Azot oksitlerin jet-loop reaktörde kimyasal ve biyokimyasal arıtımının incelenmesi

Abstract

NOx gazları (NO ve NO 2 ) havadaki en önemli kirletici gazlardandır. Fosil yakıtların yanma sürecinde yüksek sıcaklık bölgesinde oluştuğu gibi nitrik asit üretimi gibi çeşitli endüstriyel faaliyetlerden de kaynaklanabilir. Günümüzde NOx emisyonlarının kontrolünde yaygın kullanılan sistemlerin yüksek enerji tüketimleri, yatırım giderleri ve tehlikeli son ürünler gibi olumsuzlukları vardır. Geliştirilen biyolojik sistemler ise büyük reaktör hacimlerine ihtiyaç duymaktadır. Bu çalışmada, mevcut BioDeNOx sistemi temel alınarak tasarla nan jet - loop biyoreaktörde NOx gazlarının, denitrifikasyon prosesi ile arıtılabilirliği araştırılmıştır. Yaş ayırıcı ve biyolojik reaktör tek bir reaktör olarak birleştirilmiş, denitrifikasyon proses i ile arıtımı gerçekleştirilmiştir. G az, reaktörün içine hızla püskürtüldüğü için daha küçük kabarcıklarla hareket etmektedir ve içindeki emme tüpü ile çarpma levhası sayesinde geri döngü yapması sağlanarak NO gazının suya etkin bir şekilde geçmesi sağlanm aktadır. Biyolojik arıtım öncesinde NO ve O 2 için kütle tran sfer özellikleri belirlenmiş, transfer verimleri hesaplanmıştır. Ayrıca NO ile bağlanarak suya geçmesini sağlayan Fe(II)EDTA'nın NO çözünürlüğüne etkisi incelenmi ştir. Sistem aşılanmasının, deni trifikasyon yapan türlerin zenginleştirilmesi nin ardından, Ar balansında farklı gaz konsantrasyonları ile oluşturulmuş sentetik atık gaz ile beslenmiştir. S istemdeki geri devir debisinin ve O 2 , NO içeriği nin arıtım verimine etkileri incelenmiştir. B aca gaz ı O 2 konsantrasyonu aralığında (%3 - 8) yapılan denemelerde sistemin O 2 girişine duyarlı olmadığı gözlemlenmiştir. Farklı NO giriş gazı konsantrasyonları ile yapılan denemelerde sistem sabit bir performans göstermiştir. Sistemin geri devir debisi arttıkça ar ıtım veriminin de arttığı gözlemlenmiştir. Yüksek biyokütle konsantrasyonlarında 1.8 m 3 /sa geri devir debisinde sistem %90'a yakın NO giderim verimine kelat yapıcı kimyasallar eklenmeden ulaşmaktadır. Literatürdeki NOx kontrol teknolojileri ile kıyaslandığında Jet - BioDeNOx prosesinin NOx giderimi için kullanılabilecek bir alternatif olabileceği sonucuna varılmıştır.NOx gases are one of the most important pollutant gases. They are formed in the process of high temperature combustion of fossil fuels and during the various industrial facilities such as nitric acid production. Nowadays, common control technologies of NOx emissions ha ve some disadvantages such as high energy consumption, high investment expenses and hazardous end products. On the other hand, developing biological systems require s large r reactor volumes. In this study, a modification to current BioDeNOx technology is c ontemplated. BioDeNO x process is the combination of wet absorption of NO and consequent biological reduction of the sorbed NO to N2 . Compared to conventional BioDeNOx processes a jet - loop bioreactor was used as both NOx absorber and denitrification biore actor. In the jet - loop reactor, fluid is sprayed from the mixing nozzle of ejector into the draft tube and it completes several loops within the system before leaving the reactor resulting in increased residence times. M ass transfer properties and transfe r efficiencies for NO and O 2 were calculated. Fe(II) EDTA is used in conventi o nal BioDeNOx processes to increase the mass transfer of NO . Before proceedi ng to the biological system, the effect of Fe (II)EDTA on NO solubility in the syste m was evaluate d. Then in the start up period, the system was inoculated with the treatment plant sludge and was enriched by denitrification bacteria via feeding the system by nitrate. After reaching the required biological activity level , the synthetic gas mixtures contain ing NOx and O2 with the balance being Ar were fed to the system. The effects of recycled water flowrate, O 2 and NO content on the NOx removal efficiency were investigated. It is observed that system is not sensitive to inlet O 2 gas concentrations in the r ange of typical flue gas concentrations (%3 - 8). Increasing NOx removal efficiencies were observed with increasing recycle flow rates. NO removal efficiency of 90% was observed with 1.8 m 3 / h recirculation flow rate without adding any chelate forming chemica ls. It has been concluded that c ompared with the other NOx control technologies in the literature, Jet - BioDeNO x process can be developed to be an alternative as a N O x control technology . Key Words : Nitrogen Oxides (NOx) Control , BioDeNOx Process, Denitrification, Jet - Loop Bioreactor.