Charakterystyka odorów i metody dezodoryzacji gazów odlotowych

Spis treści

Podstawowe pojęcia. .................................................................... 3

1.1.

Wyjaśnienie pojęć odoranty i odory ........................................................ 3

1.2.

Główne związki zapachowe .................................................................... 3

Parametry charakteryzujące odory ............................................... 3

2.1.

Próg węchowej wyczuwalności ............................................................... 3

2.2.

Próg rozpoznawania ................................................................................ 3

2.3.

Jednostka zapachowa ............................................................................... 3

2.4.

Zapachowy współczynnik bezpieczeństwa ............................................. 4

2.5.

Intensywność zapachu ............................................................................. 4

2.5.1.

Różnice wyczuwalności zapachów .................................................. 4

2.5.2.

Przykładowe związki i ich zapachy .................................................. 5

Regulacje prawne dot. ochrony zapachowej w Polsce ................ 5

Źródła emisji odorów .................................................................... 6

4.1.

Podstawowe procesy prowadząc do powstania odorów ......................... 6

4.2.

Składowiska komunalne .......................................................................... 6

4.3.

Oczyszczalnie ścieków ............................................................................ 6

4.4.

Hodowla zwierząt .................................................................................... 6

4.5.

Cukrownie................................................................................................ 7

4.6.

Produkcja kwasu fosforowego ................................................................ 7

Metody dezodoryzacji gazów odlotowych ................................... 7

5.1.

Proces dezodoryzacji ............................................................................... 7

5.2.

Absorpcja ................................................................................................. 8

5.2.1.

Absorpcja w wodzie ......................................................................... 8

5.2.2.

Chemisorpcja .................................................................................... 9

5.3.

Ozonowanie ............................................................................................. 9

5.4.

Adsorpcja ............................................................................................... 11

5.5.

Metody maskowania .............................................................................. 12

5.6.

Metody biologiczne ............................................................................... 13

5.7.

Metody termiczne .................................................................................. 15

Porównanie metod dezodoryzacji gazów ................................... 16

Bibliografia ................................................................................. 17

1. Podstawowe pojęcia.

1.1. Wyjaśnienie pojęć odoranty i odory

Odoranty – lotne substancje, które mają zdolność pobudzania komórek nerwowych nabłonka

węchowego. (Kośmider 2002)

Odory – lotne związki chemiczne organiczne i nieorganiczne wyczuwane przez receptory

węchowe przy niskich stężeniach i rejestrowane przez mózg jako nieprzyjemne. Często nie są

toksyczne, stąd brak dla nich ustalonych granicznych stężeń. (http://www.ciop.pl/16287).

1.2. Główne związki zapachowe

Najczęstszymi źródłami przykrego zapachu gazów są następujące związki:

a) nieorganiczne: siarkowodór - H

S, fluorowodór - HF, arsenowodór - AsH

fosforowodór - AsH

, amoniak - NH

, ditlenek siarki -SO

, tlenki azotu - NO

b) organiczne: tiole, sylfidy i disulfidy, aminy, kwasy karboksylowe, aldehydy i ketony

(Kośmider i in. 2002).

2. Parametry charakteryzujące odory

2.1. Próg węchowej wyczuwalności

Próg wyczuwalności węchowej – najniższe stężenie (S

PWW

) przy którym zapach jest

wyczuwalny przez 50% grupy osób reprezentującej dla populacji (Kośmider i in. 2002).

2.2. Próg rozpoznawania

Próg rozpoznania – najniższe stężenie przy którym zapach może być rozpoznany, jest 10

razy wyższy od progu wyczuwalności (Kośmider i in. 2002)

2.3. Jednostka zapachowa

Jednostka zapachowa – JZ – taka ilość odoranta, którą trzeba wprowadzić do 1m

powietrza, aby osiągnąć próg wyczuwalności węchowej S

PWW

=1JZ/m

Wzorzec:

123 μg n-butanolu w 1m

powietrza; SPWW = 123 μg/m

= 0,040 μmol/mol = 1 JZ/m

(Kośmider i in. 2002)

2.4. Zapachowy współczynnik bezpieczeństwa

NDS : S

PWW

Zapachowy współczynnik bezpieczeństwa – stosunek najwyższego dopuszczalnego stężenia

związku chemicznego w powietrzu (NDS) do stężenia odpowiadającego progowi

wyczuwalności zapachu. Przy czym NDS oznacza tutaj średnią ważoną w warunkach pracy

(Kośmider i in. 2002).

