Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

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

Piotrowska K., Imbierowicz M., Chacuk A.

Ecological Chemistry and Engineering. S

|

2013

|

Vol. 20, nr 3

531--541

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.

2

Wet Oxidation of Dairy Sewage

Piotrowska K., Imbierowicz M., Chacuk A.

Ecological Chemistry and Engineering. S

|

2012

|

Vol. 19, nr 1

29-38

EN

Results of kinetic studies on the process of wet oxidation of dairy sewage are presented. 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 523 K. Dairy sewage was subjected to oxidation at a natural pH close to 4. The efficiency of decomposition of organic compounds was estimated on the basis of TOC measurement. The highest TOC reduction rate reached 79.6%. A kinetic model of the process was proposed and its parameters were determined experimentally. Good agreement of the experimental and calculated results was obtained.

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań kinetycznych procesu mokrego utleniania ścieków przemysłu mleczarskiego. Badania przeprowadzono w okresowym reaktorze zbiornikowym z mieszadłem, przy ciśnieniu cząstkowym tlenu O2 P = 1 MPa, w zakresie temperatury od 473 do 523 K. Utlenianiu poddawano ścieki mleczarskie o ich naturalnym odczynie zbliżonym do wartości 4. Oceny efektywności rozkładu związków organicznych dokonano na podstawie pomiaru wartości TOC. Najwyższy stopień redukcji TOC ukształtował się na poziomie 79,6%. Zaproponowano model kinetyczny procesu i na podstawie badań eksperymentalnych określono jego parametry. Uzyskano dobrą zgodność wyników doświadczalnych i obliczeniowych.

3

Study of heat effect measurement method during oxidation of organic compounds in subcritical water

Puczyńska I., Skrzypski J., Imbierowicz M., Troszkiewicz M.

Proceedings of ECOpole

|

2011

|

Vol. 5, No. 2

419--424

EN

Combination of calorimetry and the oxidation process at elevated temperature and pressure to determine heat effects can be a good method to study mechanisms of chemical reactions.

PL

Zaproponowana metodyka wyznaczania efektów cieplnych reakcji utleniania związków chemicznych może stać się dobrym narzędziem do badania mechanizmów ich przebiegu.

4

Determination of heat effects during the oxidation of biomass in subcritical water

Puczyńska I., Skrzypski J., Imbierowicz M., Troszkiewicz M.

Proceedings of ECOpole

|

2009

|

Vol. 3, No. 2

365--371

EN

The search of alternative energy sources is one of the most important elements of sustainable development policy. The biomass is a valuable source of renewable energy but its transformation into biofuel needs a big amount of energy because many kinds of biomass have high hydrations level. The wet oxidation (in subcritical water conditions) of substances containing biopolymers gives a beneficial energetic effect of the process. We do not lose energy for the dehydration of biomass, which is directed towards the burning process. The waste containing cellulose (or another similar biopolymers) is a potential, valuable source of renewable energy. The wet oxidation process in subcritical water conditions can become an attractive alternative for the conventional burning processes.

PL

Poszukiwanie alternatywnych źródeł energii jest jednym z ważniejszych elementów polityki zrównoważonego rozwoju. Biomasa jest w tym kontekście cennym źródłem energii odnawialnej, jednak ze względu na fakt, iż wiele rodzajów biomasy ma wysoki stopień uwodnienia, przekształcenie jej w biopaliwo wymaga dużych nakładów energetycznych. Stosując utlenianie substancji zawierających biopolimery w warunkach wody podkrytycznej (tzw. mokre utlenianie), uzyskujemy korzystny efekt energetyczny procesu, gdyż nie tracimy energii na odwadnianie strumieni kierowanych do spalania. W tym ujęciu odpady zawierające celulozę (lub inne podobne biopolimery) są potencjalnym, cennym źródłem energii odnawialnej, a proces utleniania w warunkach wody podkrytycznej może stać się atrakcyjną alternatywą dla konwencjonalnych procesów spalania.

5

Proces mokrego utleniania alternatywą dla termicznego przekształcania osadów ściekowych

Chodur M.

