Környezetvédelem | Levegőtisztaság » Szagok, szag- és bűzcsökkentés

Szagok, szag- és bűzcsökkentés • Szag: A levegőben levő és terjedő olyan szennyezőanyagok, amelyek a szaglószervekben (többnyire kellemetlen) ingereket okoznak (szag-anyag). - Illat: kellemes szag - Bűz: nagyon kellemetlen és tartós hatás esetén szagártalmat is okozó szag. Levegőtisztaság védelmi szempontból egy szagkeverék jellegét, összhatását az egyes komponensek együtthatása alakítja ki. A szaglás az egyik eleme az érzékszervi tulajdonságoknak is. • Szaganyag (Ozmofor anyag): Tágabb értelemben minden, szagérzetet keltő, szagingert okozó, szagot terjesztő (szagos) anyag, elsősorban azonban az erősen szagos és szándékos szaghatást kiváltó anyag. A szaganyagok kellemetlen szaghatása, súlyosabb esetben a szagártalom valamely jellegzetes szaghordozó (ozmofor) funkciós csoportjával (pl. -SH, -SR, -CHO stb) hozható kapcsolatba A szaglás: Az orr fő funkciója a szaglás és a légzés. Az orrban található a szaglóhám (Bowman

sejtek, alapsejtek, szaglósejtek), ill. az V agyideg orrüregi végződések A szaglás mechanizmusa: Az orrüregben levő szaglósejtek membránjában receptor-fehérjék találhatóak, amelyek a szagkötő fehérjékkel lépnek kapcsolatba. Egy szaglósejt érzékenységét a membránjában lévő receptor-fehérjeszám határozza meg. Egy-egy szagra több receptor is érzékeny, ill egy-egy receptor ingerlése több receptort is ingerületbe hozhat. A receptorok ingerlésének bonyolult kombinációi alakítják ki a szagérzetet. A szaglósejtek az ingerületet a szaglógumóba továbbítják (agyba), ahol az ingerület a mitriális sejtekre vagy gátló idegsejtekre tevődik át. Ezenkívül keresztkapcsolat biztosító idegsejtek is találhatóak itt. Az ingerület innen az uncusba, majd a thalamusba, nagyagy homloki lebenyébe, limbikus rendszerbe és a hypothalamusba szállítódik. Szaganyagok keletkeznek különböző légszennyező forrásokból kikerülő gázok és

gőzök által. A bűzös gázok között megtalálhatók pl. aldehidek, merkaptánok, ketonok, aminok, kis molekulájú zsírsavak, észterek, szerves savak, egyszerű és aromás kéntartalmú vegyületek. Ezek a szaganyagok már kis koncentrációban is jelentős szaghatást okoznak a szagforrások környezetében. Műszeres koncentrációméréssel és érzékszervi vizsgálatokkal meghatározták az egyes szaganyagok szaglási küszöbértékét (szaglási határ), amely azt a szaganyag koncentrációt jelenti, amelyet egy átlagos orral rendelkező ember már érzékelni tud. A szaghatást kiváltó összetevők meghatározásánál kb. 400 féle szaghatást okozó vegyületet különítettek el Ilyen pl záptojás szagú (kén-hidrogén), szúrós szagú (ammónia), orrfacsaró (klór, formaldehid) stb. Ezeket a szaganyagokat általában több vegyület keveréke eredményezi. Szaganyagok hatásai: Allergiás reakciók, köhögés, légzési zavarok, légzésszám változás,

kapkodó légzés, kábultság, alvászavarok, fejfájás, láz, rosszullét, gyomorpanaszok, étvágytalanság, élelem- és folyadékfelvétel csökkenése, émelygés, hányinger, hányás. A kellemetlen szaganyagok - megzavarhatják a mindennapi életvitelt, - állandó konfliktusok és viták az állattartó szomszédokkal, - a levegő szennyezettségétől való vélelem, - ablakok zárva tartása, - a látogatók elmaradása, hiánya egy turisztikai célpont esetében. -1- A szag mérése: A bűzös anyagok azonosítására, mennyiségi meghatározása gázkromatográfiás elemzéssel történik. Ennek során a szétválasztott szennyező anyagok érzékelésére és azonosítására lángionizációs detektort használnak. A kiértékelést tömegspektrométeres vizsgálatokkal lehet még biztosabban elvégezni. A szag koncentrációjakor mérésekor fellép nehézségek: - a vizsgálat hosszú, idő-, anyag- és műszerigényes, - csak laborban végezhető, ezért

