Úloha 9 biofiltr

Komentáře

Transkript

Úloha 9 biofiltr
SESTAVENÍ LABORATORNÍHO BIOFILTRU A
OVĚŘENÍ JEHO DEGRADAČNÍ SCHOPNOSTI
1. Úvod
Biologické (mikrobiální) čištění odpadních vzdušin představuje v některých případech
vhodnou alternativu k fyzikálně-chemickým postupům, avšak na rozdíl od nich dochází při
biologickém čištění vzdušin nejen k záchytu nežádoucích látek, ale i k jejich rozkladu nebo
biotransformaci - nežádoucí organické látky mohou být mineralizovány na CO2 a vodu,
anorganické sloučeniny mohou být převáděny na jiné formy. Biologické čištění však není
obvykle vhodné tam, kde lze odpadní plynné látky ve vyšších koncentracích zachytávat a
recyklovat (případně spalovat), a také tam, kde je příliš nízká koncentrace daných látek a/nebo
vysoká rychlost proudění vzduchu.
V posledních letech zaznamenaly postupy biologického čištění odpadního vzduchu
značný rozvoj. Jsou založeny převážně na procesech mikrobiální aerobní respirace, ve
vyjímečných případech však mohou být provozovány i bioreaktory anaerobní (např. pro
rozklad tetrachlorethylenu, který je za aerobních podmínek nerozložitelný).
K biologickému čištění vzduchu se používá několik typů reaktorů, avšak nejčastějším
technickým zařízením je biofiltr, jehož náplní je porézní filtrační lože. To slouží jako nosič
pro mikrobiální buňky a někdy též jako zdroj živin. Filtrační lože je často zhotovováno
z přírodních materiálů (rašelina, kompost, kůra, piliny, půda), jsou však známy i syntetické
nosiče (perlit, polyurethanová pěna, polystyren, aktivní uhlí). Přírodní nosiče jsou obvykle
levnější, jsou pro potřebné mikroorganismy přirozeným prostředím a jsou pro ně i určitým
zdrojem živin, proto jsou ve většině provozních biofiltrů aplikován častěji než nosiče
syntetické. Mají však omezenou životnost a musí být po několika málo letech obměňovány.
Mikroorganismy uchycené na nosiči jsou vlastními činiteli rozkladu nebo
biotransformace nežádoucích látek. Ty jsou rozkládány nejen při bezprostředním průchodu
odpadního vzduchu biofiltrem, ale i v klidovém období, kdy jsou rozkládány látky
adsorbované na nosiči s mikrobiální biomasou.
Pro průběh mikrobiálního rozkladu nebo transformace látek je v biofiltru zapotřebí
zajistit vhodné podmínky pro mikrobiální činnost: přísun chybějících minerálních živin
(zejména dusíku a fosforu), optimální vlhkost filtračního lože, vhodnou teplotu a pH.
Biologickým způsobem lze z odpadního vzduchu odstraňovat některé anorganické a
četné organické látky. Z anorganických látek je průmyslově realizováno odbourávání sulfanu
(sirovodíku), methylsulfidů a amoniaku. Při mikrobiální oxidaci sirných sloučenin jsou
většinou využívány směsné kultury r. Acidithiobacillus nebo Thiobacillus, při odstraňování
amoniaku směsné kultury běžných chemoorganotrofních bakterií.
Z organických látek mohou být odstraňovány jak snadno degradabilní sloučeniny
(ethanol, buthanol, isopropanol), tak i hůře rozložitelné či jinde persistentní látky (aceton,
benzen, toluen, xylen, styren, hexan, ethylacetát, dichlormethan aj.). Při odstraňování snadno
rozložitelných látek není obvykle potřeba náplň biofiltru očkovat degradačními kulturami
mikroorganismů, v ostatních případech je však obvykle nutné toto zaočkování provést, a to
kulturou s ověřenou schopností degradace nežádoucí látky (látek). Nejčastěji jsou k těmto
účelům používány druhy rodů Pseudomonas, Rhodococcus, Corynebacterium, Nocardia,
Hyphomicrobium, některé methylotrofní bakterie aj.
2. Cíl úlohy
Sestavte dle instrukcí učitele laboratorní biofiltr pro čištění odpadní vzdušiny s obsahem
toluenu, s využitím přírodního nosiče a bakteriální kultury, získané a ověřené
v předcházejících úlohách předmětu Biotechnologie a technická mikrobiologie.
3. Postup práce
3.1 Namnožení bakteriální kultury se schopností rozkládat toluen:
Připravte 100 ml roztoku tryptonu o koncentraci 200 mg/l a po rozpuštění a sterilizaci
