| Forside | | Indhold | | Forrige | | Næste |
Forsøg med biofiltre til rensning af poreluft forurenet med chlorerede
opløsningsmidler
Forsøget fokuserede på omsætning af de chlorerede alifatiske kulbrinter, (TCE) og
(PCE). Aerob cometabolisk nedbrydning ved anvendelse af propan/butan som primær
kulstofkilde og anaerob reduktiv nedbrydning er favoriseret i den opbyggede
forsøgsopstilling.
Forsøgsopstillingen bestod af en aerob og en anaerob reaktor-linie, hver med 4
reaktorer. To med kompost-matricer og to med sphagnum matricer. For hver matricetype var
der en ikke-autoklaveret, biologisk aktiv og en autoklaveret, biologisk inaktiv
referencereaktor. Forsøgsplanen og betegnelserne for de enkelte reaktorer er angivet i
tabel 1.
Tabel 1
Forsøgsplan for omsætning af CAC i biofiltre.
Iltforhold |
Matrice |
Autoklaveret |
Reaktor-betegnelse |
Aerob* |
Kompost |
- |
A |
Kompost |
+ |
REFA |
Spagnum |
- |
B |
Spagnum |
+ |
REFB |
Anaerob |
Kompost |
- |
C |
Kompost |
+ |
REFC |
Spagnum |
- |
D |
Spagnum |
+ |
REFD |
* tilsætning af propan/butan
Empty Bed Residence Time (EBRT) defineres som
EBRT= Vf/Q (min eller sek.)
Hvor Vf er volumen af biofiltret (m3); Q er luftflow (m3/h)
EBRT er en almindelig og simpel beskrivelse for opholdstiden i filteret, hvor der ikke
tages højde for volumen af filtermatricen.
Organiske materialer som kompost, barkflis og lyng har vist sig anvendelige som
biofiltermatricer, fordi de har et naturligt indhold af næringsstoffer, en passende
vandbindingskapacitet, en varieret mikroflora og en tekstur, som muliggør tilledning og
passage af gas og væske. Materialerne er derudover billige og let tilgængelige (Devinny
et al, 1999). På baggrund af litteraturstudier (Sørensen og Christensen, 2000) og
materialernes tilgængelighed blev kompost og sphagnum undersøgt i dette forsøg.
Sphagnum er et reproducerbart materiale og kompost har tidligere vist sig effektivt til
omsætning af PCE og TCE (Sukesan and Watwood, 1997). Biofiltrene bestod derfor enten af
sphagnum eller kompost som hovedkomponent, hvortil en række tekstur- og aktivitetsgivende
komponenter blev tilsat.
Den anvendte sphagnum (Pindstrup Planteskolejord) havde et pH på mellem 5,5 og 6,3.
Næringsindholdet af kvælstof er 119 g/m3, phosphor 84 g/m3, kalium
107 g/m3 samt mikronæringstoffer som jern og kobber (mængde ikke angivet).
Den anvendte kompost (havekompost fra Aalborg Kommune) er ikke karakteriseret nærmere.
For at sikre en vis porøsitet og stabil gasgennemstrømning i filtrene blev der tilsat
leca-nødder, mens NPK-gødning opløst i vand blev tilsat som næringsstofkilde, ko-møg
blev tilsat for at opnå cellulosenedbrydende biologisk aktivitet og aktivt, aerobt slam
samt jord forurenet med CAC blev tilsat som podningsmateriale for aktiv biomasse.
Det totale vandindhold i begge matricetyper blev bestemt til 50 % (w/w). Tabel 2 giver
en oversigt over filtermatricernes sammensætning. Vægten af selve biofilteret var 8 kg
for kompostmatricen og 6 kg for sphagnummatricen.
Tabel 2
Filtermatricernes sammensætning.
Komponent |
Vægtprocent |
Kompost eller sphagnum |
83,3 |
Leca-nødder |
6,1 |
Ko-møg |
2,1 |
Aktivt aerobt slam |
2,1 |
NPK-gødning (12-5-14) |
2,7 |
Jord forurenet med CAC |
1,0 |
Vand |
2,7 |
|
100,0 |
Reaktorerne var udført i bestandige materialer og bestod af polyethylenrør med
højden 110 cm og en indre diameter på 10 cm. For at sikre en ensartet fordeling af den
tilledte gas var der indvendigt placeret en filterplade 5 cm fra bunden, hvilket gav et
arbejdsvolumen på 8,2 l. Top og bund var lukket med tætsiddende låg.
Til prøvetagning havde hver reaktor fem studse, tre på siden samt én i top og bund,
som var lukket med kugleventiler og tætnet yderligere med polypropylenpropper (se figur
4a og b).
Gasslanger blev tilsluttet top og bund via studse med snapkoblinger. Alle gasslanger
var af polyethylen med en indre diameter på 4 mm og godstykkelsen 1 mm.
Inden påfyldning af filtermatrice blev reaktorernes tæthed verificeret ved at de blev
fyldt med vand og trykprøvet til 0,25 bar.

Figur 4a.
Reaktorernes gasudløb og prøvetagningsstudse i top.

