مقاله کنترل ترکیبات مولد بو در واحدهای صنعتی با استفاده از سیستمهای بیولوژیکی

word قابل ویرایش
11 صفحه
دسته : اطلاعیه ها
8700 تومان

کنترل ترکیبات مولد بو در واحدهای صنعتی با استفاده از سیستمهای بیولوژیکی

چکیده

سولفید هیدروژن از جمله آلاینده های سمی هوا با بوی مخصوص می باشد، مقدار قابل ملاحظه ای از این گاز در ارتباط با فعالیتهای صنعتی از قبیل پالایشگاه نفت، تصفیه خانه فاضلاب، تصفیه گاز ترش، صنایع کاغذ سازی و غیره تولید می شود. فرآیندهای متعددی بر پایه اصول فیزیکوشیمیایی به منظور حذف مؤثر گاز سولفید هیدروژن از هوا و گازهای زائد صنایع توسعه پیدا کرده اند ولی بسیاری از این روشها نیازمند افزودن مواد شیمیایی بوده و همچنین نیازمند مصرف انرژی و هزینه بالا می باشند. بیوفیلتراسیون یک فن آوری جدید جهت کنترل آلاینده های هوا با قیمت پایین و بازدهی بالا می باشد که کاربرد آن بدلیل راهبری ساده و عدم ایجاد مواد زائد دفعی در سالهای اخیر توسعه قابل توجهی پیدا کرده است.

در این تحقیق کارایی سیستم بیوفیلتراسیون در حذف سولفید هیدروژن از جریان گاز آلوده مورد مطالعه قرار گرفت. پایلوت مورد استفاده از آهن گالوانیزه با قطر ۸ cm و ارتفاع ۱/۲۶ متر و بستر آن حاوی خرده های pvc با اندازه ۱ cm و کمپوست مواد زائد جامد شهری به نسبت حجمی یک به یک بود. پارامترهای مورد مطالعه در این تحقیق تعیین راندمان و ظرفیت حذف بیوفیلتر در پالایش سولفید هیدروژن و بررسی اثرسولفات، زمان ماند، افت فشار، رطوبت و pH بستر در عملکرد آن بود. میانگین راندمان حذف سیستم بیوفیلتراسیون با زمان ماند ۱ دقیقه در محدوده غلظت ۵ تا ۲۶۵ ppm برابر %۹۸ بدست آمد که در این شرایط حداکثر ظرفیت حذف بیوفیلتر حدود ۲۲ g-s/m3- hr تعیین گردید.
میانگین افت فشار ۶ میلیمتر آب و بهترین زمان ماند گاز سولفید هیدروژن ۶۰ ثانیه بود. مقدار pH و رطوبت بهینه بستر به ترتیب برابر ۳/۵ و %۵۵ و مقدار سولفات ۳۰ ( mg-so4/g.bed) به عنوان سطح بحرانی برای محیط میکروبی تعیین گردید. یافته های حاصل از این بررسی نشان داد که سیستم بیوفیلتراسیون با بستر کمپوست و خرده های pvc با راندمان %۹۸ قادر به حذف گاز سولفید هیدروژن از جریانهای گازی آلوده می باشد و جا دارد از ایــن فن آوری ارزان به منظور تصفیه انتشار گاز سولفید هیدروژن در صنایع استفاده گردد.
کلمات کلیدی: سولفید هیدروژن، بیوفیلتراسیون، آلودگی هوا، کمپوست

مقدمه

سالانه مقادیر قابل ملاحظه ای از آلاینده های گوناگون بخصوص ترکیبات آلی فرار و ترکیبات معدنی نظیرحلد از طریق صنایع مختلف به هوا منتشر می شوند که باعث ضرر و زیان به سیستمهای اکولوژیکی می شوند. فرایند های متعددی بر پایه اصول فیزیکوشیمیایی به منظور حذف مؤثر گاز سولفید هیدروژن از هوا و گازهای زائد صنایع توسعه پیدا کرده اند ولی بسیاری از این روشها نیازمند افزودن مواد شیمیایی، مصرف انرژی و هزینه بالا می باشند.

