Hermetyacja zalety
- ograniczeniu do minimum wielkości terenów niezbędnych do realizacji inwestycji (maleją koszty zakupu gruntów i podatki),
- przybliżeniu lokalizacji oczyszczalni do zabudowy miejskiej (maleją koszty budowy kolektora doprowadzającego ścieki, dróg dojazdowych do oczyszczalni itp.)
- likwidacji strefy ochronnej,
- poprawie funkcjonalności i efektywności oczyszczalni,
- poprawie warunków i bezpieczeństwa pracy.
Warunki ograniczające biol. Oczyszczanie
Mikroorganizmy rozkładające zanieczyszczenia - jako żywe struktury białkowe - są wrażliwe na działanie wielu czynników środowiska.
Do czynników tych można zaliczyć:
- Dostępność pokarmu (C, N, P, S mikro i makro elementy)
-Promieniowanie (bakteriobójcze w zakresie długości fali 230 - 275 nm)
-Ciśnienie osmotyczne
-Temperatura
-Odczyn pH
-Szkodliwe substancje chemiczne (substancje utleniające, sole metali ciężkich, cyjanki, pestycydy, detergenty i inne).
-usuwane z gazów zanieczyszczenia muszą być podatne na rozkład biologiczny,
-usuwane z gazów zanieczyszczenia muszą być rozpuszczalne, choćby tylko słabo, w wodzie lub w tłuszczach (lipidach wchodzących w skład błony komórkowej bakterii),
-temperatura oczyszczania gazów musi się mieścić w zakresie, który gwarantuje biologiczną aktywność mikroorganizmów biorących udział w tym procesie,
-oczyszczane gazy nie mogą zawierać substancji trujących dla mikroorganizmów, jak np. związków metali ciężkich czy oparów kwasów.
Płuczki biologiczne (biopłuczki), bioskrubery
Zastosowanie do oczyszczania odgazów w przemyśle spożywczym, farmaceutycznym, chemicznym, w wytwórniach lakierów, płyt wiórowych, odlewniach, ładach przemysłu drzewnego, komunalnych oczyszczalniach ścieków, przetwórniach odpadów zwierzęcych i innych miejscach, będących źródłem odorotwórczych gazów.
Zalety
Wysoki stopień oczyszczania gazów dobrze rozpuszczalnych w wodzie (również przy dużych stężeniach).
Wady
Wysokie koszty ogólne realizacji procesu
Kłopoty eksploatacyjne charakterystyczne dla układów trójfazowych
Niekontrolowany rozwój i wzrost mikroorganizmów, prowadzący do blokowania przestrzeni aparatury oraz nadmiar przyrostu biomasy w stanie wilgotnym.
Biofiltry
W biofiltrach masa biologiczna jest osadzona stacjonarnie na materiale filtrującym pochodzenia organicznego, a faza ciekła znajduje się w materiale nośnym. Mikroorganizmy zasiedlające porowaty materiał filtracyjny wykorzystywane są do biodegradacji zanieczyszczeń gazowych, znajdujących się w gazach przetłaczanych przez tę warstwę. Podobnie jak w przypadku płuczek biologicznych, zanieczyszczenia rozpuszczają się najpierw w wodzie znajdującej się w zwilżonym złożu, a potem przenikają do komórek mikroorganizmów.
Biofiltr z warstwą żwiru
Do rozprowadzania gazów stosowane są tu perforowane rury (1), ułożone w osłaniającej je warstwie żwiru (2), nad którą umieszczona jest warstwa materiału filtracyjnego (3). Do odwadniania filtrów (np. po ulewnych deszczach lub nadmiernym, sztucznym zraszaniu) służą rowki drenujące (4). Warstwa żwiru zapobiega w tym wypadku wymywaniu materiału filtracyjnego wraz z nadmiarem wody.
Biofiltr z komorą buforową (kondycjonującą)
Komory buforowe (1) służą do łagodzenia ewentualnych wahań wartości ciśnienia, stężenia czy temperatury gazów. Materiał filtracyjny (3) spoczywa najczęściej na ruszcie (2). Ze względów konstrukcyjnych filtry biologiczne z komorą buforową są budowane jako małe obiekty do oczyszczania niewielkich ilości gazów odlotowych.
