Устройство для биологической очистки газов

 

Изобретение относится к аппаратам мокрой очистки технологических газов промышленных производств от механических примесей и вредных компонентов, может найти применение в химической, металлургической, пищевой и других отраслях промышленности ,в частности, на лакокрасочных предприятиях для очистки горячих отходящих газов из сушильных печей. Изобретение позволяет повысить степень очистки газа и снизить энергозатраты путем снабжения устройства теплообменной рубашкой 13, охватывающей боковую поверхность корпуса 1, и разбрызгивателем 15, размещенным в патрубке 2 ввода газа. Кроме того приемник 7 жидкости разделен тремя перегородками на четыре камеры. В первой камере 18 регенерации размещены гидрозатвор 23 и эрлифт 24, присоединенный к разбрызгивателю 15. Во второй камере 19 очистки размещена входная часть коллектора 8, выполненная в виде Г-образной трубы 28, закрепленной в перегородке 29 камеры 19. Над входной частью коллектора 8 размещен затвор-отбойник 31. Первые две перегородки камер прикреплены к дну приемника, а третья - к крышке и размещена с зазором 36 со стороны дна приемника жидкости, причем над первыми двумя перегородками с зазором к ним расположены пластины 27 и 30 с наклоном в сторону второй камеры. Над первой перегородкой размещен пластинчатый модуль 26. Четвертая камера 21 осветления жидкости снабжена осветлителем жидкости 37. Третья камера 20 аэрации содержит основную часть коллектора 8. В аппарате осуществляется биологическая очистка газа в слое биомассы путем разбрызгивания жидкости и обработки его в слое насадочных элементов 6, при этом осуществляется соответствующая обработка жидкости. 1 з.п. ф-лы, 6 ил., 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛ ИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

„„SU „„1498542 А 1 (51) 4 В 01 П 47/!4

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И OTHPbITHRM

ПРИ ГКНТ СССР

Н А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

2 (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ БИОЛОГИЧЕСКОЙ

ОЧИСТКИ ГАЗОВ (57) Изобретение относится к аппаратам мокрой очистки технологических газов промьппленных производств от механических примесей и вредных компонентов, может найти применение в химической, металлургической,пищевой и других отраслях промышленности, в частности на лакокрасочных предприятиях для очистки горячих отходящих газов иэ сушильных печей.

Изобретение позволяет повысить степень очистки газа и снизить энерго-. (21) 4309431/31-26 (22) 23.09.87 (46) 07.08.89. Brarr. № 29 (71) Московский химико-технологический институт им. Д.И.Менделеева и Фрунзенский политехнический институт (72) Г.А.Акматыпдаева, P.Ï.Êàñûìoâ, Л С.Гордеев, А.Ю.,Винаров и О.А.Садыров (53) 621.928.97(088.8) (56) Канасаи Хироясу. Микробиологические аспекты технологии дезодорирования, РРМ, 1983, 14, ¹ 7, с.67.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

3 149854 затраты путем снабжения устройства теплообменной рубашкой 13, охватывающей боковую поверхность корпуса i, и разбрйзгивателем 15, размещенным в патрубке 2 ввода газа. Кроме это)

ro, приемник 7 жидкости разделен тремя перегородками на четыре камеры, В первой камере 18 регенерации размещены гидрозатвор 23 и эрлифт 24, присоединенный к pa,збрызгивателю 15.

Во второй камере 19 очистки размещена входная часть коллектора 8, выполненная в виде Г-образной трубы

28, закрепленной в перегородке -29 камеры 19. Над входной частью колЪ лектора 8 размещен затвор-отбойнйк

31. Первые две перегородки камер прикренлены к дну приемника, а тре20

2 4 тья — к крышке и размещена с зазором 36 со стороны дна приемника жидкости, причем над первыми. двумя перегородками с зазором к ним расположены пластины 27 и 30 с наклоном в сторону второй камеры. Над первой перегородкой размещен пластинчатый модуль 26. Четвертая камера 21 осветления жидкости снабжена осветлителем жидкости 37. Третья камера 20 аэрации содержит основную часть .коллектора 8. В аппарате осуществляется биологическая очистка газа в слое биомассы путем разбрызгивания жидкости и обработки его в слое насадочных элементов 6, при этом осуществляется соответствующая обработка жидкости.1 з,п ф-лы, 6 ил., 1 табл.

Изобретение относится к аппаратам мокрой очистки технологических газов промышленных производств от механических примесей и вредных компонентбв и может найти применение в хими-. ческой, металлургической, пищевой и других отраслях промышленности, в ча- 30 стности на лакокрасочных предприятиях для очистки горячих отходящих газов ! ь из сушильных печей.

