Dangerous concentration of methane in gasiform emissions and methods of its reduction

Authors

  • Ганна Юріївна Бахарєва National Technical University "Kharkiv Polytechnic Institute" str. Frunze 21, Kharkov, Ukraine, 61002, Ukraine
  • Валентина Олександрівна Юрченко Kharkiv National University road str. Petrovsky, 25, Kharkov, Ukraine, 61002, Ukraine

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2013.14587

Keywords:

Gas emissions, methane, environmental safety, biotechnological detoxification, bioreactor

Abstract

The article is devoted to the problem of reduction of the anthropogenic impact on the environment created by the gasiform emissions from the sewage systems containing methane, by converting this compound into the environmentally safe product. It was proved that the physicochemical cleaning methods do not permit to achieve the removal of this gas to the MPC standards and perform its complete detoxification. It was noted that in the biosphere the detoxification of methane is carried out biologically. Therefore, to bring the concentration of methane in gaseous emissions from the sewage system to the MPC standards the biotechnological method was developed.

It was found that the reason of low efficiency of purification of the gaseous emissions from the sewage systems in degassers and their low operational life is the result of formation of a water film on the surface of load and growth of microorganisms therein, forming sulfuric and nitric acids, which inhibit the growth of methanotrophic bacteria and destroy an adsorbent.

In experimental studies, the possibility of application of the biotechnological method for the detoxification of methane and accompanying compounds in gaseous emissions from the sewage systems was determined. On the basis of these results the biotechnology and a unit – a bioreactor with watered-bed were suggested, the use of which has made it possible to increase the concentration of methane and accompanying compounds in gaseous emissions to the established standards of the MPC. The bioreactor with watered-bed was a two-section unit, in each section of which a specialized microbiocoenosis on acid proof carriers - lavsan pigs was immobilized

Author Biographies

Ганна Юріївна Бахарєва, National Technical University "Kharkiv Polytechnic Institute" str. Frunze 21, Kharkov, Ukraine, 61002

Ph.D., Senior Lecturer

Department of Occupational Safety and Environmental

Валентина Олександрівна Юрченко, Kharkiv National University road str. Petrovsky, 25, Kharkov, Ukraine, 61002

