Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Desodorieren von CO2-haltigen Abgasen in mindestens zwei Waschstufen unter Zufuhr von aktivem Chlor, wobei ein Strom des zu desodorierenden Abgases in einer ersten Chlorwaschstufe der Einwirkung einer aktives Chlor enthaltenden Waschflüssigkeit und in einer nachfolgenden Chlorwäsche der Einwirkung einer ebenfalls aktives Chlor enthaltenden Waschflüssigkeit von alkalischem pH unterworfen wird.
Als Abgas kommt vor allem Abluft in Betracht, die geruchsintensive organische Stoffe enthält, insbesondere eine solche aus Anlagen zur Entwässerung von Abwasserschlamm oder aus Fermentationsbetrieben der pharmazeutischen Industrie.
Beim Aufarbeiten des Schlammes entstehen Gase, die einer Verbrennung zugeführt werden. Es ist aber in der Praxis nicht möglich, den ganzen Verarbeitungsvorgang soweit gegen die Aussenluft abzuschliessen, dass keine Luftverschmutzung durch Stinkstoffe stattfindet. Insbesondere beim Filtrieren, Lagem und Transportieren von thermisch konditioniertem Schlamm wird die Luft in einer Verarbeitungshalle mit Stinkstoffen verschmutzt. Daraus resultiert eine Belästigung der in der Halle arbeitenden Personen und auch der Umgebung der Abwasserreinigungsanlage .
Wenn man durch Absaugen von genügenden Luftmengen für einen entsprechenden Luftwechsel in der Halle sorgt, kann man das Problem für die Personen in der Halle zufriedenstellend lösen. Damitjedoch durch die aus der Halle abgesaugten Luftmassen in der Umgebung keine Geruchsbelästigung entsteht, ist eine Desodorierung dieser Luftmassen notwendig.
Die stinkenden Luftmassen können vor allem Amine und auch schwefelhaltige organische Substanzen enthalten. Das Entfernen dieser Substanzen bis zu einem nicht mehr belästigenden Umfang erfordert eine mehrfache Gaswäsche. Voraussetzung für eine derartige Gaswäsche ist eine saubere Trennung der Waschmedien der verschiedenen Stufen und eine restlose Abscheidung feiner Flüssigkeitströpfchen, die sich beim Waschvorgang bilden, vor dem Austritt der gereinigten Luft in die Atmosphäre.
Wie bereits von Volker Fattinger in Probleme der Lufthygiene (Chemische Rundschau, November 1972) beschrieben, lassen sich CO2-haltige Abgase durch Behandeln in mindestens zwei Waschstufen mit Chlor, Chlordioxyd oder Ozon enthaltenden Waschflüssigkeit desodorieren.
Ein Nachteil dieser Verfahren ist, wie dort beschrieben, einerseits die Bildung neuer Geruchsträger, andererseits der übermässige Chemikalienverbrauch. Dieser übermässige Verbrauch wird durch den CO2-Gehalt verursacht. Vor allem wird hierbei Natronlauge für die CO2-Bindung verbraucht und geht so der eigentlichen Desodorierung verloren.
In der deutschen Patentschrift Nr. 861 836 wird nun bereits ein Verfahren der eingangs beschriebenen Art vorgeschlagen, in welchem als Hauptdesodorierungsmittel das an sich teure Chlordioxyd insbesondere für Abluft, wie sie z.B bei der Seifenherstellung oder beim Ausschmelzen von Fetten entsteht, verwendet wird, da hierbei die Behandlung mit Chlor und Hypochloriten in der bisher üblichen Weise nicht hinreicht.
Dabei sollen die im Kreislauf geführten Waschflüssigkeiten zweckmässig während der ganzen Behandlung auf einem alkalischen pH-Wert gehalten werden, da bei diesem das Chlordioxyd sein grösstes Oxydationspotential besitzt.
Die Entnahme von Waschflüssigkeit zu dem Zwecke, sie durch frische Waschflüssigkeit zu ersetzen, erfolgt dabei vorzugsweise aus der ersten Waschstufe.
Es ist nun dieuAufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Desodorierung von vorzugsweise CO2-haltigen Gasen zu verwirklichen, bei welchem die Verwendung des teuren Chlordioxyds praktisch vermieden wird und bei welchem gleichwohl die Vorteile, die sich aus der Verwendung von Chlordioxyd bei dem letztgenannten bekannten Verfahren ergeben, nämlich Herabsetzung der umzuwälzenden Wassermenge und Anwendungsfähigkeit auch bei höherer Wassertemperatur (38"C), ebenfalls erreicht und ausserdem bei vertretbarem Verbrauch an weniger kostspieligen Chemikalien, als dies das Chlordioxyd darstellt, höchste Abscheidungsgrade für die geruchsintensiven Substanzen aus den Abgasen erzielt werden.
Bei der Lösung dieser Aufgabe muss noch den folgenden Anforderungen bzw. Erkenntnissen an Desodorierungsanlagen mit Chlorwäsche in mehreren Stufen Rechnung getragen werden: Höchste Abscheidungsgrade verlangen eine genügende Konzentration von aktivem Chlor zumindest in einer der Waschstufen. Weiter ist beim Waschen mit hohen Chlorkon- zentrationen zu vermeiden, dass störende Mengen an Chlorgas in das gereinigte Gas gelangen.
Auch reichert sich die Waschflüssigkeit natürlich im Laufe der Zeit mit den aus dem zu reinigenden Gasstrom abgeschiedenen Substanzen an und muss daher entweder von Zeit zu Zeit oder kontinuierlich erneuert werden. Die bei der diskontinuierlichen oder kontinuierlichen Erneuerung abgestossene Flüssigkeit muss mengen- und konzentrationsgemäss auf einen tragbaren Chlorgehalt eingestellt werden, d.h. der Verlust an Chlor durch das abgestossene Abwasser darf nicht unwirtschaftlich hoch sein.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss durch ein Verfahren der eingangs beschriebenen Art gelöst, das dadurch gekennzeichnet ist, dass (a) das zugeführte aktive Chlor praktisch chlordioxydfrei ist, (b) in mindestens einer der Waschstufen ein Gehalt von mindestens 0,02 g an aktivem Chlor je Liter Waschflüssigkeit aufrechterhalten wird, (c) der pH-Wert der Waschflüssigkeit in der ersten vom zu reinigenden Abgas durchströmten Waschstufe zwischen 4 und 9, und (d) der pH-Wert der Waschflüssigkeit in der nachfolgenden Waschstufe alkalisch bis höchstens 11 gehalten wird, wobei der pH-Wert in der nachfolgenden Waschstufe um 0,3 bis 4 über dem pH-Wert in der ersten Stufe gehalten wird, und (e) aktives Alkali in annähernd stöchiometrischer Menge berechnet auf das insgesamt zugeführte aktive Chlor in die nachfolgende Waschstufe zugegeben wird.
Dabei kann chlorhaltige Waschflüssigkeit in an sich bekannter Weise aus der nachfolgenden in die erste Waschstufe zurückgeleitet und es kann zum Zwecke des Ersatzes der Waschflüssigkeit durch frische die Entnahme von Waschflüssigkeit vorteilhaft aus der Waschstufe erfolgen.
Unter einer Waschstufe werden dabei Apparate beliebiger Art verstanden, in denen Gasströme in intensive Berührung mit Flüssigkeiten gebracht werden. Solche Apparate können z.B. sein: Waschtürme, Venturi-Scmbber oder Flüssigkeitsstrahl-Wäscher. Geeignet erwiesen sich Waschtürme mit Füllkörpern, wie Raschigringen, Pallringen qD oder Berl-Sattelkörpern (Vereinigte Füllkörper-Fabriken GmbH und Co., Baumbach, Westerwald, Deutschland), und mit Tropfenfangvorrichtungen wie sie in der Schweizer Patentschrift 392 464 vom 15.10.65 beschrieben sind.
Vorzugsweise wird zur Erhaltung der aktives Chlor enthaltenden Waschflüssigkeit entweder dem zu desodorierenden Abgas vor seiner Einführung in die erste Chlor-Waschstufe gasförmiges Chlor zugesetzt, oder das Chlor wird in die erste Waschflüssigkeit injiziert. Es kann aber auch eine wässerige Hypochloritlösung Verwendung finden, um das erforderliche aktive Chlor in die Waschflüssigkeit einzuführen.
