Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Analiza sposobów modelowania reaktora trójfazowego ze stałym złożem (TBR) z użyciem metod CFD

Janecki D., Bartelmus G.

Inżynieria i Aparatura Chemiczna

|

2018

|

Nr 4

95--96

PL

Przedstawiono zagadnienia związane z zastosowaniem modelu wielofazowego Eulera do modelowania reaktora trójfazowego ze złożem stacjonarnym (TBR). Analizując równania modelu wyselekcjonowano parametry, które obliczane są w oparciu o dane dostępne w literaturze, a następnie przeprowadzono analizę czułości modelu na zmianę wartości wyselekcjonowanych parametrów. Przeanalizowano wpływ zmian zależności opisujących siły wzajemnych oddziaływań pomiędzy fazami oraz promieniowej zmiany porowatości wypełnienia na wyniki obliczeń numerycznych.

EN

The paper presents issues connected with the use of Eulerian multiphase model for modelling a three-phase fixed-bed reactor (TBR). Param eters calculated on the basis of available in literature data were selected, and next the analysis of model sensitivity to the change of selected parameters was carried out. The influence of changes of relationships describing the interaction forces between phases and the change of radial porosity of packing on the results of numerical calculations was analyzed.

2

Kinetics of vinyl acetate biodegradation by Pseudomonas fluorescens PCM 2123

Gąszczak A., Bartelmus G., Greń I., Janecki D.

Ecological Chemistry and Engineering. S

|

2018

|

Vol. 25, nr 3

487--502

EN

The microbial degradation of vinyl acetate (VA) by Pseudomonas fluorescens PCM 2123 strain was studied in both batch and continuous modes. The purpose of the experiments was to determine the kinetic model of the cell growth and biodegradation rate of vinyl acetate (VA), which was the sole carbon and energy source for tested microorganisms. The experiments, carried out in a batch reactor for several initial concentrations of growth substrate in the liquid phase ranging from 18.6 to 373 gsubstrate·m−3 (gs·m−3) made it possible to choose the kinetic model and to estimate its constants. The Haldane inhibitory model with the values of constants: μm = 0.1202 h−1, KS = 17.195 gs·m−3, Ki = 166.88 gs·m−3 predicted the experimental data with the best accuracy. To set the parameters of maintenance metabolism it was necessary to carry out a series of continuous cultures at different dilution rates (0.05 to 0.072 h−1) and concentrations of VA in the liquid supplied to the chemostat ranging from 30.9 to 123.6 gs·m−3. The obtained data-base enabled to determine the coefficient for maintenance metabolism (me = 0.0251 gsubstrate· gcell dry weight−1·h−1 (gs·gcdw−1·h−1)) as well as the maximal and observed values of yield coefficients, YxsM = 0.463 gcdw·gs−1 and (Yxs)obs = 0.411 gcdw·gs−1, respectively. The developed kinetics was verified by comparison of the computed and obtained in batch experiments profiles of changes in biomass and growth substrate concentrations.

3

Kinetics of cometabolic biodegradation of 4-chlorophenol and phenol by stenotrophomonas maltophilia KB2

Gąszczak A., Bartelmus G., Rotkegel A., Greń I., Janecki D.

Chemical and Process Engineering

|

2018

|

Vol. 39, nr 4

395–-410

EN

The cometabolic biodegradation of 4-Chlorophenol (4-CP) by the Stenotrophomonas maltophilia KB2 strain in the presence of phenol (P) was studied. In order to determine the kinetics of biodegradation of both substrates, present alone and in cometabolic systems, a series of tests was carried out in a batch reactor changing, in a wide range, the initial concentration of both substrates. The growth of the tested strain on phenol alone was described by Haldane kinetic model (mm = 0:9 1/h, Ksg = 48:97 gg/m3, KIg = 256:12 gg/m3, Yxg = 0:5715). The rate of 4-CP transformation by resting cells of KB2 strain was also described by Haldane equation and the estimated parameters of the model were: kc = 0:229 gc=gxh, Ksc = 0:696 gc=m3, KIc = 43:82 gc=m3. Cometabolic degradation of 4-CP in the presence of phenol was investigated for a wide range of initial 4-CP and phenol concentrations (22–66 gc/m3 and 67–280 gg/m3 respectively). The experimental database was exploited to verify the two kinetic models: CIModel taking only the competitive inhibition into consideration and a more universal CNIModel considering both competitive and non-competitive inhibition. CNIModel approximated experimental data better than CIModel.

