Metody biotechnologii w

ochronie środowiska

Biologiczne metody

oczyszczania gazów

Metody biotechnologii w ochronie
środowiska

Biodegradacja zanieczyszczeń

gazowych w:

-

bioskruberach,

-

biofiltrach zraszanych,

-

biofiltrach

-

bioreaktorach membranowych.

oczyszczony
gaz

zanieczyszczon
y gaz

bioreakt
or

bioskrub
er

Zanieczyszczenia
gazowe
adsorbowane przez
ciecz i rozkładane
w bioreaktorze w
fazie ciekłej.
Metoda dla
związków
organicznych o
współczynniku
podziału
powietrze/woda <
0,01.

gaz
zanieczyszczony

gaz
oczyszczony

nośni
k

woda/roztwór

Biofiltr zraszany

Nośnik syntetyczny,
ceramiczny lub węgiel
aktywny

Metoda dla związków
organicznych o
współczynniku
podziału
powietrze/woda < 0,1.

Metody biotechnologii w ochronie
środowiska

Bioskrubery i biofiltry zraszane

Najważniejszy parametr – szybkość

przechodzenia zanieczyszczeń z gazu do
fazy wodnej.

Nawilżanie błony biologicznej na nośniku w

bioskruberze.

Szybszy przepływ wody w biofiltrze – spadek

wydajności biodegradacji.

Zarastanie biofiltru błoną biologiczną –

spadek ciśnienia.

Eksperymentalny dobór parametrów

technicznych.

Biofiltr

zanieczyszczony
gaz

woda

nawilżacz
gazu

nośni
k

gaz oczyszczony

Kontrola wilgotności
nośnika

Nośnik naturalny czasem
mieszany z syntetycznym

Metoda dla związków
organicznych o
współczynniku podziału
powietrze/woda < 1.

Źródło makro- i
mikroelementów w
naturalnym nośniku.

Metody biotechnologii w ochronie
środowiska

Biofiltry

najczęściej stosowane

bo łatwe w eksploatacji,
wysoka sprawność przy
stosunkowo niskich kosztach.

Brak ruchomej fazy ciekłej.
Ważne utrzymanie wilgotności w

nośniku dla uzyskania
odpowiedniej aktywności
drobnoustrojów.

Bioreaktor
membranowy

gaz
zanieczyszc
zony

membrana przepuszczalna
hydrofobowa

biofilm

gaz oczyszczony

Usuwanie hydrofobowych związków
organicznych

o współczynniku podziału
powietrze/woda > 1.

Dyfuzja przez membranę, rozkład
biologiczny przez mikroorganizmy.

Metody biotechnologii w ochronie
środowiska

Typ

bioreakto

ra

Fazy

ruchome

Nośnik

Biomasa

Bioskruber
Biofiltr

zraszany
Biofiltr

Bioreaktor

membrano
wy

ciecz i

gaz
ciecz i

gaz

gaz

gaz

brak
syntetycz

ny

organicz
ny/syntet

yczny
syntetycz

ny

rozproszona
unieruchomi

ona

unieruchomi
ona

unieruchomi

ona/rozprosz
ona

Metody biotechnologii w ochronie
środowiska

Nośnik

Stosunek
objętościowy

Kompost
Kompost – wiórki drzewne
Kompost – perlit
Kompost – ziemia okrzemkowa
Kompost – polistyren
Torf
Torf – pianka poliuretanowa
Torf – pianka poliuretanowa – perlit
Torf – perlit
Kulki torfowe
Torf – kompost
Gleba
Gleba – piasek – torf - kompost

1
-
1/1
-
1/1
1
7/3
2/3/5
2/3
1
1/1
1
20/2/3/3

Metody biotechnologii w ochronie
środowiska

Czynniki wpływające na rozkład

biologiczny:

-

budowa chemiczna i właściwości
zanieczyszczeń,

-

wilgotność, mikro- i makroelementy,

-

nośnik,

-

temperatura i odczyn,

-

mikroorganizmy.

Metody biotechnologii w ochronie
środowiska

Zanieczyszczenia gazowe:
- lotne węglowodory (metan, etan itp.),
- alkohole, aldehydy, ketony (etanol,

propanol...),

-

estry (np. octan etylu),

-

inne (np. siarkowodór).

Związki prostołańcuchowe są rozkładane

łatwiej niż rozgałęzione. Aromatyczne są
trudniej rozkładalne od alifatycznych.

Alkohole, aldehydy, kwasy organiczne,

estry są łatwo rozkładalne.

Metody biotechnologii w ochronie
środowiska

Podstawniki zwiększające toksyczność to grupy: nitrowa,

aminowa, cyjanowa, metylowa, hydroksylowa.

Ograniczeniem jest słaba rozpuszczalność

zanieczyszczeń gazowych. Zależność pomiędzy
lotnością i rozpuszczalnością opisuje prawo
Henry’ego:

p = H x

i

p- ciśnienie cząstkowe gazu,
H – współczynnik Henry’ego, dla substancji czystej

opisujący stężenia równowagowe w gazie C

g

i w cieczy

C

w

(C

g

/C

w

),

x

i

– iloraz molowy -liczba moli gazu w litrze/suma moli

gazu i wody w litrze; x

i

= n

g

/n

g

+n

w

.

Dobra podatność na biodegradację przy niskim wsp.

Henry’ego (< 5-10)

Metody biotechnologii w ochronie
środowiska

Wilgotność:
Filtry kompostowe – 20 - 70%,
Filtry torfowe – 30 - 70%,
Filtry glebowe – 10 – 20%.
Wielkość kropel dozowanej wody

Ф < 40µm – duża powierzchnia
wymiany gaz – ciecz.

Metody biotechnologii w ochronie
środowiska

Bakterie:
Pseudomonas, Micrococcus,

Corynebacteruim,
Hyphomicrobium,
Rhodococcus, Xanthobacter,
Arthrobacter, Methylosinus,
Methylomonas, Thiobacillus

Grzyby, drożdże i pleśnie