Unter dem Begriff aktives Alkali wird in der Beschreibung und den Ansprüchen stets das gesamte zur Bindung von Chlor befähigte Alkali, insbesondere also die Summe der äquivalenten Mengen an Natronlauge, Natriumbikarbonat und Natriumkarbonat verstanden.
Sind in Verfahren nach der Erfindung nur insgesamt zwei Chlorwaschstufen vorgesehen, so ist die in dieser Beschreibung und den Ansprüchen als erste Chlorwaschstufe bezeichnete diejenige der beiden Stufen, in welche das zu reinigende Abgas zuerst eingeleitet wird, während die als nachfol gene bezeichnete Stufe die zweite Chlorwaschstufe ist.
Dabei kann man das verbrauchte Alkali in den Waschflüssigkeiten durch Zuleitung von frischem Alkali, vorzugsweise Natronlauge, in die nachfolgende Chlor-Waschstufe ersetzen.
Hierbei kann aktives Chlor enthaltende Waschflüssigkeit aus der nachfolgenden in die erste Waschstufe entweder kontinuierlich überführt oder vorzugsweise in Abhängigkeit vom pH Wert der ersten Chlor-Waschstufe zudosiert werden.
Bei einer der bevorzugten Ausführungsformen des erfindungsgemässen Verfahrens werden optimale Bedingungen in den Waschstufen aufrechterhalten, indem man der ersten Chlor-Waschstufe Chlor oder aktives Chlor enthaltende Flüssigkeit zuführt und der zweiten Chlor-Waschstufe in stöchiometrisch entsprechender Menge Alkalilauge zufliessen lässt.
Dass man mit einer solch einfachen Regelung des Chemikalienzusatzes zwischen den beiden Chlor-Waschstufen auskommt, ist höchst überraschend, da bisher immer angenommen wurde, dass stets eine genaue pH-Regulierung bei der Behandlung mit Chlor erforderlich sein würde. Als Regelgrösse für den erfindungsgemässen Zusatz von aktivem Chlor in die erste Chlor-Waschstufe kann der in g/ 1 ausgedrückte Gehalt an aktivem Chlor in der Waschflüssigkeit dienen, oder man kann auch den Chlorgehalt des Austrittsgases aus der ersten Chlor-Waschstufe als Regelgrösse benützen.
Nur bei stärkeren pH-Wertänderungen infolge Bildung von stark sauren oder alkalischen Substanzen bei der Wäsche ist eine zusätzlich übergeordnete pH-Wert Regelung mittels der üblichen Mess- und Dosiereinrichtung erforderlich.
Von praktischem Nutzen ist das erfindungsgemässe Verfahren vor allem bei der Desodorierung von Abgasen, welche mindestens 0,05 Volumenprozent CO2 enthalten, weil es erfindungsgemäss gelingt, nach einer anfänglich erfolgten Sättigung der Waschflüssigkeit mit CO2 in den gereinigten Gasen praktisch denselben CO2-Gehalt aufrechtzuerhalten wie in den zu behandelnden Rohgasen.
Das heisst aber, dass CO2 aus dem Abgas möglichst wenig aktives Alkali in der Waschflüssigkeit bindet.
Vorzugsweise ist der Gehalt an aktivem Chlor in der Waschflüssigkeit der zweiten Chlor-Waschstufe höher als der in der ersten, denn die Reaktion zwischen den geruchsintensiven Substanzen und dem Chlor findet insbesondere an der Grenzschicht zwischen Waschflüssigkeit und Gasphase statt. Es ist daher erwünscht, den Übergang von Chlor in die Gasphase an der Grenzschicht der ersten Waschflüssigkeit möglichst hochzuhalten. Andererseits muss das nicht verbrauchte Chlor an der Grenzfläche der zweiten Waschstufe wieder absorbiert werden, damit nicht freies Chlor in die Atmosphäre gelangt.
Dies gelingt dank des höheren pH-Werts der Waschflüssigkeit in der zweiten Chlor-Waschstufe.
Es ergibt sich hieraus, dass der Gehalt an aktivem Chlor in der zweiten Stufe laufend ansteigen müsste, wenn nicht entsprechend der Verarmung der ersten Waschstufe an Chlor laufend oder in vom pH-Wert der ersten Stufe geregelten Mengen Waschflüssigkeit aus der zweiten in die erste Chlor Waschstufe zurückgeleitet würde.
Es hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn die Konzentration an aktivem Chlor in der Flüssigkeit der zweiten Chlor-Waschstufe ein Vielfaches, insbesondere etwa das Doppelte bis Zwanzigfache, der Konzentration an aktivem Chlor in der Flüssigkeit der ersten Chlor-Waschstufe beträgt.
Besonders gut verläuft die Reaktion an der Grenzschicht der Waschflüssigkeit der ersten Chlor-Waschstufe, wenn deren Konzentration an aktivem Chlor etwa 0,1 bis 3 g pro Liter Waschflüssigkeit beträgt.
Es ist bekannt, dass die desodorierenden chemischen Reaktionen der verschiedenen gleichzeitig im Abgas vorhandenen Geruchsträger mit dem aktiven Chlor sehr stark von pH Wert der Waschflüssigkeit abhängen. Es kann daher zweckmässig sein, zwischen der ersten und der zweiten Chlor Waschstufe mindestens eine Zwischen-Waschstufe einzuschalten, in welcher das Abgas der Einwirkung einer Waschflüssigkeit mit einempH-Wert zwischen demjenigen der ersten und dem der letzten Chlor-Waschstufe unterworfen wird.
Dabei kann die Regelung so erfolgen, dass Waschflüssig- keit aus der nächstfolgenden in die in Abgasströmungsrichtung gesehen vorhergehende Waschstufe zudosiert wird.
Es kommt vor, dass Abgase geruchsintensive Substanzen enthalten, welche durch aktives Chlor nicht hinreichend desodoriert werden können und/oder zu einem unerwünschten Verbrauch an aktivem Chlor führen. Solche Substanzen sind z.B. Ammoniak und Amine. In diesem Falle empfiehlt es sich, das zu desodorierende Abgas vor der Einleitung in die erste Chlor-Waschstufe mindestens einer Vorwäsche zu unterwerfen. Bei Anwesenheit von Aminen eignet sich hierzu Waschen mit grossen Wassermengen im einmaligen Durchlauf oder vorzugsweise eine Kreislaufwäsche mit wässrige Salzsäure oder Schwefelsäure enthaltenden Waschflüssigkeiten.
Insbesondere bei höherem Gehalt an schwefelhaltigen stinkenden Substanzen ist es zu empfehlen, relativ leicht zu oxydierende Anteile durch eine Vorwäsche mit Oxydationskatalysatoren enthaltender Waschflüssigkeit mit dem Sauerstoff der Luft zur Reaktion zu bringen, wodurch geruchslose Verbindungen entstehen und ausserdem erhebliche Chlormengen bei der nachfolgenden erfindungsgemässen Behandlung in den Chlor-Waschstufen eingespart werden können.
Bei entsprechend vorhandenen Geruchsstoffen kann es vorteilhaft sein, sowohl eine Vorwäsche mit saurer Waschflüssigkeit als auch eine solche mit Oxydationskatalysatoren durchzuführen, und zwar vorzugsweise in der angegebenen Reihenfolge.
In besonders hartnäckigen Fällen von Verunreinigungen, bei denen Geruchssubstanzen vorhanden sind, welche weder durch die Vorbehandlungen noch durch die Chlorwäsche restlos zerstört werden, kann das aus der zweiten Chlor-Waschstufe abgegebene Gas einer Nachoxydation, z.B. mit ozon- oder chlordioxydhaltigen Waschflüssigkeiten unterworfen werden.
Dabei werden nur geringe Mengen dieser verhältnismässig teuren Oxydantien verbraucht. In Frage kommt auch eine Nachwäsche mit kaliumpermanganathaltigen Flüssigkeiten.
