Βιομηχανία

Τρόπος εφαρμογής του Ζεόλιθου

Απευθείας εφαρμογή πάνω στην κοπριά και κομποστοποίηση

• Απορρόφηση του αμμωνίου προτού την μετατροπή του σε αμμωνία, μειώνοντας τις απώλειες αζώτου κατά 50%.
• Μείωση των δυσάρεστων οσμών και την παρουσία μυγών.
• Ποσότητα εφαρμογής ζεόλιθου: 2%

Ενώσεις Αζώτου

Οργανικά δεσμευμένο άζωτο

Δεσμευμένο σε οργανικό υλικό χωρίς να αποδίδεται στο έδαφος

Αμμωνία (NH3)

Αέριο που διαφεύγει στην ατμόσφαιρα

Αμμώνιο (NH4+)

Εμπλουτίζει το έδαφος

Νιτρικά (NO3-)

Η οξείδωση με την επίδραση βακτηρίων μετατρέπει την αμμωνία σε νιτρικά, τα οποία είναι τοξικά για το έδαφος

Νιτρώδη (NO2-)

Η οξείδωση των νιτρικών από βακτήρια, τα μετατρέπει σε νιτρώδη, τα οποία εμπλουτίζουν σε άζωτο το έδαφος (είναι διαλυτά στο νερό)

Παράμετροι Κομποστοποίησης

Συστατικά του Κομπόστ: Θρεπτικά συστατικά, άνθρακας και άζωτο.

Θρεπτικά συστατικά: Η επάρκεια σε φώσφορο, κάλιο, ασβέστιο, σίδηρο, βόριο, χαλκό, κλπ., είναι απαραίτητη για τον μεταβολισμό των μικρο-οργανισμών.

Άνθρακας και άζωτο: Τα 2 βασικότερα συστατικά του κομπόστ είναι ο άνθρακας και το άζωτο. Η ιδανική αναλογία C:N κατά βάρος θα πρέπει να είναι 30:1. Χαμηλό ποσοστό άνθρακα συνεπάγεται περίσσεια αζώτου, το οποίο εξατμίζεται σε μορφή αμμωνίας και δημιουργεί δυσοσμία. Υψηλό ποσοστό άνθρακα αναστέλλει την ανάπτυξη μικρο-οργανισμών και το κομπόστ παραμένει ψυχρό, με αποτέλεσμα να καθυστερεί η ωρίμανση. Ένα κομπόστ σε ωρίμανση θα πρέπει να έχει αναλογία C:N 10-15:1 διότι οι μικρο- οργανισμοί θα μετατρέψουν τα 2/3 του στερεού άνθρακα σε διοξείδιο του άνθρακα.

Οι πηγές του άνθρακα και του αζώτου είναι:

Μικροοργανισμοί: Οι κυριότεροι μικρο-οργανισμοί στο κομπόστ είναι τα αερόβια βακτήρια και οι μύκητες. Εάν δεν υπάρχει αρκετό οξυγόνο, το κομπόστ γίνεται αναερόβιο, οι μικρο-οργανισμοί καταστρέφονται

και το κομπόστ αποκτά μυρωδιά σαπίλας.

Συνθήκες Κομπόστ

Οξυγόνο: Οι μικρο-οργανισμοί επιβιώνουν με 5% οξυγόνο, αλλά μια περιεκτικότητα >10% είναι ιδανική. Η παροχή οξυγόνου γίνεται συνήθως με ανάδευση ή με την παροχή αέρα υπό πίεση.

Υγρασία: Το κομπόστ πρέπει να έχει υγρασία 40-60%.

pH: pH μεταξύ 5.5-8.5 θεωρείται ιδανικό για τους μικρο-οργανισμούς.

Θερμοκρασία: Η θερμοκρασία πρέπει να είναι μεταξύ 55-70o C.

Διαχείριση Κομπόστ

Ανάδευση: Αν η θερμοκρασία πέσει κάτω από τους 50oC ή ανέβει πάνω από τους 65oC, απαιτείται ανάδευση.

Νερό: Αν το κομπόστ είναι ξηρό, θα πρέπει να προστεθεί νερό κατά την ανάδευση.

Διάρκεια: Η διαδικασία φυσικής κομποστοποίησης διαρκεί 6-9 μήνες. Ωστόσο, υπό ειδικές συνθήκες εντός δεξαμενών μπορεί να διαρκέσει μόνο 30 ημέρες.

