lọc khí thải từ ngành công nghiệp sản xuất phân bón

Mục đích của nghiên cứu này là xác định một vật liệu cố định tiềm năng trong lọc sinh học, có thể làm hấp phụ của NO2 khí hiệu quả và có vi khuẩn tốt công suất cố định.. Nitrosomonas eur

CÔNG TRÌNH NGHIÊN CỨU: lọc khí thải từ ngành công nghiệp sản xuất phân bón khá thân thiện với môi trường: lọc sinh học.

Các nhà nghiên cứu từ ĐH Khoa học và công nghệ Shahjalal (Bangladesh) vừa tìm ra phương pháp mới lọc khí thải từ ngành công nghiệp sản xuất phân bón khá thân thiện với môi trường: lọc sinh học

Trước đây, việc loại bỏ khí thải độc hại và có mùi amonic (mùi nước tiểu) từ công nghiệp sản xuất phân bón là một quá trình tốn kém và hao tốn năng lượng

Để khắc phục điều này, các nhà nghiên cứu ĐH Khoa học và công nghệ

Shahjalal đã dùng vi khuẩn Nitrosomonas europaea kết hợp loại gỗ than rẻ tiền

để tạo ra một bộ lọc sinh học Vi khuẩn này sử dụng amoniac như nguồn năng

lượng để trao đổi chất, tăng trưởng và sinh sản, sẽ hấp thu amoniac và oxy hóa

chúng thành nitric

Nhóm nghiên cứu cho biết bộ lọc sinh học này có thể hoạt động ở nồng độ amoniac từ 100-500mg/L khí thải, loại bỏ amonic từ dòng khí này gần như hoàn toàn, với tỉ lệ 93% trong bảy ngày

Theo Science Daily, phát hiện trên có ý nghĩa quan trọng do giúp giảm ô nhiễm

từ các nhà máy phân bón ở các nước đang phát triển

Nitrosomonas europaea thường được tìm thấy trong đất, nước thải, nước ngọt

và trên các tòa nhà, đài kỷ niệm trong các thành phố bị ô nhiễm

NOX REMOVAL FROM AIR BY NITROSOMONAS EUROPAEA

G M R Islam1

* and M J B Alam 2

Sở Trà Công nghệ, Shahjalal Đại học Khoa học và Công nghệ, Sylhet, Bangladesh,

và 2banKỹ thuật dân dụng và môi trường, Shahjalal Đại học Khoa học và Công nghệ,Sylhet, Bangladesh

Nhận được tháng năm 2006, chấp nhận tháng 9 năm 2006

Tóm tắt: kiểm soát ô nhiễm không khí công nghệ sinh học (APC) hiện đang được

sử dụng để kiểm soát ô nhiễm không khí một công nghệ hấp dẫn đối với công tác phòng chống ô nhiễm bằng cách xử lý và tái sử dụng hơi nước từ không khí sản xuất hoạt động trong một hệ thống khép kín Mục đích của nghiên cứu này là xác định một vật liệu cố định tiềm năng trong lọc sinh học, có thể làm hấp phụ của NO2 khí hiệu quả và có vi khuẩn tốt công suất cố định Nitrosomonas

europaea là hữu ích để loại bỏ các khí amoni không khí đi qua than từ gỗ đóng gói lọc sinh học Tóm tắt: kiểm soát ô nhiễm không khí công nghệ sinh học (APC) hiện đang được sử dụng để kiểm soát ô nhiễm không khí một công nghệ hấp dẫn đối với công tác phòng chống ô nhiễm bằng cách xử lý và tái sử dụng hơi nước từ không khí sản xuất hoạt động trong một hệ thống khép kín Mục đích của nghiên cứu này là xác định một vật liệu cố định tiềm năng trong lọc sinh học,

có thể làm hấp phụ của NO2 khí hiệu quả và có vi khuẩn tốt công suất cố định Nitrosomonas europaea là hữu ích để loại bỏ các khí amoni không khí đi qua than từ gỗ đóng gói lọc sinh học không phát hiện được

Giới thiệu

Các oxit nitơ có thể ảnh hưởng xấu đến con người sức khỏe và có hại cho môi trường