Doctor of Technical Sciences, Professor

Department of Ecology

References

  1. Бахарева, А.Ю. Экологически безопасные методы очистки газообразных промышленных выбросов от формальдегида и метана: Дис… канд. техн. наук: 21.06.01 [Текст] / Бахарева Анна Юрьевна. – Х., 2009. – 210 с.
  2. Вавилин, В.А. Моделирование деструкции органического вещества сообществом микроорганизмов [Текст] / Вавилин В.А., Васильев В.Б., Рытов С.В. – М.: Наука, 1993. – 202 с.
  3. Варфоломеев, С.Д. Биотехнология: кинетические основы микробиологических процессов [Текст] / Варфоломеев С.Д., Калюжный С.В. – Учебное пособие. – М.: Высш. школа, 1990. – 296 с.
  4. Кузнецов, С.И. Методы изучения водных микроорганизмов [Текст] / Кузнецов С.И., Дубинина Г.А. – М.: Наука, 1989. – 286 с.
  5. Яковлев, В.П. Биохимические процессы в очистке сточных вод [Текст] / Яковлев В.П., Карюхина Т.А. – М.: Стройиздат, 1980. – 200 с.
  6. Мякенький, В.И. Микробиологическое окисление метана угольных шахт [Текст] / Мякенький В.И., Курдиш И.К. – К : Наук. думка, 1991. – 148 с.
  7. Жуков, В.Г. Микробиологические методы очистки промышленных вентиляционных выбросов от летучих примесей. Возможности и перспективы практического использования технологии «Биореактор» для борьбы с индустриальными загрязнениями атмосферы [Текст] / В.Г. Жуков, В.О. Попов, В.Г. Хоменков // Наука Москвы и регионов. – М.: Минпромнауки РФ и Московский комитет по науке и технологии. – 2003. – № 3. – С. 61-68.
  8. Пахомов, А.М. Исследование применения газовых биофильтров для удаления дурнопахнущих веществ на очистных сооружениях Курьяновской станции аэрации [Текст] / А.М. Пахомов, В.О. Попов, Д.А. Данилович // Тезисы докладов VI международного конгресса «ЭКВАТЭК – 2004», 1-4 июня 2004г., Москва. – М.: ЗАО «Фирма Сибико Интернейшл», 2004. – С. 73-81.
  9. Бахарева, А. Ю. Математическое описание изменения концентрации биологического окисления метана. [Текст] / А. Ю. Бахарева // Східно-Європейський журнал передових технологій. – Харків: Технологічний центр. – 2011. – № 4/6 (52). – С.4–5.
  10. Бахарева, А. Ю. Газообразные выбросы метана – их источники и эколого-токсикологическая опасность. [Текст] / А. Ю. Бахарева // Вісник Національного технічного університету «ХПІ». Збірник наукових праць. Тематичний випуск: Нові рішення в сучасних технологіях. – Харків: НТУ«ХПІ». – 2011. – № 33. – С. 3–6.
  11. Бахарева, А. Ю. Оценка эффективности работы фильтра из активиро-ванного угля дегазатора при очистке газообразных выбросов из канализационных сетей от метана. [Текст] / В. А. Юрченко, А. Ю. Бахарева // Вісник Національного технічного університету «ХПІ». Збірник наукових праць. Тематичний випуск: Нові рішення в сучасних технологіях. – Харків: НТУ«ХПІ». – 2011. – № 53. – С. 39–44.
  12. Бахарева, А. Ю. Математическое описание изменения удельной скорости биологического окисления метана. [Текст] / В. А. Юрченко, А. Ю. Бахарева // Східно-Європейський журнал передових технологій. – Харків: Технологічний центр. – 2012. – № 1/6 (55). – С.4–6.
  13. Бахарева, А. Ю. Двухсекционный биореактор с омываемым слоем для биологической детоксикации метана и сопутствующих ему веществ в газообразных выбросах из канализационных сетей г. Харькова и его эксплуатация. [Текст] / В. А. Юрченко, А. Ю. Бахарева // Вісник Національного технічного університету «ХПІ». Збірник наукових праць. Тематичний випуск: Нові рішення в сучасних технологіях. – Харків: НТУ«ХПІ». – 2012. – № 1. – С.108–113.
  14. Lawrence, A.W. Unified basis of biological treatment design and operation [Текст] / A.W. Lawrence, P. L. McCarty // J. of the Sanitary Engineering Division ASCE. – St. Louis: Monsanto Company. – 1970. – № 3. – Р. 129-141.
  15. Henze, M. Activated Sludge Model № 1 [Текст] / M. Henze, C.P.L.Jr. Grady, W. Gujer, G.v.R. Marais, T. Matsuo // Scientific and Technical Report. – London: IAWPRC. – 1987. – № 1. – Р. 183-189.
  16. Gabrieland, D. Technical and economical analysis of the conversion of a ful-scale scrubber to a biotrickling filter for odour control [Текст] / D. Gabrieland, M.A. Deshusses // Water Sciense and Technology. – Portland: IWAPublishing. – 2004. – № 4. – P. 309-318.
  17. Jan, R. Bath experiment on H2S degradation by bacteria immobilised on activated carbons [Текст] / R. Jan, V.L. Ng, X.G. Chen, A.L. Geng, W.D. Gouhd, H.Q. Duan, D.T. Ling, L.C. Koe // Water Sciense and Technology. – Portland: IWAPublishing. – 2004. – № 4. – P. 299-308.
  18. Barbosa, V.L. Hydrogen sulphide removal by activated sludge diffusion [Текст] / V.L. Barbosa, D. Dufol, J.L. Callan, R. Sneath, R.M. Stuetz // Water Sciense and Technology. – Portland: IWAPublishing. – 2004. – № 4. – Р. 199-205
  19. King, G. M. Distribution of rate and methaneoxidation in sediments of the Florida Everglades [Текст] / G.M. King // Applied and Enviromental Microbiology. – Washington: ASM. – 1990. – № 9. – Р. 2902-2911.
