способ биологической очистки отходящих газов

Формула изобретения

Способ биологической очистки отходящих газов с помощью фильтрующего материала, на поверхности которого закреплены микроорганизмы, включающий стадии введения микроорганизмов, насыщения отходящих газов водой, последующую подачу их на биофильтр и биофильтрование, отличающийся тем, что фильтрующий материал на стадии, предшествующей введению микроорганизмов, дополнительно обрабатывают водным раствором, содержащим 0,5 1,0 г/л неионогенного поверхностно-активного вещества, при температуре 15 25^oС и атмосферном давлении в течение 0,5 1,0 ч.

Описание изобретения к патенту

Изобретение касается выделения примесей из отходящих газов биологической очисткой на биофильтре и может найти применение в нефтехимической и химической промышленности и на очистных сооружениях.

В настоящее время расширяется использование биофильтрации при очистке газовых потоков, образующихся в результате различных производственных процессов (синтез, стадии выделения и сушки готового продукта, транспортировка и очистка сточных вод и т.д.) с целью уменьшения вредных выбросов в окружающую среду. Из материалов, используемых в качестве фильтрующего материала, чаще всего упоминается компост. Другие материалы (торф, древесная стружка или щепа, хворост, кора хвойных деревьев или различные смеси из растительных компонентов) также используются в качестве фильтрующего материала (носителя). Очистка газа от загрязнений биологическим способом происходит вследствие деятельности микроорганизмов, главным образом бактерий и грибов, закрепленных на поверхности и внутри носителя. Носитель в этом случае помещают в контейнер, а совокупность микроорганизмов, носителя и контейнера обычно называют биологическим фильтром. Газ, предназначенный для очистки, нагнетается в контейнер вентилятором и проходит через наполнитель снизу вверх и наоборот. Загрязнители адсорбируются на материале носителя и превращаются микроорганизмами в вещества, необходимые для окружающей среды (заявка PCT N 8102394; Sans G. Liebe u.a. Fortschritte bei der Emissionsminderung mit Biofiltern, Staub-Reinhaltung der Lut -, N 49/1989, S. 145-149).

Наиболее близким к заявляемому техническому решению является способ биологической очистки отходящих газов с помощью слоистого фильтрующего материала, на котором закреплены соответствующие микроорганизмы. Газ предварительно насыщают водой до влажности 95 100% и затем пропускают через фильтрующий материал, фильтрование проводят при 10 -40^oC. К фильтрующему материалу добавляют дополнительные материалы, которые препятствуют растрескиванию носителя при пересыхании и которые повышают пропускаемость биофильтра. В качестве дополнительного материала могут быть использованы кусочки полиэтилена, полистирола, отработанных автомобильных шин, глины, лавы, угольной золы, гранулированного нагара, перлита и активированного угля диаметром 3 10 мм. Дополнительный материал тщательно перемешивают с носителем в соотношении от 30 70 до 70 30 об. К носителю еще добавляют известняк и карбонат кальция, препятствующие ацилированию в количестве 2 40% в расчете на носитель. Для удаления примесей к носителю может быть добавлен сильно адсорбирующий материал активированный уголь. Очистку проводят в аппарате, состоящем из камеры предочистки и пяти последовательных фильтровальных ячеек. При этом степень очистки по толуолу составляет 14%

Существенным недостатком такого способа является недостаточно эффективная очистка от водонерастворимых или от труднорастворимых примесей, в частности таких, как димеры и тримеры изопрена, ароматические углеводороды: бензол, толуол, этилбензол, стирол и др.

Сущностью изобретения является осуществление процесса биологической очистки отходящих газов с помощью фильтрующего материала, на поверхности которого закреплены микроорганизмы и который до стадии введения микроорганизмов обрабатывается водным раствором, содержащим 0,5 1,0 г/л неионогенного поверхностно-активного вещества (ПАВ), при 15 25^oC и атмосферном давлении в течение 0,5 1,0 ч, отходящие газы перед фильтрованием насыщают водой и пропускают через биофильтр. Проведение дополнительной обработки фильтрующего материала как предложено в изобретении позволяет достичь эффективной очистки отходящих газов от водонерастворимых или трудноводорастворимых примесей, в частности таких, как димеры и тримеры изопрена, ароматические углеводороды: бензол, толуол, этилбензол, стирол и др.

Как было экспериментально установлено, обработка биофильтрофобными свойствами увеличила адсорбционные свойства фильтрующего материала и на его поверхности стали адсорбироваться водонерастворимые и труднорастворимые в воде примеси (практически неудаляемые в известных способах биоочистки), которые затем разрушались микроорганизмами.

