DE19729814C1 - Process and assembly to remove impurities from esp. effluent process air - Google Patents

Process and assembly to remove impurities from esp. effluent process air

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Abstract

In a process to remove impurities from a flow of gas, the gases flow pasta surface bearing a colony of micro-organisms growing as a film (11) on a membrane substrate surface (10) which is maintained in a moist condition by a spray or flow of water or fluid containing an aqueous solution of salts. The novelty is that: (a) the flow of gas passes simultaneously over both sides (front and rear) of the same substrate membrane (10); (b) the substrate is a semi-permeable membrane in whole or in part; (c) depending upon the gas impurities, the gas passes first over that part of the surface with no colony of micro-organisms, or with a colony of micro-organisms;(d) the gas pressure is regulated according to the nature of the impurities and their concentration; (e) the substrate material, the gas, and/or the fluid which moistens the substrate surface are heated; (f) the substrate material (11) is exposed to a continuous or semi-continuous supply of a wetting agent; (g) the membrane (10) is selective with respect to given substances; (h) also claimed is a suitable assembly.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Oberbe­ griff des Patentanspruches 1 sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens, wobei insbesondere die Reinigung von Abluft bezweckt wird.The invention relates to a method according to the Oberbe handle of claim 1 and a device to carry out the method, in particular the purification of exhaust air is intended.

Es ist beispielsweise für die Reinigung von Abluft bekannt, biologische Verfahren einzusetzen, um die enthaltenen Schadstoffe mit Hilfe von Mikroorganismen enzymatisch zu niedermolekularen Verbindungen umzu­ setzen.It is for example for the purification of exhaust air known to use biological processes to contained pollutants with the help of microorganisms to convert enzymatically to low molecular weight compounds put.

Die hierbei ablaufenden biologischen Prozesse können üblicherweise jedoch nur in einem wäßrigen Milieu durchgeführt werden, so daß es erforderlich ist, die in der Luft oder auch in anderen Gasen enthaltenen zu separierenden Stoffe vorab in Wasser zu lösen. Die Separation der organischen Stoffe, die im Gas bzw. in der Abluft enthalten sind, erfolgt in drei Teil­ schritten. Dabei wird (werden) der (die) Schad­ stoff(e) durch einen Absorptionsschritt aus dem kon­ taminierten Gas entfernt und nachfolgend über konvek­ tive oder diffusive Mechanismen zu den jeweiligen Mikroorganismen geführt, die suspendiert als einzelne Zellen oder als Biofilm auf einer Oberfläche eines Aufwuchsträgers vorhanden sind.The biological processes taking place here can but usually only in an aqueous environment be carried out so that it is necessary to contained in the air or in other gases too dissolving separating substances in water beforehand. The Separation of organic substances in the gas or in  the exhaust air is contained in three parts steps. In doing so, the damage (s) becomes substance (s) by an absorption step from the con removed contaminated gas and subsequently convex tive or diffusive mechanisms to the respective Microorganisms run as suspended Cells or as a biofilm on a surface of a Growth carriers are available.

Die Umwandlung der Schadstoffe zu Kohlendioxid und Wasser erfolgt durch Oxidation bei gleichzeitigem Verbrauch von Sauerstoff. Dabei wird auch ein Teil des Substrates für den Aufbau von Biomasse ausge­ nutzt, so daß normalerweise Nährsalze und Spurenele­ mente zugeführt werden müssen.The conversion of pollutants to carbon dioxide and Water takes place through oxidation with simultaneous Consumption of oxygen. It also includes a part the substrate for the construction of biomass uses, so that normally nutrient salts and trace elements elements must be added.

In vielen Fällen können jedoch die Schadstoffe nicht vollständig umgewandelt werden, so daß es zur uner­ wünschten Bildung von Nebenprodukten kommt (Säuren, anorganische Salze u. a.), die bei höheren Konzentra­ tionen die bezweckte biologische Reaktion be- oder gar verhindern.In many cases, however, the pollutants cannot to be completely converted so that it becomes the un desired formation of by-products (acids, inorganic salts u. a.), the higher concentration the intended biological reaction even prevent.

Es ist bekannt, für diese Anwendungen Biofilter oder Biowäscher einzusetzen, die jedoch den genannten Nachteil aufweisen, so daß alternativ hierzu Biorie­ selbett- oder Biomembranreaktoren entwickelt und vor­ geschlagen worden sind.It is known for these applications or biofilters Use bio-washer, but the above Disadvantage, so that alternatively Biorie Selbed or biomembrane reactors developed and before have been beaten.

