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