bioreaktory do oczyszczania powietrza firmy Ekoinwertyka
CASE STUDY

Automatyzacja bioreaktorów oczyszczających powietrze - system kontroli pH, mętności, przepływu, temperatury i ciśnienia. Case study

Zanieczyszczenie powietrza jest jednym z głównych problemów w wielu obszarach miejskich na całym świecie, a troska o ekologię, odpowiedzialność za naszą planetę i budowanie świadomości społecznej stają się priorytetem. Niestety źródłem zanieczyszczeń powietrza coraz częściej staje się przemysł paliwowy , metalurgiczny, chemiczny, papierniczy, a także składowiska odpadów komunalnych. Technologia kompaktowych reaktorów trójfazowych (KBT) opracowana przez firmę Ekoinwentyka z wykorzystaniem automatyki JUMO to nowoczesne i pro ekologiczne podejście do problemu usuwania zanieczyszczeń powietrza w sektorze przemysłowym przy udziale mikroorganizmów. Czytaj dalej!

bioreaktor oczyszczający powietrzę Ekoinwertyka

Instalacja pilotażowa i prezentacyjna

bioreaktor oczyszczający powietrzę Ekoinwertyka

Biodegradacja mieszaniny merkaptanów, NH3, H2S, LZO (kompostownia)

Jak działają bioreaktory do oczyszczania powietrza?

Bioreaktory pozwalają na  oczyszczanie powietrza wydostającego się z hal produkcyjnych, komór lakierniczych, kominów wentylacyjnych bądź  kopalni. Obok lotnych związków organicznych (LZO) pozwalają na eliminację odorów czy siarkowodoru. Spośród dużej  ilości zanieczyszczeń emitowanych do atmosfery lotne związki organiczne „LZO” są jedną z najbardziej niebezpiecznych grup zanieczyszczeń powietrza. Przypisuje im się niekorzystny wpływ na zmiany klimatyczne i potencjał rakotwórczy. Wykorzystanie metod biologicznego oczyszczania LZO opartego na autorskim know-how jest istotą działania bioreaktorów biotechnologicznych.


Bio-oczyszczanie powietrza 1000m pod ziemią w kopalni KGHM Polska Miedź S.A.

Bio-oczyszczanie powietrza 1000m pod ziemią w kopalni KGHM Polska Miedź S.A.

Jaki system monitorowania i automatyzacji jest kluczowy dla efektywnej pracy bioscrubberów?

Instalacja KBT jest w pełni zautomatyzowana, co pozwala na zdalne kontrolowanie i sterowanie procesem. Zastosowany układ automatyki pomiarowej składa się z:

  • Przepływomierzy powietrza ATEX: monitorujących przepływ powietrza na wlocie do reaktora, umożliwiających optymalizację parametrów procesu i dostosowanie ich do zmiennej ilości zanieczyszczeń.
  • Przepływomierzy fazy ciekłej: kontrolujących ilość zawracanej wody oraz dostosowanie jej poziomu do dopływającego powietrza, co zapobiega nadmiernemu zużyciu energii i zatykania biofiltra.
  • Sond mętności JUMO ecoLine NTU: wykrywających ilość biomasy i przedostawanie się niepożądanych substancji stałych, co pozwala na wczesne wykrycie problemów związanych z zanieczyszczeniami.
  • Przetworników pH JUMO ecoTRANS pH 03: kontrolujących wartość pH w systemie, zintegrowanych z automatycznym dozowaniem kwasu i zasad, aby zapewnić optymalne warunki pracy mikroorganizmów.
  • Przetworników różnicy ciśnień JUMO: monitorujących różnicę ciśnień na wlocie i wylocie bioreaktora, co pozwala na wykrycie problemów z przepływem gazów.
  • Czujników temperatury: rejestrujących temperaturę powietrza i wody, zapewniających optymalne warunki pracy mikroorganizmów, co zwiększa efektywność biodegradacji.
  • Czujników poziomu: monitorujących poziom substancji w paletopojemnikach, co umożliwia terminowe uzupełnianie pożywki, kwasu i zasady.

Dzięki tym zaawansowanym rozwiązaniom proces monitorowania i automatyzacji bioscrubberów zapewnia maksymalną efektywność i stabilność działania instalacji, a także minimalizuje koszty operacyjne.



Jak monitorować recyrkulację w bioskruberze za pomocą przepływomierza?