Bei einem Biorieselbettreaktor werden die spezifi­ schen Mikroorganismen, die die jeweiligen Schadstoffe abbauen bzw. umwandeln sollen, auf inerten Füllkör­ pern immobilisiert. Das zu reinigende Gas oder die Abluft durchströmt ein so ausgebildetes Festbett, das mit einer Nährsalzlösung im Gleich- oder Gegenstrom berieselt wird. Dadurch wird die Versorgung der Mi­ kroorganismen und gleichzeitig die Befeuchtung des Systems erreicht, und es ist möglich, die bei der biologischen Reaktion entstehenden Abbauprodukte ab­ zuziehen, so daß eine weitere unerwünschte Beein­ trächtigung der nachfolgenden biologischen Reaktionen vermieden werden kann. Solche bekannten Bioriesel­ bettreaktoren sind beispielsweise in DE 39 16 737 A1, DE 32 27 678 A1, DE 34 28 798 A1 und US 4,421,534 be­ schrieben.In a bioriesel bed reactor, the specifi microorganisms that contain the respective pollutants break down or convert, on inert packing immobilized. The gas to be cleaned or the Exhaust air flows through a fixed bed designed in this way  with a nutrient salt solution in cocurrent or countercurrent is sprinkled. This will supply the Mi microorganisms and at the same time moistening the Systems achieved, and it is possible to at the biodegradation products close, so that another undesirable leg the subsequent biological reactions can be avoided. Such well-known bio-drizzle Bed reactors are for example in DE 39 16 737 A1, DE 32 27 678 A1, DE 34 28 798 A1 and US 4,421,534 be wrote.

Bei den bekannten Biorieselbettreaktoren besteht je­ doch das Problem, daß der freie Strömungsquerschnitt für das zu reinigende Gas bzw. die Abluft durch über­ mäßige Biomasseproduktion zuwächst:In the known bioriesel bed reactors there is but the problem is that the free flow cross section for the gas to be cleaned or the exhaust air through over moderate biomass production increases:

VDI-Berichte 1104: "Biologische Abgasreinigung", Tagungsbericht 09. bis 11.03.1994, Heidelberg, VDI-Verlag Düsseldorf (1994);VDI reports 1104: "Biological emission control", Conference report March 9th to 11th, 1994, Heidelberg, VDI publishing house Düsseldorf (1994);

Diks R., Ottengraf S., Vrijland, S.: "The existence of a biological equilibrium in a trickling filter for waste gas purification", Biotech. Bioeng. 44 (1994) Seiten 1279 ff.;Diks R., Ottengraf S., Vrijland, S .: "The existence of a biological equilibrium in a trickling filter for waste gas purification ", Biotech. Bioeng. 44 (1994) Pages 1279 ff .;

Kirchner K., Gossen C. A., Rehm H.-J., "Purification of exhaust air containing organic pollutants in a trickle-bed bioreactor", Appl. Microbiol. Biotechnol. 35 (1991), Seiten 396-400.Kirchner K., Gossen C.A., Rehm H.-J., "Purification of exhaust air containing organic pollutants in a trickle-bed bioreactor ", Appl. Microbiol. Biotechnol. 35 (1991), pages 396-400.

Diesem Nachteil wird bisher dadurch entgegengetreten, daß strukturierte Träger mit großen Lückendurchmes­ sern verwendet werden, die Beladung mit Mikroorganis­ men verringert wird und die Biomassenmorphologie be­ einflußt wird, so daß die Gefahr des Verstopfens des Biorieselbettreaktors verringert, jedoch nicht voll­ ständig ausgeschlossen werden kann.So far, this disadvantage has been countered by that structured beams with large gap diameters be used, the loading with microorganism men is reduced and the biomass morphology be is influenced, so that the risk of clogging the  Bio trickle bed reactor reduced but not full can always be excluded.

Insbesondere wirkt sich die Behinderung des mikrobio­ logischen Wachstums - beispielsweise durch Begrenzung der Zugabe von Nährsalzen und Wachstumsinhibitoren - insofern negativ aus, daß die Kapazität der biologi­ schen Reaktionen, also die Menge der abgebauten Schadstoffe, eingeschränkt wird, wie dies von K. Kirchner und anderen in "Purification of exhaust air containing organic pollutants in a trickle-bed biore­ actor", Appl. Microbiol. Biotechnol. 35 (1991), Seiten 396-400 bereits benannt worden ist.The microbio's disability has a particular effect logical growth - for example through limitation the addition of nutrient salts and growth inhibitors - insofar as negative that the capacity of the biological reactions, i.e. the amount of degraded Pollutants is restricted, as described by K. Kirchner and others in "Purification of exhaust air containing organic pollutants in a trickle-bed biore actor ", Appl. Microbiol. Biotechnol. 35 (1991), pages 396-400 has already been named.

