Биоскрубберы по сравнению с биофильтрами занимают меньшую площадь, так как представляют собой башни высотой несколько метров. Эксплуатационные затраты при использовании биоскрубберов выше, так как процесс биоочистки воды требует существенных затрат. Применение биоскрубберов эффективно при наличии в воздухе хорошо растворимых токсических веществ. Производительность биоскрубберов существенно выше по сравнению с биофильтрами, при этом эффективность очистки также высока (табл. 4). Например, применение биоскрубберов для очистки отходящих газов металлургических предприятий дает следующие показатели: производительность 120 000 м3/ч, снижение интесивности запаха воздуха от 75 до 85 %, степень конверсии органических примесей – 50 %.
Таблица 4
Параметры установок биоочистки воздуха
на объектах интенсивного животноводства ФРГ (по B. Brauer, 1984)
| Рабочий объем, | Удельная | Степень очистки, % | Потери | Расход | Удельный расход воды в сутки |
Биофильтр с компостом |
|
|
|
|
|
|
Биофильтр с волокнистым торфом |
|
|
|
|
|
|
Биоскруббер | 44.4 | 900 | 97.5–99.7 | 1200 | 9600 | 0.2 |
Биореактор с омываваемым слоем |
|
|
|
|
|
|
Наиболее перспективными для очистки воздуха являются биореакторы с омываемым слоем. Эти установки, практически не уступая в степени очистки, характеризуются более высокой удельной производительностью (несколько тысяч кубометров очищаемого воздуха в час). Такие малогабаритные установки очень эффективны для очистки воздуха предприятий интенсивного животноводства. Степень очистки воздуха в реакторе с иммобилизованными на активированном угле микроорганизмами от ацетона, бутанола, пропионового альдегида, этилацетата достигает 90 % при удельной производительности установки 10 000 ч–1.
Описаны другие подходы для очистки воздуха, например, на основе растущей суспензии микроорганизмов. Пропускание воздуха, насыщенного сероводородом, сернистым ангидридом и парами серной кислоты, через интенсивную культуру микроводоросли Chlorella, имеющую большую поверхность контакта суспензии с воздухом, обеспечивает 100 % очистку воздуха при производительности установки до 1 млн. м3/ч.
Известны способы комплексной очистки стоков и загрязненного воздуха от алифатических кислот, спиртов, альдегидов и углеводородов в аэротенке с активным илом. Показана возможность эффективной очистки отходящего воздуха ряда фармацевтических производств на основе иммобилизированных микробных клеток. Производительность установки по ацетону достигает 164 г углерода/м3⋅ч; 57 г/м3⋅ч по смеси этанол + пропанол и 15 г/м3⋅ч по дихлорэтану. Для детоксикации цианида в промышленных выбросах предложены биологические методы, включая применение различных биологических агентов, от активного ила до специфических ферментов, разрушающих цианиды. Так, раданаза, обнаруженная у Bacillus stearothermophilus, катализирует превращение цианида в тиоцианат, а иммобилизированная цианидгидратаза гидролизует цианид до формамида.
Образующиеся во многих производственных процессах восстановленные соединения серы (тиосульфат, сероводород, метилмеркаптаны, диметилсульфид) могут служить источником энергии для многих микроорганизмов:
H2S + O2
H2SO4.
(CH3)2S + 5O2
2CO2 + H2SO4 + 2H2O.
Один из методов очистки от сероводорода состоит в пропускании воздуха через солевой раствор меди. Образуемый в результате этого нерастворимый сульфид металла далее может быть окислен при участии микроорганизмов. Возможно создание системы биоочистки воздуха от сероводорода, а также органических соединений серы с использованием тиобацилл; при анаэробных условиях десульфурирование сопряжено с денитрификацией:
5 H2S + 8 NaNO3 → 4 Na2SO4 + H2SO4 + 4 H2O + 4 N2.
(CH3)2S + 4 NaNO3 → 2 CO2 + Na2SO4 +2 NaOH + 2 H2O + 2 N2.
Таким образом, в настоящее время в промышленных масштабах применяются достаточно эффективные биологические процессы для очистки газовоздушных выбросов. Существуют реальные научные основы для разработки и внедрения новых методов биоочистки.
