DE2237929C2 - Verfahren zum Entfernen von Verunreinigungen aus einem Abgas - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Entfernen von gasförmigen oder festen Verunreinigungen aus einem Abgas, wie es im Oberbegriff des Anspruches beschrieben ist.

Die bekannte mechanische Reinigung der Abgase durch Filter, Elektrofilter und ähnliches entfernt nur die Schwebstoffe und Aerosole aus dem Abgas. Die gasförmigen, hauptsächlich organischen Abgase, wie sie überwiegend z. B. in der Lebensmittelindustrie, Kunststoffverarbeitung und Lackindustrie anfallen, können mechanisch nur schlecht oder überhaupt nicht entfernt werden. Das an sich bekannte Auswaschen von Abgasen mit Wasser ist — abgesehen vom hohen Verbrauch an teurem Frischwasser — nur eine ungenügende Lösung des Problems. Im übrigen enthält nun das Waschwasse" die gasförmigen Verunreinigungen und wird dann üblicherweise ungereinigt abgeleitet.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu schaffen, bei dem nicht nur Schwebstoffe und Aerosole und ähnliche Verunreinigungen, sondern auch die gasförmigen Verunreinigungen, insbesondere organische Verunreinigungen, aus den Abgasen entfernt werden. Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung bei dem eingangs erwähnten Verfahren dadurch gelöst, daß der Waschflüssigkeit eine Biomasse zugesetzt wird.

Es ist zwar bereits bekannt, mit herkömmlichen, Biomasse enthaltenden Erdfiltern eine Reinigung von Abgasen zu erreichen, jedoch ist es nicht möglich, mit lolchen Verfahren auch nur annähernd so große Gasmengen von Schadstoffen zu befreien wie mit dem erfindungsgemäßen Verfahren. Ein Faktor in der Größenordnung von !O¹ unterscheidet diese beiden Verfahren in ihrer Wirksamkeit,

Bei Erdfiltern ist ein sehr hoher Strömungswiderstand zu überwinden, das heißt die Energiekosten für die Reinigung sind außerordentlich hoch, Bei einer hohen Konzentration an Schadstoffen in der geringen Flüssigkeitsmenge, die in einem Erdfilter gespeichert ist, besieht eine akute Vergiftungsgefähr,

Bei dem erfiridurigsgemäßen Biowaschverfahren hingegen wird erreicht, daß die Abgase infolge der großen unregelmäßigen Oberfläche der Füllkörper mit der Biomasse enthaltenden Waschflüssigkeit in Berührung kommen und dort absorbiert werden oder in Lösung übergehen. Die organischen Gasverunreinigungen gelangen dann in den Stoffwechsel der Mikroorganismen, die sich entsprechend vermehren. Dabei werden nun diese organischen Stoffe biologisch in der Waschflüssigkeit abgebaut und unschädlich gemacht. Günstig ist es dabei, daß sich auf der Oberfläche der Füllkörper Biomasse absetzt, die sich allmählich vermehrt und somit zur biologischen Reinigung beiträgt.

Zwar ist es vorteilhaft, wenn die Biomasse nach Art und Menge den organischen Verunreinigungen entspricht, doch ist es ausreichend, wenn eine sogenannte Mischbiozönose beigefügt wird, die eine Vielzahl von unterschiedlichen Arten enthält Es hat sich nämlich durch Versuche gezeigt, daß während einer Anlaufzeit eine allmähliche Umbildung und Anpassung der Biomasse an die vorliegenden Verhältnisse erfolgt. Da die in der Abluft enthaltenen organischen Yerunreini· gungen den Kleinlebewesen als Nahrung dienen, vermehrt sich diejenige Art bevorzugt, für welche die Lebensbedingungen besonders günstig sind. Beispielsweise wurde häufig eine Masseentwicklung von Philodina und Nematoden festgestel't. Erwähnt sei noch, daß ein Teil car Schmutzstoffe im Stoffwechselprozeß zu Endprodukten wie H₂O und CO2 veratmet und ein anderer Teil für das Wachstum und die Vermehrung deponiert wird. Dabei gilt die allgemeine Regel, daß der Wirkungsgrad der Reinigung um so höher, also die Schmutzentfernung um so günstiger ist, je mehr Schlamm im System gehalten werden kann, d. h., je höher die Schlammbelastung ist.

