Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Use of compact trickle bed bioreactor for the purification of air from a VOC’s mixture – preliminary research

Kasperczyk D., Barbusiński K., Kozik V.

Architecture Civil Engineering Environment

|

2016

|

Vol. 9, no. 2

137--143

EN

The study presents the preliminary results of research with the aim to test a Compact Trickle-Bed Bioreactor (CTBB) to the biopurification of air from VOC’s mixtures (ethyl alcohol, dimethyl sulphide, styrene). The experiments were performed using a 45 dm3 semi-industrial scale bioreactor in which gas and liquid phases flowed co-currently in downward direction through a bed made up of polyethylene rings. The bioreactor was inoculated with a co-culture of microorganisms including bacterial strains found in the wastewater and adopted to chosen pollutants. The gas-flowrate was 4.0 m3/h and VOC concentration in the gas phase was changed from 40 to 255 ppm. In the whole period of research the efficiency of pollutant removal was in the range 92-99%. The lowest result of efficiency was achieved in the 2nd day of research as a response of the highest concentration of VOC. Possible consequences of a violent pollutant overload and the time required for regenerating the microorganisms and returning to the stable process conditions were also investigated. An increase of VOC concentration to 220-255 ppm did not significantly influence the deterioration of process efficiency. After the period of adaptation of microorganism to the process condition and immobilization of microflora on the packing material, the experimental set-up has been working reliably for 21 days.

PL

Opisano wstępne wyniki badań mających na celu przetestowanie Kompaktowego Bioreaktora Trójfazowego (KBT) do oczyszczania powietrza z mieszaniny Lotnych Związków Organicznych (LZO) zawierających alkohol etylowy, siarczek dimetylu i styren. Eksperymenty prowadzono przy użyciu bioreaktora w skali półtechnicznej (45 dm3), w którym faza gazowa i ciekła spływa współprądowo przez złoże z pierścieni polietylenowych. Na złożu zostały immobilizowane specjalnie wyselekcjonowane ze ścieków szczepy bakterii zaadaptowane następnie do degradacji badanej mieszaniny LZO. Natężenie przepływu fazy gazowej wynosiło 4.0 m3/h, natomiast stężenie LZO w fazie gazowej zmieniano w przedziale 40-255 ppm. Efektywność usuwania badanej mieszaniny LZO była w zakresie 92-99%. Sprawdzano również reakcję mikroorganizmów na przeciążenie spowodowane gwałtownym wzrostem stężenia LZO oraz czas wymagany do adaptacji mikroorganizmów po powrocie układu do stabilnych warunków procesowych. Obciążenie reaktora mieszaniną LZO o stężeniu w granicach 220-255 ppm, nie wpłynęło znacząco na obniżenie efektywności procesu. Po okresie adaptacji mikroorganizmów do warunku procesu oraz ich immobilizacji na wypełnieniu bioreaktora, instalacja doświadczalna pracowała niezawodnie przez 21 dni osiągając wysoką skuteczność oczyszczania powietrza z mieszaniny LZO.

2

Badania wnikania masy w fazie ciekłej i gazowej dla polipropylenowych pierścieni Ralu

Bartelmus G., Kasperczyk D., Jaroszyński M.

Prace Naukowe Instytutu Inżynierii Chemicznej Polskiej Akademii Nauk

|

2009

|

nr 13

42-56

PL

Przedstawiono wyniki badań wnikania masy w fazie ciekłej i gazowej dla współprądowego przepływu obu faz przez kolumnę wypełnioną polipropylenowymi pierścieniami Ralu . Badania przeprowadzono w kolumnie o średnicy 0,15m stosując układ dwutlenek węgla - powietrze - woda dla wyznaczenia współczynników wnikania masy w fazie ciekłej i układ amoniak - powietrze - woda dla wyznaczenia współczynników wnikania masy w fazie gazowej. Opierając się na wynikach eksperymentów opracowa no równania opisujące współczynniki wnikania masy dla testowanego wypełnienia. Otrzymane zależności zweryfikowano na podstawie wyników badań procesu przenikania masy dla układu powietrze - octan winylu - woda.

