JPH11501862A - 生物学的排気浄化用の充填材、その製法、その使用及びそれを含有するバイオリアクター - Google Patents
生物学的排気浄化用の充填材、その製法、その使用及びそれを含有するバイオリアクターInfo
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- B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
- B01D53/74—General processes for purification of waste gases; Apparatus or devices specially adapted therefor
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-
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Abstract
(57)【要約】
生物学的排気浄化装置用の、有機ベースの充填材は、該充填材が、ペレット化された、有機結合剤で固化された形で存在することを特徴とする。このペレットは、機械的に安定であり、バイオフィルター中で低い圧力損失をもたらし、定義された材料構造で製造することができ、問題のない排気処理を可能にする。
Description
【発明の詳細な説明】
生物学的排気浄化用の充填材、その製法、その使用及びそれを含有するバイオ
リアクター
生物学的排気浄化は、生分解により、大気有害物質の濃度を減少させる方法で
ある。その際、微生物は、種々の工業、例えば塗装業工場及び印刷業工場の工程
廃ガス中にある有害物質を、バイオマスの構成及びそのエネルギー物質代謝のた
めの基質として使用する。その際、危険な物質から危険のない化合物、例えばH2
O及びCO2が生じる。それは、明らかに大気物質の生物変換反応であり、他の
環境に関連する領域に排気問題を移すことに等しい生物濃縮ではない。
生物学的排気浄化のための装置では、2種の方法原理:バイオフィルター及び
滴下式バイオリアクター(Tropfkoerperbioreaktor)が主流である。両方の場合
に、バイオリアクターに、有害物質で汚染されている排気を通流させ、その際、
その反応器の充填材上には、大気有害物質の分解に好適な微生物フロラが形成さ
れている。2種の方法原理の根本的な差異は、充填材上の生物被膜を加湿するた
めの反応器堆積物(Schuettung)の潅水密度(Wasserberieselungsdichte)にあ
る。充填材には、生物学的定着能力、微生物の栄養素供給、材料構造、比表面積
、バイオリアクターを通る
廃ガス流の圧力損失、水保持能力及び耐用期間に関して決定的な重要性がある。
記載の要素は、生物学的排気浄化装置の全体効率、即ち設備費用に対しても、運
転費用に対しても決定的な影響を及ぼす。
現在の技術水準は、充填材に関して、2種の原理的に異なる可能性:慣用の物
質交換技術からの合成プラスチック充填材、並びに堆肥、土、泥炭、セルロース
、木屑、石炭、エリカ(Heidekraut)及び/又は樹皮マルチからの有機堆積物を
供している(ドイツ特許(DE−A1)第3414044号明細書)。
不活性材料の利点は、長い耐用期間及び均一な構造特性にある。材料加湿を、
より良好に調節することもできる。しかしながら他方では、運転開始の際に接種
しなければならず、その結果、分解実行の際の遅延が生じる。更に、高い負荷で
は、往々にして過剰増殖の危険が存在する。
有機充填材は、鉱物塩添加を不必要にするが、それというのも、これは、大抵
、微生物に充分な量で含有されているからである。従って、有機フィルター材料
は、細菌からの大抵は固着性ミクロフロラからなる生物被膜の担持体としてだけ
でなく、湿気保持体及び栄養源としても使用される。このことは、制御工学の必
要性を少なくする。有機充填材の高い水分保持能力は、微生物の定着を促進する
。しかしながら、大抵のこれらの生物学的充填材は非常に不均一な構造を有し、
これは、更に時間の経過でなおも変化する。塊が生じるか、又はこの材料は、繰
り返される乾燥及び加湿により益々微粒子状になり、それ故に高い圧力損失が生
じる。もう1つの結果は、フィルター中での異なる滞留時間であり、それという
のも、強い縁部流過性が生じるからである。これは、除去効率に不利に影響を及
ぼす。
均一な堆積物を得て、ひいては流路形成及び縁部流過性を避けるために、生物
学的材料を、場合により鉱物性添加剤、例えばベントナイト、ゼオライト及び/
又はクレイの添加の下での機械的固化により圧縮してペレットにするという試み
もあったが(オーストリア特許第395684号明細書)、このようなペレット
は、湿気の影響下での長期運転中で安定ではなく、その結果、それは時間の経過
で崩壊し、これにより、上記の欠点が再び現れる。
バイオフィルター充填材に関する更なる提案は、ヨーロッパ特許(EP−A1
)第0413638号、同第0464661号及び同第0497214号明細書
から読み取ることができる。
本発明の目的は、生物学的充填材の利点を保持しながら、従来の材料の欠点を
克服するべきである、生物学的排気浄化装置を充填するための有機ベースの充填
材を開発することである。この有機材料は、微生物用の湿気保持体及び栄養源と
して使用されるという所望
の特性を失うことなく、結合剤と一緒に圧縮されて機械的に安定かつ湿気に対し
て不感性のペレットになるべきである。選択される結合剤は、生物活性充填材の
