SE466735B - Foerfarande och anordning foer vaatrening av luft med biologisk rening av det anvaenda vattnet - Google Patents

Description

466 735 icke ens några antydningar om att exempelvis en ökning av luftens föroreningshalt möts med adekvata motåtgärder. Vidare återförs vätskeflödet från den biologiska reningsanläggningen enligt denna skrift till sprutboxens matarledning. Visserligen finns enligt denna skrift en stabilisationstank 8 i vilken näringsämnen till- sätts. Till denna tank 8 tillförs dock varken någon vätska från bioreaktorerna eller bortförs någon vätska till sprutboxen, dvs. denna tank tillkommer ej några med uppfinningen jämförbara funk- tioner. Slutligen befattar sig denna skrift ej med någon värme- växling på ett sätt, som föreslås enligt föreliggande uppfinning.

Vad beträffar DE-25 47 675, uppvisar förfarandet enligt denna skrift få likheter med förfarandet och anordningen enligt före- liggande uppfinning,_eftersom tvättvätskan i huvudtvättsteget i princip bara leds i ett kretslopp mellan skrubbern och bioreak- torn. Visserligen finns det ett extra kretslopp vid en uppströms bioreaktorn anordnad fördelningsanordning 4, men detta kretslopp kan knappast likställas med föreliggande uppfinning, då detta kretslopp endast tjänar till att cirkulera ett mindre flöde av tvättvätskan till och från en slamavskiljare 6. Fördelningsan- ordningen 4 kan knappast heller likställas med föreliggande upp- finning och det finns ej heller något nämnt i denna skrift om värmeväxling mellan förorenad frånluft och färsk tilluft.

Enligt det i EP-O 282 750 visade förfarandet finns visserligen i likhet med föreliggande uppfinning två kretslopp, men i motsats till kretsloppen enligt föreliggande uppfinning passerar båda kretsloppen enligt*sistnämnda skrift genom skrubbern och de är inte heller sammankopplade på något sätt. Ej heller sker det nå- gon sammanföring av det vätskeflöde som passerar genom bioreak- torn och det vätskeflöde som återförs direkt till skrubbern före återcirkulationen till skrubbern, såsom sker i enlighet med före- liggande uppfinning, utan både det rena och detonaæfie vätskeflö- det återförs till skrubbern. Det finns ej heller något nämnt i denna skrift om värmeväxling mellan förorenad frånluft och färsk tilluft. 11"/ Ett syfte med föreliggande uppfinning är att frambringa ett för- 466 735 farande och en anordning, som utmärker sig genom god rening av både luft och vatten, som passerar genom en tillverkningsanlägg- ning. Ett annat syfte är att åstadkomma sådan rening snabbt, tillförlitligt, kontrollerbart och ekonomiskt fördelaktigt. Ytter- ligare ett syfte är att trots förbättrad rening av både process- luft och -vatten sänka energibehovet för själva tillverknings- processen. Slutligen åligger det uppfinningen att föra teknikens ståndpunkt på detta område vidare även i ytterligare hänseenden.

Dessa syftemål förverkligas enligt uppfinningen genom att ett för- farande av det inledningvis angivna slaget i huvudsak genomförs på det sätt, som är angivet i den kännetecknande delen av patent- kravet 1. Syftemålen uppnås även genom en anordning i enlighet med det första anordningskravet.

Ytterligare kännetecken av och fördelar med uppfinningen framgår av följande beskrivning under hänvisning till bifogade ritning, som åskådliggör ett föredraget utföringsexempel för genomförande av ett förfarande enligt uppfinningen resp. för den principiella uppbyggnaden av en anordning enligt uppfinningen på ett schema- tiskt sätt.

På ritningen betecknas med 1 en källa, som producerar varm och förorenad samt oftast fuktig luft, t.ex. en tork eller varm press vid spånskive- eller boardtillverkning. I ett praktiskt fall upp- går luftens temperatur till 45-6OOC och består föroreningarna av dels damm och fiberpartiklar och dels formaldehyd, metanol och ättikssyra för att bara tala om några av de huvudsakligen aktu- ella föroreningarna.

