Перспективные Мир био-окисления,

Наша окружающая среда имеет замечательную способность держать себя в постоянном балансе: яд для одного организма является мясо другого организма. Мать природа невероятно, желающих разместить отходов, произведенных человечеством, будь то выдохнул углекислого газа, отбрасываются банан пилинг или отраслевой порожденных полициклических ароматических соединений.

Это посылка, лежащая в биофильтрации, технология, которая использует естественные микробных сообществ деградировать промышленных выбросов. Биофильтрации, - или, точнее, био-окисления - влечет за собой переход от загрязненного воздуха, процесс, в рамках определенного типа среднего который поддерживает микробного населения. Био-окисления могут проводиться в bioscrubbers, Капельный фильтров и биофильтров, каждый из которых работает на разной степени "сырости;" многие провайдеры биоокисление объединить два или более из этих технологий для данного приложения (КЭП, декабрь 2002, с. 48-53). Микробы, как правило, различные сообщества различных видов бактерий и грибов, деградируют загрязняющих веществ до углекислого газа, воды и минеральных солей.

Первые биофильтры были в основном карьеров грунта; гражданского и экологического инжиниринга профессор Джозеф Devinny в Univ. Южной Калифорнии (Лос-Анджелес; <a target="_blank" href="http://www.usc.edu" rel="nofollow"> www.usc.edu </ A>) следов их использования к 1923 году. Сегодня многие системы замкнутые и высокотехнологичных разработок, с использованием современного оборудования управления и собственности, частично или полностью синтетические средства массовой информации.

Хотя биоокисление имеет широкое признание в США для лечения запахов (см. врезку), технология также была показана деградировать выбросов производства многих промышленных процессов. Например, 4 биофильтрации единиц, содержащих BRI, Inc 'S (Куинси, Иллинойс; <a target="_blank" href="http://www.bri-inc.com" rel="nofollow"> www.bri- inc.com </ A>) Airspheres, торговое название неорганических и органических средах этой фирмы, занимаются на ДСП-пресс отверстие (рис. 1) контроль метанола и формальдегида. Система обрабатывает 42000 м ^ ^ SUP 3 / мин выхлопных газов эффективности удаления от 95-99% для метанола и 93-99% формальдегида. В другом случае, объект шелкографии, что использует более 20 растворителей в ее процессе (в том числе спирты, кетоны и алифатических и ароматических соединений) и опытом сильно варьируется загрязняющих нагрузки использует биоокисление единицу производства КПП биофильтра (Longview, TX ; <a target="_blank" href="http://www.ppcbio.com" rel="nofollow"> www.ppcbio.com </ A>) для лечения 45 000 футов ^ ^ SUP 3 / мин процесса выхлопных газов.

Этот клиент рекламирует эффективности удаления до 95%. Между тем, небольшой производитель краски работает 9500-м ^ ^ SUP 3 / мин блок BRI, чтобы уменьшить ЛОС, более чем на 90%; воздушных потоков включают метилэтилкетона (МЭК), метилизобутилкетона (MIBK), толуол, ксилол , ацетона и различных спиртов (рис. 2). Другая установка КПП биофильтр на оптические линзы производителем спиртов сокращены на 93%, кетоны на 82%, и неназванный основных опасных загрязнителей воздуха (НАР) примерно на 97% ..

Уход и кормление био-окислители

В некоторых случаях, био-окисления может быть более экономически эффективной стратегией, чем другие методы воздушной борьбы с загрязнением, таких, как термического окисления или активированный уголь - например, в отношении нерегулируемых процессов, которые производят неопасных ЛОС. Кроме того, некоторые большие объемы воздушных потоков с низким уровнем концентрации загрязняющих веществ может быть чрезмерно дорогостоящими для лечения с тепловой окислителей, как загрязнителей не обеспечивает значительную ценность топлива. И, в отличие от тепловой окислителей или угольный систем, био-окисления устойчивого технологии, которая не требует природного газа. В то же время, однако, био-окисления не пользовался широким признанием в других отраслях промышленности, по ряду причин.

