Zalety i wady metody ozonowania w fazie gazowej

Obecność odorantów w gazach odlotowych w szeregu technologii wiąże się z ich uciążliwością zapachową w otoczeniu. Dlatego podejmowane są badania różnych metod unieszkodliwiania zapachowego takich zanieczyszczeń. Na V Międzynarodowym Sympozjum "Zintegrowane systemy zapobiegania emisji zanieczyszczeń" (Międzyzdroje, kwiecień 1997) J. Kośmider przedstawiła koncepcję krajowej strategii ograniczenia odorowej uciążliwości powietrza oraz procedur licencyjnych i kontrolno - pomiarowych [1,2]. Jak dotąd w Polsce dopuszczalne stężenia większości odorantów nie zostały określone przepisami, choć lista związków emitowanych do powietrza atmosferycznego, a podlegających kontroli sukcesywnie się wydłuża. Wśród licznych metod oczyszczania gazów odlotowych zawierających tzw. odoranty, najbardziej w ostatnich latach rozwinęły się metody biologiczne, zwłaszcza biofiltracja, charakteryzująca się niskimi kosztami jednostkowymi [3,4], która jednak nie jest uniwersalna. Stosuje się ją wówczas, gdy gazy odlotowe zawierają określony związek, natomiast w wypadku mieszanin różnych związków niekiedy zawodzi. Dlatego alternatywą do biofiltracji może być wówczas ozonowanie w fazie gazowej. I. Pollo [5] stwierdza m.in., że ozon daje początek rozpadowi związków makromolekularnych na monomolekularne, utlenia związki organiczne i nieorganiczne (w tym cyjanki, siarczki, azotyny) i ma działanie bakteriobójcze. Ze względu na bardzo dobre własności utleniające stosuje się go do redukcji trujących i trudno utleniających się związków, np. pestycydów, związków chloro- i fosforoorganicznych, fenoli, amin, pochodnych ropy naftowej, usuwania par rtęci z powietrza, czy też w procesach dezodoryzacji. Używając jednak ozonu w procesach dezodoryzacyjnych należy sobie zdawać sprawę, że jest on czynnikiem toksycznym już przy niewielkich wyczuwalnych stężeniach. Poza bezpośrednim oddziaływaniem na systemy redoksowe i utlenianiem aminokwasów ozon powoduje uwalnianie z tkanek adrenaliny i jej pochodnych, a także histaminy, a skutki działania ozonu na organizmy żywe są porównywalne do skutków działania jonizującego. Wg [5] próg wyczuwalności ozonu zawiera się w granicach 4ź104 0,98 mg/m3, przy czym już dla koncentracji 0,4 mg/m3 obserwuje się u ludzi trudności koncentracji i bezsenność. Stąd wynika zasadnicze ograniczenie ozonowania w fazie gazowej, związane z usunięciem nieprzereagowanego ozonu z gazów po ich oczyszczeniu. Celem badań było określenie skuteczności ozonowania w funkcji stężenia ozonu, stężenia wybranych odorantów i czasu kontaktu. Przy wyborze odorantów kierowano się następującymi przesłankami: - w praktyce przemysłowej odoranty winny być spotykane przy stężeniach stanowiących o ich uciążliwości zapachowej - winny reprezentować związki różnego rodzaju - ich oznaczenie nie powinno nastręczać trudności - praca układu wytwarzającego i dozującego winna być stabilna, zaś ciśnienie cząstkowe par odorantów ma odpowiadać ciśnieniu wystarczającemu do uzyskania założonego stężenia odorantu. Ozonowanie zanieczyszczeń w fazie gazowej wiąże się jednak z pojawieniem szeregu problemów technicznych. Uzyskanie założonej skuteczności procesu dla określonego stężenia odorantu wymaga wystarczającego nadmiaru ozonu i odpowiedniego czasu kontaktu. Wzrost stosunku / Cod prowadzi wprawdzie do zwiększenia , ale w gazach poreakcyjnych pozostaje nieprzereagowany ozon, który trzeba neutralizować w dodatkowym węźle instalacji po reaktorze. Powoduje to zwiększenie kosztów całej instalacji dezodoryzującej. Zbyt mała ilość ozonu wiąże się z kolei z niską skutecznością procesu. Jak stwierdzono w badaniach, wzrostowi skuteczności sprzyja zwiększenie czasu kontaktu. Ponieważ stosowane czasy wynosiły kilkanaście- kilkadziesiąt sekund, uzyskanie takich czasów wymagałoby bardzo małych prędkości gazów w przewodach odlotowych, czyli dużych przekrojów kanałów w instalacjach przemysłowych. Jest to niewątpliwie poważny mankament metody ozonowania. Istotny też jest problem pojawienia się po reakcji nowych związków wymagających identyfikacji. Związki takie, choć występujące w znacząco mniejszych ilościach, niż usuwany odorant, mogą być bardziej toksyczne, niż odoranty poddane ozonowaniu. Dlatego użycie metody ozonowania dla określonej mieszaniny gazów musiałoby być poprzedzone szczegółowymi badaniami dotyczącymi zarówno uzyskiwanych skuteczności, jak i charakteru powstających zanieczyszczeń wtórnych. Jednym ze sposobów uniknięcia zasygnalizowanych trudności jest znacznie bardziej efektywne ozonowanie w fazie ciekłej, co jednak wiąże się ze wzrostem ogólnych kosztów procesu oczyszczania gazów z odorantów, zwłaszcza że występująca ich uciążliwość zapachowa pojawia się już przy niskich stężeniach. Należy wreszcie zaznaczyć, że węzeł destrukcji ozonu resztkowego bazujący na rozkładzie termicznym może decydować o ekonomice całej instalacji. Dlatego ogólna konkluzja z przeprowadzonych badań sprowadza się do stwierdzenia, że choć ozonowanie w fazie gazowej prowadzi do znaczącej redukcji zanieczyszczeń, to nadaje się do aplikacji tylko w specyficznych warunkach i należy je stosować bardzo rozważnie.

Czasopismo: Rocznik Ochrona Środowiska
Dziedziny: nauki inżynieryjno-techniczne, nauki ścisłe i przyrodnicze
Dyscypliny: inżynieria środowiska, górnictwo i energetyka, nauki o ziemi i środowisku