Dezodoryzacja powietrza
DEZODORYZACJA POWIETRZA
Wprowadzenie
Oczyszczalnie ścieków należą do tego typu obiektów, które z jednej strony stanowią niezbędny element ochrony wód powierzchniowych, z drugiej zaś powodują swym działaniem realną uciążliwość dla otaczającego środowiska. Uciążliwość ta dotyczy również jakości powietrza atmosferycznego.
Kontrola emisji odorów i sposoby ich ograniczenia stały się ostatnio ważnym problemem w projektowaniu i eksploatacji obiektów gospodarki ściekowej. Z uwagi na to, że zainteresowanie społeczne tym tematem rośnie, to skuteczna kontrola odorów stała się istotnym elementem procesów oczyszczania ścieków.
Dzisiejsze oczyszczalnie ścieków muszą być zatem tak zaprojektowane, aby zapobiegały również uwalnianiu się substancji szkodliwych lub uciążliwych zapachowo.
Zapewniają to następujące bliźniacze technologie oczyszczania:
Proces IonActOx
Dezodoryzacja powietrza zjonizowanym aktywnym tlenem.
Proces PhoCatOx
Dezodoryzacja powietrza poprzez utlenianie fotokatalityczne
Charakterystyka procesu IonActOx
Proces IonActOx jest oparty na mikroutlenianiu wykorzystującym naładowany elektrycznie tlen, który jest bardzo reaktywny. Wytwarzany w sposób naturalny w momencie wyładowania elektrycznego (nie ozon!) sterylizuje i oczyszcza atmosferę. Aktywny tlen posiada znacznie silniejsze właściwości utleniające niż tlen obojętny, gdyż elektrony atomu tlenu albo przeskakują na wyższą orbitę o wyższym potencjale energetycznym lub są uwalniane.
Uaktywnienie tlenu z atmosfery przynosi zauważalny wpływ na zdrowie ludzi. Jest to naturalny sposób odświeżania powietrza, którym oddychamy. Ten naturalny proces wyeliminowania odorów został wykorzystany w procesie IonActOx. W technicznym procesie jonizacji zanieczyszczone gazy odlotowe są zasysane do zespołu obróbczego, gdzie znajdują się lampy wysokonapięciowe. Liczba wymaganych lamp wysokiego napięcia jest funkcją szybkości przepływu i stężenia zanieczyszczeń w strumieniu powietrza. Poniższy rysunek pokazuje podstawowe zasady wytwarzania tlenu aktywnego za pomocą lamp wysokiego napięcia.
Proces PhoCatOx jest kombinacją fotoutleniania i utleniania katalitycznego. Zanieczyszczone powietrze jest pobierane do kanału reakcyjnego, w którym światło o małej długości fali na bazie UV inicjuje reakcję chemiczną. Oczyszczone powietrze bez zapachu jest zawracane do naturalnego środowiska.
Proces polega na dwuetapowym traktowaniu gazów odlotowych, w pierwszej kolejności promieniami lamp UV, a następnie złożem katalitycznym z węgla aktywnego (tzw. konwerterem katalitycznym) . Ponadto z tlenu zawartego w gazach odlotowych powstaje ozon. Rodniki są zawsze znacznie bardziej reaktywne niż nieoczyszczane molekuły i natychmiast początkują utlenianie w obecności dostępnych utleniaczy. Całkowite utlenienie substancji odorotwórczych zawartych w gazach odlotowych wymaga dostatecznego kontaktu cząstek reagujących.
Konwerter katalityczny poprzez swoją znaczną objętość zapewnia całkowity rozkład substancji odorotwórczych i jednocześnie jest buforem w przypadku obciążeń szczytowych. Jak pokazano na poniższym rysunku zanieczyszczone powietrze jest wprowadzane do komory jonizacyjnej, gdzie promienie UV wytwarzają różne rodzaje rodników.
Katalizator katalityczny , zainstalowany na drodze przepływu strumienia gazów odlotowych zapewnia ostateczne ich utlenienie poprzez adsorpcję produktów rozkładu na swojej powierzchni bez ich pochłaniania. Katalizator również zapobiega przedostawaniu się ozonu do otoczenia.
