Potential of Biological Sulphur Recovery Under Haloalkaline Conditions
Hajdu-Rahkama, Réka (2022)
Hajdu-Rahkama, Réka
Tampere University
2022
Tekniikan ja luonnontieteiden tohtoriohjelma - Doctoral Programme in Engineering and Natural Sciences
Tekniikan ja luonnontieteiden tiedekunta - Faculty of Engineering and Natural Sciences
This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Väitöspäivä
2022-12-09
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:ISBN:978-952-03-2657-9
https://urn.fi/URN:ISBN:978-952-03-2657-9
Tiivistelmä
Massa- ja paperiteollisuuden (P&P) sekä petrokemian teollisuuden prosesseissa esiintyy rikkipitoisia virtoja ja rikkiyhdisteitä sisältäviä jätevesiä. Ylimäärärikin talteenotto mekaanisesti erotettavana alkuainerikkinä emäksisistä ja suolaisesta liuoksesta haloalkalifiilisiä rikinhapettajabakteereita käyttäen ei edellytä korkeaa painetta ja lämpötilaa kuten fysikaalis-kemialliset menetelmät. Orgaanisten raaka-aineiden jalostamisen jätevedet sisältävät kuitenkin orgaanisia yhdisteitä, jotka saattavat olla haitallisia kemolitoautotrofisille bakteereille.
Tämän työssä tutkittiin biologista alkuainerikin tuottoa tiosulfaattia sisältävistä liuoksista. Kemolitoautotrofisten ja haloalkalifiilisten rikinhapettajabakteerien (Thioalkalivibrio versutus ja T. denitrificans) tiosulfaatin (S2O32-) biotransformaatioiden ja kasvun kinetiikkaa tutkittiin ja mallinnettiin. Jatkuvatoimista bioprosessia rikin tuottoon tiosulfaatista tutkittiin leijupetibioreaktoria (FBBR) ja T. versutus -puhdasviljelmää käyttäen. Lopuksi tutkittiin orgaanisten yhdisteiden ja P&P-jätevesien vaikutuksia S2O32- biotransformaatioihin.
Aerobinen S0 tuottava tiosulfaatin biotransformaationopeus T. versutus bakteerilla oli suurempi (qm=0,083 h-1) kuin T. denitrificans -bakteerilla (qm=0,024 h-1) suurilla substraattipitoisuuksilla. T. denitrificans ei tuottanut alkuainerikkiä dentirifikaatiolla. FBBR:ssä saavutettiin lähes 100 % S2O32- biotransformaatio kuormituksella 19 g S2O32--S/L/d ja suurin S0 -saanto (27±2 %) kuormituksella 22 g S2O32--S/L/d. Ei-aseptinen FBBR-järjestelmä soveltui puhdasviljelmän ylläpitoon ja tiosulfaatin biotransformaatioon. Tuotetun S0:n erotukseen sentrifikaatio ja FeCl2 -koagulaatio olivat tehokkaammat menetelmät. T. versutus kasvoi ja tuotti S0:a tiosulfaatista valkaisun primäärisuodoksen ja sellutehtaan komposiittijäteveden sekä niiden orgaanisten aineosien läsnäollessä. Hiivauute (2,5-5 g/l) tehosti S2O32- biotransformaatioita ja kasvua.
Täässä työssä osoitetaan S2O32- biotransformaatio alkuainerikiksi synteettisissä emäksisissä (pH 10) ja suolaisissa (14-26 g/L Na+) panosviljeilyissä ja jatkuvatoimisissa reaktoreissa käyttäen T. versutus -puhdasviljelmää aerobisissa olosuhteissa. T. versutus sieti massa- ja paperiteollisuuden jätevesien orgaanisia aineosia, mikä viittaa mahdollisuuteen kehittää bioprosessia erityisesti massa- ja paperiteollisuuden jätevesien rikin talteenottoon.
Tämän työssä tutkittiin biologista alkuainerikin tuottoa tiosulfaattia sisältävistä liuoksista. Kemolitoautotrofisten ja haloalkalifiilisten rikinhapettajabakteerien (Thioalkalivibrio versutus ja T. denitrificans) tiosulfaatin (S2O32-) biotransformaatioiden ja kasvun kinetiikkaa tutkittiin ja mallinnettiin. Jatkuvatoimista bioprosessia rikin tuottoon tiosulfaatista tutkittiin leijupetibioreaktoria (FBBR) ja T. versutus -puhdasviljelmää käyttäen. Lopuksi tutkittiin orgaanisten yhdisteiden ja P&P-jätevesien vaikutuksia S2O32- biotransformaatioihin.
Aerobinen S0 tuottava tiosulfaatin biotransformaationopeus T. versutus bakteerilla oli suurempi (qm=0,083 h-1) kuin T. denitrificans -bakteerilla (qm=0,024 h-1) suurilla substraattipitoisuuksilla. T. denitrificans ei tuottanut alkuainerikkiä dentirifikaatiolla. FBBR:ssä saavutettiin lähes 100 % S2O32- biotransformaatio kuormituksella 19 g S2O32--S/L/d ja suurin S0 -saanto (27±2 %) kuormituksella 22 g S2O32--S/L/d. Ei-aseptinen FBBR-järjestelmä soveltui puhdasviljelmän ylläpitoon ja tiosulfaatin biotransformaatioon. Tuotetun S0:n erotukseen sentrifikaatio ja FeCl2 -koagulaatio olivat tehokkaammat menetelmät. T. versutus kasvoi ja tuotti S0:a tiosulfaatista valkaisun primäärisuodoksen ja sellutehtaan komposiittijäteveden sekä niiden orgaanisten aineosien läsnäollessä. Hiivauute (2,5-5 g/l) tehosti S2O32- biotransformaatioita ja kasvua.
Täässä työssä osoitetaan S2O32- biotransformaatio alkuainerikiksi synteettisissä emäksisissä (pH 10) ja suolaisissa (14-26 g/L Na+) panosviljeilyissä ja jatkuvatoimisissa reaktoreissa käyttäen T. versutus -puhdasviljelmää aerobisissa olosuhteissa. T. versutus sieti massa- ja paperiteollisuuden jätevesien orgaanisia aineosia, mikä viittaa mahdollisuuteen kehittää bioprosessia erityisesti massa- ja paperiteollisuuden jätevesien rikin talteenottoon.
Kokoelmat
- Väitöskirjat [4776]