4

Modelling of the cometabolic decomposition of 4-chlorophenol and phenol by the Stenotrophomonas maltophilia KB2 strain

Szczyrba E., Gąszczak A., Bartelmus G., Janecki D.

Proceedings of ECOpole

|

2017

|

Vol. 11, No. 2

421--431

EN

The present study investigated the degradation kinetics of growth (phenol) and non-growth (4-chlorophenol, 4-CP) substrates, present alone and in cometabolic system. Batch experiments were performed using very active Stenotrophomonas maltophilia KB2 strain. The methods of determining the model parameters describing the kinetics of changes in biomass and both substrates concentrations in a cometabolic system were presented.

PL

Zaprezentowano model rozkładu 4-chlorofenolu przez szczep Stenotrophomonas maltophilia KB2 w obecności fenolu jako substratu wzrostowego. Opracowanie tego modelu wymagało wykonania czterech serii badań: biodegradacji różnych dawek czystego fenolu, biodegradacji różnych dawek czystego 4-CP, biodegradacji 4-CP w obecności fenolu przy różnym stosunku stężeń obu substratów oraz biodegradacji 4-CP przez komórki w fazie spoczynku, indukowane wstępnie fenolem. Szczegółowo omówiono sposoby wyznaczania poszczególnych parametrów równań opisujących szybkość degradacji substratów wzrostowego i niewzrostowego oraz przyrostu biomasy. W oparciu o stworzoną bazę danych obliczono m.in. stałe półnasycenia KSg i KSc, stałe inhibicji KIg i KIc, współczynnik zamierania endogennego b oraz wydajność transformacyjną substratu wzrostowego w stosunku do kometabolitu Tcg.

5

Metody intensyfikacji procesów biooczyszczania powietrza prowadzonych w bioreaktorach strużkowych

Gąszczak A., Sarzyński R., Kolarczyk H., Bartelmus G.

Prace Naukowe Instytutu Inżynierii Chemicznej Polskiej Akademii Nauk

|

2017

|

nr 21

45--64

PL

W pracy dokonano przeglądu najnowszych danych literaturowych dotyczących zagadnień związanych z procesami biodegradacji lotnych związków organicznych prowadzonych w bioreaktorach ze stałym złożem. Wskazano parametry mające wpływ na przebieg tych procesów i decydujące o efektywnej i stabilnej pracy instalacji. Przedstawiono rozwiązania technologiczne służące poprawie sprawności eliminacji zanieczyszczeń, szczególnie w odniesieniu do substancji hydrofobowych zanieczyszczających powietrze.

EN

The review of the latest literature data related to the biodegradation of volatile organic compounds and the removal of odors in trickle-bed bioreactors were performed. The basic parameters that affect the course of the process and determine the effective and stable operation of the installation were pointed out. Technological solutions to improve the efficiency of the bio-purification process, especially in relation to the hydrophobic substances polluting the air, were presented.

6

Modelling of the hydrodynamics of concurrent gas and liquid flow through packed bed

Janecki D., Bartelmus G., Burghardt A.

Technical Sciences / University of Warmia and Mazury in Olsztyn

|

2016

|

nr 19(3)

267--284

EN

The aim of the present study is to simulate concurrent gas and liquid flow through packed bed in the gas continuous flow regime (GCF) and continuity shock waves regime(CSW) using computational fluid dynamics (CFD). The application of multiple gas-liquid-solid model requires the knowledge of relationships determining interactions between phases. The exchange coefficients of these forces were defined by means of equations suggested by ATTOU et al. (1999). As a result of the computational simulation the following data were obtained: gas pressure drop in the bed, volume fraction distribution of a given phase (liquid and gas holdups) along the packing and its mean value in the reactor. The comparison of the values of the hydrodynamic parameters, both calculated and obtained experimentally in a column packed with 3 mm glass spheres, indicates that CFD model can be applied to model the hydrodynamics of concurrent gas and liquid flows through a packed bed because a good compatibility of the compared parameters was obtained.

7

Modelling of the air purification from volatile organic compounds in a trickle-bed bioreactor

Janecki D., Gąszczak A., Bartelmus G.