2.5. Intensywność zapachu

Odory identyfikuje się na podstawie zapachu, którego intensywność zależy od stężenia

związków we wdychanym powietrzu – im więcej cząsteczek kontaktuje się z receptorami

węchowymi tym silniej odczuwamy zapach (Kośmider i in. 2002).

2.5.1. Różnice wyczuwalności zapachów

Zapachy nie zawsze są jednakowo odczuwalne przez ludzi, nawet jeżeli te osoby znajdują się

w tym samym miejscu. Zależy to głównie do wrażliwości receptorów węchowych, a w

mniejszym stopniu od miejsca wcześniejszego przebywania. Dzieje się tak ponieważ

posiadamy zdolność adaptacji do zapachu powietrza (Kośmider i in. 2002).

2.5.2. Przykładowe związki i ich zapachy

Tab. 1 na podstawie Kośmider i in. 2002

Zapach

Przykład związku

Orzechy kokosowe

γ-nonalakton

Brzoskwinia

γ-undekalaton

Migdałowy

Benzaldehyd

Kamforowy

Cyneol

Kakaowy

Fenylooctan izobutylu

Anyżowy

Anetol

Kminkowy

Aldehyd kuminowy

Fiołkowy

Alfa-jonon

Kwiatu pomarańczy

Antranilan metylu

3. Regulacje prawne dot. ochrony zapachowej w Polsce

Pierwsze próby regulacji praw o ochronie zapachowej w Polsce rozpoczęły się około

lat 90-tych. Zaczęto analizować skargi ludności w ramach przygotowań mających na celu

wydanie aktów prawnych o ochronie zapachowej jakości powietrza. W roku 1997 powstał

pierwszy projekt dot. zmniejszenia uciążliwości zapachowej i pierwsze rozporządzenia

Ministra OŚZNiL wydano w następnym roku (Kośmider i in. 2002).

Obecnie obowiązujące akty prawne pochodzą z roku 2001, gdzie w Prawie Ochrony

Środowiska zamieszczono pełnomocnictwo Ministra Środowiska do wprowadzenia

rozporządzeń dot. standardów zapachowej jakości powietrza w art.86. Następnie w 2005 roku

rozporządzenia zostały przeniesione do art. 222 Prawa Ochrony Środowiska.

Ostatnie zmiany pochodzą z dnia 22 stycznia 2010 i dot. zmiany ustawy o odpadach

oraz niektórych innych ustaw w art. 36 i art. 45. Dodano tam regulacje prawne zobowiązujące

do określenia rodzaju zapachu składowanych odpadów i do zapobiegania zapachowej

uciążliwości spalarni (Polski Klub Ekologiczny - http://www.pke.gdansk.pl/).

4. Źródła emisji odorów

4.1. Podstawowe procesy prowadząc do powstania odorów

Do powstawania odorów prowadzą głównie procesy mikrobiologiczne podczas

degradacji biomasy, wśród których możemy wyróżnić cztery podstawowe: faza tlenowa, faza

beztlenowa, faza z udziałem bakterii denitryfikujących i desulfuryzujących oraz faza

fermentacji. Odory powstają w następujących etapach: mniej uciążliwe w czasie fermentacji

kwasowej, a te najbardziej uciążliwe zapachy takie jak tiole, sylfidy, disulfidy, kwasy,

alkohole i aminy wydzielane są w fazie trzeciej (Kośmider i in. 2002).

4.2. Składowiska komunalne

Jednym ze źródłem odorów są składowiska odpadów komunalnych. Powstają w

wyniku procesów mikrobiologicznych (Kośmider i in. 2002).

4.3. Oczyszczalnie ścieków

Innym źródłem uciążliwych zapachów są oczyszczalnie ścieków. Występuje tu,

oprócz typowych związków, w dużych ilościach m.in. metan i ditlenek węgla.