EN

The aim of the presented work was to determine the values of mass transfer coefficients in the liquid and gas phase for polypropylene Ralu rings by GMBH company from Ludwigshafen (Germany). The experiments were carried out in an experimental installation, whose main element was a 0.15 m in diameter column , working at co-current flow of both phases. The diagram and the way of working of the installation was presented in chapter 2. The process of carbon dioxide desorption from water solutions was used to determine mass transfer coefficients in the liquid phase. The procedure of measurement of CO2 concentration in the samples of liquid was presented in chapter 3. The constant and exponent values of the equation made up of dimensionless similarity modules were estimated by means of NLREG (Nonlinear Regression )program on the basis of the obtained experimental data base. The worked out dependence, with the average relative error not exceeding 2 %, approximates the experimental data. The process of absorption of ammonia in water from air-ammonia mixture was used to determine mass transfer coefficient values in the gas phase. The way of calculating the value of this coefficient and the results of the measurements were presented in chapter 4. The results of the measurements were described by means of a dimensionless equation ( equation 14) which with the error not exceeding 2 % approximates the experimental data. The correctness of the worked out dependences was verified on the basis of experimental data from the process of absorption of vinyl acetate from air in water (chapter 5). The research findings presented in the work supplement the gap in data referring to polypropylene Ralu rings (0.015 m in diameter) dumped in a column working at co-current flow of both phases.

3

Biologiczne oczyszczanie powietrza z octanu winylu w reaktorze trójfazowym ze stałym złożem

Kasperczyk D., Bartelmus G., Klepacka K., Gąszczak A.

Przemysł Chemiczny

|

2007

|

T. 86, nr 10

968-970

4

Kinetyka biodegradacji octanu winylu w reaktorze okresowym

Bartelmus G., Klepacka K., Gąszczak A., Kasperczyk D.

Prace Naukowe Instytutu Inżynierii Chemicznej Polskiej Akademii Nauk

|

2006

|

nr 8

5-17

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań mikrobiologicznego wzrostu bakterii Pseudomonas fluorescens podczas biodegradacji octanu winylu w reaktorze okresowym. Badania kinetyki reakcji biodegradacji obejmowały serię eksperymentów dla różnych stężeń początkowych octanu winylu. Eksperymenty prowadzono w stałych warunkach hodowli (temperatura, pH, natlenienie, skład roztworu soli mineralnych). W trakcie pojedynczego eksperymentu wyznaczano krzywą wzrostu populacji oraz krzywą utylizacji substratu życiowego. Wpływ początkowego stężenia substratu na szybkość właściwą wzrostu, w przebadanym zakresie stężeń, opisano równaniem Edwardsa. W oparciu o dane eksperymentalne wyestymowano stałe tego równania

EN

Vinyl acetate biodegradation in a batch reactor employing a culture of Pseudomonas fluorescens was studied. The purpose of the experiments was to determine the kinetics of biodegradation by measuring biomass growth rates and drop in vinyl acetate concentration as a function of time. The experiments were carried out for the various initial vinyl acetate concentrations, at a chosen temperature, pH, at constant aeration and composition of the mineral salt solution. Edwards kinetics model was used to describe the biodegradation of vinyl acetate. Based on the experimental results the kinetic constants of this equation were estimated.

5

Biologiczne oczyszczanie gazów w bioreaktorach trójfazowych

Klepacka K., Bartelmus G., Gąszczak A., Kasperczyk D.

Prace Naukowe Instytutu Inżynierii Chemicznej Polskiej Akademii Nauk

|

2004

|

nr 4

15-18

PL

W pracy omówiono podstawy procesu biologicznego oczyszczania powietrza z lotnych związków organicznych (VOCs) w reaktorze trójfazowym, za pomocą immobilizowanych na złożu bakterii, przy przepływie współprądowym fazy gazowej i ciekłej. Określono kinetykę reakcji biodegradacji octanu etylu przez bakterie Pseudomonas fluorescens. Zaprezentowano wyniki badań własnych usuwania octanu etylu i octanu winylu z powietrza w reaktorze trójfazowym. Przedyskutowano wpływ zmian parametrów ruchowych na wydajność tego procesu.