Aby zapewnić, że ciecz w systemie biopłuczki przepływa w sposób optymalny, konieczne jest precyzyjne monitorowanie przepływu. Zbyt wolny przepływ może prowadzić do nieskutecznego oczyszczania, natomiast zbyt szybki – do niepotrzebnego zużycia energii i obciążenia systemu. Ekoinweryka wykorzystała takie przepływomierze, jak: 

  • przepływomierz powietrza w wykonaniu iskrobezpiecznym ATEX na wlocie do reaktora: dla optymalizacji pozostałych parametrów procesu i dostosowanie ich do potencjalnej ilości dopływających zanieczyszczeń.
  • przepływomierz fazy ciekłej: kontrola ilości zawracanej wody oraz dostosowanie jej poziomu do ilości dopływającego powietrza. Spadek szybkości usuwania zanieczyszczeń może być wynikiem niedoboru wody. Równocześnie, jej nadmiar może ograniczać dostęp tlenu w głębszych warstwach biofiltra, co prowadzić może do powstawania obszarów beztlenowych, które spowalniają biodegradację LZO.


przepływomierza powietrza w wersji Ex/ATEX dla bioreaktorów oczyszczających powietrze

Podczas uruchomienia przepływomierza powietrza w wersji Ex/ATEX

Przepływomierze elektromagnetyczne fazy ciekłej

Jak kontrolować ilość mikroorganizmów w bioskruberze dzięki sondom mętności? 

Mętnościomierz w bioskruberze służy do monitorowania ilości biomasy, tempa namnażania się mikroorganizmów oraz wykrywania ewentualnych „przebić” filtrów, które mogą skutkować przedostaniem się do bioreaktora niepożądanych zawiesin substancji stałych wraz z powietrzem.

Ekoinwentyka postanowiła zautomatyzować kontrolę ilości mikroorganizmów, wykorzystując sondy mętności JUMO ecoLine NTU. Ta zaawansowana sonda optyczna monitoruje poziom mętności w wodzie, która przepływa przez bioskruber, wykorzystując zjawisko rozproszenia światła. Dzięki szerokiemu zakresowi pomiarowemu i odpornej na zakłócenia komunikacji za pomocą interfejsu RS485 i protokołu Modbus, JUMO ecoLine NTU zapewnia precyzyjne i niezawodne odczyty w czasie rzeczywistym.


Przetworniki pH, redox i mętności JUMO  AQUIS 500 pH

Mętnościomierze z przetwornikami JUMO AQUIS 500 pH. Pomiar w podczerwieni (880 nm) zgodnie z zasadą pomiaru światła rozproszonego pod kątem 90° (wg DIN EN ISO 7027).

Jak zapobiegać zatykaniu biopłuczki dzięki pomiarowi różnicy ciśnień?

Zatykanie biopłuczki to jedno z  wyzwań, które może prowadzić do obniżenia efektywności procesu oczyszczania powietrza. Aby temu zapobiec, ważne jest monitorowanie różnicy ciśnień w systemie, co pozwala na wczesne wykrycie problemów związanych z przepływem gazów. Ekoinwentyka zdecydowała się na zastosowanie wielozakresowego przetwornika różnicy ciśnień JUMO, specjalnie zaprojektowanego do pracy z gazami nieagresywnymi.


Pomiar różnicy ciśnienia na wlocie i wylocie bioreaktora do oczyszczania powietrza

Pomiar różnicy ciśnienia na wlocie i wylocie. Modele do 10hPa i do 100hPa

Jak wykorzystać czujniki temperatury do poprawy warunków pracy mikroorganizmów w bioskruberze?

Czujnik temperatury powietrza i wody monitoruje przekroczenia dopuszczalnych wartości oraz optymalizuje warunki pracy mikroorganizmów. Większość procesów oczyszczania  gazów przemysłowych odbywa się w zakresie 15-40°C. Z mikrobiologicznego punktu widzenia optimum występuje w okolicach 37°C.  Ciekawostką jest, iż w zakresie 20-40°C aktywność biologiczna specjalnie wyselekcjonowanych mikroorganizmów podwaja się przy każdorazowym wzroście temperatury o 10°C.

Jak zautomatyzować system dozowania kwasów i zasad w bioskruberze z sondami pH?

