Technologie dezodoryzacji powietrza – doświadczenia i praktyczne wdrożenia firmy Tholander w oczyszczalniach ścieków, zakładach przeróbki odpadów oraz zakładach przemysłowych

Firma Tholander Inżynieria Środowiska Sp. z o.o. wchodzi w skład międzynarodowej struktury firmy THOLANDER Ablufttechnik GmbH, która istnieje od 1986 roku. Centrala firmy zlokalizowana jest w Viernheim koło Heidelbergu w południowych Niemczech. Siedziba polskiego oddziału mieści się w Jasienicy koło Bielska-Białej. Dwudziestoletnia działalność na rynkach międzynarodowych i zdobyte w tym czasie doświadczenie w zakresie systemu kontroli biologicznego oczyszczania powietrza sprawia, iż reprezentujemy obecnie najnowocześniejsze technologie dezodoryzacji powietrza.

Oferujemy szeroki zakres usług dostosowany do wymagań Klientów: doradztwo, konsulting, planowanie inwestycji, produkcja i dostawa urządzeń, realizacja obiektów pod klucz, montaż i instalacja, wsparcie dotyczące pracy instalacji oraz jej serwis i nadzór, badania pilotowe.

Specjalizujemy się w usuwaniu zanieczyszczeń organicznych, nieorganicznych oraz niebezpiecznych i nieprzyjemnych substancji zapachowych powstających w oczyszczalniach ścieków, procesach odwadniania i przeróbki osadów, procesach suszenia osadów, kompostowniach, garbarniach, przemyśle tytoniowym, przemyśle spożywczym, przemyśle przetwórstwa mięsnego i rybnego, zakładach produkcji nawozów sztucznych, instalacjach recyklingu tworzyw sztucznych, oraz w wielu innych dziedzinach przemysłu.

Wykonujemy projekty oparte na naszej licencji zgodnie z wymaganiami i przepisami takimi jak: TA-Luft, BImSchG, VDI, DIN. Produkty naszej firmy spełniają wymagania jakości koloru poprzez „znak jakości RAL dla instalacji biologicznego oczyszczania powietrza”.

Dzięki zdobytym doświadczeniom i wiedzy naszych pracowników możemy służyć radą przy podejmowaniu decyzji dotyczących doboru technologii dezodoryzacji powietrza oraz instalacji oczyszczania powietrza. Posiadany przez nas sprzęt pozwala na przeprowadzenie prób i badań w skali technicznej. Znakiem rozpoznawczym naszej niezawodności i najlepszymi kompetencjami jest ogólnoświatowa sieć ponad 500 instalacji referencyjnych o różnej wielkości i zakresie działania.

Do najbardziej popularnych i szeroko stosowanych technologii oczyszczania powietrza z obiektów oczyszczalni ścieków ze złowonnych zapachów można zaliczyć biofiltrację. Jest to skuteczna i tania metoda przydatna szczególnie wtedy, gdy gazy odlotowe charakteryzują się niską temperaturą, dużą wilgotnością oraz niezbyt wysokimi stężeniami zanieczyszczeń. Do rozkładu zanieczyszczeń biofiltry wykorzystują aktywność mikroorganizmów zasiedlonych na odpowiednim materiale strukturalnym.

Warstwę wypełnienia stanowią przeważnie korzenie drzewne, kora drzewna, wrzosy, torf, kompost lub inny materiał pochodzenia organicznego, który zawiera składniki konieczne do odżywienia bakterii.

Intensyfikacja procesu możliwa jest głównie poprzez dobór najbardziej aktywnych mikroorganizmów oraz optymalizację warunków ich życia poprzez odpowiednie przygotowanie powietrza wpływającego do biofiltra.

Podczas projektowania i doboru złóż biofiltracyjnych istotnymi sprawami są:

• odpowiednia selekcja i rozmnożenie mikroorganizmów degradujących trudno rozkładalne zanieczyszczenia organiczne, zwłaszcza substancje będące składnikami zanieczyszczeń gazów odlotowych,
• optymalizacja warunków przebiegu biofiltracji oraz opracowanie sposobów uzyskania maksymalnych wydajności tego procesu,
• ustalenie warunków procesowych takich jak odpowiedni poziom pH, stopień wilgotności, temperatura, zawartości tlenu, dodawanie odpowiednich substancji odżywczych wspomagających przebieg biodegradacji.