به این ترتیب نیاز به جایگزینی یک فن آوری جدید جهت کنترل آلاینده های هوا با قیمت پایین و بازدهی بالا احساس گردید.[۱] بیوفیلتراسیون با استفاده از روشهای بیولوژیکی آلاینده ها را تجزیه می کند و کاربردی جدید از بیوتکنولوژی می باشد. برای نخستین بار در تصفیه بوهای ناشی از تصفیه فاضلاب صنایع شیمیایی، واحد های فراوری مواد زائد جامد، عملیات کمپوست و واحد های تبدیل ضایعات پروتئینی بکار گرفته شد .[۲]

بیوفیلتراسیون فرایندی است که میکروارگانیسم ها به شکل لایه بیوفیلم در منافذ بستر مورد استفاده قرار می گیرند، بطوریکه جریان گاز آلوده شده در ابتدا مرطوب گشته و از بستر متخلخل فیلتر عبور می کند. بستر فیلتر شامل موادی همچون کمپوست، کود گیاهی، خاک و غیره است که سطح لازم و مواد غذایی مورد نیاز را بمنظور رشد میکروارگانیسمها فراهم می کنند. هنگام عبور هوا از بستر فیلتر، آلاینده های گازی در داخل بیوفیلم جذب و توسط میکروارگانیسم های روی بستر تصفیه می شوند.[۳]

سولفید هیدروژن گازی بد بو و آلاینده سمی هوا است. مقدار قابل توجهی از این گاز در فرایند های صنعتی از قبیل پالایشگاه نفت، تصفیه خانه فاضلاب، کارخانه کاغذ و خمیر کاغذ، صنایع فراوری مواد غذایی و در تصفیه گاز (گاز ترش) و دیگر سوختها تولید می شوند. سمیت این گاز در حد سمیت گاز سیانید هیدروژن است. اگر غلظت گاز سولفید هیدروژن در هوا به عژژ ۱۰۰۰ برسد موجب مرگ انسان خواهد شد و حداکثر غلظت مجاز یک ساعته آن حدود عژژ ۰/۱۴ است.[۴]

کاربرد بیوفیلتر در کشور ما سابقه تحقیقاتی چندانی نداشته و موارد محدودی کاربرد صنعتی با بهره برداری ناقص همراه بوده است. اما در کشورهای دیگر کاربرد های متنوعی برای کنترل انواع آلاینده ها در مقیاس صنعتی و آزمایشگاهی انجام گرفته است. غهعکئپه ( (۱۹۹۵ در مرکز محیط زیست آلبرتا کانادا بیوفیلتری را برای حذف هیدروژن سولفید و سولفید آلی در مقیاس آزمایشگاهی راه اندازی کرد. او گاز حلد با غلظت عژژ ۱۱۷ را با زمان ماند ۱۶ ثانیه وارد بستر نمود و %۹۹/۹ حذف گاز حلد را در خروجی مشاهده نمود .[۵] کهپلاک؟غهع

(۱۹۸۶) در یک مطالعه به منظور کاربرد بیوفیلتراسیون برای حذف سولفید هیدروژن از هوا با بستری از تراشه چوب به راندمان حذف %۹۷ دست پیدا کرد .[۶] مطالعه دیگری بصورت آزمایشگاهی در دانشگاه فلوریدا (۱۹۹۴)
به منظور کنترل انتشار سولفید هیدروژن انجام گردید. بستر سیستم حاوی کمپوست زباله گیاهی بود و گاز حلد با غلظتی از ۵ تا عژژ ۲۶۵۰ وارد بستر شد و کارایی بیوفیلتر بالاتر از %۹۹ بود.[۷] تحقیق دیگری در دانشکده محیط زیست فنلاند (۲۰۰۱) انجام شد. در این مطالعه به منظور حذف همزمان سولفید هیدروژن و کربن دی سولفید از بیوفیلتری با بستر کمپوست گیاهی استفاده گردید. که کارایی بستر به منظور حذف هر دو ترکیب، %۹۹ با زمان ماند بیش از یک دقیقه بود.[۸]

