DE3542599A1 - Verfahren und vorrichtung zur eliminierung schwer wasserloeslicher und leicht fluechtiger verunreinigungen aus einem abluft- bzw. abgasstrom durch biologische oxidation - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur eliminierung schwer wasserloeslicher und leicht fluechtiger verunreinigungen aus einem abluft- bzw. abgasstrom durch biologische oxidation

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Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Eliminieren von gasförmigen organischen Verunreinigungen aus Abgasen bzw. Abluft mit Hilfe von Mikroorganismen unter Verwendung einer permeablen Membran, die nach Art eines Plattenwärmeaustauschers aufgebaut ist und von der Abluft/Abgas bzw. dem wässrigen Nährmedium durch­ strömt wird.
Unter gasförmigen Verunreinigungen sind alle Abgase zu verstehen, die aus Verarbeitungsanlagen der Industrie so­ wie gewerblichen Betrieben stammen. Vor allem schwer was­ serlösliche organische Verbindungen wie Aromaten, Paraffine und ähnliches, sowie leicht flüchtige Substanzen wie viele chlorierte Kohlenwasserstoffe, Schwefelverbindungen und andere.
Stand der Technik
Derzeit sind zwei biologische Abluftreinigungsverfahren bekannt: der Biowäscher und der Biofilter. Diese beiden Verfahren haben sich zur Reinigung von gewerblicher und industrieller Abluft bereits häufig bewährt. Die Leist­ ungsfähigkeit dieser beiden Verfahren bzw. Anlagentypen sinkt jedoch stark ab, wenn die zu reinigende Abluft schwer wasserlösliche bzw. leicht flüchtige Substanzen enthält.
Aufgabenstellung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine neue Vor­ richtung zum Eliminieren gasförmiger Verunreinigungen zu schaffen, die besser als bisher geeignet ist, die eingangs genannten Verunreinigungen aus der Abluft zu entfernen und biologisch zu oxidieren.
Lösung
Ausgehend von der Tatsache, daß die hier zu eliminierenden Stoffe in den beiden oben genannten Verfahren nicht bzw. nur schlecht abbaubar sind, ist diese Aufgabe gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß als Sorbens eine chemisch und biologisch inerte Membran verwendet wird, die in der Art eines Plattenwärmetauschers aus einseitig verstärkten Membranen aufgebaut ist und wechselseitig mit Abluft bzw. angeimpfter Nährlösung durchströmt wird. Hierbei wird die mit Mikroorganismen angeimpfte Nährlösung mittels einer Pumpe im Kreislauf geführt, wobei überschüssiger Schlamm in einem Absetzbecken abgezogen werden kann. Während des Betriebs mit den schwerwasserlöslichen Abluft­ inhaltsstoffen bildet sich ein Mikroorganismenfilm direkt auf der Oberfläche der Membran aus, so daß die Substanzen direkt von den Mikroorganismen aus der Membran aufgenom­ men werden können und somit die schlechte Wasserlöslich­ keit der Substanzen für den mikrobiellen Abbau nur eine untergeordnete Rolle spielt.
  • Legende zu Bild 1a bis 1c 1 Nährsalzlösungszufuhrleitung
    2 Nährsalzlösungsablaufleitung
    3 Reinluft
    4 Rohluft
    5 Druckplatte
    6 Druckplatte
    7 Zwischenplatte
    8 Zusatz-Sauerstoffversorgung
    9 Membranplatten
Funktion
Jede Membranplatte ist mit einem Dichtring entlang der Außenkante versehen, der in einer Nut verklebt ist. Wenn die Membranen in den speziellen Rahmen eingesetzt werden, übernehmen die Dichtungsringe das Abdichten zwischen den Membranen und der Außenseite des Reaktors. Weitere Dichtringe sind so angebracht, daß jeweils zwei Öffnungen in jeder Membranplatte abgedichtet sind und die beiden anderen als Eintritt/Austritt in Ver­ bindung bleiben. Das Medium fließt somit von der Ein­ trittsöffnung über die Membran zur Austrittsöffnung.
Die Membranplatten sind so konstruiert, daß bei einer versetzten Anordnung die Nährlösung nur jede zweite Membranplatte und die Gasphase die dazwischen liegenden Membranplatten durchfließt.
Durch Auswahl und Anordnung der Membranplatten können verschiedene Flußvarianten erzielt werden. (Abb. 1a und Abb. 1b).
Aufgrund der flexibel gehaltenen Konstruktion des Membranreaktors ist es möglich, eine zusätzliche Sauer­ versorgung in den Reaktor zu integrieren (Abb. 1c).
  • Legende zu Abb. 2  1 Rohgaszufuhr
     2 Membranplattenreaktor
     3 Vakuumpumpe
     4 Reingasdurchflußmeßgerät
     5 Reingasleitung
     6 Nährlösungsrückfuhrleitung
     7 Nährlösungsvorratsbehälter
     8 Schlammrücklaufleitung
     9 Pumpe zum umpumpen der Nährlösung
    10 Überlaufrinne
    11 Rohrleitung für die Nährlösung zum Membranreaktor
    12 Ablauf
    13 Sauerstoff-Elektrode
    14 Sauerstoffmeßgerät und Steuereinheit
    15 Zusatzleitung für Sauerstoff oder Luft
    16 pH-Elektrode
    17 pH-Meßgerät und Steuereinheit
    18 Säure/Lauge-Pumpe
    19 Säure/Lauge-Vorratsbehälter
    20 Leitfähigkeitselektrode
    21 Leitfähigkeitsmeßgerät und Steuereinheit
    22 Nährsalzlösungspumpe
    23 Nährsalzlösungsvorratsbehälter
    24 Rohgasmengendurchflußmesser
    25 Detektor für das Rohgas (FID, SSD, oder Andere)
    26 Detektor für das Reingas
    27 Registrier- und Aufzeichnungsgerät