Właściwości tych gazów (skład i zapach) zależą od warunków w jakich zachodzą

procesy biodegradacji biomasy i składników biorących w nich udział. Innym ważnym

czynnikiem wpływającym na emisję odorów jest natlenienie ścieków. Niedobory O

powodują rozwój bakterii w wyniku czego dochodzi do beztlenowych fermentacji (Kośmider

i in. 2002).

4.4. Hodowla zwierząt

W hodowli zwierząt za największe źródła emisji odorów uznaje się: fermy tchórzy i

norek, kur i kaczek, prosiaków (do 2 m-cy), indyków, gęsi, warchlaków (2-4 m-cy), lisów i

jenotów.

Powodem powstawania odorów w czasie hodowli jest biodegradacja biomasy.

Stwierdzono również, że w pomieszczeniach gospodarskich występuje toluen i ksylen, czyli

węglowodory aromatyczne (Kośmider i in. 2002).

4.5. Cukrownie

Powstawanie uciążliwych zapachów z cukrowni trwa przez cały rok. W czasie

kampanii (czas zbioru buraków/trzciny cukrowej i produkcja cukru) odory powstają w

wyniku wysuszania wysłodków, czyli wysłodzonej krajanki powstałej po procesie ekstrakcji

cukru. W pozostałych miesiącach odory są produktem beztlenowej fermentacji biomasy, którą

stanowią pozostałości z burków po odzyskaniu cukru. Ich źródłem są odstojniki ziemne,

stawy fermentacyjne i pola irygacyjne (Kośmider i in. 2002).

4.6. Produkcja kwasu fosforowego

Przemysł chemiczny jest jednym ze źródłem uciążliwych zapachów. Największą rolę

odgrywają tutaj fabryki kwasu fosforowego i nawozów fosforowych. Związki chemiczne

dostające się do powietrza pochodzą z emisji fluorowodoru i związków organicznych

zawartych w fosforytach podczas ich przetwarzania. Związki te znajdują się w rudach

naturalnie, mogą również pochodzić z procesu wzbogacania rud – flotacji czy środków

zapobiegających pienieniu się zawartości reaktorów (Kośmider i in. 2002).

5. Metody dezodoryzacji gazów odlotowych

5.1. Proces dezodoryzacji

Procesy dezodoryzacji gazów odlotowych są podobne do innych metod oczyszczania

gazów, ale różnią się od nich pod kilkoma względami. Podstawową różnicą jest cel. Metody

dezodoryzacji nie usuwają wszystkich zanieczyszczeń, ponieważ nie wszystkie są

klasyfikowane jako odoranty, dlatego przed procesem dezodoryzacji szacuje się

przypuszczalny skład gazów. Na tej podstawie określa się później prawdopodobieństwo

zapachu, który jest związany z obecnością określonych wcześniej związków i im podobnych.

Sama dezodoryzacja polega głównie na kilku procesach. Należy do nich eliminacja

odorantów występujących często tylko jako zanieczyszczenie śladowe, modyfikacji

uciążliwych zapachów w taki sposób, aby stały się bezzapachowe lub słabo wyczuwalne

przez ludzi oraz wcielaniu różnych domieszek zmniejszających intensywność zapachu lub

domieszek modyfikujących jego charakter. Trzeba jednak zawsze pamiętać o wtórnej emisji

odorów, niezależnie od metody i uwzględnić ten efekt w obliczeniach (Kośmider i in. 2002).

5.2. Absorpcja

Proces absorpcji polega na przenoszeniu masy z fazy gazowej do fazy ciekłej

przebiegającym w kierunku stanu równowagi. Skuteczność tego procesu zależy m.in. od

ciśnienia cząsteczkowego, temperatury, współczynników podziału poszczególnych

zanieczyszczeń czy czasu kontaktu faz.

Aby zwiększyć efektywność często dodaje się dodatkowe fazy do procesu absorpcji.

Tak na przykład w celu zwiększenia skuteczności dezodoryzacji tą metodą stosuje się ciecze

absorpcyjne zawierające reagenty chemiczne, którymi mogą być związki utleniające lub

neutralizujące absorbaty. Dzięki temu przy przenikaniu gazu do cieczy nie zmniejsza się siła

napędowa dyfuzji i sorbent regeneruje się równocześnie z absorpcją.

