DE2841066A1

DE2841066A1 - Air purifier scrubber - with transverse sprays and built in biological liquid reconditioner

Info

Publication number: DE2841066A1
Application number: DE19782841066
Authority: DE
Inventors: Gerhard Dipl Ing Ing Waechter
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1978-09-21
Filing date: 1978-09-21
Publication date: 1980-04-03

Abstract

A scrubbing system to remove foul smelling organic substances from the air emitted by animal farms, abattoirs, cigarette factories, cellulose factories or light metal foundries uses a tower in which the ascending air is washed in several stages by transverse sprays of a liquid medium. The latter drips into packing, coated by a mat of biogenic matter and microorganisms, where it is reconditioned before re-use. This is less costly than combustion or odorant admixture methods and gives more satisfactory results than irradiation.

Description

Verfahren zum Reinigen von Luft oder anderen sauerstoff-Methods for purifying air or other oxygen

haltigen Gasgemischen.containing gas mixtures.

Die Erfindung betrifft ein Waschverfahren zur Abscheidung von insbesondere organischen Stoffen aus Luft von Emittenten wie Leiehtmetallgießereien, vellstofffabrikens Zigarettenfabriken, Tierkörperverwertungsanstalten, Viehstãllen und dgl., aus denen im Zuge einer ständigen Luftumwälzung Fortluft in einem zumeist stetigen Fortluftstrom ausgetragen wird. Diese emittierte Luft ist vielfach in hohem Maße mit luftfpemden Stoffen beladen, die zu einer starken Belästigung im Bereich der näheren und weiteren Umgebung des Emittenten fahren.The invention relates to a washing method for the deposition of in particular organic substances from the air from emitters such as light metal foundries and fiberglass factories Cigarette factories, rendering plants, cattle sheds and the like. From which In the course of a constant air circulation, exhaust air in a mostly steady exhaust air flow is carried out. This emitted air is in many cases highly polluted with air Loads of substances that lead to a strong nuisance in the area of near and far Drive around the issuer.

In der Vergangenheit ist bereits versucht worden, von luftfremden Stoffen verursachte Belastigungen durch Luftbehandlungsverfahren zu vermeiden. Für die flerabsetzung der von organischen geruchsintonsiven Stoffen verursachten Belästigungen sind Verfahren bekannt, wie das Zudosieren von wohlriechenden Stoffen, die die unangenehm durrtenden Stoffe der Luft überdecken oder neutralisieren sollen oder das Bestrahlen mit Strahlungseinrichtungen bestimmter Wellenlänge, wodurch letzlich der belastigende Effekt durch Xndern der Molekülstruktur der geruchsintensiven Stoffe beeinflußt wird, Bekannt sind auch Verfahren, bei denen luftfremde Stoffe durch Verbrennen umgewandelt werden und Gasreinigungsverfahren wie z.B.Attempts have already been made in the past by foreigners Avoid exposure to substances caused by air treatment processes. For the reduction of the nuisance caused by organic odor-sensitive substances methods are known, such as the metering in of fragrant substances that make the unpleasant should cover or neutralize thirsting substances in the air or irradiation with radiation devices of a certain wavelength, which ultimately results in the most burdensome Effect influenced by changing the molecular structure of the odorous substances Processes are also known in which air pollutants are burned and gas cleaning processes such as

Feststoffilter und Waschaniagen.Solid filter and washing systems.

Die Wirkung dWr Luftbehandlungsverfahren befriedigt im allgemeinen nicht. Das Zudosieren von Stoffen bewirkt meist keine ausreichende flerabsetzung der Geruchnbelastiungen. Infolge des ständigen Verbrauchs an Duftstoffen ist es verhltnismäßig teuer und führt zu zusätzlichen Immiesionen.The effect of the air treatment process is generally satisfactory not. The addition of substances usually does not result in sufficient deposition the odor pollution. As a result of the constant consumption of fragrances, it is relatively expensive and leads to additional immissions.

Die Bestrahlungseinrichtungen arbeiten bei staubhaltiger Luft hEehstens in Verbindung mit Entstaubungseinrichtungen zufriedenstellend.The irradiation facilities usually work in dusty air in connection with dust collectors satisfactory.

Bei diesem Verfahren wird außerdem die Entstehung des giftigen Ozons befürchtet.This process also prevents the formation of poisonous ozone feared.