Целью изобретения является повышение степени очистки газа, 35

На фиг.1 представлено устройство, общий вид; на фиг.2 — то же, разрез; на фиг.3 — то же, вид сверхч; на фиг.4 — разрез А-А на фиг ° 2 на фиг.5устройство, вид сбоку на фиг,2; на 40 фиг.6 — сечение Б-Б на фиг.2, Устройство для биологической очи-стки газов включает корпус 1 q, патрубком 2 -ввода и 3 вывода газа, В верхней части корпуса 1 размещен кап- 45 леуловитель 4, ниже которого расположены опорные решетки 5, прикрепленные к боковым стенкам корпуса

На решетках 5,размещены насадочные элементы 6 контактного слоя. Нижняя часть корпуса 1 соединена с приемником 7 жидкости, в котором расположен коллектор 8. Кроме того, имеется циркуляционный насос 9 иловой среды с всасывающим трубопроводом 10, присоединенным к приемнику 7 жидкости, а напорный трубопровод 11 присоединен к водораспрецелителю 12, размещенному над верхней опорной решеткой

5 корпуса 1. При этом устройство . снабжено улиточной теплообменной рубашкой 13, охватывающей боковую поверхность корпуса 1, причем входное отверстие 14 теплообменной рубашки

13 размещено в патрубке 2 ввода газа, в котором установлен разбрызгиватель 15 жидкости, а наклонная пластина 16 и выходное от„верстие 17 теплообменной рубашки 13 расположены в нижней части корпуса 1, Причем выходное отверстие 17 направлено в сторону патрубка 2 ввода газа, Приемник

? жидкости разделен тремя перегородками на .четыре камеры:- регенерации 18, очистки от механических примесей 19, аэрации 20 и ссветления

21. В камере 18 регенерации имеется патрубок 22 вывода. жидкости, гидрозатвор .23 и эрлифт 24, присоединенный к разбрызгивателю 15, а над первой перегородкой 25 расположены пластинчатый модуль 26 и пластина 27 с наклоном, B камере 19 очистки от механических примесей размещен патрубок вывода жидкости и входная часть коллектора 8, выполненная в ви-. де Г-образной трубы 28, закрепленной во второй перегородке 29, над которой расположена пластина 30 с наклоном. Над входной частью коллектора

8 размещен затвор-отбойник 31, .прикрепленный пластинами 32 к крышке приемника 7 жидкости. Камера 19 очистки от механических примесей сообщается с камерой 20 аэрации через

5 14 коллектор 8 в нижней части приемника 7 жидкости, а в верхней части— через зазор 33. В камере 20 аэрации коллектор 8 выполнен в виде спирали и установлен на подставках 34 на дне приемника 7 жидкости. Перегородка 35 отделяет верхнюю часть камеры 20 аэрации от камеры 21 осветления, а нижняя часть камеры сообщается через .зазор 36. Камера 21 осветления снабжена осветлителем 37, патрубком

38 для вывода излишка биомассы и патрубком 39 для регенерации жидкости.

Устройство работает следующим образом.

Горячий отходящий газ поступает тангенциально через патрубок 2 ввода газа во входное отверстие 14 теплообменной рубашки 13 и движется вниз по спирали вдоль его внутренней поверхности, где происходит теплообмен между газом и биопромывочной жидкостью через стенку корпуса 1. Осажденные механические примеси скатываются по наклонной пластине 16 и проходят через выходное отверстие

17, газ орошается водой через разбрызгиватель 15, очищается от крупных примесей и охлаждается. Далее газ, огибая затвор-отбойник 31, поступает через коллектор 8 в камеру

20 аэрации для биологической очистки, при этом он равномерно распределяется по всему объему камеры, благодаря его спиральному движению.

Газ аэрирует жидкость и обеспечивает микроорганизмы кислородом, необходимым для их роста. Благодаря этому во всех точках объема камеры 20 аэрации устанавливается одинаковая концентрация органических веществ и обеспечивается хорошая их растворимость, а реакция конструктивного и энергетического обмена у микроорганизмов протекает более интенсивно.

Проходя камеру 20 аэрации, газ нанравляется навстречу потоку орошаемой биопромывочной жидкости.

При этом газ турбулизирует насадочные элементы контактного слоя,расположенного на опорных решетках 5, и тем самым создает псевдоожиженный слой. Это обеспечивает оптимальное биохимическое окисление, которому предшествует массопередача растворенных органических веществ из жид98542 6 брызгиватель 15; Другая часть жидко25 сти поступает в камеру 20 аэрации для биологической очистки газа через зазор 33, выполненный по всему периметру приемника 7 жидкости.