Zdarzają się również sytuacje, gdzie wykorzystuje się procesy wielostopniowe –

absorpcja zostaje poprzedzona reakcjami w fazie gazowej z użyciem regentów (np. O

, Cl czy

ClO

). W niektórych przypadkach celowo wprowadza się ten etap aby zapobiec reakcjom

zanieczyszczeń ze składnikami roztworu czy z chemicznie aktywnym wypełnieniem

(Kośmider i in. 2002).

5.2.1. Absorpcja w wodzie

Absorpcja w wodzie jest jedną z lepszych metod, którą stosuje się przy gazach

zawierających duże ilości zanieczyszczeń rozpuszczalnych w wodzie, a więc przy

wymywaniu takich zanieczyszczeń jak amoniak, ditlenek siarki, ditlenek węgla, fluorowodór,

chlorowodór, chlor, tetrafluorek węgla, a także przy odsiarczaniu spalin.

W tym rodzaju absorpcji jako absorbentu najczęściej używa się 5-10% roztwory

wodorotlenku sodowego – NaOH, które przyspieszają przebieg reakcji i tym samym

zwiększają chłonność roztworu. Natomiast do najczęściej stosowanych absorberów należą

kolumny rozpyłowe, skrubery cyklonowe i kolumny z wypełnieniem. Wadą tych ostatnich

jest jednak zarastanie spowodowane powstawaniem w czasie hydrolizy nierozpuszczalnej

krzemionki – dlatego stosuje się wypełnienia ruchome.

Do zalet tej metody należą: prosta i bezpieczna obsługa, prosta aparatura, niskie

nakłady inwestycyjne, stosunkowo niskie koszty ruchowe. Jednak ma też swoje wady,

którymi są: kłopotliwe ścieki, wtórna emisja odorantów ze ścieków, duże koszty

pompowania, korozja instalacji (Kośmider i in. 2002).

5.2.2. Chemisorpcja

Chemisorpcja jest procesem pokrewnym do absorpcji w wodzie. Zasadnicza różnica

polega na tym, że chemisorpcja pozwala na oczyszczanie gazów charakteryzujących się

niskim progiem węchowej wyczuwalności i nieprzyjemnym zapachem. Związki chemiczne to

na przykład: siarkowodór, tiole i kwasy karboksylowe, amoniak, dimetyloaminy czy

trimetyloaminy oraz węglowodory, tlenek węgla i aldehydy.

W celu poprawienia dezodoryzacji jako absorbenty stosuje się roztwory utleniaczy

, O

lub NaClO) i zmienia się pH roztworów. Produkty reakcji w chemisorpcji są mniej

uciążliwe zapachowo lub lepiej rozpuszczalne np. pełne utlenianie związków organicznych do

, utlenianie H

S do siarki elementarnej lub utlenianie tioli, sulfidów i disulfidów do

kwasów sulfonowych lub sulfonów.

Uogólniając metodę chemisorpcji stosuje się do oczyszczania gazów odlotowych z

obiektów gospodarki komunalnej, odlewni czy przetwórstwa spożywczego itp. W porównaniu

z metodą absorpcji w wodzie omawiana technika ma większą skuteczność dezodoryzacji i

charakteryzuje się także prostą konstrukcją instalacji.

Ma też ona swoje złe strony. Do wad chemisorpcji należy zaliczyć: powstawanie

uciążliwych ścieków, konieczność stosowania kosztownych chemoodpornych materiałów

konstrukcyjnych, stosowanie czynników agresywnych stanowiących zagrożenie zdrowia oraz

ryzyko skażenia środowiska wskutek incydentalnych wycieków reagentów. Należy też dodać,

że przy utlenianiu wieloskładnikowych mieszanin odorantów nie istnieje możliwość

przewidywania kierunku wszystkich reakcji oraz ich wpływu na ogólny zapach mieszaniny.

Konieczne są więc badania odorymetryczne, które są prowadzone w skali doświadczalnej lub

pilotowej (Kośmider i in. 2002).

