Treatment of volatile organic sulfur compounds emissions using biotrickling filter under anoxic conditions

Biyoteknoloji hava kirliliği emisyonların kontrolünde yeni bir odak alanı olarak, özellikle ulusal ve uluslararası hava kalitesi kontrol yasa ve yönetmelikleri çerçevesinde hava kirletici maddelerin azaltılmasına yönelik çalışmalarda son zamanlarda yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu çalışma çerçevesinde çevre dostu arıtma alternatiflerinden biyo damlatmalı filtre sistemi laboratuar ölçekli olarak anoksik koşullarda kötü koku karakterizasyonuna sahip olan etanetiol ve dimetilsülfür içeren atık gaz akımlarının elemental sülfür ve / veya sülfat gibi zararsız ürünlere nitratın elektron alıcı olarak kullanılması ile okside edilmesi amacıyla işletilmiştir. Sistem işletimi spesifik S2-/NO3- molar oranında, farklı spreyleme hızlarında (0.12, 0 .18, 0 .24, 0.3, 0.45 m/sa), boş tank temas süresinde (10, 30, 60, 90, 120 saniye) ve farklı organik yüklemelerde (9, 18, 48, 90 g/m3/sa) gerçekleştirilmiştir. Gerçekleştirilen kesikli deneysel çalışmalarda ET ve DMS degradasyon sistematiği beş tam degredasyon döngüsünde simule edilmiş ve biyokütle konsantrasyonunun 10 kat arttırılmasının (300 mg/L'den 3000 mg/L) degradasyon süresini %90 oranında azalttığı belirlenmiştir. Maksimum desülfürizasyon hızı ET için 4.44 mg/m3/sa seviyesinden 20.9 mg/m3/sa seviyesine, DMS için 2.73 mg/m3/sa seviyesinden 17.73 mg/m3/sa seviyesine yükselmiştir. Gerçekleştirilen çalışma çerçevesinde GraphPad Prism software 6.0 yazılımı Vmax, Km, and birinci mertebe sabiti gibi Monod Model katsayıları belirlenmiştir. Zaman içerisinde ET degradasyonu anoksik koşullar altında DMS degradasyonuna göre daha iyi bir performans göstermiştir. Termodinamik analizler ve yarı reaksiyonlar denklemleri, sırasıyla ET ya da DMS/NO3- 0.75 ve 0.34 molar oranlarında yapılan organik yüklemelerde elemental sülfür ve sülfatın ana metabolik ürünler olduğu belirlenmiştir. Bu çerçevede yapılan çalışmalarda sülfür bileşiklerinin ET yüklemelerinde % 64'ünün, DMS yüklemelerinde % 58'inin elemental sülfüre biyolojik olarak parçalandığı tespit edilmiştir. Bunun yanı sıra nitratın N2 gazına denitrifiye olması da yüksek verimle gerçekleşmiş ve ET yüklemelerinde nitratın % 64 .85'i, DMS yüklemelerinde % 52 .7'si denitrifiye olmuştur. Bununla birlikte, ABDF'nin değerlendirme performansı, damlatma hızının, giderim verimliliği üzerindeki etkisinin, giriş konsantrasyonlarına bağlı olduğunu göstermiştir; 0.24 m / h spreyleme hızı, yüksek verimli ET giderimi (150 mg / m3 giriş konsantrasyonu için 90 .8'den daha yüksek) ile sonuçlanırken, 0.45 m / sa spreyleme hızı, 1500 mg / m3'lük giriş konsantrasyonu için % 80 .6'lık bir giderim elde edilmiştir. Boş tank temas süresinin 60 saniyeye kadar çıkartılması ET arıtma verimini 150 mg/m 3 için % 92'ye, 1500 mg/m 3 konsantrasyon için % 80'e çıkartırken, maksimum eleminasyon kapasitesi 0.45 m/sa spreyleme hızında 75.18 g/m3/sa olarak belirlenmiştir. . Benzer şekilde, DMS için en iyi operasyon düşük konsantrasyon akımında( 150 mg / m3) için boş tank temas süresinin 30 sn (89% 'a tekabül eden giderim verimi) olduğu durum için % 89 arıtma verimi ile gerçekleşerken, 1500 mg/m 3 giriş konsantrasyonları için 60 saniyelik temas süresi % 78'lik arıtma verimi sağlamaktadır. Bununla birlikte, maksimum eleminasyon kapasitesi, 60 saniyelik temas süresi ve 0.24 m/sa spreyleme hızı ile 70.3 g / m3 / saat olarak belirlenmiştir. İkili gaz karışımı için, ET ve DMS'nin en yüksek giderim verimleri ET: DMS 1: 1 .5'de elde edilmiştir. Yapılan mikrobiyal analizler ışığında Proteobacteria popülasyonunun aşılama çamurunda % 36.6 olduğu belirlenirken, biyo damlatmalı filtre işletiminin ET organik yüklemeleri ile gerçekleştirildiğinde popülasyonun % 39 .7'ye, DMS organik yüklemeleri ile %56.1' yükseldiği belirlenmiştir. ET ve DMS giderimi ile beraber Gammaproteobacteria popülasyonunda kayda değer artışlar tespit edilmiş olunup, aşılama çamurunda % 16.3 olan oran ET ve DMS yüklemelerinde sırasıyla % 35.1 ve,% 21 .4'e yükselmiştir.. Şaşırtıcı olarak, ET arıtımı esnasında bakteri popülasyonunun yaklaşık% 50'si, Firimcutes phyla ve Bacilli türü bakterilere aittir. Çalışma, ABDF'nin anoksik şartlar altında kokulu ET ve DMS gaz akımlarının biyolojik olarak okside edilmesinde etkin bir biçimde kullanılabileceğini ortaya koymakla beraber düşük konsantrasyondaki gaz akımlarında kütle transferinin arttırılmasına yönelik proses iyileştirilmesine ihtiyaç duyulmaktadır.