от органических соединений

Изобретение относится к облас ти очистки газообразных сред, в частности к способам и устройствам для очистки газообразных сред, и может быть ис- подьзовано при очистке воздуха, в частности выбросов вентиляционного возду- ха различных производств (далее по тексту ~ отходящие газы различных произ- водств) от паров, аэрозолей и взвесей вредных органических веществ.

Среди вредных, прежде всего органических, веществ, которые могу т быть удалены из отходящих газов посредством заявляемых системы и способа, могут быть упомянуты: альдегиды (формальдегид, акролеин, ацетальдегид, фурфу- рол), третичные амины (триз чламин, диметилэтиламин, диметил изопропил а- мин), дур н опахну щие вещества (аммиак, сероводород, сероуглерод, меркапта- ны), кетоны (ацетон, метилэтилкетон, диэтилкетон, циклогексанон) спирты (этанол, бутанол, метанол, фурфуриловый, изопропиловый, глицерин), предель- ные углеводороды (уайт-спирит, скипидар, масло минеральное), ароматические углеводороды (фенол, бензол, ксилолы, толуол, стирол, кумол, этилбензол), кислотные соединения органического и неорганического происхождения, веще- ства со щелочной реакцией, пыль (древесная, стеклянная, минеральная, уголь- ная, в том числе сажа, волокнистая) и другое.

Изобретение может быть использовано в металлургической, литейной, химической, пищевой, нефтеперерабатывающей, строительной (производство минваты, стекловаты) промы ш ценности, при нанесении и сушке лакокрасочных материалов, в сельском хозяйстве (животноводство), при производстве и обра- ботке нитей и тканей, при переработке вторичного сырья, отходов пластполи- меров, при утилизации твёрдых бытовых отходов.

В настоящее время известны различные методы очистки отходящих газов, среди которых выделяют: абсорбционный метод, адсорбционный метод, терми- ческое дожигание, термокаталитические методы, озонные методы, биохимиче- с кие методы, плазмохимические методы, плазмокаталитический метод, фотока- талитический метод [1]. Для реализации каждого из методов разработано соот- ветствующее технологическое оборудование. При этом наиболее эффективны- ми считаются комбинированные способы, включающие в себя не один, а, по меньшей мере, два метода, например, абсорбционный и биохимический, что позволяет осуществлять более глубокую очистку отходящих газов различных производств от более широкого спектра органических и неорганических вред- ных вещест в. Для реализации комбинированных способов применяют сложные системы взаимосвязанного технологического оборудования, предназначенного для реализации отдельных методов.

Так, известен абсорбционно-биохимический способ очистки отработан- ных газов от органических веществ с интенсивным запахом, которые вымыва- ются из потока отходящих газов в биоскруббере с помощью смеси активного вещества и воды, затем биохимически окисляются с помощью микроорганизмов в аэротенке [2]. При этом: происходит постоянная регенерация абсорбционного раствора - очищающей воды.

Известен также способ очистки газов, загрязненных фенолом и/или фор- мальдегидом, и/или продуктами их взаимодействия, осуществляемый путем орошения газа циркулирующим абсорбентом, насыщенным микроорганизмами. Часть примесей, содержащихся в отходящих газах, связывают, промывную жидкость собирают, и содержащиеся в ней примеси, по меньшей мере, разлага- ют микроорганизмами в условиях аэрации [3]. В скруббере смесь активного ила и воды распыляется с помощью насоса и спиральных форсунок. Скруббер дей- ствует по принципу противотока, т.е. газ перемещается с помощью вентилятора через скруббер снизу в верх. При этом имеет место массообмен между жидкой и газовой фазами. Так как между газом и жидкостью устанавливается равновесие, то газовые компоненты переходят в жидкость только до тех пор, пока парни- альное давление вещества в газовой фазе выше, чем парциальное давление того же вещества в жидкости. Задачей активного вещества в скруббере является обеспечение условий, при которых парциальное давление пахучих веществ в очищающей жидкости всегда значительно ниже, путём использования микроор- ганизмов. Это достигается с помощью отдельной ёмкости с активным илом. Микроорганизмы расщепляют органические вещества и разлагают их на воду, диоксид углерода и минеральные составляющие. Для этого используется кисло- род. Он подается в ёмкость в виде сжатого воздуха через аэрационную систему. Вода осветленная, но насыщенная газовыми составляющими до предела, посту- пает на ступень биоочистки.

К недостаткам таких способа и системы следует отнести образование из- быточного осадка в форме биомассы (активного ила) в процессе биологического распада органических веществ. Этот ил в небольших количествах может быть сброшен в канализацию или, если это не допускается, осушается и складирует- ся. Кроме того, перед подачей в скруббер требуется предварительная очистка вентиляционного воздуха от пыли, смолистых и взвешенных веществ с целью предотвращения забивания насадки биоскруббере, а также необходимость насыщения отходящих газов водяными парами во избежание потерь на капле- унос и испарение в биоскруббере. Также отработанный абсорбент перед его по- дачей в ёмкость с активным илом требует подготовительного этапа очистки в отдельной сети специальным раствором и: в осаждающем резервуаре хлопьеоб- разующим веществом. Осадок, на 90% состоящий из минеральных веществ, должен удаля ться из системы. Следует отметить, что при использовании данного способа затруднено сохранение жизнедеятельности микроорганизмов в реальных условиях периодической эксплуатации газоочистного оборудования.

Известна также абсорбционная система очистки вентиляционного возду- ха, отводимого от стержневых автоматов [4, 5]. Для мокрой очистки отходящих газов применен скруббер. Через входной патрубок загрязнённый воздух подает- ся в скруббер и проходит через зри опорно-распределительные решётки, на ко- торых располагается шаровая насадка. Над решётками расположены форсунки, обеспечивающие распыл ивание абсорбента в виде гонкой плёнки. Загрязнённый воздух, двигаясь снизу в верх, обеспечивает псевдоожиженное состояние шаро- вой насадки, которое, способствуя турбу лизании потоков газа и жидкости, уве- личивает поверхность контакта фаз. При этом токсичные вещества интенсивно поглощаются скрубберной жидкостью. В качестве абсорбента используется техническая вода. Для нейтрализаций небольшого объёма раствора, образовав- шегося при абсорбционной очис тке, используется система биохимической нейтрализации. В систему входит аэротенк, сборник очищенной воды и вторич- ный отстойник. Загрязненный вредными веществами раствор после скруббера стекает в аэротенк. Туда же вводится раствор Н3РО4, улучшающий жизнедея- теды-юстъ микроорганизмов. В аэротенке происходит биохимическое окисление фенола формальдегида, метанола, цианидов. Далее абсорбционный раствор по- надает в отстойник, где отделяется от активного ила, и после сборника очищен- ная вода вновь поступает в скруббер.

