DE3635934A1 - Verfahren und vorrichtung zur reinigung von rohgas - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reinigung von Rohgas, insbesondere von mit Phenol und/oder Formaldehyd und/oder deren Kondensationsprodukten verunreinigtem Abgas einer Mineralfaser-Produktionsanlage, bei dem das Rohgas mit einer im Kreislauf geführten, mit Mikroorga­ nismen angereicherten Waschflüssigkeit besprüht, auf diese Weise ein Teil der im Rohgas enthaltenen Verun­ reinigungen gebunden, die Waschflüssigkeit gesammelt wird und die darin enthaltenen Verunreinigungen zumin­ dest teilweise von den Mikroorganismen abgebaut werden, wobei die Mikroorganismen einem Belebungsverfahren un­ terworfen werden.

Weiters betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens, mit einer Filteranlage und einem Speicherbecken für die mit Mikroorganismen an­ gereicherte Waschflüssigkeit, wobei das Speicherbecken durch eine Leitung samt Pumpe mit der in das Speicher­ becken ausmündenden Filteranlage verbunden ist.

Bei vielen Produktionsanlagen, z. B. in Gießereien oder in den hier besonders betrachteten Anlagen zur Herstellung von Glas- und Mineralfasern sowie Filzen, Vliesen oder dergleichen aus diesen Fasern, tritt verunreinigtes Rohgas auf, das gereinigt werden muß, bevor es in die Atmosphäre geleitet werden kann.

Das Rohgas ist in erster Linie durch Phenol sowohl in freier als auch gebundener Form und Formaldehyd sowie Phenolformaldehydharz verunreinigt, welche Substanzen von den bei der Herstellung der Mineralfaserprodukte verwen­ deten Bindemitteln stammen. Außerdem weist das Rohgas für den Menschen unangenehm riechende Geruchsstoffe und eine Färbung auf, die bei der Bevölkerung den Anschein einer starken Verunreinigung des in die Atmosphäre ausgeblasenen Abgases oder den Eindruck mangelnder Reinigung des Rohga­ ses erweckt.

Den VDI-Richtlinien 3457 kann entnommen werden, auf welche Art und Weise die Emissionen einer derartigen Produktions­ anlage zu ermitteln und beschränken sind.

Die Emissions-Grenzwerte gemäß dieser Richtlinien betragen für wasserdampfflüchtige Phenole und Formaldehyd 20 mg/m³ bei Härteöfen und Kühlvorrichtungen und 40 mg/m³ bei der Faserherstellung.

Ein bekanntes Verfahren zur Reinigung von Rohgas besteht darin, dieses durch eine Wasch- und Absetzkammer und da­ nach durch einen Naßelektroabscheider zu leiten, wobei das Waschwasser im Kreislauf geführt wird. Bei Besprühen des Rohgases mit Waschwasser bilden sich Aerosole, in denen ein Großteil organischer Verunreinigungen absorbiert wird, die im Abscheider abgeschieden werden. Allerdings ist das Waschwasser nicht unbegrenzt verwendbar und muß von Zeit zu Zeit erneuert werden, wodurch das Problem der Wasch­ wasserreinigung auftritt. Ein weiterer Nachteil liegt da­ rin, daß gasförmige Emissionen im Naßelektroabscheider nur ungenügend abgeschieden werden können; Geruchsstoffe und Farbstoffe gelängen weiterhin in die Atmosphäre. Außerdem verkleben Reste von Phenolformaldehydharz die Platten des Elektroabscheiders.

Andererseits sind bereits sogenannte Biowäscher zur Ab­ gasreinigung vorgeschlagen worden, bei denen einige Kom­ ponenten des Abgases von einer Waschflüssigkeit aufgenom­ men werden, deren Regeneration durch Mikroorganismen er­ folgt, die die ausgewaschenen Gaskomponenten als Nähr­ stoffe verwenden. Die Mikroorganismen bilden zusammen mit ungelösten Schmutzstoffen den sogenannten Belebtschlamm. Da nicht alle Mikroorganismen bestimmte Verunreinigungen abbauen können, tritt im Waschprozeß eine natürliche Aus­ lese ein. In der Regel muß der Belebtschlamm durch Belüf­ tung mit Sauerstoff versorgt werden; ferner ist auch wegen der Verdunstung eine Frischwasserergänzung notwendig (VDI Richtlinien 3478).

Ein Biowäscher ist jedoch mit dem Nachteil behaftet, daß Aerosole wie gebundenes Phenol, schlecht abgeschieden werden.