EN

The fundamentals of the biological purification of the air from the volatile organic compounds (VOCs), by means of bacteria immobilized on the bed in the trickle-bed reactor, working at cocurrent flow of gas and liquid phases were discussed in this paper. First, the kinetics of ethyl acetate biodegradation by means of Pseudomonas fluorescens was determined experimentally. Then the experiments of the elimination of ethyl acetate and vinyl acetate from the air in trickle-bed bioreaactor were carried out. The influence of the variations of the technological parameters on the efficiency of this process was discussed.

6

Zastosowanie reaktorów trójfazowych w procesie biooczyszczania powietrza z octanu etylu

Kasperczyk D., Bartelmus G., Gąszczak A.

Inżynieria Chemiczna i Procesowa

|

2004

|

T. 25, z. 3/2

1083--1088

PL

W pracy badano efektywność procesu oczyszczania powietrza z lotnych związków organicznych octanu etylu) za pomocą bakterii Pseudomonas fluorescens immobilizowanych na złożu reaktora trójfazowego, pracującego przy współprądowym przepływie fazy ciekłej i gazowej. Określono optymalne parametry technologiczne procesu biodegradacji wybranego zanieczyszczenia oraz wyznaczono parametry równania kinetycznego, opisującego szybkość reakcji biologicznej. Stworzona baza danych eksperymentalnych umożliwiła weryfikację modelu matematycznego procesu.

EN

The efficiency of purification of air from volatile organie compounds (ethyl acetate) by means of bacteria (Pseudomonas fluorescens) immobilized on the TBR bed working at cocurrent flow of both liquid and gas phases has been tested in this work. The optimum technological parameters of the biodegradation process of the chosen pollutant have been determined and the kinetic equation parameters describing the rate of biological reaction have been estimated. The created experimental data base made it possible to verify the mathematical model of the process.

7

Metodyka adaptacji wybranych mikroorganizmów do biodegradacji lotnych związków organicznych

Klepacka K., Bartelmus G., Gąszczak A., Kasperczyk D.

Chemistry-Didactics-Ecology-Metrology

|

2003

|

R.8, NR 1-2

45--52

PL

Przedstawiono metodyką przystosowywania wybranych mikroorganizmów do biodegradacji lotnych związków organicznych występujących w gazach odlotowych jako zanieczyszczenia. Sposób prowadzenia hodowli mikroorganizmów i ich adaptacją do danego zanieczyszczenia zaprezentowano na przykładzie bakterii pseudomonas fluorescens i octanu etylu jako związku ulegającego biodegradacji. Wykonano szereg badań doświadczalnych dla tego układu. Badano wzrost mikroorganizmów w czasie i ich żywotność, w różnych warunkach prowadzenia hodowli. Omówiono sposoby identyfikacji mikroorganizmów i metody pomiaru ich wzrostu. Wyniki badań przedstawiono na wykresach. Dla badanego układu: Pseudomonas fluorescens i octan etylu podano optymalne warunki wzrostu mikroorganizmów, stosowane podłoża hodowlane, omówiono poszczególne etapy prowadzenia hodowli i sposób przygotowania materiału biologicznego dla instalacji biologicznego oczyszczania gazów. Wykonano badania wzrostu mikroorganizmów w fermentorze włączonym w obieg ciągłej instalacji oczyszczania powietrza nasyconego octanem etylu.

EN

The adaptation method of selected microorganisms for the biodegradation of volatile organic compounds existing in the exhaust gases has been presented. Based on this method, the adaptation of Pseudomonas fluorescens for the degradation of ethyl acetate has been described. Many experiments for the above microorganisms and the pollutant have been done. The microbial growth per time and the vitality of the selected microorganisms in different cultivation conditions have been examined. The measurement of the microbial growth and the methods of the identification of the population have been described. The optimal cultivation conditions and the composition of the media used in the multistaged batch cultivation of the microorganisms growing on ethyl acetate have been given The growth of Pseudomonas fluorescens using ethyl acetate as carbon source for the growth was also examined in the continuous laboratory plant for biological gas purification.