Die unterhalb des Behälters ankommende Waschflüssigkeit wird dann gesammelt und kann erneut in Umlauf gebracht werden. Geschieht die Ansammlung in einem größeren Vorratstank, kann dieser zum Aufbereiten der Waschflüssigkeit durch Zugabe gv.."^;gneter Biomasse und/oder von Nährstoffen dienen. Ferner kann er als Absetztank benützt und aus ihm der sich ansammelnde Schlamm von Zeit zu Zeit entnommen «,erden.

Eine Reinigung des Behälters wird vorteilhafterweise dann vorgenommen, wenn die auf der Oberfläche abgesetzte Menge an Biomasse und Schlamm ein solches Maß erreicht hat, daß der Durchfluß durch den Behälter behindert wird.

Fin Nebenprodukt des Verfahrens ist der durch die Umwandlung entstehende Überschuß-Schlamm. Dieser ist fast geruchlos und kann entweder zum Ausfaulen einer Kläranlage zugeleitet oder getrocknet auf einer Müllablage gelagert oder als Dünger verwendet werden. Vorteilhaft ist es. wenn der Waschflüssigkeit nicht nur Biomasse, sondern entsprechend den verwendeten Kleinlebewesen Nährstoffe wie Phosphor, Stickstoff und ähnliches beigefügt wird.

Die Reinigungswirkung und damit der Aufbau des Verfahrens wird im wesentlichen durch zwei Faktoren bestimmt,

1. die Löslichkeit der organischen Verbindungen in der Waschflüssigkeitj

2. die biologische Abbäufähigkeit dieser organischen Verbindungen.

je nachdem eine dieser beiden Eigenschaften überwiegt, muß eine Anlage nach der Absorption bzw, nach der biologischen Abbäufähigkeit ausgelegt wer*

den. Bei bestimmten vi.ganisehen Storiklassen ist auch eine Kombination von Absorption und biologischer Reinigung in getrennten Einheiten denkbar.

Das Verfahren läßt sich zur Reinigung von Luft anwenden, welche durch die verschiedensten organisehen Stoffklassen verunreinigt ist, wie beispielsweise Aldehyde, A'kohole, organische Säuren, Phenole und viele andere Verunreinigungen. Außerdem können auch giftige Gase, wie Schwefelwasserstoff, Blausäure und ähnliche Verbindungen aus der Abluft entfernt werden. Auch Stoffe, wie aliphatische Kohlenwasserstoffe, welche biologisch nicht abbaufähig sind, können aus Gasgemischen abgeschieden werden. In den Waschflüssigkeitskreislauf wären dann entsprechend Leichtölabscheider einzubauen.

Wettere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung im Zusammenhang mit der Zeichnung, die eine schernatische Darstellung einer Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens enthält.

Mit 10 ist ein Behälter bezeichnet, der einen Mantel 12, ferner einen Auslaß 14 für Has gereinigte Gas und einen Auslaß 16 für die Waschflüssigkeit aufweist. Zwischen zwei Lochplatten 18 und 19 im Innern des Behälters 10 sind Füllkörper 20, beispielsweise aus Kunststoffschlacke, Gesteinsbrocken oder dergleichen, angeordnet. Mit 22 ist eine Gaszuleitung bezeichnet, über die das ungereinigte Gas oder Abgas zuführbar ist. Um einen entsprechenden Gasstrom zu erzeugen, ist in die Leitung ein Gasförderer 24 eingebaut.

Unterhalb des Behälters 10 befindet sich ein Vorratstank 26, in dem sich Waschflüssigkeit 28 befindet. Diese enthält den erforderlichen Anteil an Biomasse und gegeoenenfalls auch einen Zusatz an Nährstoffen. Vom Innern des Tanks 26 führt eine Umlaufleitung 30 bis in den Behälter 10 oberhalb der Lochplatte 19. In diese Leitung ist eine Pumpe 32 eingebaut, so daß nun Waschflüssigkeit 28 aus dem Tank 26 über die Flüssigkeitsleitung 30 von oben her in den Behälter 10 eingeführt werden kann.

Der Vorga; g bei der Gasreinigung ist nun wie folgt. Das ungereinigte Gas wird über die Leitung 22 zugeführt und strömt dann durch die Lochplatte 18, die Füllkörper 20 und die Lochplatte 19 nach oben.

Gleichzeitig wird Waschflüssigkeit 28 dem Tank 26 entnommen und von oben her über die Lochplatte 19 dem Behalte/ 10 zugeführt, in dem sie dann entlang der Oberfläche der Füllkörper 20 nach unten strömt, beim Auslaß 16 den Behälter 10 verläßt und in den Tank 26 zurückkehrt.

