Wet Oxidation of Dairy Sewage: The Kinetic Study of Decomposition of the Milk Components

• Autorzy: Piotrowska K. , Imbierowicz M. , Chacuk A.

Warianty tytułu

PL

Mokre utlenianie ścieków mleczarskich: badanie kinetyki rozkładu składników mleka

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The article presents the results of kinetic studies of the wet oxidation process of dairy sewage. The dairy sewage, obtained straight from the production line, was subjected to oxidation at pH close to the natural value of 7. Experiments were carried out in a stirred batch tank reactor at the oxygen partial pressure equal to 1 MPa and at temperature ranging from 473 to 593 K. The effectiveness of organic compounds decomposition was estimated based on the measurement of TOC. The kinetics of decomposition of milk components, ie lactose, protein and fat, as well as the kinetics of oxidation of intermediate products was the aim of the study. Measurement of the concentration of protein, fat and lactose was done with a milk composition analyzer, calibrated in relation to the dairy sewage. The obtained results were used to develop a mathematical model of wet oxidation of dairy sewage, including the group of analyzed compounds.

PL

Artykuł prezentuje wyniki badań kinetycznych procesu mokrego utleniania ścieków pochodzących z przemysłu mleczarskiego. Utlenianiu poddane zostały ścieki mleczarskie o ich naturalnym pH zbliżonym do wartości 7, pobrane bezpośrednio po procesie produkcyjnym. Badania prowadzone były w okresowym reaktorze zbiornikowym z mieszadłem, przy ciśnieniu cząstkowym tlenu wynoszącym 1 MPa, w zakresie zmienności temperatury od 473 do 593 K. Oceny efektywności stopnia rozkładu związków organicznych dokonano na podstawie pomiaru wartości TOC. Celem badań było zbadanie kinetyki rozkładu związków wchodzących w skład mleka - laktozy, białek i tłuszczu oraz kinetyki przemian produktów pośrednich utleniania - lotnych kwasów tłuszczowych. Pomiar stężenia białek, tłuszczu i laktozy odbywał się z wykorzystaniem analizatora składu mleka, skalibrowanego w stosunku do ścieków mleczarskich. Otrzymane wyniki posłużyły do budowy modelu matematycznego procesu mokrego utleniania ścieków, obejmującego grupy analizowanych związków.

Słowa kluczowe

EN

wet oxidation; dairy sewage; kinetic model

PL

mokre utlenianie; ścieki mleczarskie; model kinetyczny

• Wydawca: Towarzystwo Chemii i Inżynierii Ekologicznej
• Czasopismo: Ecological Chemistry and Engineering. S
• Rocznik: 2013
• Tom: Vol. 20, nr 3
• Strony: 531--541
• Opis fizyczny: Bibliogr. 19 poz., tab., wykr., rys.

Twórcy

autor

Piotrowska K.

• Faculty of Process and Environmental Engineering, Lodz University of Technology, ul. Wólczańska 213, 90-924 Łódź, Poland

autor

Imbierowicz M.

• Faculty of Process and Environmental Engineering, Lodz University of Technology, ul. Wólczańska 213, 90-924 Łódź, Poland

autor

Chacuk A.

• Faculty of Process and Environmental Engineering, Lodz University of Technology, ul. Wólczańska 213, 90-924 Łódź, Poland

Bibliografia

• [1] Parzonko A. The state and the tendencies of changes in production of milk in the world, Annals of Agricult Sci - Series G. 2009;96(1):16-26.
• [2] International Dairy Federation: Bulletin of the International Dairy Federation 446/2010, 2010.
• [3] Wattiaux MA. Milk Composition and Nutritional Value, Dairy Essentials, Chapter 19, The Babcock Institute for International Dairy Research and Development 2011.
• [4] Kolaczkowski ST, Plucinski P, Beltran FJ, Rivas FJ, McLurgh DB. Wet air oxidation: a review of process technologies and aspects in reactor design. Chem Eng J. 1999;73:143-160. DOI: 10.1016/S1385-8947(99)00022-4.
• [5] Bhargava SK, Tardio J, Prasad J, Föger K, Akolekar DB, Grocott ST. Wet oxidation and catalytic wet oxidation. Ind Eng Chem Res. 2006;45(4):1221-1258. DOI: 10.1021/ie051059n.
• [6] Khan Y, Anderson GK, Elliott DJ. Wet oxidation of activated sludge. Water Res. 1999;33(7):1681-1687. DOI: 10.1016/S0043-1354(98)00387-X.
• [7] Genc N, Yonsel S, Dagasan L, Onar AN. Wet oxidation: a pre-treatment procedure for sludge. Waste Manage. 2002;22(6):611-6. DOI: 10.1016/S0956-053X(02)00040-5.
• [8] Mucha J, Zarzycki R. Analysis of wet oxidation process after initial thermohydrolysis of excess sewage sludge. Water Res. 2008;42:3025-3032. DOI: 10.1016/j.watres.2007.11.012.
• [9] Imbierowicz M, Chacuk A. The advanced kinetic model of the excess activated sludge wet oxidation. Polish J Chem Technol. 2006;8(2):16-19.
• [10] Suárez-Ojeda ME, Metcalfe IS, Font J, Carrera J. Calibration of a kinetic model for wet air oxidation (WAO) of substituted phenols: Influence of experimental data on model prediction and practical identifiability. Chem Eng J. 2009;150:328-336. DOI: 10.1016/j.cej.2009.01.006.
• [11] García-Molina V, Kallas J, Esplugas S. Wet oxidation of 4-chlorophenol: Kinetic study. Chem Eng J. 2007;126(1):59-65. DOI: 10.1016/j.cej.
• [12] Li L, Chen P, Gloyna EF. Generalized kinetic model for wet oxidation of organic compounds. AIChE J. 1991;37(11):1687-1697. DOI: 10.1002/aic.690371112.
• [13] Chia YN, Latusek MP, Holles JH. Catalytic wet oxidation of lactose. Ind Eng Chem Res. 2008;47(12):4049-4055. DOI: 10.1021/ie701779u.
• [14] Murzina EV, Tokarev AV, Korda´s K, Karhu H, Jyri-Pekka M, Murzin DY. D-lactose oxidation over gold catalysts. Catal Today. 2008;131:385-392. DOI: 10.1016/j.cattod.2007.10.080.
• [15] Patrick A, Abraham M. Evaluation of a monolith-supported Pt/Al2O3 catalyst for wet oxidation of carbohydrate-containing waste streams. Environ Sci Technol. 2000;34:3480-3488. DOI: 10.1021/es000887z.
• [16] Hendriks HEJ, Kuster BFM, Marin GB. The effect of bismuth on the selective oxidation of lactose on supported palladium catalysts. Carbohydr Res. 1990;204:121-129. DOI: 10.1016/0008-6215(90)84027-R.
• [17] Piotrowska K, Imbierowicz M, Chacuk A. Wet oxidation of dairy sewage. Ecol Chem Eng S. 2012;19(1):29-38. DOI: 10.2478/v10216-011-0003-1.
• [18] Marquardt D. An algorithm for least-squares estimation of nonlinear parameters. SIAM J Appl Math. 1963;11:431-441.
• [19] Christiansen J. Numerical solution of ordinary differential equations of the 1st order using a method for automatic step change. Numer Math. 1970;14:317.