Недостатком данных способа и системы является то, что наряду с выво- дом активного ила из системы, также нредусматрено и достаточное количество сложных требований, например, наличие в растворе определённой концентра- ции фенола, что достаточно затруднительно во время длительных остановок. Кроме того, имеет место значительный каплеунос из скруббера, связанный с наличием мощного вытяжного устройства (вентилятора), необходимого для преодоления значительного гидравлического сопротивления, псевдоожиженных слоёв шаровой насадки. Способ трудно применим для улавливания малораство- римых в воде вредных органических соединений.

Также известив! способ абсорбционно-биохимической очистки вентиля- циониого воздуха от летучих органических соединений (ЛОС) из нитрокамер и устройство для его осуществления [6]. Вентиляционный воздух при помощи вентилятора поступает в насадочный скруббер, где в результате контакта воз- душной и жидкой фаз ЛОС переходят в абсорбционный раствор. Раствор состо- ит из технической воды и специальной комплексной добавки в количестве 0,3- 0,4%, существенно повышающей эффективность абсорбции. Регенерация аб~ сорбента осуществляется в биореакторе, где с помощью специально селекцио- нированного штамма микроорганизмов вредные органические вещества окис- ляются до углекислого газа (ССЬ) и воды (РЬО). Биореактор оснащён рамками с б и оно Л отном для иммобилизации (закрепления) м и кроорган измов- деструкторов, а также аэраторами для аэрации раствора сжатым воздухом. Очищенный раствор при помощи водяного насоса вновь подается в насадочный скруббер. К недостаткам такого способа могут быть отнесены:

- недостаточная эффективность улавливания тру днораствори мых в воде ЛОС и СО;

- отсутствие постоянного контроля за эффективностью процесса очистки вентиляционного воздуха и биохимической регенерации абсорбционного рас- твора;

- наличие повышенного капдеуноеа вследствие применения мощных вен- тиляторов для преодоления гидравлического сопротивления псевдоожиженных слоёв шаровой насадки;

- неравномерность распределения воздушного потока по сечению скруб- бера и потока жидкости по орошаемой площади приводит к созданию застой- ных зон в псевдоожиженном слое шаровой насадки;

- большие габаритные размеры абсорбционно-биохимического устрой- ства, что затрудняет его применение в действующих цехах;

- отсутствие удаления (сепарации) пыли, смолистых и взвешенных ве- ществ из абсорбционного раствора перед его поступлением в биореактор, и свя- занное с этим затруднение биохимического окисления растворённых органиче- ских веществ, забивание и разрушение бионасадки;

- снижение уровня кислорода в регенерируемом абсорбционном растворе в случае длительного простоя, как и затрудненное (сложное) поддержание жиз- недеятельности микроорганизмов из-за отсутствия постоянного питания.

Также известны предложенные ранее авторами способ абсорбционно- биохимической очистки отходящих газов от органических соединений и устройство для его осуществления [7]. Очистку осуществляют путём промывки газов в восходящем потоке жидким абсорбентом в псевдоожиженном слое ша~ ровой насадки в скруббере. Способ включает также сбор вытекающего из скруббера абсорбента, и его биохимическую регенерацию в аэробном: биореак- торе с последующим повторным использованием. При этом очистку ведут в три этапа с изменением направления потока очищаемого газа, сбор абсорбента ве~ дут на каждом из этапов очистки, а очист ку газов на каждом из этапов и биохи- мическую регенерацию абсорбента ведут под централизованным контролем в автоматическом режиме. Устройство для осуществления, описанного выше спо- соба выполнено в виде связанных системой трубопроводов скруббера и аэроб- ного биореактора. При этом под скруббером размещён и герметично связан с ним распределитель-сепаратор, разделённый перегородкой на входную и вы- ходную камеры, причём входная камера герметично связана с входом скруббера непосредственно, а выходная камера герметично связана с выходом скруббера посредством вертикального соединительного трубопровода. Устройство также дополнительно содержит центральный блок управления и связанные с ним с возможностью автоматического контроля и управления устройством в целом датчик параметров процесса. Способ и устройство обеспечивают высокую сте- пень очистки отходящих газов различных производств от широкого спектра вредных органических примесей. Однако для ряда производств всё же требуется дальнейшее повышение эффективности очистки и расширение спектра удаляе- мых вредных веществ.

В этой связи авторами были исследованы возможности дополнения спо- соба абсорбционно-биохимической очистки отходящих газов другими методами очистки. Наиболее перспективным и эффективным с точки зрения аппаратной реализации и комбинирования с абсорбционно-биохимической очисткой пред- ставляется метод озонирования.

Применение озона для дезодорации газовых выбросов основано на окис- лительном разложении дурно пахнущих веществ. В одной группе методов озон вводят непосредственно в очищаемые газы, в другой газы - промывают: предва- рительно озонированной водой. Применяют также последующее пропускание озонированного газа через слой активированного угля или подачу его на ката- лизатор. При вводе озона и последующем пропускании газа через катализатор температура превращения таких веществ как амины, ацетальдегид, сероводород и др. понижае тся до 60-80 °С. В качестве катализатора используют как Pt/АЬОз, так и оксиды меди, кобальта, железа на носителе. Основное применение озон- ные методы дезодорации находят при очистке газов, которые выделяются при переработке сырья животного происхождения на мясо- (жиро-) комбинатах и в быту. Сами по себе озонные методы (методы озонирования) применяют также для обезвреживания дымовых газов от SCONCE) и дезодорации газовых выбро- сов промышленных предприятий. Введение озона ускоряет реакции окисления NO до NO _? и SCb до SO3. После образования NO2 и SO3 в дымовые газы вводят аммиак и выделяют смесь образовавшихся комплексных удобрений (сульфата и нитрата аммония). Время контакта газа е озоном, необходимое для очистки от SO2 (80-90%) и NO _x (70-80%), составляет 0,4 - 0,9 сек. При этом энергозатраты на очистку газов озонным методом очень высоки, что является одной из основ- ных причин, сдерживающих промышленное применение данного метода [Г]. Ещё одной причиной является проблема утилизации избыточного озона, кото- рый представляет собой ядовитый газ. Однако авторами было найдено техниче- ское решение, которое исключает недостатки очистки отходящих газов с ис- пользованием озонирования и обеспечивает повышение общей эффективности очистки отходящих газов, прежде всего, от органических вредных веществ ком- бинирован ны м способом