Biofiltr ze złożem buforującym
Zastosowanie złoża buforującego przed filtrem biologicznym spowodowało, że wartości stężeń po przejściu gazów przez to złoże były praktycznie niezależne od tego czy w danym momencie prowadzono proces malowania czy też nie.
Parametry pracy biofiltra wpływające na oczyszczanie
Parametry pracy biofiltra związane są z założonym stopniem oczyszczania gazów oraz z właściwościami zastosowanego materiału filtracyjnego. Do charakteryzowania materiałów filtracyjnych przyjęto stosowanie takich wskaźników, jak objętościowe i masowe obciążenie.
-Objętościowe obciążenie powierzchni (m3/m2h) jest to dopuszczalna objętość gazu przepływająca przez jednostkową powierzchnię filtra w jednostce czasu. Dla warstwy optymalnej obciążenie może dochodzić do 500 m3/m2h.
Inaczej można to wyrazić jako prędkość przepływu gazów przez warstwę materiału filtracyjnego (w m/s), przy której można uzyskać założony stopień oczyszczania gazów. Stosowane prędkości przepływu gazów mieszczą się w granicach 0,0056 - 0,14 m/s.
-Masowe obciążenie biofiltra, wyrażane w g/m3s, stanowi masę zanieczyszczeń, jaka może
być pochłonięta w jednostkowej objętości materiału filtracyjnego w jednostce czasu.
-Czas przebywania gazu w biofiltrze (czas kontaktu), wyrażany najczęściej w s, jest to czas, w którym zanieczyszczenie wprowadzone do biofiltra przez strumień gazu, kontaktuje się z materiałem filtracyjnym. Typowy zakres czasu przebywania zanieczyszczeń w wypełnieniu biofiltra wynosi od 15 do 60 s. Poprzez wydłużenie czasu kontaktu można zwiększyć wydajność procesu oczyszczania, w przypadku dużych stężeń wprowadzanych substancji.
-Wymienione wielkości charakteryzujące materiały służące za wypełnienia filtrów biologicznych są ze sobą powiązane i muszą być wyznaczane doświadczalnie. Ich znajomość umożliwia w prosty sposób nie tyle obliczać, co wręcz dobierać rozmiary złoża filtracyjnego. Przy objętości strumienia gazu oczyszczanego 0,2 - 45 m3/s powierzchnia stosowanych filtrów wynosi 10-200 m2. Szybkość biodegradacji typowych zanieczyszczeń organicznych waha się w granicach 10 - 100 g/m3h, przy czym stężenie ich na wlocie nie powinno przekraczać 3-5 g/m3.
Wybierając materiały filtracyjne należy więc uwzględnić następujące cechy:
charakterystyka uziarnienia,
porowatość,
powierzchnia właściwa nośnika,
opory przepływu,
zdolność zatrzymywania wody,
trwałość,
zapach własny,
gęstość zasiedlenia przez mikroorganizmy o odpowiednio dużej aktywności,
koszty i niezbędne zabiegi pielęgnacyjne.
Ilość i aktywność biologiczna mikroorganizmów zasiedlających dane wypełnienie decyduje w dużej mierze o skuteczności rozkładu niepożądanych związków.
Duża porowatość może wpływać korzystnie na zdolność zatrzymywania wody.
Istotne znaczenie ma także powierzchnia właściwa nośnika, która jest związana z wielkością uziarnienia oraz porowatością.
Odpowiednio luźna struktura materiału gwarantuje niskie opory przepływu gazu, co pociąga za sobą obniżenie kosztów ruchowych.
Niska cena materiału, jego dostępność oraz trwałość, obniżają natomiast koszty inwestycyjne.
Dobrymi wypełnieniami filtrów biologicznych okazały się następujące materiały organiczne:
żyzna gleba o spulchnionej strukturze,
torf oraz odpady torfowe,
komposty z odpadów komunalnych (śmieci),
komposty z kory drzew i odpadów drzewnych.