Die Verbrennungsverfahren und die Verfahren zur Abscheidung von Verunreinigungen aus einem Gasstrom sind in der Anlage verhältnismäßig teuer. Sie bedingen hohe Betriebskosten infolge hoher Druckverluste und Verbrauch von Chemikalien oder Filterstoffen und erfordern meist zusätzliche Entstaubungseinrichtungen.The combustion processes and the processes for separating impurities from a gas stream are relatively expensive in the system. They cause high operating costs as a result of high pressure losses and consumption of chemicals or filter materials and usually require additional dedusting equipment.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugunde, einen Weg aufzuzeigen, mit geringen Anlaee- und Betriebskosten eine wirksame Abscheidung von Verunreinigungan aus Abluft oder einem anderen Gasstrom sicherzustellen. Die Aufgabe wird durch die Erfindung dadurch gelöst, daß die Waschflüssigkeit in mehreren übereinander angeordneten Stufen im Kreuzstrom zu dem Gasstrom horizontal versprdht wird, wobei in bekannter Weise Verunreinigungen von der Gasphase in die Flüssigphase übergehen. Zwischen den einzelnen Stufen wird die Waschflüssigkeit biologisch derart aufbereitet wie dies von Waschverfahren mit biologischer Waschwasseraufbereitung bekannt ist* und @@ch Aufbereitung dem i7aschprozeB in der nächstunteren Stufe wieder zugeführt. Grundgedanke dieser Lbaung ist. mit diesem erBindungsgemäßen mehratufigen Waschverfahren mit biologischer Waschflüssigkeitsaufbereitung zwischen den einzelnen Stufen bei geringem Energieaufwand eine niedrigerer@ Restkonzentration an Verunreinigungen in dem Gasstrom als bei den bekannten Waschverfahren erzielen.The invention is based on the task of showing a way with low start-up and operating costs an effective separation of impurities from exhaust air or another gas flow. The task is carried out by the Invention achieved in that the washing liquid is arranged in several one above the other Steps in cross flow to the gas flow is sprayed horizontally, in known Wise impurities pass from the gas phase to the liquid phase. Between In the individual stages, the washing liquid is processed biologically in the same way as this is known from washing processes with biological washing water treatment * and @@ ch processing fed back to the washing process in the next lower level. The basic idea behind this philosophy is. with this multi-stage washing process according to the invention with biological washing liquid treatment between the individual stages low energy consumption a lower residual concentration of impurities achieve in the gas stream than in the known washing process.

Für die Durchführung des Verfahrens zur Abscheidung von Verunreinigungen aus einem Gasstrom nach der Erfindung kann beispielsweise die in der Zeichnung schematisch veranschaulichte mehrstufige Waschanlage benutzt werden. Diese Waschanlage besteht im westentlichen aus einem vertikal von unten angeströmten, elektrisch angetriebenen Ventilator 1 mit dem über eine Kupplung 2 eine Welle 3 angetrieben wird, auf der mehrere Sprühkegel 4 übereinander angeordnet sind. Die Sprühkegel 4 bestehen, wie an sich bekannt, aus Kegelstumpfmänteln, die mit Bohrungen versehen sind. Jeder Kegelstumpfmantel taucht mit der kleineren Grundfläche in eine Waschflüssigkeit 5r ao daß bei Drehbewegung das Wasser innen an dem schrägen Kegelstumpfmantel des sich nach oben erweiternden Sprühkegels 4 hochfließt und in Form feiner Tropfen durch die Bohrungen horizontal gegen den ãußoren Mantel 6 der Waschkolonne geschleudert wird. Die Größe und Anzahl dieser Tropfen wird wesentlich von der Anordnung und dem Durchmesser der Bohrungen sowie den Abmessungen des Kegelstumpfes mitbestimmt.For carrying out the process for separating impurities from a gas stream according to the invention, for example, the schematic in the drawing multi-stage washing system illustrated can be used. This car wash exists in the west from an electrically driven one with a vertical flow from below Fan 1 with which a shaft 3 is driven via a clutch 2, on the several spray cones 4 are arranged one above the other. The spray cone 4 consist of how known per se, from truncated cone jackets which are provided with bores. Everyone The shell of the truncated cone is immersed in a washing liquid with the smaller base area 5r ao that when rotating, the water inside on the inclined truncated cone of the upwardly expanding spray cone 4 flows up and in the form of fine drops thrown horizontally through the bores against the outer jacket 6 of the wash column will. The size and number of these drops depends largely on the arrangement and the diameter of the bores and the dimensions of the truncated cone.

Zur Erhöhung des Flüssigkeitsdurchsatzes sind am unteren Ende des Sprühkegels auf der Innenseite Schaufeln angebracht.To increase the liquid throughput are at the lower end of the Spray cone attached to the inside of the vanes.

