Биохимическая очистка газов

Биохимические методы газоочистки основаны на способности микроорганизмов разрушать и преобразовывать различные соединения. Поглощение и обезвреживание вредных примесей, содержащихся в воздухе, при биологической очистке осуществляется за счет жизнедеятельности микроорганизмов. Особенностью метода является использование естественных биологических процессов без применения чуждых экологической системе материалов и реагентов.

Сущность биохимического метода состоит в аэробном разложении, окислении и ассимиляции микроорганизмами уловленных примесей. Разложение веществ происходит под воздействием ферментов, вырабатываемых микроорганизмами под влиянием отдельных соединений или группы веществ, присутствующих в очищаемых газах.

Биологическую очистку применяют для обезвреживания органических растворителей, содержащихся в удаляемом вентиляционном воздухе производства пластических масс, процесса нанесения лакокрасочных покрытий, типографий; для очистки отходящих газов химической и нефтяной промышленности; для очистки воздуха в табачной, парфюмерной, фармацевтической и других отраслях; для борьбы с неприятными запахами органических веществ на мясокомбинатах и ферментных фабриках; для очистки сульфидсодержащих газов из канализационных камер.

В результате жизнедеятельности микроорганизмов происходит разложение вредных веществ, содержащихся в воздухе, и превращение их в менее опасные вещества. Например, при разложении углеводородов выделяется диоксид углерода СO₂, серосодержащих веществ — сера S. При биологической очистке неорганические соединения, содержащиеся в газах (H₂S, NO₂, SO₂), окисляются до кислот с дальнейшей нейтрализацией щелочными веществами. Скорость протекания биохимических реакций зависит от состава очищаемого воздуха, концентрации в нем аэрозольных частиц, а также от вида, количества и активности микроорганизмов.

В качестве среды обитания микроорганизмов в биофильтре (насадке) применяют компост, землю, торф, кору деревьев, пластмассовые элементы и др. Активность микроорганизмов зависит от температуры, влажности, кислотности среды, насыщения кислородом, наличия веществ для питания микроорганизмов в очищаемом воздухе.

Биологический метод очистки может быть реализован в аппаратах или устройствах трех типов:

в фильтрах со слоем увлажненной почвы или компоста, через который пропускается очищаемый газ при нагрузке до 100 мг/(кг · ч);

в биофильтрах с инертной насадкой, на поверхности которой искусственно выращивается биопленка активного ила (суспензия, содержащая 5…10 г/л активного ила);

в аппаратах барботажного типа (скрубберах) с водной суспензией микроводорослей хлореллы или активного ила.

Содержащиеся в очищаемых газах вредные вещества улавливаются слоем насадки или абсорбентом и расщепляются микроорганизмами активного ила. Способность активного ила к расщеплению уловленных веществ устанавливается по соотношению полной биохимической потребности в кислороде (БПК_п) до начала процессов нитрификации и химической потребности в кислороде (ХПК), которая характеризует окисление вещества до оксида углерода и воды.

При биологической очистке необходимо создать определенный температурно-влажностный режим для микроорганизмов, которые являются живыми существами и нуждаются в определенной среде и питании. Если одно из условий (температура, влажность, соответствующая питательная среда) не создано, количество микроорганизмов резко уменьшается и они могут погибнуть. Необходимо выбрать оптимальный вид микроорганизмов и условия их обитания с учетом вида очищаемой среды и содержащихся в ней веществ.