Proceedings of ECOpole

|

2016

|

Vol. 10, No. 2

423--431

EN

The biodegradation of styrene by bacterial strain Pseudomonas sp. E-93486, coming from VTT Culture Collection (Finland), was studied. The kinetic experiments with the presence of styrene as the only carbon and energy source were performed both in batch and continuous cultures at optimal environmental conditions for the growth of the tested strain (pH = 7 and 30ºC). The Haldane inhibitory model was found to be the best to fit the kinetic data, and the estimated kinetic equation parameters were: μm = 0.119 h–1; Ks = 5.984 g·m–3, Ki = 156.6 g·m–3. The experiments conducted in a chemostat at various dilution rate (D = 0.035-0.1 h–1) made it possible to determine the value of the coefficient for maintenance metabolism (md = 0.0165 h–1) and the maximum yield coefficient value ((YXS)max = 0.913). The determined complete model of growth of E-93486 strain in the presence of styrene was verified by comparison of the computed and obtained in batch experiments profiles of changes in biomass and styrene concentrations. Next the tested strain was immobilized on the packing of a pilot-scale trickle-bed bioreactor operating at co-current down-flow of gas (air contaminated by styrene) and liquid (mineral solution) phases. The effect of inlet styrene concentration on its degradation was studied for initial concentration in the air changing in the range of 0.2-1 g·m–3. The recirculation rate of liquid medium was 8 m3h–1 whereas the gas flow rate was changed in the range 50-150 m3·h–1. The conversion degree depended on operational parameters and changed in subsequent experiments in the range of 75-95%.

PL

Badano proces oczyszczania powietrza ze styrenu, substancji zaliczanej do grupy lotnych związków organicznych (LZO), prowadzony w pilotowym bioreaktorze strużkowym (TBB). Ponieważ najważniejszym etapem procesu oczyszczania powietrza z LZO w bioreaktorze strużkowym jest biologiczna reakcja jego rozkładu, zatem, projektując proces, należy przede wszystkim starannie wyselekcjonować mikroorganizmy efektywnie rozkładające usuwane z powietrza zanieczyszczenie, określić warunki najkorzystniejsze dla ich wzrostu oraz wyznaczyć kinetykę reakcji. W wyniku testów porównawczych wyselekcjonowano szczep efektywnie wykorzystujący styren jako jedyne źródło węgla i energii. Był to, pochodzący z kolekcji VTT (Finlandia), gramujemny szczep z rodzaju Pseudomonas, oznaczony symbolem E-93486. W testach wstępnych określono najkorzystniejsze dla jego wzrostu parametry (pH 7, 30ºC, DO = 5 mg·dm–3) i zarówno eksperymenty kinetyczne, jak i proces oczyszczania powietrza w TBB prowadzono, utrzymując wyznaczone, optymalne dla reakcji biochemicznej warunki. Pierwszą serię eksperymentów kinetycznych przeprowadzono w reaktorze okresowym, zmieniając w kolejnych eksperymentach początkowe stężenie substratu wzrostowego w zakresie 5-90 g·m–3. Badania wykazały inhibitujący szybkość wzrostu mikroorganizmów wpływ substratu, stąd do opisania kinetyki wzrostu E-93486 w obecności fenolu wybrano model Haldane. Zgromadzona baza danych doświadczalnych umożliwiła estymację stałych tego równania (μm = 0,119 h–1; Ks = 5,984 g·m–3, Ki = 156,6 g·m–3). Hodowle ciągłe, prowadzone przy różnej szybkości rozcieńczania (D = 0,035-0,1 h–1), umożliwiły określenie wartości współczynnika metabolizmu endogennego (md = 0,0165 h–1) i maksymalnej wartości współczynnika wydajności biomasy ((YXS)max = 0,913). Otrzymane pełne równanie kinetyczne wzrostu szczepu E-93486 w obecności styrenu zostało zweryfikowane przez porównanie obliczonych i otrzymanych eksperymentalnie profili zmian stężenia biomasy i styrenu. Badania procesu oczyszczania powietrza ze styrenu przeprowadzono w pilotowej instalacji, której głównym elementem był bioreaktor strużkowy o średnicy 1,084 m, wypełniony na wysokość 1,84 m inertnym wypełnieniem (polipropylenowe pierścienie Ralu), na powierzchni którego unieruchomiony został testowany szczep. W badaniach strumień oczyszczanego gazu zmieniano w zakresie 50-150 m3·h–1, natomiast stężenie styrenu w powietrzu doprowadzanym do reaktora zmieniano w zakresie 0,2-1 g·m–3. Podczas trwających ponad 6 miesięcy eksperymentów uzyskano stopień konwersji styrenu rzędu 75-95%, co oznacza, że przy maksymalnym obciążeniu złoża (80 g·m–3·h–1) każdego dnia usuwane było z powietrza ~2500 g styrenu. Potwierdzona została w ten sposób skuteczność testowanej technologii oczyszczania powietrza z LZO.

