DE3542599C2 - - Google Patents

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Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Abtrennung von schwer wasserlöslichen und leicht flüchtigen Substanzen aus einem Abgas- bzw. Abluftstrom, indem die zu entfernenden Stoffe zunächst an einer chemisch und biologisch inerten permeablen Membran, die nach Art eins Plattenwärmetauschers aus einzelnen ein­ seitig verstärkten Membranen aufgebaut ist, sorptiv gebunden werden, diese Membran wechselseitig mit Abluft bzw. mit Nährlösung, die mit Mikroorganismen angeimpft ist, durchströmt wird, und die Abluftinhaltstoffe von Mikroorganismen verwerkt werden, die direkt auf der Membran siedeln.
Zur Durchführung des Verfahrens wird eine Vorrichtung verwendet, in der die Gasphase und die mit Mikroorganismen angeimpfte Nährlösung durch eine permeable Membran voneinander getrennt sind, die nach Art eines Plattenwärme­ austauschers aufgebaut ist.
Unter schwer wasserlöslichen und leicht flüchtigen Substanzen sind alle Abgase zu ver­ stehen, die aus Verarbeitungsanlagen der Industrie sowie gewerblichen Betrieben stammen. Vor allem Aromaten, chlorierte Kohlenwasserstoffe und Schwefelverbindungen zählen zu den abzutrennenden Stoffklassen.
Stand der Technik
Derzeit sind zwei biologische Abluftreinigungsverfahren bekannt: der Biowäscher und der Biofilter. Diese beiden Verfahren haben sich zur Reinigung von gewerblicher und industrieller Abluft bereits häufig bewährt. Die Leist­ ungsfähigkeit dieser beiden Verfahren bzw. Anlagentypen sinkt jedoch stark ab, wenn die zu reinigende Abluft schwer wasserlösliche bzw. leicht flüchtige Substanzen enthält.
Aufgabenstellung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein neues Verfahren und eine Vorrichtung zum Eliminieren gasförmiger Verunreinigungen zu schaffen, die besser als bisher geeignet ist, die eingangs genannten Verunreinigungen aus der Abluft zu entfernen und biologisch zu oxidieren.
Lösung
Ausgehend von der Tatsache, daß die hier zu eliminierenden Stoffe in den beiden oben genannten Verfahren nicht bzw. nur schlecht abbaubar sind, ist diese Aufgabe gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß als Sorbens eine chemisch und biologisch inerte Membran verwendet wird, die in der Art eines Plattenwärmetauschers aus einseitig verstärkten Membranen aufgebaut ist und wechselseitig mit Abluft bzw. angeimpfter Nährlösung durchströmt wird. Hierbei wird die mit Mikroorganismen angeimpfte Nährlösung mittels einer Pumpe im Kreislauf geführt, wobei überschüssiger Schlamm in einem Absetzbecken abgezogen werden kann. Während des Betriebs mit den schwer wasserlöslichen Abluft­ inhaltsstoffen bildet sich ein Mikroorganismenfilm direkt auf der Oberfläche der Membran aus, so daß die Substanzen direkt von den Mikroorganismen aus der Membran aufgenom­ men werden können und somit die schlechte Wasserlöslich­ keit der Substanzen für den mikrobiellen Abbau nur eine untergeordnete Rolle spielt.
Legende zu Bild 1a bis 1c
1 Nährsalzlösungszufuhrleitung
2 Nährsalzlösungsablaufleitung
3 Reinluft
4 Rohluft
5 Druckplatte
6 Druckplatte
7 Zwischenplatte
8 Zusatz-Sauerstoffversorgung
9 Membranplatten
Funktion
Jede Membranplatte ist mit einem Dichtring entlang der Außenkante versehen, der in einer Nut verklebt ist. Wenn die Membranen in den speziellen Rahmen eingesetzt werden, übernehmen die Dichtungsringe das Abdichten zwischen den Membranen und der Außenseite des Reaktors. Weitere Dichtringe sind so angebracht, daß jeweils zwei Öffnungen in jeder Membranplatte abgedichtet sind und die beiden anderen als Eintritt/Austritt in Ver­ bindung bleiben. Das Medium fließt somit von der Ein­ trittsöffnung über die Membran zur Austrittsöffnung.
Die Membranplatten sind so konstruiert, daß bei einer versetzten Anordnung die Nährlösung nur jede zweite Membranplatte und die Gasphase die dazwischen liegenden Membranplatten durchfließt.
Durch Auswahl und Anordnung der Membranplatten können verschiedene Flußvarianten erzielt werden. (Abb. 1a und Abb. 1b).
Aufgrund der flexibel gehaltenen Konstruktion des Membranreaktors ist es möglich, eine zusätzliche Sauerstoff­ versorgung in den Reaktor zu integrieren (Abb. 1c).
Legende zu Abb. 2
 1 Rohgaszufuhr
 2 Membranplattenreaktor
 3 Vakuumpumpe
 4 Reingasdurchflußmeßgerät
 5 Reingasleitung
 6 Nährlösungsrückfuhrleitung
 7 Nährlösungsvorratsbehälter
 8 Schlammrücklaufleitung
 9 Pumpe zum Umpumpen der Nährlösung
10 Überlaufrinne
11 Rohrleitung für die Nährlösung zum Membranreaktor
12 Ablauf
13 Sauerstoff-Elektrode
14 Sauerstoffmeßgerät und Steuereinheit
15 Zusatzleitung für Sauerstoff oder Luft
16 pH-Elektrode
17 pH-Meßgerät und Steuereinheit
18 Säure/Lauge-Pumpe
19 Säure/Lauge-Vorratsbehälter
20 Leitfähigkeitselektrode
21 Leitfähigkeitsmeßgerät und Steuereinheit
22 Nährsalzlösungspumpe
23 Nährsalzlösungsvorratsbehälter
24 Rohgasmengendurchflußmesser
25 Detektor für das Rohgas (FID, SSD, oder Andere)
26 Detektor für das Reingas
27 Registrier- und Aufzeichnungsgerät