Подача части жидкости в камеру аэра30 ции способствует адаптации микроорганизмов к среде, снижая первый период фазы адаптации, что интенсифицирует биохимический процесс. Жидкость, проходя через зазор 36,расположенный под перегородкой 35, про35

5 ходит в камеру 21 осветления и поднимается через осветлитель 37. 1 рн этом клетки большего размера оседают на дне камеры осветления, а меньшего размера поднимаются и с

40 жидкостью выходят через патрубок

39. Далее жидкость перекачивается насосом 9 по трубопроводу 1I в колонну и через водораспределитель 12 разбрызгивается навстречу потоку га45

20 кости к поверхности микробных клеток и переброс веществ через цитоплазматическую мембрану клетки„ Очищенный газ проходит через каплеуловитель

4, где происходит сепарация газа от капель жидкости, и далее выходит через патрубок 3 вывода газа в атмосферу.

После орошения газа через разбрызгиватель 15 жидкость стекает в камеру 19 очистки от механических примесей, при этом механические примеси осаждаются на дне камеры и отI водятся через патрубок 40.. Пластины 27 и 30 препятствуют попаданию механических примесей с жидкостью соответственно в камеры регенерации

18 и эрации 20 ° Часть жидкости, проходя через пластинчатые модули 26, очищается от механических примесей, поступает в гидрозатвор 23 и далее

l отводится эрлифтом 24 вверх в разВво теплообменной рубашки в уст. ройство для биологической очистки газов дает возможность рационально использовать тепло для поддержания оптимального температурного режима необходимого для жизнедеятель> ности микроорганизмов. Предварительная мокрая очистка газа от механических примесей позволяет повысить степень биологической очистки газа.

Очищаемый газ, содержащий пары

Фенола с концентрацией 50-70 мг/м .

1498542 с температурой 120-150 С тангенциально подавался через теплообменЮ Ф ник в зону промывки газа от механических примесей и охлаждения, далее газ через коллектор поступал в зону биологической очистки. Проходя через.суспензию микроорганизмов в приемнике жидкости в зону псевцоожи.жения в колонне, газ очищается от 10 компонентов загрязнения и далее выходит через патрубок вывода газа в атмосферу.

Во время испытания в камеру аэрации периодически подавали питательный раствор, содержащий соли азота, фосфора и микроэлементов, необходимый для жизнедеятельности микроорганизмов.

Испытания очистки газа проводили в различных температурных условиях, в зоне биологической очистки, при этом степень очистки газа зависела от температурного режима в колонне.

Пример 1. Устройство для биологической очистки газов испытывают в лабораторных условиях. Газ, содержащий пары фенола с концентрацией 50-70 мг/мэ, с температурой

Т = 65-90 С подают через патрубок ввода газа в зону очистки от механи- : ческих примесей без рекуперации тепла в теплообменнике, при этом дополнительно орошается водой разбрызгивателем. Газ, проходя через коллектор и жидкость, направляется вверх в колонну. При этом температура в ра- бочей зоне в колонне Т = 18 С, степень очистки газа 877.

Пример 2. Очистку газа проводят, как в примере 1, но при 10 этом используют тепло от очищаемого газа в теплообменнике для поддержания оптимальной температуры

Т = 25-40 С, необходимой для жизне» деятельности микроорганизмов и лучшей растворимости компонентов загряз" нений. Достигается степень очистки газов 99,8-1007..

Пример 3. Очистку газа проводят, как в примере 2, но при этом газ не орошается водой разбрызгивателем. В данном случае температура в рабочей среде в колонне достигао ет Т = 60 С а степень очистки гаЭ с;5 за 67 .

П: р и м е р 4. Очистку газа проводят на лабораторной модели прототипа. При этом в технологической схеме исключена градирня, т ° е. газ, содержащий пары фенола с концентрацией 50-70 мг/м, с температурой

Т = 120-150 С подается через патрубок ввода газа сразу в колонну. В данном случае температура в рабочей зоне в колонне достигает Т = 72 С, а степень очистки газа 607, Пример 5. Очистку газа проводят, как в примере 4, но при этом используется градирня для охлаждения газа. В данном случае температура в рабчоей зоне в колонне достигает Т = 19 С и степень очистки газа составляет 927.

Высокая степень очистки газа достигается в примере 2, согласно которому в колонне обеспечивается оптимальный температурный режим, необходимый для жизнедеятельности микроорганизмов, и хорошая растворимость компонентов загрязнений, что положительно влияет на интенсивность тепломассообменного и биоокислительноro процессов в системе газ. — жидкость — клетка.

