Metody biotechnologii w
ochronie środowiska
Biologiczne metody oczyszczania
gazów
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
zanieczyszczony gaz
bioreaktor
bioskruber
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
nośnik
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
nośnik
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
zanieczyszczony
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
bioreaktora
Fazy
ruchome
Nośnik
Biomasa
Bioskruber
Biofiltr
zraszany
Biofiltr
Bioreaktor
membranowy
ciecz i gaz
ciecz i gaz
gaz
gaz
brak
syntetyczny
organiczny/
syntetyczny
syntetyczny
rozproszona
unieruchomiona
unieruchomiona
unieruchomiona
/rozproszona
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