Kolejnym rozwiązaniem technologicznym jest absorpcja wodna lub chemiczna, która jest jedną z bardziej efektywnych metod szczególnie przy dużych strumieniach gazu i stężeniach dominującej substancji zapachowej (tj. H2S, NH3). Absorpcja jest połączona zwykle z reakcją chemiczną, w wyniku której następuje separacja zanieczyszczeń z fazy gazowej do ciekłej. Charakter przepływu gazu przez kolumnę wypełnienia skrubera jest określony przez projektanta na etapie doboru urządzenia i jest ściśle powiązany z charakterem usuwanych zanieczyszczeń. Wyróżnia się wiele typów absorberów, a do najczęściej spotykanych należą skrubery przeciwprądowe.

Mają one swoje zastosowanie przy usuwaniu wysoko skoncentrowanych zanieczyszczeniach gazowych. Powietrze przepływa przeciwprądowo przez kolumnę wypełnienia, będąc jednocześnie z góry zraszane cieczą przez system dysz zraszających, zapewniając większą powierzchnię wymiany masy.

Ciecz zraszająca jest rozprowadzana na górze kolumny wypełnienia, a następnie jest zbierana w zintegrowanej ze skruberem studzience. W zależności od rodzaju zanieczyszczeń w skruberze może panować środowisko kwaśne, zasadowe bądź utleniające.

W przypadku skruberów o przepływie krzyżowym faz zanieczyszczone powietrze przepływa poziomo przez jedno lub kilka kolumn wypełnienia. Wysoką efektywność w usuwaniu zanieczyszczeń uzyskuje się w urządzeniach wielostopniowych. Skrubery o przepływie krzyżowym faz są stosowane głównie do oczyszczania gazu o różnej fizycznochemicznej charakterystyce zanieczyszczeń. Jedna kolumna wypełnienia może pracować w środowisku kwasowym, kolejna w zasadowym lub utleniającym. Dużą zaletą takiego rozwiązania jest możliwość usuwania zanieczyszczeń wchodzących w reakcję z kwasem lub zasadą w obrębie jednego urządzenia z zachowaniem wysokiej wydajności procesu oraz małych strat ciśnienia. Każdy stopień kolumny wypełnienia ma swój własny system recyrkulacji, dlatego każdorazowo można dobrać inne warunki pracy każdego etapu oczyszczania, aby osiągnąć optymalne warunki procesu. Dobór i zastosowanie indywidualnego systemu dozowania zależny jest od koncentracji zanieczyszczeń oraz wymaganej wydajności procesu. Opisane powyżej procesy absorpcji chemicznej niejednokrotnie stanowią etap wstępny do dalszego procesu oczyszczania powietrza metodą biofiltracji.

Alternatywą dla płuczek wodnych i chemicznych w niektórych aplikacjach są skrubery biologiczne o różnej konstrukcji technologicznej. W biologicznych skruberach proces absorpcji jest bardziej efektywny przez zastosowanie w kolumnie wypełnienia mikroorganizmów. Biodegradacja zanieczyszczeń zależy głównie od struktury chemicznej i stężenia związków organicznych, ich rozpuszczalności w wodzie, adaptacji mikroorganizmów do rozkładu obecnych w gazach substancji oraz warunków technicznych procesu.

Najważniejszą częścią bioskrubera jest absorber, w którym zachodzi wymiana masy pomiędzy zanieczyszczonym gazem a absorbentem. Zapewnienie odpowiedniego stopnia irygacji oraz intensywne napowietrzanie zanieczyszczonych gazów prowadzi do optymalnych warunków biologicznej degradacji zanieczyszczeń. Ważnym aspektem prowadzenia procesu jest uniknięcie zatkania się kolumny wypełnienia poprzez zapewnienie odpowiedniej intensywności zraszania złoża.

W bioreaktorze zachodzi mikrobiologiczny rozkład związków organicznych zawartych w fazie ciekłej.

Łatwość adaptacji biomasy do zmian składu gazu oraz możliwość stałej kontroli procesów biologicznych poprzez kontrolowanie składu cieczy stanowi niewątpliwą zaletę tego urządzenia. Najważniejszym parametrem procesu oczyszczania w bioskruberze jest szybkość przechodzenia zanieczyszczeń z gazu do fazy ciekłej, która zależy od ich lotności i rozpuszczalności w wodzie, a także od czasu kontaktu fazy ciekłej z gazową. W przypadkach wysoko obciążonego ładunku zanieczyszczeń powietrza, biologiczna aktywność w kolumnie absorbującej może być niewystarczająca do ich usunięcia. W takich przypadkach zaleca się wykorzystanie bioreaktorów. Zarówno skrubery jak i bioreaktory mogą być zaprojektowane jako wielostopniowe systemy, aby zapewnić optymalne warunki absorpcji i reakcji rozkładu różnych substancji. W porównaniu z chemicznymi skruberami zaletami skruberów biologicznych jest całkowite pominięcie systemu dozowania chemicznego, co zredukuje konsumpcję mocy elektrycznej i materiałów eksploatacyjnych w postaci dozowanych chemikaliów.

