Modelowanie procesu biofiltracji

• Autorzy: Chmiel K. , Palica M.

Warianty tytułu

EN

Modelling of biofiltration process

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

EN

In the paper basic information dealing with biofiltration and then a qualitative description of the process carried on in a three-shift system with one active shift are given. Literature models of quasi - steady state biofiltration are discussed. A solution of the own biofiltration statics model under assumptions of first order reaction for low contaminated gas and zero order reaction for higher concentration of pollution is proposed. The method for process statics elaboration on the basis of experiments is presented. The Hodge and Devinny model assuming plug flow with axial dispersion of polluted gas, reaction in the stationary phase, linearity of adsorption isotherms and Danck-werts' boundary conditions for axial dispersion in a biofilter inlet/outlet was used. The modified Monod kinetics with exponent, n, was assumed. Verification of the experimental data was carried out in the butanol - fractionated pine tree bark system of 0.5÷3.0 mm granulation. It was stated that for low butanol concentrations biofiltration dynamics can be described by first-order kinetics, whereas for high concentrations - zero-order kinetics was preferable, however a certain discrepancy was observed in comparison with the experimental data. Accuracy of the model was significantly improved by assuming n = 1.5 in the Monod equation. Biofiltration dynamics was described for three-shift system with one active shift (ca' 8 hrs) and two passive (ca' 16 hrs). Experiments were carried out during about 6 months with no visible decreasing of bed activity. On the basis of previously undertaken tests it was stated that before biofiltration took place Aeromonas hydrofila and Bacillus bacteria prevailed in pine tree bark, whereas when the process was finished a number of Bacillus mycoides var mesentericus was higher, Pseudomonas vesicularis were created and Aeromonas practically disappeared.

• Wydawca: Politechnika Koszalińska
• Czasopismo: Rocznik Ochrona Środowiska
• Rocznik: 2005
• Tom: Tom 7
• Strony: 143--171
• Opis fizyczny: Bibliogr. 48 poz.

Twórcy

autor

Chmiel K.

• Politechnika Śląska, Gliwice

autor

Palica M.