По совокупности общих технических признаков описанные выше способ абсорбционно-биохимической очистки отходящих газов от органических со- единений и устройство для его осуществления [7] могут быть приняты в каче- стве прототипа, как для заявляемой системы, так и для заявляемого способа очистки отходящего газа от органических соединений.

Задачей изобретения является разработка системы очистки отходящего га- за от органических соединений, а также комбинированного способа очистки, которые обеспечивали бы дальнейшее повышение эффективности очистки при расширении спектра удаляемых из отходящих газов вредных веществ, прежде всего, органических соединении. Система и способ должны также обеспечивать также дальнейшее повышение надёжности работы технологических устройств и системы в целом и снижение энергозатрат, а также возможность регулирования количества и качества (физико-химических характеристик) жидкого абсорбента, подаваемого в сруббер и более эффективное распределение его по объёму скруббера.

При этом заявляемые система и способ должны обеспечивать возмож- ность удаления из отходящих газов широкого спектра вредных, прежде всего органических, веществ, среди которых можно назвать альдегиды (формальде- гид, акролеин, ацетальдегид, фурфурол), третичные амины (триэтиламин, диме- тидэтиламин, диметилизопропиламин), дурнопахнущие вещества (аммиак, ее- роводород, сероуглерод, меркаптаны), кетоны (ацетон, метил эти л кетон, диэтил- кетон, циклогексанон), спирты (этанол, бутанол, метанол, фурфуриловый, изо- пропил овьш, глицерин), предельные углеводороды (уайт-спирит, скипидар, масло минеральное), ароматические углеводороды (фенол, бензол, ксилолы, то- луол, стирол, кумоя, этилбензол), кислотные соединения органического и неор- ганического происхождения, вещества со щелочной реакцией, пыль (древесная, стеклянная, минеральная, угольная, в том числе сажа, волокнистая) и другое.

Поставленная задача решается заявляемой системой очистки отходящего газа от органических соединений, содержащей скруббер, снабжённый внутрен- ними элементами для абсорбции вредных органических веществ, выполненны- ми в виде, по меньшей мере, двух установленных друг над другом массообмеи- ных решёток с расположенными на них слоем насадки и форсунками подачи жидкого абсорбента, одна из которых установлена в зоне входа в скруббер, штуцером подвода отходящих газов, связанным с входом скруббера, штуцером отвода очищенных газов, связанным с выходом скруббера, штуцерами подвода жидкого абсорбента, связанными с форсунками подачи жидкого абсорбента, и средст вами сбора и отвода отработанного абсорбента, реактор биохимической регенерации абсорбента, насосы и трубопроводы, связывающие реактор биохи- мичеекой регенерации абсорбента со скруббером через штуцер подвода регене- рированного абсорбента и средство отвода отработанного абсорбента с образо- ванием замкнутого контура, управляемое средство создания направленного по- тока отходящих газов и средства кшпродя и управления системой очистки. При этом выход скруббера через штуцер отвода очищенных газов связан с реакто- ром биохимической регенерации абсорбента посредством сепаратора, снабжён- ного средствами разделения газообразной и жидкой фаз и средством отвода га- зообразной фазы из системы очистки. Поставленная задача решается за счёт то- го, что система очистки дополнительно содержит средство озонирования отхо- дящих газов, установленное перед входом в скруббер, ёмкость для регенериро- ванного жидкого абсорбента, связанную с выходом реактора биохимической ре- генерации абсорбента и со штуцерами подвода жидкого абсорбента и снабжён- ную средст вами кон троля и управления качеством жидкого абсорбента, а также средство предварительного осветления отработанного абсорбента, связанное со средством отвода отработанного абсорбента и реактором биохимической реге- нерации абсорбента и содержащее, по меньшей мере, дозатор присадок для осветления отработанного абсорбента и дозатор биогенных присадок

Оснащение системы очистки средством озонирования отходящих газов, установленным именно перед входом в скруббер, неожиданно позволяет не только расширить спектр веществ, удаляемых из потока отходящих газов, и значительно усилить эффект дезодорации отходящих газов, но и исключить упомянутые выше недостатки, присущие традиционным методам озонирования. Это обеспечивается, в частности, за счёт того, что подача озона в «смеси» с от- ходящим газом на массообменные элементы скруббера обеспечивает более глу- бокую очистку отходящих газов от вредных примесей благодаря активизации окислительных процессов и, в тоже время, позволяет избавиться от необходи- мости последующей утилизации избыточного озона, в связи с его полным по- глощением жидким абсорбентом и использованием в процессах минерализации уловленных загрязнителей.

Ёмкость для регенерированного жидкого абсорбента, связанная с выходом реактора биохимической регенерации абсорбента и со штуцерами подвода жил- кого абсорбента в скруббер и снабжённая средствами контроля и управления качеством жидкого абсорбента, позволяет не только контролировать, но и «кор- ректировать» физико-химические характеристики жидкого абсорбента. По сути, ёмкость для регенерированного жидкого абсорбента оснащена опциями подго- тонки и контроля качества жидкого абсорбента непосредственно перед его по- дачей в скруббер, что повышает уровень технологии абсорбционной очистки отходящих газов за счёт оптимизации количества и качества жидкого абсорбев- та, подаваемого в технологический процесс очистки отходящих газов, содер- жащих определённые вредные вещества.