Khí thải có chứa hữu cơ dễ bay hơi các hợp chất (VOC) đang phải đối mặt ngày càng

quy định nghiêm ngặt về môi trường trên tất cả các thế giới, nâng cao nhu cầu điều trị hiệu quả phương pháp Bên cạnh đó là mùi, VOC là chịu trách nhiệm về việc sản xuất các chất gây ô nhiễm được gọi là oxy hóa quang hóa, chủ yếu ozone Các hợp chất này có thể gây độc cho con người, cây trồng thiệt hại, và

có liên quan đến các hình thành của mưa axit [1]

Mùi là một nguyên nhân quan trọng của cộng đồng khó chịu và một vấn đề mà tăng theonhận thức lớn hơn về chất lượng của các biện pháp kiểm soát môi trường và có thể [2]

Với tỷ lệ ngày càng tăng của thế giới dân số sống ở khu vực đô thị và khu dân cưvà phát triển thương mại đang được xây dựng tiến gần hơn đến cơ sở, thành phố, công nghiệpranh giới, vấn đề mùi có thể sẽ tăng trong tương lai [3,4] Có một phạm vi khác nhaucác nguồn có thể gây ra những phiền toái, cho giao thông chẳng hạn, nhà hàng, nông nghiệp, công nghiệp và các hoạt động công cộng như nhà máy bột giấy, xử lý nước thải, sinh học [5,6]

Để kiểm soát VOC cũng như mùi phát ra từ các ngành công nghiệp (Bảng 1), lọc sinh học là được sử dụng bây giờ một ngày thay vì hóa chất phương pháp hấp

thụ phức tạp Lọc sinh học là một quá trình phức tạp với nhiều vật lý, hóa học, và hiện tượng sinh học [7] Việc sử dụng sinh vật dị dưỡng (sinh vật đòi hỏi carbon hữu cơ như một nguồn năng lượng và carbon) đã được chứng minh nơi trong quá trình xâm nhập khí bị ô nhiễm là đi qua các lò phản ứng và các chất ô nhiễm

là vận chuyển vào trong màng sinh học Ở đây, các khí sử dụng bởi các vi khuẩn như là nguồn cacbon, năng lượng nguồn hoặc cả hai Thông qua các phản ứng oxy hóa, các chất gây ô nhiễm hữu cơ được chuyển đổi thành không mùi các hợp chất, chẳng hạn như carbon dioxide, nước hơi nước và sinh khối hữu cơ khi suy thoái các hợp chất vô cơ, chẳng hạn như hydro sunfua, vi khuẩn tự dưỡng sử dụng carbon dioxide như một nguồn carbon kết quả trong sản xuất mới sinh khối và sulfat hoặc lưu huỳnh các phản ứng sinh hóa thực tế tham gia rất phức tạp [8,9,10,11,12,13,14] Hiện nay, chính sử dụng lọc sinh học được giới hạn trong các nước châu Âu ô nhiễm không khí, mùi và kiểm soát VOC, nơi những điều này đã được mô tả là có sẵn tốt nhất Công nghệ điều khiển (BACT) [15] Ấn Độ, một trong những công nghiệp hóa nhất và do đó một trong những nhiều quốc gia ô nhiễm nhất thế giới, đã bắt đầu cho thấy mối quan tâm của mình đối với kiểm soát độc hại khí thải trong không khí [16] Lọc sinh học cung cấp hai lợi thế lớn cho một đất nước năng lượng đói như Ấn Độ Tiêu thụ điện năng của họ là rất thấp (1,8-2,5 Kwh/1000m3) So với khác APC công nghệ Thứ hai, vốn chi phí vận hành là rất thấp mà có thể là một lợi ích được thêm vào trong các ngành công nghiệp của chúng tôi, trong đó lựa chọn không cho rất công nghệ kiểm soát ô nhiễm kinh tế [17]

