استفاده از اوزون در هاضم زباله

وجود هیدروژن سولفید (H₂S) در بسیاری از موارد به خصوص در کارخانه‌های گاز زیستی، ایجاد مسئله می‌کند. در متن پیش رو، به طور خاص بر کارخانه‌های گاز زیستی دو مرحله‌ای که در آنجا هاضم‌های بی‌هوازی از واحد در حال ارتقای متان جدا می‌شوند، متمرکز می‌شویم. در چنین وضعیتی که غلظت‌های بالای H₂S از پیش در هاضم شکل گرفته، تزریق اوزون، می‌تواند منجر به تقلیل آن شود.

استفاده از اوزون جهت ارتقای متان

از آنجا که هاضم در شرایط بی‌هوازی (یا به عبارت دیگر عدم حضور اکسیژن) فعالیت دارد، در تزریق اوزون لازم است که جوانب احتیاط رعایت شود. تزریق در کیسه‌ی هوایی بالای بستر واکنش میکروبی انجام می‌پذیرد. همچنین به عنوان جایگزین، می‌توان از افزودن یک مخزن میان هاضم و واحد ارتقای متان بهره برد. این راه‌حل، برای شرایط بی‌هوازی ایمن‌تر می‌باشد اما هزینه‌های اضافی مربوط به نصب را نیز می‌طلبد.

کیسه‌ی هوایی که در بالای بستر واکنش جای گرفته است، حجم نسبتا زیادی از اوزون را جهت واکنش با هیدروژن سولفید ارائه می‌دهد. بنابراین، واکنش اکسیداسیون با اوزون، بسیار موثر واقع می‌شود. تبدیل هیدروژن سولفید به عنوان یک مورد مرجع برای هاضم اوزون‌زده شده، در شکل زیر خلاصه شده است.

همان‌طور که نشان داده شد، اوزون به صورت موفقیت‌آمیز با تبدیل بیش از 80 درصد، بر H₂S تاثیر می‌گذارد. این بدان معنی است که اوزون پیش از مرحله‌ی ارتقای متان، قادر به کاهش غلظت H₂S از 500 تا 1000 ppm به 75 تا 150 ppm می‌باشد. ما بر اساس شرایط و مقتضیات دریافتی، دامنه‌ای از راه حل های اختصاصی را ارائه می‌دهیم که منجر به بهینه‌سازی حذف H₂S و کاهش مصرف انرژی می‌شود. بر اساس واکنش زیر، H₂S با تبدیل به SO₂ سبب تقلیل مشکلات مرتبط با بویایی و خوردگی می‌شود.

H₂S + O₃ → SO₂ + H₂O

همانند سایر کاربردهای اوزون، در این زمینه نیز هیچ‌گونه محصول جانبی مضری تولید نمی‌شود. SO₂ بسیار کمتر از H₂S خاصیت خورندگی دارد و با بویی 1000 بار خفیف‌تر از آن همراه است. بدین ترتیب در حل مشکل‌های بویایی نقش به‌سزایی ایفا می‌کند.

در قیاس با سایر فناوری‌ها، اوزون در بر دارنده‌ی مزایای بی‌شماری جهت کاهش H₂S در هاضم‌ها می‌باشد. به عنوان مثال، استفاده از کلرید آهن در بستر زیستی، چندین سال است که رواج دارد؛ اما، این فرایند نیازمند هزینه‌های عملکردی بسیار بالایی می‌باشد چرا که کلرید آهن در روند هضم بی‌هوازی به طور مداوم مصرف می‌شود. به علاوه، ممکن است مشکلاتی در رابطه با خوردگی، به دلیل پتانسیل بالای کلرید آهن در این خصوص نیز ایجاد شود.

اوزون‌زنی در مقایسه با هوا و یا تزریق اکسیژن، به دلیل پتانسیل بالای اکسیداسیون، بسیار کارآمد‌تر عمل می‌کند. به هنگام بهره‌گیری از هوا، وجود نیتروژن، میزان گاز زیستی را به شکل قابل توجهی کاهش می‌دهد؛ چرا که نیتروژن غلطت بالایی دارد و در مراحل بعدی فرایند غیرقابل حذف است. اگر چه استفاده از اکسیژن مشکل کاهش گاز زیستی را حل می‌کند، عملکرد آن در برابر اوزون، در سطح پایین‌تری قرار دارد به این سبب که اکسیژن پتانسیل اکسیداسیون کمتری داشته و واکنش اکسیداسیون آن آرام‌تر از اوزون به وقوع می‌پیوندد. این بدان معنی است که تزریق اکسیژن، نیازمند حجم‌های بسیار وسیع‌تر و زمان‌ واکنش بیشتر می‌باشد. بنابراین به کارگیری تزریق اکسیژن در کارخانه‌هایی که فضای محدودی دارند، امکان‌پذیر نیست. در سوی مقابل، اوزون نرخ واکنش بسیار سریع‌تری دارد که منجر به عملکردی کارآمد حتی در حجم‌های کوچک می‌شود.

مزایای استفاده از اوزون در هاضم برای حذف H₂S

• حذف بالای H₂S (کاهش غلظت به کمتر از 100 ppm)
• بهره‌وری بالای انرژی با هزینه‌های عملکردی کم
• مقدار منعطف و قابل تغییر اوزون مطابق نیازمندی‌ها
• سیستم اتصال و اجرا با حداقل نیاز به نگهداری
• بدون خوردگی یا محصولات جانبی خطرناک
• میزان بالای گاز زیستی