СПОСОБ БИОЛОГИЧЕСКОЙ ОЧИСТКИ ОТХОДЯЩИХ ГАЗОВ Российский патент 1997 года по МПК B01D53/00 

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.

Изобретение относится касается выделения примесей из отходящих газов биологической очисткой на биофильтре и может найти применение в нефтехимической и химической промышленности и на очистных сооружениях. Сущность: способ заключается в биологической очистке отходящих газов с помощью фильтрующего материала, на поверхности которого закреплены микроорганизмы, включающий обработку фильтрующего материала водным раствором, содержащим 0,5 - 1,0 г/л неионогенного поверхностно-активного вещества при 15 - 25^oC и атмосферном давление в течение 0,5 - 1,0 ч, введение микроорганизмов, насыщение отходящих газов водой, подачу их на биофильтр и биофильтрование. 2 табл.

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.