8

Modelling of aerobic biodegradation of phenol by Stenotrophomonas maltophilia KB2 strain

Szczyrba E., Szczotka A., Bartelmus G.

Proceedings of ECOpole

|

2016

|

Vol. 10, No. 2

533--543

EN

The microbial degradation of phenol by Stenotrophomonas maltophilia KB2 strain was studied. The purpose of experiments was to determine optimal environmental conditions for bacterial growth and to develop equation describing both the rate of cell growth and biodegradation rate of phenol. Microbial growth tests in the presence of phenol as the sole carbon and energy source were conducted in batch reactor for different initial concentration of the degraded compound changed in the range of 25-500 g·m–3. The kinetic experiments were performed in optimal environmental conditions (30ºC, pH 7). The Haldane inhibitory model with the values of constants: μm = 0.9 h–1, Ks = 48.97 g·m–3, Ki = 256.12 g·m–3 predicted the experimental data with the best accuracy. The obtained data-base made it possible also to determine the values of biomass yield coefficient, (YXS)obs = 0.614, and the endogenous decay coefficient, kd = 0.05 h–1.

PL

Przedmiotem badań była kinetyka biodegradacji fenolu przez bakterie Stenotrophomonas maltophilia KB2. Szczep ten został wyizolowany z osadu czynnego oczyszczalni ścieków komunalnych w Bytomiu-Miechowicach i jest obecnie przechowywany w kolekcji VTT (Finlandia) pod numerem E-113137. Eksperymenty kinetyczne prowadzono w reaktorze okresowym, zmieniając w kolejnych eksperymentach stężenie fenolu, który był dla testowanego szczepu jedynym źródłem węgla i energii, w zakresie 25-500 g·m–3. Testy kinetyczne poprzedzone zostały serią hodowli prowadzonych w zmiennych warunkach środowiskowych (5 ≤ pH ≥ 8; 22ºC ≤ t ≥ 42ºC; początkowe stężenie biomasy 22-92 gdcw·m–3) w celu określenia warunków hodowli najkorzystniejszych dla wzrostu stosowanych mikroorganizmów. Były to: pH 7, t = 30ºC, początkowe stężenie biomasy ~61,3 gdcw·m–3 i przy takich wartościach testowanych parametrów przeprowadzono wszystkie eksperymenty kinetyczne. Testy kinetyczne wykazały, że dla początkowych stężeń fenolu w roztworze większych od ~100 g·m–3 zaczyna być widoczny inhibitujący wpływ substratu na wzrost mikroorganizmów. Zatem, do opisu kinetyki wzrostu szczepu KB2 na fenolu wybrano model Haldane. Parametry tego równania wyestymowano w oparciu o własną bazę danych eksperymentalnych. Są to: μm = 0,9 h–1; Ks = 48,97 g·m–3, Ki = 256,12 g·m–3. Opracowane równanie kinetyczne przybliża dane eksperymentalne ze średnim błędem procentowym nieprzekraczającym 5% (R2 = 0,95). Przeprowadzone testy pozwoliły również na wyznaczenie średniej wartości współczynnika wydajności biomasy ((Yxs)obs = 0,614), który umożliwia transformację zależności opisującej szybkość wzrostu mikroorganizmów w równanie opisujące szybkość biodegradacji fenolu. Wyznaczony został również współczynnik endogennego zamierania, kd = 0,05 h–1, którego wartość jest niezbędna przy modelowaniu układów kometabolicznych, w których fenol jest substratem wzrostowym. Badania wykazały, że szczep Stenotrophomonas maltophilia KB2 jest dobrym materiałem do zastosowań przemysłowych (krótka faza zastoju, duża aktywność biodegradacyjna, optymalna szybkość wzrostu osiągana przy stosunkowo dużych stężeniach fenolu w roztworze).

9

Oczyszczanie powietrza z dwuskładnikowej mieszaniny lotnych związków organicznych w bioreaktorze strużkowym

Sarzyński R., Bartelmus G., Gąszczak A.

Prace Naukowe Instytutu Inżynierii Chemicznej Polskiej Akademii Nauk

|

2016

|

nr 20

77--89

PL

Badano eksperymentalnie efektywność procesu oczyszczania powietrza z mieszaniny dwóch lotnych związków organicznych, styrenu i p-ksylenu. Eksperymenty prowadzono przez okres 248 dni w instalacji pilotowej bioreaktora strużkowego, pracującego przy współprądowym przepływie gazu i cieczy, zmieniając w szerokim zakresie stężenia obu substancji organicznych w powietrzu doprowadzanym do bioreaktora. Dla testowanego zakresu zmian parametrów ruchowych bioreaktora uzyskano zadowalającą efektywność procesu: stopień konwersji styrenu zmieniał się w zakresie 80-95%, a trudnego do biodegradacji p-ksylenu w zakresie 40-55%.