Рекомендуемая литература:
, , Методы интенсификации процесса биологической очистки сточных вод. – М., 1987. Микроорганизмы очистных сооружений. – Л., 2008. , Сбраживание осадков городских сточных вод в метанотенках. – М., 1986. , Анаэробная очистка концентрированных сточных вод. – М., 1989. Экологическая биотехнология. / под ред. К. Ферстера и Д. Вейза. –Л., 1990. , Биологические фильтры. – М., 2002. Bellmany W. D. The use of microbiological agents in upgrading waste for feed and food. –London, 2003.Контрольные задания для СРС [1, 4], [8, 11]
Дайте общее представление о биологических методах очистки воздуха Расскажите о классификации установок биологической очистки воздуха Проанализируйте технологические решения различных установок биоочистки воздуха.Лекция Биотехнология получения экологически чистого топлива
План
1. Классификация биотоплива. Биогаз и его свойства
2. Получение биогаза. Стадии процесса
3. Использование биогаза
1. В зависимости от агрегатного состояния, поколения, способа получения и сфер применения выделяют несколько видов биотоплива. По агрегатному состоянию выделяют твердое, жидкое и газообразное биотопливо.
Виды биотоплива:
1 Твердое биотопливо
1.1Топливные гранулы
2 Жидкое биотопливо
2.1 Биоэтанол
2.2 Биометанол
2.3 Биобутанол
2.4 Диметиловый эфир
2.5 Биодизель
2.6 Биотоплива второго поколения
3 Газообразное топливо
3.1 Биогаз
3.2 Биоводород
Классификация биотоплива
Биогаз (канализационный газ или болотный газ, газ-метан) – это газ, состоящий примерно из 50-70% метана (CH4) 50-30% углекислого газа (CO2). Различные виды микроорганизмов метаболизируют углерод из органических субстратов в бескислородных условиях (анаэробно). Этот процесс, называемый гниением или бескислородным брожением, следует за цепью питания. В процессе брожения из биоотходов вырабатывается биогаз.
Анаэробное разложение отходов – используется с 1901 г. и очень перспективно для экономичного получения газообразного топлива при умеренных температурах (30-35оС).Этот газ может использоваться как обычный природный газ для технологических целей, обогрева, выработки электроэнергии. Его можно накапливать, перекачивать, использовать для заправки автомобиля.
Переработка отходов на биогазовой установке даетследующие основные выгоды:
1. электричество
2. тепло
3. топливо для автомобилей
4. экологическая очистка
5. биоудобрения.
Стоимость газа от биогазовой установки менее 30 Евро за 1000м3. Для заправки автомобилей устанавливается дополнительная система очистки. После такой системы очистки полученный газ - полный аналог природного газа (90% метана (CH4) и 10% углекислого газа (CO2)). Вторым продуктом очистки биогаза является CO2 . Его использовать как сухой лед, для газировки или технических целей.
Ежегодный объём неиспользуемых стеблей и соломы от зерновых культур только в США примерно 180 миллионов тонн в год. Если бы все это было бы переработано в этанол, то можно было бы произвести около 20 миллиардов галлонов в год (1 галлон=3,8-4,6 л).Теплотворная способность одного кубометра биогаза составляет в зависимости от содержания метана 20-25 МДж/ м3, что эквивалентно сгоранию 0,6 - 0,8 литра бензина, 1.3 - 1.7 кг дров или использованию 5 - 7 кВт электроэнергии.
Энергия, заключенная в 28 м3 биогаза, эквивалентна энергии: 16,8 м3 природного газа; 20,8 л нефти; 18,4 л дизельного топлива.
Виды сырья, используемого для переработки в биогаз
Тип сырья | Выход газа, м3 на тонну сырья |
Навоз коровий | 60 |
Навоз свиной | 65 |
Помет птичий | 80-140 |
Отходы бойни | 300 |
Жир | 1300 |
Барда после спиртовая | 50-70 |
Зерно | 500-600 |
Силос, ботва, трава, водоросли | 200-300 |
Молочная сыворотка | 50 |
Свекольный и фруктовый жом | 60-70 |
Глицерин технический | 500 |
Дробина пивная | 150-180 |
2. В основе получения биогаза лежит процесс метанового брожения, или биометаногенез — процесс превращения биомассы в энергию. Микробиологическому анаэробному разложению поддаются практически все соединения природного происхождения, а также значительная часть ксенобиотиков органической природы. В анаэробном процессе биометаногенеза выделяют три последовательные стадии, в которых участвуют свыше 190 различных микроорганизмов.
|
Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 |
