Usuwanie chlorowanych etenów (TCE i PCE) z powietrza w bioreaktorach zintegrowanych z unieruchomioną biomasą

• Autorzy: Tabernacka A. , Zborowska E. , Łebkowska M.

Warianty tytułu

EN

Removal of chlorinated ethenes (TCE and PCE) from the air by using integrated bioreactors with immobilized biomass

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Do oczyszczania powietrza zanieczyszczonego chlorowanymi etenami - trichloroetenem i tetrachloroetenem - zastosowano bioreaktory zintegrowane zawierające konsorcjum mikroorganizmów aktywnych w rozkładzie zanieczyszczeń oraz porowate nośniki (pianka poliuretanowa i perlit) z unieruchomioną biomasą. Jako źródło węgla dla mikro-organizmów zastosowano fenol w roztworze soli biogennych. Przez 25 d prowadzenia procesu, gdy obciążenie bioreaktorów ładunkiem zanieczyszczeń wynosiło 2,57 g/m3h (TCE) i 1,04 g/m3h (PCE), skuteczność usuwania zanieczyszczeń była bardzo wysoka - w reaktorze z biomasą unieruchomioną na perlicie wynosiła 85÷91% (TCE) i 61÷92% (PCE), natomiast w bioreaktorze z pianką odpowiednio 79÷93% i 78÷94%. Po zwiększeniu w 54. dobie pro-wadzenie procesu obciążenia bioreaktorów ładunkiem PCE do 2,73 g/m3h (przy utrzymaniu obciążenia ładunkiem TCE), zaobserwowano całkowite zahamowanie procesu oczyszczania powietrza. Okresowe doszczepianie układu bakteriami aktywnymi w rozkładzie zanieczyszczeń nie przyniosło oczekiwanych efektów. Badania wykazały także, że pianka poliuretanowa stanowiła lepszy nośnik do prowadzenia procesu biologicznego usuwania trichloroetenu i tetrachloroetenu z powietrza niż perlit, ze względu na znacznie większą liczbę bakterii aktywnych w rozkładzie zanieczyszczeń oraz aktywność enzymatyczną biomasy.

EN

Waste air polluted with chlorinated ethenes - trichloroethene and tetrachloroethene - was treated using integrated bioreactors which contained the following: a consortium of microorganisms with the ability to degrade pollutants, and porous sorbents, polyurethane foam and perlite, with immobilized biomass. Phenol in a biogenic salt medium was used as the carbon source for microbial growth. During the first 25 days of the process, when the pollution load of the bioreactors amounted to 2.57 g/m3h (TCE) and 1.04 g/m3h (PCE), removal efficiency was very high, ranging from 85 to 91% (TCE) and from 61 to 92% (PCE) in the reactor where biomass was immobilized on perlite; in the reactor with biomass immobilized on polyurethane foam, removal efficiency varied from 79 to 93% (TCE) and from 78 to 94% (PCE). The rise in the PCE loading of the bioreactors to 2.73 g/m3h on the 54th day (while the TCE loading remained unchanged) produced significant inhibition of the air purification process. Reinoculations of the sorbents with bacteria able to degrade pollutants failed to provide the treatment effect desired. Polyurethane foam was found to be a better sorbent for biological removal of trichloroethene and tetrachloroethene from the air, which should be attributed to a noticeably greater number of bacteria active in degrading pollutants, and also to the evidently higher enzymatic activity of the biomass, as compared with perlite.

Słowa kluczowe

PL

bioreaktor; oczyszczanie gazów; trichloroeten; tetrachloroeten; aktywność enzymatyczna

EN

bioreactor; air treatment; trichloroethene; tetrachloroethene; enzymatic activity

• Wydawca: Polskie Zrzeszenie Inżynierów i Techników Sanitarnych, Oddział Dolnośląski
• Czasopismo: Ochrona Środowiska
• Rocznik: 2012
• Tom: Vol. 34, nr 3
• Strony: 11--18
• Opis fizyczny: Bibliogr. 19 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Tabernacka A.

autor

Zborowska E.

autor

Łebkowska M.

• Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Środowiska, Zakład Biologii, ul. Nowowiejska 20, 00-653 Warszawa,

Bibliografia

• 1. K. KIRCHNER, D. HELF, P. OTT, S. VOGT: The reaction of OH radicals with l,l-di-, tri- and tetrachloroethylene. Berichte der Bunsengesellschaft für physikalische Chemie 1990, Vol. 94, No. 1, pp. 77–83.
• 2. D. ARP, C.YEAGER, M. HYMAN: Molecular and cellular fundamentals of aerobic cometabolism of trichloroethylene. Biodegradation 2001, Vol. 12, pp. 81–103.
• 3. T. FUTAGAMI, M. GOTO, K. FURUKAWA: Biochemical and genetic bases of dehalorespiration. Chemical Record 2008 Vol. 8, pp. 1–12.
• 4. T. MATTES, A. ALEXANDER, N. COLEMAN: Aerobic biodegradation of the chloroethenes: Pathways, enzymes, ecology and evolution. FEMS Microbiology Reviews 2010, Vol. 34, pp. 445–474.
• 5. A. GROSTERN, E. EDWARDS: Growth of Dehalobacter and Dehalococcoides spp. during degradation of chlorinated ethanes. Applied and Environmental Microbiology 2006, Vol. 72, pp. 428–436.
• 6. J. SCHNÜRER, J. ROSSWALL: Fluorescein diacetate as a measure of total microbial activity in soil and litter. Applied and Environmental Microbiology 1982, Vol. 43, pp. 1256–1261.
• 7. Y. NAKANO, L. HUA, W. NISHIJIMA, E. SHOTO: Biodegradation of trichloroethylene (TCE) adsorbed on granular activated carbon (GAC). Water Research 2000, Vol. 34, pp. 4139–4142.
• 8. E.Y. LEE, B.D. YE, S. PARK: Development and operation of a trickling biofilter system for continuous treatment of gas-phase trichloroethylene. Biotechnology Letters 2003, Vol. 25, pp. 1757–1761.
• 9. E.Y. LEE: Continuous treatment of gas-phase trichloroethylene by Burkholderia cepacia G4 in a two-stage continuous stirred tank reactor/trickling biofilter system. Journal of Bioscience and Bioengineering 2003, Vol. 96, pp. 572–574.
• 10. C. KENNES, M.C. VEIGA: Bioreactors for waste gas treatment. In: Environmental Pollution, Kluwer Acadamic Publishers 2001, Vol. 4.
• 11. A. TABERNACKA, E. ZBOROWSKA: Trichloroethylene and tetrachloroethylene elimination from the air by means of a hybrid bioreactor with immobilized biomass. Journal of Bioscience and Bioengineering 2012 (in print).
• 12. D. LIU: Resazurin reduction method for activated sludge process control. Environmental Science and Technology 1983, Vol. 17, No. 7, pp. 407–411.
• 13. T.-H. KIM, J.-K. LEE, M.-J. LEE: Biodegradability enhancement of textile wastewater by electron beam irradiation. Radiation Physics and Chemistry 2007, Vol. 76, No. 6, pp. 1037–1041.
• 14. K. BERNAT, M. ZIELIŃSKA, J. WOJNOWSKA-BARYŁA, A. ŁATA: Zmiany aktywności dehydrogenaz osadu czynnego w reaktorze okresowym ze stałym napowietrzaniem. Czasopismo Techniczne 2007, z. 2-Ś, ss. 3–11.
• 15. L. MEZA, T. CUTRIGHT, B. EL-ZAHAB, P. WANG: Aerobic biodegradation of trichloroethylene using a consortium of five bacterial strains. Biotechnology Letters 2003, Vol. 25, pp. 1925–1932.
• 16. V. HECHT, D. BREBBERMANN, P. BREMER, W.-D. DECKWER: Cometabolic degradation of trichloroethylene in a bubble column bioscrubber. Biotechnology and Bioengineering 1995, Vol. 47, No. 4, pp. 461–469.
• 17. B.D. ENSELY, P.R. KURISKO: A gas lift bioreactor for removal of contaminants from the vapour phase. Applied and Environmental Microbiology 1994, Vol. 60, pp. 285–290.
• 18. J. LITTLEJOHNS, A. DAUGULIS: Response of a solid-liquid two-phase partitioning bioreactor to transient BTEX loadings. Chemosphere 2008, Vol. 73, pp. 1453–1460.
• 19. R. IRANPOUR, H.H.J. COX, M.A. DESHUSSES, E.D. SCHROEDER: Literature review of air pollution control biofilters and biotrickling filters for odor and volatile organic compound removal. Environmental Progress 2005, Vol. 24, No. 3, pp. 254–267.