Gaz, Woda i Technika Sanitarna

|

2008

|

Nr 12

28-30

EN

The process' characteristics. Wet oxidation vs. burning - similarities and differences. Design solution for sludge treatment using wet oxidation. Energy balance of the process. Basic wet oxidation of sludge with pure oxygen.

6

Mathematical modelling of wet oxidation of excess sludge

Chacuk A., Imbierowicz M.

Polish Journal of Chemical Technology

|

2007

|

Vol. 9, nr 2

1-4

EN

A mathematical model enabling a quantitative description of wet oxidation of excess sludge in continuous bubble columns is proposed. The model consists of mass and heat transfer kinetic equations and material and heat balance equations of gas and liquid phases flowing through the absorber. The equations of material and heat balance refer to a parallel, co- current flow of gas and liquid phase and take into account a complex chemical reaction in the liquid phase core. The proposed model was used in a numerical simulation of wet oxidation in a bubble absorber for different process conditions: flow rate and composition of the gas and liquid phase, temperature and pressure, and different heights and diameters of the column.

7

The advanced kinetic model of the excess activated sludge wet oxidation

Imbierowicz M., Chacuk A.

Polish Journal of Chemical Technology

|

2006

|

Vol. 8, nr 2

16-19

EN

The objectives of the research were to study the mechanism and reaction kinetics of wet air oxidation oft the activated sludge. The effect of temperature, oxygen partial pressure and the concentration of substrates on the reaction rate was measured. On the basis of the experimental data, the scheme of the reaction pathway was discussed and the kinetic model of this process, which consists of the concentration of the solid phase and the rest of the parameters, was proposed. The special techniques of optimization were applied to calculate the kinetic parameters of this model, e.g. activation energy, the prepotential coefficient of the Arrhenius' equation and reaction order.

8

Mathematical modelling of wet oxidation of excess sludge in bubble columns

Chacuk A., Imbierowicz M.

Polish Journal of Chemical Technology

|

2006

|

Vol. 8, nr 2

1-4

EN

A mathematical model enabling a quantitative description of wet oxidation of excess sludge in continuous bubble columns is proposed. The model consists of mass and heat transfer kinetic equations as well as material and heat balance equations of gas and liquid phases flowing through the absorber. The equations of material and heat balance refer to parallel, the co- and counter-current flow of gas and liquid phase and take a complex chemical reaction in the liquid phase core into account. The proposed model was used in a numerical simulation of wet oxidation in a bubble absorber for different process conditions: the flow rate and the composition of the gas and liquid phase, the temperature and pressure, and different heights and diameters of the column.

9

Kinetyka procesu mokrego utleniania nadmiernego osadu ściekowego po wstępnej termohydrolizie

Mucha J., Urbaniak M.

