Βιοδιήθηση
Τι είναι;
Το ρεύμα αποβλήτων αερίου περνά μέσα από ένα στρώμα οργανικού υλικού (όπως τύρφη, ερείκη, λίπασμα, ξύλο ρίζας, φλοιό δέντρου, μαλακό ξύλο και διάφορους συνδυασμούς) ή κάποιο αδρανές υλικό (όπως άργιλος, ενεργός άνθρακας και πολυουρεθάνη). Εδώ οξειδώνεται βιολογικά από φυσικούς μικροοργανισμούς σε διοξείδιο του άνθρακα, νερό, ανόργανα άλατα και βιομάζα.
Εικόνα 1. Σχέδιο συστήματος βιοδιήθησης
Τα βιοφίλτρα μπορούν να χωριστούν σε:
An κλειστό βιοφίλτρο αποτελείται από ένα στρώμα υλικού που υποστηρίζει έναν κατάλληλο μικροβιακό πληθυσμό και τοποθετείται κάτω από ένα σύστημα διανομής το οποίο τροφοδοτεί το μολυσμένο ρεύμα αποβλήτων αερίων στο φίλτρο ομοιόμορφα. Το ρεύμα αερίου έλκεται στο φίλτρο από ηλεκτρικούς ανεμιστήρες. Η ροή αερίου γίνεται από πάνω προς τα κάτω ή αντίστροφα. Ο φυσητήρας, το σύστημα εξαερισμού και τα δομικά υλικά βιοφίλτρου θα πρέπει να ελαχιστοποιούν τις επιπτώσεις των διαβρωτικών αποβλήτων, του υπερβολικού συμπυκνώματος και της σκόνης/λάσπης.
Η πλειοψηφία των βιοφίλτρων που λειτουργούν είναι φίλτρα ανοιχτής κλίνης, τα οποία είναι λιγότερο δαπανηρά από τα κλειστά βιοφίλτρα, αλλά γενικά λιγότερο αποτελεσματικά.
- Ανοίξτε βιοφίλτρα;
- Κλειστά βιοφίλτρα.
An κλειστό βιοφίλτρο αποτελείται από ένα στρώμα υλικού που υποστηρίζει έναν κατάλληλο μικροβιακό πληθυσμό και τοποθετείται κάτω από ένα σύστημα διανομής το οποίο τροφοδοτεί το μολυσμένο ρεύμα αποβλήτων αερίων στο φίλτρο ομοιόμορφα. Το ρεύμα αερίου έλκεται στο φίλτρο από ηλεκτρικούς ανεμιστήρες. Η ροή αερίου γίνεται από πάνω προς τα κάτω ή αντίστροφα. Ο φυσητήρας, το σύστημα εξαερισμού και τα δομικά υλικά βιοφίλτρου θα πρέπει να ελαχιστοποιούν τις επιπτώσεις των διαβρωτικών αποβλήτων, του υπερβολικού συμπυκνώματος και της σκόνης/λάσπης.
Η πλειοψηφία των βιοφίλτρων που λειτουργούν είναι φίλτρα ανοιχτής κλίνης, τα οποία είναι λιγότερο δαπανηρά από τα κλειστά βιοφίλτρα, αλλά γενικά λιγότερο αποτελεσματικά.
Σχεδιασμός, συντήρηση και αποτελεσματικότητα
Οι μικροοργανισμοί είναι κλεισμένοι σε ένα σταθερό κρεβάτι. Το ύψος του υλικού του φίλτρου είναι μεταξύ 0.5 m και 1.5 m, με μέγιστο δύο έως τρία στρώματα. Το ειδικό φορτίο της κλίνης φίλτρου είναι μεταξύ 100 και 500 Nm3/ώρα ανά m2 της επιφάνειας του φίλτρου.
Παράμετροι όπως το pH του μέσου βιοφίλτρου, η περιεκτικότητα σε υγρασία (απαιτείται σχετική υγρασία αερίου περίπου 95% και περισσότερο) και οι θερμοκρασίες αερίου εισόδου επηρεάζουν την ικανότητα απομάκρυνσης της οσμής.
