Biologiczne oczyszczanie gazów w bioreaktorach trójfazowych

• Autorzy: Klepacka K. , Bartelmus G. , Gąszczak A. , Kasperczyk D.

Warianty tytułu

EN

Biological purification of exhaust gases in the trickle-bed bioreactors

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W pracy omówiono podstawy procesu biologicznego oczyszczania powietrza z lotnych związków organicznych (VOCs) w reaktorze trójfazowym, za pomocą immobilizowanych na złożu bakterii, przy przepływie współprądowym fazy gazowej i ciekłej. Określono kinetykę reakcji biodegradacji octanu etylu przez bakterie Pseudomonas fluorescens. Zaprezentowano wyniki badań własnych usuwania octanu etylu i octanu winylu z powietrza w reaktorze trójfazowym. Przedyskutowano wpływ zmian parametrów ruchowych na wydajność tego procesu.

EN

The fundamentals of the biological purification of the air from the volatile organic compounds (VOCs), by means of bacteria immobilized on the bed in the trickle-bed reactor, working at cocurrent flow of gas and liquid phases were discussed in this paper. First, the kinetics of ethyl acetate biodegradation by means of Pseudomonas fluorescens was determined experimentally. Then the experiments of the elimination of ethyl acetate and vinyl acetate from the air in trickle-bed bioreaactor were carried out. The influence of the variations of the technological parameters on the efficiency of this process was discussed.

Słowa kluczowe

PL

biodegradacja; reaktor trójfazowy

EN

biodegradation; trickle-bed reactor

• Wydawca: Instytut Inżynierii Chemicznej Polskiej Akademii Nauk
• Czasopismo: Prace Naukowe Instytutu Inżynierii Chemicznej Polskiej Akademii Nauk
• Rocznik: 2004
• Tom: nr 4
• Strony: 15--18
• Opis fizyczny: bibliogr. 49 poz.

Twórcy

autor

Klepacka K.

• Instytut Inżynierii Chemicznej Polskiej Akademii Nauk, ul. Bałtycka 5, 44-100 Gliwice

autor

Bartelmus G.

• Instytut Inżynierii Chemicznej Polskiej Akademii Nauk, ul. Bałtycka 5, 44-100 Gliwice

autor

Gąszczak A.

• Instytut Inżynierii Chemicznej Polskiej Akademii Nauk, ul. Bałtycka 5, 44-100 Gliwice

autor

Kasperczyk D.

• Instytut Inżynierii Chemicznej Polskiej Akademii Nauk, ul. Bałtycka 5, 44-100 Gliwice

• Instytut Inżynierii Chemicznej Polskiej Akademii Nauk, ul. Bałtycka 5, 44-100 Gliwice