EN

The efficiency of the process of air purification from the mixture of two volatile organic compounds (styrene and p-xylene) was experimentally tested. The experiment was carried out for 248 days in a pilot installation of a trickle-bed bioreactor, operating at co-current gas and liquid flow, changing in a wide range the concentrations of both organic substances in the air supplied to the bioreactor. Satisfactory efficiency of the process was obtained for the tested range of changes of the operational parameters: styrene conversion changed within the range of 80-95%, and the difficult to biodegradation p-xylene in the range of 40-55%.

10

Kometaboliczna biodegradacja 4-chlorofenolu przez szczep Stenotrophomonas maltophilia KB2

Szczyrba E., Szczotka A., Bartelmus G., Gąszczak A., Greń I., Kolarczyk H.

Prace Naukowe Instytutu Inżynierii Chemicznej Polskiej Akademii Nauk

|

2016

|

nr 20

137--154

PL

W pracy badano biodegradację 4-chlorofenolu przez szczep Stenotrophomonas maltophilia KB2 w układzie kometabolicznym z fenolem jako substratem wzrostowym. Eksperymenty prowadzono w reaktorze okresowym, w temperaturze 30°C, przy pH środowiska 7 i natlenieniu rzędu 5–7 mgtlenu•l-3. Zmieniając w szerokim zakresie początkowe stężenia fenolu (50 do 300 g•m-3) i 4-chlorofenolu (25 do 100 g•m-3) analizowano wpływ zmian stężeń obu substratów na szybkość ich transformacji i wzrost biomasy. Oszacowano również wartości współczynnika wydajności transformacyjnej substratu wzrostowego (W) oraz współczynnika f, wskazującego, jaka część równoważników redukcyjnych z utlenienia fenolu została użyta do transformacji 4-chlorofenolu.

EN

The cometabolic biodegradation of 4-chlorophenol by Stenotrophomonas maltophilia KB2 strain in the presence of phenol as the sole carbon and energy source was studied. The experiments were carried out in a batch bioreactor. The tests were conducted at 30°C, pH 7 and oxygenation maintained at the level of 5–7 mg•l-3. The effect of changes in initial concentration of both substrates on the rate of biomass growth and substrates transformation were analyzed. The initial concentration of phenol was changed within the range of 50–300 g•m-3 and 4-chlorophenol within the range of 25–100 g•m-3. The values of growth substrate transformation yield (W) and the f coefficient, indicating the fraction of reductant from phenol oxidation used to transform 4-chlorophenol, were also estimated.

11

Procesy transportu masy w reaktorze trójfazowym, pracującym w reżimie ciągłych fal uderzeniowych

Janecki D., Bartelmus G., Gancarczyk A.

Inżynieria i Aparatura Chemiczna

|

2016

|

Nr 2

56--57

PL

Wyznaczono eksperymentalnie wartości współczynników wnikania masy (kLS) w reaktorze trójfazowym pracującym w reżimie ciągłych fal uderzeniowych (CSW) i ciągłego przepływu gazu (GCF). Wartości ku zależą od udziałów objętościowych zajmowanych w złożu przez każdą fazę i ich lokalnych prędkości. Parametry te obliczano z eulerowskiego modelu (CFD). Równania modelu zostały zaimplementowane do programu Fluent 12.1.4 wraz z równaniem opisującym wartości kLS w reżimie GCF. Wyniki obliczeń wskazują, że proponowana metoda szacowania wartości kLS jest odpowiednia zarówno dla reżimu GCF jak i CSW.

EN

The mass transfer coefficients (kLS) in a trickle-bed reactor operating at continuous shock waves (CSW) and gas continuous flow (GCF) regimes were determined experimentally. The ku values depend on the values of volume fraction occupied by each phase and their local velocities. The values of these parameters were calculated using the k-fluid Eulerian model (CFD). The model equations were implemented to the Fluent pack along with the equation describing kLS values for GCF regime. The results showed that the proposed method of calculation values is appropriate for GCF and CSW regimes.

12

Parametric sensitivity of a CFD model concerning the hydrodynamics of trickle-bed reactor (TBR)

Janecki D., Burghardt A., Bartelmus G.