költséges is, - az egyes komponensek koncentrációiból nem lehet a tényleges szag jellegére/nagy-ságára következtetni. - a koncentráció gyakran a mérési határ alatt van: 10-12 M – 10-18 M Ezzel párhuzamosan érzékszervi vizsgálatot is végeznek. Ilyenkor egyszerre több ember munkájára van szükség, hogy a szagkeverék szaghatását kiértékelhessék, így az eredmény megalapozottabb. A vizsgálat során nehézségek is fellépnek: - a megítélés szubjektív, egyénhez kötött, - az orr elfárad egy idő után, Az érzékszervi vizsgálatot többféleképp lehet elvégezni: - közvetlen szagészlelés - olfaktomertia - statikus - dinamikus A nehézségek kiküszöbölése végett „mesterséges orr”-ral próbálják a vizsgálatokat még pontosabban elvégezni. Dinamikus olfaktometria: - Hígítási szám meghatározása: Z  Vm  Vh , ahol V m a mintagáz térfogatárama [m3/s], V h a Vm hígítógáz térfogatárama [m3/s]. - Szagkoncentráció:

Z = Z’ · *c 0 , ahol Z [SZE/m3], c 0 a szagküszöbnél mért szagkoncentráció [SZE/m3]. - Szagkibocsátás: E = Z* · V sz , ahol E [SZE/s], V sz a szennyezett levegő térfogatárama [m3/s]. - A szennyezett levegő térfogatárama: V sz = v* · A, ahol v a szennyezett levegő áramlási sebessége [m/s], A az áramlási keresztmetszet [m2]. - Fajlagos szagkibocsátás: E’ = E / n, ahol E’ [SZE/s*SZÁ], n az istállóban tartott állatok összes testtömege [SZÁ]. A dinamikus olfaktometria elvégzésére egyszerre 4 személy szükséges. Folyamatosan a felére hígítják a mintákat, melyeket úgy kell érzékelni, hogyha a maszkban megérzi a szagot az illető, akkor egy gomb megnyomásával regisztrálja az értéket, amit számítógéppel kiértékelnek. A hígítást is a számítógép végzi. A mérésre alkalmas személyek 18-50 év közöttiek, nem szenved meghűléses betegségben, a mérés előtti 30 percben nem étkezett és nem dohányzott, nem evett erősen

fűszeres ételt a vizsgálat napján, nem használt erős illatú kozmetikumot a mérés előtt. A kor, a nem, a szaglóképesség és az idegi állapot jelentősen befolyásolja a szag hatására kiváltott reakciót. Ahhoz, hogy egy anyag szaghatást okozzon a környezetben az szükséges, hogy koncentrációja a szagküszöbérték szintjét elérje, víz- és zsíroldható legyen. Bűzforrások: - állattenyésztő üzemek, - állati hulladékokat feldolgozó üzemek, - növényi hulladékokat feldolgozó üzemek, - hulladéklerakó telepek, - szennyvíztisztítók, -2- - vegyipari folyamatok (pl. lakk- és festékgyártás), - biokémiai ipar, - élelmiszeripari folyamatok (pl. hús- és halfüstölő üzemek) stb A szag kialakulását és a keletkezett szaghatás mértékét pl. állattartás esetén befolyásolja - a tartott állat faja, - a tartási mód: almozott, almozatlan, - a takarmányozás módja, - a takarmány minősége, - a trágya minősége,

nedvességtartalma, - itató- és etető berendezések minősége, - a trágyaeltávolítás gyakorisága, stb. A szag kibocsátásának csökkentésére két alapvető módszer alkalmazható: az aktív és a passzív védelem. - Aktív megoldások (már a technológiai tevékenység során csökkentjük a szaganyagok keletkezésének lehetőségét): - zárt technológiai folyamat. - megfelelő alapanyagok megválasztása, - technológiai változtatással, - telephely kijelölése - településen kívül, - makro/mikroklimatológiai viszonyok figyelembevétele, - geográfia - védősáv, védőgyűrű fákból - kibocsátó folyamat jobb kézbentartása - készülékek szivárgásának megelőzése, - szívásos rendszerek (nyomásos helyett), - helyes nyersanyag tárolás és adagolás, - hőmérséklet csökkentése (illékony vegyületeknél), - más műveletek a technológiai sorban - pl. bepárlás helyett fagyasztva szárítás, - jelölőgáz az istállóban: NH 3 , - Passzív

megoldások (utólagosan kezeljük a szagszennyezett levegőt): - csővégi megoldások, - szagszennyezett levegő utólagos kezelése, - termikus oxidáció, - katalitikus oxidáció, - nedves mosás, - adszorpció, - biológiai tisztító eljárások, pl. bioszűrők, - maszkírozás (elfedés) vagy közömbösítés, - általában igen költségesek, továbbá felléphetnek másodlagos szennyezési problémák. -3- Az illékony szerves vegyületek (VOC) eltávolításának lehetőségei és megoldásai Egy adott gáztisztítási módszer kiválasztását technológiai és gazdasági megfontolások alapján tehetjük meg. VOC-szennyezés kinyerése kondenzációval: Viszonylag magas VOC koncentráció és kis áramlási sebességek esetén kondenzációval is próbálkozhatunk, ami lehetővé teszi az oldószer-visszanyerést. Ez környezetvédelmi és gazdaságossági szempontból is előnyös. Pl csőköteges hőcserélőn (a csövekben ütközőfelületeket vannak a