Ποσότητα: Η απώλεια διοξειδίου του άνθρακα και υγρασίας ενδέχεται να μειώσει την ποσότητα του κομπόστ κατά 50% ή και περισσότερο.

Διαχείριση Οσμών

Πώς επιδρά ο Ζεόλιθος

Ο ζεόλιθος έχει την ικανότητα να ανταλλάσει το αμμώνιο εντός της κρυσταλλικής του δομής. Το κρυσταλλικό πλέγμα του ζεόλιθου είναι αρνητικά φορτισμένο και διαθέτει την ικανότητα να δεσμεύει τα θετικά φορτισμένα αμμώνιο και κάλιο, τα οποία παρέχονται στους μικροοργανισμούς.

Πώς το Κομπόστ με Ζεόλιθο επιδρά στο έδαφος

Ο ζεόλιθος περιέχει 3.5% κάλιο, το οποίο θεωρείται θρεπτικό συστατικό για το έδαφος. Επίσης, κατακρατεί το 55% του βάρους του σε υγρασία, την οποία αποδίδει κατά τις περιόδους ξηρασίας.

Το έδαφος απελευθερώνει υδρογόνο (H+1), το οποίο ανταλλάσσεται με αμμώνιο (NH4+1) εντός του κρυσταλλικού πλέγματος του ζεόλιθου, το οποίο στη συνέχεια εμπλουτίζει το έδαφος σε άζωτο.

Η υγρασία κατακρατείται εντός του μικρο- πορώδους πλέγματος του ζεόλιθου και στη συνέχεια παρέχεται στο έδαφος.

Διαχείριση οσμών με τη χρήση Ζεόλιθου

Βιομηχανία

Χημικά

Ο ζεόλιθος απορροφά και οσμές από χρώματα, διαλυτικά, αλκοόλες, PCB, MTBE, πετρέλαιο, λιπαντικά, βενζίνη, ουρία, οξέα, κλπ.

Νοσοκομεία και σχολεία

Ο ζεόλιθος απορροφά οσμές από εμετό, αίμα, ουρία, περιττώματα, κλπ.

Καθαρισμοί

Ο ζεόλιθος απορροφά οσμές από δύσοσμα υγρά κηλίδων σε πεζοδρόμια και οδοστρώματα. Απλά εφαρμόζεται μέχρι να απορροφήσει και μετά συλλέγεται.

• Μέσο απορρόφησης κηλίδων για αεροδρόμια
• Εργοστάσια κρέατος και ιχθύος
• Πρατήρια καυσίμων

ΧΥΤΑ

• Χώροι Υγειονομικής Ταφής Απορριμμάτων
• Λίμνες Τελμάτων Μεταλλείων

Διαχείριση Οσμών Υδάτων

• Ύδατα κτηνοτροφικών μονάδων
• Ύδατα ιχθυοκαλλιεργειών
• Διαχείριση δυσάρεστων οσμών σε αποχετεύσεις
• Ο ζεόλιθος απορροφάει το αμμώνιο προτού μετατραπεί σε αμμωνία και προκαλέσει δυσάρεστες οσμές
• Απορροφάει την άλγη

Διαχείριση δυσάρεστων οσμών από μούχλα και μύκητες σε φυτόχωμα

Ο ζεόλιθος είναι φυσικό προσροφητικό μέσο υγρασίας και δυσάρεστων οσμών. Αποτρέπει την ανάπτυξη μούχλας που δημιουργεί μυκοτοξίνες.

Καθαρισμός Υδάτων & Βιολογικός Καθαρισμός Λυμάτων

Καθαρισμός Υδάτων

Μια από τις μεγαλύτερες καθημερινές του χρήσεις είναι για συστήματα αποσκλήρυνσης (φίλτρα ιοντικής ανταλλαγής) και φίλτρανσης νερού. Στα φίλτρα ιοντικής ανταλλαγής, ο ζεόλιθος δεσμεύει τα ιόντα ασβεστίου και μαγνησίου και απελευθερώνουν ιόντα νατρίου στη θέση τους, έτσι ώστε το νερό να γίνεται πιο μαλακό αλλά και πιο πλούσια σε νάτριο.
Η προσθήκη του φυσικού ζεόλιθου στα ύδατα, έχει ως αποτέλεσμα τη δέσμευση ανόργανων, οργανικών, οργανομεταλλικών, αερίων, βακτηριδίων, κυανοβακτηριδίων, μετάλλων και ραδιονουκλιδίων σε ποσοστό που κυμαίνεται από 20% έως 100%. Ο ζεόλιθος εμπλουτίζει το νερό σε οξυγόνο (οξυγωνούχα ρεύματα) και ρυθμίζει το pH των υδάτων προς το ουδέτερο, αυξάνοντας ή μειώνοντας αυτό, ανάλογα με την οξύτητα ή αλκαλικότητα των υδάτων. 

