Ocena obecności i zrywania biofilmu w bioreaktorze zbiornikowym na jego zdolność biodegradacji toksycznego związku węglowego

• Autorzy: Tabiś B. , Skoneczny Sz.
• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Przedstawiono ilościową ocenę wpływu obecności i przenoszenia biomasy z biofilmu do cieczy na efektywność biodegradacji związków organicznych wykazujących hamujący wpływ na wzrost mikroorganizmów. Miarami ilościowymi tej efektywności są: stopień przemiany substratu węglowego i położenie gałęzi stanów stacjonarnych oraz ich stabilność. W charakterze przykładu procesowego wybrano biodegradację fenolu, jako związku o silnym działaniu toksycznym. Oceny zrywania biofilmu dokonano poprzez analizę dwóch przypadków granicznych. Przedstawioną metodę postępowania można rozszerzyć na procesy biodegradacji innych związków organicznych, poprzez dobór stosownej kinetyki procesu mikrobiologicznego.

EN

The paper presents the quantitative evaluation of the influence of biofilm presence and biomass transfer from the biofilm to the liquid phase on the efficiency of biodegradation of organic compounds inhibiting biomass growth. Quantitative measures of the efficiency are: a degree of conversion of carbonaceous substrate, position of steady-states and their stability. As a process example, the biodegradation of phenol as a compound of strong toxic action was chosen. The evaluation of biofilm detachment was performed by the analysis of two limit cases. The presented method can be extended to other toxic compounds by choosing suitable microbiological kinetics. Keywords: The paper presents the quantitative evaluation of the influence of biofilm presence and biomass transfer from the biofilm to the liquid phase on the efficiency of biodegradation of organic compounds inhibiting biomass growth. Quantitative measures of the efficiency are: a degree of conversion of carbonaceous substrate, position of steady-states and their stability. As a process example, the biodegradation of phenol as a compound of strong toxic action was chosen. The evaluation of biofilm detachment was performed by the analysis of two limit cases. The presented method can be extended to other toxic compounds by choosing suitable microbiological kinetics.

Słowa kluczowe

PL

biofilm; biodegradacja; modelowanie matematyczne

EN

biofilm; biodegradation; mathematical modeling

• Wydawca: Stowarzyszenie Inżynierów i Techników Mechaników Polskich
• Czasopismo: Inżynieria i Aparatura Chemiczna
• Rocznik: 2012
• Tom: Nr 2
• Strony: 26--27
• Opis fizyczny: Bibliogr. 12 poz.

Twórcy

autor

Tabiś B.

autor

Skoneczny Sz.

• Instytut Iżynierii Chemicznej i Procesowej, Politechnika Krakowska, Kraków

Bibliografia

• 1. Ajbar A., 2001. Classification of stability behavior of bioreactors with wall attachment and substrate-inhibited kinetics Biotechnol. Bioeng., 72, nr 2, 166-176. DOI: 10.1002/1097-0290(20000120)72:2<166::AID-BIT5>3.0.CO;2-R
• 2. Ajbar A., 2001. Stability analysis of the biodegradation of mixed wastes in a continuous bioreactor with cell recycle Wat. Res., 35, nr 5, 1201-1208. DOI: 10.1016/S0043-13 54(00)00392-4
• 3. Chi C.T. , Howell J.A., Pawlowsky U., 1974. The regions of multiple steady states of a biological reactor with wall growth, utilising inhibitory substrates Chem. Eng. Sci., 29, nr 1, 207-211. DOI: 10.1016/0009-2509(74)85046-3
• 4. Dunn I.J., Heinze E., Ingham J., Prenosil J.E., 2003. Biological reaction engineering, Wiley, Weinheim.
• 5. Eberl H.J., Picioreanu C., Heijnen J.J., Loosdrecht M.C.M., 2000. A three-dimensional numerical study on the correlation of spatial structure, hydrodynamic conditions and mass transfer and conversion in biofilms Chem. Eng. Sci., 55, nr 24, 6209-6222. DOI: 10.1016/S0009-2509(00)00169-X
• 6. Kommedal R., Bakke R., 2003. Modeling pseudomonas aeruginosa biofilm detachment HiT Working Paper no 3/2003, Telemark University College, Porsgrunn .
• 7. Loosdrecht M.C.M., Eikelboom D., Gjaltema A., Mulder A., Tijhuis L., Heijnen J.J., 1995. Biofilm structures Wat. Sci. Technol., 32, nr 8, 35-43. DOI: 10.1016/0273-1223(96)00005-4
• 8. Makinia J., Wells S.A., 2000. A general model of the activated sludge reactor with dispersive flow—I. model verification and application Wat. Res., 34, nr 16, 3987-3996. DOI: 10.1016/S0043-1354(00)00150-0
• 9. Pawlowsky U., Howell J.A., 1973. Mixed culture biooxidation of phenol. I. Determination of kinetic parameters Biotechnol. Bioeng., 15, nr 5, 889-896. DOI: 10.1002/bit.260150506
• 10. Stamou A.I., 1997. Modelling of oxidation ditches using an open channel flow 1 -D advection-dispersion equation and ASM 1 process description Wat. Sci. Technol., 36, nr 5, 269-276. DOI: 10.1016/S0273-1223(97)00483-6
• 11. Tabiś B., Skoneczny S., 2010. Diffusional penetration depths in biofilms Chem. Eng. Proc., 31, nr 4, 857-871.
• 12. Topiwala H.H., Hamer G., 1971. Effect of wall growth in steady-state continuous culture Biotechnol. Bioeng., 13, nr 6, 919-922. DOI: 10.1002/bit.260130614