Для обработки согласно изобретению были выбраны наиболее характерные его представители: НПАВ-блоксополимеры, представляющие собой продукт блок-сополимеризации окисей пропилена и этилена, НПАВ-синтанол, представляющий собой смесь полиэтиленгликолевых эфиров первичных спиртов с содержанием 12 моль или 8-9 моль окиси этилена, что не исключает возможности использования других НПАВ, относящихся к этому классу. Условия использования изобретения не связаны с конкретным видом НПАВ, а зависят от условий обработки фильтрующего материала.

В качестве фильтрующего материала могут быть использованы любые вещества органического происхождения (торф, деревянная стружка или щепа, кора хвойных деревьев, компост и т. д.), неорганического происхождения (активированный уголь, бентонит и т.д.) или же их смесь. К фильтрующему материалу могут быть добавлены дополнительные материалы, препятствующие растрескиванию носителя при пересыхании и его закислению продуктами жизнедеятельности микроорганизмов, а также повышающие пропускную способность биофильтра: кусочки полиэтилена, полистирола, отработанных шин, глины, лавы, угольной золы и т.д.

Отличительными признаками изобретения являются дополнительная обработка фильтрующего материала на стадии, предшествующей введению микроорганизмов, водным раствором, содержащим 0,5 -1,0 г/л НПАВ, при 15 25^oC и атмосферном давлении в течение 0,5 1,0 ч.

Так как при сопоставлении существенных признаков изобретения с таковыми прототипа выявлено, что они являются новыми и не описаны в прототипе, можно сделать вывод о соответствии заявляемого технического решения критерию "новизна".

Введение новых отличительных признаков в сочетании с достигаемым эффектом (степень очистки по толуолу составляет 98% как видно из данных табл. 2), не описанным ни в одном аналогичном способе, указывает на "изобретательский уровень" предложенного способа.

Изобретение соответствует критерию "промышленная применимость", так как подтверждается следующей совокупностью условий:

изобретение предназначено для использования в промышленности;

для изобретения в том виде, как оно охарактеризовано в независимом пункте формулы, подтверждена возможность его осуществления с помощью описанных в заявке средств и методов.

Способ осуществляют следующим образом.

Отходящие газы нефтехимического производства насыщают водой и непрерывно подают на лабораторный биофильтр, представляющий собой вертикальную колонну из органического стекла диаметром 0,1 м, высотой 1,3 м, заполненную фильтрующим материалом. Высота слоя фильтрующего материала 1 м. Предварительно фильтрующий материал обрабатывают водным раствором НПАВ с концентрацией 0,5 1,0 г/л в течение 0,5 1,0 ч при 15 28^oC, затем вносят суспензию микроорганизмов в количестве не менее 0,1 кг/м³ фильтрующего материала. Суспензию микроорганизмов получают в ферментере известными способами. Один раз в неделю фильтрующий материал орошают водой с добавлением биогенных веществ (соединений, содержащих азот или фосфор) из расчета по соотношению в весовых частях биологическое потребление кислорода (БПК) N P 100 5 1 исходя из характеристик дренажной воды. Загрязненный газ подают на биофильтр со скоростью 0,4 м³/ч, пропускают через насадку снизу вверх или наоборот и отводят сбоку. Температура процесса биофильтрования 10 45^oC. На входе и на выходе биофильтра отбирают пробу газа, которые анализируют хроматографическими методами.

Пример 1. Отходящий газ, содержащий ацетальдегид, этанол, бензол, толуол, этилбензол, димеры и тримеры изопрена, стирол, насыщают водой и пропускают через лабораторный биофильтр, заполненный фильтрующим материалом: корой, высота слоя которой составляет 1 м. Предварительно фильтрующий материал обрабатывают водным раствором НПАВ (блоксополимер окиси пропилена и окиси этилена) с концентрацией 0,5 г/л в течение 1,0 ч при 15^oC, затем вносят суспензию микроорганизма в количестве 0,1 кг/м³ фильтрующего материала. Суспензию микроорганизмов получают в ферментере с использованием воды, содержащей в своем составе загрязнители газового выброса. Отходящий газ подают на биофильтр со скоростью 0,4 м³/ч, пропускают через фильтрующий материал сверху вниз, а очищенный газ отводят снизу. Температура процесса биофильтрования 10^oC. На входе и на выходе биофильтра отбирают пробы газа, которые анализируют хроматографическими методами. Тип фильтрующего материала и условия его обработки приведены в табл. 1. Условия и результаты очистки отходящего газа от примесей представлены в табл. 2.

Примеры 2 7. Осуществляют аналогично описанному в примере 1. Тип фильтрующего материала и условия его обработки приведены в табл.1. Условия и результаты очистки отходящего газа от примесей представлены в табл.2.

Как видно по результатам очистки, полученным в примерах 1 7, очистка от водонерастворимых и труднорастворимых в воде примесей сколько-нибудь существенно не зависит от типа НПАВ, которым обработан фильтрующий материал биофильтра. Использование различного вида фильтрующего материала также существенно не влияет на очистку отходящих газов.