(membránovou filtrací) nadávkujte po 30 ml do tří sterilních vzorkovnic o objemu 250 ml.
Zaočkujte každou vzorkovnici 0,5 ml bakteriální suspense (připravené ve fysiologickém
roztoku), přidávkujte 30 µl toluenu a okamžitě uzavřete sterilním septem a víčkem.
Kultivace musí probíhat po dobu 2 – 5 dnů, dle vlastností použité kultury. Spotřebování
toluenu překontrolujte plynově chromatografickou analýzou plynné fáze po ukončení
kultivace.
3.2 Příprava nosiče a sestavení biofiltru
0,5 kg směsi kůry, pilin a kompostu smíchejte s 90 ml namnožené bakteriální kultury a
upravte vlhkost směsi ředěným fosfátovým pufrem o pH 7,5 na hodnotu sušiny kolem
50%. Do skleněného laboratorního biofiltru vložte, coby přepážku, dostatečné množství
skelné vaty (k zabránění zalepení vstupního otvoru) a poté nosič vpravte do tubusu
biofiltru. Neudusávejte přílišnou silou. Opětovně vložte dostatečné množství skelné vaty
k uzavření výstupního otvoru a celý biofiltr připojte na aparaturu generující vzdušinu
s obsahem toluenu (viz dále).
3.3 Příprava aparatury a ověření funkce biofiltru
Sestavte za asistence učitele dávkovací aparaturu s přípravou plynné směsi, obsahující
známou koncentraci toluenu (obrázek 1). Aparatura je sestavena z čerpadla, jehlového
ventilu, promývačky obsahu cca 500 ml, skleněného laboratorního biofiltru (pro nastavení
průtoku nenaplněného nosičem), průtokoměru, spojovacích hadic, odběrového skleněného
konteineru pro odběr vzdušiny.
Postup:
a) Kalibrace dávkovacího zařízení:
Při kalibraci tohoto zařízení je zapotřebí ověřit množství toluenu, odpařené z
probublávací láhve (promývačka), a určit tak jeho koncentraci ve vzdušině.
Probublávací láhev naplňte 20 ml toluenu a zvažte i s uzávěry. Zváženou láhev zapojte
do aparatury spusťte čerpadlo a na průtokoměru nastavte průtok 50 ml.min-1. Při tomto
průtoku vzduch nechejte probublávat přesně 30 minut. Po 30 min láhev zvažte. Z
váhového úbytku zjistěte množství odpařeného rozpouštědla m následně vypočtěte
jeho koncentraci v plynu (g.m-3).
b) Spuštění aparatury a vlastní měření
Zapojte dávkovací zařízení toluenu k biofiltru, spusťte čerpadlo, nastavte průtok na 50
ml/min, zkontrolujte průtok na konci aparatury. Vzdušinu za biofiltrem veďte hadicí
mimo laboratoř do digestoře nebo přímo oknem. Skleněný kontejner napojte mezi
výstup z dávkovací aparatury a biofiltr, přičemž průtok ponechte na nastavené hodnotě
a pro dobu 30 minut ponechte aparaturu v provozu.. Konkrétní průtok a dobu záchytu
zadá vedoucí cvičení. Po odběru vzdušiny s obsahem toluenu před biofiltrem, uzavřete
vstup i výstup z kontejneru, vyjměte skleněný kontejner z aparatury, připojte
dávkovací aparaturu přímo na biofiltr a nechte jej prosávat po dobu nejméně 30 minut.
Během této doby je nutné provést analýzu koncentrace toluenu v odebrané vzdušině
ve skleněném kontejneru pomocí GC Agilent.
Po provedené analýze a řádném propláchnutí skleněného odběrového kontejneru
vzduchem je možné přistoupit k odběru vzdušiny za biofiltrem.
Do vzduchu vystupujícího z biofiltru umístěte skleněný kontejner a ponechte probíhat
odběr vzdušiny za biofiltrem po stejnou dobu jako před biofiltrem. Po provedeném
odběru vzdušiny proveďte analýzu jako při odběru před biofiltrem pomocí GC-FID.
e) Stanovení adsorbovaného toluenu
Stanovte koncentraci toluenu ve skleněném kontejneru plynovou chromatografií,
přímým nástřikem 10-30 µl vzdušiny, kterou odeberete do 100 µl Hamilton
plynotěsné stříkačky přímo ze septa. Dávkujte do přístroje Agilent 7890A na
kapilární kolonu s využitím FID detektoru. Přesné podmínky analýzy určí vyučující .
Vyhodnoťte koncentrace toluenu ve vzdušinách před a za biofiltrem a vyhodnoťte
účinnost mikrobiální degradace.
Obrázek 1: Schéma dávkovací aparatury:
odfuk přebytečného vzduchu
vyrovnávací láhev
temperovaná lázeň
vzduchová čerpadla
průtokoměry s regulačními ventily
LABORATORNÍ BIOFILTR