• Politechnika Śląska, Gliwice

Bibliografia

• 1. Szklarczyk M., Czemarmazowicz M., Adamiak W.: Biologiczne oczyszczanie gazów – stan obecny i perspektywy rozwoju. Biotech., 1, 36, 109. 1997.
• 2. Warych J.: Oczyszczanie przemysłowych gazów odlotowych. WNT, Warszawa 1994.
• 3. Wani A.H., Branion R.M.R., Lau A.K.: Degradation kinetic of biofilter media teating reduced sulfur odoursand VOC’s. J. Air & Waste Menag. Assoc., 48, 1183. 1998.
• 4. Liang Y., Quan X., Chen J., Chung J.S., Sung J.Y., Chen S., Xue D., Zhao Y.: Long term results of ammonia removal and transformation by biofiltration. J. Hazard. Mat., 80, 1÷3, 259. 2000.
• 5. Wani A.H., Lau A.K., Branion R.M.R.: Biofiltration control of pulping odours –hydrogen sulfide: Performance, macrokinetics and coexistence effects of organo –sulfur species. J. Chem. Technol. Biotechnol., 74, 1, 9. 1999.
• 6. Konieczyński J.: Oczyszczanie gazów odlotowych. Wyd. Pol. Śl., Gliwice 1993.
• 7. Ottengraf S.P.P., Meesters J.J.P., van den Oever A.H.C., van den Rozema H.R.: Biological elimination of volatile xenobiotic compounds in biofilter. Bioproc. Engng., 1, 61. 1986.
• 8. Kośmider J.: Ograniczenia odorowej uciąŻliwości powietrza w Polsce – koncepcja krajowej strategii, Integrated air quality control for industrial and commercial sectors, Poceedings of a symposium held in Międzyzdroje, April 1997.
• 9. Elias A., Barona A., Arreguy A., Rios J., Aranguiz I., Peñas J.: Evaluation of a packing material for the biodegradation of H2S and product analysis. Proc. Biochem., 37, 8, 813. 2002.
• 10. Szklarczyk M.: Biologiczne oczyszczanie gazów odlotowych. Wyd. Pol. Wrocł., Wrocław 1991.
• 11. Chmiel K., Palica M., Thullie J., Tatoj P.: Transformacja flory bakteryjnej zawartej w korze sosnowej po biofiltracji butanolu. Zesz. Nauk. Wydz. Bud. i Inż. Środ. Pol. Koszal., Seria Inż. Środ., 21, 521. 2003.
• 12. Szklarczyk M.: Ochrona atmosfery. Wyd. Un. Warm. – Mazursk., Olsztyn 2001.
• 13. Tymczyna L., Chmielowiec-Korzeniowska A.: Biologiczne oczyszczanie powietrza wentylowanego z budynków inwentarskich. Ekol. Techn., 5/6, 23. 1996.
• 14. Bailey J.E., Ollis D.F.: Biochemical Engineering Fundamentals. Mc Graw – Hill Int. Editions, Chem. Eng. Sci. 1986.
• 15. Jackson A.T.: Process Engineering in Biotechnology. London-New York, Prentice Hall, 1991.
• 16. Schugerl K.: Bioreaction Engineering, vol. 2. Chichester, New York, Wiley & Sons, 1990.
• 17. Wojnowska-Baryła I., Klimiuk E.: Zastosowanie biosorbentów w procesach usuwania metali z roztworów wodnych. Biotech., 4, 39, 103. 1997.
• 18. Schwarz B.C.E., Devinny J.S., Tsotsis T.T.: A biofilter network model – importance of the pore structure and other large – scale heterogeneities. Chem. Eng. Sci., 56, 2, 475. 2001.
• 19. Zilli M., Palazzi E., Sene L., Cionverti A., Del Borghi M.: Toluene and styrene removal from air in biofilters. Proc. Biochem., 37, 4, 423. 2001.
• 20. Ottengraf S.P.P., van den Oever A.H.C.: Kinetics of organic compound removal from waste gases with a biological filter. Biotechnol. Bioeng., 25, 3089. 1983.
• 21. Shareefdeen Z., Baltzis B.C., Oh Y.S., Bartha R.: Biofiltration of methanol vapour. Biotechnol. Bioeng., 41, 512. 1993.
• 22. Shareefdeen Z., Baltzis B.C.: Biological removal of hydrophobic solvent vapours from air streams, in advances in bioprocess engineering. E. Galindo, O.T. Ramirez, Eds.; Kluwer Academic Publishers, Dordrecht, The Netherlands, 1994.
• 23. Shareefdeen Z., Baltzis B.C.: Biofiltration of toluene vapour under steady-state and transient conditions: theory and experimental results. Chem. Eng. Sci., 49, 244, 4347. 1996.