Eine weitere bekannte Möglichkeit ist die Verwendung der sogenannten Biomembranreaktoren für hydrophobe Abluftinhaltsstoffe, die von Bäuerle U., Fischer K., Bardtke D., in "Biologische Abluftreinigung mit Hilfe eines neuartigen Permea­ tionsreaktors/Staub-Reinhaltung der Luft", 46 (1986) 5, Seiten 233-235, und in DE 35 42 599 (1987) beschrieben worden sind. Dabei wird das Prinzip der Dampfpermeation angewendet. Es ist eine gasdurchläs­ sige Membran zwischen der Gasphase und der flüssigen Phase angeordnet, so daß an der Oberfläche der Mem­ bran die hydrophoben Schadstoffe als Gase adsorbie­ ren. Nach der Permeation der gasförmigen Schadstoffe durch die Membran werden diese an der flüssigkeits­ seitigen Oberfläche mit den dort aufgewachsenen Mi­ kroorganismen durch biologische Reaktion abgebaut.Another known possibility is the use the so-called bio-membrane reactors for hydrophobic Exhaust air ingredients by Bäuerle U., Fischer K., Bardtke D., in "Biological Exhaust air purification with the help of a new type of permea tion reactor / keeping the air clean ", 46 (1986) 5, pages 233-235, and in DE 35 42 599 (1987) have been described. The principle of Steam permeation applied. It is gas permeable sige membrane between the gas phase and the liquid Phase arranged so that on the surface of the mem bran the hydrophobic pollutants as gases adsorbie Ren. After the permeation of the gaseous pollutants through the membrane these are attached to the liquid side surface with the grown there biodegradable microorganisms.

Dieses Verfahren kann jedoch für wasserlösliche Stof­ fe nur sehr bedingt verwendet werden, da die hydro­ philen Stoffe nur sehr beschränkt in der hydrophoben Membran lösbar sind.However, this method can be used for water-soluble substances fe can only be used to a very limited extent, since the hydro  phile substances only very limited in the hydrophobic Membrane are detachable.

Des weiteren ist in DE 196 08 834 C1 ein Verfahren zur biologischen Abluftreinigung beschrieben, bei dem schadstoffhaltige Abluft in einem Strom einer tech­ nologischen Einheit, die aus einem Aktivkohleadsor­ ber, einem Wäscher, einem Wärmetauscher sowie dem eigentlichen Bioreaktor mit einem Festbett mit einem Biokatalysator zugeführt wird. Das dort beschriebene Verfahren kann diskontinuierlich oder kontinuierlich mit schwankenden Schadstoffkonzentrationen für biolo­ gisch kontaminierte Abluftströme genutzt werden.Furthermore, DE 196 08 834 C1 describes a method described for biological exhaust air purification, in which Exhaust air containing pollutants in a stream of a tech biological unit consisting of an activated carbon adsor a washer, a heat exchanger and the actual bioreactor with a fixed bed with a Biocatalyst is supplied. The one described there Process can be batch or continuous with fluctuating pollutant concentrations for biolo contaminated exhaust air flows can be used.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung anzugeben, mit denen sowohl hydro­ phobe als auch hydrophile Stoffe aus Gasströmen durch biologischen Abbau separiert werden können.It is therefore an object of the invention, a method and specify a device with which both hydro phobic as well as hydrophilic substances from gas streams biodegradation can be separated.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Ausge­ staltungsformen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich bei der Verwendung der in den unterge­ ordneten Ansprüchen genannten Merkmale.According to the invention, this object is achieved by the features of claim 1 solved. Advantageous Ausge Forms and developments of the invention arise when using the in the below ordered claims features.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden die in Gasen enthaltenen Schadstoffe oder gegebenenfalls andere in gewünschter Weise abzutrennenden Stoffkom­ ponenten durch enzymatische Umsetzung mittels Mi­ kroorganismen nach der Separation auf biologischem Wege in unschädliche Komponenten umgewandelt. Hierfür wird ein Träger verwendet, der zumindest an einer Seite auf seiner Oberfläche mit einem entsprechende Mikroorganismen enthaltenden Biofilm bewachsen ist, der von Wasser oder einer wäßrigen Lösung berieselt wird.In the method according to the invention, the in Gases containing pollutants or where appropriate other materials to be separated in the desired manner components by enzymatic conversion using Mi microorganisms after separation on biological Paths converted into harmless components. Therefor a carrier is used, which at least one Side on its surface with a corresponding Overgrown biofilm containing microorganisms,  sprinkled with water or an aqueous solution becomes.

Der zu reinigende Gasstrom wird erfindungsgemäß beid­ seitig an den beiden bevorzugt gegenüberliegend an­ geordneten Oberflächen des Trägers vorbeigeführt, wobei auf der unbewachsenen Seite des permeablen und/oder semipermeablen Trägers vor allem wenig was­ serlösliche (hydrophobe) Stoffe von diesem aufgenom­ men und durch Diffusion durch den membranförmigen Träger zu den Mikroorganismen geleitet werden. According to the invention, the gas stream to be cleaned is both on both sides preferably opposite guided surfaces of the carrier, being on the uncovered side of the permeable and / or semi-permeable wearer especially little what ser soluble (hydrophobic) substances from this and by diffusion through the membrane Carriers are directed to the microorganisms.  