5.3. Ozonowanie

Ozonowaniem nazywa się inaczej metodę Fresenius-S-KT, która jest pokrewna

chemisorpcji. Jednakże ozon stosuje się również np. w utlenieniu odorantów w fazie gazowej,

w przewodach wentylacyjnych i kominach, bezpośrednio przed wyrzutem gazów do

atmosfery; w celu zwiększenia sprawności adsorpcji na węglu aktywnym czy do

zahamowania rozwoju drobnoustrojów, które są przyczyną uciążliwych zapachów,

związanych z biodegradacją biomasy.

Przy metodzie Fresenius-S-KT reakcja utlenienia przebiega miedzy zaabsorbowanym

zanieczyszczeniem i rozpuszczonym ozonem. Ze względu na wyjątkową aktywność ozonu

jako utleniacza reakcja utlenienia przebiega z dużą prędkością, a jednocześnie następuje

likwidacja drobnoustrojów, co w niektórych przypadkach ma duże znaczenie. W odróżnieniu

od wspomnianych wcześniej utleniaczy, zastosowanie ozonu nie powoduje powstawania

kłopotliwych odpadów, gdyż produktem jego rozkładu jest tlen.

Proces ozonowania może być prowadzony na dwa sposoby: w fazie gazowej i ciekłej.

Szczególnie aktywny jest ozon działający w fazie ciekłe. Ozon wprowadzany do roztworu

wodnego działa z prędkością większą setki razy w porównaniu z sytuacją, gdy posłużono się

nim w fazie gazowej. Ponadto przebieg procesu utleniania jest korzystniejszy, prowadzi do

produktów mniej uciążliwych.

Rys. 1. Schemat ozonowania metodą Fresenis-S-KT (Kośmider i in. 2002).

Przykładowa instalacja dla tej metody składa się z dwóch skruberów rozpryskowych z

niezależnymi obiegami cieczy. Jeden z możliwych wariantów procesu polega na zraszaniu

pierwszego skrubera 10% roztworem NaOH, a drugiego – 5-7% roztworem H

. Oba

roztwory poddaje się działaniu ozonu, wprowadzanego inżektorami w formie mieszaniny

powietrze-ozon lub tlen-ozon.

Zastosowanie metody ozonowania – Fresenius-S-KT do dezodoryzacji gazów

katalitycznych pozwoliło osiągnąć skuteczność procesu do 99% przy stosunkowo niskich

kosztach ruchowych. Poza ozonowanymi roztworami NaOH i H

podczas usuwania

odorów wykorzystuje się również ozonowaną wodę albo ozonowane roztwory NaClO lub

KMnO

Metodę ozonowania z powodzeniem wykorzystuje się w systemach wentylacyjnych

zakładów przetwórstwa rybnego, zakładach przeróbki gumy, zakładach przetwórstwa

tłuszczów, zakładach przetwórstwa spożywczego, do dezodoryzacji gazów w przemyśle

farmaceutycznym, chemicznym, szczególnie w lakierniach. Ma szereg zalet, w tym: niskie

koszty obsługi, niskie koszty ruchowe, łatwość czyszczenia instalacji, brak odpadów,

likwidacja bakterii, możliwość podnoszenia efektywności przez połączenie z innymi

metodami(np. mycie ozonowanymi roztworami, zastosowanie katalizatorów). Natomiast do

jej głównej wady należy konieczność usuwania ozonu z gazów (Kośmider i in. 2002).

5.4. Adsorpcja

Adsorpcja – proces polegający na zatrzymywaniu cząsteczek gazów lub cieczy na

powierzchni ciał stałych. Wyróżniamy adsorpcję fizyczną (wywołana siłami przyciągania

międzycząsteczkowego) i chemiczną (wskutek tworzenia się wiązań chemicznych między

cząsteczkami adsorbatu i powierzchni ciała stałego).

Adsorbentami w tej metodzie są materiały, które muszą się charakteryzować dużymi

powierzchniami właściwymi. Najbardziej rozpowszechnionymi sorbentami porowatymi są

węgle aktywne, silikażele, aluminożele i sita molekularne.

