LT5528B

LT5528B - A biofilter

Info

Publication number: LT5528B
Application number: LT2007005A
Authority: LT
Inventors: Pranas BALTRĖNAS; Alvydas Zagorskis
Original assignee: Vilniaus Gedimino technikos universitetas
Priority date: 2007-01-26
Filing date: 2007-01-26
Publication date: 2008-11-25
Also published as: LT2007005A

Abstract

The invention belongs to biofilters range with biologicaly activated charge. Biofilter is used to clean air from volatile organic compounds such as acetone, xylene, toluene, butanol, styrene, butilacetate and others. For this purpose biofilters can be used in chemistry, food, wood and oil manufacturing companies, press and other branches of industry where volatile organic compound are emitted.To reach for cleaning efficiency of equipment when exchange negative conditions for growth of microorganisms, there are used several charges consist of woodcutting and zeolite. One of them will clean air better when low humidity - up to 20 % (zeolite), others better will work when greater humidity - 60 - 90 % (wood cutting).Air cleaning equipment consist of metal body, water tank, equipment of excess water expulsion, tens for air heating in equipment, charge, air condenser, sieves, pipe for water supply to water tank, aerators, unions for air samples, ventilator supplies polluted air to equipment, pipes desig

Description

Išradimo aprašymasDescription of the Invention

Išradimas priklauso biofiltrų sričiai su biologiškai aktyvintąja įkrova. Biofiltras naudojamas orui valyti nuo lakiųjų organinės kilmės junginių, tokių kaip acetonas, ksilenas, toluenas, butanolis, stirenas, butilacetatas ir kt. Tuo tikslu biofiltrai gali būti naudojami chemijos, maisto, medžio ir naftos apdirbimo įmonėse, spaustuvėse ir kitose pramonės šakose, kur išsiskiria lakieji organinės kilmės tirpikliai. Biofiltrai gali būti įrengiami tose įmonėse, kur detalėms ar įrengimams valyti naudojami įvairūs skiedikliai bei tirpikliai. Biofiltrams būdinga tai, jog šie valymo įrenginiai valo orą ne tik nuo lakiųjų organinių junginių, bet ir pašalina nemalonius kvapus. Šiam tikslui biofiltrai gali būti papildomai naudojami žemės ūkyje (skerdyklose, fermose), sąvartynuose, kur į aplinką išsiskiria sieros vandenilio.The invention relates to the field of biofilters with biologically activated charge. The biofilter is used to purify air from volatile organic compounds such as acetone, xylene, toluene, butanol, styrene, butyl acetate and others. For this purpose, biofilters can be used in the chemical, food, wood and petroleum industries, in printing houses and in other industries where volatile organic solvents are emitted. Biofilters can be installed in companies where various thinners and solvents are used to clean parts or equipment. Biofilters are characterized by the fact that these purifiers not only purify the air from volatile organic compounds, but also remove odors. For this purpose, biofilters can be additionally used in agriculture (slaughterhouses, farms), landfill sites where hydrogen sulphide is released into the environment.

Orui valyti nuo lakiųjų organinių junginių naudojami įvairūs oro valymo įrenginiai, dažniausiai adsorberiai. Šių įrenginių valymo efektyvumas yra gana didelis, tačiau adsorbciniu oro valymo metodu veikiantys įrenginiai turi trūkumų: būtina nuolat regeneruoti adsorbuojančią medžiagą, o dėl to mažėja įrenginio valymo efektyvumas.Various air purifiers, mostly adsorbers, are used to purify air from volatile organic compounds. The cleaning efficiency of these devices is quite high, but the devices using the adsorbent air cleaning method have drawbacks: it is necessary to continuously regenerate the adsorbent, which reduces the cleaning efficiency of the device.