Im Gegensatz dazu werden die gut wasserlöslichen (hy­ drophilen) Stoffe durch den Flüssigkeitsfilm (Wasser, wäßrige Mineralsalzlösung) an der bewachsenen Seite des Trägers ausgewaschen und dadurch dem biologischen System verfügbar gemacht.In contrast, the readily water-soluble (hy drophilic) substances through the liquid film (water, aqueous mineral salt solution) on the overgrown side washed out of the carrier and thereby the biological System made available.

Dabei besteht bei dem erfindungsgemäßen Verfahren entsprechend der im Gasstrom enthaltenen Schadstoffe, die biologisch umgewandelt werden sollen, die Mög­ lichkeit, den Gas- bzw. Luftstrom zuerst an der Seite der Oberfläche des membranförmigen Trägers vorbeizu­ führen, an der kein Biofilm vorhanden ist, so daß die nicht oder nur geringfügig in Wasser löslichen Stoff­ komponenten aus dem Gas- bzw. Luftstrom separiert werden können und die Separation der hydrophilen Schadstoffe erst im Nachgang bei der Weiterführung des Gas- bzw. Luftstroms entlang der anderen Oberflä­ chenseite des membranförmigen Trägers den im Biofilm enthaltenen Mikroorganismen zugeführt werden.There is in the method according to the invention according to the pollutants contained in the gas stream, that are to be biologically converted, the poss the gas or air flow first on the side past the surface of the membrane-shaped support lead on which there is no biofilm, so that the not or only slightly soluble in water components separated from the gas or air flow can be and the separation of the hydrophilic Pollutants only after the continuation of the gas or air flow along the other surface side of the membrane-shaped carrier that in the biofilm contained microorganisms are supplied.

Es kann jedoch in entgegengesetzter Weise der Gas­ strom so geführt werden, daß zuerst die gut wasser­ löslichen (hydrophilen) Stoffe separiert werden. Eine entsprechende Gasstromführung sollte in Abhängigkeit der jeweiligen Anteile an entsprechenden hydrophoben bzw. hydrophilen Stoffen im Gas- bzw. Luftstrom durchgeführt werden.However, it can be the opposite of the gas Electricity should be routed so that the water is good first soluble (hydrophilic) substances are separated. A appropriate gas flow guidance should be dependent the respective proportions of corresponding hydrophobic or hydrophilic substances in the gas or air flow be performed.

Eine weitere Möglichkeit zur Beeinflussung der Ver­ fahrensführung besteht darin, daß der Volumenstrom und/oder der Druck des Gases bei der Durchführung des Verfahrens in Abhängigkeit von den verschiedenen mög­ lichen enthaltenen Schadstoffarten bzw, der verschie­ denen Konzentrationen geregelt werden. Erfolgt bei­ spielsweise die Diffusion bestimmter Stoffkomponenten durch den membranförmigen Träger mit einer relativ geringen Geschwindigkeit, so kann eine Absenkung des Volumenstroms bzw. eine geringfügige Erhöhung des Druckes die Umwandlungsgeschwindigkeit beeinflussen. Gegebenenfalls kann beispielsweise durch Verlängerung der Verweilzeit gesichert werden, daß der nahezu ge­ samte unerwünschte Anteil eines jeweiligen Stoffes aus dem Gas- bzw. Luftstrom separiert werden kann.Another way to influence the Ver driving is that the volume flow and / or the pressure of the gas when performing the Procedure depending on the different poss contained types of pollutants or the various where concentrations are regulated. Takes place at  for example the diffusion of certain material components through the membrane-shaped support with a relative low speed, so a lowering of the Volume flow or a slight increase in Pressure affect the conversion rate. If necessary, for example, by extension the dwell time are ensured that the almost ge entire undesirable proportion of a particular substance can be separated from the gas or air flow.

Der als Membran ausgebildete Träger kann verschiedene Formen aufweisen, sollte jedoch zumindest zweidimen­ sional ausgebildet werden, so daß der Gas- bzw. Luft­ strom an beiden Oberflächen des membranförmigen Trä­ gers vorbeigeführt werden kann. Das für den Träger verwendete bevorzugt poröse Material sollte durchläs­ sig für zumindest einen der aus dem Gas- bzw. Luft­ strom zu separierenden Stoffe sein, wobei die Separa­ tion selektiv oder nicht selektiv erfolgen kann, so daß alle im Gas- bzw. Luftstrom enthaltenen Stoffe separiert werden können oder die Abtrennung auf be­ stimmte ausgewählte Stoffe begrenzt ist.The support designed as a membrane can be of various types Show shapes, but should be at least two dimes sional be trained so that the gas or air current on both surfaces of the membrane-shaped Trä gers can be led past. That for the wearer preferably porous material used should pass sig for at least one of the gas or air electricity to be separated substances, whereby the Separa tion can be selective or non-selective, so that all substances contained in the gas or air flow can be separated or the separation on be agreed selected substances is limited.