Proces adsorpcji prowadzi się w różnych aparatach. Przykład pierwszy (Rys. 2.) to

adsorbent pionowy, gdzie złoże węgla aktywnego znajduje się na warstwie koksu, leżącej na

ruszcie. Górna powierzchnia złoża jest przykrywana obciążoną siatką. Sorbent jest okresowo

regenerowany strumieniem pary wodnej. Innym przykładem jest adsorbent poziomy (Rys. 3.),

którego ogólna budowa jest prawie taka sama jak pionowego ale tutaj warstwa sorbentu ma

zwykle ok. 1m grubości i średnica zbiorników wynosi ok. 2m, a ich długość – ok. 9m (lub

więcej).

Rys. 2. Schemat adsorbera pionowego (K. i in. ’02)

Rys. 3. Schemat adsorbera poziomego (K. i in. ’02)

Adsorpcję stosuje się w lakierniach i produkcji lakierów, w przemyśle chemicznym

oraz w procesach z zastosowaniem rozpuszczalników. Może być z powodzeniem stosowana

przy oczyszczaniu gazów odlotowych z produkcji włókien wiskozowych.

Jedną z zalet adsorpcji jest to, że pochłonięte z gazów zanieczyszczenia mogą być

ponownie wykorzystane w procesie technologicznym. Wadami metody są: wrażliwość

procesu na podwyższoną temperaturę i dużą wilgotność gazów, wąski zakres zastosowań,

wysokie koszty oraz ryzyko nieodwracalnego zanieczyszczenia sorbentu (Kośmider i in.

2002).

5.5. Metody maskowania

Metody maskowania jest to powszechna nazwa określająca proces kompensacji

zapachu, którego efektem jest zanik lub złagodzenia zapachu powietrza lub gazów

odlotowych po wprowadzeniu domieszek dodatkowych.

Dokładny mechanizm działania maskowania zapachu nie został dotychczas

wyjaśniony. Powstała wiele hipotez, a badania nad tym tematem prowadzone są od ponad stu

lat. Samą technikę wykorzystuje się od około czterdziestu lat.

Do kompensacji zapachu stosowane są przede wszystkim produkty pochodzenia

naturalnego – zwykle ekstrakty z surowców roślinnych, np. olejki eteryczne z wybranych

gatunków drzew australijskich czy lawendy lub goździków. Receptury licznych preparatów

nazywanych odświeżaczami powietrza przewidują zastosowanie olejków eukaliptusowych,

olejków z drzew iglastych, szczególnie z jodły syberyjskiej.

Metodę maskowania stosuje się w przypadku odorantów o działaniu nietoksycznym

i stosunkowo małym natężeniu, w gospodarstwach rolnych, w tym fermach i kurnikach,

w instalacjach WC, w garderobach, w restauracjach, przy transporcie odpadków

żywnościowych, na wysypiskach śmieci itp.

Ta najprostsza metoda ma następujące zalety: niskie koszty inwestycyjne, łatwa

obsługa automatyczna lub manualna, krótki czas reakcji rzędu kilku sekund, stosowanie

środków maskujących bezpiecznych dla środowiska. Ma także swoje negatywy: wymaga

wysokiej sprawności instalacji wentylacyjnej, jest silnie zależna od warunków

meteorologicznych, w tym kierunku wiatru i temperatury, istniej także możliwość osłabienia

reakcji obronnych u ludzi przebywających w otoczeniu (Kośmider i in. 2002).

5.6. Metody biologiczne

Biologiczne metody oczyszczania gazów odlotowych cieszą się coraz większym

zainteresowaniem chociaż są stosowane już od około pięćdziesięciu lat. Dezodoryzacja gazów

w tym wypadku polega na absorpcji zanieczyszczeń w wodzie, a następnie ich wykorzystaniu

przez bakterie w metabolizmie.

Ogólny przebieg procesu polega najpierw na absorpcji w wodzie a następnie

wykorzystuje się życiowe procesy bakterii w fazie ciekłej. Bakterie heterotroficzne jako

źródło energii wykorzystują energię wiązań chemicznych w cząsteczkach przyswajanych

związków organicznych (forma pożywienia). Produktami są wówczas związki organiczne

wchodzące w skład komórek – wzrasta biomasa bakterii oraz ditlenek węgla i woda. Bakterie

autotroficzne przyswajają odoranty nieorganiczne, siarkowodór i amoniak wykorzystując

procesy takie jak nitryfikacja czy utlenianie siarkowodoru (Kośmider i in. 2002).