Inżynieria i Ochrona Środowiska

|

2005

|

T. 8, nr 1

55-72

PL

Proces mokrego utleniania nadmiernego osadu ściekowego należy do technik zaawansowanego utleniania w temperaturze 150+350°C, pod ciśnieniem tlenu 1,5+16,0 MPa i odbywa się najczęściej z jednoczesnym procesem termohydrolizy. Podczas tego procesu następuje konwersja związków organicznych zawartych w masie reaktywnej w małocząsteczkowe związki organiczne, wodę i CO2. W literaturze przedmiotu najczęściej nie rozdziela się obu procesów. Autorzy zaproponowali inny sposób analizy tego złożonego procesu poprzez oddzielenie termohydrolizy prowadzącej do rozdzielenia zawiesiny osadu ściekowego na hydrolizat -produkt stały i hydrolizat - produkt ciekły od zasadniczego procesu mokrego utleniania obu produktów. Wykonano badania kinetyki mokrego utleniania w różnych temperaturach obu produktów na podstawie pomiaru TOC (całkowitego węgla organicznego) w czasie procesu z zastosowaniem wysokociśnieniowego reaktora typu PARR. Jednocześnie zaproponowano równanie kinetyczne opisujące proces mokrego utleniania hydrolizatu ciekłego i stałego. Rozkład produktu ciekłego prowadzi do powstania nierozkładalnego produktu końcowego oraz gazowego, rozkład produktu stałego poprzez pośredni produkt ciekły również prowadzi do powstania produktu końcowego oraz gazowego. Otrzymane rozwiązanie równań kinetycznych opisujące zależność względnego stężenia węgla organicznego od czasu dobrze opisują wyniki doświadczalne. Na podstawie dopasowania krzywych teoretycznych do wyników eksperymentów (za pomocą programu OriginLab Origin) wyznaczono parametry kinetyczne procesu: stałe szybkości kolejnych reakcji i energie aktywacji procesów, zakładając rzędy reakcji procesów n = 1 i m = 0 względem stężenia tlenu (który występuje w procesie w ilości nadmiarowej). W przypadku produktu ciekłego stałe szybkości reakcji prowadzącej do produktów końcowych są wyższe niż do produktów gazowych. Z kolei energia aktywacji procesów utleniania do produktów gazowych jest wyższa niż do produktów końcowych. Energia aktywacji procesu powstawania z fazy stałej produktów gazowych jest niższa od energii aktywacji powstawania produktów gazowych z fazy ciekłej. Wynika to z faktu, że związki organiczne z tej fazy najłatwiej ulegające rozkładowi przeszły do fazy gazowej w pierwszej kolejności. W przypadku procesu mokrego utleniania produktu stałego założono, że w etapie drugim rozpadu ciekłego produktu pośredniego stałe szybkości są takie same jak uprzednio otrzymane dla produktu ciekłego. Pozwoliło to na wyznaczenie stałych szybkości reakcji prowadzących do wytworzenia produktów gazowych i ciekłego produktu pośredniego powstałych z rozkładu produktu stałego. W tym etapie następuje szybszy spadek TOC produktu stałego i rozpuszczanie produktów reakcji w wodzie (zmniejszenie masy cząsteczkowej związków organicznych). Zachodzi gwałtowny wzrost stężenia węgla organicznego w fazie ciekłej (co jest zgodne z niezależnymi wynikami doświadczalnymi).

EN

Wet oxidation process is one of the advanced oxidation techniques which is carried out at temperatures 150+350°C, under pressure of 1.5+16.0 MPa and procceds due to contact of gas phase (containing oxidant) with the sewage sludge. During the process, organic compounds from the reactive mass are oxidized and in the effect CO2, water and some low molecular organic acids are created. More often the process is carried out together with thermohydrolysis. Authors have proposed another way of analysis of the complicated process by dividing of thermohydrolysis process (leading to solid and liquid products) from main reaction of wet oxidation process of both products. The study of wet oxidation process of excess activated sludge after preliminary thermohydrolysis was carried out. The results of wet oxidation (TOC - total organic carbon versus time) obtained at various temperatures have shown that both products - solid and fluid separated after thermohydrolysis oxidize at various rates. However solid product degrades in two steps, first to the fluid product and then to the final and gaseous products. Kinetic models of wet oxidation process for both products were proposed. It was found well fitting of model equations to experimental results. The kinetic parameters of wet oxidation process: rate constants and activation energies if reaction order equal 1 is taken are determined. In the case of liquid product, rate constants of wet oxidation reaction leading to end products are higher than to the gas products. The activation energy of oxidation process of the first reaction leading to end products is lower than ones leading to gas products. For solid products the activation energy of wet oxidation leading to gas products has lower value than that of liquid products. It results from the fact that most unstable organic compounds from solid phase convert to gas phase very early. In the case of wet oxidation of solid product it was assumed that in the second step of decomposition of liquid intermediate product, rate constants are the same as was calculated for liquid product. It allows to determine rate constants of decomposition reactions of solid product leading to gas and intermediate liquid product. This step follows the fast decrease of TOC of solid products and dissolution of reaction products in water (decreasing of molecular mass of organic compounds). It also follows the fast increase of TOC in liquid phase (in agreement with independent experimental results).

10

Porównanie skuteczności mokrego utleniania nadmiernych osadów ściekowych z oczyszczalni regionu łódzkiego

Mucha J., Zarzycki R., Imbierowicz M.