Claims (12)

1. Verfahren zur Abtrennung von schwer wasserlöslichen und leicht flüchtigen Substanzen aus einem Abgas- bzw. Abluftstrom, dadurch gekennzeichnet, daß die aus der Gasphase zu entfernenden Stoffe zunächst an einer chemisch und biologisch inerten permeablen Membran, die nach Art eines Plattenwärmetauschers aus einzelnen einseitig verstärkten Membranen aufgebaut ist, sorptiv gebunden werden, diese Membran wechselseitig mit Abluft bzw. mit Nährsalzlösung, die mit Mikroorganismen angeimpft ist, durchströmt wird, und die Abluftinhaltsstoffe von Mikroorganismen verwertet werden, die direkt auf der Membran siedeln.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl aerob lebende Mikroorganismen als auch fakultativ aerob lebende Mikroorganismen, die mineralische Sauerstoffträger, wie Nitrat, Nitrit, Sulfat, Sulfit, als Sauerstoffdonator benützen, für den biologischen Abbau verwendet werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Nährsalzlösung im Kreislauf geführt wird.
4. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß über eine Regelanordnung der pH-Wert laufend ermittelt wird und eine dementsprechende Menge an Lauge bzw. Säure, zur Aufrecht­ erhaltung des für die Mikroorganismen notwendigen pH-Wertes, zudosiert wird.
5. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß laufend die Sauerstoffkonzentration ermittelt wird und bei Unterschreiten eines bestimmten Grenzwertes ein spezielles Membranpaket mit Sauerstoff/Luft versorgt wird.
6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasphase und die Nährlösung mit den Mikroorganismen durch eine permeable Membran nach Art eines Plattenwärmetauschers voneinander getrennt sind.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran aus verstärkten Membranplatten besteht.
8. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Permeationsreaktor im Baukastenprinzip aufgebaut ist und damit das Verweilzeitverhalten bzw. der Abbauprozeß im Reaktor durch Änderung der Membranplattenzahl steuerbar ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein Absetzbecken, eine Schlammrückführung sowie eine Schlammaus­ tragvorrichtung im Nährsalzlösungskreislauf vorhanden ist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß über eine Regelanordnung die optimale Anströmgeschwindigkeit der Nährsalzlösung an die Membranplatten gewährleistet ist.
11. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den mit wäßriger Nährsalzlösung durchspülten Membran­ platten Füllkörper eingelagert sind.
12. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine zusätzliche Sauerstoffversorgung in dem Membranplattenreaktor integriert ist.
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