Obecnie do biologicznej dezodoryzacji stosuje się biofiltry lub biopłuczki – skrubery

zraszane cieczą zawierającą mikroorganizmy. Bakterie występują wówczas w fazie ciekłej

jako zawiesina czyli osad czynny oraz w formie warstewki pokrywającej powierzchnię fazy

stałej. W tych urządzeniach można wykorzystywać specjalnie wyhodowane kultury bakterii

lub bakterie z osadu czynnego z oczyszczalni ścieków charakteryzujące się zdolności

adaptacyjnymi. Jednakże kierunek procesów metabolicznych, które przebiegają w komórkach

zależy od rodzaju enzymów, którymi dysponują bakterie.

W wielu biofiltrach nośnikiem biofilmu są naturalne materiały organiczne, np.

kompost, torf, kora drzew, słoma, spulchniona gleba. W tym wypadku duże znaczenie mają

warunki meteorologiczne. W zależności od pogody złoże jest zraszane lub pozbawiane

nadmiaru wody opadowej. Do powstrzymywania rozwoju bakterii beztlenowych (gnilnych)

zapewnia się równomierne napowietrzenie. Pielęgnacja jest niezbędna, ponieważ właściwości

złoża zmieniają się w czasie pracy (biodegradacja składników złoża, zarastanie biomasą

bakterii).

Warstwy materiału filtracyjnego układa się w różny sposób. Jednym z nich jest

jednopoziomowe ułożenie na rusztach lub na warstwie żwiru lub tłucznia, w której instaluje

się perforowane rury doprowadzające oczyszczany gaz (Rys. 4). Inną metodą są filtry

kilkuwarstwowe, które na przykład instaluje się w piętrowo ustawianych kontenerach.

Rys. 4. Schemat i przekrój biofiltru

(Kośmider i in. 2002)

Rys. 5. Schemat biopłuczki

(Kośmider i in. 2002)

Biopłuczki (Rys. 5) są natomiast urządzeniami, które przypominają typowe skrubery.

Ich wypełnienie zraszane jest cieczą zawierającą osad czynny. W kolejnym etapie ciecz

spływa z kolumny i jest kierowana do zbiornika cyrkulacyjnego, a następnie do zbiornika

dozowane są pożywki, odczynniki podwyższające pH i powietrze. Stamtąd odprowadza się

także nadmiar osadu czynnego (jest to produkt procesu biodegradacji zanieczyszczeń

oczyszczanych gazów).

Biopłuczki wypełnia się zwykle materiałami neutralnymi, których struktura sprzyja

rozwojowi bakterii. Równocześnie materiał ten zapobiega zmianom oporów przepływu

gazów wskutek zarastania złoża warstwą mikrobiologiczną. Niekiedy elementy złoża są nie

tylko nośnikami błony biologicznej, ale również adsorbentami zanieczyszczeń gazu. Węgiel

aktywny, który bywa tu stosowany, pełni funkcję adsorbentu, gdy okresowo zmniejsza się

aktywność biofilmu, i ulega regeneracji po odzyskaniu tej aktywności (Kośmider i in. 2002;

Szklarczyk 1991).

Podsumowując, biologiczne metody dezodoryzacji są stosowane przy oczyszczaniu

gazów odlotowych z obiektów gospodarki komunalnej, przetwórstwa odpadów zwierzęcych,

obiektów rolniczych, odlewni, malarni itp. Ich stosowanie zaleca się, gdy jest konieczne

oczyszczenie dużych strumieni gazów o małych stężeniach związków uciążliwych

zapachowo. Posiadają duża skuteczność, charakteryzują się niskimi kosztami inwestycyjnymi

i ruchowymi oraz praktycznie bezobsługową pracą. Są jednak wrażliwe na zniszczenie, ze

względu na trucizny, wysoką temperaturę, małą wilgotność itp. Wadą jest również to, że w

przypadku biofiltrów potrzebna jest duża powierzchnia pod budowę instalacji (Kośmider i in.

2002).