Дополнение системы очистки средством предварительного осветления отработанного абсорбента, связанным со средством отвода отработанного аб~ сорбента и реактором биохимической регенерации абсорбента и содержащим, по меньшей мере, дозатор присадок для осветления отработанного абсорбента и дозатор биогенных присадок обеспечивает более качественное осветление отра- ботанпого абсорбента за счёт введения специальных присадок (коагулянты и флокулянты). Это, с одной стороны, позволяет применять устройство для очистки отходящих газов от аэрозолей, сажи (пироуглерода) и тонкодисперсных взвесей способных образовывать в воде коллоидные раса воры (например, аэро- золи лакокрасочных или глинообразных материалов), а, с другой стороны, пре· дупреждает загрязнение указанными веществами реактора биохимической ре- генерации абсорбента

В предпочтительных формах реализации заявляемой системы управляв- мое средство создания направленного потока отходящих газов выполнено в ви~ де установленного на выходе системы очистки побудителя тяги, снабжённого пультом управления. Это позволяет регулировать скорость прохождения отхо- дящих тазов через скруббер и последующие технологические устройства.

Также предпочтительными являются формы реализации заявляемой си- стемы, в которых средство озонирования отходящих газов выполнено в виде ге~ нератора озона.

Также предпочтительными являются формы реализации заявляемой си- стемы, в которых средства контроля и управления качеством жидкого абсорбен- та включают, по меньшей мере, датчик качества, датчик уровня, пробоотборник, регулируемый теплообменный элемент, регулируемый дозатор абсорбционных присадок, регулируемый дозатор воды. При этом каждый из указанных датчи- ков, дозаторов и других устройств может быть выбран специалистом в данной области из подходящих доступных устройств в зависимости от условий их ис- пользования в системе, от производства (количества и состава, подлежащего очистке отходящего газа) и других условий.

В различных возможных формах реализации заявляемой системы сред- ство предварительного осветления отработанного абсорбента предпочтительно содержит ёмкость для осветления отработанного абсорбента, снабжённую сред- ствами сбора и удаления флотационного шлама и шламового осадка, связанны- ми со шламосборником посредством вакуумного устройства, предпочтительно вакуумного насоса или эрлифта. Использование вакуумной техники обеспечи- вает механизацию удаления сложных флотационных шламов, в том числе и вспененных.

Для более эффективного «промывания» отходящего газа жидким абсор- бентом в предпочтительных формах реализации заявляемая система очистки дополнительно содержит множество распределительных сопел, расположенных в скруббере в зоне под нижней массообменной решёткой с возможностью рав- иомерного распределения потока отходящих газов по всему поперечному сече- нию скруббера. Такое решение позволяет избежать образования зон проскока неочищенного отходящего газа, что способст вует повышению эффективности очистки.

В предпочтительных формах реализации заявляемой системы средства сбора и отвода отработанного абсорбента выполнены в виде каплеуловителя, расположенного в донной зоне скруббера.

В предпочтительных формах реализации заявляемой системы сепаратор может быть выполнен в виде инерционного сепаратора, снабжённого ловушка- ми плёночной жидкости с каналами отвода, н дополнительно оснащён жалюзийным каплеуловителем с ловушками капельной жидкости и соорником жид- кости с гидрозатвором, при этом каналы отвода и ловушки капельной жидкости связаны со сборником жидкости, который, в свою очередь, связан с реактором биохимической регенерации абсорбента непосредственно или через средство предварительного осветления отработанного абсорбента. Такая конструкция се~ паратора повышает эффективность сепарации и предотвращает её вторичный унос.

Поставленная задача решается также заявляемым способом очистки отхо- дящих газов от органических соединений, включающим многостадийную очистку отходящих газов, при которой последовательно очистку проводят ну- тём пропускания предварительно увлажнённого отходящего газа в восходящем потоке через стекающий через скруббер жидкий абсорбент, промывку жидким абсорбентом и формирование нисходящего потока выходящего из скруббера очищенного газа с последующим дополнительным выделением из него жидкой фазы, сбор вы текающего из скруббера отработанного абсорбента и выделенной жидкой фазы и их регенерацию в реакторе биохимической регенерации абсор- бента с последующим повторным использованием. Поставленная задача реша- ется за счёт того, что перед очисткой отходящий газ насыщают озоном, перед биохимической регенерацией отработанный абсорбент и выделенную жидкую фазу осветляют, а качество регенерированного жидкого абсорбента перед по- вторяым использованием контролируют и корректируют в соответствии с тре- буемыми характеристиками жидкого абсорбента.

В предпочтительных формах реализации заявляемого способа очистки от- работанный абсорбент и выделенную жидкую фазу для осветления накапливают (например, в упомянутой выше ёмкости для осветления отработанного абсор- бента), осветление проводят путём добавки присадок для осветления с после- дующим удалением шлама в виде флотационного шлама и шламового осадка. Как уже было упомяну то выше в связи с описанием средств осветления из со- става заявляемой системы, это обеспечивает предварительное удаление из отра- ботанного абсорбента перед его биохимической регенерацией части уловленных вредных веществ. В предпочтительных формах реализации заявляемого способа очистки ре- генерированный жидкий абсорбент также накапливают для контроля и коррек- тировки с последующей дозированной подачей на повторное использование.

В предпочтительных формах реализации заявляемого способа очистки биохимическую регенерацию проводят в аэробном или анаэробном реакторе.

Заявленные система и способ очистки отходящих газов от органических соединений будут более подробно рассмотрены на одном из возможных пред- почтительных, но не ограничивающих примеров реализации системы очистки, со ссылками на позиции фиг. 1 чертежей, на которой представлено схематичное изображение системы очистки отходящих газов от органических соединений.