هدف از این مطالعه بررسی عملکرد سیستم بیوفیلتراسیون در حذف گاز سولفید هیدروژن با استفاده از کمپوست زباله شهری به عنوان منبع غذایی میکروارگانیسم ها و خرده های طهژ۱ به منظور افزایش تخلخل بستر در مقادیر بارگذاری متغیر بوده است. همچنین بدست آوردن پارامترهای راهبری و طراحی برای مقیاسهای بزرگتر می باشد که در نهایت به بهبود و بهینه کردن سیستم بیوفیلتراسیون و راه اندازی این سیستم ساده و ارزان در کشور منتهی خواهد شد.

مواد و روشها

پایلوت: بیوفیلتری در مقیاس آزمایشگاهی از جنس آهن گالوانیزه، به قطر داخلی عط۸ با سه بخش قابل تفکیک با اتصال فلنجی، هر یک به ارتفاع عط ۴۸ و قسمتهای ورودی و خروجی ساخته شد(شکل .(۱ در انتهای هر قـسمت یک صفحه گالوانیزه مشبک دارای سوراخهایی به قطر عع ۲ برای نگه داشتن مواد بستر و توزیع مجدد جریان هوا به داخل بخش پایینی تعبیه شد. در هر قسمت علاوه بر شیر نمونه برداری، سه دریچه کنترل برای بازدید و نمونـه برداری از بستر تماس و آنالیزهای رطوبت، میکروبی و دژ قرار دارد. یک عدد ترمومتر بـرای ثبـت درجـه حـرارت بستر و یک مانومتر آبی برای کنترل افت فشار در ستون بیوفیلتر نصب گردید. برای ثابت نگه داشتن دما در درجـه حرارت دلخواه، کل ستون به المنت حرارتی مجهز و کل ستون با پشم شیـشه ایزولـه گردیـد. در بـالاترین قـسمت ستون دریچه ای به منظور افزودن آب و مواد مغذی و همچنین قسمت خروجی مجهز به یک شیر برای جمع آوری شیرابه و برگشت مجدد آن به داخل بیوفیلتر از بالا دست می باشد که این کار به صورت دستی انجام مـی گرفـت.

منبع تامین هوا کمپرسور بود که هوای خروجی با عبور از فیلتر کربن فعال، وارد برج رطوبت ساز حبابی شـده کـه رطوبت هوای خروجی بیش از %۹۵ بود، سپس هوای مرطوب به همراه گاز سولفید هیدروژن پس از تنظـیم مقـدار دبی وارد بستر می گردید. برای تنظیم دمای رطوبت ساز از المنت حرارتی ۲۰۰۰ وات ترموستات دار استفاده شـد. بمنظور تنظیم سرعت جریان هوا از دبی سنج (خذتلس عً حپه ه؟کعق) استفاده شد.

شکل -۱ مشخصات پایلوت بیوفیلتراسیون -۱) کمپرسور -۲ فیلتر کربن فعال -۳ برج رطوبت ساز -۴ ظرف تولید سولفید هیدروژن -۵ فلومتر -۶ ورودی آب و مواد مغذی -۷ شیر نمونه برداری هوا -۸ بستر -۹دریچه نمونه برداری از بستر -۱۰ تخلیه شیرابه )

بستر: بستر مورد اسنفاده مخلوطی از کمپوست مواد زائد جامد شهری و خرده های پی وی سی به نسبت یک به یک بود. افزودن این خرده ها بمنظور افزایش تخلخل بستر، محیطی جهت رشد بیوفیلم،کاهش افت فشار،
جلوگیری از فشردگی و کاناله شدن بستر می باشد. به منظور تلقیح میکروبی بستر از لجن فعال تغلیظ شده تصفیه خانه فاضلاب شهری استفاده گردید.