Inżynieria i Ochrona Środowiska

|

2002

|

T. 5, nr 3-4

245-251

PL

Osady ściekowe powstające podczas oczyszczania ścieków w oczyszczalniach biologicznych są bardzo uciążliwe i niebezpieczne. W ciągu kilku lat Polska wejdzie do Unii Europejskiej, dlatego poszukiwanie alternatywnych metod postępowania z osadami ściekowymi innymi niż składowanie jest nieodzowne. Problem ten może zostać rozwiązany dzięki mokremu utlenianiu, które dokonuje konwersji niebezpiecznego i biologicznie niestabilnego medium w ustabilizowany osad, pozbawiony negatywnego wpływu na środowisko. Proces mokrego utleniania prowadzony jest w temperaturach 150¸350°C pod ciśnieniem 1,5¸16,0 MPa i zachodzi dzięki kontaktowi fazy gazowej zawierającej utleniacz (tlen) z zawiesiną osadu czynnego. Podczas procesu związki organiczne z masy reaktywnej zostają utlenione, co prowadzi z kolei do powstania CO2, wody oraz małych ilości niskocząsteczkowych kwasów organicznych. Proces jest prosty technologicznie, jednakże wysoka temperatura i ciśnienie wymuszają surowe wymagania odnośnie do konstrukcji urządzeń, odporności na korozję oraz bezpieczeństwa procesowego. W pracy tej opisana została seria eksperymentów prowadzonych nad mokrym utlenianiem nadmiernego osadu ściekowego z trzech różnych oczyszczalni regionu łódzkiego. Eksperymenty przeprowadzone zostały bez dodatku substancji wspomagających, a także z dodatkiem nadtlenku wodoru. Na podstawie przeprowadzonych badań okazało się, że skuteczność procesu mokrego utleniania nie zależy od pochodzenia osadów, co z kolei świadczy o ich podobnych właściwościach fizykochemicznych. Dlatego też proces mokrego utleniania może być łatwo zastosowany dla osadów czynnych różnego pochodzenia.

EN

Activated sludge formed in all of wastewater treatment plants is very noxious and hazardous. In the next few years Poland is going to join the European Union therefore searching for alternative sludge treatment methods, other than landfill is essential. This problem can be solved by wet oxidation which converts a dangerous and biologically unstable medium into fully stabilized sludge without negative influence on the environment. Wet oxidation is a process conducted at temperature of 150¸350°C, under pressure of 1.5¸16.0 MPa and it proceeds due to contacting a gas phase containing an oxidant (oxygen) with an activated sludge suspension. During the process organic compounds in the reactive mass are oxidized which leads to the formation of CO2, water and small amounts of low-molecular organic acids. The process is simple technologically, however high temperatures and pressures extort stringent requirements so the construction of the equipment, corrosion resistance and process safety are concerned. A series of experiments on wet oxidation process of excess activated sludge from three different waste water treatment plants from Łódź area are described in this paper. Investigation was carried out with and without addition of hydrogen peroxide. On the basis of the experiments it was found that the efficiency of the wet oxidation process is not dependent on the origin of sludge so the physical and chemical parameters are similar. Therefore the process of wet oxidation of activated sludge can be easily applied for sludge from different sources.

11

Mokre utlenianie - mechanizm i modelowanie matematyczne procesu

Zarzycki R., Imbierowicz M.

