СПОСОБ ОЧИСТКИ НЕ СОДЕРЖАЩИХ КИСЛОРОДА ГАЗОВЫХ ВЫБРОСОВ ОТ БИОРАЗЛАГАЕМЫХ ЗАГРЯЗНЕНИЙ Российский патент 2000 года по МПК B01D53/14 

Изобретение относится к технологии очистки не содержащих кислорода газовых выбросов.

В некоторых случаях промышленные загрязненные газовые выбросы не содержат кислорода (воздуха). Например, в производстве антибиотиков на последней стадии порошок лекарства промывают ацетоном и во избежание получения взрывоопасной смеси сушат нагретым инертным газом - азотом. Получаемая газовая смесь азота с парами ацетона выбрасывается в атмосферу.

Очистку не содержащих кислорода газовых выбросов от различных примесей проводят поглощением примеси твердыми пористыми (адсорбция) или жидкостными (абсорбция) поглотителями. Оба эти способа включают последующие стадии десорбции и поэтому отличаются чрезвычайной сложностью технологических схем и значительными энергозатратами (Родионов А.И. и др. Техника защиты окружающей среды, М., Химия, 1989, с. 65 - 155).

Снижение энергозатрат достигается при использовании биологической очистки. Биологические методы удаления загрязнений общепризнано считаются наиболее экономически эффективными и экологически чистыми.

В SU 287904 A, 03.12.1970 описан способ очистки газовых выбросов, содержащих кислород, от биоразлагаемых загрязнений путем их окисления при аэрации водной суспензии активного ила потоком очищаемого газа. В этом способе биоразлагаемые примеси, а также кислород из потока очищаемого газа абсорбируются водной суспензией активного ила и затем окисляются до диоксида углерода и воды аэробным биоценозом активного ила в результате его жизнедеятельности.

Для использования описанного способа для очистки не содержащих кислорода газовых выбросов потребуются значительные энергозатраты на прокачку сквозь водную суспензию активного ила дополнительного потока воздуха (аэрация), необходимого для обеспечения кислородом активного ила. Кроме того, для этого способа характерны существенные эксплуатационные расходы, связанные с необходимостью постоянного отбора и утилизации нарастающей биомассы избыточного активного ила. В процессе аэробной очистки образуется от 1 до 1,5 кг биомассы активного ила на каждый удаленный килограмм биологического потребления кислорода (условная единица массы загрязнений), утилизация которого затруднена вследствие высокой влажности ила и его низких водоотдающих свойств.

Изобретение направлено на снижение энергозатрат, уменьшение эксплуатационных расходов при отборе и утилизации нарастающей биомассы активного ила при очистке не содержащих кислорода газовых выбросов от биоразлагаемых загрязнений.

Это достигается тем, что промывку проводят в строго анаэробных условиях.

Пример 1.

В стеклянную колонку внутренним диаметром 150 мм и высотой 1000 мм загружали взятый из городских очистных сооружений активный ил объемом 15 л с концентрацией по сухому веществу 5,3 г/л. Снизу в колонку подавался газообразный азот с парами ацетона. Расход азота 6,7 л/мин, концентрация ацетона во время опыта изменялась в диапазоне 3 - 5,5 г/м³. Для аэрации активного ила снизу в колонку дополнительно подавался воздух расходом 7,5 л/мин. Установка в непрерывном режиме аэробной очистки функционировала в течение 64 суток. Степень очистки от ацетона составляла 88 - 97%.

При этом концентрация активного ила по сухому веществу монотонно увеличивалась от 5,3 до 20 г/л, причем активный ил приобрел клееобразную консистенцию со значительным содержанием полисахаридов.

Пример 2.

Условия проведения процесса очистки газообразного азота от паров ацетона аналогичны во всем условиям процесса в примере 1, за исключением того, что в колонку не подавался дополнительно воздух. Процесс очистки потока азота от паров ацетона и биодеградация ацетона биоценозом активного ила в колонке осуществлялись в строго анаэробных условиях. При изменении начальной концентрации ацетона в азоте в диапазоне 3 - 5,5 г/м³ степень очистки составила 85 - 96%. Концентрация активного ила в течение опыта практически не изменялась. В газовом потоке на выходе из колонки отмечалось наличие метана.

При промывке потока очищаемых газовых выбросов водной суспензией активного ила загрязнения из газового потока абсорбируются суспензией активного ила. Затем в суспензии активного ила протекают те же процессы, что и при очистке загрязненных сточных вод.

Для деградации загрязнений используют два типа биологических процессов: а) аэробные процессы, в которых микроорганизмы используют растворенный кислород, подводимый в суспензию активного ила за счет ее аэрации; б) анаэробные процессы, в которых микроорганизмы не имеют доступа к свободному растворенному кислороду.

В анаэробных процессах обмена веществ микроорганизмы используют углерод органических загрязнений одновременно как донор электронов, при этом происходит его окисление до диоксида углерода (одного из компонентов биогаза), и как акцептор электронов, что приводит в конечном счете к получению метана (основного компонента биогаза), как наиболее сильно восстановленного из существующих в природе углеродсодержащих соединений.

При выборе между аэробным и анаэробными процессами биодеградации загрязнений обычно склоняются в пользу первых, так как в настоящее время они лучше изучены и более широко применяются. Однако анаэробные процессы биодеградации загрязнений имеют ряд существенных преимуществ. Во-первых, недостатком аэробных технологий являются значительные энергозатраты на аэрацию суспензии активного ила, т.е. на обеспечение его растворенным кислородом. Во-вторых, в анаэробных процессах образуется много меньше биомассы избыточного ила. В аэробных образуется от 1 до 1,5 кг биомассы ила, в то время как в анаэробных почти на порядок меньше - только 0,1 - 0,2 кг биомассы или на каждый удаленный килограмм биологического потребления кислорода (условная единица массы загрязнений). Получающийся в аэробных процессах избыточный активный ил обладает высокой влажностью (90 - 99,7%) и имеет очень низкую водоотдающую способность, что обусловливает высокую стоимость его переработки. Значительно более низкий в анаэробных процессах прирост биомассы активного ила, обладающей к тому же хорошими водоотдающими свойствами, сводит практически на нет проблемы обработки и утилизации избыточного ила.

Изобретение может быть использовано в производствах для очистки выбрасываемых в атмосферу не содержащих кислорода газовых выбросов. Очистку от биоразлагаемых загрязнений осуществляют путем промывки потока очищаемых газовых выбросов водной суспензией активного ила в строго анаэробных условиях. Изобретение позволяет снизить энергозатраты и уменьшить эксплуатационные расходы.

Способ очистки не содержащих кислорода газовых выбросов от биоразлагаемых загрязнений, заключающийся в промывке потока очищаемых газовых выбросов водной суспензией активного ила в строго анаэробных условиях.