生活環の終了の際に、再び間題なく生分解されうるような性質でもあるべきであ
る。
この課題は、アミノプラスト/フェノプラストの類からの反応性結合剤及び好
適な硬化剤を有機材料、例えば堆肥に混ぜ、同時に結合剤を硬化させながら圧縮
して安定なペレットにすることにより解決された。
有機材料として、種々の生成物、例えば繊維泥炭若しくはエリカ及び殊に堆肥
(塵芥堆肥、グリーン堆肥(Gruenkompost)、樹皮堆肥、木の葉等)又はこれら
の材料の混合物を使用することができる。
このように製造された充填材は、従来使用された有機充填材の全ての利点を有
する。それは、適応段階(Adaptionsphase)の後に、水に易溶性の有機大気有害
物質も、水に難溶性の有機大気有害物質も分解する。このような有害物質の基本
型として、酢酸エチル及びトルオールを選択し、好適な装置中でのその生分解を
測定した。
新規開発されたペレットは、慣用の充填材と比べて下記の利点を有する:
安定性:結合剤としてのアミノ/フェノプラストの添加の下にペレット化する
ことにより、運転技術上の理由から生物学的排気浄化装置で必要な湿度での、ペ
レットの長期間の高い機械的安定性を達成する。
採算性:ペレットの向上された安定性により、充填材の耐用期間が長くなり、
その結果、生物学的排気浄化装置の堆積物を、より希に交換することになる。従
って、バイオリアクターを経費をかけて空にして、再充填した後の、より低い浄
化効率を伴う長時間の運転開始段階がより希になる。
圧力損失:新規ペレットを有する堆積物は、従来の充填材よりも、空気送入の
際の低い圧力損失を有し、ひいては必要な送風エネルギー需要量を低減する。
栄養源:有機主成分としての堆肥を用いるペレットは、微生物用の充分な栄養
塩類有効性を有し、その結果、付加的な栄養塩類配量は行われない。
材料構造:堆肥/アミノプラスト−比率及びペレット化パラメーターの変更に
より、定義された材料構造を得ることができる。
廃棄処理性:ペレット中には生分解性化合物のみが含有されているので、廃棄
処理は、例えば堆肥施設を経て行うことができる。経験によると、生物学的排気
浄化装置のフィルター材中での大気有害物質の生物濃縮は生じない。
アミノプラスト/フェノプラストとしては、殊に、カルボニル化合物(特にア
ルデヒド)と尿素、チオ尿素、メラミン、ウレタン及びフェノールとの付加生成
物及び縮合生成物がこれに該当する。
下記の例により本発明を詳述するが、本発明をそれらに限定することはない。
例1
湿気18重量%を有する堆肥(8mmでふるい分けされた、SAB有限会社の熟
成堆肥)9kg、市販の尿素−ホルムアルデヒド結合剤(例えば、Krems Chemie
社の Hiacoll H18)0.99kg及び硬化剤(尿素リン酸塩)0.01kgを、混
合機中で混ぜ、引き続き7mm多孔板(Lochplatte)を有するエッジランナーによ
り圧縮して約2〜5cmの長さを有するペレットにする。
例2〜10
例1におけると同様であるが、その際、結合剤、硬化剤及び成分の比を、下記
のように変動させる:
このように製造されたペレットの効果を、実験装置中で試験し、慣用の堆肥で
充填された装置と比較した。
排気90m3/フィルター容積m2・時の比表面負荷での運転開始時、有害物質
として酢酸エチルを用いての30日の運転日数の後及び大気有害物質としてトル
オールを用いての引き続く40日の運転日数の後の圧力損失:
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(81)指定国 EP(AT,BE,CH,DE,
DK,ES,FR,GB,GR,IE,IT,LU,M
C,NL,PT,SE),AU,BG,BR,CA,C
Z,EE,FI,GE,HU,IS,JP,LT,LV
,MX,NO,NZ,PL,RO,RU,SI,SK,
TR,UA,US
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1.生物学的排気浄化装置用の有機ベースの生分解性充填材において、該充填材 が、ペレット化された、アミノプラスト/フェノプラストの類からの有機結合剤 で固化された形で存在することを特徴とする充填材。 2.有機基材として泥炭、エリカ及び/又は堆肥を含有する、請求項1に記載の 充填材。 3.有機基材として、塵芥堆肥、グリーン堆肥又は木の葉を含有する、請求項2 に記載の充填材。 4.有機結合剤10〜50重量%を含有する、請求項1から3のいずれかに記載 の充填材。 5.有機基材、殊に泥炭、エリカ、堆肥又はこれらの混合物を、アミノプラスト /フェノプラストの類からの有機結合剤、殊に尿素−ホルムアルデヒド結合剤と 混ぜ、この混合物を結合剤の同時の硬化の下に圧縮してペレットにすることを特 徴とする、請求項1から4のいずれかに記載の充填材の製法。 6.堆肥及び尿素−ホルムアルデヒド結合剤を、重量比 9:1〜1:1で混ぜ 、この混合物を圧縮してペレットにする、請求項5に記載の方法。 7.殊に生物学的排気浄化装置中で、ガス流を浄化するために、請求項1から5 のいずれかに記載の充填材を使用すること。 8.充填材として、アミノプラスト/フェノプラストの類からの有機結合剤で固 化された、請求項1から4のいずれかに記載のペレットを含有することを特徴と する、ガス流を生物学的に浄化するためのバイオリアクター、殊に生物学的排気 浄化用のバイオフィルター。
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