Eine bvorzugte Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens wird nunmehr anhand der in der dreiteiligen Zeichnung dargestellten Desodorierungsanlage näher beschrieben.
Diese Anlage umfasst als wesentlichste Einrichtungen einen Wäscher 1 für die erste Chlor-Waschstufe, einen Wäscher 2 für die zweite Chlor-Waschstufe, eine Zufuhrleitung 3, 4 für die zu desodorierende Abluft, in welche noch ein Vorwäscher 5 zwischengeschaltet ist. Vom Wäscher 1 gelangt die darin behandelte Abluft durch die Verbindungsleitung 6 in den Wäscher 2, und von diesem die gereinigte Luft über die Luftaustrittsleitung 7 zum Ventilator 43 in den Kamin 44. Anstelle der in der Zeichnung dargestellten Füllkörperwaschtürme 1, 2 und 5 können auch Venturiwäscher verwendet werden.
Vom Vorratsbehälter 8 für Chlorgas wird über die Chlor Zufuhrleitung 9 Chlorgas an den Chlor-Injektor 10 geliefert, durch welchen es in den Flüssigkeitskreislauf 11 injiziert wird.
Durch den Kreislauf 11 wird Waschflüssigkeit aus dem Sumpf 12 des Wäschers 1 mittels der Pumpe 13 hochgepumpt und einerseits über die Zweigleitung 14 und die Sprühdüse 15 von oben der Abluftströmung entgegen auf die Füllkörperpackung 16 in einer mittleren Zone des Wäschers 1 aufgesprüht, und andererseits durch den Chlor-Injektor 10 und von diesem in die im Wäscher 1 unterhalb der Füllkörperpackung 16 und über dem Flüssigkeitsspiegel im Sumpf 12 gelegene Zone eingeführt und dort mittels der Düse 17 in Richtung der aus der Auslassöffnung 4a der Zufuhrleitung 4 eintretenden Abluftströmung in die Abluft versprüht.
In der gezeigten Ausführungsform der Desodorierungsanlage gelangt die vorgewaschene Abluft aus dem weiter unten näher beschriebenen Vorwäscher 5 über die Zufuhrleitung 4 durch einen Tropfenabscheider 18 in den ersten Chlorwäscher 1 und in diesem, mit aktivem Chlor beladen, durch einen perforierten Tragrost 19 und durch die auf ihm liegende Füllkör perpackung 16 in den Raum oberhalb der Packung 16, in welchem sie im Gegenstrom aus der Düse 15 mit der Kreislaufflüssigkeit aus Sumpf 12 beladen wird, und weiter durch den Tropfenabscheider 20 hindurch in die Verbindungsleitung 6 zum Wäscher 2.
Der Wäscher list noch in üblicher Weise mit einem Üb er- lauf 12a zur Regelung des Flüssigkeitsniveaus im Sumpf 12 und mit einer Flüssigkeitsableitung 12b für aus der Packung 16 nach unten heraustropfende Flüssigkeit in den Sumpf 12 versehen. Schliesslich ist der Wäscher 1 noch mit einer Steuereinrichtung zur Regelung des pH-Wertes der Flüssigkeit in Kreislaufleitung 11 und Sumpf 12 versehen, die weiter unten beschrieben werden soll.
Der Wäscher 2 besitzt in seiner mittleren Zone eine deje- nigen in Wäscher 1 ähnliche, auf einem Gitterrost 29 ruhende Füllkörperpackung 26 und einen Sumpf 22 mit Überlauf 22a, und eine Kreislaufleitung 21, durch welche mittels einer Pumpe 23 Flüssigkeit aus Sumpf 22 in den oberen Teil des Wäschers 2 hinaufgepumpt und dort aus der Düse 25 in Strö mungsrichtung in die aus Wäscher 1 zugeführte Luft eingespritzt wird. In die Kreislaufleitung 21 wird unter noch weiter unten näher zu beschreibender pH-Kontrolle laufend aus einem Laugentank 40 bis zu 30%ige Natronlauge über eine Laugenzuleitung 24 zugeführt. Ebenfalls gesteuert durch die weiter unten beschriebene pH-Kontrolle kann aus der Kreislaufleitung 21 des Wäschers 2 über die Überleitung 27 Kreislaufflüssigkeit in die Kreislaufleitung 11 des Wäschers 1 überführt werden.
Schliesslich ist Wäscher 2 noch mit einem Überlauf 22a versehen, und das Niveau der Flüssigkeit im Sumpf 22 wird durch ein Schwimmerventil 41 eingehalten, welches den Zufluss von enthärtetem Wasser aus einem Enthärter 55 über die Weichwasserzuleitung 42 steuert.
Aus dem Wäscher 2 gelangt die darin gereinigte Abluft durch einen Tropfenabscheider 28 in die Abluftleitung 7, und aus der letzteren z.B. über ein Gebläse 43 in den Kamin 44.
Die durch den Kamin 44 in die Aussenluft abgeblasene Abluft wird mittels Chlormesssonde 45 laufend auf die Anwesenheit von freiem Chlor im Kamin überprüft; stellt die Sonde freies C12 fest, so schliesst das Cl2-Regelgerät 46 über die elektrische Leitung 47 das Ventil 47a in der Chlor-Zuleitung 9.
Durch die Messsonde 45 im Kamin 44 entnommene Gasproben werden mit mittels der Dosierpumpe 48 dosierten Mengen von Natronlauge und enthärtetem Wasser, die im mit einem die Dosierpumpe 48 steuemden pH-Kontrollgerät 49a versehenen Mischgefäss 49 gemischt werden, in Absorptionsgefäss 50 zusammengebracht und dem Cl2-Regelgerät zugeführt, von wo die Flüssigkeit in den Sumpf 22 des Wäschers 2 abgeführt werden kann.
Im folgenden wird nun die Regulierung des Gehalts an aktivem Chlor und des pH-Wertes der in den Wäschern 1 und 2 eingesetzten Waschflüssigkeiten beschrieben.DerGehalt an aktivem Chlor im gesamten System der Wäscher 1 und 2 wird durch'ein Cl2-Regelgerät 56 bestimmt, welches über die elektrische Leitung 57 das Ventil 57a in der Chlor-Zuleitung 9 aufoder zusteuert, je nachdem, ob im System die Zufuhr an freiem Chlor verstärkt oder verringert werden muss, um einen vorgegebenen Sollwert einzuhalten. Das Cl2-Regelgerät 56 erhält seine Messflüssigkeit aus dem Mischgefäss 59, in welchem über die Leitung 59a diese Messflüssigkeit in intensiven Kontakt mit einem Teilstrom des Austrittsgases des Wäschers 1 gebracht wird.
Die dem Mischgefäss 59 über die Leitung 51 zufliessende Flüssigkeit besteht aus einem durch die Dosierpumpe 58 geregelten Wasserstrom und einem durch die Dosierpumpe 54 geregelten kleinen Flüssigkeitsstrom aus dem mit pH-Transmitter 53 versehenen pH-Messgefäss 52. Das pH-Messgefäss 52 wird über Leitung 51 mit Kreislaufflüssigkeit des Wäschers 1 gespeist. Der pH-Transmitter 53 steuert dabei, falls der pH Wert im pH-Messgefäss 52 zu stark absinkt, über Leitung 53a das Überleitungsventil 60 auf, wodurch Kreislaufflüssigkeit von höherem pH-Wert aus der Kreislaufleitung 21 des Wäschers 2 durch die Überleitung 27 in die Kreislaufleitung 11 des Wäschers fliessen und den pH-Wert der in letzterer zirkulierenden Flüssigkeit erhöhen kann.
Der pH-Wert der in der Kreislaufleitung 21 des Wäschers 2 zirkulierenden Flüssigkeit wurd durch das mit pH-Transmitter 63 versehene pH-Messgerät 62 überwacht, welchem ein Teil der genannten Flüssigkeit über die Zweigleitung 61 zugeführt wird. Sinkt der pH-Wert der Flüssigkeit in der Kreislaufleitung 21 zu sehr ab, so steuert der Ph-Transmitter 63 das Ventil 64 in der Laugenzuleitung 24 auf, wodurch Lauge aus Tank 40 in die Kreislaufleitung 21 gelangt und den pH-Wert der in dieser zirkulierenden Flüssigkeit wieder erhöht. Die aus dem Messgefäss 62 abfliessende Messflüssigkeit kann dem Sumpf 22 des Wäschers 2 zugeführt werden.