Geeignete Trägermaterialien sind beispielsweise Sili­ konkautschuk, poröse anorganische Werkstoffe (Metall­ oxide, Keramiken, Metalle und intermetallische Pha­ sen), aber auch poröse kohlenstoffhaltige Materia­ lien, die jedoch bevorzugt ein gewisses Maß an Sorp­ tionsvermögen für den Stoff bzw. die Stoffe aufwei­ sen. Das Sorptionsvermögen sichert dann, daß Konzen­ trationsschwankungen durch eine entsprechende Puffer­ wirkung des membranförmigen Trägers kompensiert wer­ den können, so daß der Ablauf der biologischen Reak­ tion gleichmäßig durchführbar wird. Suitable carrier materials are, for example, sili rubber, porous inorganic materials (metal oxides, ceramics, metals and intermetallic Pha sen), but also porous carbonaceous materials lien, however, prefers a certain level of sorp capacity for the substance or substances sen. The sorption capacity then ensures that conc fluctuations due to an appropriate buffer who compensates for the effect of the membrane-shaped support that can, so that the course of the biological reac tion becomes evenly feasible.  

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren und der entspre­ chend ausgebildeten Vorrichtung ist es jedoch nicht unbedingt erforderlich, den gesamten Träger aus einem Material auszubilden, das permeabel und/oder semiper­ meabel ist. Dies kann insbesondere dann der Fall sein, wenn der Anteil an zu separierenden hydrophilen Stoffen größer als der Anteil an hydrophoben Stoffen ist.In the method according to the invention and the equivalent However, it is not a properly designed device absolutely necessary, the entire carrier from one Form material that is permeable and / or semiper is meabel. This can be the case in particular be when the proportion of hydrophilic to be separated Substances larger than the proportion of hydrophobic substances is.

Das Diffusions- und/oder das Sorptionsvermögen des membranförmigen Trägers kann durch Beeinflussung der Temperatur je nach Bedarf erhöht bzw. verringert wer­ den. Hierfür können beispielsweise der Gasstrom, der eigentliche Träger, das Wasser und/oder die wäßrige Mineralsalzlösung durch Beheizung temperiert werden. Eine Beheizung führt in der Regel dazu, daß das Dif­ fusions- und das Sorptionsvermögen erhöht werden kön­ nen.The diffusion and / or sorption capacity of the membrane-shaped carrier can be influenced by Temperature increased or decreased as needed the. For example, the gas flow, the actual carrier, the water and / or the aqueous Mineral salt solution can be tempered by heating. Heating usually leads to the dif fusion and sorption can be increased nen.

Geeignete Trägermaterialien mit einem Sorptionsver­ mögen sind z. B. Aktivkohlen, oxidische Sorbentien.Suitable carrier materials with a sorption ver like are z. B. activated carbons, oxidic sorbents.

Die membranförmigen Träger können neben der bereits erwähnten zweidimensionalen Form auch in verschiede­ nen geometrischen Konturen als hohle Körper ausgebil­ det sein, wobei bevorzugt der Oberflächenbereich ei­ nes solchen Körpers, der in dessen Inneres weist, mit Biofilm bewachsen ist. Der Körper kann dabei rohrför­ mig ausgebildet oder auch aus mehreren ebenen Platten entsprechend zusammengesetzt werden. Solche Gebilde können dann in mehrfacher Ausführung in Rohrbündel- oder Plattenreaktoren eingesetzt werden, so daß für die Reinigung des Gas- bzw. Luftstromes relativ große Kontaktflächen durch große Oberflächen-Volumen-Ver­ hältnisse zur Verfügung stehen. Ein solcher Aufbau vermeidet mit großer Zuverlässigkeit das aus dem Stand der Technik bekannte starke Anwachsen der Bio­ masse durch die vorgegebenen Geometrien und bietet einfache Reinigungsmöglichkeiten.The membrane-shaped supports can already be in addition to the mentioned two-dimensional form also in various geometrical contours as hollow bodies be det, preferably the surface area ei of such a body, which points inside, with Biofilm is overgrown. The body can be tubular mig trained or from several flat plates be assembled accordingly. Such structures can then be carried out in multiple or plate reactors are used so that for the cleaning of the gas or air flow is relatively large Contact areas due to large surface-volume ver  ratios are available. Such a structure avoids that with great reliability State of the art known strong growth of bio mass through the given geometries and offers easy cleaning options.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung hält nahezu konstan­ te Bedingungen ein, die sich durch geringe und nahezu gleichbleibende Druckverluste während des Betriebes eines entsprechend ausgebildeten Reaktors ergeben.The device according to the invention is almost constant conditions that are characterized by low and almost constant pressure losses during operation of a suitably trained reactor.

Durch die getrennte Separation der hydrophoben und hydrophilen, im Gas- bzw. Luftstrom enthaltenen Schadstoffe an den beiden verschiedenen Oberflächen des membranförmigen Trägers entstehen sehr effiziente Simultanabscheidungsbedingungen, was sich insbesonde­ re bei der Reinigung von Gas- bzw. Abluftströmen, die mehrere verschiedene Schadstoffe enthalten, vorteil­ haft auswirkt.Due to the separate separation of the hydrophobic and hydrophilic contained in the gas or air flow Pollutants on the two different surfaces of the membrane-shaped carrier arise very efficiently Simultaneous deposition conditions, which in particular re when cleaning gas or exhaust air flows that contain several different pollutants, advantage has an impact.