На фиг. 1 схематично изображены скруббер 1, снабжённый внутренними элементами для абсорбции вредных органических веществ, выполненными в виде, для рассматриваемого примера реализации, трех установленных друг над другом массообменных решёток 2 с расположенными на них слоем насадки 3 и форсунками 4 подачи жидкого абсорбента, нижняя 5 из которых установлена в зоне входа 6 в скруббер 1. Скруббер 1 также снабжён штуцером 7 подвода отхо- дяишх газов, связанным с входом 6 скруббера, штуцером 8 отвода очищенных газов, связанным с выходом 9 скруббера 1, штуцерами 10 подвода жидкого аб- сорбента, связанными с форсунками 4 подачи жидкого абсорбента, и средства- ми сбора и отвода отработанного абсорбента, выполненными в данной форме реализации в виде приёмника 11 отработанного абсорбента, расположенного в донной зоне скруббера 1. Система по фиг. I содержит также реактор 12 биохи- мической регенерации абсорбента, насосы и трубопроводы (более подробно бу~ ду г рассмотрены ниже), связывающие реактор 12 биохимической регенерации абсорбента со скруббером 1 через штуцер 13 подвода регенерированного абсор- бента и средство отвода отработанного абсорбента (приёмник 11 отработанного абсорбента) с образованием замкнутого контура. Система по Фиг. ! содержит также управляемое средство создания направленного потока отходящих газов в представленной форме реализации выполненное в виде установленного на вы- ходе системы очистки побудителя 14 тяги, снабжённого пультом 15 управления и средства контроля и управления: системой очистки, которые более подробно будут рассмотрены ниже. Выход 9 скруббера 1 через штуцер 8 отвода очищен- ных газов связан с реактором 12 биохимической регенерации абсорбента по- средством сепаратора 16, снабжённого средствами разделения газообразной и жидкой фаз и средством отвода газообразной фазы из системы очистки. В пред- ставленной на фиг. 1 форме реализации сепаратор выполнен в виде инерцион- ного сепаратора, снабжённого ловушками 17 плёночной жидкости с каналами 18 отвода, и дополнительно оснащён жалюзийным каплеуловителем 19 с ло- вушками 20 капельной жидкости и сборником 21 жидкости с гидрозатвором 22. Каналы 18 отвода и ловушки 20 капельной жидкости связаны со сборником 21 жидкости, который, в свою очередь, связан с реактором 12 биохимической ре- генерации абсорбента непосредственно либо через средство предварительного осветления отработанного абсорбента.

Средство предварительного осветления отработанного абсорбента в пред- ставленной на фиг. 1 форме реализации содержит ёмкость 23 для осветления отработанного абсорбента, снабжённую средствами сбора и удаления флотаци- онного шлама и шламового осадка. Средства сбора и удаления флотационного шлама включают, в частности, сопло 24 сбора флотационного шлама, связанное патрубком 25 со сборником 26 флотационного шлама. Средство сбора и удале- ння шламового осадка включает, в частности, установленный в донной зоне ём~ кости 23 для осветления отработанного абсорбента штуцер 27, связанный со шламосборником 28 патрубками (позицией на чертеже не обозначены) и по- средством вакуумного устройства 29, предпочтительно вакуумного насоса или эрлифта Средство предварительного осветления отработанного абсорбента по фиг. 1 также содержит дозатор 30 присадок для осветления отработанного а6~ сорбент а, связанный с трубопроводами 31 слива отработанного абсорбента и дозатор 32 биогенных присадок, непосредственно связанный с ёмкостью 23 для осветления отработанного абсорбента. Система очистки отходящих газов по фиг. 1 также содержит установлен- ное перед входом 6 в скруббер 1 средство озонирования отходящих газов, в представленной форме реализации выполненное в виде генератора 33 озона.

Система очистки отходящих газов по фиг 1 также содержит ёмкость 34 для регенерированного жидкого абсорбента, связанную с выходом реактора 12 биохимической регенерации абсорбента и со штуцерами 10 подвода жидкого абсорбента и снабжённую средствами контроля и управления качеством жидко- го абсорбента. Средства контроля и управления качеством жидкого абсорбента в форме реализации по фиг. 1 включают, в частности, датчик 35 качества, дат- чик 36 уровня, пробоотборник (пробоотводчик) 37, регулируемый теплообмен- ный элемент 38, регулируемый дозатор 39 абсорбционных присадок, регулиру- емый дозатор 40 воды, регулятор 41 уровня. Ёмкость 34 для регенерированного жидкого абсорбента связана со штуцерами 10 подвода жидкого абсорбента еруббера 1 трубопроводом 42 подачи жидкого абсорбента посредством насоса 43 с пультом 44 управления.

В представленной на фиг. 1 форме реализации в скруббере 1 предусмот- рено множество распределительных сопел 45, расположенных в зоне под ниж- ней массообменной решёткой 2 с возможностью равномерного распределения потока отходящих газов по всему поперечному сечению скруббера 1.

В представленной на Фиг. 1 форме реализации выход 9 скруббера 1 через штуцер 8 отвода очищенных газов связан с сепаратором 16 посредством колен- ного патрубка 46.

Реактор 12 биохимической регенерации абсорбента может иметь любую подходящую конструкцию. В представленной на фиг. 1 форме реализации реак- тор 12 биохимической регенерации абсорбента содержит биофильтр 47, аэри- рующее устройство 48, связанное с каналом 49 аэрации реактора, и теплооб- менные элементы 50.

В системе также предусмотрены:

- вакуумный насос 51, связывающий жалюзийный каплеуловитель 19 и сборник 26 флотационного шлама, - установленный в ёмкости 23 для осветления отработанного абсорбента элемент 52 отсыпки флотационного шлама,

- штуцер 53 подключения к побудителю тяги 14, связывающий жадюзий- ный каплеуловитель 19 с выпускной трубой 54 для очищенного воздуха,

- канал 55 вентиляции наджидкостного пространства реактора 12 биохи- мической регенерации отработанного абсорбента, связывающий реактор 12 биохимической регенерации отработанного абсорбента и вход 6 в скруббер 1

Система, реализующая заявляемый способ работает следующим образом.

В общем случае, в качестве жидкого абсорбента может использоваться техническая вода. Однако для повышения улавливания труднорастворимых ор~ ганических веществ в жидкий абсорбент может быть введена смесь аниона к- тивных и неионогенных поверхностно-активных веществ (ПАВ). Так, жидкий абсорбент может содержать до 0,7 г/л анионактивных и неионогенных поверх- постно-активных веществ в отношении 1 : 1, до 0,2 г/д диаммония фосфата и во- ду. В принципе, как и в способе-прототипе промывку газа можно проводить при расходе абсорбента, составляющем, предпочтительно, от 0,24 до 0,50 м7'ч на 1000 м · отходящего газа.

Биохимическую регенерацию абсорбента обычно проводят при настоян- ной температуре от 5 до 35 °С. Для регенерации абсорбента используются подо- бранные и селекционированные штаммы микроорганизмов-деструкторов, им- мобидизованных на синтетических нитях (биофильтр 47), которые биохимиче- ски окисляют широкую гамму вредных органических веществ и ПАВ в водном растворе. Среди наиболее предпочтительных для использования в заявляемом способе можно назвать штаммы типа Rhodococcus, Bacillus, Pseudomonas.