Eine elektrische Verriegelung, die im Schema nicht dargestellt ist, schaltet die Dosierpumpe 65 immer dann ein, wenn das Chlorventil 57a geöffnet ist. Dosierpumpe 65 und Chlorventil 57a sind so aufeinander abgestimmt, dass die Zuflüsse von Chlor und Natronlauge im selben stöchiometrischen Verhältnis stehen wie im Molekül NaCI.
Wenn die chemische Beschaffenheit der stinkenden Luftverunreinigung keine Vorreinigung erforderlich macht, so kann die Abluft durch die Zuleitung 4 direkt in den Wäscher 1 eingeleitet werden. Sind jedoch ohne Chlorzusatz absorbierbare Stinkstoffe oder nicht Chlorbehandlung störende Stoffe in der Abluft vorhanden, so wird sie über die Zuleitung 3 zunächst dem Vorwäscher 5 zugeführt. Dieser ist analog den Wäschern 1 und 2 mit einer Füllkörperpackung 36 versehen und besitzt einen Sumpf 32 mit Überlauf32a. Aus dem Sumpf 32 führt eine Kreislaufleitung 31 in den über der Füllkörperpakkung 36 befindlichen Raum des Vorwäschers 5. In der Leitung 31 ist eine Pumpe 33 vorgesehen, welche die Waschflüssigkeit des Vorwäschers 5 in diesen Raum hinaufpumpt und darin in Strömungsrichtung aus einer Düse 35 in die aus Leitung 3 eingeführte Abluft versprüht.
Die zur Vorwäsche erforderliche Salzsäure wird der Kreislaufleitung 31 aus einem Salzsäure Vorratsbehälter 38 über die HCl-Leitung 39 zugeführt. Der pH-Wert der durch die Kreislaufleitung 31 zirkulierenden Flüssigkeit wird in einem pH-Messgefäss 34 mit pH-Transmitter 34a überwacht, welchem Messflüssigkeit über Zweigleitung 3 la zugeführt wird. Der pH-Transmitter 34a steuert über die elektrische Leitung 30 das in der HC1-Zuflussleitung 39 befindliche Ventil 30a auf, wenn der pH-Wert in der Kreislaufleitung 31 zu sehr ansteigt.Aus dem Messgefäss 34 abfliessende Messflüssigkeit kann in den Sumpf 32 des Vorwäschers 5 zurückgeleitet werden.
Das Verfahren nach der Erfindung gestattet es, einerseits in der zweiten Arbeitsstufe (Waschflüssigkeit 22) eine hohe Konzentration an aktivem Chlor und gleichzeitig eine hohe Konzentration an aktivem Alkali zu erhalten, also an unverbrauchten Chemikalien, während andererseits aus der ersten Arbeitsstufe (Waschflüssigkeit 12) eine verbrauchte Waschflüssigkeit abgeleitet wird, die arm an aktiven Chemikalien ist.
Dadurch wird erreicht, dass zwar bei hohem aktivem Chlorspiegel gearbeitet werden kann, gleichwohl aber keine unwirtschaftlich hohen Mengen an aktivem Chlor oder aktivem Alkali beim Erneuern der Waschflüssigkeit verloren gehen und auch bei Schwankungen des Stinkstoffgehalts der Abgase zu verlässig praktisch chlorfreies gereinigtes Gas an die Umgebung abgegeben wird, ohne dass teures Chlordioxyd oder andere starke Oxydationsmittel wie Kaliumpermanganat eingesetzt werden müssen.
In der oben beschriebenen Anlage werden die Kreislaufleitungen und Zweigleitungen zu den Messgeräten vorzugsweise aus PVC, die anderen Leitungen vorzugsweise aus Poly äthylen ausgeführt. Natürlich kann auch jedes andere geeignete säure- bzw. laugenfeste Material hierfür verwendet werden.
Nachfolgend wird der Betrieb der erfindungsgemässen Anlage noch anhand einer Anzahl von Ausführungsbeispielen erläutert.
Beispiel 1
Bei der Biosynthese von Cephalosporin werden grosse Luftmengen durch Fermenter geleitet und dabei mit schwefelhaltigen, flüchtigen, ekelerregend riechenden organischen Substanzen verschmutzt. Mehrere Fermenter sind an eine Sammelleitung angeschlossen und geben wechselnde Mengen an Stinkluft ab, entsprechend dem jeweiligen Stand der diskontinuierlich ablaufenden Fermentationsvorgänge. Die gesammelten Stinkluftmengen enthalten zeitweise bis 1% CO2, aber wenig bis gar kein Amin.
Zum Desodorieren der Abluft verwendet man die oben beschriebene Anlage ohne den Vorwäscher 5; die zu behandelnde Abluft wird also direkt durch die Zuleitung 4 in den ersten Waschturm (Wäscher 1) geleitet. Der Laugentank 40 wird mit 10%aber Natronlauge beschickt. Der pH-Regler 63 sorgt dafür, dass der pH-Wert in der im zweiten Turm (Wäscher 2) zirkulierenden Flüssigkeit oberhalb 8,5 gehalten wird. Fällt der pH Wert unter 8,5, so öffnet der pH-Transmitter 63 das Ventil 64.
Zur kontinuierlichen Erneuerung der Kreislaufflüssigkeit in Kreislaufleitung 11 des ersten Turmes werden stündlich 10 Gewichts-% der zirkulierenden Flüssigkeit aus der Druckleitung zwischen Pumpe und Turm 1 entnommen und über eine nicht gezeigte Ableitung in die Kanalisation geleitet.
Eine Schwimmer-Regulierung sorgt für Frischwasserzusatz. Der pH-Wert im ersten Waschturm wird zwischen 6,3 und 6,8 gehalten. Hierzu wird, wenn er unter 6,5 absinkt, Ventil 60 in der Überleitung 27 aufgesteuert und Flüssigkeit von höherem pH aus Kreislaufleitung 21 wird in Kreislaufleitung 11 geleitet.
Der Gehalt an aktivem Chlor wird durch Cl2-Zusatz gemäss Steuerung durch das C12-Messgerät bei 0,2 g/l gehalten.
Durch den Abluftstrom wird Chlor aus dem ersten Turm in den zweiten mitgenommen. Wie in der allgemeinen Beschreibung der Erfindung dargelegt wird, wird gleichzeitig mit dem Chlorzusatz in den ersten Chlorwaschturm eine stöchiometri sche Menge Natronlauge in den zweiten Chlorwaschturm gegeben. Im kontinuierlichen Betrieb stellt sich im zweiten Turm ein Chlorgehalt zwischen 1 und 5 g/l ein.
Die aus dem Turm 2 abströmende Luft ist frei von störenden Chlormengen. Das System arbeitet zeitlich unbegrenzt stabil, trotz Schwankungen des Gehaltes an Stinkstoffen infol ge Zu- oder Abschalten von Fermentern.
Das erläuterte Reinigungsverfahren ergibt eine überra schend bessere Desodorierung und verbraucht nur einen
Bruchteil von NaOH und Chlor, verglichen mit anderen ein oder zweistufigen Abluft-Waschverfahren.
Die aus dem ersten Turm abgeleitete Flüssigkeit enthält neben geringen Mengen an Chlor im wesentlichen NaCI und keine ins Gewicht fallenden Mengen an unverbrauchtem Alkali.
Beispiel 2
Es wird die mit Vorwäscher 5 ausgerüstete Anlage verwendet. Der Kreislaufflüssigkeit des Vorwaschturmes (Vorwäscher 5) wird Eisenchelat des Tetranatrium-äthylendiamintetraace- tats in Mengen von ca. 2% zugesetzt. Das Chelat katalysiert die Oxydation von Schwefelverbindungen durch Luftsauerstoff.
