حذف بو به وسیله بیوفیلتر

انواع روش های حذف بو نامطبوع در صنایع

به طور کلی روش های محدود کردن انتشار بوی تولید شده در تصفیه خانه فاضلاب (بو H₂S) شامل جلوگیری از انتشار گازها به طور مستقیم به اتمسفر است. روش های جذب بو به دو دسته ی روش های فیزیوشیمیایی (شامل جذب، جذب سطحی و احتراق) و روش های بیولوژیکی تقسیم می شود. که در این راستا حذف بو به وسیله بیوفیلتر از اهمیت زیادی برخوردار است.

 تصفیه هوا با روش جذبی شامل انتقال آلاینده ها از گاز ساطع شده به مایع است و امکان جداسازی مخلوط گاز را به اجزای جداگانه فراهم می کند. در مورد بوهای حاصل از تصفیه خانه های فاضلاب که اغلب بوی H₂S است، به دلیل حلالیت کم اکثر آلاینده های بو، راندمان جذب در آب بسیار پایین است. به منظور افزایش کارایی این فرآیند، از محلول‌های اکسید کننده مانند ازن، هیدروژن پراکسید و کلرات سدیم، به عنوان مایعات جذبی استفاده می‌شود، که تحت تأثیر آن‌ها ترکیبات آلی به دی اکسید کربن و سولفید هیدروژن به گوگرد عنصری و مرکاپتان ها، و سولفیدها به اسیدهای سولفونیک یا سولفون ها تبدیل می شوند.

این واکنش ها را می توان با افزودن کاتالیزورهای مناسب (مانند نمک های حاوی یون آهن (II) تسریع کرد. اما استفاده از مواد شیمیایی واکنش پذیر به عنوان مایعات جذبی مستلزم استفاده از مصالح ساختمانی مقاوم در برابر مواد شیمیایی است تا خطر آلودگی محیطی ناشی از نشت حلال ها به حداقل برسد. این روش یک راه حل موثر برای حذف بو آمونیاک و بوی سولفید هیدروژن است، اما حذف ترکیبات آلی فرار از جمله اسیدهای چرب فرار، مرکاپتان ها بسیار دشوارتر است. علاوه بر این، این روش فاضلاب مضر تولید می کند که باید دفع شود. جذب شیمیایی در بسیاری از موارد به عنوان یک روش پیش تصفیه گازهای منتشر شده که با غلظت بالایی از بوها مشخص می شود، استفاده می شود.

روش جذب سطحی در حذف بو فاضلاب

در روش جذب سطحی یک آلاینده توسط یک جامد یا همان جاذب جدا می شود. کربن فعال و زئولیت اغلب برای بوی‌زدایی استفاده می‌شوند که با ظرفیت جذب بالا در رابطه با ترکیبات بو مشخص می‌شوند. جاذب های مورد استفاده برای بو زدایی از گازهای منتشر شده به صورت پودر، گرانول، ترکیبات فشرده و گلوله ای هستند. به جز کربن فعال و زئولیت ها، خاک های دیاتومه و آتشفشانی، خاک اره، سیلیس، اکسیدهای آلومینیوم و ذغال سنگ نارس نیز به عنوان جاذب استفاده می شوند. علاوه بر این، از مواد معدنی خاک رس و رزین های مصنوعی پلیمری نیز استفاده می شود، اما این گروه از جاذب ها مولکول های بو را بسیار بدتر جذب می کنند. در مورد بو زدایی، معمولاً جاذب به دلیل خطر انتشار بوهای ثانویه و سود ناچیز احیا نمی شود.

روش احتراق در حذف بو

روش احتراق را می توان به طور کلی به احتراق حرارتی و احتراق کاتالیستی تقسیم کرد. احتراق حرارتی، بدون افزودن کاتالیزور، به دماهای بسیار بالایی نیاز دارد که با هزینه های مالی بسیار بالایی همراه است. بنابراین، روش احتراق کاتالیزوری بیشتر مورد استفاده قرار می گیرد. محصول احتراق کاتالیزوری هیدروکربن ها و ترکیبات آلی حاوی اکسیژن، دی اکسید کربن و آب است و در صورت انتخاب نادرست پارامترهای فرآیند، خطر احتراق ناقص و انتشار ترکیبات سمی (مانند آلدئیدها) وجود دارد. نقش کاتالیزورها توسط تکیه گاه های معدنی مانند سیلیس، آلومینا، زئولیت و کربن فعال ایفا می شود که بر روی آنها فلزات گرانبها – پلاتین، پالادیوم، مس یا وانادیم – رسوب می کنند.

احتراق بوهای با غلظت کم، حدود چند میلی گرم بر متر مکعب، در بیشتر موارد غیر اقتصادی است، زیرا تمام گرمای مورد نیاز برای گرم کردن گازها باید از منابع خارجی تامین شود. در چنین مواردی لازم است غلظت بوها با تغلیظ آنها افزایش یابد تا هزینه ها کاهش یابد. برای این منظور، یک روش معمول ترکیب فرآیندهای احتراق با جذب است. ابتدا جاذب در اثر جذب بو روی کربن فعال با آلاینده ها اشباع می شود و سپس آلاینده ها از جاذب دفع شده و در گاز متمرکز می شوند و سپس در معرض احتراق قرار می گیرند.

