bioreactor including a capillary ultrafiltration module made of polyethersulfone. The feed used in the presented study was synthetic municipal wastewater which was prepared in order to include high organic content. Moreover, the volumetric flux of the treated wastewater and the percentage of reversible and irreversible fouling were determined. It was found that activated carbon addition to a membrane bioreactor (MBR) treating wastewater reduced irreversible fouling. The volumetric flux of the treated wastewater for PAC-assisted MBRs was higher by approximately 40% as compared to the volumetric flux of the treated wastewater without any sorbents.
PL
Celem niniejszej pracy było określenie wpływu dodatku sproszkowanego węgla aktywnego na intensywność zjawiska foulingu membran kapilarnych zanurzonych w bioreaktorze membranowym podczas oczyszczania syntetycznych ścieków komunalnych obciążonych związkami organicznymi. Badania prowadzono w bioreaktorze membranowym z zanurzonym ultrafiltracyjnym modułem kapilarnym wykonanym z polieterosulfonu. Substratem badań były syntetyczne ścieki komunalne, preparowane tak aby charakteryzowały się wysoką zawartością związków organicznych. W trakcie prowadzenia badań wyznaczano objętościowy strumień ścieków oczyszczonych oraz procentowy udział foulingu całkowitego, który jest sumą foulingu odwracalnego i nieodwracalnego. Wykazano, że dodatek węgla aktywnego do bioreaktora membranowego zmniejszył intensywność nieodwracalnego zjawiska blokowania membran. Objętościowy strumień ścieków oczyszczonych w obecności PAC były wyższy w porównaniu do strumienia ścieków oczyszczonych bez dodatku sorbentu średnio 40%.
In this study, [Beta]-galactosidase enzyme from Kluyveromyces fragilis was immobilised on a commercial polyethersulfone membrane surface, 10 kDa cut-off. An integrated process, concerning the simultaneous hydrolysis–ultrafiltration of whey lactose was studied and working conditions have been fixed at 55[degrees]C and pH 6.9, the same conditions that are used for the industrial process of protein concentration. For the immobilisation, best results were obtained using 5% (v/v) of glutaraldehyde solution and 0.03 M galactose; the total activity recovery coefficient (TARC) was 44.2%. The amount of immobilised enzyme was 12.49 mg with a total activity of 86.3 LAU at 37[degrees]C, using 5% (w/v) lactose solution in phosphate buffer (100 mM pH 6.9). The stability of the immobilised enzyme was approximately 585 fold higher in comparison with the stability of free enzyme. Multipoint covalent immobilisation improves the stability of the enzyme, thereby enhancing the decision to use the membrane as a filtering element and support for the enzyme immobilisation.
Membrane bioreactor (MBR) is stable and rising wastewater treatment reactor though membrane fouling and energy expenditure remain operational impediments and challenges for the wider deployment of the MBR technology. The majority of municipal wastewater contains low quantities of suspended, dissolved inorganic and organic particles. Proteins, carbohydrates, synthetic detergents, lignin, soaps, lipids and their decomposition products, along with many natural and synthetic organic chemicals from industrial processes, are also examples of impurities present in water. In addition, municipal wastewater contains a variety of inorganic chemicals, such as heavy metals, which might have phytotoxic and health consequences, limiting its usage in agriculture. In this study, an electrochemical membrane bioreactor (EMBR) has been developed to reduce several impurities from real municipal wastewater; moreover bioelectricity was also generated simultaneously. The maximum removal of biological oxygen demand (BOD), chemical oxygen demand (COD) and total dissolved solid (TDS) were 35.57%, 31.55%, and 32.84 %, respectively, after a 5-day experimental run.