Die versprühte Waschrlüssigkeit, durch die das su reinigende Gas im Kreuzstrom geleitet wird, trifft auf die Wand des äußeren Mantels 6 der Waechkolonne und fließt über einen Ringspalt 7 in eine konzentrische zu der Kolonne angebrachte Flüssigkeitswanne 8. Von dort fließt ein Teil der Waschflüasigkeit durch Verbindungsrohre 9 wieder dem Sprühkegel zu, während ein anderer Teilstron außerhalb der Waschzone durch Ablaufstutzen 10 über Tropfkörper 11 der nächstunteren Stufe zuströmt. Die von dem Gasstrom mitgerissenen Tröpfchen werden am Kopf des Wischers von einem Axialzyklon 12 abgeschieden.The sprayed washing liquid, through which the su cleaning gas in the Cross flow is passed, hits the wall of the outer jacket 6 of the Waechkolonne and flows through an annular gap 7 in a concentric one attached to the column Liquid tub 8. From there, part of the washing liquid flows through connecting pipes 9 again towards the spray cone, while another part of the stream is outside the washing zone flows through drainage nozzle 10 via trickling filter 11 of the next lower level. the Droplets entrained by the gas flow are driven by an axial cyclone at the head of the wiper 12 deposited.

Der Verfahrensablauf der mehrstufigen Waschanlage wird anhand des in der Zeichnung dargestellten Fließschemas im folgenden erläutert.The process sequence of the multi-stage washing system is based on the The flowchart shown in the drawing is explained below.

Der zu reinigende Gasstrom 13 strömt im Kreuzstrom zu der versprühten Waschflüssigkeit 14 in der Kolonne nach oben. Durch das Versprühen der Waschflüssigkeit 14 wird zwischen den beiden Phasen eine große Berührungefläche geschaffen und ständig neue Waschflüssigkeit mit aex zu reinigenden Gasstrom in innigste Berfihrung gebracht. Dabei vollzieht sich zwischen dem verunreinigtem Gasstrom und der Weschflüasighkeit der gwdnschte Stoffaustausch.The gas stream 13 to be cleaned flows in a cross-flow to that which is sprayed Washing liquid 14 in the column upwards. By spraying the washing liquid 14 a large area of contact is created between the two phases and is constant brought new scrubbing liquid into intimate contact with aex to be cleaned gas stream. This takes place between the contaminated gas stream and the Weschflüasighkeit the desired mass transfer.

Am Kopf des Waschturmes wird ständig ein Teilstrom Frischwasser 15 aurgegeben9 der wesentlich kleiner als die in den Stufen umlaufende wassermenge ist. ZuEtzlich kann mit der Umwälzpumpe 16 ein Teilstrom der Waschflüssigkeit aus dem Sumpf 17 der Waschkolonne dem Kopf zugeführt werten. Die dem kopf der Kolonne zugeführte Flüssigkeitsmenge - abzüglich der verdunsteten Flüssigkeitsmenge - fließt über die Tropfkörper 11, auf deren Oberfläche sich Kleinlebewesen ansiedeln und einen biologischen Rasen bilden zu der darunterliegenden Stufe. Diese Kleinlebewesen nehmend wie bei einer biologischen Abwaseeraufbereitung, die in der Waschflüssigkeit gelösten Verunreinigungen als zahnung auf und führen eine Stoffumsetzung durch.A partial flow of fresh water 15 is constantly at the head of the washing tower The amount of water circulating in the steps is much smaller than the amount of water that circulates in the steps is. In addition, a partial flow of the washing liquid can be discharged with the circulation pump 16 the sump 17 of the scrubbing column fed to the top. The head of the column The amount of liquid supplied - minus the amount of evaporated liquid - flows via the trickling filter 11, on the surface of which small organisms settle and form a biological turf to the level below. These small creatures taking as with a biological waste water treatment, which in the washing liquid dissolved impurities as a toothing and carry out a substance conversion.

Der für die Umsetzung der gelösten Stoffe von den Kleinlebewesen aufgenommene 8aueratoff wird der durch die Fülldörperachüttung strömenden Luft und in der Waschsone dem Gasstrom entnommen. Umgesetzt worden von den Kleinlebewesen neben den von der Flüssigkeit aus dem Gasstrom aufgenommenen Stoffen auch die in der Flüssigkeit schon vorhandenen organischen Substanzen. Durch diese Stoffumwandlung in der flussigen Phase wird die Aufnahmefähigkeit für die aus dem Gasstrom abzuscheidenden, in der Flüssigkeit löslichen Stoffe zwischen den einzelnen Stufen wieder verbessert.The one absorbed by the small organisms for the conversion of the dissolved substances 8aueratoff is the air flowing through the filling body backfill and in the washing zone taken from the gas stream. Has been implemented by the microorganisms in addition to the Liquid already absorbed from the gas flow, including those in the liquid existing organic substances. Through this transformation of substances in the liquid The absorption capacity for the phase to be separated from the gas stream is in the Liquid soluble substances improved again between the individual stages.