Η ισορροπία υγρασίας ρυθμίζεται από έναν προ-συνδεδεμένο υγραντήρα ή καθαριστή αερίου, μερικές φορές σε συνδυασμό με υγρασία του υλικού φίλτρου. Η σχετική υγρασία του υλικού φίλτρου πρέπει να είναι κάτω από 60% για να αποφευχθεί η απόφραξη. Η συσκευή υγρασίας χρειάζεται προστασία έναντι της κατάψυξης σε περιοχές όπου οι θερμοκρασίες είναι ουσιαστικά κάτω από τους 0 ° C.
Για εφαρμογή σε ζεστά ρεύματα αποβλήτων αερίων (> 35 ºC), η ψύξη είναι απαραίτητη, είτε με ανάμιξη με αέρα είτε με εισαγωγή καθαριστή αερίου ή εναλλάκτη θερμότητας. Το υγρό τρίψιμο μπορεί να εφαρμοστεί ως προεπεξεργασία με στόχο τη μείωση της υπερβολικής περιεκτικότητας σωματιδίων, τη συγκέντρωση οσμής εισόδου και την ποσότητα ρύπων που δεν είναι κατάλληλοι για βιοδιήθηση.
Ο χρόνος παραμονής για να επιτραπεί μια αποτελεσματική μείωση εξαρτάται από τη συγκέντρωση εισόδου. Ως γενικός οδηγός, θα πρέπει να στοχεύσετε έναν ελάχιστο χρόνο παραμονής από 30 δευτερόλεπτα έως 45 δευτερόλεπτα.
Για ορισμένες οσμές (π.χ. μερκαπτάνες, Η2S), η αποτελεσματικότητα μείωσης του 75% είναι ελάχιστη. Η χρήση scrubber και βιοφίλτρου σε συνδυασμό μπορεί να αυξήσει την απόδοση. Για άλλες οσμές, η αποτελεσματικότητα μείωσης είναι κάπως χαμηλότερη. Συγκριτική έρευνα για την αποτελεσματικότητα της μείωσης της οσμής μεταξύ των καθαριστών και των βιοφίλτρων δείχνει ότι τα βιοφίλτρα επιτυγχάνουν υψηλότερες αποδόσεις.
Με ανοιχτά βιοφίλτρα, το υλικό του φίλτρου πρέπει να επεξεργάζεται τακτικά και να απορρίπτεται από καιρό σε καιρό. Η διοχέτευση των καυσαερίων μπορεί να συμβεί μέσω της κλίνης του φίλτρου, μειώνοντας έτσι την απόδοση του βιοφίλτρου.
Η αποτελεσματικότητα της βιοδιήθησης εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από τη σύνθεση του ρεύματος αποβλήτων αερίων. Επίσης, οι ξαφνικές αλλαγές στις συνθήκες μέσου βιοφίλτρου (π.χ. θερμοκρασία) μπορούν να επηρεάσουν αρνητικά την απόδοση του συστήματος. Εάν οι παράμετροι αλλάζουν αργά με την πάροδο του χρόνου, τα μέσα συνηθίζουν και η αποτελεσματικότητα παραμένει υψηλή.
Η ψύξη είναι απαραίτητη για εφαρμογές με ροές θερμού αέρα (> 38 ° C). Αυτό μπορεί να γίνει αντιληπτό με ένα μείγμα εξωτερικού αέρα, έναν καθαριστή νερού (μονής διέλευσης) ή έναν εναλλάκτη θερμότητας/συμπυκνωτή. Το υλικό φιλτραρίσματος πρέπει να αντικαθίσταται περιοδικά (κάθε 0.5-5 χρόνια), ανάλογα με τον τύπο του υλικού συσκευασίας και τη σύνθεση των αερίων.
Αν και τα βιοφίλτρα είναι στατικά καταρχήν και απαιτούν μικρή μηχανική συντήρηση, η εμπειρία δείχνει ότι είναι απαραίτητη η τακτική επιθεώρηση και παρακολούθηση. Η απόδοση μείωσης μπορεί να είναι εξαιρετική τα πρώτα χρόνια, αλλά μπορεί να μειωθεί δραστικά για σύντομο χρονικό διάστημα λόγω έλλειψης θρεπτικών συστατικών, προβλημάτων με την ισορροπία υγρών και/ή αλλοίωσης του υλικού φίλτρου.