Från sagda källa,strömmar den förorenade luften via en utlopps- ledning 2 till en skrubber 3, där luften tvättas medelst vatten, som tillföres via en matarledning 4 och finfördelas medelst spraymunstycken 5 i skrubberns övre område. Den så tvättade luf- ten lämnar skrubbern via ett utlopp 6 och t.ex. en skorsten 7, som leder ut i atmosfären.

I enlighet med ett föredraget utförande för uppfinningen är 466 755 skrubbern kombinerad med en värmeväxlare 8, via vilken färskluft matas in till källan 1 via en inloppsledning 9. Färskluften, som kan ha omgivningstemperaturffblir i värmeväxlaren 8 uppvärmd, varigenom uppvärmningsbehovet för tilluften minskas väsentligt.

Dessutom ökar utkondenseringen av vattenånga från den förorenade luften och skrubbervattnet blir något kallare. Båda dessa effekter ger i ökad utsträckning absorption av flyktiga föroreningar i skrubbervattnet, varigenom reningseffekten förbättras. Även under den efterföljande behandlingen av skrubbervattnet är det fördel- aktigt med en något lägre temperatur. En viss temperaturstabili- sering, med hjälp av icke visat medel i ledningen före den bio- logiska reningen, kan ändå behövas för att ge mikroorganismerna jämna livsbetingelser.

Tvättvattnet lämnar skrubbern 3 via en grovavskiljare 10 för av- skiljning av i synnerhet grövre fasta partiklar. Det så grovre- nade tvättvattnet matas sedan via en ledning 11 med inbyggd pump 12 till en vattentank 13, till vilken också är ansluten en färsk- vattenledning 14 med inbyggd pump 15 samt den tidigare beskrivna matarledningen 4 med inbyggd pump 16.

Från tanken 13 utgår vidare en matarledning 17 med inbyggd pump 18 till företrädesvis närmast-en~partikelavskiljare 19 för il synnerhet medföljande finare fibrer och sedan till en i sin hel- het med 20 betecknad biologisk reningsanläggning. Denna består i vattnets flödesriktning av närmast en blandare 21 med anslutna förrådsbehållare 22 och 23 innehållande närsalter och*eller pH- justeringsmedel m.m. för biologisk preparering av vattnet, som sedan träder in i en bioreaktor 24 med fyllkroppar 25, i och på vilka odlas mikroorganismer, som skall bryta ned åtminstone en del av de i vattnet förekommande föroreningarna, främst formal- dehyd. Till bioreaktorns botten är ansluten en luftningsanord- ning 26 innefattande t.ex. utmed bioreaktorbottnen fördelade mun- stycken 27, som matas med luft via en matarledning 28_med fläkt 29. Ur dessa munstycken utträder finfördelade luftblåsor, som förser mikroorganismerna med syre. I anslutning till bioreaktorn fortsätter ledningen 17 via en avskiljare 30 för bioslam och når sedan via ytterligare en pump 31 vattentanken 13 igen. 466 755 En sådan anordning fungerar på följande sätt: I skrubbern sker, som nämnts, flera processer samtidigt. Dels överförs värme vid kontakt med värmeväxlaren från den varma, fuktiga och förorenade gasen till den kalla färskluftströmmen till torken eller dylikt.

Dels sker en absorption av organiska gasformiga ämnen till det cirkulerande vatten som sprayas in i skrubbern. Tack vare den förhållandevis låga temperaturen på den förorenade luften och vattnet erhålles en god absorption av sagda organiska gasformiga ämnen. Samtidigt reduceras det partikulära innehållet i luften kraftigt genom att även de flesta partiklarna fångas upp av vatt- net. Efter den beskrivna behandlingen släpps den så renade luf- ten ut via skorstenen 7. Den har därvid ett lågt innehåll av sagda organiska ämnen, t.ex. 2 - 5 mg formaldehyd/m3, vilket skall jämföras med t.ex. 10 - 25 mg formaldehyd/m3 i den till skrubbern inströmmande luften. Stofthalten har samtidigt sänkts från 40 - 60 mg/m3 till ett värde under 10 mg/ma.