Durch diese Voroxydation kann mehr als die Hälfte der gemäss Beispiel 1 erforderlichen Chlormengen eingespart werden. Im Beispiel 1 wurden pro 1000 m3 Abluft 120 g Chlor verbraucht. Bei Voroxydation verringert sich der Verbrauch pro 1000 m3 Abluft auf ca. 50 g Chlor. Der Verbrauch an NaOH ist - auf Gewicht bezogen - etwa gleich gross wie derjenige von Chlor und vermindert sich durch die Voroxydation ebenfalls.
Beispiel 3
Faulschlamm einer Abwasser-Reinigungsanlage wird durch Erhitzen in eine für die Filtration geeignete Form gebracht. Dieser Vorgang der thermischen Konditionierung führt zur Entwicklung geruchsintensiver Gase, deren Hauptmenge durch Verbrennen vernichtet wird. In der Praxis lässt es sich jedoch nicht vermeiden, dass die Raumluft der Filtrationshalle mit Stinkstoffen verschmutzt wird.
Zur Reinigung der abgesaugten Raumluft wird die oben beschriebene Anlage mit drei Waschtürmen verwendet, wobei der zweite und dritte Turm wie im Beispiel 1, jedoch bei anderen pH-Werten betrieben werden.
Der erste Waschturm (Vorwäscher 5), welcher den beiden anderen Waschtürmen vorgeschaltet ist, wird mit Wasser betrieben, dem Salzsäure zugesetzt worden ist. Der pH-Wert soll unter 2 liegen. Durch diese Vorwäsche werden Ammoniak und Amine ausgewaschen. Der zweite Waschturm (Wäscher 1), in dessen Waschflüssigkeitskreislauf elementares Chlor zugesetzt wird, wird auf einen pH-Wert von 7,5 bis 8,5 geregelt, wodurch ein optimales Oxydationspotential eingestellt wird.
Diese Regelung erfolgt durch Zusatz von Kreislaufflüssigkeit aus dem dritten Waschturm (Wäscher 2). Der pH-Wert im letzten Waschturm wird durch Zusatz von 10%aber Natronlauge zwischen 9,0 und 10,0 gehalten.
Die gereinigten Luftmassen ergeben in der Umgebung keine Geruchsbelästigung. Der Verbrauch von Chlor und Natronlauge ist annähernd gleich hoch und beträgt 5 gje 1000 m3Ab- luft. Der Gehalt an aktivem Chlor in der Flüssigkeit des zweiten Waschturmes liegt zwischen 0,5 und 2 g/l, derjenige im dritten Turm zwischen 6 und 10 g/l. Der Chlorverbrauch pro
1000 m3 Abluft beträgt 14 g, der Verbrauc Ausgang des Turmes 2 und der Auslassflansch 7a des Vorwäschers 5 an die Luftaustrittsleitung 7 angeschlossen ist. Als Waschmedium für den dritten Turm wird schwach ozonhaltiges Wasser oder Wasser mit ca. 5 g/l Chlordioxyd und einem pH von 6 verwendet.
Der dritte Waschturm hat einen unabhängigen Flüssigkeitskreislauf, ohne Verbindung zu den Türmen 1 und 2. Dieser Turm dient dazu, Reste geruchsintensiver Substanzen zu zerstören, die durch das Behandeln mit Chlor nicht erfasst worden sind.
Da die Hauptmenge der oxydierbaren Substanzen in den Türmen 1 und 2 vernichtet wird, ist der Verbrauch an Ozon oder Chlordioxyd gering und liegt, ausgedrückt als Chlor Äquivalent, und 15% des Chlorverbrauches im Turm 2.
BeispielS
Etwa 5000 m3/h gesammelte Abluft einer Produktionsanlage für organische Chemikalien enthält in zeitlich stark schwankenden Mengen intensiv riechende Stoffe wie Amine, Schwefelwasserstoff, Mercaptane und Thioäther, sowie auch Spuren von Metalloxyden und Salzen in Aerosolform.
Zur Reinigung dient eine Abluftwaschanlage mit vier Waschtürmen, von denen der erste Turm dem Vorwäscher 5 der eingangs beschriebenen erfindungsgemässen Anlage und der zweite Turm dem Wäscher 1 entspricht. Der dritte Turm ist in die Verbindungsleitung 6 zwischengeschaltet und entspricht in Konstruktion und Ausrüstung dem Wäscher 1, und der vierte Turm entspricht dem Wäscher 2. Waschflüssigkeit des ersten Turmes ist Schwefelsäure von 10%, die solange benützt wird, bis ihr Gehalt unter 1% abfällt. Die folgenden Waschtürme werden mit Waschflüssigkeit betrieben, die aktives Chlor enthält. Der pH-Wert wird im zweiten Turm zwischen 6,5 und 7,0 im dritten Turm zwischen 7,5 und 8,0 und im letzten Turm zwischen 9,0 und 9,5 gehalten.
Die Flüssigkeitsbehälter aller vier Türme sind mit einer Niveau-Regulierung ausgestattet, die Frischwasser zuführt, sobald ein eingestelltes Niveau unterschritten wird. Eine begrenzte Uberschreitung dieses Niveaus ist jedoch zulässig.
NaOH-Lösung von 20% wird nur im vierten Turm zur Regelung des pH-Wertes eingesetzt. Der pH-Wert des dritten Turmes wird durch Zusatz von Waschflüssigkeit aus dem vierten Turm geregelt, der pH-Wert des zweiten Turmes durch Zusatz von Waschflüssigkeit aus dem dritten Turm. Vor dem zweiten Turm wirdje nach Bedarf kontinuierlich oder absatzweise elementares Chlor in das Gas zugemischt (Injektor 10), wobei die Chlor-Menge wie folgt geregelt wird:
Dem zweiten Turm werden kontinuierlich 10 1/h Waschflüssigkeit entnommen und mit einem konstanten Wasserstrom von 90 l/h verdünnt. Der resultierende Flüssigkeitsstrom wird durch eine Füllkörper-Kolonne (100 mm 500 mm Höhe) geleitet. Diese Kolonne wird von einem Teilstrom von 100 m3/h des Austrittsgases aus dem zweiten Turm durchströmt.
Nachdem die Flüssigkeit in der beschriebenen Kolonne in intensiven Kontakt mit dem Austrittsgas aus dem zweiten Turm gebracht worden ist, durchströmt sie ein Chlor überschuss-Messgerät. Ein Maximum-Minimum-Kontakt dieses Messgerätes steuert die Chlorzugabe im zweiten Turm in einstellbaren Grenzen.
Durch die geschilderten Massnahmen wird die Chlorzugabe nicht nur vom Chlorgehalt der Waschflüssigkeit des zweiten Turmes abhängig gemacht, sondern auch vom Chlorgehalt des Gases zwischen dem zweiten Turm und dem dritten Turm.
Trotz grosser Schwankungen an oxydierbaren Substanzen im Abgas und trotz eines wechselnden Gehaltes an aktivem Chlor in den Waschflüssigkeiten des zweiten bis vierten Turmes ermöglicht die Anlage eine praktisch vollständige Desodorierung bei einem Chlorverbrauch unter 8 kg/Tag.
The present invention relates to a method for deodorizing CO2-containing exhaust gases in at least two scrubbing stages with the supply of active chlorine, a stream of the exhaust gas to be deodorized in a first chlorine scrubbing stage being exposed to an active chlorine-containing scrubbing liquid and in a subsequent chlorine scrubbing being subjected to a likewise washing liquid containing active chlorine is subjected to alkaline pH.
Above all, exhaust air that contains odor-intensive organic substances, in particular that from plants for dewatering sewage sludge or from fermentation plants in the pharmaceutical industry, comes into consideration as exhaust gas.
When the sludge is worked up, gases are generated that are fed to combustion. In practice, however, it is not possible to complete the entire processing process against the outside air to such an extent that there is no air pollution from odorous substances. Especially when filtering, storing and transporting thermally conditioned sludge, the air in a processing hall is polluted with odorous substances. This results in a nuisance to the people working in the hall and also to the area around the wastewater treatment plant.
If you take care of an adequate air exchange in the hall by sucking in enough air, you can solve the problem for the people in the hall in a satisfactory way. Deodorization of these air masses is necessary so that the air masses sucked out of the hall do not cause any unpleasant odors in the area.