Το ισοζύγιο υγρασίας πρέπει να εξεταστεί προσεκτικά γιατί είναι κρίσιμο για την ακριβή λειτουργία των βιοφίλτρων.
Παράμετροι όπως το pH του μέσου βιοφίλτρου, η περιεκτικότητα σε υγρασία (απαιτείται σχετική υγρασία αερίου περίπου 95% και περισσότερο) και οι θερμοκρασίες αερίου εισόδου επηρεάζουν την ικανότητα απομάκρυνσης της οσμής.
Η ισορροπία υγρασίας ρυθμίζεται από έναν προ-συνδεδεμένο υγραντήρα ή καθαριστή αερίου, μερικές φορές σε συνδυασμό με υγρασία του υλικού φίλτρου. Η σχετική υγρασία του υλικού φίλτρου πρέπει να είναι κάτω από 60% για να αποφευχθεί η απόφραξη. Η συσκευή υγρασίας χρειάζεται προστασία έναντι της κατάψυξης σε περιοχές όπου οι θερμοκρασίες είναι ουσιαστικά κάτω από τους 0 ° C.
Για εφαρμογή σε ζεστά ρεύματα αποβλήτων αερίων (> 35 ºC), η ψύξη είναι απαραίτητη, είτε με ανάμιξη με αέρα είτε με εισαγωγή καθαριστή αερίου ή εναλλάκτη θερμότητας. Το υγρό τρίψιμο μπορεί να εφαρμοστεί ως προεπεξεργασία με στόχο τη μείωση της υπερβολικής περιεκτικότητας σωματιδίων, τη συγκέντρωση οσμής εισόδου και την ποσότητα ρύπων που δεν είναι κατάλληλοι για βιοδιήθηση.
Ο χρόνος παραμονής για να επιτραπεί μια αποτελεσματική μείωση εξαρτάται από τη συγκέντρωση εισόδου. Ως γενικός οδηγός, θα πρέπει να στοχεύσετε έναν ελάχιστο χρόνο παραμονής από 30 δευτερόλεπτα έως 45 δευτερόλεπτα.
Για ορισμένες οσμές (π.χ. μερκαπτάνες, Η2S), η αποτελεσματικότητα μείωσης του 75% είναι ελάχιστη. Η χρήση scrubber και βιοφίλτρου σε συνδυασμό μπορεί να αυξήσει την απόδοση. Για άλλες οσμές, η αποτελεσματικότητα μείωσης είναι κάπως χαμηλότερη. Συγκριτική έρευνα για την αποτελεσματικότητα της μείωσης της οσμής μεταξύ των καθαριστών και των βιοφίλτρων δείχνει ότι τα βιοφίλτρα επιτυγχάνουν υψηλότερες αποδόσεις.
Με ανοιχτά βιοφίλτρα, το υλικό του φίλτρου πρέπει να επεξεργάζεται τακτικά και να απορρίπτεται από καιρό σε καιρό. Η διοχέτευση των καυσαερίων μπορεί να συμβεί μέσω της κλίνης του φίλτρου, μειώνοντας έτσι την απόδοση του βιοφίλτρου.
Η αποτελεσματικότητα της βιοδιήθησης εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από τη σύνθεση του ρεύματος αποβλήτων αερίων. Επίσης, οι ξαφνικές αλλαγές στις συνθήκες μέσου βιοφίλτρου (π.χ. θερμοκρασία) μπορούν να επηρεάσουν αρνητικά την απόδοση του συστήματος. Εάν οι παράμετροι αλλάζουν αργά με την πάροδο του χρόνου, τα μέσα συνηθίζουν και η αποτελεσματικότητα παραμένει υψηλή.
