کاربرد فیلترهای بیولوژیکی در تصفیه گازها (بیوفیلتراسیون)

کاربرد فیلترهای بیولوژیکی در تصفیه گازها (بیوفیلتراسیون)

 فرمت: pdf   تعداد صفحات: 7

اهداف آموزشی:

از خوانندگان انتظار می رود که پس از مطالعه این مقاله بتوانند:

1. تقسیم بندی رآکتورهای زیستی برای تصفیه گازهای آلاینده را توضیح دهند.

2. نحوه کار فیلترهای بیولوژیکی (بیوفیلترها) را بیان کنند.

3. میزان کارآیی این فناوری را شرح دهند.

4. مزایا و معایب بیوفیلترها را توضیح دهند.

5. اصطلاحات مهم فیلترهای بیولوژیکی (بیوفیلترها) را بیان نمایند.

خلاصه

بین فناوریهای مختلف، تصفیه بیولوژیکی یکی از گزینه هایی است که در آن می توان آلاینده ها را با استفاده از میکروارگانیسمهای طبیعی حذف نمود. در سالهای اخیر، فرآیندهای بیولوژیکی به منظور کنترل گازهای آلاینده توسعه یافته است. در این میان، بیوفیلتراسیون یکی از موفقترین این فرآیندها است. در سیستم ها، از میکروارگانیسم های تثبیت شده روی یک بستر متخلخل برای تصفیه آلاینده های موجود در یک جریان گازی استفاده می شود. در یک نمای کلی، بیوفیلترها مقرون به صرفه، کارا، دوستدار محیط  زیست، پایدار و ارزان است. عموما یک توصیف معنی دار از عملکرد ذاتی یک بیوفیلتر باید شامل CGi ( غلظت آلاینده ورودی ), Q (دبی جریان گاز ورودی), VF ( حجم خالی بیوفیلتر ), RE بازدهی حذف و EC (ظرفیت حذف) باشد. امروزه پیشرفت های این فناوری بر کنترل وضعیت بستر عملیاتی و بررسی دقیقتر مکانیسم های حذف متمرکز است. هدف این مقاله بررسی کاربرد فیلترهای
بیولوژیکی در تصفیه گازها (بیوفیلتراسیون) است تا خوانندگان محترم بتوانند با دامنه کاربرد و عملکرد این فناوری در تصفیه جریانهای گازی آلوده آشنا شوند.

مقدمه

بین فناوری های مختلف، تصفیه بیولوژیکی یکی از گزینه هایی است که در آن می توان آلاینده ها را با استفاده از میکروارگانیسم های طبیعی حذف نمود. این گونه روش ها معمولاً ارزان، مقرون به صرفه و با راندمان بالا هستند. رآکتورهای بیولوژیکی فاز گازی، از واکنش های متابولیکی (واکنش های داخل سلولی) میکروب ها برای تصفیه آلاینده های هوا سود می برند. این روش تصفیه گازها، برای دبی های جریان بالا و غلظت های پایین، از مواد آلاینده موثر و مقرون به صرفه است. در این روش، آلاینده ها ابتدا از فاز گاز جذب فاز مایع شده، سپس در فاز آبی مورد هجوم میکروب ها قرار می گیرند.

در این موقع، تحت اثر واکنش های افزایشی (Oxidation) و به ندرت کاهشی (Reduction) به دی اکسید کربن، بخار آب و توده زیستی آلی (Organic Biomass) تبدیل می شوند. این آلاینده ها می توانند از جنس بخار مواد آلی و معدنی باشند که به عنوان منبع انرژی یا منبعی برای تامین کربن مورد نیاز برای حفظ حیات و رشد، به مصرف جمعیت میکروارگانیسمی می رسند. میکروب هایی که برای تصفیه بیولوژیکی هوا به کار گرفته می شوند معمولاً از ارگانیسم هایی هستند که در طبیعت به صورت آزاد وجود دارند. این جمعیت های میکروبی ممکن است تحت تسلط یکی از گونه های خاص میکروبی باشند یا اینکه عمل تبدیل آلاینده ها، توسط گونه های متعددی از آنها انجام گیرد.

میکروب های مورد استفاده در این سیستم های تصفیه، ممکن است دارای روابط مختلف حاکم بر محیط های زیست میکروبی (نظیر روابط صیادی یا انگلی) نیز باشند که در حیات میکروارگانیسم ها متداول است. پر واضح است که آلاینده های مورد نظر باید علاوه برداشتن قابلیت تخریب زیستی (Biodegradable) برای رسیدن به یک عملیات ، تصفیه موفق و قابل قبول، غیرسمی نیز باشند.

در بسیاری از موارد، فناوری تصفیه بیولوژیکی هوای آلوده، یک روش عالی برای کنترل غلظت های کم بو، مواد آلی فرار، ترکیبات آلی و معدنی فرار و همچنین ترکیبات خطرناک هوا است. بالاترین راندمان در این گونه تصفیه، زمانی حاصل می شود که آلاینده ها جزء مواد آلی با جرم مولکولی پایین و
حلالیت زیاد بوده، در ساختمان مولکولی خود فقط پیوندهای ساده داشته باشند. مواد دارای ساختمان های شیمیایی همراه با پیوندهای پیچیده، نیاز به انرژی بالایی برای تخریب دارند و این مقدار از انرژی توسط میکروب ها قابل تامین نیست و بنابراین به ندرت دیده شده که تخریب این مواد توسط
میکروب ها انجام گرفته باشد. در مقابل، میکروارگانیسم ها، ترکیباتی مانند الکل ها، ستون ها و گروهی از آروماتیک های ساده را که به سادگی قابل دسترسی بوده و به راحتی تخریب می شوند را مورد حمله قرار می دهند. برخی از ترکیبات دیگر مانند فنل ها، هیدروکربن های کلردار، هیدروکربن های چندحلقه ای آروماتیک و هیدروکربن های هالوژن دار نیز قابلیت تخریب کند یا متوسطی از خودشان نشان می دهند.

ترکیبات معدنی نظیر سولفید هیدروژن و آمونیاک به راحتی تحت واکنش های تخریب زیستی قرار می گیرند. برخی از ترکیبات مقاوم در برابر تصفیه، هرگز نمی توانند توسط میکروب ها تخریب شوند چراکه آنزیم لازم برای بازشدن پیوندهای آنها در این موجودات وجود ندارد.

ترکیباتی که می توانند توسط میکروارگانیسم ها تخریب شوند، ممکن است حاصل فرآیندها و منابع مختلفی باشند. برخی از این فرآیندهای شیمیایی که آلودگی های هوایی ناشی از آنها می تواند توسط سیستم های میکروبی با بازدهی بالایی کنترل شوند عبارتند از: صنایع تولید چسب، امور دامی، کارخانجات تولید مواد شیمیایی، انبارهای مواد شیمیایی، صنایع تولید کود گیاهی (کمپوست)، کوره های زباله سوزی، صنایع غذایی، صنایع ریخته گری و ذوب فلز، صنایع پتروشیمی، واحدهای تصفیه فاضلاب، استخراج آلاینده های خاک. بر این اساس، اشکال مختلفی از تجهیزات برای تصفیه بیولوژیکی هوا موجودند. در جدول ۱، تقسیم بندی کلی رآکتورهای زیستی برای تصفیه گازهای آلوده آورده شده است.

ادامه مطلب را با دانلود فایل پیوستی مشاهده کنید.

حتما بخوانید:

⇐ تصفیه شیمیایی گازها

⇐ ایمنی تخصصی گازها

⇐ فیلتراسیون هوا در بیمارستانها

⇐ انواع فیلترهای نمونه برداری