"Это очень перспективная технология, но она имеет свою нишу", указывает Мохаммед Серагельдин, экологических инженер (EPA США по охране окружающей среды, Вашингтон, округ Колумбия, <A HREF = "http://www.sepa" целевых = "_blank" относительной = "NOFOLLOW"> www.sepa </ A>. GOV) Research Triangle Park, NC, дивизии. Во-первых, технология не является экономически целесообразным для определенных типов воздушных потоков. "Хотя микробы могут ухудшить многих химических загрязнителей, в быстром темпе, эти вещества не легко переносить из воздушной фазы в водную фазу в биофильтр," объясняет Scot Стандефер, президент КПП биофильтра. Он добавляет, что к разложению загрязнителей зависит от того, что растворимость в воде соединения, давление пара и константы Генри. Грубой иерархии загрязнителей, перечисленных в порядке мере до самых трудных деградировать включает спирты, кетоны, прямоцепные алканов и циклических ароматических веществ. "Например, мы можем обрабатывать биологически 500 частей на миллион (ppm) толуола в 80000 воздушного потока ft3/min и достичь высоких показателей эффективности удаления.

Кроме того, при микробных сообществ удивительно приспосабливаться к меняющимся условиям процесса, таких, как колебания концентраций загрязняющих веществ, у них есть решение "зоны комфорта". Большинство естественных мезофильные микроорганизмы, предпочитая умеренных температурах. "Много растворимых органических может быть biodegraded при температуре 40-50 ° F, а за каждые 10 градусов увеличения, вплоть до некоторых" приготовления "точки, вы получите удвоение скорости обмена веществ - обеспечение более окисления при температурах в 85-95 ° F диапазоне ", говорит Джим Босуэлл, старший научный сотрудник BRI.

Аналогичным образом, живые организмы, необходимо правильное количество воды, чтобы работать должным образом. С учетом температуры и влажности ограничения, некоторые потоки воздуха просто не может быть обусловлен затратами в соответствии микробов. "Скажем, у вас есть воздушный поток, выходящий из стека при температуре 200 ° F, который является слишком жарко, чтобы ввести в биофильтр, говорит Boswell. "Если это относительно насыщенного водой, она не может быть охлажден адиабатически, поэтому вам придется ослабить его. Так, например, 50000-м ^ SUP 3 ^ / поток мин воздуха может потребоваться разбавление до 300000 м ^ SUP 3 ^ / мин" добавляет он. "В настоящее время является биофильтром 6 раз больше, чем сопоставимые термоокислитель".

Большой видения, мелкой карманы

Когда биоокисление начали получать сведения промышленности США в начале 1990-х, технология пострадали от чрезмерно большие надежды. "Это живой организм, и он не может сделать все", говорит Серагельдин. "Был слишком оптимистично, и что соответствующие много людей, которые покупали продукт".

С тех пор, био-окисления поставщиков разработали хорошее понимание того, что их системы можно и что нельзя делать, но эта технология попала в Catch-22 ситуация, которая характерна для инновационных технологий пытаются ворваться в устоявшихся рынках. Технология не используется достаточно, чтобы доказать себе, но пока это происходит, потенциальных пользователей не готовы дать ей попробовать.

В то же время, Стандефер объясняет, что технология продвинулась далеко за пределы своего "пан или пропал" репутацию. "Я думаю, что достаточно успеха в отрасли за последние годы, что, если мы говорим, что можем сделать это, мы можем это сделать", говорит он. "КПП кинетики около 125 соединений и могут быстро анализировать поток газа. Учитывая поток, влажность, температура и химический состав, мы могли бы ходить на основе анализа в течение нескольких часов и принять решение о биофильтрации подходит или нет".