Η ψύξη είναι απαραίτητη για εφαρμογές με ροές θερμού αέρα (> 38 ° C). Αυτό μπορεί να γίνει αντιληπτό με ένα μείγμα εξωτερικού αέρα, έναν καθαριστή νερού (μονής διέλευσης) ή έναν εναλλάκτη θερμότητας/συμπυκνωτή. Το υλικό φιλτραρίσματος πρέπει να αντικαθίσταται περιοδικά (κάθε 0.5-5 χρόνια), ανάλογα με τον τύπο του υλικού συσκευασίας και τη σύνθεση των αερίων.
Αν και τα βιοφίλτρα είναι στατικά καταρχήν και απαιτούν μικρή μηχανική συντήρηση, η εμπειρία δείχνει ότι είναι απαραίτητη η τακτική επιθεώρηση και παρακολούθηση. Η απόδοση μείωσης μπορεί να είναι εξαιρετική τα πρώτα χρόνια, αλλά μπορεί να μειωθεί δραστικά για σύντομο χρονικό διάστημα λόγω έλλειψης θρεπτικών συστατικών, προβλημάτων με την ισορροπία υγρών και/ή αλλοίωσης του υλικού φίλτρου.
Το ισοζύγιο υγρασίας πρέπει να εξεταστεί προσεκτικά γιατί είναι κρίσιμο για την ακριβή λειτουργία των βιοφίλτρων.
Εφαρμογή
Η βιοδιήθηση είναι κατάλληλη για χαμηλές συγκεντρώσεις ρύπων που είναι εύκολα διαλυτοί στο νερό. Συνήθως δεν είναι κατάλληλο για απόβλητα αέρια που περιέχουν πολλούς διαφορετικούς και/ή μεταβαλλόμενους ρύπους. Επιπλέον, το μεθάνιο δεν μειώνεται, επειδή ο χρόνος παραμονής που απαιτείται θα ήταν πολύ μεγάλος για κανονικές διαστάσεις φίλτρου. Η βιοδιήθηση χρησιμοποιείται κυρίως για μεγάλες παροχές και χαμηλές συγκεντρώσεις διαλυτών.
Οι τυπικοί τομείς εφαρμογής είναι:
Πίνακας 1 δείχνει τα όρια εφαρμογής και τους περιορισμούς που σχετίζονται με τη βιοδιήθηση (προσαρμοσμένο από το EIPPCB, 2016, Πίνακας 3.178).
Πίνακας 1. Όρια εφαρμογής και περιορισμοί που σχετίζονται με τη βιοδιήθηση.
Οι τυπικοί τομείς εφαρμογής είναι:
- Εγκαταστάσεις επεξεργασίας λυμάτων
- Εγκαταστάσεις κομποστοποίησης
- Βιομηχανία αρωμάτων
- Χυτήρια
- Βιομηχανία χημικών
- Παραγωγή πλαστικών
- Βιομηχανία τροφίμων
- Βιομηχανία επεξεργασίας κρέατος και ψαριών
Πίνακας 1 δείχνει τα όρια εφαρμογής και τους περιορισμούς που σχετίζονται με τη βιοδιήθηση (προσαρμοσμένο από το EIPPCB, 2016, Πίνακας 3.178).
Πίνακας 1. Όρια εφαρμογής και περιορισμοί που σχετίζονται με τη βιοδιήθηση.
| Ζήτημα | Όρια/ Περιορισμοί |
|---|---|
| Ροή αερίου (Nm3/ Η) | 100-200000 100-400 ανά m2 επιφάνειας φίλτρου |
| Θερμοκρασία (° C) | 15-38 |
| Πίεση (MPa) | Ατμοσφαιρικός |
| Πτώση πίεσης (mbar) | 5-20 |
| Περιεκτικότητα σε σκόνη, λίπος και λίπος | Μπορεί να προκαλέσει απόφραξη. είναι απαραίτητη η προεπεξεργασία |
| Συγκέντρωση οσμής (ouE/m3) | 20000-200000 |
| Κλιματικές συνθήκες | Ο παγετός, η βροχή και οι υψηλές θερμοκρασίες περιβάλλοντος επηρεάζουν το υλικό του φίλτρου και μειώνουν την απόδοση |
