Mikrobiologiczne oczyszczanie gazów z chlorowcopochodnych etenów

Agnieszka Tabernacka

Zeszyt 72

Przedmiotem niniejszej pracy jest ocena możliwości usuwania chlorowcopochodnych etenów (trichloroetenu i tetrachloroetenu) z powietrza przy zastosowaniu biologicznych metod oczyszczania. W ramach pracy przeprowadzono badania nad efektywnością oczyszczania gazów w biopłuczce, w układzie bioreaktora hybrydowego (o charakterze biopłuczki) z immobilizowaną biomasą przy zastosowaniu sześciu nośników oraz w dwóch instalacjach dwustopniowych bioreaktor hybrydowy-biofiltr. Dokonano oceny wpływu parametrów biotechnologicznych, takich jak: obciążenia objętościowego i obciążenia ładunkiem zanieczyszczeń na efektywność procesu oczyszczania. Stwierdzono, że proces usuwania TCE i PCE z powietrza w biopłuczce nie był stabilny i związany był przede wszystkim z sorpcją tych związków na kłaczkach osadu. Wyniki analiz fizykochemicznych zawartości bioreaktora (stężenie jonów chlorkowych, azotanowych (III) i azotanowych (V)) wskazywały, że proces biodegradacji przebiegał ze zmienną prędkością, prawdopodobnie pod wpływem enzymu monooksygenazy amonowej. Badania nad efektywnością procesu usuwania TCE i PCE z powietrza przy zastosowaniu bioreaktorów hybrydowych z drobnopęcherzykowym sposobem napowietrzania zawierających jako nośniki wióry dębowe, zeolit, węgiel aktywny, piankę poliuretanową, perlit oraz keramzyt wykazały, że najlepszym nośnikiem były wióry dębowe. Przy obciążeniu TCE rzędu 4,76 g/(m3•h) i PCE 5,96 g/(m3•h) układ z dodatkiem ścieków syntetycznych pracował stabilnie. Średni ładunek TCE usuwany w układzie wynosił 3,22 g/(m3•h), a PCE 4,18 g/(m3•h). Statystyczna analiza danych doświadczalnych wykazała korelację między obciążeniem ładunkiem TCE i PCE, a ładunkiem tych związków usuwanym we wszystkich bioreaktorach hybrydowych. Znaczne wahania stężeń jonów chlorkowych, azotanowych (III) i azotanowych (V) obserwowane we wszystkich układach doświadczalnych świadczą o zmiennej szybkości biodegradacji, a także o zmianach w składzie i ilości biocenozy w bioreaktorach. Wahania te mogą być spowodowane zarówno toksycznym oddziaływaniem zanieczyszczeń, jak i powstających metabolitów; mogą także świadczyć o zmiennej aktywności bakterii nitryfikacyjnych, które prawdopodobnie prowadzą kometaboliczny rozkład TCE przy udziale monooksygenazy amonowej. Eksperymenty prowadzone w układach dwustopniowych bioreaktor hybrydowy-biofiltr wykazały wyższą efektywność usuwania zanieczyszczeń w bioreaktorze hybrydowym stanowiącym I stopień oczyszczania aniżeli w biofiltrze, a także większą odporność bioreaktorów hybrydowych na zmiany obciążenia układu ładunkiem zanieczyszczeń. Stwierdzono także, że w przypadku biofiltrów stosowanych do usuwania lotnych zanieczyszczeń gazowych kluczową rolę odgrywał dobór wypełnienia. Silne korelacje pomiędzy zawartością jonów amonowych i ortofosforanowych a ogólną liczbą bakterii i liczbą bakterii aktywnych w rozkładzie zanieczyszczeń wskazują, że czynnikiem limitującym wzrost bakterii aktywnych w procesie biodegradacji, mógł być niedobór pierwiastków biogennych w wypełnieniach biofiltrów.
Słowa kluczowe: trichloroeten, tetrachloroeten, biologiczne oczyszczanie gazów, bioreaktor hybrydowy, biopłuczka, biofiltr