Mathematical modeling of the integrated process of mercury bioremediation in the industrial bioreactor

The mathematical model of the integrated process of mercury contaminated wastewater bioremediation in a fixed-bed industrial bioreactor is presented. An activated carbon packing in the bioreactor plays the role of an adsorbent for ionic mercury and at the same time of a carrier material for immobilization of mercury-reducing bacteria. The model includes three basic stages of the bioremediation process: mass transfer in the liquid phase, adsorption of mercury onto activated carbon and ionic mercury bioreduction to Hg(0) by immobilized microorganisms. Model calculations were verified using experimental data obtained during the process of industrial wastewater bioremediation in the bioreactor of 1 m3 volume. It was found that the presented model reflects the properties of the real system quite well. Numerical simulation of the bioremediation process confirmed the experimentally observed positive effect of the integration of ionic mercury adsorption and bioreduction in one apparatus

Thermodynamic and Kinetic Aspects of Mercury Sorption on Activated Carbon in the Process of Mercury Bioreduction

A unique biotechnological method for remediation of industrial wastewater contaminated by toxic mercury,based on the enzymatic reduction of ionic mercury by live bacteria,has been developed by prof.Deckwer and co-workers at GBF (at present HZI), Germany,and implemented in a pilot-plant scale.The experience gained during operation of this installation led to the idea,that the process of bioremediation may be integrated in one bioreactor with the adsorption of mercury by immobilization of the bacteria onto the activated carbon.For this it was necessary to define several significant parameters of the activated carbon selected for the process and the adsorption process itself. The paper presents results of the equilibrium and kinetics investigations of the process of ionic mercury sorption from aqueous solutions onto 8 different types of activated carbon.The effective diffusion coefficients in the carbon particles were obtained from the transient-state experiments using a mathematical model of the process and the sorption isotherms as well as the saturation capacity of the sorbents in relation to ionic and metallic mercury were identified.From the temperature dependence of adsorption con- stants the values of adsorption enthalpy for both metallic and ionic mercury on activated carbon impregnated with sulfur were estimated.The obtained results enabled selection of the optimal sorbent for the fixed-bed activated-carbon bioreactor which will be applied for the modified,integrated process of biological detoxification of mercury in industrial wastewaters

Technology of water and energy recovery from textile wastewater

Pomimo ciągłego rozwoju technologii włókienniczych, stosowanych maszyn i urządzeń przemysł tekstylny wciąż stanowi poważne obciążenie dla środowiska, głównie pod względem generowanych ścieków. Nie bez przyczyny polskie ustawodawstwo definiuje przemysł włókienniczy jako wodochłonny. W ostatnich latach jednym z ważniejszych kierunków postępu techniczno-technologicznego w przemyśle włókienniczym jest dążenie do zmniejszenia wodochłonności energochłonności poszczególnych operacji produkcyjnych, szczególnie zaś operacji wykończalniczych.A new technology of water and energy recovery was implemented in one of Polish textile company, where textile wastewater was treated by coagulation and precipitation. The crude, hot wastewater leaving the dye-house was contacted counter-currently with fresh cold water in a tubular heat exchanger, and after physicalchemical treatment was turn back to the process in 1:1 ratio with fresh water. Due to closing the water circuit and heat recovery form hot crude dying wastewater the energy saving was in the range of 2500 MWh/y

From metabolic engineering through systems biology to biological engineering

W pracy przedstawiono nowe trendy obserwowane w postępie biotechnologii i bioinżynierii. W szczególności podkreślono udział inżynierii w rozwoju biotechnologii poprzez osiągnięcia inżynierii metabolicznej, biologii systemów i inżynierii biologicznej, lub syntezy biologicznej oraz nakreślono dalsze przyszłościowe kierunki badań w tych obszarach.New trends in biotechnology and bioengineering progress are depicted. In particular, a role of biochemical engineering intervention in biotechnology development in the form of metabolic engineering, sys- terns biology and biological engineering (synthetic biology) is shown i and the future directions of research in this fields are presented

Contribution of biochemical engineering in the development of biotechnology

W pracy opisano najnowsze osiągnięcia inżynierii biochemicznej i jej wkład w rozwój produkcji bio-farmaceutyków i leków biopodobnych w Polsce i na świecie. Postępy w tej dziedzinie przedstawiono oddzielnie dla poszczególnych etapów: przygotowania materiału biologicznego i substratów, tzw. upstream processing (USP), właściwego procesu bioreaktorowego i separacji biomasy od płynu hodowlanego oraz oczyszczenia bioproduktów, tzw. downstream processing (DSP). Wskazano na konieczność integracji poszczególnych etapów bioprocesu prowadzonego w sposób ciągłyThis work presents the newest achievements in biochemical engineering and its contribution to development of biopharmaceuticals and biosimilars worldwide as well as in Poland. The progress in this field are presented separately for the individual stages of the bioprocess: upstream processing (USP), process in bioreactor and down-stream processing (DSP). There is a need for integration of these stages in particular when the bioprocess is performed continuously

Proces biodegradacji koncentratu po nano-filtracji ścieków włókienniczych

The paper evaluates the different bioreactor systems in the treatment of real textile wastewater containing Reactive Red 120 dye concentrated in nanofiltration processes as well as real textile wastewater taken from a working factory. The two-stage sequential semi-fed batch bioreactors and the continuous system with activated carbon used as support material in the anaerobic fixed film bioreactor combined with an aerobic bioreactor, after an acclimatisation period, were very efficient in colour removal, which achieved 95%. The aromatic amine ( orthanilic acid) released as a result of the azo bond cleavage was traced both in anaerobic (accumulation) and aerobic (degradation) conditions. Biogas production in both systems was very low. Nevertheless indirect biogas production assessment showed some biogas production potential in nanofiltration concentrate without an additional carbon source. Furthermore the nanofiltration concentrate did not inhibit biogas production from synthetic wastewater. Scanning electron microscope visualisation allowed for investigation of biofilm on activated carbon which consisted of at least two layers.Artykuł prezentuje wyniki badań projektu, którego celem było połączenie procesów fizycznych (techniki membranowej) i biologicznych (metod anaerobowych i aerobowych) w celu oczyszczania ścieków włókienniczych. Badania koncentrowały się na biodegradacji dwukrotnie zatężonego retentatu po nanofiltracji w różnych układach bioreaktorów. W pierwszym eksperymencie zastosowano sekwencję dwóch bioreaktorów zasilanych pół-okresowo odpowiednio z osadem anaerobym (beztlenowym) i aerobowym. W drugim wariancie zastosowano ciągły system zasilania anaerobowego bioreaktora z błoną biologiczną unieruchomioną na złożu węgla aktywnego, który dodatkowo pełnił rolę mediatora redoks i bioreaktora aerobowego. Usunięcie barwy ścieków przekraczało 95%. Amina aromatyczna (kwas ortanilowy) powstała w wyniku rozkładu barwnika azowego (Reactive Red 120) w warunkach beztlenowych była dalej skutecznie rozkładana biologicznie w bioreaktorze aerobowym. Ciągły bioreaktor z błoną mikrobiologiczną unieruchomioną na złożu węgla aktywnego był zastosowany do ścieków (zawierających nieznane barwniki) z farbiarni. Uzyskane wyniki wskazują na możliwość przemysłowego zastosowania tego układu anaerobowej i aerobowej biodegradacji ścieków włókienniczych