Chemical and Process Engineering

|

2016

|

Vol. 37, nr 1

97--107

EN

The aim of the present study was to investigate the sensitivity of a multiphase Eulerian CFD model with respect to relations defining drag forces between phases. The mean relative error as well as standard deviation of experimental and computed values of pressure gradient and average liquid holdup were used as validation criteria of the model. Comparative basis for simulations was our own data-base obtained in experiments carried out in a TBR operating at a co-current downward gas and liquid flow. Estimated errors showed that the classical equations of Attou et al. (1999) defining the friction factors Fjk approximate experimental values of hydrodynamic parameters with the best agreement. Taking this into account one can recommend to apply chosen equations in the momentum balances of TBR.

13

Kinetyka biodegradacji fenolu przez szczep Stenotrophomonas Maltophilia KB2 w reaktorze okresowym

Szczyrba E., Kaleta J., Szczotka A., Bartelmus G.

Prace Naukowe Instytutu Inżynierii Chemicznej Polskiej Akademii Nauk

|

2015

|

nr 19

5--19

PL

W pracy badano biodegradację fenolu przez szczep Stenotrophomonas maltophilia KB2 w reaktorze okresowym. Dla różnych początkowych stężeń fenolu zmienianych w zakresie 25-500 g·m-3, przeprowadzone zostały testy wzrostu mikroorganizmów, dla których degradowany związek być jedynym źródłem węgla i energii. Model kinetyczny Haldane’a najlepiej przybliżał dane eksperymentalne zatem wyestymowano stałe równania kinetycznego oraz współczynnik wydajności biomasy.

EN

The biodegradation of phenol by Stenotrophomonas maltophilia KB2 strain in a batch reactor was studied. Microbial growth tests in the presence of phenol as the sole carbon and energy source were conducted for different initial concentrations of the degraded compound changed in the range 25-500 g·m3. Haldane’s growth kinetic model was found to be the best to fit the experimental data so constants of the kinetic equation as well as yield coefficient were estimated.

14

Substancje pochodzenia farmaceutycznego jako wyłaniające się zagrożenie dla środowiska wodnego

Szczotka A., Gąszczak A., Bartelmus G.

Prace Naukowe Instytutu Inżynierii Chemicznej Polskiej Akademii Nauk

|

2014

|

nr 18

5--16

PL

W pracy przedstawione zostały zagadnienia związane z obecnością w środowisku wodnym związków pochodzenia farmaceutycznego. Omówiono najważniejsze drogi przedostawania się leków do wód, problemy związane z oceną ryzyka ekotoksykologicznego oraz losy leków w oczyszczalniach ścieków.

EN

The key issues concerning the presence of pharmaceuticals in the aquatic environment are presented. The most important pathways of drugs entering aquatic ecosystems, problems associated with ecotoxicological risk assessment and the fate of pharmaceuticals in conventional wastewater treatment plants are discussed.

15

Removal of vinyl acetate from waste gases in the pilot-scale biological trickle - bed reactor

Sarzyński R., Bartelmus G., Gąszczak A., Jaroszyński M.

Proceedings of ECOpole

|

2013

|

Vol. 7, No. 2

517--522

EN

The removal of vinyl acetate from air streams in a pilot-scale trickle-bed bioreactor (TBB) inoculated with Pseudomonas sp. PCM 2123 strain was studied experimentally. For various gas and liquid flow rates and inlet vinyl acetate concentration ranging from 0.25 to 1.5 g · m–3 the efficiency of the process was tested. For all the operating conditions high elimination capacity was obtained.

PL

Przeprowadzono badania usuwania octanu winylu z gazów odlotowych w instalacji pilotowej bioreaktora strużkowego zaszczepionego bakteriami Pseudomonas sp. PCM 2123. Badania przeprowadzono dla różnych wartości natężeń przepływu gazu i cieczy oraz przy stężeniach octanu winylu w zakresie od 0,25 do 1,5 g · m–3. Dla wszystkich warunków operacyjnych uzyskano wysoką wydajność eliminacji zanieczyszczenia.

16

Kinetics of butyl acrylate biodegradation by selected strain of microorganisms

Gąszczak A., Kaleta J., Szczyrba E., Janus B., Bartelmus G.

Proceedings of ECOpole

|

2013

|

Vol. 7, No. 2

473--478

EN

The subject of research in the present study was biodegradation of butyl acrylate. Tests of microbiological degradation of this compound by selected environmental and laboratory strains were conducted. The Pseudomonas fluorescens PCM 2123 strain utilized the growth substrate most intensively and was selected for further research. Optimal growth conditions and toxic dose of the utilized substrate were determined for the selected strain. The research into kinetics of butyl acrylate biodegradation by Pseudomonas fluorescens PCM 2123 bacteria included a series of experiments conducted for different initial concentrations of acrylate in a batch reactor. The influence of initial substrate concentration on the specific growth rate was described by Haldan's equation. Constants of the equation were estimated on the basis of experimental data.