Podobné dokumenty

Katalogový list APT

Katalogový list APT Ventilátory jsou určeny pro dopravu vzdušiny bez abrazivních příměsí v prostředí bez nebezpečí výbuchu podle ČSNEN 60079-10. Ventilátory nejsou vhodné pro dopravu vzdušin obsahujících vláknité nebo...

Více

OCB Návod k Použití

OCB Návod k Použití Loose Leaf cartridge na sypaný tabák a bylinky 1. Sundejte náustek z cartridge tím, že jej otočíte přibližně o 45°, dokud neuslyšíte kliknutí. a. Pro nejlepší výsledky použijte drcený nebo mletý ma...

Více

Katalog.list RVK1600-2500

Katalog.list RVK1600-2500 dodávky ventilátoru, v případě požadavku nutno uvést v objednávce). Hřídel ventilátoru je uložen ve valivých ložiskách v dělených, samostatných ložiskových tělesech. Při teplotě dopravované vzdušin...

Více

BG 4 - OKD HBZS, as

BG 4 - OKD HBZS, as náplni (pohlcovač CO2). V pohlcovači plněném hmotou Ca (OH)2 (natronové vápno), nedochází k pohlcování vlhkosti. Přebytečná vlhkost v okruhu přístroje je svedena do odvodňovacího ventilu. Přístroj ...

Více

2011 - Moderní biofyzikální přístupy v experimentální biologii

2011 - Moderní biofyzikální přístupy v experimentální biologii Body 4-10 slouží k tzv. srážení DNA, pomocí tohoto postupu se DNA v organickém prostředí usadí jako sraženina na dně zkumavky a zbytek reakční směsi je odstraněn. V tomto případě provádíme srážení,...

Více

Elektromagnetické pole a životní prostředí - elektrosmog

Elektromagnetické pole a životní prostředí - elektrosmog předpokladu shodného složení obou roztoků a strukturální symetrie membrány) nejvýše symetricky nelineární voltampérovou charakteristiku. Je-li v systému obsažen ještě i zdroj potenciálu (tím může b...

Více

10. Prokaryota

10. Prokaryota  Beggiatoa mixotrofní (anorganické sloučeniny síry jako zdroj  energie, organické látky jako zdroj uhlíku)  2 velké skupiny  Acidofilní  Vytvářejí kyselinu sírovou  Acidithiobacillus ferroxida...

Více

Katalog.list RVI1600-2500

Katalog.list RVI1600-2500 Ventilátory RVI jsou radiální vysokotlaké ventilátory jednostranně sací, velikosti 1600, 2000 a 2500. Jsou poháněny elektromotory přes pružnou spojku. Oběžné kolo je uloženo mezi ložisky. Pro rozší...

Více

Nejednou jsem se zamýšlela nad tím, proč naše domácnost

Nejednou jsem se zamýšlela nad tím, proč naše domácnost Zástupci čeledi Enterobacteriaceae jsou rozšířeni po celém světě ve vodě, v půdě, na rostlinách a v živočiších. Jsou to peritrichální tyčinky tzn., že mají bičíky po celém povrchu buňky. Enterobakt...

Více