Die überlaufende Waschflüssigkeit vermischt sich mit dem Wsschwasser der nächstunteren Stufe. Von dieser Stufe fließt eine gleiche Flüssigkeitsmenge, vermindert um die Verdunstungsverluste, zu der nächatunteren Trennstufe und so fort. Aus dem Sumpf der untersten Stufe wird ein Teilstrom 18 abgeleitet , wãhrend ein weiterer Teilstrom 19 mit einer Pumpe 16 dem Kopf der Kolonne wieder zugeführt wird. Diese Umwälzpumpe 16 bleibt such bei nur zeitweiligem Einsatz des Wischers ständig in Betrieb, damit die Waschflüssigkeit bei dem Berieseln der Tropfkörperfüllung stetig den für die Mikroorganismentätigkeit erforderlichen Sauerstoff aufnimmt.The overflowing washing liquid mixes with the washing water the next lower level. An equal amount of liquid flows from this stage, reduced by the evaporation losses, to the next lower separation stage and so on. A substream 18 is derived from the bottom of the lowest stage, while a further substream 19 is fed back to the top of the column with a pump 16. This circulation pump 16 remains constant even if the wiper is only used temporarily in operation, so that the washing liquid when sprinkling the trickling filter filling constantly absorbs the oxygen required for microorganism activity.

Durch den abfließenden Teilstrom 18 wird die Konzentration der Umsetzungsprodukte begrenzt, die hemmend auf den biologischen Abbauprozeß wirken.The outflowing substream 18 increases the concentration of the reaction products limited, which have an inhibiting effect on the biological degradation process.

Aus dem unten in der Kolonne einströmenden Gasgemisch 13 gehen Stoffe in die Waschflüssigkeit über. Von der untersten Stufe strömt das Gasgemisch in die darüberliegende Stufe und wird mit der Waschflüssigkeit dieser Stufe in Berührung gebracht. Da in der Waschflüssigkeit dieser Stufe weniger von den aus dem Gasstrom abzuscheidenden Stoffe gelöst sind, steht hier für den Stoffübergang ein größeres treibendes Konzentrationsgefälle zwischen der gasförmigen und der flüssigen Phase als in der vorhergehenden Stufe zur Verfügung, was im Vergleich zu der vorhergehenden Stufe zu einem verbesserten Stoffübergang führt.Substances are released from the gas mixture 13 flowing in at the bottom of the column into the washing liquid. The gas mixture flows from the lowest stage into the level above and is in contact with the washing liquid of this level brought. Since in the scrubbing liquid of this stage less of the gas flow The substances to be separated are dissolved, a larger one stands for the mass transfer driving concentration gradient between the gaseous and the liquid phase than what is available in the previous stage compared to the previous one Stage leads to an improved mass transfer.

Die Konzentration an Verunreinigungen nimmt in dem Gasstrom somit zum Kolonnenkopf hin ab, während flüssigkeitsseitig die Konzentration an gelösten Stoffen vom Kopf zum Sumpf hin ansteigt.The concentration of impurities in the gas stream thus increases towards the top of the column, while the concentration of dissolved on the liquid side Matter rises from the head to the swamp.

Bei der ersten Inbetriebnahme einer solchen Waschanlage wird -wie bekannt -die Waschflüssigkeit mit einer Bakterienkultur geimpft, beispielsweise mit Belebtschlamm aus einer biologischen Reinigungsstufe. Aufgrund der Assimilation vermehren sich vor allem diejenigen Bakterien besonders stark, für die die Verunreinigungen ein günstiges Nährstoffangebot darstellen. Die Bakterien, für die das Nährstoffangebot ungünstig ist, werden verdrängt. Auf diese Weise bildet sich selbstständig eine geeignete Biozönose.When such a washing system is started up for the first time, -like known-the washing liquid is inoculated with a bacterial culture, for example with activated sludge from a biological purification stage. Because of assimilation Above all, those bacteria multiply particularly strongly for which the impurities are responsible represent a favorable supply of nutrients. The bacteria for which the nutrient supply is unfavorable are suppressed. In this way one forms independently suitable biocenosis.