Подлежащие очистке отходящие газы поступают на вход 6 в скруббер 1, за счёт побудителя тяги 14, режим работы которого задаётся посредством пуль- та 15 управления, в штуцер 7 подвода отходящих газов, смешиваются с озоном, поступающим от генератора 33 озона и направляются в нижнюю зону скруббера 1, где с помощью нижней форсунки 5 обрабатываются жидким абсорбентом, подаваемым вакуумным насосом 51 по трубопроводу 42 подачи жидкого абсор- бента, через штуцер 10 подвода жидкого абсорбента для предварительного увлажнения, охлаждения и обеспыливания.

Далее, обработанные отходящие газы направляются через распредели- тельные сопла 45 на массообменные решетки 2 в виде опорных полок, загру- женных слоем 3 шаровой или кольцевой насадки, постоянно орошаемой через верхние форсунки 4.

Очищенный («промытый») поток отходящих газов через расположенный на выходе 9 скруббера 1 штуцер 8 отвода очищенных газов и связанный с ним коленный патрубок 46 направляется в инерционный сепаратор 16, оснащенный ловушками 17 плёночной жидкости с каналами 18 отвода жидкости, а затем по- ступает в жалюзийный каплеуловитель 19, оснащённый ловушками 20 канедь- ной жидкости, и через штуцер 54 подключения к побудителю тяги 14 выбрасы- вается побудителем 14 тяги через выпускную трубу 54 для очищенного воздуха в атмосферу в режиме заданном пультом управления 15. Сепарированная жид- кость при этом по каналам 18 отвода жидкости и из ловушки 20 капельной жид- кости стекает в сборник 21 жидкости, оснащённый гидрозатвором 22.

Эффективность очистки отходящих газов от загрязняющих веществ обес- печивается и регулируется с помощью режима подачи отходящих газов на очистку побудителем 14 тяги, режимом подачи жидкого скруббера насосом 43 с пультом управлении 44, режимом подачи озона от генератора 33 озона, подачей абсорбционных присадок из дозатора 39 в ёмкость 34 для регенерированного жидкого абсорбента, регулируемой с помощью теплообменного элемента 38 температурой жидкого абсорбента, подаваемого из ёмкости 34 для регенериро- ванного жидкого абсорбента.

Отработанный абсорбент удаляется из скруббера 1 самотеком или другим способом через расположенный в донной зоне штуцер отвода отработанного аб- сорбента (позицией на чертеже не обозначен) приёмника 11 отработанного аб~ сорбента и из инерционного сепаратора 16 через штуцер отвода сепарированной жидкости (позицией на чертеже не обозначен), расположенный в донной зоне в сборнике 21 жидкости инерционного сепаратора 16 и направляется по соответ- ствующи м трубопроводам 31 слива отработанного абсорбента в ёмкос ть 23 для осветления отработанного абсорбента, при этом в трубопровод 31 слива отрабо- танного абсорбента из скруббера 1 через дозатор 30 присадок подаются присад- ки для усиления эффекта осветления отработанного абсорбента, а через дозатор 32 биогенных присадок подаются биогенные присадки.

Выделившаяся в результате процесса осветления фракция флотационного шлама удаляется с помощью вакуумного насоса (позицией на чертеже не обо- значен) через сопло 24 флотационного шлама и патрубок 25 в сборник 26 фло- тационного шлама и далее в шламосборннк 28. Выделившаяся в результате процесса осветления фракция шламового осадка удаляется через штуцер 27 е помощью вакуумного устройства 29 (шламонасос или эрлифт) в шламосборннк 28. В шлам осборн ике 28 шлам накапливается и за счёт фильтрации происходит его обезвоживание, и возврата фильтрата в ёмкость 23 для осветления отрабо- танного абсорбента.

Осветленный раствор из ёмкости 23 для осветления отработанного абсор- бента далее направляется в реактор 12 биохимической регенерации абсорбента, где за счёт деятельности специальных штаммов микроорганизмов (аэробных или анаэробных) на биофильтрах 47 происходит нейтрализация и минерализа- ция растворенных загрязняющих веществ органического и неорганического происхождения до природных аналогов.

Биохимическая регенерация отработанного абсорбента обеспечивается и регулируется:

- путём подачи непосредственного в реактор 12 биохимической регеиера- ции абсорбента биогенных присадок через дозатор 32 биогенных присадок,

- кислородным режимом, поддерживаемым с помощью аэрирующего устройства 48, связанного с каналом 49 аэрации реактора,

- температурой с помощью теплообменных элементов 50.

При этом наджидкостное пространство реактора 12 биохимической реге- нерации отработанного абсорбента вентилируется с помощью канала 55 венти- ЛЯЦЙЙ наджидкостного пространства реактора, обеспечивая удаление отрабо- танного аэрационного воздуха или дегазацию раствора на повторную очистку.

Регенерированный абсорбент из реактора 12 биохимической регенерации отработанного абсорбента поступает далее в ёмкость 34 для регенерированного жидкого абсорбента, где его количество контролируется посредством датчика 36 уровня и доводится до требуемого объёма (с помощью подпитки водой через дозатор 40 воды и регулятор 41 уровня). Также контролируется и корректирует- ся качество регенерированного жидкого абсорбента по температуре (с помощью датчика температуры (позицией на чертеже не обозначен) и регулируемого теп- лообменного элемента 38), реакции среды (с помощью датчика качества 35 и регулируемого дозатора 39 абсорбционных присадок), сорбционной способно- ети (за счёт контроля основных ингредиентов, в том числе ПАВ, химического потребления кислорода (ХГЖ), содержания биогенных элементов через пробо- отборник 37).

Таким образом, заявляемая система обеспечивает замкнутый цикл исполь- зования абсорбционного раствора и предотвращает образование производствен- кого стока, или выброса, или утечки в атмосферу неочищенных отходящих га- зов. Использование способа и установки позволяет практически полностью уда- лять различные примеси из отходящих газов различных производств.