Der Erfindung ist zum Ziel gesetzt, diese Emissionswerte weiter zu senken und überdies Geruchs- und Farbstoffe aus dem Abgas auszufiltern; dabei sollen die ausgeschiedenen Verunreinigungen jedoch nicht zu anderweitigen Verunrei­ nigungen führen, d. h. es soll kein Abwasser anfallen.

Dieses Ziel wird einerseits mit einem Verfahren der ein­ gangs angegebenen Art dadurch erreicht, daß erfindungsge­ mäß das mit Waschflüssigkeit besprühte Rohgas durch ein elektrisches Hochspannungsfeld geleitet wird.

Durch Besprühen des Rohgases mit der mit Mikroorganismen angereicherten Waschflüssigkeit werden die gasförmigen Verunreinigungen zum größten Teil ausgewaschen. Die durch den Sprühturm hindurchgehenden Aerosole werden anschließend im Hochspannungsfeld abgeschieden und die abgeschiedenen Verunreinigungen von den Mikroorganismen biologisch oxidiert.

Andererseits wird das gesteckte Ziel mit einer Vorrichtung der eingangs dargelegten Art dadurch erreicht, daß erfin­ dungsgemäß die Filteranlage einen vorzugsweise einbauten­ losen Sprühturm mit Sprühdüsen und einen diesem nachge­ schalteten Naßelektroabscheider aufweist, wobei die Lei­ tung mit den Sprühdüsen des Sprühturmes verbunden ist.

Da im Sprühturm bloß die gasförmigen Verunreinigungen ge­ bunden werden brauchen, kann der Sprühturm frei von Ein­ bauten sein, so daß der Druckverlust und die Verschmut­ zungsgefahr äußerst gering sind. Weiters ist der Nachteil beseitigt, daß in Naßelektroabscheidern gasförmige Verun­ reinigungen nur mangelhaft ausgeschieden werden können.

Ein weiterer Vorteil ergibt sich dadurch, daß der Naß­ elektroabscheider mit Waschflüssigkeit beaufschlagt wird, wobei sich die Mikroorganismen als sogenannter Rasen auf den Platten des Abscheiders ansammeln. Dieser Rasen bindet die Reste an Phenolformaldehydharzen, die als klebrige Verunreinigungen im Rohgas enthalten sind, so daß eine an­ sonsten auf den Platten sich aufbauende, isolierend wir­ kende und den Wirkungsgrad erheblich vermindernde Harz­ schicht (Bakelit) nicht entsteht. Der Rasen kann ohne weiteres abgespült werden und wird dem Speicherbecken für die Waschflüssigkeit zugeführt.

Im Speicherbecken wird die Waschflüssigkeit biologisch aufbereitet, indem Sauerstoff und gegebenenfalls Nähr­ stoffe, wie Hefe, zugeführt werden.

Ein weiterer Effekt der Erfindung liegt darin, daß stoß­ weise Belastungen von den Mikroorganismen gut aufgefangen werden.

Versuche haben ergeben, daß mit dem erfindungsgemäßen Verfahren bzw. der erfindungsgemäßen Vorrichtung die Emissionswerte beträchtlich unter die VDI-Grenzwerte ab­ gesenkt werden können. Typische Filterwirkungsgrade sind:

Phenol95 bis 98% Formaldehyd65 bis 80%

Typische Reingaskonzentrationen sind:

Phenol1 mg/m³ Formaldehyd4 mg/m³

Diese Beträge gelten für eine Produktionsanlage für Mine­ ralfaserprodukte unter Verwendung eines Phenolformal­ dehyd-Bindemittels.

Das Reingas weist außer den oben angeführten erheblich verminderten Emissionswerten praktisch keinen Geruch auf und ist bis auf Dampfkondensationen unsichtbar.

Nachstehend wird die Erfindung anhand eines Ausführungs­ beispieles der Vorrichtung näher erläutert, das in der Zeichnung schematisch dargestellt ist.

Das aus einer Produktionsanlage 1 zur Herstellung von Mi­ neralfaserprodukten unter Verwendung von harnstoffmodi­ fiziertem Phenolformaldehydharz als Bindemittel austre­ tende Rohgas gelangt durch eine Leitung 2 in einen her­ kömmlichen Vorwäscher 3, in dem es einer groben Vorreini­ gung unterworfen wird. An den Vorwäscher 3 ist über eine Leitung 4 ein einbautenloser Sprühturm 5 angeschlossen, der lediglich Sprühdüsen aufweist, so daß lediglich ein geringer Druckverlust auftritt und die Verschmutzungsge­ fahr klein ist, so daß Reinigungsarbeiten leicht und rela­ tiv selten durchzuführen sind. An den Sprühturm 5 ist über eine weitere Leitung 6 ein Naßelektroabscheider 7 an­ geschlossen, der z.B. mit 70 kV betrieben wird und mit dessen Auslaß 8 ein Gebläse 9 verbunden ist, mit dem das Reingas durch einen Schornstein 10 in die Atmosphäre aus­ geblasen wird.

