Біохімічні реактори

Пристрої для біохімічного очищення газів діляться на дві групи: біо­логічні фільтри і біоскрубери.

Біологічні фільтри прості за конструкцією і їх експлуата­ція не пов’я­зана з великими капіталовкладеннями. Найпростіший біофільтр – це ємність в землі, в якій під шар фільтрувального матеріалу (земля, торф, компост тощо) подають потік газу, який очищається. Схема такого біофільтра, спорудженого для дезодорації повітря на одному з підприємств для переробки твердих відходів (Німеччина), наведена на рис. 6.18.

Рисунок 6.18 – Біофільтр для дезодорації повітря (Німеччина):
1 – свіжий компост; 2 – просіяний великий компост; 3 – великий шлак; 4 – картон, насичений бітумом; 5 – перфоровані
бетонні труби

Ширина підвалини відкритої в землі ємності трапецевидної форми 5 м, глибина 3 м. Повітря, яке очищається, надходить через дві перфо-ровані бетонні труби, укладені на дні ємності, кожна на відстані 1,25 м від центра. Труби засипають шаром (1,1 м) шлаку зернистістю 0,05 м, зверху якого наносять шари великого просія­ного (0,1 м) компосту і фільтру-вального свіжого (1,6 м) компосту. Продуктивність фільтра для газу, який очища­ється, складає І0000 м3/год.

Ефективність біофільтра подібного типу невисока, поверхня кон­такту фаз незначна, а гідравлічний опір може бути занад­то великим.
Частково усунути ці недоліки вдалося конструкторам (Нідер­ланди) біореактора, призначеного для тонкого очищення вентиляцій­ного повітря виробничих приміщень (рис. 6.19). Фільтрувальий шар в апараті утворе­ний насадкою „Полінет” – системою полівінілхлоридних перфорованих трубок (18600 шт/м3) діаметром 0,026 м і довжиною 0,065 м. Питома поверхня на­садки 91 м2/м3, товщина робочої біоплівки (1,5...2,0) • 10–3 м. Лінійна шви­дкість пові­тря, яке очищається, (0,5...1,0) м/с, густина зро­шення 5 м3/(м2 •год.), тривалість контакту 0,5 с. Габаритні розміри устано­вки: висота 1,55 м. Продуктивність 300 м3/год. Очищення внутрішніх при­стро­їв здійсню­ють промиванням під високим тиском.

Ступінь очищення від газових домішок в біофільтрах з насад­кою „Полінет” складає 70...95%, а залишковий вміст пилу не пе­ревищує 5 мг/м3.

Рисунок 6.19 – Біореактор тонкого очищення з насадкою „Полінет”:
1 – водозливна тарілка; 2 – розподільна плита; 3 – на­садка; 4 – ве­нтилятор; 5 – опорна арматура; 6 – насос; 7 – поплавкова водопровідна лінія.

В біоскруберах витягнені із газів компоненти розкладаються при контактуванні їх з суспензією активного мулу, для чого можна використо­вувати скрубери найрізноманітнішої конструкції.

Фірма „Керамхемі” (Німеччина) розробила біоскруберну уста­новку газоочищення відхідних газів при виробництві кераміки (рис. 6.20).

Відхідні гази надходять на очищення в двоступеневий насадковий абсорбер 1, перша ступінь якого зрошується слабокислою суспензією акти­вного мулу і служить для вловлювання основ­них органічних і неор­ганіч­них домішок, а друга ступінь зрошує­ться слаболужною суспензією актив­ного мулу. рН середовища регу­люють автоматично додаванням 20%-го розчину сірчаної кислоти чи гідроксиду натрію. На обох ступенях погли­нач підживлюють фосфатом. Для компенсації втрат води при випа­рову­ванні подають свіжу воду в об’ємі 0,2…1,2 м3/год. У відстійники 3 зі скрубе­ра надходить 0,2 м3/год. суспензії активного мулу, з яких 0,1 м3/год. верта­ють на установку. Частину освітленої рідини постій­но скидають, щоб за­побігти накопиченню солей, які пригнічують роз­виток мікроорганізмів. У неробочі періоди активний мул піджив­люють конденсатом з вмістом 9000 мг БПК, аерацію здійснюють вентилятори. Технічна характеристика уста­новки наведена в табл. 6.4.