Stosuje się również:
aktywne szlamy z oczyszczalni ścieków komunalnych,
torf w mieszaninie ze żwirem lub korą,
liście drzew oraz kształtki z tworzyw sztucznych, sita molekularne, żele kwasu krzemowego, tlenek glinu i materiały ceramiczne.
Właściwości fizykochem materiałów filtracyjnych
Najmniejszy opór przy przepływie gazu, w zależności od obciążenia objętościowego, stawia filtr torfowy, nieco większy kora, natomiast opory przepływu dla filtra kompostowego gwałtownie rosną wraz ze wzrostem obciążenia objętościowego
Torf, zawierający w biomasie ok. 90% substancji organicznych, jest doskonałym podłożem używanym do biodegradacji szerokiego zestawu związków organicznych przy czym wymaga często tzw. okresu adaptacyjnego, podczas którego flora mikrobiologiczna dostosowuje się do określonych warunków pracy.
Torf ma także zdolność wymiany kationów w ilości 140 meq/100g. Podobne własności posiadają żywice jonowymienne.
Stosuje się też mieszaniny:
kompostu, torfu lub zużytego złoża z pieczarkarni z rozdrobnioną korą sosnową,
torfu zmieszanego z: wrzosem, z chrustem, z aktywnym szlamem z oczyszczalni ścieków, z kompostem i korą, z kompostem i szlamem aktywnym z oczyszczalni ścieków,
jak również mieszaniny kompost - wrzos, kompost - substancje inertne z dodatkiem CaCO3, kompost - kulki polistyrenowe (jako inertny nośnik).
Stosowany materiał jest modyfikowanym drewnem pochodzącym z korzeni drzew. Pocięte korzenie rwane są wzdłuż włókien i wielokrotnie sortowane w sitach bębnowych. Tak przygotowane drewno poddawane jest obróbce biochemicznej i termicznej. Poprzez obróbkę biochemiczną i termiczną powiększana jest powierzchnia aktywna drewna (powierzchnia możliwa do zasiedlenia przez mikroorganizmy jest podwajana)
Zalety biofiltrów
• Zwarta i modularna budowa urządzeń
• Mikrobiologiczne procesy rozkładu zanieczyszczeń
•Organiczny materiał filtrujący
•Jednorodna dystrybucja powietrza przepływającego przez materiał filtrujący
•Zintegrowany system wstępnego przygotowania powietrza
•Wysoka wydajność usuwania zanieczyszczeń
•Elastyczność procesu niezależnie od składu zanieczyszczonego powietrza
•Niskie straty ciśnienia
•Odporność na korozję
•Odporność na warunki pogodowe
•Niskie koszty obsługi i utrzymania instalacji
•Łatwy dostęp i kontrola obsługi
•Krótki czas montażu
•Łatwość rozbudowy
Zanieczyszczone powietrze jest poddane wstępnemu oczyszczaniu w zintegrowanym z biofiltrem wstępnym skruberze gdzie zanieczyszczony gaz zostaje ochłodzony do odpowiedniej temperatury, nawilżony, pozbawiony stałych cząsteczek. Wstępny skruber pełni również rolę buforu dla pojawiających się w powietrzu wysokich stężeń zanieczyszczeń. Wstępnie przygotowane powietrze rozprowadzane jest w kanale dystrybucyjnym a następnie przepływa z małą prędkością przez biologiczne złoże organiczne.
Przykłady aplikacji
•Oczyszczalnie ścieków
•Kompostownie
•Składowiska odpadów
•Przemysł spożywczy i przetwórczy
•Garbarnie
•Usuwanie lotnych związków aromatycznych
•Przemysł tytoniowy
•Procesy fermentacji
•Browary
•Gospodarka odpadami
Wybrane przykłady zastosowania
Oczyszczanie gazu przy oczyszczaniu wód gruntowych i gruntu zanieczyszczonych frakcją BTK
Oczyszczanie gazu z formaldehydu w przemyśle drzewnym
Oczyszczanie gazu z związków aromatycznych w przemyśle meblarskim - w
Neutralizacja odorów i usuwanie H2S w oczyszczalni ścieków