För att bibehålla den överförda värmemängden på en hög nivå är det viktigt att inte ta in mer vatten i skrubbern än vad som an- ses nödvändigt. Detta regleras på enkelt sätt genom pumpen 16.

Det tillförda vattnet fungerar som kylmedium med avseende på värmeväxlaren. Visserligen är vattnet med t.ex. c:a 4000 oftast betydligt varmare än den insugna färskluften, men temperaturen av den med 45 - 6000 till skrubbern inströmmande förorenade luf- ten kommer dock att sänkas varför det blir fråga om en relativ kyleffekt.

Det från tanken 13 till reningsanläggningen 20 uttagna vatten- flödet motsvarar i regel den i skrubbern kondenserade vätske- mängden plus eventuellt tillfört färskvatten. Formaldehydhalten i detta flöde är ofta 200 - 300 mg/1. Vatten med så höga halter anses normalt som mycket svårbehandlat. Den totala COD-halten (COD = chemical oxygen demand) i vattnet har mätts upp till att oftast vara mellan 1000 och 2000 mg/1.

Tac vare den beskrivna och visade biologiska reningsanläggningen och dess integration med skrubbern är det dock möjligt att sam- tidigt ta hand om höga halter av i synnerhet formaldehyd i både 4-66 755 luften och i vattnet på ett miljömässigt riktigt och ekonomiskt fördelaktigt sätt. I ett första avskiljningssteg skiljsden sus- penderade fibermängden med hjälp av t.ex. flotation. Därefter justeras vattnets pH-värde till c:a 7 genom tillförsel av t.ex. natriumhydroxid medelst blandaren 21, via vilken även erforder-2 lig mängd närsalter tillsätts, vilken mikroorganismerna i den efterkopplade bioreaktorn beräknas behöva. I den senare växer mikroorganismerna på fyllkroppar av i och för sig känt slag, t.ex. sådana som AB Carl Munters saluför under beteckningen Euroform. Fyllkropparna sänks ned i bioreaktorn och kan snabbt och enkelt bytas ut, om och när så erfordras.

Analys av den biologiska filmen på fyllkropparna har visat på en artrik mikroflora bestående av bl.a. en stor mängd zooglea- kolonier och filamentbildande bakterier. Mikrofloran innehöll även en viss mängd protozoner och ett betydande antal svampar.

Fyllkroppsmaterialet är företrädesvis så utformat att genom mun- styckena 27 inträdande fina luftblåsor fördelas jämnt i reaktor- volymen. Organismerna bryter ned t.ex. formaldehyden och det övriga organiska innehållet. Då formaldehyd är toxisk i högre koncentrationer, kommer nedbrytningen av formaldehyd att ge en negativ tillväxt av mikroorganismer i sådana fall. Det är först vid relativt låga formaldehydkoncentrationer som mikfgßrganismerna överlever då de bryter ned formaldehyden. Det övriga organiska innehållet ger dock en tillväxt av mikrofloran. På grund härav är det viktigt att känna till hur de organiska föroreningarna ser ut och att anpassa processen efter dessa.

För att en kort uppehållstid skall vara tillräcklig, t.ex. 3 - 8 timmar, används mikroorganismkulturer, vilka är specialiserade på att bryta ned de specifika organiska föroreningarna. Reaktor- storleken är för ett fall med 2,5 m3/h vatten med 250 mg formal- dehyd/l uppemot 30 m3 inkl. de fria volymer 32 och 33, som be- hövs under och över fyllkropparna 25. För ett fall med 21 m3/h har en reaktor på 150 m3 beräknats. Genom att utforma reaktorn på detta sätt och ha kontroll över vilka processer som sker, kan reaktorn drivas med mycket hög belastning, vilket ger till- f A 466 755 fredsställande resultat trots de korta uppehållstiderna.