Durch diese Hintereinanderschaltung mehrerer Stufen verbunden mit der Waschflüssigkeitsaufbereitung zwischen den einzelnen Stufen wird gegenüber den bekannten Füllkörper- oder Sprühturmwaschern mit biologischer Waschwasseraufbereitung mit vergleichbarem Aufwand ein besserer Stoffübergang erreicht, was letzlich zu geringeren Restkonzentrationen der Verunreinigungen in dem gereinigten Gasstrom führt.This series connection of several stages connected with the washing liquid treatment between the individual stages is compared to the known packed or spray tower washers with biological washing water treatment A better mass transfer is achieved with a comparable effort, which ultimately leads to lower residual concentrations of the impurities in the cleaned gas stream leads.

Diese Waschkolonne erweist sich gerade bei hohen Gas- und niedrigen Flüssigkeitsdurchsätzen als wirksam, also beispielsweise bei der Reinigung großer Abluftmengen mit niedrigen Konzentrationen an Verunreinigungen. Durch die erzielte hohe Relativgeschwindigkeit zwischen dem Gasstrom und der Flüssigkeit wird der gasseitige Stoffübergang gegenüber frei fallenden Tropfen in einem Sprühturm wesentlich erhöht. Der flüssigkeitsseitige Stoffübergang wird durch die infolge erhöhter Scherkräfte auftretenden Zirkulationsströmungen innerhalb des Tropfens ebenfalls verbessert. Der Verzicht auf feste Grenzflächen (Einbauten), die bei anderen mehrstufigen Trennkolonnen eine Vergrößerung der Phasengrenzflache zum Ziel haben, und das Versprühen der Flüssigkeit mittels eines perforierten Kegelmantels anstelle von Düsen erlauben auch die Behandlung feststoffhaltiger Gasströme (staubhaltiger Luft) ohne Verstopfungsgefahr. Hinzu kommt, daß der Strömungswiderstand einer solchen Waschkolonne gegenüber anderen mehrstufigen Waschern nit Einbauten bei geeigneter konstruktiver Ausbildung wie auch die erforderliche Pumpenleistung sehr klein ist. Bei großen Gasdurchsätzen wirkt sich dieser Gesichtspumkt spürbar auf die Wirtschaftlichkeit der Gasreinigungsanlage aus.This scrubbing column proves to be particularly useful at high gas and low Liquid throughputs as effective, for example when cleaning large ones Exhaust air volumes with low concentrations of impurities. Scored by the high relative speed between the gas flow and the liquid becomes the gas-side Mass transfer versus freely falling drops in a spray tower essential elevated. The fluid-side mass transfer is caused by the increased shear forces Circulation flows occurring within the droplet are also improved. The waiver of fixed interfaces (internals), which is the case with other multi-stage separation columns aim to enlarge the interfacial area, and to spray the liquid by means of a perforated cone jacket instead of nozzles also allow treatment solids-containing gas flows (dust-laden air) without the risk of clogging. In addition comes that the flow resistance of such a wash column compared to others multi-stage washers with built-in components with a suitable structural design such as the required pump output is also very small. With large gas throughputs This facial pump has a noticeable effect on the profitability of the gas cleaning system the end.

Claims

Claims methods for cleaning air or gas mixtures, which contain biodegradable contaminants, the contaminants be transferred into a liquid medium in a wax process, characterized in that that the gas flow - without being deflected - vertically through a. Column with several is conducted in series separation stages without fixed interfaces and the Wash liquid outside the wash zone between the individual separation stages Overflow of trickling filters is biologically treated.

2. Process with simultaneous application of the process step according to claim 1, wherein the interfaces between the gaseous and the liquid Phase - as known per se - by spraying washing liquid in a gas stream are generated with rotating spray cones arranged on top of one another, the ash liquid thrown against the solid column wall below each separation zone passed through an annular gap into a liquid trough and partly the same Separation stage is fed back.

3.- The method according to claim 1 and 2, wherein at the top of the column constantly one in relation to the amount of washing liquid circulating in the individual separation stages small partial stream new scrubbing liquid flows in and from the bottom of the column constantly a small partial flow of washing liquid runs off1 so that the concentration of the reaction products is limited in the washing liquid.

4. The method according to claim 1, 2 and 3, characterized in that a small stream of washing liquid is constantly pumped from the bottom to the top of the column and from there flows over the trickling filter between the separation stages and thereby Absorbs oxygen and is biologically processed.