بررسی عملکرد راکتور زیستی چکنده تلقیح‌شده با باکتری <رالستونیا یوتروفا /> برای حذف بخار تولوئن

نوع مقاله: علمی-پژوهشی

نویسندگان

گروه بیوتکنولوژی، دانشکده مهندسی شیمی، دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایران

چکیده

ز بین روش‌های گوناگونی که برای حذف مواد آلی فرار از هوای صنایع آلاینده محیط‌زیست وجود دارد، روش‌های زیستی به دلیل صرفه اقتصادی، کارایی بالا برای غلظت‌های کم و بدون تولید پسماند ثانویه موردتوجه هستند. استفاده از راکتورهای زیستی چکنده یکی از شناخته‌شده‌ترین روش‌های زیستی برای حذف ترکیب‌های آلی فرار از هوا به شمار می‌رود. بررسی پایداری عملکرد راکتورهای زیستی چکنده در طول زمان از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است. ازاین‌رو، در این پژوهش، عملکرد یک راکتور زیستی چکنده پرشده با بستری از نسبت حجمی 1 به 1 از پال‌رینگ و پومیس و تلقیح‌شده با باکتری رالستونیا یوتروفا برای حذف بخار تولوئن از هوا به مدت 100 روز مورد بررسی قرار گرفت. آزمایش‌ها در زمان‌های اقامت 90 و 45 ثانیه و در غلظت‌های ورودی 4-5/0 گرم بر مترمکعب انجام شدند. بیشینه ظرفیت حذف تولوئن در این راکتور زیستی به 280 گرم بر مترمکعب بر ساعت رسید (بازده حذف بالای %90). به ازای هر مول تولوئن مصرف‌شده، 3/3 مول کربن دی‌اکسید توسط باکتری‌ها تولید شد که به‌وسیله‌ی آن، با توجه به فرمول میکروب و تولید هیدروکلریک اسید در طول فرایند تصفیه، معادله‌ی واکنش زیستی حذف تولوئن به دست آمد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] Delhoménie M.C., Heitz M., Biofiltration of Air: A Review, Critical Reviews in Biotechnology, 25: 53–72 (2005).

[2] Muñoz R., Villaverde S., Guieysse B., Revah S., Two-Phase Partitioning Bioreactors for Treatment of Volatile Organic Compounds, Biotechnology Advances, 25: 410–422 (2007).

[3] Mudliar S., Giri B., Padoley K., Satpute D., Dixit R., Bhatt P., Bioreactors for Treatment of VOCs and Odours - A Review, Journal of Environmental Management, 91: 1039–1054 (2010).

[4] Muñoz R., Daugulis A.J., Hernández M., Quijano G., Recent Advances in Two-Phase Partitioning Bioreactors for the Treatment of Volatile Organic Compounds, Biotechnology Advances, 30: 1707–1720 (2012).

[5] Sun D., Li J., Xu M., An T., Sun G., Guo J., Toluene Removal Efficiency, Process Robustness, and Bacterial Diversity of a Biotrickling Filter Inoculated with Burkholderia sp. Strain T3, Biotechnology and Bioprocess Engineering, 18: 125–134 (2013).

[6] Sun D., Li J., An T., Xu M., Sun G., Guo J., Evaluation of the Performance of Structured Mixed Packing and Inert Packing Materials in Toluene Biotrickle-Filtration, Biotechnology and Bioprocess Engineering, 16: 1009–1018 (2011).

[7] Rene E.R., Kar S., Krishnan J., Pakshirajan K., López M.E., Murthy D.V.S., Swaminathan T., Start-up, Performance and Optimization of a Compost Biofilter Treating Gas-Phase Mixture of Benzene and Toluene, Bioresource Technology, 190: 529–535 (2015).

[8] Balasubramanian P., Philip L., Murty Bhallamudi S., Biotrickling Filtration of Complex Pharmaceutical VOC Emissions Along with Chloroform., Bioresource Technology, 114: 149–159 (2012).

[9] Iranmanesh E., Halladj R., Zamir S.M., Microkinetic Analysis of n -Hexane Biodegradation by an Isolated Fungal Consortium from a Biofilter: Influence of Temperature and Toluene Presence, Clean-Soil, Air, Water, 43: 104–111 (2015). 

[10] Habibi A., Vahabzadeh F., Degradation of Formaldehyde in Packed-Bed Bioreactor by Kissiris-Immobilized Ralstonia eutropha, Biotechnology and Bioprocess Engineering, 18: 455–464 (2013).

[11] Habibi A., Vahabzadeh F., Degradation of Formaldehyde at High Concentrations by Phenol-Adapted Ralstonia eutropha Closely Related to Pink-Pigmented Facultative Methylotrophs, Journal of Environmental Science and Health, Part A, 48: 279–292 (2012).

[12] Zamir S.M., Babatabar S., Shojaosadati S.A., Styrene Vapor Biodegradation in Single- and Two-Liquid Phase Biotrickling Filters Using Ralstonia eutropha, Chemical Engineering Journal, 268: 21–27 (2015).

[13] Yang C., Yu G., Zeng G., Yang H., Chen F., Jin C., Performance of Biotrickling Filters Packed with Structured or Cubic Polyurethane Sponges for VOC Removal, Journal of Environmental Science, 23: 1325–1333 (2011).

[14] Cox H.J., Deshusses M.A., Co-Treatment of H2S and Toluene in a Biotrickling Filter, Chemical Engineering Journal, 87: 101–110 (2002).

[15] He Z., Zhou L., Li G., Zeng X., An T., Sheng G., Fu J., Bai Z., Comparative Study of the Eliminating of Waste Gas Containing Toluene in Twin Biotrickling Filters Packed with Molecular Sieve and Polyurethane Foam, Journal of Hazardous Materials, 167: 275–81 (2009).

[16] Dorado A.D., Baeza J., Lafuente J., Gabriel D., Gamisans X., Biomass Accumulation in a Biofilter Treating Toluene at High Loads – Part 1: Experimental Performance from Inoculation to Clogging, Chemical Engineering Journal, 209: 661–669 (2012).

[17] Álvarez-Hornos F.J., Gabaldón C., Martínez-Soria V., Marzal P., Penya-roja J.-M., Mathematical Modeling of the Biofiltration of Ethyl Acetate and Toluene and Their Mixture, Biochemical Engineering Journal, 43: 169–177 (2009).

[18] Mart V., Álvarez-hornos F.J., Gabaldón C., Marzal P., Biofiltration of Toluene in the Absence and the Presence of Eethyl Acetate under Continuous and Intermittent Ioading, Journal of Chemical Technology and Biotechnology, 653: 643–653 (2008).