Chemia i Inżynieria Ekologiczna

|

2001

|

Vol. 8, nr 12

1205-1220

PL

Omówiono zagadnienia związane z technologią mokrego utleniania zanieczyszczeń zawartych w ściekach przemysłowych. Mokre utlenianie to heterofazowy proces utleniania związków organicznych i/lub utlenialnych związków nieorganicznych, prowadzony w roztworze wodnym, pod ciśnieniem od 0,5 do 20 MPa, w temperaturze l25-320°C, za pomocą powietrza lub tlenu tłoczonego do środowiska reakcji. Może być z powodzeniem stosowany do oczyszczania ścieków przemysłowych, które są zbyt stężone, ażeby kierować je na oczyszczanie biologiczne lub też zawierają substancje, które niekorzystnie oddziałują na osad czynny. Przedstawiono mechanizm utlenienia związków organicznych w fazie ciekłej, w warunkach podwyższonej temperatury i pod zwiększonym ciśnieniem. Zwrócono uwagę, że :ze względu na wolnorodnikowy charakter tych reakcji jest w zasadzie niemożliwy szczegółowy opis całego łańcucha przekształceń substratów. Z uwagi na specyfikę procesu mokrego utleniania można w takich przypadkach zastosować uproszczone schematy przebiegu reakcji chemicznych, w których opisuje się jedynie te etapy procesu, które kontrolują szybkość całego łańcucha przekształceń. W pracy przedstawiono także skuteczność procesu mokrego utleniania w odniesieniu do wybranych grup zanieczyszczeń organicznych zawartych w oczyszczanych ściekach i omówiono najważniejsze aplikacje przemysłowe tego procesu. Omówiono także niektóre zagadnienia związane z modelowaniem procesu mokrego utleniania i projektowaniem reaktorów do jego prowadzenia. Odgrywa ono w tym przypadku rolę szczególną, gdyż pozwala na ocenę poprawności przyjętych rozwiązań konstrukcyjnych, a uzyskany model matematyczny staje się cennym narzędziem do oceny bezpieczeństwa pracy instalacji oraz sterowania jego działaniem.

EN

The problems concerning the wet oxidation of industrial wastewaters are deseribed. Wet oxidation is a heterogeneouls process, in which the organic and oxidizable inorganic substances are oxidized using air (or oxygen) at temperature from l25.C to 320.C and pressures from 0.5 to 20 MPa. This is an available options for processing the wastewater streams which are too concentrated for biological treatment or contain the recalcitrant pollutants, toxie for activated sludge microorganisms. The mechanism of chemical reactions taking place in the liquid phase at high temperature and pressures is discussed. It is impossible to describe a detailed mechanism of free radical reactions taking place during the wet oxidation of high molecular organic compounds, so the lumped kinetic model, which consists of only the reaction rate controlled processes, can be successfully used in that ease. The paper reviews the efficiency of removing from treated wastewaters the main groups of organic contaminants dissolved in the liquid phase, and describes same industrial applications of wet oxidation processes as well. Attention is paid to the mathematical procedures used for modeling the wet oxidation reactors. This predietive modeling techniques can be used to optimize, control and improve the safety of wet oxidation facilities.

12

Badanie mechanizmu mokrego utleniania nadmiernego osadu czynnego

Zarzycki R., Imbierowicz M.

Inżynieria i Ochrona Środowiska

|

2000

|

T. 3, nr 1/2

255-262

PL

Zaprezentowano wyniki badania procesu termohydrolizy nadmiernego osadu czynnego. Badania prowadzono w zakresie temperatur 50 ÷ 200°C i pod cisnieniem do 4,0 MPa, oceniając wpływ temperatury i stężenia początkowego substratu na szybkość roztwarzania węgla organicznego tworzącego fazę stałą. Stwierdzono, że w temperaturze 200°C ok. 50% węgla organicznego tworzącego fazę stałą prowadzi do roztworu, a szybkość procesu roztwarzania nie zależy od początkowego stężenia osadu.

EN

A series of experiments on thermohydrolysis of excess activated sludge are described in the paper. The rate of sludge digestion at temperature range from 50 to 200°C and under pressure up to 4.0 MPa was investigated. The effect of initial concentration on the rate of activated sludge particle digestion was also studied. On the basis of the investigations it was found that the process temperature growth enhanced the degree of activated sludge conversion which at 200°C reached 50%.

13

Metody utylizacji materiałów niebezpiecznych. Cz. 2

Kuberski S. M., Rogacki G., Imbierowicz M., Ślot M.

LAB Laboratoria, Aparatura, Badania

|

1998

|

R. 3, nr 1

6-7

PL

Prezentacja ma na celu zapoznanie czytelników z nowoczesnymi metodami utylizacji niewielkich ilości substancji szczególnie niebezpiecznych. Metody te mogą mieć zastosowanie m.in. do skutecznego niszczenia materiałów dowodowych specjalnego znaczenia np. dla potrzeb sądownictwa. Technika ta została zastosowana z powodzeniem m.in. do niszczenia narkotyków oraz toksycznych związków chemicznych na potrzeby Sądu Wojewódzkiego w Łodzi.