Czynniki wpływające na szybkość biodeodoryzacji

Na tempo usuwania substancji odorowych z powietrza istotny wpływ ma kilka czynników. Są to: rodzaj substancji odorowych i zmienność ich stężenia, wieloskładnikowość fazy gazowej odorów, obecność cząstek jednostkowych w powietrzu zanieczyszczonym odorami, temperatura inkubacji bakterii, odczyn fazy gazowej (kwaśny lub zasadowy), dostępność substancji odżywczych do rozwoju mikroorganizmów, rodzaj materiału wypełniającego wnętrze bioreaktora.

Rodzaj substancji odorowych i ich stężenie mają istotny wpływ na dobór odpowiedniego typu systemu deodoryzującego. Jak wynika z różnych badań, pewne związki odorowe są szybko degradowane przez mikroorganizmy (alkohole i lotne kwasy tłuszczowe), inne powoli (odory zawierające pierścienie benzenowe). Pewne odory są degradowane tylko w odpowiednich warunkach (chlorowcopochodne i węglowodory rozgałęzione). Na dobór odpowiedniego bioreaktora istotny wpływ ma także stężenie substancji odorowych. Może też zaistnieć sytuacja wymagająca zastosowania różnych bioreaktorów (biofiltry i bioskrubery) do usuwania mieszaniny substancji odorowych. Z badań wynika, że najefektywniejszymi systemami usuwania wielu różnych związków odorowych w wysokich stężeniach i o różnym składzie są biopłuczki. Jeśli emisja gazów odorowych do systemu deodoryzującego występuje z różną częstotliwością lub z okresami bezemisyjnymi trwającymi nawet kilka dni (tylko produkcja dzienna lub zatrzymywana w czasie weekendu), optymalnym systemem jest biofiltr. Z badań wynika także, że tego typu bioreaktor można wyłączyć nawet na 8 dni, a czas potrzebny do odzyskania oczekiwanej wydajności trwa zaledwie kilka lub kilkanaście godzin.

Odory wieloskładnikowe sprzyjają rozwojowi bioróżnorodności gatunkowej i metabolicznej mikroorganizmów. W pewnych sytuacjach obecność wieloskładnikowych odorów w strumieniu emisyjnym gazów może przeszkadzać procesom prowadzącym do ich biodegradacji. Zwykle tak się dzieje, jeśli jeden ze składników jest substancją toksyczną. Z drugiej strony, może dochodzić do sytuacji, gdy jeden ze składników mieszaniny może być stosunkowo łatwo podatny na biodegradację i uwalnia więcej energii. Zachodzi wówczas dominacja mikroorganizmów degradujących tenże związek. W efekcie system deodoryzujący przestaje skutecznie eliminować pozostałe substancje odorowe, które potencjalnie mogą być wyemitowane do atmosfery.

Często w powietrzu zanieczyszczonym substancjami odorowymi znajdują się cząstki materii partykularnej (sadza, kurz, substancje smoliste, a nawet krople oleju), które przed skierowaniem ich do systemów mikrobiologicznego oczyszczania powinny być usunięte. Optymalna temperatura do rozwoju i wzmożonej aktywności metabolicznej większości mezofili mieści się w zakresie od 10 do 45°C, z preferencją między 20-40°C. Pewne emisje gazowe mają wyższą temperaturę, tak więc przed ich skierowaniem do systemu oczyszczania muszą być schłodzone. W pewnych sytuacjach wewnątrz systemu oczyszczającego gazy temperatura może się podnosić, co jest związane z wydzielaniem ciepła w czasie degradacji zanieczyszczeń.

Większość systemów oczyszczających substancje odorowe funkcjonuje wykorzystując hodowlę mikroorganizmów przy wartościach pH zbliżonych do obojętnego. Mogą być pewne odstępstwa zależne od składu chemicznego odorów emitowanych do atmosfery. Pewne odory zawierające siarkę lub chlor mogą powodować obniżenie odczynu środowiska hodowlanego do kwaśnego.

W procesie utleniania siarkowodoru, jako produkt końcowy utleniania siarki, pojawia się kwas siarkowy, który jest związkiem bardzo reaktywnym i powodującym obniżenie pH do wartości silnie kwasowych (pH 2,5-3,5). Systemy te wymagają korekty odczynu do obojętnego (dodawanie Ca(OH)2). Przy odczynie słabo kwasowym (pH > 4,0) można się spodziewać rozwoju licznych gatunków grzybów. Z drugiej strony, odory zawierające aminy będą powodować, poprzez odłączanie amoniaku, alkalizację systemów oczyszczających powietrze. Niektóre z tych systemów charakteryzują się dużą pojemnością buforową (biofiltry i biofiltry zraszane) związaną ze stosowanym materiałem wypełniającym urządzenia jako faza stała (np. torf, kompost) do rozwoju mikroflory.

Mikroorganizmy do rozwoju i aktywności metabolicznej wykorzystują jako pokarm substancje odorowe zawierające głównie węgiel organiczny, czasem tylko jako źródło energii (amoniak, siarkowodór). W skład pełnej „diety" mikroorganizmów wchodzi azot, fosfor, mikroelementy (S, K, Na, Ca, Mg i Fe), a często witaminy, jeśli usuwanie zanieczyszczeń jest prowadzone w hodowlach jednogatunkowych. Optymalny stosunek pierwiastków biogennych w diecie bakteryjnej wynosi 100 BZT:5N:1P. Stosunek ten może się zmieniać zależnie od towarzyszących zanieczyszczeń oraz rodzaju wypełniacza w systemie deodoryzującym. Pewne związki mogą być tylko degradowane w obecności innych związków organicznych. Na przykład Burkholderia cepacia G4 jest zdolna do degradacji trichloroetylenu w obecności fenolu, toluenu lub tryptofanu, a chlorowcopochodnych metenów, etanów czy etylenów - w obecności metanu, z udziałem bakterii metylotroficznych.

Zobacz także

Rodzaj wypełniacza do łapania substancji odorowych i hodowli mikroorganizmów ma decydujące znaczenie dla deodoryzacji biologicznej. Faza stała w biofiltrach jest nie tylko miejscem tworzenia błony biologicznej na powierzchni, niezbędnej do prowadzenia procesu biodegradacji związków odorowych, jest także powierzchnią, na której adsorbują się związki odorowe. Wypełniacz stosowany jako faza stała w biofiltrach dostarcza wielu substancji pokarmowych oraz ma właściwości buforujące dla organizmów efektywnie degradujących związki odorowe. Wypełniacz w systemach powinien mieć pory odpowiedniej wielkości; zbyt duże istotnie hamują proces deodoryzacji. Jeśli zaś pory w wypełniaczach są zbyt małe, następuje kumulacja wody, a wyprodukowana biomasa bakteryjna powoduje zapychanie przestrzeni, skutkiem czego tworzą się kanały powietrza, powodujące zmniejszenie tempa procesu deodoryzacji substancji odorowych. Nieco odmienna sytuacja dotyczy biopłuczek, w których materiał wypełniający jest utrzymywany w zawiesinie w pierwszej części płuczki, w której następuje łapanie gazów odorowych do fazy wodnej. Ale i w tym typie urządzenia mikroorganizmy przemieszczają się z komory hodowlanej i przytwierdzają do zawiesinowego wypełniacza w pierwszej części. Materiały organiczne jak słoma, kora czy trociny także ulegają biodegradacji, z czasem stając się kompostem, powodują tworzenie się stref beztlenowych w systemach deodoryzujących.

Na podstawie: Mikroorganizmy w ochronie środowiska - Mieczysław K. Błaszczyk