Βιολογικός Καθαρισμός Λυμάτων

Ο Ζεόλιθος εφαρμόζεται σε συστήματα ενεργού λάσπης γιατί προσελκύει σωματίδια και βαρέα μέταλλα. Ελαχιστοποιεί τις οσμές και βελτιώνει σημαντικά την λάσπη. Μειώνει τις απαιτήσεις για χρήση πολυμερών στην αφυδάτωση τις ιλύος και τις απαιτήσεις μεταλλικών αλάτων για την καθίζηση του φωσφόρου.
Τα βακτήρια αναπτύσσονται στην επιφάνεια του ζεόλιθου και ανταγωνίζονται με άλλα βακτήρια για τη διαθέσιμη τροφή. Η λυματολάσπη που προκύπτει αφήνει καθαρό το διαυγές υγρό λόγω της ιδιότητας του ζεόλιθου να έλκει όλες τις βλαβερές ουσίες πάνω του. Το προϊόν μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε συστήματα επεξεργασίας ιλύος αερόβια και αναερόβια, σε κλίνες ξήρανσης, στην πάχυνση ιλύος και στην αφυδάτωση της λυματολάσπης.
Η χρήση του στην κατεργασία αστικών λυμάτων, έδωσε άοσμη και συνεκτική λυματολάσπη η οποία μπορεί να αποτεθεί με ασφάλεια ή να χρησιμοποιηθεί ως λίπασμα σε αγροτικές καλλιέργειες, συμβάλλοντας στη μείωση του προβλήματος του ευτροφισμού, στην προστασία του υπόγειου ύδατος καθώς επίσης στην εξοικονόμηση μέχρι και 50% του ύδατος άρδευσης.
Συνοπτικά, τα οφέλη της χρήσης του στους βιολογικούς καθαρισμούς είναι:
• Απορρόφηση πάνω από 90% στα αμμωνιακά και στα φωσφορικά.
• Συμβάλλει στην αύξηση του διαλυμένου οξυγόνου στα λύματα άρα και στην μείωση του οργανικού φορτίου BOD5 και COD πάνω από 90%.
• Καταστρέφει τα μικρόβια και τους μύκητες.
• Μείωση της θολερότητας των υγρών αποβλήτων
• Δίνει λυματολάσπη άοσμη και συνεκτική, φιλική προς τα φυτά, το περιβάλλον και τον άνθρωπο.
• Ρυθμίζει το pH του λύματος από αλκαλικό (pH>8) σε ουδέτερο (pH~7,5) και από όξινο (pH<6,5) σε ουδέτερο.
• Κατακρατεί όλες τις οργανικές και οργανομεταλλικές ενώσεις, αυτό σημαίνει ότι το νερό της εξόδου καθίσταται κατάλληλο για πότισμα.
• Δεν αποδίδει τα ανεπιθύμητα στοιχεία και ενώσεις στον επιφανειακό και υπόγειο υδροφόρο ορίζοντα.
• Μειώνει τις δαπάνες κεφαλαίων, αλλά και τις δαπάνες συντήρησης και λειτουργίας.
• Μειώνει δραστικά το κόστος χρήσης χημικών ουσιών.
• Βελτιώνει τα χαρακτηριστικά της ιλύος μετατρέποντάς την σε εμπορεύσιμο λίπασμα.
• Αφυδατώνει την λυματολάσπη, οδηγώντας σε εξοικονόμηση του κόστους διάθεσης.
• Μειώνει αισθητά τα επίπεδα οσμής παρέχοντας ένα ασφαλέστερο και πιο άνετο περιβάλλον για τον άνθρωπο και την γύρω περιοχή. 

Φίλτρανση Αέρα

Αμμωνία GAS (NH3) Ο ζεόλιθος απορροφά την αμμωνία από τον ατμοσφαιρικό αέρα.

Παρενέργειες παρουσίας αμμωνίας στον ατμοσφαιρικό αέρα.