I det utgående vattnet från reaktorn har formaldehydhalten redu- cerats till under 1 mg/l. Reduktionerna av COD ch BOD ( = bio- logical oxygen demand) är över 95 % i reaktorn. Det utgående vat- tnet kan därför fördelaktigt återanvändas som färskvatten i pro- cessen och tillföras igen i tvättnings-värmeåtervinnings-kretsen.

Genom att mikroorganismerna sitter fast på det nedsänkta bärar- materialet, blir den i vattnet suspenderade mängden mycket liten.

Inga organismer behöver återföras till processen. Den mängd som följer med ut är till största delen avdöda mikroorganismer.

Innan vattnet återförs till tanken, avskiljs detta partikulära innehåll med hjälp av flotation eller ett kontinuerligt sandfilter.

Genom att återföra vattnet direkt från vattenreningen erhålls en i det närmaste sluten process på vattensidan. Vatten, motsvarande den mängd som kondenserar i skrubbern, blöds ut efter vattenre- ningen, efter avskiljaren 30, via ej visat organ. Under uppstart eller vid driftstörning kan färskvatten tillföras via ledningen 14 med hjälp av pumpen 15. Det kan ibland också vara fördelaktigt att tillsätta kemikalier som ökar vattnets förmåga att absorbera formaldehyd och/eller ger en snabbare övergång av formaldehyd från gasfas till vattenfas.

Utsläppet av formaldehyd, som sker via skorstenen 7, kan kontrol- leras och påverkas genom att antingen vätskeflödet genom skrub- bern 3 varieras eller genom att föroreningshalten i skrubbervät- skan varieras. Vanligtvis hålles vätskeflödet konstant. Om for- maldehydhalten, i den genom skorstenen 7 utgående gasen, ökar över den tillåtna gränsen ökar man det delflöde som förs till den biologiska reningsanläggningen. Uttaget av vatten, från tanken 13, med hög halt formaldehyd via ledningen 17 ökar och i motsvarande grad ökar mängden renat vatten som återförs till tanken 13 via ledningen 41. Resultatet blir att den i skrubbern 3 ingående skrubbervätskan får en lägre föroreningshalt än ti- digare. Då påverkas den fysikaliska jämvikten mellan formaldehyd i gasfas och formaldehyd i vattenfas i en sådan riktning att mer formaldehyd absorberas av vätskan. 466 755 Den biologiska reningsanläggningen 20 måste givetvis vara dimen- sionerad för att klara den ökade belastningen. En viss överbe- lastning kan dock lättare tolereras när ingående vätskeflöde har lägre halt av formaldehyd, vilket automatiskt blir följden av nämnd förändring.

Särskilda fördelar med den beskrivna och visade kombinerade re- nings- och återvinningsprocessen är dels en enkel kontroll av utgående formaldehydhalter genom justering av vattenflödena och dels, att de olika vattenflödena kan minimeras, då de är integre- rade i varandra. Genom att vattenflödena minimeras, kommer också den återvinningsbara värmen att bli jämförelsevis stor. Genom att ha kontroll över vattenflödena kan den biologiska reningsanlägg- ningen belastas/utnyttjas maximalt.

Anordningens olika delar kontrolleras och styrs givetvis från en gemensam kontroll- och styranordning, vars principiella uppbygg- nad och funktion är i och för sig kända från andra sammanhang.

Uppfinningen är inte begränsad till visade och beskrivna utföran- den utan kan varieras kom kompletteras på godtyckligt sätt inom ramen för uppfinningstanken och följande patentkrav.