حذف بو H₂S به کمک روش های بیولوژیکی

روش‌های بیولوژیکی تصفیه گاز، بر اساس فرآیندهای طبیعی تجزیه ترکیبات آلی که در نتیجه فعالیت متابولیکی میکروارگانیسم‌ها اتفاق می‌افتد، در دهه‌های اخیر به یکی سودمندترین روش‌های کاهش آلاینده‌ها و حذف بو سولفید هیدروژن از جریان فاضلاب تبدیل شده است. این نظر از چندین مزیت قابل توجه روش های بیولوژیکی ناشی می شود: صرفه جویی، خلوص اکولوژیکی، عدم وجود آلاینده های ثانویه، استفاده از فرآیندهایی که به طور طبیعی در طبیعت رخ می دهند و راندمان بالای حذف آلودگی. سه فناوری اصلی برای تصفیه بیولوژیکی هوا وجود دارد: بیوفیلتر (Biofilter)، بیواسکرابر (Bioscrubber) و Biotrickling Filters. این روش ها در نوع لایه ها و فازهای متحرک و همچنین در محل میکروارگانیسم های تجزیه کننده آلاینده ها متفاوت هستند.

حذف بو سولفید هیدروژن از فاضلاب به وسیله بیوفیلتر

بیوفیلتراسیون قدیمی ترین روش بیوتکنولوژیکی برای حذف ترکیبات گازی نامطلوب از هوا است. از سال 1920، فیلترهای زیستی برای حذف ترکیبات بودار منتشر شده از تصفیه خانه های فاضلاب یا مزارع فشرده حیوانات استفاده شده است. بیوفیلترها، بیوراکتورهایی با بستر ثابت هستند که در آن میکروارگانیسم‌های فعال بی‌حرکت می‌شوند. گازهای آلوده از طریق مواد متخلخل جریان می یابند و اکسیداسیون بیولوژیکی پس از انتشار ترکیبات نامطلوب در بیوفیلم تشکیل شده توسط میکرو فلور رخ می دهد. حذف بو سولفید هیدروژن(H₂S) از جریان فاضلاب به وسیله بیوفیلتر بسیار موثر و کارآمد است.

به طور کلی بیوفیلتر روشی متداول برای تصفیه بوهای نامطبوع و VOCهای منتشر شده توسط بخش شهری هستند زیرا این روش به طور موثر هر دو آلاینده آلی از جمله هیدروکربن های معطر (تولوئن و زایلن)، الکل ها، آلدئیدها، اسیدهای آلی و آمین ها و همچنین ترکیبات معدنی مانند سولفید هیدروژن و آمونیاک را حذف می کند. علاوه بر این، روش بیوفیلتراسیون محدودیت هایی در غلظت آلاینده ها در گاز تصفیه شده دارد.

بیوفیلترها معمولاً برای تصفیه جریان‌های گاز نسبتاً بزرگ استفاده می‌شوند (برای جریان‌های تا 5000 متر مکعب در ساعت استفاده می‌شوند)، بنابراین به یک منطقه تبادل جرم بزرگ و در نتیجه یک بیوفیلتر با اندازه بزرگ نیاز دارند. معایب اصلی بیوفیلتراسیون دشواری کنترل فرآیند، حفظ رطوبت و pH مناسب بستر (که ممکن است اسیدی شود) و همچنین کلوخه شدن مواد فیلتر، اندازه نصب نسبتاً بزرگ و راندمان تصفیه پایین تر در غلظت های بالا است. از سوی دیگر، از مزایای آن می توان به هزینه های عملیاتی و سرمایه گذاری پایین، امکان تصفیه جریان های بزرگ گازها در غلظت های پایین آلاینده ها اشاره کرد.

نحوه حذف بو به وسیله بیوفیلتر

همانطور که در شکل زیر نشان داده شده است، بو زدایی بوسیله بیوفیلتراسیون، شامل عبور گاز مرطوب و آلوده از یک بستر جامد حاوی میکروارگانیسم هایی است که قادر به تخریب بو و VOC هستند. آلاینده ها جذب می شوند و سپس توسط باکتری ها به آب و دی اکسید کربن تجزیه می شوند. در بیشتر موارد، بستر بیوفیلتر از مواد آلی مانند پوست چوب، ذغال سنگ نارس، کاه، خاک شل شده، کمپوست، فیبر نارگیل و کربن فعال تشکیل شده است. بستر بیوفیلتر از یک تا چند لایه انباشته شده است به گونه ای که از تماس کل جریان گاز با بستر اطمینان حاصل شود و هوادهی یکنواخت بستر حفظ شود تا از رشد باکتری های بی هوازی که باعث پوسیدگی بستر می شود جلوگیری شود.

باکتری هایی که توانایی طبیعی در تخریب بو و آلاینده های VOC دارند، یک بیوفیلم روی سطح بستر بیوفیلتر تشکیل می دهند و با توجه به ترکیب آلاینده های موجود در گاز عبوری از بیوفیلتر انتخاب می شوند. علاوه بر این، شرایط مناسبی مانند pH مناسب در بستر و مواد مغذی مورد نیاز و نمک های معدنی، برای رشد و نمو برای آنها باید فراهم شود و هم چنین میکروارگانیسم‌ها به‌گونه‌ای انتخاب می‌شوند که بیشترین تنوع آنها را تضمین کند، که امکان تخریب گسترده‌ترین طیف آلاینده‌ها را فراهم می‌کند.