Kwasy halogenooctowe - usuwanie w bioreaktorze z poliamidową, enzymatyczną membraną ultrafiltracyjną

• Autorzy: Kowalska M. , Dudziak M. , Bohdziewicz J.

Identyfikatory

DOI

10.2429/proc.2012.6(1)049

Warianty tytułu

EN

Haloacetic acids - the removal from water in bioreactor with polyamide enzymatic ultrafiltration membran

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań nad usuwaniem mieszaniny kwasów halogenooctowych z wody, w procesie ultrafiltracyjnej biodegradacji. Badania prowadzono w reaktorze z płaską poliamidową membraną ultrafiltracyjną, na powierzchni której unieruchomiono enzymy rozkładające HAA. Nadawę w procesie biodegradacji stanowił wodny roztwór mieszaniny pięciu HAA (MCAA, DCAA, TCAA, MBAA, DBAA) o stężeniu 1 mg/dm³ każdego z nich. Unieruchamiane na powierzchni membran enzymy były izolowane metodą Hagemana ze szczepów bakterii wyodrębnionych z mieszanej populacji osadu czynnego, adaptowanego do rozkładu HAA. Dominującymi w populacji rodzajami bakterii były: Acinetobacter, Arthobacter, Pseudomonas oraz Bacillius. Badania prowadzone były przy użyciu reaktora o pojemności 500 cm³, zaopatrzonego w mieszadło magnetyczne, pozwalającego na pracę z membraną o powierzchni 50 cm². Ich celem było wyznaczenie optymalnych warunków prowadzenia procesu ultrafiltracyjnej biodegradacji kwasów halogenooctowych (ciśnienie transmembranowe, liniowa prędkość przepływu, czas prowadzenia procesu) oraz dopracowanie metodyki oznaczania stężenia usuwanych ksenobiotyków metodą HPLC z wykorzystaniem ekstrakcji HAA w eterze tert-butyloetylowym. Optymalnym ciśnieniem okazało się p = 0,1 MPa i liniowa prędkość przepływu - 0,5 m/s. Przy ich zastosowaniu wydajność procesu membranowego i efektywność usuwania HAA były największe. Po 3,5-godzinnym prowadzeniu procesu w takich warunkach z wody modelowej usunięto całkowicie kwas dichlorooctowy i monobromooctowy, a po 4,5 godzinie pozostałe kwasy. Monitorowano również wydajność procesu - objętościowy strumień permeatu nie zmieniał się w czasie.

EN

The results of the study focused on the removal of halogenated acetic acids (HAA) from water by means of the hybrid process ultrafiltration-biodegration are presented in the article. The study was carried out in the reactor equipped with the ultrafiltration membrane, on the surface of which enzymes responsible for degradation of HAA were immobilized. The feed solution introduced to the process comprised of the mixture of five HAA (MCAA, DCAA, TCAA, MBAA, DBAA) of concentration 1 mg/dm³ each. Enzymes immobilized on the support were isolated according to Hageman method from bacteria separated from activated sludge adapted for HAA degradation. Acinetobacter, Arthobacter, Pseudomonas and Bacillius were dominant types of microorganisms. The study was carried out in reactor of volume 500 cm³ equipped with magnetic stirrer and the flat membrane of area 50 cm². The aim of the experiment was to determine the optimal conditions for the hybrid process ultrafiltration-biodegradation of HAA (transmembrane pressure, linear feed flow rate, length of the process). Additionally, the method of analysis of degraded xenobiotics concentration using HPLC and HAA extraction with ETBE was developed. Obtained results allowed to assign the optimal operating conditions of the hybrid ultrafiltration-biodegradation system ie transmembrane pressure 0.1 MPa and linear feed flow rate 0.5 m/s. The highest membrane process capacity and HAA removal effectiveness were obtained under those conditions. The total removal of dichloroacetic acid and monobromoacetic acid lasted 3.5 h and 4.5 h for the rest of the investigated acids applying optimal operation parameters. The capacity of the process determined by the measurement of volumetric permeate flux did not change in time.

Słowa kluczowe

PL

kwasy halogenooctowe; immobilizacja; biodegradacja; membrana ultrafiltracyjna enzymatyczna

EN

halogenacetic acids; immobilization; biodegradation; ultrafiltration enzymatic membranes

• Wydawca: Towarzystwo Chemii i Inżynierii Ekologicznej
• Czasopismo: Proceedings of ECOpole
• Rocznik: 2012
• Tom: Vol. 6, No. 1
• Strony: 349--355
• Opis fizyczny: Bibliogr. 10 poz., wykr., tab.

Twórcy

autor

Kowalska M.

• Zakład Chemii Sanitarnej i Procesów Membranowych, Instytut Inżynierii Wody i Ścieków, Wydział Inżynierii Środowiska i Energetyki, Politechnika Śląska, ul. Konarskiego 18, 44-100 Gliwice, tel. [phone], fax [phone]

autor

Dudziak M.

• Zakład Chemii Sanitarnej i Procesów Membranowych, Instytut Inżynierii Wody i Ścieków, Wydział Inżynierii Środowiska i Energetyki, Politechnika Śląska, ul. Konarskiego 18, 44-100 Gliwice, tel. [phone], fax [phone]

autor

Bohdziewicz J.

• Zakład Chemii Sanitarnej i Procesów Membranowych, Instytut Inżynierii Wody i Ścieków, Wydział Inżynierii Środowiska i Energetyki, Politechnika Śląska, ul. Konarskiego 18, 44-100 Gliwice, tel. [phone], fax [phone]

Bibliografia

• [1] Dojlido JR, Zbieć E. Kwasy halogenooctowe w wodzie do picia. Gaz, Woda i Technika Sanitarna. 1998;5:221-225.
• [2] Batterman S, Zhang L, Wang S. Quenching of chlorination disinfection by products formation in drinking water by hydrogen peroxide. Water Res. 2009;34(5):1652-1658.
• [3] Zbieć E, Dojlido JR. Uboczne produkty dezynfekcji wody. Ochr Środow. 1999;3(74):37-44.
• [4] Kucharski M, Koprowicz D. Chloroacetic acids in drinking water as ozonation and disinfection chlorine byproducts. Polish J Environ Stud. 2007;16(2A):150-157.
• [5] Symons JM. Treatment techniques for controlling trihalomethanes in drinking water. J AWWA. 1975; 47(67):634-642.
• [6] Peters RIB, Erkelen S, Leer EWB, Glan L. The analysis of halogenated acetic acids in dutch drinking water. Water Res. 2008;25(4):473-477.
• [7] Rozporządzenie Ministra Zdrowia z dnia 20 kwietnia 2010 r. zmieniające rozporządzenie w sprawie jakości wody przeznaczonej do spożycia przez ludzi. DzU, Nr 72, 466.
• [8] Kowalska M, Bohdziewicz J. Usuwanie kwasu monobromooctowego z zastosowaniem ultrafiltracyjnych membran enzymatycznych. Monografie Komitetu Inżynierii Środowiska PAN; 2008; 126-135.
• [9] Kowalska M, Bohdziewicz J. Usuwanie kwasu dichlorooctowego z wody enzymatyczną membraną ultrafiltracyjną. Monografie Komitetu Inżynierii Środowiska PAN 2010; 132-147.
• [10] USEPA, Determination of haloacetic acids and dalapon in drinking water by liquid-liquid extraction, derivatization and gas chromatography with electron capture detection, Method 552.2, Rev. 1.0, 1995.