PL

Celem prezentowanej pracy było wyselekcjonowanie szczepu bakterii, który efektywnie mineralizuje akrylan butylu, oraz określenie kinetyki tego procesu. Testy porównawcze przeprowadzono dla czterech gram-ujemnych szczepów bakterii. Szczep EC3_2001 był wyizolowany z próbek gleby, pobranych w Oświęcimiu z terenu firmy chemicznej Synthos S.A., szczep Pseudomonas fluorescens PCM 2123 pochodził z Polskiej Kolekcji Mikroorganizmów (Wrocław), natomiast szczepy Pseudomonas putida mt-2 i szczep E-93486 zakupiono w Finlandii z Kolekcji VTT. Wszystkie testowane szczepy posiadały zdolność do wykorzystania akrylanu butylu jako jedynego źródła węgla i energii w procesie aerobowym. Głównym kryterium selekcji mikroorganizmów była szybkość produkcji biomasy, a tym samym konwersji substratu. Badania prowadzono w kolbach, zawierających 300 cm3 roztworu soli mineralnych i zaadaptowany do biodegradacji akrylanu butylu szczep bakterii. Do kolb co 24 godziny dodawano określone dawki substratu. Kolby były termostatowane (30oC) i mieszane (130 rpm). Szczep Pseudomonas fluorescens PCM 2123 najefektywniej degradował akrylan butylu, zatem dla tego szczepu wyznaczono kinetykę biodegradacji. Badania kinetyczne prowadzono w bioreaktorze Biostat B firmy Sartorius, w stałych i optymalnych dla wybranych bakterii warunkach (temperatura, pH, natlenienie, skład pożywki). Podczas pojedynczego eksperymentu wyznaczano krzywe wzrostu mikroorganizmów oraz konsumpcji substratu. Zgromadzona baza danych eksperymentalnych umożliwiła wybór postaci równania kinetycznego (model Haldana) oraz estymację parametrów tego równania.

17

Analiza możliwości oczyszczania powietrza z par ksylenu

Bartelmus G., Szczotka A., Sarzyński R., Jaroszyński M., Kolarczyk H.

Prace Naukowe Instytutu Inżynierii Chemicznej Polskiej Akademii Nauk

|

2013

|

nr 17

17--33

PL

W pracy przedstawiono krytyczny przegląd danych literaturowych dotyczących procesu biologicznego oczyszczania powietrza z par ksylenu, prowadzonego w reaktorze ze stałym złożem immobilizowanych mikroorganizmów. Omówiono wpływ takich parametrów jak obciążenie złoża zanieczyszczeniem, czas przebywania, natężenie zraszania, obecność innego zanieczyszczenia, skład pożywki na wydajność (RE) i sprawność (EC) procesu usuwania zanieczyszczenia. Dokonano zestawienia stosowanych mikroorganizmów, typów i wymiarów reaktora i wypełnienia oraz parametrów operacyjnych procesu.

EN

Critical review of literature data concerning problem of xylenes removal from air by means of fixed bed bioreactor is presented. The influence of some important parameters (inlet pollutant load, residence time, liquid mass flow rate, presence of another pollutant, mineral medium composition) on elimination capacity (EC) or removal efficiency (RE) is described. For discussed literature studies operational parameters, bioreactor configuration and construction, type of packing material and type of microorganisms employed are provided.

18

Katalityczne utlenianie fenolu powietrzem w fazie ciekłej w reaktorze trójfazowym (strużkowym) pracującym przy ustalonym i periodycznie zmiennym przepływie cieczy

Janecki D., Szczotka A., Bartelmus G., Burghardt A.

