Пособие в области охраны окружающей среды и природопользования (стр. 114 )

Экологические эффекты от внедрения метода

Снижение выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух, например, запахов/ЛОС.

Воздействие на различные среды

Создание кислотных побочных продуктов, например, от биоразложения компонентов исходящего газа. Утилизация фильтрующего материала. В некоторых случаях использованный материал компостируется для уменьшения органического загрязнения и затем отправляется для разбрасывания на почву. Орошающая жидкость возвращается на регенирацию, в ряде случаев требуется ее очистка.

Эксплуатационные данные

Правильно функционирующий биофильтр имеет концентрацию запаха на выходе обычно от 150 до 200 OU/м3. Характерный запах, связываемый с очищенным выбросом, представляет собой запах пахнущего плесенью, влажного леса с очень незначительным сходством с запахом на входе. Можно получить эффективность удаления запаха до 99,5 %, хотя удаление в процентах очень сильно зависит от концентрации на входе. Маловероятно, что на выходе можно достичь уровня запаха менее 150 OU/м3, поэтому при уровне запаха на входе 5000 OU/м3 максимальная эффективность будет представлять 97 %.

В целом, требующееся для биофильтра время пребывания зависит от уровня и типа загрязняющих веществ, присутствующих в очищаемом воздушном потоке. Компоненты, по своему характеру являющиеся ароматическими, потребуют более длительного времени пребывания, чем простые органические химикаты. В качестве общего руководства выбирается минимальное время пребывания 20 секунд, продлеваемое до 40 секунд, если присутствуют загрязняющие вещества со сниженной способностью к биологическому разложению.

Скорость прохода через фильтрующий слой обычно составляет от 0,02 до 0,05 м/с. Интенсивность поверхностной нагрузки, часто используемая для описания конструкции, обычно находится в диапазоне от 100 до 250 м3 газа / м2 фильтрующей площади / час.

Часто заявляется типичный срок службы фильтрующего слоя от 3 до 5 лет, однако для большинства фильтрующих материалов и, в частности, для торфа/вереска, слой потребует досыпки в течение первых 18 месяцев эксплуатации.

По причине возможного уплотнения максимальная высота фильтрующей среды ограничивается примерно до 1,0 - 1,5 метров. Если требуется бóльшая высота из-за наличия ограниченной площади, то может понадобиться некоторая форма промежуточной опоры в пределах вертикального сечения слоя.

Распределение воздуха через биофильтр является важным вопросом, и рекомендуется нагнетательная камера. В этом отношении вертикальная высота нагнетательной камеры должна составлять, по меньшей мере, 50 % от высоты фильтрующего материала.

Величина рН фильтрующего материала в биофильтре обычно поддерживается между 6,5 и 7,5 - это диапазон, предпочитаемый большинством бактерий. В некоторых случаях биоразложение компонентов исходящего газа может образовывать кислотные побочные продукты, поэтому может быть предпринято дозирование щелочей.

Важные характеристики фильтрующего материала включают низкую потерю давления, высокую буферную способность и широкий спектр присутствующих микроорганизмов. Для обеспечения хорошей эффективности, требуется содержание влаги фильтрующего слоя примерно от 40 до 60 %. Необходимо проводить регулярное техническое обслуживание фильтрующего слоя, например, предохранять от роста растений, слеживания материала и прорывов газа, чтобы обеспечить его оптимальную эффективность.

Полная замена материала может потребоваться, только если разложение органического вещества достигло такой степени, что уже невозможно достичь требуемой скорости потока воздуха. Чтобы можно было заменить фильтрующий материал, оборудование должно быть спроектировано и построено таким образом, чтобы имелась сетка для доступа транспортных средств или фильтр можно было обслуживать мобильным грузозахватным устройством. Если биофильтр разделен на несколько сегментов, нет необходимости отключать все производство для проведения работ по обслуживанию.

В зависимости от характера процесса в верхней части, можно установить связь аварийной вентиляции газа в атмосферу с датчиком температуры, расположенным на впускном отверстии биофильтра. Контрольный механизм настраивается таким образом, что если температура на входе в биофильтр превышает 45 °С в течение предварительно определенного периода времени, например, 4 часов, исходящие газы выпускаются напрямую в атмосферу, таким образом обходя биофильтр. Использование такой системы означает, что отходящие газы выходят неочищенными, поэтому необходимо предотвращать условия, ведущие к такому обходу. Также рекомендуются индикаторы температуры на месте и индикаторы перепада давления в слое.

Может потребоваться удаление пыли и жиров в верхней части фильтра, чтобы избежать возможного засорения, ведущего к подъему перепада давления в фильтре и снижению эффективности эксплуатации.

Слои из почвы обычно делают ниже уровня земли, поэтому следует обратить внимание и обеспечить, чтобы основание почвенного фильтра находилось над уровнем грунтовых вод. Главный недостаток почвенного биофильтра заключается в избыточном времени пребывания, требующемся для биологического процесса, - около 5 минут. Это приводит к необходимости для их использования в очень крупных открытых структурах, занимающих значительную площадь.

