Treatment of evaporative water from brewer’s yeast concentration by Fenton and Fenton-like processes

• Autorzy: Michel M. M. , Reczek L. , Siwiec T. , Rudnicki P.

Identyfikatory

DOI

10.24425/122287

Warianty tytułu

PL

Oczyszczanie wody wyparnej z zatężania gęstwy drożdżowej w procesie Fentona

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Evaporative water from yeast slurry concentration is acidic, low mineralized and contains large amounts of dissolved organic contaminants. The treatment of evaporative water from yeast slurry concentration by Fenton (Fe(II)/H₂O₂) and Fenton-like (Fe(III)/H₂O₂) reactions has been studied. The processes in terms of system variables have been compared: catalyst and oxidant doses, initial pH, temperature of reaction, and the reaction kinetic. For determination of mineralization efficiency the total organic carbon (TOC) in water before and after reactions was measured. The Fenton reaction was more efficient for mineralization of organic compounds: the highest efficiency of TOC removal was 45–50%, while for the Fenton-like it was 20–30%. The pH adjustment of evaporative water in the range of 2–5 did not change the efficiency of treatment. Temperature of 30°C was the most favorable for both reactions. The Lumped Kinetic Model fitted very well the experimental results. The reaction rate analysis indicated that the rate of direct mineralization of organic compounds is similar to the rate of its oxidation to organic intermediates, its selectivity factor was more favorable to the Fenton reaction. The strong correlation between chemical oxygen demand (COD) and TOC in evaporative water after the Fenton and Fenton-like reactions has been determined, providing a simple tool for calculating COD on the basis of values of TOC measurement.

PL

Woda wyparna z zatężania gęstwy drożdżowej jest kwaśna, nisko zmineralizowana i zawiera dużą ilość rozpuszczonych związków organicznych. W pracy badano oczyszczanie wody wyparnej w reakcji Fentona (Fe(II)/H₂O₂) i pokrewnej (Fe(III)/H₂O₂). Porównywano procesy przy następujących zmiennych: dawki katalizatorów i utleniacza, pH początkowe, temperatura i kinetyka reakcji. Efektywność oceniano poprzez pomiar ogólnego węgla organicznego przed i po reakcji. Związki organiczne były bardziej skutecznie mineralizowane w reakcji Fentona: najwyższa efektywność usuwania OWO wynosiła 45–50%, a w reakcji pokrewnej jedynie 20–30%. Korekta odczynu wody wyparnej w zakresie 2–5 pH nie wpłynęła na efektywność oczyszczania. Temperatura 30°C była najbardziej korzystna dla obydwu reakcji. Model kinetyczny o parametrach skupionych bardzo dobrze opisywał wyniki badań eksperymentalnych. Analiza szybkości reakcji wykazała, że jest ona zbliżona w przypadku mineralizacji organicznych składników oraz utleniania do produktów pośrednich, a współczynnik selektywności reakcji był korzystniejszy dla procesu Fentona. Określono silną korelację pomiędzy parametrami ChZT i OWO w wodzie po reakcji Fentona i pokrewnej, co może być przydatnym do obliczania ChZT na podstawie pomiaru OWO.

Słowa kluczowe

EN

chemical oxidation; COD removal; industrial water; TOC removal; water reuse

PL

utlenianie chemiczne; usuwanie ChZT; woda przemysłowa; usuwanie OWO; ponowne wykorzystanie wody

• Wydawca: Institute of Environmental Engineering, Polish Academy of Sciences
• Czasopismo: Archives of Environmental Protection
• Rocznik: 2018
• Tom: Vol. 44, no. 3
• Strony: 11--18
• Opis fizyczny: Bibliogr. 22 poz., tab., wykr.

Twórcy

autor

Michel M. M.

• Warsaw University of Life Sciences – SGGW, Poland

autor

Reczek L.

• Warsaw University of Life Sciences – SGGW, Poland

autor

Siwiec T.

• Warsaw University of Life Sciences – SGGW, Poland

autor

Rudnicki P.