  20. Bahаrеvа, A.Y. (2009). Ekologicheski bezopasnie metodi ochistki gazoobraznih promishlennih vibrosov ot formaldegida i metana: Dis… kand. tehn. nauk: 21.06.01 / Bahаrеvа Anna Yurievna, 210.
  21. Vavilin, V.A., Vasiliev, V.B., Ritov, S.V. (1993). Modelirovanie destrukzii organicheskogo veshestva soobshestvom mikroorganizmov, 202.
  22. Varfolomeev, S. D. Kaliyzhniy, S.V. (1990). Biotehnologiya: kineticheskie osnovi mikrobiologicheskih prozessov. Uchebnoe posobie, 296.
  23. Kuznezov, S. I. Dubinina, G.A. (1989). Metodi izucheniya vodnih mikroorganizmov / Kuznezov S.I., – M.: Nauka, 286.
  24. Yakovlev, V.P., Kariuhina, T.A. (1980). Biohimicheskie prozessi v ochistke stochnih vod / Yakovlev V.P.Stroyizdat, 200.
  25. Miakenkiy, V.I. Kurdish, I.K. (1991). Mikrobiologicheskoe okislenie metana ugolnih shaht / Miakenkiy V.I. Nauk. dumka, 148.
  26. Zhukov, V.G., Popov, V.O., Homenkov, V.G. (2003). Mikrobiologicheskie metodi ochistki promishlennih ventiliazionnih vibrosov ot letuchih primesey. Vozmozhnosti i perspektivi prakticheskogo ispolzovaniya tehnologii «Bioreaktor» dlia borbi s industrialnimi zagriazneniyami atmosferi. Nauka Moskvi i regionov. Minpromnauki RF i Moskovskiy komitet po nauke i tehnologii, 3, 61-68.
  27. Pahomov, A.M., Popov, V.O., Danilovich, D.A. (2004). Issledovanie primeneniya gazovih biofiltrov dlia udaleniya durnopahnushih veshestv na ochistnih sooruzheniyah Kurianovskoy stanzii aerazii. Tezisi dokladov VI mezhdunarodnogo kongressa «EKVATEK – 2004», 1-4 iyunia 2004g., Moskva. – M.: ZAO «Firma Sibiko Interneyshl», 73-81.
  28. Bahareva, A. Y. (2011). Matematicheskoe opisanie izmeneniya konzentrazii biotehnologicheskogo okisleniya metana. Shidno-Evropeyskiy zhurnal peredovih tehnologiy. – Harkiv: Tehnologichniy zentr. 4/6 (52), 4–5.
  29. Bahareva A.Y. Gazoobraznie vibrosi metana – ih istochniki i ekolo-gotoksikologicheskaya opasnost. / A.Y. Bahareva // Visnik Nazionalnogo tehnichnogo universitetu «HPI». Zbirnik naukovih praz. Tematichniy vipusk: Novi rishenia v suchasnih tehnologiyah. – Harkiv: NTU«HPI». – 2011. – № 33. – S. 3–6.
  30. Bahareva A.Y. Ozenka effektivnosti raboti filtra iz aktivirovannogo uglia degazatora pri ochistke gazoobraznih vibrosov iz kanalizazionnih setey ot metana. / V.A. Yurchenko, A.Y. Bahareva // Visnik Nazionalnogo tehnichnogo universitetu «HPI». Zbirnik naukovih praz. Tematichniy vipusk: Novi rishenia v suchasnih tehnologiyah. – Harkiv: NTU«HPI». – 2011. – № 53. – S. 39–44.
  31. Bahareva, A.Y., Yurchenko, V.A. (2012). Matematicheskoe opisanie iz-meneniya udelnoy skorosti biologicheskogo okisleniya metana. Shidno-Evropeyskiy zhurnal peredovih tehnologiy. – Harkiv: Tehnologichniy zentr, 1/6 (55), 4–6.
  32. Bahareva, A.Y., Yurchenko, V.A. (2012). Dvuhsekzionniy bioreaktor s omivaemim sloem dlia biologicheskoy detoksikazii metana i soputstvuyushih emu veshestv v gazoobraznih vibrosah iz kanalizazionnih setey g. Harkova i ego ekspluataziya. Visnik Nazionalnogo tehnichnogo universitetu «HPI». Zbirnik naukovih praz. Tematichniy vipusk: Novi rishenia v suchasnih tehnologiyah. – Harkiv: NTU«HPI», № 1, 108–113.
  33. Lawrence, A.W., McCarty, P. L. (1970). Unified basis of biological treat-ment design and operation. J. of the Sanitary Engineering Division ASCE. – St. Louis: Monsanto Company, 3, 129-141.
  34. Henze M. Activated Sludge Model № 1 / M. Henze, C.P.L.Jr. Grady, W. Gujer, G.v.R. Marais, T. Matsuo // Scientific and Technical Report. – London: IAWPRC. – 1987. – № 1. – Р. 183-189.
  35. Gabrieland, D. (2004). Technical and economical analysis of the conversion of a ful-scale scrubber to a biotrickling filter for odour control / D. Gabrieland, M.A. Deshusses // Water Sciense and Technology. – Portland: IWAPublishing, 4, 309-318.
  36. Jan, R., Ng, V.L., Chen, X.G., Geng, A.L., Gouhd, W.D., Duan, H.Q., Ling, D.T., Koe, L.C. (2004). Bath experiment on H2S degradation by bacteria immobilised on activated carbons. Water Sciense and Technology. – Portland: IWAPublishing, 4, 299-308.
  37. Barbosa, V.L., Dufol D., Callan, J.L. , Sneath, R., Stuetz, R.M. (2004). Hydrogen sulphide removal by activated sludge diffusion. Water Sciense and Technology. – Portland: IWAPublishing. – 2004. – № 4. – Р. 199-205
  38. King, G. M. (1990). Distribution of rate and methaneoxidation in sediments of the Florida Everglades. Applied and Enviromental Microbiology. – Washington: ASM, 9, 2902-2911.

Published

2013-06-20

How to Cite

Бахарєва, Г. Ю., & Юрченко, В. О. (2013). Dangerous concentration of methane in gasiform emissions and methods of its reduction. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 3(11(63), 8–11. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2013.14587

Most read articles by the same author(s)