Der einfache und überschaubare Aufbau der erfindungs­ gemäßen Vorrichtung und die einfache Verfahrensfüh­ rung erlauben entsprechend den erforderlichen Verfah­ rensbedingungen, d. h. unter Berücksichtigung ver­ schiedener zu behandelnder Gase mit eventuell ver­ schiedenen Schadstoffkonzentrationen, daß ein ange­ paßtes Anwachsen des Biofilmes erreicht werden kann, wenn dies erforderlich ist.The simple and manageable structure of the invention modern device and the simple procedure allow according to the required procedure conditions, d. H. considering ver different gases to be treated with possibly ver different concentrations of pollutants that a ange appropriate growth of the biofilm can be achieved if this is necessary.

Weiterhin bestehen sehr gute Regelungsmöglichkeiten durch die bereits erwähnten Beeinflussungen von Volu­ menstrom, Druck und Temperatur. Dabei können körper­ haft ausgebildete membranförmige Träger allein durch ihre Kontur und Dimensionierung bereits Einfluß auf Druck und Volumenstrom nehmen. Es kann beispielsweise der Eintritt für das Gas in das Innere eines solchen Körpers als Drosselstelle ausgebildet werden, so daß der außenliegende Bereich, also die Oberfläche des membranförmigen Trägers, die unbeschichtet ist, mit einem höheren Druck beaufschlagt wird als die innen­ liegende Oberfläche.There are also very good control options through the influences of Volu already mentioned flow, pressure and temperature. It can be body cohesively trained membrane-shaped supports alone their contours and dimensions already influence  Take pressure and volume flow. For example, it can the entry for the gas inside such Body are designed as a throttle point, so that the outer area, i.e. the surface of the membrane-shaped carrier, which is uncoated, with a higher pressure than the inside lying surface.

Wird der membranförmige Träger aus einem Material gebildet, das ein gewisses Maß an Sorptionsvermögen für zumindest einige der zu separierenden Stoffe auf­ weist, können Belastungsschwankungen und Streßsitua­ tionen im Reaktor durch die Pufferwirkung des Träger­ materials ausgeglichen und das Verfahren somit zuver­ lässig beherrscht werden.The membrane-shaped carrier is made of one material formed, which has a certain level of sorption capacity for at least some of the substances to be separated shows, fluctuations in stress and stressful situations ions in the reactor due to the buffer effect of the carrier materials balanced and thus the process verver be mastered casually.

Nachfolgend soll die Erfindung an Ausführungsbeispie­ len näher beschrieben werden. Es zeigen:The invention is based on exemplary embodiments len are described in more detail. Show it:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Rohr­ bündelreaktors, und Fig. 1 is a schematic representation of a tube bundle reactor, and

Fig. 2 den schematischen Aufbau eines Einzelroh­ res. Fig. 2 shows the schematic structure of a single tube res.

Fig. 1 zeigt den prinzipiellen Aufbau eines Rohrbün­ delreaktors, der von dem erfindungsgemäßen Aufbau Gebrauch macht. Fig. 1 shows the basic structure of a Rohrbün delreaktors, which makes use of the structure according to the invention.

Im Inneren des Rohrbündelreaktors 1 sind mehrere Ein­ zelrohre 7 aufgenommen, auf deren prinzipiellen Auf­ bau noch bei der Beschreibung der Fig. 2 zurückzukom­ men sein wird. Inside the tube bundle reactor 1 , a number of individual tubes 7 are added, to the basic construction of which will still be described in the description of FIG. 2.

In den Rohrbündelreaktor 1 wird Luft über den Ein­ tritt 2 eingeführt, und entlang der äußeren Oberflä­ che der Einzelrohre 7 kann durch den permeablen Trä­ ger 10 eine Diffusion von insbesondere hydrophoben, in der Luft enthaltenen Stoffen bis hin zum Biofilm 11 erfolgen, so daß der überwiegende Anteil der hy­ drophoben zu separierenden Stoffe der biologischen Umwandlung im Biofilm 11 zugeführt werden kann. Die Luft gelangt dann über den Luftaustritt 4 durch einen zweiten Lufteintritt 9 wieder in den Rohrbün­ delreaktor 1 und wird von dort in das Innere der ver­ schiedenen Einzelrohre 7 geführt, wobei die noch in der Luft enthaltenen hydrophilen Stoffe über den Rie­ selfilm 12 in gelöster Form mit den Mikroorganismen im Biofilm 11 biologisch behandelt werden können.In the tube bundle reactor 1 , air is introduced via the inlet 2 , and along the outer surface of the individual tubes 7 , the permeable carrier 10 allows diffusion of, in particular, hydrophobic substances contained in the air to the biofilm 11 , so that the The majority of the hydrophobic substances to be separated can be fed to the biological conversion in the biofilm 11 . The air then passes through the air outlet 4 through a second air inlet 9 back into the Rohrbün delreaktor 1 and is led from there into the interior of the various individual tubes 7 , the hydrophilic substances still contained in the air via the Rie selfilm 12 in dissolved form can be treated biologically with the microorganisms in the biofilm 11 .