cseppleválás elősegítésére) átvezetve a szennyezett levegőt, az ütközőfelületekről 75-80%-os folyadékleválás is elérhető, ha a hűtőközeg cseppfolyós nitrogén. A visszanyert oldószer újrahasznosítható, de nagy a hidegenergia-igénye. Alacsony hőmérsékleten számolni kell a víz és a CO 2 kondenzációjával és kifagyásával, ami duguláshoz vezethet. VOC-szennyezés kinyerése adszorpcióval: Csak alacsony hőmérsékleten hatásos, ezért az elszívott levegőt a porleválasztás után hűteni kell. Ezután az adszorberbe vezetik (ami lehet állóágyas vagy forgóágyas) a levegőt. Az adszorbens általában aktívszén, amit éles vízgőz bevezetésével regenerálnak A megkötött oldószer tiszta, mely újrahasznosítható. VOC-szennyezés kinyerése abszorpcióval: A gáz-folyadék abszopció alkalmazása is alacsony hőmérsékletet igényel, az igazi probléma azonban a megfelelő oldószer megtalálása, hiszen szerves anyagok

eltávolítására a víz alkalmatlan. A szerves oldószerek köre szűk és drága Elsősorban könnyű szénhidrogének elnyeletése nehézolajban elvégezhető; erre a célra használatos a töltetes abszorpciós kolonna. Napjainkban N-metil-pirrolidont alkalmaznak leginkább, azonban ez rendkívül drága, de jól működő oldószer-visszanyeréssel a veszteségek minimálisra csökkenthetők. VOC-szennyezés kinyerése membráneljárással: Egy megfelelő polaritású membránnal elérhető, hogy a szennyezett levegőből csak a szerves komponensek lépjenek át a membránszűrés vagy a fordított ozmózis elvén működő berendezésben. A szennyezett levegőt először egy porszűrőn vezetjük át, mivel a membránok nagyon érzékenyek a porszennyezésre, majd a hőcserélőben felmelegítjük 5060°C-ra, ami az elválasztás és a víz kondenzációjának kizárása szempontjából optimális. A vákuumkamrában levő membránokon csak az apoláros komponensek haladnak át,

a levegő fő alkotói viszont nem. Az áthaladt oldószergőzök egy hűtőkondenzátorba kerülve összegyűjthető VOC-szennyezés ártalmatlanítása kémiai eljárásokkal: A kémiai eljárásokkal a szennyező, veszélyes komponenseket a környezetre ártalmatlan vegyületekké alakíthatjuk át. Ilyen pl az oxidáció, -4- mivel a szerves komponensek oxidálhatók, égethetők, s a reakció végtermékei a CO 2 és a víz nem jelent környezeti problémát. A szerves szennyezés oxidációját többféle módon végezhetünk el, de feltétlenül figyelembe kell venni a nagymértékű levegőfelesleget, ami ugyan a teljes oxidáció szempontjából kedvező, de a szükséges hőmérséklet eléréséhez, mondjuk a termikus oxidációnál, nagy mennyiségű levegőt kell felmelegíteni, amihez az égésből származó exoterm hő nem elégséges. a) Ártalmatlanítás termikus oxidációval (égetéssel): Pl. egy üzem energiaellátására szolgáló kazánok

levegőellátása biztosítható az elszívott levegő felhasználásával, hiszen a táplevegőt egyébként is elő kell melegíteni, erre a kilépő füstgázok hulladékhője szolgál. A levegő (és gáztüzelés esetén a gáz) előmelegítése regeneratív és rekuperatív módon lehetséges A regeneratív hőcserélőben szakaszosan, azonos térben, de különböző időben játszódik le az előmelegítés, ill. hőhasznosítás, míg a rekuperatív módszerrel folyamatosan, külön térben, de egyidejűleg megy végbe. Rekuperatív hőcserekor a felmelegítendő gázokat olyan csöveken áramoltatják keresztül, amelyeket kívülről a berendezésből távozó forró füstgázokkal fűtenek. Regeneratív előmelegítéskor a berendezésből távozó forró füstgázokat tűzálló téglákkal bélelt kamrákon áramoltatják keresztül, ahol a téglák az izzás hőmérsékletére hevülnek, majd átvezetik ezeken a kamrákon a fűtőgázt és a levegőt. A technológia