15
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
The application of membrane separation to the biological treatment processes by activated sludge eliminates the secondary clarifier. The solution introduces significant differences in clarification process, as the retention of biomass separated on membranes does not depend on sludge sedimentation properties. Thus, in membrane bioreactors a high biomass concentration and a high flow rate can be achieved. Such specific conditions impose the growth of characteristic activated sludge population which differs from conventional process with respect to biotic community composition and its performing. Therefore, by employing membrane separation it is possible to influence the wastewater effluent parameters, that is the efficiency of biological treatment. Computer modeling has become a helpful tool in analysis of performance and effectweness of wastewater treatment systems. The simulation presented in the text was carried out in GPS-X program which makes it possible to create the model of wastewater treatment plant, run the simulation and subsequently interpret the results and draw appropriate conclusions. Assuming parameters at the entry point of treatment process, the performance of membranę separation system in comparison with conventional activated sludge system was examined.
PL
Wykorzystując separację membranową w procesach biologicznego oczyszczania ścieków metodą osadu czynnego, eliminuje się z układu osadnik wtórny. Taka zmiana układu technologicznego jest możliwa, ponieważ efektywność zatrzymania biomasy w wyniku separacji membranowej nie zależy od właściwości sedymentacyjnych osadu. W reaktorach membranowych mogą być osiągane wysokie stężenia biomasy i duże natężenia przepływu ścieków przez układ. Specyficzne warunki w bioreaktorze powodują wykształcenie charakterystycznej populacji osadu czynnego, która różni się pod względem składu biocenozy i funkcjonowania od osadu w układzie konwencjonalnym. Zastosowanie separacji membranowej wpływa więc na parametry ścieków w odpływie z oczyszczalni, czyli na skuteczność biologicznego oczyszczania. W pracy przedstawiono analizę działania oraz ocenę efektywności usuwania zanieczyszczeń w systemie z bioreaktorem membranowym (MBR). Jako narzędzie wykorzystano symulację komputerową z zastosowaniem programu GPS-X. Jako układ odniesienia, służący do oceny efektywności MBR, przyjęto model oczyszczalni konwencjonalnej z bioreaktorem przepływowym osadu czynnego oraz osadnikiem wtórnym w systemie MUCT (Modified University of Cape Town). W celu porównania układów analizę przeprowadzono przy identycznej charakterystyce ilościowej i jakościowej ścieków dopływających do badanych systemów.
Zbadano efektywność procesu wytwarzania ramnolipidu przez Pseudomonas fluorescensc w hodowli okresowej, z dozowaniem substratu i w MGR. W celu ciągłego odbioru ramnolipidu w MBR zastosowano ultrafiltracyjną membranę ceramiczną. Substratem węglowym we wszystkich hodowlach był heksadekan. Uzyskane wyniki jednoznacznie wskazują, że odbiór produktu sprzyja jego nadprodukcji i zastosowanie bioreaktora membranowego również w tego typu procesach przynosi wymierne efekty.
EN
Efficiency of rhamnolipid production by Pseudomonas fluorescensc in batch culture with substrate dosing and in MBR was investigated. Hexadecane was the carbon substrate in all cultures. In order to collect rhamnolipid continuously a ceramic ultrafiltration membrane was applied. The results clearly show that the product collection promotes its overproduction and the use of membrane bioreactor in this type of process brings notable results.
Do rozwiązania problemu doprowadzenia ścieków zawierających BTEX do wymaganego normami poziomu, zaproponowano powiązanie strefy biodegradacji z dwoma modułami membranowymi. Poprzez kilkukrotne zagęszczenie biomasy Acinetobacter baumannii przy kilkudniowych czasach przebywania udało się znacząco zmniejszyć stężenie benzenu w strumieniu opuszczającym układ biodegradacji. Aby jednak uzyskać stężenie spełniające normy, niezbędne jest doczyszczenie tego strumienia stosując RO lub NF.
EN
To solve a problem of purification of wastewater containing BTEX to the required standards, the integration of biodegradation zone and two membrane modules was proposed. The concentration of benzene in stream leaving the biodegradation zone was significantly reduced using the method of thickening Acinetobacter baumannii biomass several times in a few days residence time period. However, for concentrations meeting standards, it is necessary to purify deeper this stream using RO or NF.