روشهای آنالیز: برای اندازه گیری غلظت گاز سولفید هیدروژن از روش ژاکوب استفاده شده است و این روش براساس جذب سولفید هیدروژن در یک محلول قلیایی و سپس افزودن معرفهای رنگی می باشد، شدت رنگ ایجاد شده در محلول توسط دستگاه اسپکتروفتومتر در طول موج ۶۷۰ نانومتر اندازه گیری می شود. این شدت رنگ متناسب با غلظت سولفید هیدروژن جذب شده در محلول جذب میباشد .[۹] برای اندازه گیری رطوبت بستر از روش وزن سنجی استفاده گردید به این صورت که مقدار ۱۰ گرم از بستر بیوفیلتر نمونه برداری و پس از توزین، نمونه را در فور در درجه حرارت ه۱۰۴° به مدت ۲۴ ساعت قرار داده مجدداًو توزین و مقدار رطوبت بستر محاسبه گردید. برای اندازه گیری دژ بستر به ۱۰ گرم از نمونه بستر ۱۰۰ میلی لیتر آب مقطر اضافه نموده و به مدت ۲۰ دقیقه بهم زده و پس از گذشت ۱۰ دقیقه با استفاده از دستگاه دژ سنج دیجیتالی اندازه گیری شد.

برای اندازه گیری سولفات از روش کدورت سنجی مطابق با دستور العمل کتاب روشهای استاندارد آزمایشات آب و فاضلاب استفاده شد .[۱۰] برای اندازه گیری افت فشار در ستون بیوفیلتر از یک مانومتر آبی و برای اندازه گیری درجه حرارت در هر بخش ارتفاعی بستر از یک دماسنج جیوه ای استفاده شد. برای ثابت نگه داشتن درجه حرارت داخل بیوفیلتر از المنت های پیچیده شده به بدنه پایلوت استفاده شد که درجه حرارت آن توسط یک ترموستات دیجیتالی( لتتلسشع( A1B کنترل می شد.

نتایج

بررسی عملکرد بیوفیلتر در زمان راه اندازی: کارایی سیستم بیوفیلتراسیون به منظور حذف گاز سولفید هیدروژن با زمان ماند یک دقیقه در غلظت های ۵ تا عژژ ۲۶۵ مورد بررسی قرار گرفت (شکل .(۲ در ۱۰ روز اولیه راه اندازی، کارایی حذف بالای %۹۵ بود و در روز یازدهم کارایی حذف به %۵۰ کاهش یافت. بررسیها نشان داد که بیوفیلتر ها در چند روز اول راهبری تصفیه خوبی را فراهم می کنند به این دلیل که بستر بیوفیلتر به عنوان جاذب عمل می کند و با اشباع شدن ظرفیت جذب سطحی بستر، کارایی حذف افت پیدا کرده و بعد از این مرحله حذف گاز سولفید هیدروژن بستگی به تخریب بیولوژیکی خواهد داشت. کاهش کارایی نشانگر این بود که با اشباع شدن بستر هنوز جمعیت میکروبی بر روی بستر رشد نکرده اند. زمان تطابق بهینه یا پایدار شدن سیستم بعد از گذشت ۳۰ روز از راه اندازی بیوفیلتر کسب گردید. که بعد از پایدار شدن سیستم و خو گرفتن میکروارگانیسم ها با محیط رشد و سوبسترا حتی با افزایش تدریجی غلظت از ۱۹ به عژژ ۲۶۵ کارایی حذف بالای %۹۸ بود و کسب این راندمان بالا دلیل بر پایدار شدن سیستم بود. میانگین کارایی حذف در طول ۴۵ روز اولیه حتی با محسوب کردن دوره خوگیری سیستم %۹۷ بود و به محض پایدار شدن سیستم میانگین کارایی حذف به %۹۸ رسید.

این فقط قسمتی از متن مقاله است . جهت دریافت کل متن مقاله ، لطفا آن را خریداری نمایید
wordقابل ویرایش - قیمت 8700 تومان در 11 صفحه
سایر مقالات موجود در این موضوع
دیدگاه خود را مطرح فرمایید . وظیفه ماست که به سوالات شما پاسخ دهیم

پاسخ دیدگاه شما ایمیل خواهد شد