6533b86efe1ef96bd12cb6c4

RESEARCH PRODUCT

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

subject

description

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), gram-ujemny 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 wysokość1,84 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.