Một số điều kiện hoạt động lọc sinh học điển hình

(Bảng 2) thường được sử dụng có hiệu quả kiểm soát các chất độc vô cơ như H2 S, SO2 (phát ra từ nhà máy lọc dầu), NH3 khí thải từ nhà máy phân bón, mùi hôi từ các ngành công nghiệp đường sản xuất rượu, bia, và như vậy hữu cơ chất gây ung thư như benzen, formaldehyde, methylene clorua [19] Vì vậy, lọc sinh học có thể là một lợi nhuận thiết bị, có thể cung cấp Bangladesh sạch môi trường trong thế kỷ 21 Một số đánh giá sâu rộng và nghiên cứu liên quan đến việc phát triển kỹ thuật và các khía cạnh của lọc sinh học đã được xuất bản trong thập kỷ qua Ngoài ra, nhiều nỗ lực đã được thực hiện để phát triển mô hình dự đoán hiệu suất lọc sinh học dưới khác nhau điều kiện [30,31,32,33,34, 35,36] các chính hạn chế khó khăn của các ứng dụng lọc sinh học có được các yêu cầu không gian rộng lớn và thường xuyên phương tiện truyền thông thay thế như một kết quả của sự suy giảm hoặc lão hóa [37] Từ quan điểm này, các Nghiên cứu này được tiến hành để phát triển người dùng hệ thống thân thiện và kinh tế cho việc loại bỏ

NO2 từ các nguồn công nghiệp.

Bảng 1 Các ứng dụng của lọc sinh học [7].

Ứng dụng loại giảm VOC Ứng dụng loại giảm mùi +Hóa học và hóa dầu

ngành công nghiệp

+Ngành công nghiệp dầu khí

+ Nhựa tổng hợp

+ Sơn và mực in

+ Công nghiệp dược phẩm

+ Chất thải và nước thải

điều trị

+ Đất và nước ngầm

xử lý ô nhiễm

+ xử lý nước thải + Nha giết mổ + Nhà máy cung cấp + Gelatin và keo Nhà máy +Nông nghiệp và thịt

xử lý + Thuốc lá, ca cao và đường ngành công nghiệp

+ Hương vị và mùi thơm

Bảng 2 Điều kiện hoạt động lọc sinh học điển hình

xử lý khí thải [8]

Chiều cao lớp lọc sinh học

khu vực lọc sinh học

Luồng không khí lãng phí

Lọc sinh học bề mặt loading

Lọc sinh học tích loading

Giường trống khối lượng

Có nghĩa là thời gian lưu khí

hiệu quả

nhiệt độ hoạt động

pH của tài liệu hỗ trợ

Hiệu quả xử lý điển hình

Hàm lượng nước hỗ trợ vật

chất

Độ ẩm tương đối không khí

đầu vào

1 to 1.5 m

1 to 300 m2

50 to 300,000 m3/h

5 to 500 m3/m2.h

5 to 500 m3/m3.h

50 %

15 to 60 sec

15 to 30 o C

6 to 8

60 to 100 %

60 % by mass

98 %

Vật liệu và phương pháp

Lò phản ứng đã được đóng gói với than gỗ có kích thước 0,8-1,0 Các lọc sinh học đã được thực hiện của plexiglass với 10 cm Độ và độ sâu 100 cm các máy phát điện khí bao gồm một chai khép kín công suất 5L có một mở ở phía trên (hình 1) Các chai lần đầu tiên được lấp đầy với NH4 C và nước nóng tại 60-700 C

Thí nghiệm được tiến hành trong hai giai đoạn thử nghiệm Trong giai đoạn đầu tiên, các đặc điểm của Nitrosomonas europaea trong kỵ khí môi trường trong sự hiện diện của nitrat đã được tìm thấy ra Trong giai đoạn hai, tiềm năng của tài liệu cố định trong lọc sinh học, mà có thể hấp thu NO2 khí hiệu quả cũng như

có khả năng cố định vi khuẩn tốt đã được xác định

Bảng 3 Thiết lập của thí nghiệm.