Den tidigare beskrivna kontrollen/avkänningen av halten organiska restföroreningar i frånluften kan åstadkommas medelst ett i från- luftsvägen 6, 7 inkopplat kontrollorgan 34, vars utsignal går till ett styrorgan 35 för påverkning av det genom reningsanlägg- ningen gående vätskekretsloppet. För att möta extremfall med an- fallande höga föroreningar i luften från torken kan även lednings- inloppet 17 till tanken och ledningsutloppet 4 från tanken kort- slutas via en ventil 36. Likaså är det tänkbart med en kortslut- ning mellan ledningsutloppet 17 från tanken och färskvattenled- ningen 14 via en ventil 37 för att mildra extremt höga belast- ningar av reningsanläggningen. Givetvis kan det på godtyckliga ställen finnas avkännings- och kontrollorgan för adekvat styrning av förfarandet resp. anordningen. 1 466 735 Bioreaktorn kan även innehålla ett buffertutrymme, t.ex. genom överdimensionering, eller kan ett sådant utrymme 38 vara anord- nat efter reaktorn. Syftet med ett sådant utrymme är att via pumpen 31 temporärt öka uttaget av renat vatten, samtidigt som pumpen 18 kan fortsätta att förse reningsanläggningen med föro- renat vatten i oförändrad takt.

Claims (8)

466 755 ' 10 PATENTKRAV

1. Renings- och återvinningsförfarande i samband med en indu-1 striell tillverkningsprocess, i synnerhet i anslutning till en tork (1) vid board- eller spånskivetillverkning, varvid under tillverkningsprocessen tillföres ren eller renad luft från t.ex. omgivningen och bortföres med t.ex. stoft och formaldehyd föro- renad luft, vilken bringas att passera en skrubber (3), där den tvättas med vatten tillfört via spraymunstycken (5), varefter den så renade luften helt eller delvis leds bort från processen, t.ex. ut i atmosfären via en skorsten (7), och varvid med föro- reningar bemängt vatten uttages från skrubbern och återföres minst delvis till skrubbern, företrädesvis via en i elller ef- ter skrubbern anordnad grovavskiljare (10) för avskiljande av fasta föroreningar, och åtminstone ett delflöde av det med föro- ringar bemängda vattnet från skrubbern (3) renas i en biologisk reningsanläggning (20), k ä n n e t e c k n a d d ä r a v, a t t åtminstone en del av detta biologiskt renade delflöde åter sammanföres med den övriga delen av den med föroreningar bemängda vätskan för återcirkulation till skrubbern, a t t vätskeflödet genom skrubbern och delflödet genom den biologiska reningsanläggningen (20) regleras oberoende av varandra för er- hållande av önskad reningseffekt på såväl utgående luft som cirkulerande samt eventuellt bortfört vatten, a t t det från skrubbern (3) uttagna, med föroreningar bemängda vattnet förs genom en vattentank (13), innan det återföres till skrubbern, a t t det för biologisk rening avsedda delflödet (17) uttages från denna vattentank, s a m t a t t den för återföring av- sedda delen av det biologiskt renade delflödet från den biolo- giska reningsanläggningen (20) förs tillbaka till samma vatten- tank.

2. Förfarande enligt patentkravet 1, k ä n n e t e c k n a t d ä r a v, a t t det för biologisk rening avsedda delflödet (17) bringas att passera en partikelavskiljare (19), tillföres prepareringsmedel, som neutraliseringsmedel och närsalter, brin- gas att passera en bioreaktor (20) med mikroorganismer och där- efter ytterligare en partikelavskiljare (30), innan åtminstone II Vi 466 735 _"11 en del av det sålunda biologiskt renade delflödet återföres till kretsloppet för skrubberns tvättvätska.

3. Förfarande enligt~fiätentkravet 1, k ä n n e t e c k n a t d ä r a V, a t t den förorenade luften i samband med tvätt- ningen underkastas även ett värmeåtervinningsförfarande med tem- peraturhöjning av genom skrubbern (3) tillförd tilluft för tor- ken eller dylikt (1) och temperatursänkning av den utgående skrubbervätskan till en nivå närmare eller nära den optimala för den efterföljande biologiska reningen.