Bibliografia

• [1] KENNES CH., THALASSO F., Waste gas biotreatment technology, J.Chem.Technol.BiotechnoI. 1998,72,303.
• [2] BARTELMUS G., KLEPACKA K., Biologiczne oczyszczanie gazów bioreaktorach trójfazowych - aktualny stan badań i kierunki rozwoju. Chemia i Inż. Ekol. 1997, 4, 5,675.
• [3] BARTON J. W., KLASSON K.T., KORAN L J., DAVISON B.H., Microbial removal of alkanes from dilute gaseous waste streams: kinetics and mass transfer considerations, Biotechnol. Próg. 1997, 13,814.
• [4] BARTON J. W., HARTZ S.M.,KLASSON K.T., KORAN L.J., DAVISON B.H., Microbial removal of alkanes from dilute gaseous waste streams: mathematical modeling of advanced bioreactor systems, J. Chem. Technol.Biotechnol. 1998, 72, 93.
• [5] BARTON J. W., DAYISON B.H., KLASSON K.T., GABLE C.C., Estimation of mass transfer and kinetics in operating trickle-bed bioreactors for removal of YOCs, Environmental Próg. 1999, 18, 2,87.
• [6] Cox H. H. J., NGUYEN T. T., DESHUSSES M.A., Toluene degradation in the recycle liąuid of the biotrickling filters for airpollution controi, Appl. Microbiol. Biotechnol., 2000,4,133.
• [7] Cox H.H.J., DESHUSSES M.A., Biological waste air treatment in biotrickling filters, Current Opinion in Biotechnology, 1998,9,256.
• [8] Cox H. H. J,, NGUYEN T. T., DESHUSSES M.A., Elimination of toluene vapors in biotrickling filters:performance and carbon balances. In: Proc. Annual Meeting&Exhibition of the Air & Waste Management Association, June 14-18, San Diego, CA, paper 98-WAA. 04.P (1998).
• [9] Cox H. H. J., NGUYEN T. T., DESHUSSES M.A., Pollutant biodegradation in biotrickling filters revisited., Conference on biofiltration, Univ.of Southern California, October 22-23, 1998.
• [10] FORTIN N.Y., DESHUSSES M.A., Treatment of methyl tert-butyl ether vapors in biotricing filters. I. Reactor startup, steady stale performance and culture characteristics Environ. Sci. Technol. 1999a, 33, 2980.
• [11] FORTIN N.Y., DESHUSSES M.A., Treatment of methyl tert-butyl ether vapors in biotrickling filters.2.Analysis of the ratę limiting step behaviour under transient conditions. Erwiron. Sci. Technol. 1999b, 33, 2987.
• [12] WEBSTER T.S., COX H.H. J., DESHUSSES M.A., Resolving operational and performance problems encountered in the use of a pilot/full scale biotrickling filter reactor, Environ.Progress,1999, 18, No 3, 162.
• [13] DIKS R.M.M., OTTENGRAF S.P., Yerification studies of a simplified model for the removal of dichlo-romethane from waste gases using a biological trickling filter, (Part I) Bioprocess Engineering, 1991, 6, 93.
• [14] DIKS R.M.M., OTTENGRAF S.P,, Veriflcation studies of a simplified model for the removal of dichlo-romethane from waste gases using a biological trickling filter, (Part II) ioprocess. Engineering, 1991,6, 131.
• [15] HEKMAT D., YORTMEYER D., Modelling of biodegradation processes in trickle-bed bioreactors, Chem. Eng. Sci., 1994,49, (24A),4327.
• [16] HEKMAT D., LINN A., STEPHAN M.,VORTMEYER D., Biodegradation dynamics of aromatic compounds from waste air in a trickle-bed reactor, App. Microbiol. Biotechnol. 1997, 48, 129.
• [17] HEKMAT D., YORTMBYER D., Biodegradation of poorly water-soluble volatile aromatic compounds from waste air. Chem. Eng. Technol. 2000, 23, 4, 315.
• [18] KIRCHNER K., HAUK G.,REHM H.J., Exhaust gaś purification using immobilised monocultures (biocatalysts), Appl. Microbiol. Biotechnol.,1987, 26, 579.
• [19] KIRCHNER K., SCHLACHTER U., REHM H.J., Biological purification of exhaust air using fixed bacterial monocultures, Appl. Microbiol. Biotechnol.,1989, 31, 629.
• [20] KlRCHNER K., WAGNER S., REHM H.J., Exhaust gaś purification using biocatalysts (fixed bacteriamonocultures)~the influence of biofilm diffusion rat (O2) on the overall reaction rate, Appl. Microbiol. Biotechnol.,1992, 37, 277.
• [21] KIRCHNER K., GOSSEN C.A., REHM H.J,, Purification ofexhaust air containing organie pollutants in a trickle-bed bioreactor, Appl. Microbiol. Biotechnoi.,1991, 35, 396.
• [22] KIRCHNER K., WAGNER S., REHM H.J., Removal of organie air pollutants from exhaust gases in the trickle-bed bioreactor. Effect ofozygen., Appl. Microbiol. Biotechnol.,1996, 45, 415.
• [23] FRIEDL A., SCHINDLER J., SCHÓNDUYE, SCHMIDT A., Jnvestigation in the abatement of VOCs in a trickle-bed bioreactor, Proceedings of the 10lh World Clean Air Congress, Held at Espoo, Finland, May 28-June 2, 1995.