Reakcje fizyko-chemiczne zachodzące podczas procesu PCO mają bardzo złożony charakter. Utleniacze jak ozon oraz rodniki hydroksylowe są wytwarzane przez promienie UV i następnie wykorzystywane do rozkładu substancji odorotwórczych. Np. siarkowodór (H2S) , jedna z najbardziej znanych substancji odorotwórczych, ulega rozkładowi w wyniku tzw. reakcji Klausa. W komorze jonizacyjnej siarkowodór w obecności tlenu utlenia się i powstaje dwutlenek siarki. Z kolei dwutlenek siarki, w obecności konwertera katalitycznego, wchodzi w reakcję z siarkowodorem i powstaje siarka oraz woda Inne produkty rozkładu to głównie dwutlenek węgla (CO2) i woda (H2O). Wymagania odnośnie eksploatacji systemów utleniania fotokatalitycznego są stosunkowo niewielkie. Lampy UV należy przemywać wodą raz na 6 miesięcy oraz wymieniać po dziewięciu tysiącach godzin pracy . Konwerter katalityczny podlega wymianie po okresie od roku do 3 lat, zależnie od stopnia zanieczyszczenia surowego gazu. Zapotrzebowanie mocy przez lampy UV jest niewielkie. Ze względu na małe straty ciśnienia w instalacji PCO pobór energii przez wentylator jest niższy niż w innych metodach oczyszczania gazów odlotowych(np. biofiltrach).
Zalety procesów
Zdecydowana większość ze stosowanych metod oczyszczania odorów może być wykorzystywana jedynie w ograniczonych sytuacjach. Wysokie stężenia substancji odorotwórczych, zmieniające się ich obciążenia i nieprzewidywalne warunki przepływu strumieni gazów odlotowych - to krytyczne punkty konwencjonalnych metod oczyszczania odorów. Niektóre z tych metod (np. skrubery chemiczne) ze względu na zastosowane środki chemiczne wymagają ogromnych nakładów na eksploatację a także mogą stanowić zagrożenie dla zdrowia i bezpieczeństwa ludzi. Oczyszczanie powietrza wykorzystujące procesy IonActOx oraz PhoCatOx jest bezpieczne i bardzo skuteczne.
Podstawowe zalety tych procesów to:
- niewielkie wymiary instalacji a zatem mniejsze zapotrzebowanie powierzchni,
- odporność na nagłe zmiany ładunku zanieczyszczeń w dopływającym powietrzu,
- wysoka sprawność urządzeń, nawet przy dużych stężeniach zanieczyszczeń i znacznych ich wahaniach,
- nie jest wymagane stosowanie wody i chemikaliów,
- prosta obsługa i eksploatacja.
Zastosowanie
Przedstawione procesy mogą być stosowane do oczyszczania powietrza zawierającego substancje odorotwórcze.
Najczęstsze przykłady ich stosowania to:
- oczyszczalnie ścieków (np. obiekty mechanicznego oczyszczania ścieków, punkty i stacje zlewcze, otwarte kanały ściekowe itp),
- pompownie,
- zakłady utylizacji odpadów stałych,
- zakłady przemysłu spożywczego (browary, ubojnie, wytwórnie tłuszczów itp).
Podsumowanie
Charakter odorów uwalnianych podczas procesów oczyszczania ścieków i osadów jest bardzo różny. Odory pochodzą od różnych substancji zapachowych takich jak: siarkowodór, siarczek dimetylu, tioalkohole, amoniak, VOC i innych. Występują również kombinacje tych substancji. Ponadto obciążenie gazów odlotowych substancjami zanieczyszczającymi może zmieniać się i wahać w szerokim zakresie w ciągu dnia.
Oczyszczanie odorów oparte na procesach IonActOx oraz PhoCatOx okazują się być niezawodnymi metodami, które mogą być zastosowanie do unieszkodliwiania wszelkiego rodzaju odorów związanych z obiektami gospodarki ściekowej. W metodach skutecznie usuwane są wysokie stężenia substancji wytwarzających odory (np. siarkowodór (H2S), tioalkohole (CH3-SH, CH3-CH2-SH), siarczek dimetylu ((CH3)2S), amoniak (NH3)). Również typowe, przemysłowe substancje odorotwórcze, jak lotny organiczny węgiel (VOC) dają się skutecznie oczyścić. Na efektywność procesów nie mają wpływu zmieniające się obciążenia substancji odorotwórczych oraz zmiana warunków przepływu gazów odlotowych.