بخشی از مقاله
چکیده:
آلودگی هوا یکی از مهمترین نگرانیهاي بشر در جامعهي کنونی میباشد. بارانهاي اسیدي، اثر گلخانهاي، گرم شدن تدریجی زمین وحذف لایهي ازن نمونههایی از مشکلاتیاند که بوسیلهي آلودگی هوا ایجاد شده و فناوري امروز را به چالش کشیدهاند. از میان این آلایندهها، مواد بوزا بیشترین توجه را به خود جلب کردهاست. سولفید هیدروژن بدبوترین و خطرناکترینِ مواد بوزا میباشد. این آلاینده آستانهي بویایی بسیار پایینی 0.5 ppb داشته، نشانههاي مسمومیتش در غلظتهایی در حدود 50 ppm آشکار شده و در غلظتهاي بالاتر از 500 ppm به مرگ ناگهانی منجر میشود. یکی از ترکیبات حاصل از فرآیند بیهوازي در تصفیه خانه هاي پساب سولفید هیدروژن میباشد. در تحقیقات انجام شده، زیست صافی چکنده توانست آلاینده را در غلظت 45 ppm و با زمان ماندي برابر 20 ثانیه بابازده حذف بالاتر از %99 حذف کند و حتی زمانی که غلظت ورودي به 75 ppm افزایش یافت، بازدهی حذفی بالاتر از %96 بود.
مقدمه:
دراوایل قرن بیستم، فرایندهاي تصفیه به روش هاي زیستی کاربرد وسیعی در کنترل آلودگی فاضلاب ها و پساب هاي مایع و جامد پیدا کرد. در این میان، نیاز به تکنولوژي هاي مقرون به صرفه در جهت تصفیه گازهاي آلوده، محققان را به سمت استفاده از روش هاي زیستی مشابهی براي حذف آلودگیهاي هوا رهنمون کرد. یکی از این روش هاي نوین »بیوفیلتراسیون« یا پالایش زیستی است. در عملیات پالایش زیستی ، یک جریان هواي آلوده و مرطوب، از میان یک بستر متخلخل که بر روي آن میکروب هایی تثبیت شده اند که قادر به تخریب زیستی ترکیبات آلاینده اند، عبور می کند. پالایش زیستی نظیر دیگر فرایندهاي تصفیه زیستی ، در تخریب زیستی این آلاینده ها متکی بر فعالیت سلولی میکروب ها است و موفقیت هاي بی شماري را نیز در تصفیه جریان هاي گازي با شدت جریان هاي زیاد والبته رقیق حامل مواد بودار و یا ترکیبات آلی فرّار کسب کرده است.
آلاینده هاي آلی تحت شرایط بهینه، به طور کامل به دي اکسید کربن ، آب و تودة زیستی تبدیل می شوند. به این ترتیب، چنین سیستمی می تواند در تصفیه کامل آلاینده هایی که از بخش تصفیه فاضلاب هاي شهري و پساب هاي کارخانه ها متصاعد می شوند، موفق و کارآمد باشد. امروزه با وجودي که پالایش زیستی نیز مانند دیگر تکنولوژي هاي تصفیه جایگاه مناسبی در بخش هاي مختلف صنعتی و تجاري یافته است، نمی توان آن را به عنوان یک راه حل عمومی براي تمامی فرایندهاي صنعتی به کار برد.
در بین مواد آلوده کننده هوا مواد بد بو بخاطر اثرات ناخوشایند بیشتر مورد توجه قرار می گیرند . اصلی ترین مواد معدنی با بوي نامطبوع شامل سولفید هیدروژن وآمونیاك ومهمترین مواد آلی فرار با وزن مولکولی کم مرکاپتانهاي سبک می باشند .[1-3] تصفیه زیستی فاز گازي، بااستفاده از واکنش هاي متابولیکی میکروب ها جهت تصفیه آلاینده هاي هوا انجام می شود. این روش تصفیه گازها، براي دبی هاي جریان بالا و غلظت هاي پایین از مواد آلاینده مؤثر 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. این آلاینده ها می توانند از جنس مواد آلی و معدنی باشند، که به عنوان منبع انرژي و یا منبعی براي تأمین کربن مورد نیاز براي حفظ حیات و رشد، به مصرف جمعیت میکروارگانیسمی می رسند. میکروب هایی که براي تصفیه زیستی هوا به کار گرفته می شوند معمولاً از ارگانیسم هایی هستند که در طبیعت به صورت آزاد وجود دارند. این جمعیت هاي میکروبی ممکن است تحت تسلط یکی از گونه هاي خاص میکروبی باشند و یا اینکه عمل تبدیل آلاینده ها، توسط گونه هاي متعددي از آنها همزمان انجام گیرد.
بالاترین راندمان در این گونه تصفیه، زمانی حاصل می شود که آلاینده ها جزء مواد آلی با جرم مولکولی پایین و حلالیت زیاد بوده و در ساختمان مولکولی خود پیوندهاي ساده داشته باشند. الکل ها ، ستون ها ، آروماتیک ساده ، فنل ها، هیدروکربن هاي کلردار، هیدروکربن هاي چند حلقه اي آروماتیک و هیدروکربن هاي هالوژن دار قابلیت تخریب کند و یا متوسطی از خود نشان می دهند. ترکیبات معدنی نظیر سولفید هیدروژن و آمونیاك به راحتی تحت واکنش هاي تخریب زیستی قرار می گیرند .[4-6] سولفید هیدروژن یکی از ترکیبات حاصل از فرآیند بیهوازي تصفیه پساب میباشد که براي حذف آن در این تحقیق از بیوفیلتر چگنده استفاده شده است.
مواد وروشها:
سویه و محیط کشت باکتري
در این پژوهش براي حذف گاز سولفید هیدروژن استفاده شد این سویه از بانک میکروبی سازمان پژوهشهاي علمی وصنعتی ایران تهیه گردیده است.
سنجش H2S
براي سنجش حد در رآکتور زیستی از یک حسگر مخصوص سولفید هیدروژن استفاده شد. این حسگر قادر به تشخیص گاز سولفیدهیدروژن از یک تا عژژ100 بود. براي دقت کار از یک پمپ مخصوص حسگر استفاده شد که جریان هوا را با سرعت 0/5 لیتردردقیقه وارد حسگر می کرد .
-طراحی و ساخت بیوفیلتر چکنده
بیوفیلتر چکنده طراحی و با مشخصات ذیل ساخته شد. بیوفیلتر چکنده شامل بخشهاي زیر است که نماي شماتیک مربوط به آن نیز در شکل - 1 - نشان داده شده است.
-تنظیم دبی هوا و آلاینده
جریان هواي ورودي به وسیله رتامتر تنظیم می شد به طوري که روتامتر مربوطه در محدوده3/ 5 الی 60 لیتر در دقیقه - که معادل زمان ماند 10 – 171 ثانیه است - عمل می کرد. جریان هوا و آلاینده سولفیدهیدروژن خروجی از کپسول در یک مخلوط کن با یکدیگر مخلوط می شدند همچنین قبل از مخلوط کن از یک شیر سوزنی جهت تنظیم نرخ جریان آلاینده استفاده می شد .
-چرخش جریان مایع
براي چرخش جریان مایع از یک پمپ سانتریفوژي استفاده شد که محدوده ي آن 0,1 تا 2 لیتر بر دقیقه بود و در این آزمایش بر روي مقدار عددي 0/ 25 لیتر بر دقیقه تنظیم شد.