W pracy podjęto badania mające na celu wykorzystanie szczepów bakteryjnych do regeneracji sorbentów stosowanych do usuwania lotnych związków organicznych ze strumienia gazu. Dla wybranych związków: benzenu i butanolu-1 opracowano równania kinetyczne, równowagę procesu adsorpcji i absorpcji oraz desorpcji i ekstrakcji a następnie przeprowadzono proces zintegrowany: desorpcji z węgla aktywnego lub ekstrakcji z absorbera organicznego i biodegradacji.
EN
Studies devoted to microbial regeneration of sorbents used to remove volatile organic compounds from gas stream are presented in the paper. For selected compounds: benzene and butanol-1 kinetic equations and equilibrium of adsorption, absorption from gas, desorption and extraction to water phase were developed. Then the integrated process: desorption from activated carbon or extraction from organic absorbent and biodegradation process was carried out.
Celem pracy było określenie efektywności współoczyszczania odcieków ze składowiska odpadów komunalnych ze ściekami mleczarskimi w tlenowym bioreaktorze membranowym (MSBR). Pracował on w systemie SBR i był wyposażony w zanurzony kapilarny moduł membranowy z zainstalowanym systemem umożliwiającym jego mycie wsteczne. Układ pracował w systemie dwóch cykli na dobę. Stężenie osadu czynnego w komorze reakcyjnej utrzymywano na poziomie 4,0 g/dm3, natomiast stężenie tlenu wynosiło około 3 mg O2/dm3. Udziały procentowe odcieków zmieniano w zakresie wartości od 5 do 15% objętości. Obciążenie osadu ładunkiem zanieczyszczeń kształtowało się na poziomie 0,06 g ChZT/g s.m. d. Kryterium oceny stopnia oczyszczenia ścieków była zmiana wartości wskaźników zanieczyszczeń charakteryzujących ścieki oczyszczane i odprowadzane z bioreaktora. Oznaczenia wykonano zgodnie z obowiązującymi polskimi normami. Wyznaczano: odczyn, ChZT, BZT5, OWO, OW, stężenia fosforu fosforanowego, azotu azotanowego oraz amonowego. Wykazano, że udział procentowy odcieków w mieszaninie ścieków współoczyszczanych nie powinien przekraczać 10% objętości.
EN
The aim of the study was to determine the effectiveness of the municipal landfill leachates and dairy wastewaters co-treatment in the aerobic membrane bioreactor. The bioreactor was operated in the SBR system and was equipped with immersed capillary membrane module, which enabled the performance of washing via backflushing. The system was operated in the system of two cycles per day. The concentration of the activated sludge in the membrane bioreactor was equal to 4.0 g/dm3, and the oxygen concentration in the aeration chamber was at the level of 3.0 g O2/m3. The percentage share of leachates was changed in the range from 5 vol.% to 15 vol.%. The sludge loading with contaminants was established at the level of 0.06 g COD/gTSd. The main criterion for the estimation of the effectiveness of the treatment process was the change of parameters indicating impurities content in crude and treated wastewaters. All analysis were made according to the polish standards. Following parameters were analysed: pH, COD, BOD5, contents of TOC, TC and concentrations of phosphate phosphorus, total nitrogen, nitrate nitrogen and ammonium nitrogen. The results revealed that the volume of leachate in the treated mixture should not exceed 10 vol.%.
The fluorescence in situ hybridization (FISH) method is widely used to identify various types of cells. In comparison to cultivation dependent methods, identification of microbes by FISH is easier and generally takes several hours. A review of improvements to the FISH method has been presented, its advantages and disadvantages, as well as examples of application. Particular consideration was given to the efficiency of identification of microbes in samples taken from sewerage. The effectiveness of the method was confirmed by the results obtained in samples from the membrane bioreactor.
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.