5.7. Metody termiczne

Termiczne metody dezodoryzacji polegają na spalaniu w ściśle kontrolowanych

warunkach, gdzie wyróżniamy dwa podstawowe rodzaje: spalanie termiczne (temp rzędu 800-

1200



C) i katalityczne (temp rzędu 250-450



C). Termiczne spalanie bezpośrednie jest

stosowane wtedy, gdy stężenie zanieczyszczeń palnych jest dostatecznie wysokie, natomiast

stosowanie katalizatorów (np. platyna, pallad, ruten, rod, tlenki metali przejściowych)

umożliwia spalanie w dużo niższych temperaturach i przy mniejszych stężeniach (Rys. 6)

(Kośmider i in. 2002; Konieczyński 1990).

Urządzenia stosowane do spalania zanieczyszczeń gazowych muszą mieć zapewnioną

stabilność, co wymaga stosowania palników o specjalnej konstrukcji dostosowanej do

warunków (Rys. 6). Bardzo ważnym elementem jest tutaj racjonalne zagospodarowanie

energii zawartej w oczyszczanych gazach oraz ciepła, które powstaje w czasie spalania.

Rys.6. Schemat reaktora katalitycznego (Kośmider i in. 2002)

Są przypadki, gdzie ciepło potrzebne do spalania, trzeba doprowadzić z zewnątrz.

Uzyskuje się je najczęściej z reakcji spalania innych odpadów lub podnosi się rezultaty łącząc

spalanie z adsorpcją na przykład w węglu aktywnym.

Procesy spalania generują produkty nieszkodliwe lub mało szkodliwe dla zdrowia i

środowiska. Czasami powstają inne produkty ale są one łatwe do usunięcia w następnych

etapach oczyszczania.

Proste spalanie termiczne stosuje się z przyczyn ekonomicznych do oczyszczania

gazów o podwyższonej temperaturze. Technikę tę charakteryzują bezodpadowa praca, prosta

budowa instalacji oraz łatwa obsługa. Do jej negatywnych cech zalicza się kłopoty ruchowe w

przypadku zmiennych temperatur gazów i nierytmicznej emisji oraz na ogół duże koszty

związane z nakładami energii do podtrzymania procesu.

Spalanie w połączeniu z adsorpcją, które również stosuje się w przemyśle ma kilka

zalet. Zalicza się do nich niskie koszty ruchowe (w porównaniu z bezpośrednim utlenianiem

termicznym), a w przypadku urządzeń rotacyjnych bezobsługowa praca. Jej wadami

natomiast są: ograniczony zakres zastosowań oraz wysokie koszty inwestycyjne (Kośmider i

in. 2002).

6. Porównanie metod dezodoryzacji gazów

Tab.2. Porównanie metod

Metoda

Koszty

Skuteczność

Odpady

Prostota

konstrukcji

Zakres

stosowania

Szkodliwość

dla ludzi/

środowiska

Absorpcja

++++

+++

++++

+++

Ozonowanie

++++

+++

++++

Adsorpcja

+++

Maskowanie

++++

+++

++++

Biologiczne

+++

Termiczne

+++

W powyższej tabeli przedstawiono porównanie metod dezodoryzacji. Jak można

wywnioskować najlepsze oceny uzyskało ozonowanie, które charakteryzuje się dużą

skutecznością i obszarem zastosowań, niskimi kosztami i jest praktycznie nieszkodliwe dla

ludzi i środowiska. Natomiast metody termiczne, adsorpcja i maskowanie wypadły najgorzej.

Maskowanie ma bardzo wąski zakres zastosowań i nie usuwa odorów na stałe, choć nie jest

drogie. Jego wadą jest też to, że choć nie szkodzi to może osłabić reakcje obronne u ludzi w

razie wystąpienia szkodliwych związków w powietrzu. Metody termiczne są za to kosztowne,

zwłaszcza ich zainstalowanie. Trzeba też zaznaczyć, że konstrukcyjnie nie należą do

najprostszych. Adsorpcja z kolei powoduje powstawanie odpadów i koszty dezodoryzacji w

tym wypadków również są wysokie.

Podsumowując nie należy kierować się tylko kosztami ale również wybierać

odpowiednie metody, które będą najlepsze w danym wypadku. Należy również uwzględnić

szkodliwość danej metody i ewentualnie połączyć ją z innymi metodami, które chronią

środowisko przed zanieczyszczeniem.