8

Zastosowanie reaktorów trójfazowych w procesach oczyszczania powietrza z lotnych związków organicznych

Kasperczyk D., Bartelmus G., Klepacka K., Gąszczak A.

Chemia i Inżynieria Ekologiczna

|

2002

|

Vol. 9, nr 12

1571-1581

PL

Celem pracy było eksperymentalne określenie efektywności procesu oczyszczania powietrza z lotnych związków organicznych (VOC's - Volatile Organie Compounds) za pomocą immobilizowanych na złożu bakterii. Proces prowadzony był w reaktorze trójfazowym o pojemności 17 dm3, pracującym przy współprądowym przepływie fazy ciekłej i gazowej. Fazą gazową w badaniach było powietrze zanieczyszczone octanem etylu, natomiast fazą ciekłą był roztwór soli mineralnych dostarczany do reaktora w ilości zapewniającej pokrycie wypełnienia filmem cieczy. Stężenie octanu etylu w gazie dopływającym do reaktora i opuszczającym złoże, w cieczy na wlocie i wylocie z reaktora oraz w fermentorze określano chromatograficznie. W procesie biokatalizatorem były bakterie Pseudomonas Fluoreseens immobilizowane na polipropylenowych pierścieniach Ralu Ring l5xl5 mm, usypanych w warstwę o wysokości 0,7 m. W trakcie procesu prowadzona była systematyczna kontrola aktywności materiału biologicznego za pomocą systemu Oxi Top. Analiza jakościowa mikroflory wykonywana była za pomocą programu Apilab, natomiast oznaczenie ilościowe bakterii realizowano spektrofotometrycznie. Badania wykonano w celu określenia optymalnych parametrów prowadzenia bioprocesu oraz wyznaczenia jego kinetyki. Wykorzystana w badaniach technologia biodegradacji charakteryzuje się, w porównaniu z konwencjonalnymi metodami, niskim kapitałem inwestycyjnym i kosztami operacyjnymi oraz czystością ekologiczną prowadzonych procesów (nieobecność drugorzędowych zanieczyszczeń).

EN

The aim of this research was to determine experimentally the efficiency of VOC's removal from the air streams in biological purification process by means of the microbes immobilized on a bed. The experiments were performed in a 17 dm3 laboratory trickle-bed bioreactor. The gas and liquid phase flowed co-currently downward through the bed. The gas phase was the air polluted by ethyl acetate. The inlet concentration of ethyl acetate was changed from 1000 to 4500 ppm. The inlet and outlet concentrations of ethyl acetate were measured by a gas chromatograph. The liquid phase was the recirculating mineral salt solution. The flow rate of liquid phase was changed from 0.225 to 0.280 m3fh, ensuring the full cover of the packed material by the liquid film. The liquid probes were analyzed manually by gas chromatography in order to determine the inlet and outlet concentrations of ethyl acetate in this phase. The column was packed with polypropylene Ralu Rings (I5x15) forming a 0,7 m high layer. The microorganisms Pseudomonasjluorescens immobilized on the bed were used as a biocatalyst. During the biodegradation process the control of microorganisms activity were done by means of Oxi Top system. Identification of microorganisms was done by means of Apilab program. The growth of the microorganisms was measured by the spectrophotometer. The experiments were carried out to determine the optimum parameters of the bioprocess (as space velocity, gas and liquid flow rates, type of flow, oxygen concentration in the inlet gas, temperature, pH and physiological parameters effecting on the biomass growth) and finally to describe the bioprocess kinetics. The main advantages of microbiological purification of air containing VOC' s compared to the conventional methods such as catalytic combustion and absorption, are: - law investment and operating costs (the bioprocess takes place at the ambient temperature and the atmospheric pressure, by significantly lower energy consumption, the microorganisms are easily available, the regeneration of the elements responsible for the bioprocess is not necessary), - ecological purity of the bioprocess - lack of the secondary contaminants. It should be also emphasized that the experimental set-up has been working for over two months unfailingly and with high efficiency.