Применимость

Использовались для удаления поддающихся биологическому разложению газообразных веществ, загрязняющих атмосферный воздух, особенно органических загрязняющих веществ и запахов, например, в секторе рыбопереработки, переработки кофе и коммунальных очистных сооружениях сточных вод. К другим сферам применения относятся очистка воздуха в помещениях и на производстве при сушке пивных дрожжей и в маслобойках; очистка газов от обжарки при производстве какао и очистка охлаждающего воздуха при производстве кормов для животных.

Процесс биофильтрации подходит для широкого диапазона воздушных потоков до и более 100000 м3/ч, при условии, что имеется достаточное земельное пространство. Предел максимальной концентрации загрязняющих веществ во входящем воздушном потоке обычно указывается как менее 5000 мг/Нм3, хотя при оценке соответствия биофильтрации в качестве руководства может использоваться предел концентрации 1000 мг/Нм3.

Поскольку отработавшие газы из промышленных источников обычно содержат разнообразные компоненты, рекомендуется пилотное тестирование установки, чтобы обеспечить соответствие размера биофильтра.

Биофильтры подходят для вентиляционных систем, в которых постоянный воздушный поток удаляется из резервуара или промышленного помещения. Надо избегать периодических сильно загрязненных воздушных потоков, если нет достаточного разбавления с другими очищаемыми источниками.

Этот метод не применяется, если температуры переносимых по воздуху веществ превышают 40 °С. Если температура выше 40 °С преобладает в течение значительных периодов времени, т. е. более 4 часов, то присутствующие в фильтре микроорганизмы стерилизуются, а слою потребуется повторный посев. При температурах ниже 10 °С скорость биологического разложения заметно падает. Этот метод не применяется для влажности ниже 95 %.

Сообщалось, что использование биофильтров в установках ППНМ, производящих готовые к употреблению продукты и мороженое, может повышать гигиенические риски по причине популяции бактерий в фильтрующем материале.

Экономические показатели

Относительно высокая эффективность удаления запаха при относительно низких затратах по сравнению с альтернативными методами очистки. Капитальные расходы на систему с нисходящим потоком являются более высокими, чем на систему с восходящим потоком, так как потребуется воздухонепроницаемое уплотнение верха. Это будет еще сильнее выражено для более крупного биофильтра.

Конкретные инвестиционные расходы на биофильтры модульной конструкции зависят от размера установки и строительного стандарта. В более мелких установках, т. е. 200 - 500 м3/ч, затраты составляют около 40 - 50 Евро / м3 отработавшего воздуха. В более крупных установках затраты могут составить до 10 - 15 Евро / м3. Эти затраты не включают затраты на оборудование для перемещения загрязненного и очищенного газа и необходимые строительные расходы.

Операционные затраты большей частью состоят из энергозатрат на работу вентиляторов и насосов увлажнителя. Имеются также расходы, связанные с водой, требующейся для увлажнения, техническим обслуживанием биофильтра и заменой фильтрующего материала в конце его срока службы. Энергозатраты составляют до 0,15 - 0,225 Евро / 1000 м3 отработавшего воздуха, при расчете расходов на электричество по 0,15 Евро/вКт-ч. Включая перечисленные выше дополнительные затраты, цена очистки 1000 м3/ч отработавшего газа составит 0,225 - 0,30 Евро.

Почвенные слои имеют потенциально высокую эффективность удаления запаха при относительно низких затратах по сравнению с альтернативными методами очистки.

Движущая сила внедрения

Избегать жалоб на запахи и соответствовать требованиям законодательства.

Примеры предприятий

Широко используются в секторе ППНМ (пример из сектора кофе приведен в Разделе 7.7.8.3).

Справочная литература

[65, Германия, 2002 г.]

7.4.3.10.2 Биоскруббер

Описание

Биоскрубберы - это абсорберы, в которых происходит интенсивный обмен веществами между загрязненным газом и абсорбентом. Микроорганизмы либо мелко разделены в собирающей жидкости, либо нанесены в виде слоя на структуры асборбера или капельный фильтр. За абсорбером следует каплеуловотель, чтобы отделять газообразные и жидкие фазы. На последующем этапе регенерации абсорбента, из абсорбента удаляются составные части отходящего газа, абсорбированные в жидкой фазе. Для отходящих газов с высокими уровнями содержания частиц может потребоваться, чтобы газ прошел через пылеуловитель перед биоскруббером.

Метод, по существу, состоит из абсорбера с насадкой, содержащей популяцию бактерий, и отстойника. Загрязненный газ проходит вверх в башне против потока воды, содержащей популяцию бактерий. Бактерии сами прикрепляются к насадке тем же образом, что и в капельном фильтре, используемом для очистки сточных вод (см. Раздел 7.5.3.1.5). Питательные вещества, необходимые для роста бактерий и синтеза, периодически добавляются в отстойник абсорбера. Типичная схема расположения установки-биоскруббера показана на Рисунке 7.33.