Хотя любителей риска делают ставку на инновационные стратегии устойчивого воздушного pollutioncontrol, био-окисления поставщики борются за сохранение своих операций на плаву в неумолимой рыночной среде. Крупные компании, такие как "Монсанто Ко (St. Louis, MO; <a target="_blank" href="http://www.monsanto.com" <rel="nofollow"> www.monsanto.com /> ), имеют осторожно на арену, только капли технологии, как только они поняли, немедленный возврат на инвестиции. "Эти компании во главе с мечтатели, которые признают во всем мире потенциальных выгод биологического окисления, но не имеют глубокие карманы", говорит консультант по вопросам экологии и вышедших на пенсию сотрудников EPA Джим Берри (Роли, штат Северная Каролина).

И в этом углу ....

Био-окисления, в настоящее время конкурирует с двумя 900-фунтовая горилла, а именно термического окисления и активированный уголь - установленные методы хорошо известны пользователям и регулирующих органов. "Например, если вы включите термоокислитель и зажгите горелку, вы можете почти пешком и забудьте о ней", говорит Boswell. "Биофильтра является экологической системы внутри черного ящика - в то время как требования к техническому обслуживанию являются очень низкими, что он требует больше практического настройки, по сравнению с тепловой окислителя, чтобы заставить их выполнять в их оптимальном уровне."

"Микробных сообществ не столь предсказуемым, как механические системы и не в их оптимальном 100% времени", говорит Boswell. Добавить к тому, что био-окислители, все еще довольно новые в США регулятивной среды. "Air биореакторы (био-окислителей) не были в достаточной проверки в целях обеспечения нормотворческой требования", говорит Серагельдин, подчеркнув, что больше данных из коммерческих установки прежде чем федеральные и государственные учреждения могут понять, как бороться с био- окисления. "Разные системы имеют разные параметры, которые необходимо контролировать, для каждого параметра контроля, необходимо регулирование".

Это означает, что противостояние некоторых потенциальных пользователей запрещено даже с учетом био-окисления, говорят поставщики этой технологии. Там в множество подходов, EPA имеет использоваться для определения с загрязнением воздуха (APC) требования, в том числе передовых технологий управления (BACT), а минимальные достижимые скорости выбросов (Лара), "добавляет Берри. Если регулирования для управления ЛОС или опасных загрязнителей воздуха (ГАЭС) определяет BACT или Лара, компания не имеет другого выбора, кроме как установить термоокислитель. причине, говорит Берри, потому, что данные в поддержку и Лара BACT уровнях часто измерялась на объектах, которые используют этот тип устройств APC. Кроме того , биологические системы являются непредсказуемыми, а потому не wellsuited на жесткий абсорбции процент, особенно на 95% и выше, что является общей спецификации.

К примеру, Стандефер цитирует переработки объекта в Хьюстоне, которые необходимо сократить свои выбросы метанола на 97%. Метанол имеет идеальную микробных кинетики деградации, и будет "Slam Dunk" на биофильтрации, отмечает Стандефер.

Но в этой конкретной нормативной базы - не будут достигнуты, зона - необходимая эффективность удаления была необоротных 97%. Можно установить температуру сгорания термоокислитель поддерживать конкретные эффективности уничтожения. В отличие от биофильтра, является жизненно важным элементом оборудования, в котором концентрации загрязняющих веществ в процессе постоянно меняются, тем самым внесения изменений в эффективности уничтожения системы. "Мы готовы обеспечить 93-94% уничтожения на средней временной основе, но это не встретился бы с клиентов нормативные требования разрешения", Стандефер объясняет.

Био-окисления провайдеры отмечают, что "95% или больше" удаление спецификации демонстрирует неспособность регуляторов, чтобы увидеть всю картину. Например, в предыдущем примере, термического окисления, несомненно, разрушит 3-4% метанола выбросов не удаляется биофильтр, но не без недостатков, а именно - NOx и CO выбросов термоокислитель, природный газ для стрельбы из блока и дополнительной электроэнергии для противодействия выше перепада давления в системе.