The stinking air masses can mainly contain amines and also sulfur-containing organic substances. The removal of these substances to an extent that is no longer annoying requires multiple gas scrubbing. A prerequisite for such gas scrubbing is a clean separation of the washing media of the various stages and a complete separation of fine liquid droplets, which are formed during the washing process, before the purified air is released into the atmosphere.
As already described by Volker Fattinger in Problems of Air Hygiene (Chemische Rundschau, November 1972), exhaust gases containing CO2 can be deodorized by treating them in at least two washing stages with washing liquid containing chlorine, chlorine dioxide or ozone.
As described there, a disadvantage of these processes is, on the one hand, the formation of new odorous substances and, on the other hand, the excessive consumption of chemicals. This excessive consumption is caused by the CO2 content. Above all, caustic soda is used for binding CO2 and is thus lost to the actual deodorization.
In German patent specification No. 861 836 a method of the type described at the outset is proposed in which the main deodorant used is chlorine dioxide, which is expensive in itself, especially for exhaust air, such as is produced in soap production or when fats are melted out, since this is the case treatment with chlorine and hypochlorites in the usual manner is not sufficient.
The circulating washing liquids should expediently be kept at an alkaline pH value during the entire treatment, since this is where the chlorine dioxide has its greatest oxidation potential.
The removal of washing liquid for the purpose of replacing it with fresh washing liquid is preferably carried out from the first washing stage.
It is now the task of the present invention to realize a process for the deodorization of preferably CO2-containing gases, in which the use of the expensive chlorine dioxide is practically avoided and in which the advantages that result from the use of chlorine dioxide in the last-mentioned known process result, namely reduction of the amount of water to be circulated and usability even at a higher water temperature (38 "C), and also achieved with a reasonable consumption of less expensive chemicals than chlorine dioxide, the highest degrees of separation for the odorous substances from the exhaust gases are achieved.
In solving this problem, the following requirements and findings on deodorization systems with chlorine washing in several stages must be taken into account: The highest degrees of separation require a sufficient concentration of active chlorine at least in one of the washing stages. Furthermore, when washing with high chlorine concentrations, it is important to avoid that disruptive amounts of chlorine gas get into the cleaned gas.
The scrubbing liquid also naturally becomes enriched with the substances separated from the gas stream to be cleaned over time and must therefore be renewed either from time to time or continuously. The liquid discharged during the discontinuous or continuous renewal must be adjusted to an acceptable chlorine content in terms of quantity and concentration, i.e. the loss of chlorine through the discharged wastewater must not be uneconomically high.
This object is achieved according to the invention by a method of the type described at the outset, which is characterized in that (a) the active chlorine supplied is practically free of chlorine dioxide, (b) a content of at least 0.02 g of active chlorine each in at least one of the washing stages Liters of scrubbing liquid is maintained, (c) the pH of the scrubbing liquid in the first scrubbing stage through which the exhaust gas to be cleaned flows between 4 and 9, and (d) the pH of the scrubbing liquid in the subsequent scrubbing stage is kept alkaline to a maximum of 11, whereby the pH value in the subsequent washing stage is kept 0.3 to 4 above the pH value in the first stage, and (e) active alkali is added in an approximately stoichiometric amount calculated on the total active chlorine fed into the subsequent washing stage.
Chlorine-containing washing liquid can be returned in a manner known per se from the subsequent washing stage to the first washing stage, and washing liquid can advantageously be removed from the washing stage for the purpose of replacing the washing liquid with fresh one.
A washing stage is understood to mean any type of apparatus in which gas streams are brought into intensive contact with liquids. Such apparatus can e.g. be: washing towers, venturi scrubbers or liquid jet scrubbers. Wash towers with packing elements, such as Raschig rings, Pallringen qD or Berl saddle elements (Vereinigte Füllkörper-Fabriken GmbH and Co., Baumbach, Westerwald, Germany), and with drip catching devices as described in Swiss Patent 392 464 of 10/15/65, have proven suitable .
Preferably, in order to maintain the scrubbing liquid containing active chlorine, either gaseous chlorine is added to the exhaust gas to be deodorized before it is introduced into the first chlorine scrubbing stage, or the chlorine is injected into the first scrubbing liquid. However, an aqueous hypochlorite solution can also be used to introduce the required active chlorine into the washing liquid.
In the description and the claims, the term active alkali is always understood to mean the entire alkali capable of binding chlorine, in particular the sum of the equivalent amounts of sodium hydroxide solution, sodium bicarbonate and sodium carbonate.
If only two chlorine washing stages are provided in the process according to the invention, the first chlorine washing stage referred to in this description and the claims is that of the two stages into which the exhaust gas to be cleaned is first introduced, while the stage referred to as the following is the second chlorine washing stage is.
The used alkali in the washing liquids can be replaced by feeding fresh alkali, preferably sodium hydroxide solution, into the subsequent chlorine washing stage.
In this case, washing liquid containing active chlorine can either be continuously transferred from the subsequent washing stage to the first washing stage or, depending on the pH, can preferably be added to the first chlorine washing stage.
In one of the preferred embodiments of the process according to the invention, optimal conditions are maintained in the washing stages by supplying chlorine or active chlorine-containing liquid to the first chlorine washing stage and allowing a stoichiometrically corresponding amount of alkali to flow into the second chlorine washing stage.
The fact that one can manage with such a simple regulation of the addition of chemicals between the two chlorine washing stages is extremely surprising, since it has always been assumed that precise pH regulation would always be necessary during treatment with chlorine. The content of active chlorine in the scrubbing liquid expressed in g / 1 can serve as a control variable for the inventive addition of active chlorine to the first chlorine scrubbing stage, or the chlorine content of the outlet gas from the first chlorine scrubbing stage can also be used as a control variable.
Only in the case of major changes in the pH value as a result of the formation of strongly acidic or alkaline substances during washing is an additional, higher-level pH value control system required using the usual measuring and metering equipment.
The method according to the invention is of practical use above all in the deodorization of exhaust gases which contain at least 0.05 percent by volume of CO2, because according to the invention it is possible to maintain practically the same CO2 content in the cleaned gases after the washing liquid is initially saturated with CO2 as in the raw gases to be treated.
However, this means that CO2 from the exhaust gas binds as little active alkali as possible in the scrubbing liquid.
The content of active chlorine in the scrubbing liquid of the second chlorine scrubbing stage is preferably higher than that in the first, because the reaction between the odorous substances and the chlorine takes place in particular at the boundary layer between the scrubbing liquid and the gas phase. It is therefore desirable to keep the transition of chlorine into the gas phase at the boundary layer of the first scrubbing liquid as high as possible. On the other hand, the unused chlorine must be reabsorbed at the interface of the second washing stage so that free chlorine does not get into the atmosphere.
This is possible thanks to the higher pH value of the washing liquid in the second chlorine washing stage.
It follows from this that the content of active chlorine in the second stage would have to increase continuously, if not continuously in accordance with the depletion of chlorine in the first washing stage or in quantities of washing liquid from the second to the first chlorine washing stage controlled by the pH of the first stage would be returned.
It has proven to be particularly advantageous if the concentration of active chlorine in the liquid of the second chlorine washing stage is a multiple, in particular about twice to twenty times, the concentration of active chlorine in the liquid of the first chlorine washing stage.
The reaction at the boundary layer of the washing liquid of the first chlorine washing stage proceeds particularly well if its concentration of active chlorine is about 0.1 to 3 g per liter of washing liquid.
It is known that the deodorizing chemical reactions of the various odor carriers present at the same time in the exhaust gas with the active chlorine depend very strongly on the pH value of the washing liquid. It can therefore be useful to include at least one intermediate scrubbing stage between the first and second chlorine scrubbing stages, in which the exhaust gas is subjected to the action of a scrubbing liquid with a pH value between that of the first and the last chlorine scrubbing stage.
In this case, the regulation can take place in such a way that scrubbing liquid is metered in from the next scrubbing stage in the previous scrubbing stage, viewed in the direction of the exhaust gas flow.