• 24] SCHINDLER J., FRIEDL A., Abbau von fliichtigen organischen Yerbindungen (VOC) im Tropfkorperbioreaktor, Staub-Reinhaltung des Luft, 1995, 55, 259.
• 25] SCHINDLER J., FRIEDL A., SCHMIDT A, Abbaubarkeit von Ethylacetat, toluol und heptan in tropfkorperbioreaktor,VDl-Berichte, 1994, 1104, 135.
• [26] SCHINDLER J., FRIEDL A., Degradation of toluene/heptane mixtures in a trickling-bed bioreactor, Appl. Microbiol. Biotechnol., 1995, 44, 230.
• [27] SCHÓNDUVE, SARA M., FRIEDL A., Influence of physiologically relevant parameters on biomasa formation in a trickle-bed bioreactor usedfor waste gaś cleaning^ Appl. Microbiol. Biotechnol., 1996, 45, 286.
• [28] SOTOUDEH M., WINDSPERGER A., Study ofmass transfer in a trickle-bed reactorfor the biological gas purification, Chem. Biochem. Eng. Q. 1994, 8 ,2 ,77.
• [29] WINDSPERGER A., Anwendung eines biologischen Tropfkorperreaktors zur Abluftreinigung eines Yiscosebetriebes, Chem. Ing. Tech. 1990, 62,12,1033.
• [30] HARTMANS S., TRAMPER J., Dichloromethane removal from waste gases with a trickle-bed bioreactor, Bioprocess Engineering 1991, 6, 83.
• 31] SA C.S.A., BOAYENTURA R.A.R., Biodegradation of phenol by Pseudomonas putida DSM 548 in a trickling bed reactor, Biochem. Eng. Journal, 2001, 9, 211.
• [32] GAI S., KRUGER K., KANNE L., MOHR K., The rotary trickle-bed reactor-a new concept for biological gas purification, Eng. Life Sci.,2001, l, 5.
• [33] KENNES C.,THALASSO F., Waste gaś biotreatment technology, J.Chem. Technol. Biotechnol., 1998,72,303.
• [34] PoPov V.O., BEZBORODOY A. M., Industrial technology of microbiologal purification of waste gases, Appl. Bioch.&Microbiol. 1999, 35, 5, 507.
• [35] SZKLARCZYK M., Biologiczne oczyszczanie gazów odlotowych, Prace Naukowe, nr 65/33, Wyd.Pol.Wrocł., Wrocław 1991.
• [36] SORIAL G.A.,BRENNER R.C., Evaluation of trickle bed biofllter media for toluene remova( J. Air&Waste Manage.Assoc.,1995, 45, 801.
• [37] LOBO R.,REVAH S.,VIVEROS-GARCIA T., An analysis of a trickle-bed bioreactor-.carbon disulfide removal, Biotech.Bioeng. 1999, 63,98.
• [38] KASPERCZYK D., BARTELMUS G.,KLEPACKA K.,GĄSZCZAK A., Zastosowanie reaktorów trójfazowych w procesach oczyszczania powietrza z lotnych związków organicznych, Chemia i Inż. Ekolog. 2002, 9,12, 1571.
• [39] KASPERCZYK D., BARTELMUS G.,KLEPACKA K.,GĄSZCZAK A., Badanie wpływu parametrów ruchowych bioreaktora na wydajność procesu oczyszczania powietrza, Proceedings ECOpole'03, 2003, 205.
• [40] KASPERCZYK D., BARTELMUS G.,GĄSZCZAK A., Zastosowanie reaktorów trójfazowych w procesie biooczyszczania powietrza z octanu etylu, Inż. Chem. i Proc, 2004, 25,1083.
• [41] WEBER F.J., HARTMANS S., Prevention of clogging in a biological trickle-bed reactor removing toluene from contaminated air, Biotechnol. Bioeng., 1996, 50, 91.
• [42] OKKERSE W.J.H., OTTENGRAF S.P.P., OSINGA-KUIPERS B., OKKERSE M., Biomass accumulation and clogging in biotrickling fllters for waste gas treatment. Evaulation of a dynamie model using dichloromethane as a model pollutant, Biotechnol. Bioeng., 1999, 63, 4, 418.
• [43] Cox H.H.J., DESHUSSES M.A., Biomass control in waste air biotrickling filters by protozoa predation, Biotechnol. Bitieng., 1999, 62, 2, 217.
• [44] Cox H.H.J., DESHUSSES M.A., Chemical removal of biomass from waste air biotrickling filters screening ofchemicals of potential interest, Wat.Res., 1999, 33, 10, 2383.
• [45] Cox H.H.J., SEXTON T., SHAREEFDEEN Z.M.,DESHUSSES M.A., Thermophilic biotrickling filtration ofethanol vapors, Envlron. Sci. Tcchnol. 2001, 35, 2612.
• [46] KLEPACKA K., BARTELMUS G., GĄSZCZAK A., KASPERCZYK D., Metodyka adaptacji wybranych mikroorganizmów do biodegradacji lotnych związków organicznych, Chemia-Dydaktyka-Ekologia-Metrologia, 2003, r.VIII, l, 1.
• [47] KOVAROVA -KOVAR K.,EGLI T., Growth kinetics of suspended microbial cells: from single-substrate-controlled growth to mixed-substrate kinetics, Microbiol. and Molecular Biology Reviews, 1998,62,3,646.
• [48] FERREIRA JORGE R.M., LIVINGSTONE A.G., A novel method for characterization of microbial growth kinetics on volati!e organie compounds, Xppl. Microbiol. Biotechnol., 1999,52,174.
• [49] MOSER Al: Bioprocess Technology:Kinctics and Reactors, New York Wien, Springer-Verlag,1998.