Chiều cao lớp lọc sinh học

khu vực lọc sinh học

Luồng không khí lãng phí

Lọc sinh học bề mặt loading

Lọc sinh học tích loading

Giường trống khối lượng

Có nghĩa là thời gian lưu khí hiệu quả

nhiệt độ hoạt động

pH của tài liệu hỗ trợ

Hiệu quả xử lý điển hình

120 cm

170 m2

50 to 300,000 m3/h

5 to 500 m3/m2.h

5 to 500 m3/m3.h

50 %

15 to 60 sec

15 to 30 o C

6 to 8

60 to 100 %

Quy trình cố định

Nitosomonas europaea trong 100ml phương tiện truyền thông dinh dưỡng

amoniac được thu hoạch bằng ly tâm và sau đó rửa sạch ba lần với vô trùng giải pháp Na-alginate 4% Na-alginate dung dịch chứa các tế bào đã bị bỏ vào

một4% CaCl2 giải pháp sử dụng một ống tiêm nó ngay lập tức hình thành 3 mm đường kính hạt cố định những hạt này đã được kích hoạt bằng cách nhấp nháy với vô trùng dung dịch đệm trong 5 giờ Nồng độ ban đầu của sinh khối là 10.000 CFU / g khô hạt

phân tích thống kê

Sự khác biệt giữa các phương tiện dưới bốn tập nitrat khác nhau, cả trong sự hiện diện của nitrat và NO2 được phân tích bằng một cách ANOVA và phân tích được thực hiện bằng cách sử dụng gói phần mềm SPSS thống kê

Figure 1 Schematic of Biofilter 1= NOx generator bottle; 2= Funnel; 3=

Chemicals (HNO3 + Cu); 4= Connected pipe; 5= Support; 6= Flow rate

measurement meter; 8= Support; 9= Waste collector bottle; 10= Upper part of biofilter; 11= Lower part of bio-filter; 12= Pipe; 13= Pump for recycle of waste; 14

= Pipe; 15= Pipe; 16 = Gas collection for measurement

Kết quả và thảo luận

Động học tăng trưởng của Nitrosomonas europaea trong môi trường yếm khí trong sự hiện diện của nitrat

Nitrosomonas europaea cho thấy ba giai đoạn trễ vi khuẩn phát triển, đăng nhập

và pha tĩnh (Hình 2) Ban đầu, không có tăng nồng độ sinh khối trong thời gian

kể từ khi vi khuẩn đi đến một môi trường mới và dành thời gian để phát triển trong sự hiện diện của nitrat Trong giai đoạn đăng nhập, sinh khối tăng thời gian Duyên Sau một thời gian (trong giai đoạn văn phòng phẩm) không có tăng thêm trong sinh khối như không có bề mặt tiếp tục có sẵn cho các loại vi khuẩn Nói cách khác, tốc độ tăng trưởng của vi khuẩn và tốc độ phân hủy trở thành gần như giống nhau trong giai đoạn này Sự phát triển cụ thể "μ" tăng đến nồng độ μ"μ" tăng đến nồng độ tăng đến nồng độ nitrat đạt 300 mg / L Sau đó, "μ" tăng đến nồng độ μ"μ" tăng đến nồng độ giá trị giảm mạnh Điều này cho thấy nồng độ nitrat cao có thể ức chế vi khuẩn kỵ khí Lalan [20] tiến hành một thử nghiệm với sulfat và cho thấy sự tập trung của sinh khối tăng với sự gia tăng nồng độ

sulphate lên đến 2000 mg / L Họ lưu ý rằng tăng thêm nồng độ sulphate đáng

kể làm giảm tốc độ tăng trưởng và tốc độ tăng trưởng cụ thể tăng lên đến 300

mg / L (P

<0,05) sunfat [20] Chấn và cộng sự [38] đã chỉ ra rằng giai đoạn tăng trưởng theo cấp số nhân cho vi khuẩn Bacillus sp trong khoảng thời gian 3-8 ngày (với

thời gian thế hệ của 9-33 h) Tiếp theo là tốc độ tăng trưởng chậm hơn, và sau một giai đoạn văn phòng phẩm từ 25 đến 40 ngày, các vi khuẩn số bắt đầu giảm,

có thể là do chất nền và / hoặc thiếu ôxy, hoặc độ pH không thuận lợi

Bảng 4 Tốc độ tăng trưởng cụ thể của Nitrosomonas europaea ở nồng độ nitrat khác nhau

Nitrate

conc, (mg/

L)

