Pobierz opis

Magdalena Zdeb
[email protected]
Wydział Inżynierii Środowiska
Politechnika Lubelska
Usuwanie wybranych lotnych związków organicznych z gazu składowiskowego metodą
biofiltracji
Składowanie wciąż jest najbardziej popularną metodą unieszkodliwiania odpadów
powstających w polskich gospodarstwach domowych. Zdeponowane odpady, zawierające ok.
50% materii organicznej, ulegają ciągłym przemianom, na skutek których powstaje gaz
składowiskowy (biogaz). Głównymi produktami gazowymi rozkładu są metan (CH4)
i ditlenek węgla (CO2) , których wzajemna proporcja w biogazie zależy przede wszystkim od
wieku składowiska, składu odpadów oraz warunków składowania (np. dostępu tlenu).
Zawartość CH4 w gazie składowiskowym waha się od 45 do 60%, zaś CO2 od 40-60% obj.
Oprócz tych dwóch składników biogaz zawiera szereg związków występujących
w niewielkich ilościach, nazywanych gazami śladowymi. Z przeglądu literatury wynika, że
w gazie emitowanym z różnych składowisk odpadów wykryto łącznie 550 składników
śladowych. Powszechnie występującą w gazie składowiskowym grupą mikrozanieczyszczeń
są tzw. BTEX (benzen, toluen, etylobenzen i ksyleny). Stanowią one grupę związków
niebezpiecznych dla zdrowia ludzi, wyróżniających się charakterystycznym zapachem.
Według IARC (International Agency for Research on Cancer) benzen ma potwierdzone
działanie kancerogenne, natomiast pozostałe BTEX mogą powodować nowotwory.
Badania wskazują, że gazy śladowe, podobnie jak metan są podatne na
biodegradację, w związku z czym do ich usuwania wykorzystuje się metody
biotechnologiczne. Zastosowanie biofiltracji do usuwania metanu z gazu składowiskowego
było dotąd przedmiotem wielu badań laboratoryjnych i polowych i wiedza na jego temat jest
dziś bardzo obszerna. Brak jest natomiast danych na temat skuteczności działania metod
biotechnologicznych w stosunku do usuwania gazów śladowych z biogazu. Pomimo,
iż prowadzono wiele badań laboratoryjnych na temat wykorzystania biofiltracji do usuwania
BTEX ze strumienia zanieczyszczonych gazów to jednak wyniki tych badań (prowadzonych
zwykle na sztucznie wytwarzanych do celów eksperymentów mieszaninach gazowych) nie
pozwalają na wyciąganie wiarygodnych wniosków, co do skuteczności usuwania tych
zanieczyszczeń z gazu składowiskowego w warunkach technicznych. Tylko nieliczne prace
dotyczą usuwania gazów śladowych z biogazu powstającego na składowisku odpadów
w warstwie jego przykrycia. Jak wynika z dokonanego przeglądu w dziedzinie wykorzystania
biofiltracji do usuwania BTEX z gazu składowiskowego istnieje szereg nierozwiązanych
kwestii, które wymagają wyjaśnienia. Dane na temat zdolności usuwania poszczególnych
BTEX z gazu składowiskowego są jak dotąd nieliczne i dotyczą głównie badań biofiltracji
biogazu powstającego na składowisku odpadów prowadzonych na próbach podłoża
pobranych z nadkładu składowiska w warunkach laboratoryjnych. Ponadto ich wyniki nie
dają jednoznacznej odpowiedzi na pytanie, jaki jest wpływ obecności gazów towarzyszących
na usuwanie poszczególnych BTEX. Z praktycznego punktu widzenia zaś ocena zdolności
usuwania poszczególnych zanieczyszczeń z gazu składowiskowego jest podstawą do
przygotowania założeń projektowych instalacji pozwalających na zmniejszenie emisji tych
gazów ze składowisk metodą biofiltracji. Dlatego też potrzebne są dalsze badania w skali
polowej, jak i laboratoryjnej, których wyniki poszerzą zakres istniejącej wiedzy
i przyczynią się do skutecznego wykorzystania metod biotechnologicznych do poprawy
jakości powietrza w okolicach składowisk odpadów.
1
Celem poznawczym pracy jest ocena efektywności usuwania z gazu
składowiskowego wybranych lotnych związków organicznych (BTEX: benzenu, toluenu,
etylobenzenu i ksylenów) oraz p-cymenu (terpenu charakterystycznego dla gazu emitowanego
ze starych składowisk) metodą biofiltracji, w różnych warunkach klimatycznych
i operacyjnych procesu.
Celem utylitarnym pracy jest ocena możliwości wykorzystania biofiltrów otwartych
z wypełnieniem mineralno-organicznym do usuwania wybranych związków śladowych
z biogazu składowiskowego.
Szczegółowy zakres pracy obejmuje następujące zadania:
- dokonanie przeglądu literatury na temat emisji gazów śladowych ze składowisk odpadów
komunalnych oraz mikrobiologicznego usuwania BTEX i p-cymenu z mieszanin gazowych,
ze szczególnym uwzględnieniem biogazu składowiskowego.
- przeprowadzenie badań w biofiltrze w skali polowej (ocena szybkości i efektywności
usuwania BTEX i p-cymenu z gazu składowiskowego w biofiltrze polowym; analiza wpływu
warunków atmosferycznych na pracę biofiltra; analiza zmian wilgotności, temperatury, składu
gazów w profilu złoża oraz tempa osiadania złoża; analiza mikrobiologiczna złoża)
- przeprowadzenie badań w skali laboratoryjnej, w eksperymencie kolumnowym
z ciągłym przepływem gazu przez złoże (ocena szybkości i efektywności usuwania
poszczególnych gazów śladowych z gazu modelowego; określenie profili stężeń
poszczególnych gazów śladowych, metanu, tlenu oraz wilgotności i temperatury
w kolumnach eksperymentalnych)
- przeprowadzenie badań w skali laboratoryjnej w układzie statycznym,
na próbkach pobranych z różnych głębokości kolumn w ostatniej fazie badań w układzie
przepływowym (analiza wpływu stężenia metanu oraz tlenu na szybkość usuwania
wybranych gazów śladowych; analiza wpływu obecności benzenu, p-cymenu i ksylenów na
szybkość usuwania toluenu; ocena ilościowa i jakościowa populacji bakteryjnych
wyizolowanych z kolumn eksperymentalnych układu przepływowego)
2