Pateikiamo išradimo prototipas yra dviejų pakopų oro valymo įrenginys (US patentas Nr. 2004/0137610A1), skirtas orui valyti nuo lakiųjų organinių junginių. Pirmą sekciją sudaro bioįkrova, kuri drėkinama vandens purkštukais, įrengtais virš įkrovos. Pirmoje sekcijoje didelė teršalų koncentracija sumažinama iki 1 000 ppm. Toliau apvalytas oras tiekiamas į antrą sekciją. Šioje sekcijoje prieš bioterpę įrengti purkštukai orą drėkina, paskui oras pakartotinai valomas aktyvintojoje įkrovoje. Įkrova kaip ir pirmoje sekcijoje drėkinama purkštukais. Pagrindinis biofiltro privalumas - įrenginys gali sulaikyti gana dideles lakiųjų organinių junginių koncentracijas. Šio įrenginio trūkumai yra tokie: įrenginyje nėra numatyta oro šildymo sistemos, kuri pagreitintų mikroorganizmų augimą, nėra ir kondensavimo metu susidarančių garų nuleidžiamosios sistemos.The prototype of the present invention is a two-stage air purifier (US Patent No. 2004 / 0137610A1) for purifying air from volatile organic compounds. The first section consists of a bio-charge which is irrigated by water jets located above the charge. In the first section, high concentrations of pollutants are reduced to 1000 ppm. Further air is supplied to the second section. The pre-biotope nozzles in this section humidify the air and then re-purify the air in the activated charge. The charge, as in the first section, is irrigated by nozzles. The main advantage of a biofilter is that it can retain relatively high concentrations of volatile organic compounds. The drawbacks of this unit are that the unit does not have an air heating system to accelerate the growth of microorganisms, and no condensate vapor evacuation system.

Išradimo tikslas - patobulinti valymo įrenginio konstrukciją, pailginti taikomos biologiškai aktyvintosios įkrovos eksploatavimo trukmę, padidinti valymo efektyvumą ir sumažinti filtro savikainą. Aukštas išvalymo laipsnis pasiekiamas tuomet, kai valoma keliomis pakopomis. Biofiltro valymo efektyvumas priklauso ne tik nuo mikroorganizmų skaičiaus, bet ir nuo lakiųjų organinių junginių tirpumo vandenyje. Eksperimentiniais tyrimais buvo nustatyta, jog kuo geriau organinis junginys tirpsta vandenyje, tuo valymo efektyvumas yra didesnis. Organinių junginių tirpumui padidinti siūloma biofiltre įrengti aeracinę sistemą, t. y. įrengti vandens rezervuarą, į kurį bus tiekiamas užterštas oras. Taigi dalis tirpesnių junginių bus pašalinta pirmoje valymo pakopoje. Be to, bus padidintas oro drėgnumas, kuris padės palaikyti reikalingą drėgmės kiekį įkrovoje. Dėl to bus atsisakyta vandens purkštukų ir sumažintos ne tik kapitalinės sąnaudos, bet ir elektros energijos sąnaudos. Paprasta įrenginio konstrukcija užtikrina nesudėtingą įrenginio eksploataciją.The object of the invention is to improve the design of the treatment plant, extend the life of the applied biologically activated batch, increase the cleaning efficiency and reduce the cost of the filter. A high degree of cleaning is achieved when cleaning is done in several steps. The efficiency of biofilter cleaning depends not only on the number of microorganisms, but also on the water solubility of volatile organic compounds. Experimental studies have shown that the better the organic compound is soluble in water, the higher the purification efficiency. To increase the solubility of organic compounds, it is proposed to install an aeration system in the biofilter, i.e. y. install a water tank to supply contaminated air. Thus, some of the soluble compounds will be removed in the first purification step. In addition, the humidity in the air will be increased to help maintain the required amount of moisture in the charge. This will eliminate water jets and reduce not only capital costs but also electricity costs. The simple design of the unit ensures easy operation of the unit.

Siekiant išlaikyti įrenginio valymo efektyvumą, pasikeitus mikroorganizmų vystymuisi nepalankiomis sąlygomis, biofiltre naudojamos kelios įkrovos. Vienos iš jų geriau valys orą esant mažam drėgnumui (20 %), kitos geriau tiks, kai drėgmė bus didesnė (60-90 %). Lentelėje pateiktas acetono, leidžiamo per skirtingus įkrovos sluoksnius, koncentracijos sumažėjimas. Pradinė koncentracija siekė 150 mg/m³, įkrovos sluoksnio aukštis - 50 mm.Several batches are used in the biofilter to maintain the cleaning efficiency of the unit in the event of changes in the development of microorganisms under unfavorable conditions. Some of them will be better at low humidity (20%), while others will be better at higher humidity (60-90%). The following table shows the decrease in the concentration of acetone passing through the different charge layers. The initial concentration was 150 mg / m ³ and the loading layer height was 50 mm.