Pomiar pH jest zintegrowany z systemem pompek dozujących pożywkę dla mikroorganizmów oraz pompek dozujących kwas i zasadę, co umożliwia utrzymanie optymalnego poziomu pH w bioskruberze. Akceptowalne warunki dla  mikroorganizmów to pH od 5 do 9, jednak ich największa aktywność przypada na pH pomiędzy 7 a 8. Dla zapewnienia optymalnej wydajności oczyszczania powietrza ważna jest także stabilność wartości pH i unikanie wahań o 2-3 jednostki pH.

Kluczowym krokiem ku automatyzacji stało się wprowadzenie przetwornika i regulatora pH JUMO ecoTRANS pH 03.

Jak zapewnić ciągłość dostaw pożywki, kwasu i zasady dzięki czujnikom poziomu?

Czujnik poziomu w paletopojemnikach uruchamia alarm w przypadku osiągnięcia niskiego poziomu, co umożliwia terminowe uzupełnienie pożywki, kwasu i zasady, zapewniając ciągłość pracy systemu.



Podczas kalibracji elektrody pH w stacji testowej do bioreaktora oczyszczającego powietrze

Podczas kalibracji elektrody pH w stacji testowej

Pompki perystaltyczne współpracujące z elektrodą pH i czujnikami poziomu w bioreaktorze do oczyszczania powietrza

Pompki perystaltyczne współpracujące z elektrodą pH i czujnikami poziomu.

Jakie składniki odżywcze są kluczowe dla efektywnej pracy mikroorganizmów w bioskruberze?

Kolonie mikroorganizmów traktują zanieczyszczenia organiczne jako rodzaj pożywienia, które jest źródłem niezbędnego dla ich życia węgla. Dodatkowe substancje odżywcze są dostarczane w postaci  rozpuszczonej w wodzie. Do najczęściej używanych soli mineralnych należą: KH2PO4, KNO3, (NH4)2SO4, NH4Cl, CaCl2, MgSO4, MnSO4, czy FeSO4.


Dlaczego warto inwestować w zaawansowane rozwiązania do monitorowania w systemach oczyszczania powietrza? Korzyści dla klienta

Zastosowanie bioreaktorów pozwala spełnić wymogi obowiązujących przepisów Unii Europejskiej, dotyczących obszaru ochrony środowiska.  Dla przedsiębiorców oznacza to niższe opłaty emisyjne i eliminację ryzyka ponoszenia kar za ich przekroczenie. Proces prowadzony jest w niskiej temperaturze (30°C) oraz pod ciśnieniem atmosferycznym, dzięki temu koszty operacyjne prowadzenia procesu są niskie. Dodatkowo instalacja  nie wymaga stosowania kosztownych katalizatorów, a zastosowana automatyka charakteryzuje się niskimi kosztami eksploatacyjnymi.

Wysoki stopień automatyzacji oraz możliwość monitoringu on-line poprzez system SCADA daje również pewność, że proces przebiega prawidłowo i efektywnie, co przekłada się na jakość usług i zadowolenie klienta.

Szacowany czas pracy instalacji to 20 lat.

dr inż. Damian Kasperczyk, prezes Ekoinwentyka Sp. z o.o. prezentujący wyniki badań, jakie zostały przeprowadzone na terenie Kopalni Siarki „Osiek

Dr inż. Damian Kasperczyk, prezes Ekoinwentyka Sp. z o.o. prezentujący wyniki badań, jakie zostały przeprowadzone na terenie Kopalni Siarki „Osiek" w Osieku, należącej do Grupy Azoty "Siarkopol".

Potrzebujesz więcej informacji?

Jeśli masz pytania dotyczące czujników pomiarowych i systemów automatyki dla bioreaktorów do oczyszczania powietrza możesz skontaktować się z nami za pośrednictwem tego formularza.

Pole obowiązkowe. Proszę podać nazwisko
Pole obowiązkowe. Proszę wprowadzić poprawny adres E-mail

Artur Sabas

Autor

Artur Sabas - Account Manager Artur.Sabas@jumo.net

Komentarze

Zachęcamy do pozostawiania komentarzy za pośrednictwem poniższego formularza. Zostaną one opublikowane online po ich zatwierdzeniu przez nasz proces weryfikacji.


Pole obowiązkowe. Proszę podać imię.
Nazwisko
Pole obowiązkowe. Proszę podać nazwisko.
Pole obowiązkowe. Proszę podać swój adres E-mail.