Claims (13)

1. Verfahren zur Abtrennung von schwer wasserlöslichen und leicht flüchtigen Substanzen aus einem Abgas- bzw. Abluftstrom, dadurch gekennzeichnet, daß
  • - die aus der Gasphase zu entfernenden Stoffe zunächst an einer chemisch und biologisch inerten permeablen Membran sorptiv gebunden werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
  • - die Abluftinhaltsstoffe von Mikroorganismen verwertet werden, die direkt auf der Membran siedeln.
3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß
  • - sowohl aerob lebende Mikroorganismen als auch fakultativ aerob lebende Mikroorganismen die mineralische Sauer­ stoffträger wie NO₃⁻, NO₂⁻, SO₄2-, SO₃2-, usw. als Sauerstoffdonator benützen, für den biologischen Ab­ bau verwendet werden können.
4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach An­ spruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
  • - die Gasphase und die Nährlösung mit den Mikroorganismen durch eine permeable Membran nach der Art eines Platten­ wärmeaustauschers voneinander getrennt sind.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß
  • - die permeable Membran aus verstärkten Membranplatten besteht.
6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß
  • - der Permeationsreaktor im Bausteinprinzip aufgebaut ist und damit das Verweilzeitverhalten bzw. der Abbauprozeß im Reaktor durch Änderung der Membranplattenanzahl steuerbar ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß
  • - die Nährsalzlösung im Kreislauf geführt wird.
8. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß
  • - ein Absetzbecken, eine Schlammrückführung sowie eine Schlammaustragvorrichtung im Nährsalzlösungskreislauf vorhanden ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß
  • - über eine Regelanordnung die optimale Anströmgeschwindig­ keit der Nährsalzlösung an die Membranplatten gewähr­ leistet ist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß
  • - über eine Regelanordnung der pH-Wert laufend ermittelt wird und eine dementsprechende Menge an Lauge bzw. Säure, zur Aufrechterhaltung des für die jeweiligen Mikro­ organismen notwendigen pH-Wertes, zudosiert wird.
11. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß
  • - zwischen den mit wässriger Nährlösung durchspülten Mem­ branplatten Füllkörper eingelagert sein können.
12. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß
  • - eine zusätzliche Sauerstoffversorgung in den Membran­ plattenreaktor integriert werden kann.
13. Vorrichtung/Regelanordnung nach Anspruch 12, dadurch ge­ kennzeichnet, daß
  • - laufend die Sauerstoffkonzentration ermittelt wird und bei Unterschreiten eines bestimmten Grenzwertes ein spezielles Membranplattenpaket mit Sauerstoff/Luft ver­ sorgt wird.
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