4. Anordning för utförande av renings- och återvinningsförfaran- det enligt patentkravet 1, innefattande en till en industriell tillverkningsprocess hörande källa (1) för med t.ex. fibrer, stoft och organiska ämnen, såsom formaldehyd, förorenad luft, exempelvis en tork vid board- eller spånskivetillverkning, en i anslutning till sagda källa anordnad skrubber (3) för tvättning av luften, som sedan är avsedd att helt eller delvis ledas bort från processen, t.ex. ut i atmosfären via en skorsten (7), samt innefattande en vid skrubberns nedre ände anordnad grovavskiljare (10) för grövre partiklar, vilken via ledningar (ll, 4) och en pump (12 resp. 16) är ansluten till skrubberns tvättanordning (5) i form av spraymunstycken, varvid en del av den grovrenade skrubbervätskan är avsedd-att passera en sluten biologisk renings- anläggning (20), k ä n n e t e c k n a d d ä r a v, a t t den i nämnda reningsanläggning renade skrubbervätskan är avsedd att återföras till tvättprocessen, a t t de båda huvudvätske- kretsloppen bestående av ett genom skrubbern och ett genom re- ningsanläggningen gående kretslopp är integrerade i varandra och justerbara i syfte att genom vätskereglering erhålla dels en justerbar tvättning av den förorenade luften och dels maximalt utnyttjande av den biologiska reningsanläggningen, a t t de båda huvudvätskekretsloppen är integrerade i varandra i form av en gemensam vattentank (13), till vilken företrädesvis även är ansluten en färskvatten matarledning (14) med pump (15), och att en reglering av åtminstone det genom reningsanläggningen (20) gående vätskekretsloppet är avsedd att påverka konditioneringen av vattnet i tanken och därmed även i det andra kretsloppet och 466 755 12 ytterst tvättningen i skrubbern (3).

5. Anordning enligt patentkravet 4, k ä n n e t e cfk n a d d ä r a v, a t t skrubbern (3) är kombinerad med en värme- växlare (8), som höjer temperaturen av tilluften till torken ¿ eller dylikt (1) och sänker temperaturen av den utgående renade processluften och relativt sett även skrubbervätskan. Ü'

6. Anordning enligt patentkravet 4, k ä n n e t e c k n a d d ä r a V, a t t i den från vattentanken (13) utgående och genom reningsanläggningen (20) gående matarledningen (17) i flö- desriktning närmast är inkopplade en partikelavskiljare (19) och sedan en blandare (21) för inblandning av pH-justeringsmedel för vattnet och/eller ytterligare prepareringsmedel för vattnet, t.ex. närsalter för mikroorganismer från förrådsbehållare (22, 23), och därefter en bioreaktor (24) med mikroorganismer för nedbrytning av organiska föroreningar i vattnet, och slut- ligen av avskiljare (30) för i synnerhet avdöda mikroorganismer, varvid före partikelavskiljaren (19) och efter bioslamavskilja- ren (30) företrädesvis är inkopplad en pump (18 resp. 31), och att matarledningen (17) efter reningsanläggningen åter inmynnar i vattentanken (13).

7. Anordning enligt patentkravet 4, k ä n n e t e c k n a d d ä r a v, a t t mikroorganismerna i bioreaktorn (24) är an- ordnade på fyllkropparw(25), ovanför och nedanför vilka är an- ordnade fria volymer (31 resp. 32), och att i den nedre fria vo- lymen (32) är placerad en luftningsanordning (26) innefattande utmed reaktorbotten fördelade munstycken (27) för införing av finfördelade luftblåsor i reaktorn och luftning av fyllkropparna och på dessa odlade mikroorganismer.

8. Anordning enligt patentkravet 4, k ä n n e t e c k n a d a v ett i frånluftsvägen (6, 7) från skrubbern (3) inkopplat kontrollorgan (34), som är avsett att avkänna och fastställa halten av åtminstone vissa i frånluften kvarvarande organiska föroreningar och via ett styrorgan_(35) påverka det genom renings- anläggningen (20) gående vätskekretsloppet.