Διοξείδιο του Άνθρακα (CO2) Αέριο του θερμοκηπίου υπεύθυνο για την υπερθέρμανση του πλανήτη. Απορροφάται από τον ζεόλιθο.

Μονοξείδιο του Άνθρακα (CO) Θανατηφόρο αέριο σε υψηλή συγκέντρωση, προϊόν ατελούς καύσης. Απορροφάται από τον ζεόλιθο.

Αιθυλένιο (C2H4)5 Αέριο υπεύθυνο για το σάπισμα των φρούτων. Απορροφάται από τον ζεόλιθο.

Καυσαέρια (NOX, N2O, N, SO2, CO2, CO) Αποτελούν την πιο σημαντικό παράγοντα ρύπανσης. Η χρήση ζεόλιθου μειώνει το ποσοστό τους από από 20 ως 75%.

Υδρόθειο (H2S) Επικίνδυνο αέριο που παράγεται σε διυλιστήρια και εγκαταστάσεις άντλησης πετρελαίου. Απορροφάται από τον ζεόλιθο.

Μεθάνιο (CH4) Απορροφάται από τον ζεόλιθο.

Υδράργυρος (Hg) Ο υδράργυρος είναι εξαιρετικά τοξικός και θανατηφόρος. Απορροφάται από τον ζεόλιθο και μπορεί να ανακτηθεί με ειδικές μεθόδους.

Άζωτο (N) Αποτελεί πηγή μόλυνσης του φυσικού αερίου υποβαθμίζοντας τη θερμογόνο ικανότητα του και μπορεί να απορροφηθεί από τον ζεόλιθο, ανεβάζοντας έτσι την αξία του.

Οξείδιο του Αζώτου (NOX, N3O, NO3) Ρυπογόνα αέρια από μηχανές εσωτερικής καύσης. Καταστρέφουν το στρώμα του όζοντος και συμμετέχουν στο φαινόμενο του θερμοκηπίου. Απορροφούνται από τον ζεόλιθο.

Ραδόνιο (Rn222) και άλλα Ραδιενεργά Αέρια Ραδιενεργό αέριο που εκπέμπεται από τα οικοδομικά υλικά και τα θεμέλια. Προκαλεί καρκίνο όταν εισπνέεται για μεγάλα χρονικά διαστήματα. Απορροφάται από τον ζεόλιθο.

Το ποσοστό του οξυγόνου μπορεί να αυξηθεί μέσω ειδικής διάταξης με ζεόλιθο (PSA) που δεσμεύει άζωτο. Το σύστημα χρησιμοποιείται από όλους τους πιλότους πολεμικών αεροσκαφών.

Καπνίλα Ο ζεόλιθος μετριάζει τις οσμές του καπνού

Διοξείδιο του Θείου (SO2) Ο ζεόλιθος χρησιμοποιείται για απορρόφηση ατμών διοξειδίου του θείου και παραγωγή υγρών χημικών με βάση το θείο για μετέπειτα χρήση.

Πτητικά Οργανικά (VOCs) Ο ζεόλιθος μπορεί να απορροφήσει βενζόλιο, τολουόλιο, ξυλένιο, κλπ.

Μέθοδοι Εφαρμογών

1. Ιοντο-ανταλλαγή Ο ζεόλιθος είναι από τα ελάχιστα υλικά της φύσης που έχει αρνητικά φορτισμένο κρυσταλλικό πλέγμα. Σ΄αυτό το πλέγμα συγκρατούνται με χαλαρούς δεσμούς ιόντα ασβεστίου, νατρίου, καλίου, αμμωνίου, όπως επίσης και νερό. Η ικανότητα του να ανταλλάσσει αυτά τα ιόντα με άλλα του περιβάλλοντος του ονομάζεται ιοντο-ανταλλακτική ικανότητα. Γι αυτό το λόγο ονομάζεται και μοριακό κόσκινο. Οι οσμές που παράγουν τα ζώα οφείλονται στο αμμώνιο που περιέχεται στην ουρία και στην κοπριά και το οποίο μετατρέπεται σε αέρια αμμωνία προκαλώντας τη γνωστή δυσάρεστη οσμή. Με τη δέσμευση του αμμωνίου στο κρυσταλλικό πλέγμα του ζεόλιθου, αποτρέπεται η ανάπτυξη οσμών. Επίσης, με τη δέσμευση της υγρασίας από το κρυσταλλικό πλέγμα του ζεόλιθου, αποτρέπεται η ανάπτυξη βακτηρίων.
   