It happens that exhaust gases contain odor-intensive substances which cannot be sufficiently deodorized by active chlorine and / or lead to an undesirable consumption of active chlorine. Such substances are e.g. Ammonia and amines. In this case, it is advisable to subject the exhaust gas to be deodorized to at least one pre-wash before it is introduced into the first chlorine washing stage. In the presence of amines, washing with large amounts of water in a single pass or, preferably, a cycle washing with washing liquids containing aqueous hydrochloric acid or sulfuric acid is suitable.
Particularly with a higher content of sulphurous smelly substances, it is recommended to react relatively easily oxidized parts by pre-washing with washing liquid containing oxidation catalysts with the oxygen in the air, which results in odorless compounds and also considerable amounts of chlorine in the subsequent treatment according to the invention in the Chlorine washing stages can be saved.
If odorous substances are present, it can be advantageous to carry out both a pre-wash with acidic washing liquid and one with oxidation catalysts, preferably in the order given.
In particularly stubborn cases of impurities in which odorous substances are present which are neither completely destroyed by the pretreatment nor by the chlorine washing, the gas released from the second chlorine washing stage can undergo post-oxidation, e.g. be subjected to washing liquids containing ozone or chlorine dioxide.
Only small amounts of these relatively expensive oxidants are used. A rewash with liquids containing potassium permanganate is also an option.
A preferred embodiment of the method according to the invention will now be described in more detail with reference to the deodorization system shown in the three-part drawing.
The most important facilities of this system are a washer 1 for the first chlorine washing stage, a washer 2 for the second chlorine washing stage, a supply line 3, 4 for the exhaust air to be deodorized, in which a pre-washer 5 is also interposed. From the scrubber 1, the exhaust air treated in it passes through the connecting line 6 into the scrubber 2, and from there the purified air via the air outlet line 7 to the fan 43 into the chimney 44.Instead of the packed washing towers 1, 2 and 5 shown in the drawing, Venturi scrubbers can also be used be used.
From the storage tank 8 for chlorine gas, chlorine gas is supplied via the chlorine supply line 9 to the chlorine injector 10, through which it is injected into the liquid circuit 11.
Through the circuit 11, washing liquid is pumped up from the sump 12 of the washer 1 by means of the pump 13 and, on the one hand, is sprayed via the branch line 14 and the spray nozzle 15 from above against the exhaust air flow onto the packing 16 in a central zone of the washer 1, and on the other hand through the Chlorine injector 10 and introduced from this into the zone located in the scrubber 1 below the packing 16 and above the liquid level in the sump 12 and sprayed there into the exhaust air by means of the nozzle 17 in the direction of the exhaust air flow entering from the outlet opening 4a of the supply line 4.
In the embodiment of the deodorization system shown, the pre-washed exhaust air from the pre-washer 5, described in more detail below, reaches the first chlorine washer 1 via the feed line 4 through a droplet separator 18 and in this, loaded with active chlorine, through a perforated support grid 19 and through the one on it Lying filler pack 16 into the space above the pack 16, in which it is charged in countercurrent from the nozzle 15 with the circulating liquid from the sump 12, and further through the mist separator 20 into the connecting line 6 to the scrubber 2.
The washer is still provided in the usual manner with an overflow 12a for regulating the liquid level in the sump 12 and with a liquid discharge line 12b for liquid that drips down from the packing 16 into the sump 12. Finally, the washer 1 is also provided with a control device for regulating the pH value of the liquid in the circuit line 11 and sump 12, which will be described further below.
The washer 2 has in its middle zone a packing 26 similar to the one in washer 1, resting on a grating 29, and a sump 22 with overflow 22a, and a circulation line 21 through which liquid from sump 22 into the upper one by means of a pump 23 Part of the washer 2 is pumped up and there is injected from the nozzle 25 in the direction of flow Strö into the air supplied from the washer 1. Up to 30% sodium hydroxide solution is continuously fed into the circulation line 21 from an alkali tank 40 via an alkali supply line 24, with pH control to be described in more detail below. Likewise controlled by the pH control described below, circulating liquid can be transferred from the circuit line 21 of the washer 2 via the transfer line 27 into the circuit line 11 of the washer 1.
Finally, the scrubber 2 is provided with an overflow 22a, and the level of the liquid in the sump 22 is maintained by a float valve 41 which controls the inflow of softened water from a softener 55 via the soft water supply line 42.
From the scrubber 2, the exhaust air cleaned therein passes through a droplet separator 28 into the exhaust air duct 7, and from the latter e.g. into the chimney 44 via a fan 43.
The exhaust air blown through the chimney 44 into the outside air is continuously checked for the presence of free chlorine in the chimney by means of a chlorine measuring probe 45; If the probe detects free C12, then the Cl2 control device 46 closes the valve 47a in the chlorine supply line 9 via the electrical line 47.
Gas samples taken by the measuring probe 45 in the chimney 44 are combined in the absorption vessel 50 with quantities of caustic soda and softened water dosed by the dosing pump 48, which are mixed in the mixing vessel 49 provided with a pH control device 49a controlling the dosing pump 48, and the Cl2 control device supplied, from where the liquid can be discharged into the sump 22 of the washer 2.
In the following, the regulation of the content of active chlorine and the pH value of the washing liquids used in the washers 1 and 2 will now be described. The content of active chlorine in the entire system of the washers 1 and 2 is determined by a Cl2 control device 56, which opens or closes the valve 57a in the chlorine supply line 9 via the electrical line 57, depending on whether the supply of free chlorine in the system has to be increased or decreased in order to maintain a predetermined target value. The Cl2 control device 56 receives its measuring liquid from the mixing vessel 59, in which this measuring liquid is brought into intensive contact with a partial flow of the outlet gas of the washer 1 via the line 59a.
The liquid flowing into the mixing vessel 59 via the line 51 consists of a water flow regulated by the dosing pump 58 and a small liquid flow regulated by the dosing pump 54 from the pH measuring vessel 52 provided with a pH transmitter 53. The pH measuring vessel 52 is connected via line 51 fed with circulating fluid from the scrubber 1. If the pH value in the pH measuring vessel 52 drops too much, the pH transmitter 53 controls the transfer valve 60 via line 53a, whereby circulation fluid with a higher pH value from the circulation line 21 of the washer 2 through the transfer line 27 into the circulation line 11 of the scrubber can flow and increase the pH of the liquid circulating in the latter.
The pH value of the liquid circulating in the circuit line 21 of the washer 2 was monitored by the pH measuring device 62 provided with a pH transmitter 63, to which part of the said liquid is fed via the branch line 61. If the pH value of the liquid in the circuit line 21 drops too much, the pH transmitter 63 controls the valve 64 in the lye supply line 24, whereby lye from tank 40 enters the circuit line 21 and the pH value of the circulating in this Fluid again increased. The measuring liquid flowing out of the measuring vessel 62 can be fed to the sump 22 of the washer 2.
An electrical lock, which is not shown in the diagram, always switches on the metering pump 65 when the chlorine valve 57a is open. Dosing pump 65 and chlorine valve 57a are matched to one another in such a way that the inflows of chlorine and sodium hydroxide solution are in the same stoichiometric ratio as in the NaCl molecule.
If the chemical nature of the smelly air pollution does not make pre-cleaning necessary, the exhaust air can be introduced directly into the scrubber 1 through the feed line 4. However, if odorous substances which can be absorbed without the addition of chlorine or substances which do not interfere with chlorine treatment are present in the exhaust air, it is first fed to the pre-washer 5 via the feed line 3. Similar to the washers 1 and 2, this is provided with a packing 36 and has a sump 32 with an overflow 32a. From the sump 32, a circulation line 31 leads into the space of the pre-washer 5 located above the packing 36. In the line 31, a pump 33 is provided which pumps the washing liquid of the pre-washer 5 up into this space and in the flow direction from a nozzle 35 into the Exhaust air introduced from line 3 is sprayed.
The hydrochloric acid required for the pre-wash is fed to the circulation line 31 from a hydrochloric acid storage container 38 via the HCl line 39. The pH value of the liquid circulating through the circuit line 31 is monitored in a pH measuring vessel 34 with a pH transmitter 34a, to which measuring liquid is fed via branch line 3 1a. The pH transmitter 34a controls the valve 30a located in the HC1 inflow line 39 via the electrical line 30 if the pH value in the circulation line 31 rises too much. The measuring liquid flowing out of the measuring vessel 34 can flow into the sump 32 of the pre-washer 5 be returned.