Die Einzelrohre 7 werden im Rohrbündelreaktor 1 an beiden äußeren Enden mit einer abdichtenden Fassung 5 gehalten, die verhindert, daß ein unerwünschter Gas­ austausch zwischen der Luft, die an der äußeren Man­ telfläche der Einzelrohre 7 vorbeigeführt wird, und dem Luftanteil, der im Anschluß daran durch die Ein­ zelrohre 7 geführt werden soll, erfolgt.The individual tubes 7 are held in the tube bundle reactor 1 at both outer ends with a sealing socket 5 , which prevents an undesired gas exchange between the air, which is guided past the outer surface of the individual tubes 7 Man, and the air content that follows through which a single pipe 7 is to be guided.

Im Anschluß an die biologische Behandlung wird die Luft über den Austritt 3 abgezogen.After the biological treatment, the air is drawn off via outlet 3 .

Durch die Einzelrohre 7 wird bei diesem Beispiel eine Mineralsalzlösung im Kreislauf 6 geführt, und zwar in der Form, daß die Luft und die Mineralsalzlösung im Gegenstrom laufen.In this example, a mineral salt solution is passed through the individual tubes 7 in the circuit 6 in the form that the air and the mineral salt solution run in countercurrent.

Die Mineralsalzlösung gelangt durch die Einzelrohre 7 aus dem oberen Bereich des Rohrbündelreaktors 1 in einen Sumpf 8 des Einzelreaktors 1, in dem die Mine­ ralsalzlösung gesammelt und mit einer Pumpe im Mine­ ralsalzlösungs-Kreislauf 6 wieder in den oberen Be­ reich des Rohrbündelreaktors 1 gefördert wird und von dort durch die Einzelrohre 7 zurück zum Sumpf 8 lau­ fen kann.The mineral salt solution passes through the individual tubes 7 from the upper area of the tube bundle reactor 1 into a sump 8 of the single reactor 1 , in which the mine ralsalzlösung is collected and pumped with a pump in the mine ralsalzlösung circuit 6 back into the upper range of the tube bundle reactor 1 and from there through the individual pipes 7 back to the swamp 8 can run.

In Fig. 2 ist dann der prinzipielle Aufbau eines Ein­ zelrohres 7 dargestellt.In Fig. 2 the basic structure of a single tube 7 is shown.

Das Einzelrohr besteht aus einem membranförmigen Trä­ ger 10, der permeabel oder semipermeabel für die ver­ schiedenen im Gas bzw. in der Luft enthaltenen Stoffe ist. Auf der inneren Mantelfläche des Einzelrohres 7 ist ein Biofilm 11 ausgebildet, in dem Mikroorganis­ men zur Durchführung der gewünschten biologischen Reaktionen enthalten sind. Durch das Einzelrohr 7 wird Flüssigkeit in Form von Wasser und bevorzugt in Form einer Mineralsalzlösung geführt, so daß sich auf dem Biofilm 11 ein Flüssigkeits-Rieselfilm 12 ausbil­ det.The single tube consists of a membrane-shaped carrier 10 , which is permeable or semi-permeable for the various substances contained in the gas or in the air. On the inner circumferential surface of the single tube 7 , a biofilm 11 is formed in which microorganisms are included to carry out the desired biological reactions. Through the single tube 7 , liquid is conducted in the form of water and preferably in the form of a mineral salt solution, so that a liquid trickling film 12 forms on the biofilm 11 .

Die zu reinigende Luft wird, wie dies mit den Pfeilen dargestellt ist, zuerst entlang der äußeren Mantel­ fläche des Einzelrohres 7 geführt, so daß dort die in der Luft enthaltenen schlecht wasserlöslichen Stoffe durch das membranförmige Trägermaterial 10 bis hin zum Biofilm 11 diffundieren können, was mit dem Pfeil 13 dargestellt ist.The air to be cleaned is, as shown by the arrows, first out along the outer surface of the individual tube 7 , so that there the poorly water-soluble substances contained in the air can diffuse through the membrane-shaped carrier material 10 to the biofilm 11 , what is represented by arrow 13 .