2. Επιφανειακά Τροποποιημένος Ζεόλιθος Σε κάποια συστήματα φίλτρανσης χρησιμοποιείται ζεόλιθος με εμπλουτισμό επιφανείας με συγκεκριμένες αμίνες, ώστε να καταστεί εφικτή η ιοντο-ανταλλαγή ανιόντων.
   
3. Ζεόλιθος εμπλουρισμένος με οξειδωτικό μέσο Χρησιμοποιείται σε κάποιες εφαρμογές προς αφαίρεση θείου.
   
4. Ζεόλιθος εμπλουτισμένος με Βακτήρια Χρησιμοποιείται σε κάποιες εφαρμογές κομποστοποίησης.
   
5. Ζεόλιθος ως φυσικό μοριακό κόσκινο παγίδευσης
   
6. Βιοφίλτρα Σε κάποια συστήματα φίλτρανσης αερίων, γνωστά ως βιοφίλτρα, ο καθαρισμός πραγματοποιείται από στρώμα ζεόλιθου που περιέχει συγκεκριμένα βακτήρια, υπό ελεγχόμενες συνθήκες θερμοκρασίας, υγρασίας και τύπων βακτηρίων. Χρησιμοποιείται κυρίως σε εγκαταστάσεις εξαερισμού μονάδων λυματολάσπης
   
7. Ζεόλιθος εμπλουτισμένος με άργυρο Χρησιμοποιείται σε συστήματα απορρόφησης ραδονίου
   
8. Ζεόλιθος ως καταλυτικός μετατροπέας Αφορά χρήση ζεόλιθου ως προσροφητικό μέσο σε συνδυασμό με πλατίνα ή παλλάδιο, σε εφαρμογές συγκράτησης οξειδίων του αζώτου

Το κρυσταλλικό πλέγμα του ζεόλιθου αποτελείται από μικροκανάλια που επιτρέπουν τη διέλευση αέρα μέσα απ΄αυτά. Εκεί κατακρατούνται μόρια υλικών ορισμένων μεγεθών, τα οποία αποτελούν ρύπο ή/και αιτία δυσάρεστων οσμών.

Μέγεθος του μικροπορώδους του ζεόλιθου

2 μεγέθη πλέγματος για κάθε κρυσταλλικό

Διάμετρος μορίων αερίων

Παραπομπές

1. Aguilar-Armenta, G., Hernandez-Ramirez, G., Flores-Loyola, E., Ugarte-Castaneda, A., Silva-Gonzalez, R., Tabares-Munoz, C., Jimenez-Lopez, A., and Rodriguez-Castellon, E. 2001. Adsorption kinetics of COs, Os, Ns, and CH4 in cation-exchanged clinoptilolite. J. Phys. Chem. B, 105: 1313- 1319.
2. Bikit, I., Mrdja, D., Bikit, K., Grujic, S., Knezevic, D., Forkapic, S., and Kozmidis-Luburic, U. 2015. Radon adsorption by zeolite. Radiation Measurements 72: 70-74.
3. Clean Air Technology Center (MD-12). 1998. Zeolite a versatile air pollutant adsorber. U.S. Environmental Protection Agency, Research Triangle Park, North Carolina. EPA-456/F-98-004.
4. Erdogan, B., Sakizci, M., and Yorukogullari, E. 2008. Characterization and ethylene adsorption of natural and modified clinoptilolites. Applied Surface aci. 254: 2450-2457.
5. Macala, J., Pandova, I., and Panda, A. 2017. Zeolite as a prospective material for the purification of automobile exhaust gases. Mineral Resources Management. 33 (1): 125-138.
6. Miner, J.R., Humenik, F.J., Rice, J.M., Rashash, D.M.C., Williams, C.M., Robarge, W., Harris, D.b., and Sheffield, R. 2003. Evaluation of a permeable, 5 cm thick polyethylene foam lagoon cover. Amer. Soc. Agri. Engineers. 46 (5): 1421-1426.
7. Pitt, R. 2002. Case study of fate and efects of ammonia spills. Retrieved 08032017, http://rpitt.eng.ua.edu/Class/EffectsandFates/Module8/ Module8.htm.
8. Simpson, D.R., 2004. US Patent No. WO2005007262 A2. Washington, DC: U.S. Patent and Trademark Office.

* Additional information on file at Bear River Zeolite Co.