Figur 4b.
Reaktoropstillingens gasreguleringssystem
Dimensionering af gastilførsel var baseret på litteraturstudier (Sørensen og
Christensen, 2000), hvoraf det fremgik, at beluftningshastigheder (bestemt ved Empty Bed
Residence Time) i størrelsesordnen 4-7 minutter og et indhold af hhv. PCE og TCE i
størrelsesordnen 200 600 mg/m3 kan resultere i omsætningsgrader på
95-100% (Kim,1997; Kim et al, 1998; Schwarz et al, 1999).
Gastilførslen til den aerobe og den anaerobe reaktor-linie var flg.
Aerob-linie: |
Til den aerobe linie anvendtes komprimeret, opfugtet luft som
bæregas for gasformig TCE og PCE, samt propan/butan-gas (90:10w/w) som primær C-kilde
|
Anaerob-linie: |
Til den anaerobe linie anvendtes komprimeret, opfugtet
N2 som bæregas for gasformig TCE og PCE |
De to reaktor-linier var opbygget ens efter princippet, som vist i figur 5 og 6. I to
sidestrømme blev der tilledt bæregas. Den ene blev opfugtet ved at lede den gennem et
vandreservoir, mens den anden blev beriget med gasformig TCE og PCE ved at lede den gennem
et reservoir med en blanding af TCE og PCE på væskeform. De to sidestrømme blev
sammenført og opblandet i en manifold med et volumen på 4,4 l. Til den aerobe linie blev
propan/butan-gassen ligeledes tilledt manifolden. Gasblandingen blev herefter tilledt de 4
reaktorer, som var tilkoblet manifolden. Bæregastrykket blev reguleret til 0,1 bars
overtryk ved hjælp af en reduktionsventil. Flowet gennem de to reservoirer blev reguleret
vha. flowmetre med indbygget nåleventil. Til den aerobe reaktor-linie blev tryk og flow
af den primære C-kilde reguleret v.hj.a. en reduktionsventil og et flowmeter. Fra
manifolden blev gasflowet til hver reaktor reguleret vha. ét flowmeter pr. reaktor.
TCE/PCE reservoiret var termostateret i vandbad ved 25 oC og beskyttet mod
sollys. For at opnå ens damptryk af TCE og PCE i bæregassen blandedes ren TCE og PCE i
forholdet 1:3,6 (v/v), hvilket giver et damptryk af begge stoffer på 2400 Pa ved 25 oC,
svarende til et indhold i bæregassen på 2,3 x 104 ppm (mol/mol) såfremt
denne mættes med både TCE og PCE. Ved opblanding af denne sidestrøm ved et flow på 5
ml/min med den opfugtede sidestrøm ved et flow på 2 l/min i manifolden opnås maximalt
et indhold på 57,5 ppm af PCE og TCE svarende til et maximalt PCE indhold på 398 mg /m3
og et maximalt TCE-indhold på 315 mg/m3 i den gasblanding, der tilledtes
reaktorerne. Ved tilledning af C-kilde med et flow på 20 ml/min blev indholdet 1% mindre
i gasblandingen tilledt den aerobe reaktor-linie.
I forsøgsperioden var flowet af bæregas igennem vandreservoiret sat til 2 l/min og
flowet af bæregas igennem TCE/PCE reservoiret til 5 ml/min. Til den aerobe reaktor-linie
var flowet af propan/butan gas til manifolden sat til 20 ml/min i forsøgets første 3
måneder. Efter 87 dage blev gasflowet for propan/butan justeret til 5 ml/min i resten af
forsøgsperioden. Flowet af gas fra manifold til hver enkelt kolonne var i hele
forsøgsperioden sat til ca. 500 ml/min, hvilket gav en Empty Bed Residence
Time (EBRT) på 16 minutter.

A) Bæregasforsyning; B) Trykreduktionsventil; C) Manometer 0-1 bar; D) Flowmeter
0-12,7 l/min; E) Flowmeter 0-16,7 ml/min; F) Kontraventil; G) Vandreservoir; H) TCE/PCE
reservoir; I) Manifold; J) Manometer 0-1 bar; K) Flowmeter 0-1623 ml/min; L) Flowmeter
0-16,7 ml/min; M) Trykreduktionsventil; N) Manometer 0-1 bar; O) Propan/butan gasflaske;
P)- S) Reaktorer i forsøgsopstillingen; T) Prøveudtagningsstudse; U) Udløb/Ventilation.
Figur 5:
Skitse af forsøgsopstillingen.

Figur 6.
Reaktoropstillingen
Måleparametrene omfattede temperatur, vandindhold, pH og chlorid i biofiltrene,
differenstryk over reaktorernes ind- og udløb, samt koncentrationen af propan, butan, TCE
og PCE i gasprøver taget i reaktorerne ind- og udløb. Der blev endvidere analyseret for
DCE og VC, som er nedbrydningsprodukter af TCE og PCE. De anvendte analysemetoder er
beskrevet nærmere i bilag B.
Analysen af gasprøver for indholdet af propan, butan, TCE og PCE blev foretaget vha.
gaskromatografi (GC-FID). For at opnå reproducerbare og pålidelige resultater blev
gasprøverne udtaget med en meget nøjagtig termostateret, gastæt,
glas-injektionssprøjte. Prøvetagningsproceduren blev indarbejdet under forsøget og var
først færdigudviklet 57 dage efter biofiltrenes opstart. Fortolkning af data før dette
tidspunkt er derfor ikke mulig.
| Forside | | Indhold | | Forrige | | Næste | | Top
| |