Рисунок 6.20 – Схема біоскруберної установки „Керамхемі” (Німеччина):
1 – насадочний абсорбер; 2 – ємність для живильних речовин; 3 – відстійники; 4 – ємність для кислотного оброб­лення; 5 – ємність для лужного оброблення

Таблиця 6.4 – Технічна характеристика біоскруберної установки „Керамхемі” (Німеччина)

Параметр	Величина
Продуктивність, м3/год
Температура газу, °С
Тривалість контакту, с рН поглинача: перша ступінь перша ступінь	5…6 8…9
Витрати, кг/год.: H2SO4 (100 %-й) NaOH (100 %-й)	2,0 0,1
Вміст речовин в освітленій частині поглинача, мг О2/л: ХПК БПК	20…40 5…10
Гідравлічний опір, Па
Питомі витрати електроенергії, кВт•год./м3	1,6•10–3
Питомі капітальні вкладення, марки / м3 •год.	6,5

Щорічна економія на експлуатаційних витратах при роботі даної установки порівняно з очищенням газів у звичайних абсор­берах оціню­ється в 10...20 тис. марок.

Ряд цікавих нововведень у систему біохімічного очищення аспіра­ційних газів внесли конструктори фірми „Фудзі касуй кото” (Японія). По- перше, для стабілізації дії активного мулу і поліп­шення процесу його реге­нерації до суспензії додають активова­не вугілля. По-друге, в установках очищення використовують ак­тивний мул із станцій очищення стічних вод тих же підприємств, які роблять роботу установок безвідходною (рис. 6.21).

Повітря з колектора аспіраційних газів попередньо обезпи­люють в циклоні, після чого подають в реактор 1 з барботажним скрубером 2, де відбувається тонке очищення суспензією активного мулу.

Концентрацію активованого вугілля підтримують постійною шля­хом внесення відповідних доз вугілля при заміні активованого мулу, який об­новлюють 1 раз на добу (в кількості 5 м3). Використаний активний мул об­робляють на вмонтованій віджимній центрифузі. Ос­кільки газ, який очи-ща­ється, вміщує аміак, в суспензію як живиль­ну речовину додають деше-ву фосфорну кислоту.

Рисунок 6.21 – Схема установки для очищення аспіраційних газів сті­чними водами (Японія): 1– реактор; 2 – абсорбер; 3 – краплиновловлю­вач; 4 – ємність для активованого вугілля; 5 – ємність для живильних ре­човин; 6 – насоси

Установку виводять на робочий режим на протязі 20 діб з потенціальним збільшенням часу добової експлуатації до розрахун­кових 17 год. Формальдегід в поглиначі не виявляється вже з моменту експлу-атації, кон­центрація фенолу починає зменшуватися через 20 діб, а через 45 діб він по­вністю зникає. ХПК поглинача через 60 діб після початку експлуатації 200...250 мг/л. Аерацію реактора проводять повітродувкою під час перерв у роботі. Технічна характеристика установки наведена в табл. 6.5.

Ступінь дезодорації складає 98...99%, ступінь очищення: для фенолу – 93%, формальдегіду – 96%, аміаку – 98%. Ступінь розкладання вилуче-них ре­човин в розрахунку на ХПК 96...97%.

Біохімічне очищення може базуватися на типовій апаратурі хімічної технології. До такої апаратури відносяться, наприклад, скрубери а також аеротенки і окситенки. Це дозволяє використо­вувати при розрахунках біо­хімічних реакторів ті ж методи, що і при проектуванні та конструюванні ти­пової хімічної апаратури [1, 3, 48] з урахуванням кінетики біохіміч­них реакцій.

Таблиця 6.5 – Технічна характеристика установки для очищення аспіра-ційних газів стічними водами (Японія)

Параметр	Величина
Продуктивність, м3/год.
Температура газу, °С	10…35
Концентрація в поглиначі, мг/л: завислих речовин активованого вугілля	5000…7000 500…1000
Витрати, кг/місяць: фосфорної кислоти порошкоподібного активованого вугілля технічної води, м3 /місяць	50 135 210
Експлуатаційні витрати, ієн/день: загальні на електроенергію	35805 31950

Дата добавления: 2015-06-04