Низкая степень очистки газа, полученная в примерах 1 (827), 3 (67X) и 4 (60K), объясняется тем, что при низкой температуре микРоорганизмы значительно теряют свою активность, в результате чего понижается скорость регенерации абсорбента и это приводит к постепенному насыщению абсорбента компонентами загрязнения, которые затем легко адсорбируются.

Понижение температуры в рабочей среде приводит к снижению растворимости компонентов загрязнений, а при высокой температуре рабочей среды микроорганизмы прекращают свою жизнедеятельность в результате денатурации белков, что приводит к насыщению абсорбента компонентами загрязнения и их десорбпии. На скорость десорбции также влияет интенсивное испарение влаги ввиду высокой темпер атуры. з1

В примере 5 низкая степень очистки газа (90-947) объясняется тем, что температура в рабочей среде не соответствует оптимальной (Т = 30 С), В т.е. незначительна активность микроорганизмов, кроме того, очень мала поверхность контакта фаз в рабочей зоне в колонне, ввиду чего низка растворимость компонентов загрязнений.

1498542

Темйература газа, С

Условия подачи газа в колонну

Степень очистки газа, Е рабоей

При входе в патрубо ввода газа После сушки и окраски зоне

120-150 65"90 15-18 82-87

120-150 65-90 25-40 99,9-100

120-150 65-90 60-70 67-69

120-150 80-100 72-95 50-62

90-94

120-.150 30-40 19-23

Результаты приведены в таблице. .Высокая степень очистки и низкие энергоэатраты обеспечиваются в аппара- З5 те за счет того, что не требуется дополнительного теплообменника для под+ держания оптимального температурного режима, необходимого для жизнедеятельности микроорганизмов, охлаждение и предварительная мокрая очистка газа от механических примесей достигаются разбрызгивателем без дополнительного очистительного устройства типа скруббера, регенерация жидкости достигается за счет наличия гидрозатвора и эрлифта, при этом не требуется насос, причем такие процессы, как подача очищаемого газа в коллектор, при котором обеспечи- 50 ваются кислородом клетки микроорганизмов, аэрация жидкости, регенерация жидкости в камере регенерации, осветление активного ила в камере осветления, проводятся в одном pgзервуаре.

В результате улучшается микроклимат и санитарно-гигиенические vcПодача газа .без рекуперации тепла и орошение его разбрызгивателем

Подача газа с использованием тепла очищаемого газа и: орошение его разбрыз. гивателем

Подача газа с использованием тепла очищаемого газа, но без орошения его раэбрызгивателем

Подача газа в колонну без орошения его . в градирне

Подача газа в колонну с орошением его в градирне ловия в производственных помещениях, что влияет на производительность труда рабочих и качество выпускаемой нродукции.

Формула изобретения

1 Устройство для биологической очистки газов,содержащее корпус с патрубками ввода и вывода газа, каплеуловителем, размещенным в его верхней части, опорными решетками с контактными слоями, приемник жидкости, сообщенный с нижней частью корпуса, снабженный коллектором и соединенный с размещенным над опорными решетками водораспределителем посредством трубопровода с циркуляционным насосом иловой среды, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения степени очистки газа, корпус снабжен улиточной теплообменной рубашкой, патрубок ввода газа сообщен с рубашкой по газу и жидкости, подведен тангенциально к ней и оснащен разбрызгнвателем яЩкости, приемник жидкости снабжен

1498 двумя пластинами, разделен тремя перегородками на камеры регенерации, очистки, аэрации и осветления, камеры очистки и аэрации сообщены посредством закрепленной в перегородке и присоединенной к коллектору Г-образной аэрационной трубы, входная часть которой выполнена с отбойником и сообщена с камерой очистки, при этом перегородки камеры очистки прикреплены к днищу приемника, перегородка камеры осветления — к крышке и раз- ., мещена с зазором к днищу, а пластины

542 прикреплены к крышке приемника и установлены соответственно над перегородками камеры очистки с перепускными зазорами к последним и наклоном к оси камеры.

2. Устройство по п.1, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что приемник жидкости снабжен пластинчатым Мо дулем, размещенным. в перепускном зазоре между камерами регенерации и очистки, а камера регенерации снабжена гидрозатвором и эрлифтом, сообщенным с разбрызгивателем.

Ц

1498542

1498542

Составитель О.Беккер

Рерчлтор В.Петраш Техред М.Дидык Корректор М.Шароши

Заказ 4488/7 Тираж 600 Подписное

ВЙЙИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101