The method according to the invention makes it possible, on the one hand, to obtain a high concentration of active chlorine and at the same time a high concentration of active alkali in the second working stage (washing liquid 22), i.e. of unused chemicals, while, on the other hand, a used washing liquid is discharged, which is poor in active chemicals.
This ensures that although the active chlorine level is high, it is possible to work with high levels of active chlorine or active alkali, but no uneconomically high amounts of active chlorine or active alkali are lost when the scrubbing liquid is renewed and, even if the odor content of the exhaust gases fluctuates, practically chlorine-free purified gas is reliably released into the environment without having to use expensive chlorine dioxide or other strong oxidizing agents such as potassium permanganate.
In the system described above, the circuit lines and branch lines to the measuring devices are preferably made of PVC, the other lines are preferably made of polyethylene. Of course, any other suitable acid or alkali-resistant material can also be used for this purpose.
The operation of the system according to the invention is explained below on the basis of a number of exemplary embodiments.
example 1
During the biosynthesis of cephalosporin, large amounts of air are passed through fermenters and polluted with sulfur-containing, volatile, nauseating-smelling organic substances. Several fermenters are connected to a collecting line and give off varying amounts of stinking air, according to the current status of the discontinuous fermentation processes. The amounts of stinking air collected contain up to 1% CO2 at times, but little or no amine.
To deodorize the exhaust air, the system described above is used without the pre-washer 5; the exhaust air to be treated is thus passed directly through the supply line 4 into the first washing tower (scrubber 1). The caustic tank 40 is charged with 10% but sodium hydroxide solution. The pH regulator 63 ensures that the pH value in the liquid circulating in the second tower (scrubber 2) is kept above 8.5. If the pH falls below 8.5, the pH transmitter 63 opens the valve 64.
For the continuous renewal of the circulating liquid in the circulating line 11 of the first tower, 10% by weight of the circulating liquid is removed from the pressure line between the pump and the tower 1 every hour and passed into the sewerage system via a discharge line (not shown).
A float regulation ensures fresh water is added. The pH value in the first washing tower is kept between 6.3 and 6.8. For this purpose, when it drops below 6.5, valve 60 in the transfer line 27 is opened and liquid with a higher pH from circulation line 21 is passed into circulation line 11.
The active chlorine content is kept at 0.2 g / l by adding Cl2 as controlled by the C12 measuring device.
The flow of exhaust air takes chlorine from the first tower into the second. As will be set out in the general description of the invention, a stoichiometric amount of caustic soda is added to the second chlorine washing tower at the same time as the addition of chlorine in the first chlorine washing tower. In continuous operation, a chlorine content between 1 and 5 g / l is established in the second tower.
The air flowing out of the tower 2 is free of disturbing amounts of chlorine. The system is stable for an unlimited period of time, despite fluctuations in the odor content as a result of switching fermenters on or off.
The cleaning process explained results in surprisingly better deodorization and only consumes one
Fraction of NaOH and chlorine compared to other one or two-stage exhaust air scrubbing processes.
In addition to small amounts of chlorine, the liquid discharged from the first tower essentially contains NaCl and no significant amounts of unconsumed alkali.
Example 2
The system equipped with a pre-washer 5 is used. Iron chelate of tetrasodium ethylenediamine tetraacetate is added in amounts of approx. 2% to the circulating liquid of the pre-washing tower (pre-washer 5). The chelate catalyzes the oxidation of sulfur compounds by atmospheric oxygen.
This pre-oxidation can save more than half the amount of chlorine required according to Example 1. In example 1, 120 g of chlorine were used per 1000 m3 of exhaust air. With pre-oxidation, the consumption per 1000 m3 of exhaust air is reduced to approx. 50 g of chlorine. The consumption of NaOH is - based on weight - about the same as that of chlorine and is also reduced by the pre-oxidation.
Example 3
Digested sludge from a sewage treatment plant is brought into a form suitable for filtration by heating. This process of thermal conditioning leads to the development of odor-intensive gases, the majority of which is destroyed by burning. In practice, however, it cannot be avoided that the room air in the filtration hall is polluted with odorous substances.
The above-described system with three washing towers is used to clean the extracted room air, the second and third tower being operated as in Example 1, but at different pH values.
The first washing tower (pre-washer 5), which is connected upstream of the other two washing towers, is operated with water to which hydrochloric acid has been added. The pH value should be below 2. This pre-wash removes ammonia and amines. The second washing tower (scrubber 1), in whose washing liquid circuit elemental chlorine is added, is regulated to a pH of 7.5 to 8.5, whereby an optimal oxidation potential is set.
This control is carried out by adding circulating liquid from the third washing tower (washer 2). The pH value in the last washing tower is kept between 9.0 and 10.0 by adding 10% but sodium hydroxide solution.
The cleaned air masses do not produce any unpleasant odors in the area. The consumption of chlorine and caustic soda is almost the same and amounts to 5 g per 1000 m3 of exhaust air. The content of active chlorine in the liquid in the second washing tower is between 0.5 and 2 g / l, that in the third tower between 6 and 10 g / l. The chlorine consumption per
1000 m3 exhaust air is 14 g, the consumption outlet of the tower 2 and the outlet flange 7a of the pre-washer 5 is connected to the air outlet line 7. Water with a low ozone content or water with approx. 5 g / l chlorine dioxide and a pH of 6 is used as the washing medium for the third tower.
The third washing tower has an independent liquid circuit, without any connection to towers 1 and 2. This tower is used to destroy residues of odor-intensive substances that have not been detected by treatment with chlorine.
Since most of the oxidizable substances are destroyed in towers 1 and 2, the consumption of ozone or chlorine dioxide is low and, expressed as chlorine equivalent, is 15% of the chlorine consumption in tower 2.
Example S.
About 5000 m3 / h of collected exhaust air from a production plant for organic chemicals contains substances such as amines, hydrogen sulfide, mercaptans and thioethers, as well as traces of metal oxides and salts in aerosol form, in quantities that fluctuate greatly over time.
An exhaust air washing system with four washing towers is used for cleaning, of which the first tower corresponds to the pre-washer 5 of the system according to the invention described at the beginning and the second tower to the washer 1. The third tower is connected to the connecting line 6 and corresponds to scrubber 1 in construction and equipment, and the fourth tower corresponds to scrubber 2. The washing liquid of the first tower is sulfuric acid of 10%, which is used until its content drops below 1% . The following washing towers are operated with washing liquid that contains active chlorine. The pH value is kept between 6.5 and 7.0 in the second tower, between 7.5 and 8.0 in the third tower and between 9.0 and 9.5 in the last tower.
The liquid containers in all four towers are equipped with a level regulator that supplies fresh water as soon as the level falls below a set level. However, it is permissible to exceed this level to a limited extent.
NaOH solution of 20% is only used in the fourth tower to regulate the pH. The pH of the third tower is regulated by adding washing liquid from the fourth tower, the pH of the second tower by adding washing liquid from the third tower. Upstream of the second tower, elemental chlorine is continuously or intermittently mixed into the gas (injector 10), as required, the amount of chlorine being regulated as follows:
10 l / h of washing liquid are continuously taken from the second tower and diluted with a constant water flow of 90 l / h. The resulting liquid stream is passed through a packed column (100 mm 500 mm high). A partial flow of 100 m3 / h of the outlet gas from the second tower flows through this column.
After the liquid in the column described has been brought into intensive contact with the outlet gas from the second tower, it flows through a chlorine excess measuring device. A maximum-minimum contact of this measuring device controls the addition of chlorine in the second tower within adjustable limits.
Through the measures outlined, the addition of chlorine is made dependent not only on the chlorine content of the scrubbing liquid in the second tower, but also on the chlorine content of the gas between the second tower and the third tower.
Despite large fluctuations in oxidizable substances in the exhaust gas and despite a changing content of active chlorine in the washing liquids of the second to fourth tower, the system enables practically complete deodorization with a chlorine consumption of less than 8 kg / day.