• 24. Baltzis B.C., Wojdyla S.M., Shareefdeen Z.: Modeling biofiltration of VOC mixtures under steady-state conditions. J. Environ. Eng. Div., 123, 599. 1997.
• 25. Hodge D.S., Devinny J.S.: Modeling removal of air contawinants by biofiltration. J. Environ. Eng. Div., 121, 21. 1995.
• 26. Deshusses M.A., Hamer G., Dunn I.J.: Behaviour of biofilters for waste air biotreatment. 1. Dynamic model development. Environ. Sci. Technol., 29, 1048. 1995.
• 27. Deshusses M.A., Hamer G., Dunn I.J.: Behaviour of biofilters for waste air biotreatment. 2. Experimental evaluation of a dynamic model. Environ. Sci. Technol., 29, 1059. 1995.
• 28. Zarook S.M., Shaikh A.A.: Chem. Eng. J., 65, 55. 1997.
• 29. Abumaizer R.J., Szuth E.H., Kooher W.: Analitical model of dual media biofilter for removal of organic air pollutants. J. Environ. Eng. Div., 123, 606. 1997.
• 30. Mc Nevin D., Barford J.: Biofiltration as an odour abatement strategy. Biochem. Eng. J., 5, 231. 2000.
• 31. Świsłowski M.: Usuwanie par substancji organicznych z powietrza w biofiltrze ze złożami naturalnymi. Praca doktorska, Pol. Gdańska, Gdańsk 2002.
• 32. Kawalec-Pietrenko B., Świsłowski M.: Przebieg oczyszczania gazu za złożu naturalnym w biofiltrze. InŻ. Ap. Chem., 1, 12. 2003.
• 33. Chmiel K.: Dynamika i statyka biofiltracji butanolu na złożu z frakcjonowanej kory sosnowej. Praca doktorska Pol. Śl., Gliwice 2003.
• 34. Burghardt A., Bartelmus G.: InŻynieria reaktorów chemicznych. T II, PWN, Warszawa 2001.
• 35. Paderewski M.: Adsorpcja i adsorbery. Wyd. Pol. Szczecińskiej, Szczecin 1980.
• 36. Chmiel K., Kawik M., Palica M., Waluś J.: Wyznaczanie porowatości złóż metodą próżniową. Ochr. Pow. i Probl. Odp., 3, 98. 2000.
• 37. Palica M., Chmiel K.: Biofiltracja butanolu na frakcjonowanym złożu z kory sosnowej na odcinku niestabilnej pracy złoża. Inż. Chem. Proc., T22, 3D, 1091. 2001.
• 38. Palica M., Chmiel K.: The research over butanol biodegradation in the bed of preselected pine tree bark in the ange of unsteady-state working conditions. 15th International Congress of Chemical and Process Engineering, P7.40, Praha, Czech Republik 2002.
• 39. Chmiel K., Palica M., Jarzębski A.B.: Analiza procesu biofiltracji butanolu na złożu naturalnym z kory sosnowej. Inż. Chem. Proc., 24, 677. 2003.
• 40. Chmiel K., Konieczny A., Palica M., Jarzębski A.B.: Dynamika biodegradacji butanolu na złożu naturalnym z kory sosnowej. InŻ. Chem. Proc., 25, 173. 2004.
• 41. Chmiel K., Piotrowski K., Palica M., Jarzębski A.B.: Periodic operation of biofilters simulation and experimental results. Chem. Eng. & Techn., (in print).
• 42. Chmiel K., Konieczny A., Palica M., Jarzębski A.B.: Symulacja biodegradacji lotnych substancji organicznych. Porównanie predykcji sieci neuronowych i modelu deterministycznego. Inż. Chem. Proc., 3/1, 783. 2004.
• 43. Chmiel K., Palica M., Jarzębski A.B.: Symulacja dynamiki biodegradacji MEK na złożu naturalnym. InŻ. Chem. Proc., 3/1, 777. 2004.
• 44. Lityński T., Jurkowska H., Gorlach E.: Analiza chemiczno-rolnicza. Gleby i nawozy. PWN, Warszawa 1972.
• 45. Palica M., Chmiel K.: Hydraulic description of biological bed – a generalization form. Chem. Biochem. Eng. Q., 16, (14), 159. 2002.
• 46. Chmiel K., Palica M.: Identyfikacja drobnoustrojów po procesie biofiltracji butanolu na złożu z kory sosnowej. InŻ. Ap. Chem., 3, 21. 2002.
• 47. Chmiel K., Palica M., Thullie J., Tatoj P., Gierczycki A.: Ujęcie zależnością kryterialną oporów przepływu wybranych złóż naturalnych używanych w biofiltracji. Zesz. Nauk. Wydz. Bud. i Inż. Środ. Pol. Koszal., Seria InŻ. Środ., 21, 507. 2003.
• 48. Thullie J., Kocur A., Chmiel K., Palica M., Tatoj P.: Inż. Ap. Chem., 3, 9. 2003.