Im Anschluß daran kann der Luftstrom in das Innere des Einzelrohres 7 eintreten, wobei die Luft im Ge­ genstrom geführt werden kann. Im Inneren des Einzel­ rohres 7 können dann die gut wasserlöslichen Kompo­ nenten durch den Rieselfilm 12 in gelöster Form dem Biofilm 11 zugeführt und biologisch umgewandelt wer­ den. Dabei können bestimmte, bei der biologischen Reaktion gebildete Komponenten mit dem Wasserstrom bzw. dem Mineralsalzlösungsstrom abgeführt werden.Subsequently, the air flow can enter the interior of the single tube 7 , the air can be counter-current in Ge. Inside the single tube 7 , the readily water-soluble components can then be fed into the biofilm 11 in dissolved form by the trickle film 12 and biologically converted. Certain components formed in the biological reaction can be removed with the water stream or the mineral salt solution stream.

Die Separation der gut wasserlöslichen Komponenten in der Luft ist in Fig. 2 schematisch mit dem Pfeil 14 dargestellt.The separation of the readily water-soluble components in the air is shown schematically in FIG. 2 with the arrow 14 .

Selbstverständlich können auch andere Formen, die von der Rohrform abweichen, beispielsweise Quadrat- oder andere Vieleckformen, Verwendung finden.Of course, other shapes that are of the tube shape deviate, for example square or other polygon shapes, find use.

Claims (11)

1. Verfahren zur Separation von in Gasen enthalte­ nen Schadstoffen durch enzymatische Umsetzung mittels Mikroorganismen, die einseitig als Bio­ film auf einer Oberfläche eines Trägers aufge­ wachsen sind und mit Wasser und/oder einer wäß­ rigen Mineralsalzlösung berieselt werden, dadurch gekennzeichnet, daß man den Gasstrom nachfolgend an beiden Seiten des Trägers (10), der zumindest teilweise aus permeablem und/oder semipermeablem Material besteht, vorbeiführt.1. Process for the separation of pollutants contained in gases by enzymatic reaction using microorganisms which are grown on one side as a bio film on a surface of a support and are sprinkled with water and / or an aqueous mineral salt solution, characterized in that the gas stream subsequently on both sides of the carrier ( 10 ), which consists at least partially of permeable and / or semi-permeable material. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man den Gasstrom schadstoffabhängig zuerst an der von Biofilm (11) unbewachsenen oder bewachsenen Oberfläche des Trägers (10) vorbeiführt.2. The method according to claim 1, characterized in that one passes the gas stream depending on the pollutant first of the biofilm ( 11 ) overgrown or overgrown surface of the carrier ( 10 ). 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man den Volumenstrom und/oder den Druck des Gasstromes in Abhängig­ keit von der (den) Schadstoffart(en) und/oder deren Konzentration regelt.3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the volume flow and / or the pressure of the gas flow in dependence of the type (s) of pollutant and / or regulates their concentration. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man den Gasstrom, den Träger (10), das Wasser und/oder die wäßrige Mineralsalzlösung beheizt. 4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the gas stream, the carrier ( 10 ), the water and / or the aqueous mineral salt solution is heated. 5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Träger (10), der an mindestens einer seiner Oberflächen mit einem Mikroorganismen enthaltenden Biofilm (11) bewachsen ist und zu­ mindest teilweise aus einem für Schadstoffe per­ meablen oder semipermeablen Material besteht, an der bewachsenen Oberfläche berieselbar ist.5. Device for carrying out the method according to one of claims 1 to 4, characterized in that a carrier ( 10 ) which is covered on at least one of its surfaces with a microorganism-containing biofilm ( 11 ) and at least partially from one for pollutants by meablen or semi-permeable material, can be sprinkled on the vegetated surface. 6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (10) eine Membran ist.6. The device according to claim 5, characterized in that the carrier ( 10 ) is a membrane. 7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (10) aus anorganischem, organischem und/oder biologischem Material besteht, das in seiner Konsistenz und Struktur für zumindest einige gasförmige, im Gasstrom enthaltene Stoffe durchlässig ist.7. The device according to claim 5 or 6, characterized in that the carrier ( 10 ) consists of inorganic, organic and / or biological material which is permeable in its consistency and structure for at least some gaseous substances contained in the gas stream. 8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (10) se­ lektiv für bestimmte Stoffe durchlässig ist.8. The device according to claim 7, characterized in that the carrier ( 10 ) se is selectively permeable to certain substances. 9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (10) für zumindest einen der Schadstoffe, die im Gasstrom enthalten sind, ein Sorptionsvermögen aufweist.9. Device according to one of claims 5 to 8, characterized in that the carrier ( 10 ) for at least one of the pollutants that are contained in the gas stream has a sorption capacity. 10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (10) rohr- oder plattenförmig ausgebildet ist. 10. Device according to one of claims 5 to 9, characterized in that the carrier ( 10 ) is tubular or plate-shaped. 11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Träger (7, 10) in einem Rohrbündel- oder Plattenreaktor (1) angeordnet sind.11. Device according to one of claims 5 to 10, characterized in that a plurality of supports ( 7 , 10 ) are arranged in a tube bundle or plate reactor ( 1 ).
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DE102006053910B4 (en) * 2005-11-30 2007-10-18 Scheuch Gmbh bioscrubber

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