При этом виды используемых микроорганизмов, состав абсорбента и тех- нологические режимы обработки завися т от вида очищаемых газов, типа удаля- емых примесей и степени загрязнения и могут быть выбраны специалистами в данной области в каждом конкретном случае, исходя из реальных условий.

Заявляемые способ и система очистки отходящих газов иллюстрируются также следующими примерами (для упрощения, без ссылки на позиции черте- жа).

Пример 1 (сравнительный).

Процесс очистки отходящих газов от паров бутил ацетата, ацетона, этано- ла, бутанола, ксилола, толуола, зтилцедлозояьва ведут по следующей схеме. Отходящие газы (ОГ) в количестве 20 800 нм ³ /ч с температурой 18°С, направляются (с предварительным увлажнением) через входную камеру распре- делителя-сепаратора в нижнюю част ь скруббера за счет тяги высоконапорного вентиля тора, установленного на выходе сборника-сепаратора. Скруббер представляет собой в трехступенчатый аппарат круглого сечения, по высоте которого расположены три массообменные решётки со слоем шаровой насадки. Ре- шётки имеют круглые отверстия диаметром 15 мм, количество отверстий иодо- брано таким образом, чтобы свободное сечение решётки составляло 50%. Диа- метр скруббера - 1 ,4 м, высота слоя шаровой насадки— ОД 5 м. Шаровая насадка выполнена из полимерного материала и имеет диаметр 35-40 мм. удельный вес

^. 350 кг/м· ⁵ . На каждую решётку подается абсорбент в количестве 1 ,7 мб-'ч, т.е. суммарно 5, 1 м ³ /ч. Состав абсорбента - вода с примесями раст вори телей с сум- марной концентрацией 1 ,5 г/л, поверхностно-активные вещества (ПАВ) неионо генного и анионактивного типов в виде жидкого синтетического моющего сред- ства с концентрацией 0,45 г/я, соли диаммонийфосфата [(NHU^HPCVj с концен-грацией 0,075 г/л. Температура абсорбента 18°С постоянно поддерживается с помощью теплообменника. Абсорбент на каждой ступени абсорбции подают насос-ом на форсунки, установленные факелом вверх. Отработанный абсорбент из сборника-сепаратора самотеком поступает на регенерацию в биореактор.

Биореактор в виде проточного аэротенка представляет собой аппарат прямоугольного сечения, объемом 20 м ³ , разделенный технологическими пере- городками на 8 секций. В каждой секции находится аэратор барботажиого типа и рамки с бионасадкой (полиэфирная текстурированная нить), на которой нахо- дится иммобилизованный штамм микроорганизмов Rhodococcus и Bacillus. Микроорганизмы специально подобраны и селекционированы для биохимиче- ского окисления набора вышеуказанных растворителей и адаптированы к ре- альному абсорбенту, ПАВ и солям.

Регенерация абсорбента происходит в аэробных условиях, расход воздуха на аэрацию составляет 4,5-5, 0 им ^' 7ч на 1. м ³ объема аэротенка, при этом произ- водится постоянное удалении взвешенных част иц, песка и пыли с помощью эр- лифт-насоса, и устройства отвода шлама из аэротенка. В результате регенерации органические вещества (растворители) окисляются до диоксида углерода (ССЬ) и воды (ЩО). Регенерация абсорбента проводится до остаточного содержания растворителей не более 2,5 г/л. Регенерированный абсорбент поступает в нако- пительиую емкость, состав корректируется, при необходимости, но содержанию ПАВ и биогенных добавок, и насосом подается на форсунки для орошения ша- ровой насадки с целью дальнейшей очистки ЛВС от паров растворителей. Кон- троль расхода, температуры, содержания примесей в отходящих газах, а также контроль температуры и pH абсорбента постоянно осуществляется при помощи датчиков и приборов.

Степень очистки ОГ от паров бутилацетата - 93%, ацетона 99%, этанола - 95%, бутанола - 99%, ксилола - 97%, толуола - 79%, зтилцеяяозодьва - 99%.

Пример 2.

Отходящие газы удаляются от окрасочно-сушильной камеры. Процесс очистки отходящих газов от паров бутилацетата, ацетона, этанола, бутанола, ксилола, толуола, этилцеллозольва. ведут по следующей схеме.

Отходящие газы (ОГ) в количестве 18 700 нм ³ /ч с температурой 58°С направляют через штуцер подвода ОГ на вход скруббера, где смешивают их с озоном, подаваемым от генера тора озона в количестве 180 г/ч. Смесь ОГ и озона далее за счёт тяги, создаваемой побудителем тяги, установленным на выходе сепаратора, поступает в нижнюю часть скруббера, где через нижние форсунки е факелом «вверх» увлажняется жидким абсорбентом, подаваемым насосом из ёмкости для регенерированного жидкого абсорбента в количестве 2,6 мУч. Скруббер представляет собой: трехступенчатый аппарат круглого сечения, по высоте которого расположены три массообменные решётки со слоем шаровой насадки. Решётки имеют круглые отверстия диаметром 15 мм, количество от- верстий подобрано таким образом, чтобы свободное сечение решётки составля- ло 50% Диаметр скруббера 1,4 м, высота слоя шаровой насадки - 0, 15 м. Шаро- вая насадка выполнена из полимерного материала и имеет диаметр 35-40 мм, удельный вес - 350 кг/м ³ . На каждую решётку подается жидкий абсорбент для орошения шаровой насадки в количестве 1 ,8 м ³ /ч, т.е. суммарно 5,4 м ³ /ч. Состав жидкого абсорбента вода с примесями растворителей с су ммарной концентра- дией 1 ,4 г/л, поверхностно-активные вещества (ПАВ) неионогенного и анионах- тивного типов в виде жидкого синтетического, биоразлагаемого моющего сред- едва с концентрацией 0,15 г/л, соли д иаммон ийфосфата [(ЫН^зНРОд] с концен- трацией 0, 12 г/л. Температура жидкого абсорбента 19°С, постоянно поддержи- вается с помощью теплообменника. Жидкий абсорбент на каждую ступень аб- сорбций подают на массообменные решётки через форсунки факелом «вниз». Отработанный в скруббере абсорбент поступает в приёмник отработанного аб- сорбента, а сепарированная жидкость собирается в сборнике жидкости сепаратора и .далее самотеком по трубопроводам слива отработанного абсорбента по ступает на осветление в ёмкость для осветления отработанного абсорбента.