Свет в конце тоннеля

В прошлом, регуляторы часто задают уничтожения эффективности проценты для дополнительных элементов управления. Тем не менее, rulemakers сегодня во все большей степени сосредоточены на предотвращение загрязнения. "Большинство наших правил, таких, как максимально достижимой технологии контроля (МДТО) или национальные нормы выбросов для опасных загрязнителей воздуха (NESHAP), не требуют дополнительных контроля указать метод контроля - они создали пределы выбросов", говорит Серагельдин . "Таким образом, объект может использовать комбинацию управления устройствами (например, предотвращение загрязнения и дополнения контроля) в целях удовлетворения выбросов в пределах таких норм", добавляет он.

Более целостный подход, говорит Босуэлл, могло бы стать сокращение общего уровня загрязнения завода, а не борьбы с конкретными источниками выбросов в изоляции. "Идея заключается в снижении выбросов от различных точечных источников, которые ранее не обязаны контролировать или ЛОС HAP выбросов, но являются частью объекта airemissions разрешение на сумму, которая равна или больше сокращений, что может быть достигнуто путем установку одного источника с устройством, APC, что достигла сокращения выбросов, превышает 95% ", объясняет он.

Рост газовых цен может быть хорошей новостью для производства биологического окисления систем, а также. На сегодняшний день топливо цены, $ 6-7/Btu, расходы на эксплуатацию 50000-ftVmin термоокислитель бы $ 250000 - $ 500000 в год. "В США потребление природного газа и увеличения резервов сокращается, спрос на биофильтрации будет возрастать," предсказывает Стандефер.

BRI также заключила два перспективных совместных предприятий, одно из которых с Calgon углерода корпорации (Питсбург, Пенсильвания; <a target="_blank" href="http://www.calgoncarbon" rel="nofollow"> WWW. calgoncarbon </ A>. ком) на поставку системы контроля запаха биофильтров в муниципальном секторе очистки сточных вод. С другом, с PPG Всего службы Solutions (ТВУ; Трои, MI), является обеспечение ЛОС / запах снижению биоокисление систем, tradenamed Greencell, чтобы PPG Industries (Питсбург, Пенсильвания; <A HREF = "http:// www.ppg.com "целевых =" _blank "относительной =" NOFOLLOW "> www.ppg.com </ A>) связанных с транспортом оригинального оборудования-изготовителя клиентской базы. По словам Говарда Райт, директор по маркетингу и технологии для специальных продуктов, технологии BRI была хорошо принята рынком.

КПП успешно использован полностью инертной среде в три коммерческих объектов. Такое развитие событий могло бы значительно сократить эксплуатационные затраты на биофильтров, а также расходы на замену средств массовой информации, как правило, одной из основных проблем пользователей. Основной причиной замены СМИ деградации органического вещества обычно используются, Стандефер говорит. Как размеров частиц становится меньше, так что пустота фракций, в результате чего большее давление падает (и, следовательно, высокие затраты энергии на привод воздуха через средства массовой информации). "Это был наш план с самого первого дня, чтобы перейти к совершенно инертных средах", показывает, Стандефер. Вместе с тем он добавил, что газовые потоки медиа-конкретные - то есть, один вид средств массовой информации, не будет соответствовать всем приложениям.

Серагельдин, кто следит за био-окисления с 1991 года, говорит, что EPA провел однодневное совещание в 1997 году позволит биоокисление-провайдеры, регуляторы и представителей промышленности, чтобы поделиться своим опытом с этой технологией. В дополнение к 5 поставщиков технологий, было только 5 чел на открытом форуме EPA - знак того, что эта технология была еще не готова к прайм-тайм. "Нишу био-окисления имеет на этот счет, по крайней мере на первоначальном проникновения на рынок", говорит Серагельдин. "Но это хорошая технология", заключает он.

Ирэн КИМ является пишущим редактором с более чем 12-летним опытом писать о химической промышленности процесса.