Przemysł Chemiczny

|

2012

|

T. 91, nr 12

2436-2440

PL

Badano proces oczyszczania zanieczyszczonej fenolem wody metodą katalitycznego utleniania w fazie ciekłej. Reakcję prowadzono w reaktorze trójfazowym (strużkowym) ze stałym złożem katalizatora, którym był węgiel aktywny, stanowiący tanią i obiecującą alternatywę dla stosowanych obecnie katalizatorów tego procesu (metale szlachetne, tlenki miedzi, żelaza i niklu). W trakcie eksperymentów zbadano aktywność katalityczną wybranego węgla i określono warunki, w których zachowuje on stabilność. Zbadano też wpływ zmian natężeń przepływu fazy ciekłej i gazowej oraz temperatury na wydajność i selektywność procesu. Sformułowano model matematyczny procesu i zweryfikowano go wykorzystując własną bazę danych doświadczalnych. Sprawdzono również możliwość poprawy efektywności procesu poprzez periodycznie zmienne zasilanie złoża cieczą, realizowane metodą on-off. Niestety, pomimo dużego zakresu zmian parametrów operacyjnych reaktora, nie uzyskano znaczącego wzrostu stopnia konwersji fenolu ani zmiany selektywności procesu.

EN

PhOH was oxidized in aq. soln. with air O₂ at 393–433 K and 1.85 MPa on activated C in a trickle-bed reactor at flow intensity of liq. and gaseous phases 0.17–1.77 and 0.2–0.62 kg/m²s, resp., to det. the catalytic activity of the bed as well as the proces yield and selectivity. A math. model of the process was formulated and verified by using authors’ own exptl. data base. A possibility of improving the efficiency of the process by periodically changing feeding of the bed with liq. using on-off method was checked. Neither any significant increase in the PhOH conversion nor any change in the process selectvity were achieved.

19

Intensyfikacja procesów wymiany masy w reaktorach trójfazowych

Gancarczyk A., Bartelmus G., Szczotka A.

Przemysł Chemiczny

|

2012

|

T. 91, nr 11

2248--2252

PL

Wyznaczono eksperymentalnie wartości współczynników wnikania masy ciecz/ciało stałe w reaktorze trójfazowym, pracującym przy ustalonym (reżim ciągłego przepływu gazu) i periodycznie zmiennym (reżimy ciągłych fal uderzeniowych i wymuszonego przepływu pulsacyjnego) zasilaniu złoża cieczą (cykle wolnozmienne, metoda baza–impuls). Otrzymana baza danych umożliwiła określenie wartości współczynnika wzmocnienia, wskazującego, czy zmiana sposobu zasilania reaktora cieczą intensyfikuje procesy wymiany masy. Stwierdzono, że zmiana reżimu ciągłego przepływu gazu na reżim ciągłych fal uderzeniowych nie poprawia efektywności procesu, co potwierdzono badając proces katalitycznego utleniania powietrzem fenolu w fazie ciekłej. W reżimie wymuszonego przepływu pulsacyjnego, we wszystkich przypadkach otrzymano wartości współczynnika wzmocnienia większe od jedności. Należy więc zalecić taki sposób pracy reaktorów przemysłowych dla procesów, w których szybkość limitowana jest oporami transportu masy w fazie ciekłej.

EN

Liq.–solid mass transfer coeffs. in a trickle-bed reactor operated at steady and periodically changing feeding of the bed with liq. were exptl. detd. to calc. the enhancement coeff. values and to assess the effect of reactor operation strategy on the intensity of the mass transfer. The change of the gas continuous flow regime into continuity shock waves regime did not improve the efficiency of the process. The results of calcn. were confirmed by testing the process of catalytic wet air oxidn. of PhOH. In the liq.-induced pulsing flow regime, the enhancement coeffs. were higher than one for every exptl. points.

20

Wymuszony przepływ pulsacyjny jako sposób intensyfikacji procesów prowadzonych w reaktorach trójfazowych

Gancarczyk A., Bartelmus G., Burghardt A.

Prace Naukowe Instytutu Inżynierii Chemicznej Polskiej Akademii Nauk

|

2011

|

nr 15

15-36

PL

Wyznaczono eksperymentalnie podstawowe parametry hydrodynamiczne reaktora trójfazowego, pracującego przy cyklicznie zmiennym zasilaniu złoża cieczą prowadzonym metodą BAZA-IMPULS . Opracowano równania korelujące zmierzone wartości parametrów hydrodynamicznych w zależności od parametrów operacyjnych reaktora i fizykochemicznych właściwości cieczy. Wyniki eksperymentów potwierdzają, że testowany sposób zasilania złoża cieczą może wpłynąć korzystnie na przebieg procesów prowadzonych w tego typu reaktorach.

EN

The basic hydrodynamic parameters of a trickle bed reactor operating at the so-called SLOW MODE of the BASE-IMPULSE periodic liquid feeding were determined experimentally. The experimental data were the correlated depending on the operational parameters of the reactor and physicochemical properties of the liquid phase. The results of the experiments showed that the tested way of the bed feeding with liquid may be advantageous for the processes carried out in such type of reactors.