Hình 2 Đường cong tăng trưởng trong

sự hiện diện của nitrat Đại diện cho các giá trị trung bình ± SE của

ba nhân rộng * P <0,05

Hình 3 Tăng trưởng tối đa cho

Nitrosomonas europaea

Hình 4.Nitrosomonas năng suất tăng trưởng europaea

đường cong trong sự hiện diện của nitrat

Tăng trưởng tối đa của 0,0565 h-1 đã thu được cho Nitrosomonas europaea trong môi trường yếm khí sử dụng nitrat như điện tử chấp nhận (Hình 3) Độ dốc của đồ thị giữa nồng độ tối đa của sinh khối và nồng độ nitrate cho năng suất tăng trưởng (hệ số năng suất) cho các loại vi khuẩn (Hình 4) Năng suất tăng trưởng của Nitrosomonas europaea sử dụng nitrat như nhận điện tử được tìm thấy là 1,67

Động học tăng trưởng của Nitrosomonas europaea trong môi trường yếm khí trong sự hiện diện của nitơ dioxit

Có lại ba giai đoạn khác biệt tức là tụt hậu, đăng nhập và văn phòng phẩm (Hình 5) trong sự phát triển của Nitrosomonas europaea trong môi trường yếm khí trong sự hiện diện của NO2 Sinh khối tăng với sự gia tăng nồng độ NO2 lên đến

500 mg / L (P <0,05)

Bảng 5 Tốc độ tăng trưởng cụ thể của Nitrosomonas europaea trong sự hiện

diện của nồng độ NO2 khác nhau

NO2 conc,

(mg/L)

Tăng trưởng tối đa của 0.0584h-1 đã thu được cho Nitrosomonas europaea trong môi trường yếm khí sử dụng NO2 như điện tử chấp nhận (Hình 6) Độ dốc của đồ thị giữa nồng độ tối đa của sinh khối và NO2 tập trung cho năng suất tăng trưởng (năng suất hệ số) cho các loại vi khuẩn (Hình 7) sự phát triển năng suất Nitrosomonas europaea sử dụng nitrat như nhận điện tử được tìm thấy là 1,68 Theo Otten et al [39], lọc sinh học của axit butyric là có thể Theo họ

hơn97% trong tổng số việc loại bỏ được thực hiện tại tầng trên Họ cũng thông báo rằng vi khuẩn tăng trưởng có quan hệ với nhiệt độ và tốc độ tải tức là tốc độ tải có ảnh hưởng đến hiệu quả xử lý

Nitrosomonas europaea

Nitrosomonas europaea là một chemolithoautotroph bắt buộc Gram âm có thể lấy được tất cả năng lượng và chất khử của nó cho sự phát triển từ quá trình oxy hóa ammonia thành nitrite và cuộc sống ở một số nơi như: đất, nước thải, nước ngọt, các bức tường của các tòa nhà và trên bề mặt của di tích đặc biệt trong khu vực bị ô nhiễm môi trường không khí có chứa hàm lượng cao các hợp chất nitơ.

Do số lượng lớn amoniac vi khuẩn này nhu cầu tiêu thụ năng lượng để phân chia, phân chia tế bào có thể mất đến vài ngày Điều này có lẽ là một lý do tại sao vi khuẩn này không được nghiên cứu rất nhiều Vi khuẩn này đã được chứng minh là một amoniac oxy hóa vi khuẩn đất và nó được biết là có một loạt các chất có thể

có ích trong xử lý sinh học Một số nghiên cứu vẫn đang được thực hiện với các loại vi khuẩn, nhưng sẽ mất một thời gian do tỷ lệ phân chia tế bào chậm và số lượng nitơ cao cần thiết để sống.

tài liệu tham khảo

1 Van Langenhove, H., Wuyts, E and Schamp, N 1986 Elimination of

hydrogen sulphide from odorous air by a wood bark biofilter WaterRes 20:1471-1476

2 Vincent, A and Hobson, J 1998 Odour Control, CIWEM Monographs onBest Practice No 2 Terence Dalton Publishers, London

3 Gostelow, P., Parsons, S.A and Stuetz, R.M 2001 Odour measurements for sewage treatment works Water Res 35:579-597