• ChemTech Company, Poland

Bibliografia

• 1. Ayodele, O.B., Lim, J.K. & Hameed, B.H. (2012). Degradation of phenol in photo-Fenton process by phosphoric acid modified kaolin supported ferric-oxalate catalyst: Optimization and kinetic modelling, Chemical Engineering Journal, 197, pp. 181-192.
• 2. Babuponnusami, A. & Muthukumar, K. (2014). A review on Fenton and improvements to the Fenton process for wastewater treatment, Journal of Environmental Chemical Engineering, 2, pp. 557-572.
• 3. Bautista, P., Mohedano, A.F., Gilarranz, M.A., Casas, J.A. & Rodríguez, J.J. (2007). Application of Fenton oxidation to cosmetic wastewaters treatment, Journal of Hazardous Materials, 143, pp. 128-134.
• 4. Bautista, P., Casas, J.A., Zazo, J.A., Rodriguez, J.J. & Mohedano, A.F. (2014). Comparison of Fenton and Fenton-like oxidation for the treatment of cosmetic wastewater, Water Science and Technology, 70, 3, pp. 472-478.
• 5. Guedes, A., Madeira, L., Boaventura, R. & Costa, C. (2003). Fenton oxidation of cork cooking wastewater - overall kinetic analysis, Water Research, 37, pp. 3061-3069.
• 6. He, F. & Lei, L. (2004). Degradation kinetics and mechanisms of phenol in photo-Fenton process, Journal of Zhejiang University Science, 5, pp. 198-205.
• 7. Iurascu, B., Siminiceanu, I., Vione, D., Vicente, M.A. & Gil, A. (2009). Phenol degradation in water through a heterogeneous photo-Fenton process catalyzed by Fe-treated laponite, Water Research, 43, pp. 1313-1322.
• 8. Kavitha, V. & Palanivelu, K. (2005). Destruction of cresols by Fenton oxidation process, Water Research, 39, pp. 3062-3072.
• 9. Lucas, M.S. & Peres, J.A. (2009). Removal of COD from olive mill wastewater by Fenton’s reagent: Kinetic study, Journal of Hazardous Materials, 168, pp. 1253-1259.
• 10. Michel, M.M., Reczek, L., Siwiec, T. & Rudnicki, P. (2014). Applying the coagulation and reverse osmosis for water recovery from evaporative water, Annals of Warsaw University of Life Science - SGGW Land Reclamation, 46, 4, pp. 29-38.
• 11. Mitsika, E.E., Christophoridis, Ch. & Fytianos, K. (2013). Fenton and Fenton-like oxidation of pesticide acetamiprid in water samples: Kinetic study of the degradation and optimization using response surface methodology, Chemosphere, 93, pp. 1818-1825.
• 12. Nesheiwat, F.K. & Swanson, A.G. (2000). Clean contaminated sites using Fenton’s reagent, Chemical Engineering Progress, 96, pp. 61-66.
• 13. Neyens, E. & Baeyens, J. (2003). A review of classic Fenton’s peroxidation as an advanced oxidation technique, Journal of Hazardous Materials, B98, pp. 33-50.
• 14. Parsons, S. (2004). Advanced oxidation processes for water and wastewater treatment, IWA Publishing, London 2004.
• 15. Perdigon-Melon, J.A., Carbajo, J.B., Petre, A.L., Rosal, R. & Garcia- -Calvo, E. (2010). Coagulation-Fenton coupled treatment for ecotoxicity reduction in highly polluted industrial wastewater, Journal of Hazardous Materials, 181, pp. 127-132.
• 16. Pieczykolan, B., Płonka, I., Barbusiński, K. & Amalio-Kosel, M., (2013). Comparison of landfill leachate treatment efficiency using the advanced oxidation processes, Archives of Environmental Protection, 39(2), pp. 107-115.
• 17. Wang, S. (2008). A comparative study of Fenton and Fenton-like reaction kinetics in decolourisation of wastewater, Dyes and Pigments, 76, pp. 714-720.
• 18. Wang, X-J., Song, Y. & Mai, J-S. (2008). Combined Fenton oxidation and aerobic biological processes for treating a surfactant wastewater containing abundant sulphate, Journal of Hazardous Materials, 160, pp. 344-348.
• 19. Wang, S., Li, Z. & Yu, Q. (2017). Kinetic degradation of guar gum in oilfield wastewater by photo-Fenton process, Water Science and Technology, 75 (1), pp. 11-19.
• 20. Xu, M., Wu, Ch. & Zhou, Y. (2017). Advanced treatment of petrochemical secondary effluent by Fenton: performance and organics removal characteristics, Water Science and Technology, 75, 6, pp. 1431-1439.
• 21. Zou, H., Ma, W. & Wang, Y. (2015). A novel process of dye wastewater treatment by linking advanced chemical oxidation with biological oxidation, Archives of EnvironmentalProtection, 41(4), pp. 33-39.
• 22. Zúñiga-Benítez, H. & Peñuela, G.A. (2016). Degradation of ethylparaben under simulated sunlight using photo-Fenton, Water Science and Technology, 73, 4, pp. 818-826.

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2019).