Der Vorwäscher 3 dient in erster Linie zur Abscheidung faserförmiger Verunreinigungen und wird mit Waschwasser betrieben, das einem Sammelbecken 11 durch ein Ventil 12 entnommen und mittels einer Pumpe 13 durch eine Leitung 14 dem Vorwäscher 3 zugeführt wird. Ein Teil dieses Wassers kann durch eine Zweigleitung 15 der Produktionsanlage 1 zugeführt werden. Das aus dem Vorwäscher 3 austretende Waschwasser gelangt durch eine Ableitung in das Sammel­ becken 11, in dem es mechanisch gereinigt wird.

Zur Versorgung des Sprühturmes 5 mit Waschflüssigkeit ist ein Speicherbecken 17 vorgesehen, an dessen Auslaß 18 durch ein Ventil 19 eine Leitung 20 mit eingebauter Pumpe 21 angeschlossen ist, mit der die Waschflüssigkeit den Sprühdüsen des Sprühturmes 5 zugeführt wird. Der Ablauf 22 des Sprühturmes 5 mündet in das Speicherbecken 17.

Im Speicherbecken 17 befindet sich eine mit Mikroorganis­ men angereicherte Waschflüssigkeit. In kommunalen Kläran­ lagen sind im Belebtschlamm Mikroorganismen vorhanden, die organische Verbindungen als Nährstoffe verarbeiten. Die Waschflüssigkeit wird aus Wasser und Belebtschlamm gebil­ det. In dem sich neu bildenden Belebtschlamm tritt eine natürliche Auslese auf, wobei sich die Phenol, Formaldehyd und deren Kondensationsprodukte verarbeitenden Mikroorga­ nismen vermehren, andere Mikroorganismen hingegen abster­ ben.

Um die Mikroorganismen aktiv zu halten, müssen sie aus­ reichend mit Sauerstoff (etwa 1 bis 3 mg/l) versorgt wer­ den. Hierzu dient eine Belüftungsanlage 23. Günstig ist, wenn im Belebtschlamm zwischen 3 bis 7 g Trockensubstanz je Liter Waschflüssigkeit enthalten sind. Zweckmäßig ist auch die Zugabe von Nährstoffen. Im übrigen sind die Be­ triebsbedingungen mit Belebtschlamm dem Fachmann aus den VDI-Richtlinien 3478 bekannt.

Als wirkungsvoll hat sich erwiesen, den Mikroorganismen Phenol zuzuführen, weil sie auf diese Weise offensichtlich besonders angeregt werden und danach imstande sind, auch außergewöhnlich lange Molekülketten zu verarbeiten.

Im Sprühturm 5 werden die vom Rohgas mitgeführten gasför­ migen Verunreinigungen mit der Waschflüssigkeit (Be­ lebtschlamm) gebunden, die übrigen teilweise ausgewaschen und durch den Auslaß 22 in das Speicherbecken 17 ausge­ tragen.

Das Rohgas gelangt nun durch die Leitung 6 in den Naß­ elektroabscheider 7, an dessen Elektroden 24 die Aerosole abgeschieden werden und durch eine Ableitung 25 ebenfalls in das Speicherbecken 17 gelangen. In dem Speicherbecken 17 werden also die sowohl aus dem Sprühturm 5 als auch dem Naßelektroabscheider 7 ausgetragenen Verunreinigungen von den Mikroorganismen abgebaut.

In der Ableitung 25 ist ein Dreiwegeventil 26 angeordnet, mit dem wahlweise die Waschflüssigkeit anstatt in das Speicherbecken 17 in das Sammelbecken 11 geleitet werden kann. Diese Maßnahme gestattet, auch die Vorreinigung im Vorwäscher 3 zumindest teilweise mit Waschflüssigkeit durchzuführen.

Das den Naßelektroabscheider 7 verlassende Reingas ist wesentlich reiner als mit bisherigen Verfahren oder Vor­ richtungen gereinigtes Gas und enthält vor allem praktisch keine Geruchs- und Farbstoffe, die ansonsten den Eindruck einer ungenügenden Abgasreinigung erwecken oder zu Belä­ stigungen der Bevölkerung führen.