előnye, hogy a szennyezés energetikailag hasznosul. Hátránya, hogy klórtartalmú szennyezések esetén nem alkalmazható, mert dioxinok képződhetnek. Segédtüzeléses termikus égetés is alkalmazható, ahol a földgáz a segéd tüzelőanyag, s az égéshőt a belépő szennyezett levegő előmelegítésére használják. Ha egy üzem levegője „telített” a VOC tartalmú szennyeződésekkel (pl. szénhidrogéniparban), akkor fáklyán történő elégetés jöhet szóba. Ennek feltétele a visszaégés megakadályozása (visszaégésbiztos égőkkel, ill. a kilépő vezetékekbe épített vízzárakkal) b) Ártalmatlanítás katalitikus oxidációval: A nagymennyiségű levegő felmelegítése költséges, ezért a reakció hőmérsékletét csökkenteni kell, ami katalizátorok alkalmazásával érhető el. A gyakorlatban alkalmazható katalizátorok: V 2 O 5 /Al 2 O 3 , V 2 O 5 -TiO 2 , (hordozó nélkül), V 2 O 5 WO 3 /TiO 2 vagy Pt/Al 2 O 3 , Pt/SiO 2 350-400oC

körüli hőmérsékleten a teljes oxidációt segítik elő. A katalitikus oxidációs egységek nem érzékenyek az áramlási sebességre és a VOC koncentrációra. Energiaigényüket részben fedezi az égéshő, de a belépő szennyezett levegőt elő kell melegíteni. c) Ártalmatlanítás biológiai oxidációval (biofilter): Az oxidáció hőmérséklete jelentősen csökkenthető, ha a VOC szennyezés mikrobiális úton is oxidálható (mint pl. a szennyvíztisztításnál, csak itt a szerves anyag nem a vízből, hanem a levegőből érkezik) A biológiai oxidáció töltetes oszlopos eljárással és eleveniszapos technológiával megvalósítható. A levegőből érkező szerves komponensek általában nem jelentenek teljes értékű tápanyagot a mikrobák számára, ezért ezeket pótlólagosan kell hozzáadni a rendszerhez. Ez úgy is elérhető, hogy a töltetes oszlopokban természetes eredetű, levegővel átjárható szerkezetű töltetet alkalmaznak, ilyen

például a tőzeg, vagy a komposzt, melyeknél csak a kellő mértékű nedvesítésről kell gondoskodni. Ilyen „biofiltereket” gyakran alkalmaznak természetes eredetű, nagy szagterhelésű technológiák (sertéstelepek, állati fehérje feldolgozók, stb.) elszívott levegőjének kezelésére. d) Ártalmatlanítás nagyhatékonyságú oxidációs eljárásokkal: Környezeti hőmérsékleten működnek a nagyhatékonyságú oxidációs eljárások, melyek során valamilyen aktív oxidálószer (vagy katalizátor) alkalmazásával, környezeti hőmérsékleten valósítható meg a VOC emisszió oxidatív ártalmatlanítása. -5- „A környezeti hőmérsékleten és nyomáson megvalósított vízkezelési eljárások, melyek során a hatékony víztisztításhoz elegendő mennyiségű hidroxilgyök képződik”. Ezek az eljárások mára már az illékony szerves vegyületek oxidációjára is használatosak, azonban egyes esetekben a reakció maga vizes fázisban

játszódik le. Napjainkban a következő technológiákat sorolhatjuk a nagyhatékonyságú oxidációs eljárásokhoz : - nedves levegős oxidáció; - elektrokémiai oxidáció; - szuperkritikus nedves oxidáció; - oxidáció ózonnal és hidrogén-peroxiddal – peroxon eljárás; - Fenton-reakció; - UV fotolízis; - hidrogén-peroxid-UV; - ózon-UV; - ózon-hidrogén-peroxid-UV; - fotokatalitikus lebontás vizes félvezető diszperzióban; - foto-Fenton reakció; - ultrahangos kezelés. Ezekben a folyamatokban oxidáló ágensként a levegő oxigénje, a hidrogén-peroxid vagy az ózon játszik szerepet, ezen komponensek aktív oxigéntartalma jelentősen meghaladja a szokásos oxidálószerekét, ráadásul nem képződik káros, vagy környezetszennyező melléktermék. Ózonnal működő technológia: A szennyezett levegő egy porleválasztó egységen át lép be a készülékbe, majd az ózon diffúzőrön keresztülhaladva keveredik ózontartalmú, az ózongenerátorból

származó levegővel. Ezután a gázelegy oxidációs katalizátoron halad keresztül (100°C). Az O 3 nagy része itt elhasználódik Szükséges egy második katalizátorágy, ami a megmaradt O 3 -t semlegesíti. Ez a reakció aktívszénre vitt palládiummal valósul meg. Fotokatalitikus oxidatív lebontás: UV sugárzás segítségével fotokatalizátor (általában TiO 2 ) felületén lejátszó oxidációs reakciókban megy végbe a szerves anyag lebontása. -6-