Биохимические методы очистки газов

Биохимические методы газоочистки основаны на способности микроорганизмов разрушать и преобразовывать различные соединения. Разложение веществ происходит под действием ферментов, вырабатываемых микроорганизмами под влиянием отдельных соединений или группы веществ, присутствующих в очищаемых газах.

Биохимические методы газоочистки более всего применимы для очистки отходящих газов постоянного состава. При частом изменении состава газа микроорганизмы не успевают адаптироваться к новым веществам и вырабатывают недостаточное количество ферментов для их разложения, в результате чего биологическая система будет обладать слабой разрушающей способностью по отношению к вредным компонентам газов. Высокий эффект газоочистки достигается при условии, что скорость биохимического окисления уловленных веществ больше скорости их поступления из газовой фазы.

Различают две группы аппаратов биохимической очистки газов: биофильтры и биоскрубберы. Биоскрубберами называют абсорбционные аппараты (абсорберы, скрубберы), в которых орошающей жидкостью (абсорбентом) служит водяная суспензия активного ила. Содержащиеся в очищаемых газах вредные вещества улавливаются абсорбентом и расщепляются микроорганизмами активного ила. Так как биохимические реакции протекают с относительно небольшой скоростью, для обеспечения высокой эффективности работы газоочистной установки требуется промежуточная емкость, которая может быть выполнена в виде отдельного реактора или встроена в основание абсорбера.

В биофильтрах очищаемый газ пропускают через слой фильтра-насадки, орошаемой водой для создания необходимой влажности, достаточной для поддержания жизнедеятельности микроорганизмов. Насадкой служат природные (почва, торф, компост и др.) или искусственные материалы. При использовании последних на них предварительно выращивают биологически активную пленку орошением водой или суспензией активного ила.

Способность активного ила к расщеплению уловленных веществ устанавливается по соотношению полной биохимической потребности в кислороде (БПК_п) до начала процессов нитрификации и химической потребности в кислороде (ХПК), которая характеризует окисление вещества до диоксида углерода и воды. При отношении БПК_п:ХПК>0,5 вещества поддаются биохимическому окислению. При меньшем соотношении окисление будет происходить медленно и не до конца.

Эффективная работа биофильтров обеспечивается за счет равномерного распределения очищаемого воздуха по всей фильтрующей поверхности, равномерной влажности (20–50%), плотности укладки загрузки, поддержания оптимальных температур (25…35°С) и значения рН 6,5–8,5.

Данный метод очистки пока не нашел широкого применения вследствие малых скоростей процесса очистки и невозможности очистки больших объемов газа.

Тренировочные задания

1. Построить рабочую линию и линию равновесия процесса поглощения Cl₂ водой из воздуха, определить конечную концентрацию его в газовой фазе и среднюю движущую силу процесса. Начальная объемная концентрация хлора в воздухе 10%, давление в газовой смеси
101,3 кПа. Процесс поглощения хлора водой подчиняется закону Генри (см. прил. 11.). Удельный расход воды составляет 2 кг/кг.

2. Рассчитать насадочный абсорбер для очистки воздуха от HF. Расход газа составляет 10 000 м³/ч при нормальных условиях, средняя температура газа равна 40ºС, начальное парциальное давление HF в воздухе равно 506,5 Па, парциальное давление HF в очищенном газе должно составлять 5 Па. Барометрическое давление равно 100 кПа. Теплоту растворения HF не учитывать.

3. Определить размеры аппарата с неподвижным слоем адсорбента для поглощения ацетилена из воздуха и время работы слоя до проскока. Парциальное давление ацетилена в воздухе составляет 6,65 кПа, расход воздуха равен 1,5 м³/с, плотность воздуха ρ = 1,2 кг/м³. В качестве адсорбента используется активный уголь СКТ, динамическая адсорбционная емкость которого в этих условиях равна 0,032 кг/кг. Насыпная плотность угля ρ_н = 550 кг/м³.

4. При термическом разложении NO в присутствии природного газа температура в реакторе равна 1080ºС, расход газа составляет 68 000 м³/ч, концентрация оксида азота в газе равна 0,45%. Определить степень и скорость разложения оксида азота и необходимый объем реактора.

Дата добавления: 2014-12-07