Da im Rohgas noch aktive Bindemittelteilchen und -be­ standteile vorhanden sind, könnten diese an den Elektroden 24 des Naßelektroabscheiders 7 aushärten und somit den Wirkungsgrad der Abscheidung herabsetzen. Die auf die Elektroden 24 auftreffenden Mikroorganismen bilden jedoch einen Rasen, der ein Aushärten des Bindemittels verhin­ dert. Allerdings ist es zweckmäßig, die Elektroden 24 re­ gelmäßig zu reinigen, zu diesem Zweck einfacherweise mit der Waschflüssigkeit abzuspülen.

Von einer Frischwasserquelle W führt je eine Leitung 27 bzw. 28 samt Absperrorgan 29 bzw. 30 zum Speicherbecken 17 bzw. Sammelbecken 11.

Da durch Vermehrung der Mikroorganismen, Nährstoff- und Frischwasserzugabe das Volumen der Waschflüssigkeit im Speicherbecken 17 ansteigt, ist dieses mit einem Überlauf 31 mit einem Nachklärbecken 32 verbunden, in dem über­ schüssiger Belebtschlamm abgesetzt und durch einen Auslaß 33 abgezogen wird; dieser Anteil an Belebtschlamm kann anderswo verwertet oder deponiert werden. Das dem Nach­ klärbecken 32 entnehmbare, biologisch gereinigte Wasser wird mittels einer Pumpe 34 und einer Zweigleitung 35 ins Sammelbecken 11 geleitet, dem - wie vorhin erwähnt - Was­ ser zur Verwendung in der Produktionsanlage 1 entnommen wird. Wie mit strichlierten Linien angedeutet, kann dieses Wasser auch unmittelbar der Produktionsanlage 1 zugeführt werden. Das biologisch gereinigte Wasser kann auch zur Spülung der Elektroden 24 des Naßelektroabscheiders 7 verwendet werden.

Die Erfindung schafft somit ein Verfahren zur Reinigung von Rohgas, mit dem sich die Emissionswerte beträchtlich vermindern lassen und ein praktisch geruchs- und farbloses Reingas erzielbar ist. Weiters schafft die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens, die mit geringen Druckverlusten und Verschmutzungen sowie leichten Reinigungsmöglichkeiten betrieben werden kann. Da sich der Belebtschlamm von selbst auf die jeweiligen Verunreinigun­ gen einstellt, ist die Erfindung nicht auf das beschriebe­ ne Rohgas beschränkt. Sie kann z. B. auch in Gießereibe­ trieben oder in der Spanplattenindustrie angewendet wer­ den.

Claims (7)

1. Verfahren zur Reinigung von Rohgas, insbesondere von mit Phenol und/oder Formaldehyd und/oder deren Kondensationsprodukten verunreinigtem Abgas einer Mineralfaser-Produktionsanlage, bei dem das Rohgas mit einer im Kreislauf geführten, mit Mikroorganis­ men angereicherten Waschflüssigkeit besprüht, auf diese Weise ein Teil der im Rohgas enthaltenen Ver­ unreinigungen gebunden, die Waschflüssigkeit gesam­ melt wird und die darin enthaltenen Verunreinigungen zumindest teilweise von den Mikroorganismen abgebaut werden, wobei die Mikroorganismen einem Belebungs­ verfahren unterworfen werden, dadurch gekennzeich­ net, daß das mit Waschflüssigkeit besprühte Rohgas durch ein elektrisches Hochspannungsfeld geleitet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil der Waschflüssigkeit abgezweigt, gereinigt und der Produktionsanlage zugeführt und/ oder zur Vorreinigung des Rohgases verwendet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Waschflüssigkeit zu vorbestimmten Zeitpunkten Phenol zugesetzt wird.

4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, mit einer Filteranlage und einem Speicherbecken für die mit Mikroorganismen angerei­ cherte Waschflüssigkeit, wobei das Speicherbecken durch eine Leitung samt Pumpe mit der in das Spei­ cherbecken ausmündenden Filteranlage verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Filteranlage einen vorzugsweise einbautenlosen Sprühturm (5) mit Sprüh­ düsen und einen diesem nachgeschalteten Naßelektroab­ scheider (7) aufweist, wobei die Leitung (20) mit den Sprühdüsen des Sprühturmes (5) verbunden ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß an das Speicherbecken (17) über einen Überlauf (31) ein Nachklärbecken (32) angeschlossen ist, von dem eine Zweigleitung (35) zur Produktionsanlage (1) zurückgeführt ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß dem Sprühturm (5) ein Gaswäscher (3) vorgeschaltet ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Gaswäscher (3) an die Zweigleitung (35) des Nachklärbeckens (32) angeschlossen ist.