В трубопровод слива отработанного абсорбента дозатором добавляют поочередно в качестве присадок для усиления эффекта осветления водный раствор минерального коагулянта в количес тве 0,02 кг/ч и флокулянт в виде дисперсии полиэлектролита в количестве 0,05 кг/ч. В ёмкость для осветления дозатором добавляют в качестве биогенных присадок диаммонийфосфат [(МШЬНРСЖ] в количестве 0,02 кг/ч. Шлам, образующийся в процессе осветления абсорбента постоянно выводится из ёмкости для осветления отработанного абсорбента па- средством вакуумного устройства или вакуумного насоса.

Из ёмкости для осветления отработанного абсорбента осветленный абсор- бент поступает в реактор биохимической регенерации отработанного абсорбен- та, выполненный в виде проточного аэротенка и представляющий собой аппарат прямоугольного сечения объёмом 20м ³ , разделенный технологическими перего- родками на 8 секций. В каждой секции находится аэратор барботажного типа и рамки с бионасадкой (полиэфирная текстурированная нить), на которой нахо- дится иммобилизированный штамм микроорганизмов рода Rhodococcus и Bacil- lus. Микроорганизмы специально подобраны и подготовлены для биохимиче- ского окисления набора вышеуказанных растворителей и адаптированы к ре- альному абсорбенту, ПАВ и солям. Регенерация абсорбента происходи т в аэробных условиях, расход воздуха на аэрацию составляет 0,5-1, 5 нм ³ /ч на 1 м ³ объёма. В результате регенерации органические вещества (растворители) окис- ляются до диоксида у глерода (С0 ₂ ) и воды (Н ₂ 0). Регенерация абсорбента про- водится до остаточного суммарного содержания растворителей в абсорбенте не более 1,4 г/л. Регенерированный абсорбент поступает в ёмкость для регенериро- ванного жидкого абсорбента, при необходимости состав корректируется по со- держанию ПАВ и биогенных добавок, и насосом подается на форсунки для предварительного увлажнения: ОГ и для орошения шаровой насадки с целью дальнейшей очистки от паров растворителей. Кон троль расхода, температуры, содержания примесей в ОГ, а также контрол ь температуры и pH абсорбента по- стоянно осуществляется при помощи датчиков и приборов.

Степень очистки ОГ от паров бутилацетата - 96,7%, ацетона - 99,4%, эта- нола - 96,2%. бутанола - 99,2%, ксилола - 97,6%, толуола - 84,3%, этилцелло- зольва - 99,2% при входных концентрациях 0,96 г/нм ³ , 0,27 г/нм:’, 0,43 г/нм ³ , 0,17 г/нм ³ , 0,09 г/нм ³ , 0,11 г/mr соответственно.

Способ осуществляют по примеру 2 с той разницей, что очистку О.Г ведут от паров фенола, формальдегида, бензола аммиака, фурфурола с содержанием 0,03 г/нм ³ , 0.015 г/нм ³ , 0,07 г/нм ³ , 0,04 г/нм ³ , 0,007 г/нм ³ соответственно. Объём ОГ, поступающих на очис тку, - 28 400 нм ³ /ч, температура - 76°С. Диаметр скруббера - 1 ,8 м, высота слоя шаровой насадки— 0,2 м, количество абсорбента на орошение шаровой насадки 1,6 м 74 на каждую решётку, суммарно - 8,4 м ³ /ч, количество абсорбента, подаваемого на нижние форсунки - 3,2 м ³ /ч, коли- чество подаваемого озона - 120 г/ч, в абсорбенте не используются ПАВ.

Степень очистки ОГ от паров фенола - 93%, формальдегида - 96%, бензо- ла - 87%, аммиака - 74%, фурфурола - 92%, практически отсутствует занахо- вый эффект вентиляционного выброса ОГ.

Пример 4.

Способ осуществляют по примеру 2 с той разницей, ч то очистку ОГ ведут от паров ? инерального масла, уксусной кислоты, акролеина, сажи (пироуглеро- да) с содержанием 2,3 м ³ , 0,62 г/нм ³ , 0,03 г/нм ³ , 0,04 г/нм ³ соответственно

Объём ОГ, пос тупающих на очис тку, -- 2 400 нм ³ /ч, температура - 120°С. Диа- метр скруббера - 0,42 м, высота слоя шаровой насадки - 0,25 м. Степень очист- ки от паров минерального масла - 95%, уксусной кислоты - 93%, акролеина - 91%, сажи (пироуглерода) ···· 98%.

Применение флоку дятла, коагулянта и элементов вакуумной техники обеспечивает механизацию удаления сажево-масляного шлама и его обезвожи- ванне.

Как видно из приведенных выше результатов, при прочих равных у слови- ях (Сравнительный пример 1) заявляемая система и способ очис тки ОГ от орга- ническкх соединений обеспечивает более высокую степень очистки, а также очистку от более широкого спектра органических соединений.

Литература.

1. Современные методы санации воздушной среды. [Электронный ресурс

27 июля 2018 - Режим доступа: hiips: _/ 7studfiles net/preview/1150479/page:4/

2. Патент ЕР Кч 0313830 В 1 , опубл. 24.04.1991.

3. Патент DE 3635934 С2, 1998-06-04.

4. Временные методические указания на проектирование средств очистки выбросов при изготовлении стержней из песчано-смоляных стержней в нагреваемой оснастке. - Минск, БПИ ОНИЛОгаз, РД 0237631.049-89

5 Локализация и нейтрализация вредных газов при изготовлении стерж- ней в нагреваемой оснастке. /Ю.П. Шаповалов, Д.Н. Худокормов, О. А. Белый, С. С. Дещиц, И.С. Щемелев. - Литейное производство, , 1989. с.35.

6. Абсорбционно-биохимическая очистка вентиляционного воздуха/ А. Г. Лысойван, А.Г1. Т олкач, Ю.Т. Петрушенко, Ю.П. Шаповалов, А.С. Галибус, А. В. Прибылое. - Кожевенно-обувная промышленность, Xs4, 2003. с. 21.

7. Патент ЕА Ш 010270 В 1 , опубл. 29.08.2008 (прототип).