Infolge der sehr großen jnd gewundenen Oberfläche im Behälter 10 kommt praktisch das ganze verunreinigte Gas mil d^^r Waschflüssigkeit mehrfach in Berührung, so daß die Verunreinigungen des Gases durch Absorption oder Lösung oder einfach durch Mitnahme in die Waschflüssigkeit übergehen. Soweit es sich um biologische Verunreinigungen handelt, werden diese

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45 nun durch die Mikroorganismen abgebaut und damit unschädlich gemacht. Der so entstehende Schlamm setzt sich dann in dem Tank 26 ab und kann dort von Zeit zu Zeit entnommen werden.

In günstiger Weise bildet sich nach kurzer Zeit auch eine Oberfläche auf den Füllkörpern 20 aus Biomasse und diese weitverteilte Biomasse hilft mit, um die Verunreinigungen aufzunehmen.

Zur Verdeutlichung der Wirkung der Erfindung sei auf folgende Untersuchungen hingewiesen, nämlich:

1. auf die Ermittlung der Abbauquote und des Reinigungseffekts,

2. auf die Erarbeitung der Bemessungswertc einer Anlage.

ZuI.

Die organische Verschmutzung läßt sich über den BSB (biochemischer Sauerstoffbedarf und quantitativ über den CSB (chemischer Sauerstoffbedarf) bestimmen.

Mit der in der Anmeldung besc.iebenen Anlage wurde eine mit aromatischem Kohlen wasserstoff und Aldehyd verunreinigte Abluft gereinigt. Die Schmutzkonzentration betrug ca. 2,5 g CSB/m³.

Ohne Zugabe von Biomasse konnte nach 6 Stunden Betriebs-eit bei einer Beschickung von 10 m³ Abluft/h im Umlaufwasser von 90 1 eine Konzentrationszunahme von 20 auf 1.570 mg CSB/1 gemessen werden. Die Schmutzanreicherung betrug dabei insgesamt 140 g.

Die Anlage wurde anschließend noch einige Tage in Betrieb gehalten, wobei der CSB auf 4500 mg/1 anstieg.

Nach Zugabe von 51 Belebtschlamm aus einer Kläranlage — ca. 50 g Trockensubstanz und einer Reduzierung der täglichen Schmutzzufuhr auf ca. 10 g CSB zu der Ausgangskonzentration von 4500 (Gesamtschmutzmenge ca. 400 g CSB in 901) konnte nach 5 Tagen ein Abbau auf 80 mg/1 (ca. 7 g Schmutzfracht) erreicht werden. Insgesamt wurde in dieser Zeit somit ca. 440 g CSB an Verunreinigung aus der Abluft entfernt und biologisch abgebaut. Die abströmende Luft war geruchlos.

Zu 2.

Die unter 1. beschriebene Anlage lief mehrere Wochen. Bei einer Beschickung mit Abluft von 3 — 5 mVh vermehrte sich die Biomasse in der Anlage von 50 auf 220 g. 30 Liter der Füllmasse wiesen dabei eine Oberfläche von 17m^; auf. Zur Erzielung einer konstanten Restverschmutzung durfte die Abluft nicht über 5 mVh gesteigert werden. I m^! Füllkörper ermöglichte einen Bewuchs von 7 kg Trockensubstanz an Biomasse. Bei Auswertung des Versuchsergebnisses kann unterstellt werden, daß 100 m¹ Abluft/h mit der erwähnten Verunreinigung biologisch zu reinigen ist, was 1 m'Füllkörpei erfordert.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

1. Patentansprüche:

   Verfahren zum Entfernen von gasförmigen oder festen Verunreinigungen, die mindestens zum Teil organischer Natur sind, aus einem Abgas, wobei das Abgas von untsn nach oben durch einen mit Füllkörpern gefüllten Behälter hindurchgeleitet wird und eine Waschflüssigkeit im Gegenstrom von oben nach unten strömt, dadurch gekennzeichnet, daß der Waschflüssigkeit eine Biomasse ι ο zugesetzt wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Waschflüssigkeit mindestens ein Nährstoff zugesetzt wird.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die aus dem Behälter austretende Waschflüssigkeit auf den gewünschten Anteil an Biomasse gebracht und dem Behälter wieder zugeführt wird.
4. 4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die aus dem Behälter ausströmende Waschflüssigkeit aufge fangen und der in ihr enthaltene Schlamm zum Absetzen gebracht wird.

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