Adsorpcja na węglu aktywnym jest oparta na zjawisku gromadzenia się cząsteczek na powierzchni adsorbentu wskutek występowania sił międzycząsteczkowych lub tworzenia wiązań chemicznych.

Szybkość tego procesu jest uwarunkowana szybkością dyfuzji adsorbatu do powierzchni. Na wydajność procesu adsorpcji ma wpływ wiele czynników związanych zarówno z powierzchnią jak i właściwościami węgla aktywnego (dystrybucja porów, rozmiar cząsteczkowy), oraz właściwościami roztworu (pH, temperatura).

Efektywność procesu adsorpcji wzrasta wraz z:

• spadkiem masy cząsteczkowej usuwanych zanieczyszczeń,
• spadkiem temperatury (ze wzrostem temperatury następuje proces odwrotny – desorpcja),
• spadkiem rozpuszczalności zanieczyszczeń,
• wydłużeniem czasu kontaktu w złożu.

Proces adsorpcji składnika gazowego jest związany z szybkością dyfuzji cząsteczek zanieczyszczeń w fazie gazowej do powierzchni zewnętrznej adsorbenta. Dalszym etapem jest dyfuzja w porach adsorbenta do powierzchni wewnętrznej i adsorpcja na tej powierzchni. Gdy zaadsorbowana w danych warunkach masa substancji zbliżona jest do ilości równowagowej, następnym etapem procesu adsorpcyjnego oczyszczania gazu jest usunięcie tej substancji z powierzchni adsorbenta, tj. desorpcja.

Dezodoryzacja powietrza jest jednym z trudniejszych zagadnień technik oczyszczania powietrza. Dobór metody i projektowanie urządzeń oczyszczania powietrza powinny się opierać na określeniu warunków przepływu zanieczyszczonego gazu oraz jego składu, sprawności procesu a przy tym określenia wielkości kosztów inwestycyjnych i eksploatacyjnych. Wybór skutecznej metody niejednokrotnie jest oparty na wieloletnim doświadczeniu inżynierskim.

Firma THOLANDER Ablufttechnik GmbH ma duże doświadczenie w zakresie instalacji oczyszczania powietrza stanowiących indywidualne rozwiązania techniczne. W ofercie firmy znajdują się zarówno systemy oparte na metodzie biofiltracji, absorpcji chemicznej jak i adsorpcji na węglu aktywnym. Dwudziestoletnie doświadczenie w planowaniu, realizacji i uruchamianiu instalacji na rynkach międzynarodowych oraz ponad 500 instalacji referencyjnych o różnej wydajności, gwarantuje naszym Klientom fachowe wsparcie w rozwiązywaniu trudnych problemów uciążliwości zapachowej.

LITERATURA
[1] VDI – 3477 Richtlinien Biologische Abgasreinigung Biofiltrer (2004).
[2] L. Wang, J. R. Taricska, Y. Hung, J. Eldridge, K. Hung Li, Air Pollution Control Engineering, Volume 1.
[3] Warych J., Oczyszczanie gazów. Procesy i aparatura, Wydawnictwo Naukowo-Techniczne, (1999), Warszawa.
[4] Kośmider J., Mazur-Chrzanowska B, Wyszyński B., Odory, Wydawnictwo Naukowe PWN (2002), Warszawa.
[5] Paderewski M.L., Procesy adsorpcyjne w inżynierii chemicznej, Wydawnictwo Naukowo-Techniczne, Warszawa (1999).
[6] Bojanowska I., Uniwersytet Gdański, Instrumenty ochrony powietrza oraz metody ich wykorzystania.

Kompostownia odpadów komunalnych MBA Neumünster w Niemczech: biofiltry z przykryciami dachowymi o powierzchni filtrującej 225 m2 oraz 100 m2

Produkcja czekolady w Szwajcarii: biofiltr z chemiczną stacją dozowania do usuwania odorantów; wydajność instalacji: 15000 m3/h