Acetono išvalymo efektyvumas, esant skirtingai įkrovos drėgmeiAcetone purification efficiency at different charge humidity

'Χ. Įkrova Drėgnumas, 'Χ. Charge Humidity, Ceolitas Zeolite Ceolito ir pjuvenų mišinys (santykis 50 % χ 50 % pagal tūrį) A mixture of zeolite and sawdust (ratio 50% to 50% by volume) Pjuvenos Sawdust Acetono Acetone concentracijos sumažėjim; decrease in concentration; is, mg/n? is mg / n? 20 20th 25 25th 15 15th 5 5 60 60 27 27th 33 33 47 47 90 90 29 29th 39 39 59 59

Iš lentelėje pateiktų eksperimentinio tyrimo rezultatų matyti, jog, esant įvairiam drėgnumui, stabiliausiai oras valomas naudojant įkrovą, sudarytą iš ceolito ir pjuvenų mišinio, įrenginyje užtikrinus mikroorganizmams egzistuoti reikalingas sąlygas, oras geriau išvalomas naudojant aktyvuotąją pjuvenų įkrovą.The results of the experimental study presented in the table show that under various humidity conditions, the air is cleaned most favorably with a charge consisting of a mixture of zeolite and sawdust, and the air is better purified using an activated sawdust charge, ensuring the microorganisms exist.

Esant mažam drėgnumui, oras geriau išvalomas naudojant ceolitą.At low humidity the air is better purified using zeolite.

Kai yra įvairios meteorologinės ir technologinės sąlygos ir atsiranda prastovų, į įrenginį tiekiamas sausas oras, sumažėja įrenginio apkrovos ir taršos kiekiai, išryškėja geresnės ceolito, veikiančio kaip adsorbentas, valymo savybės. Todėl optimalus oro valymo variantas - vienu metu naudoti skirtingas įkrovas. Techninį ir ekonominį siūlomo įrenginio efektyvumą nulemia paprasta jo konstrukcija ir nesudėtinga eksploatacija, nes tai garantuoja mažesnes medžiagų ir darbo sąnaudas.In various meteorological and technological conditions and in the event of downtime, dry air is supplied to the unit, load and pollution levels are reduced, and the cleaning properties of the zeolite, which acts as an adsorbent, are improved. Therefore, the optimal option for air cleaning is to use different charges at the same time. The technical and economic efficiency of the proposed equipment is determined by its simple design and simple operation, which guarantees lower material and labor costs.

Brėžinyje pateikiamas bendras oro valymo įrenginio vaizdas.The drawing shows a general view of the air purifier.

Oro valymo įrenginį sudaro metalinis korpusas 1; vandens rezervuaras 2; perteklinis vandens pašalinimo įrenginys 3; tenai, naudojami orui šildyti įrenginyje 4; įkrova 5; oro kondensatorius 7; sieteliai 12; vandens tiekimo į rezervuarą vamzdis 13; aeratoriai 14; atvamzdžiai oro mėginiams paimti 11; užterštą orą į įrenginį pučiantis ventiliatorius 9; ortakiai užterštam orui į įrenginį tiekti 10 ir šalinti 8; bioterpės aktyvinimui skirti purkštukai 15; mitybinės terpės laikymo rezervuaras 17; biogeninių elementų tiekimo vamzdis 16 ir siurblys 18.The air purifier comprises a metal housing 1; water tank 2; excess water removal device 3; ducts used to heat the air in unit 4; charge 5; air condenser 7; strainers 12; water supply pipe 13; aerators 14; air sampling tubes 11; fan blowing polluted air into unit 9; ducts for supplying polluted air to the unit 10 and removing 8; nozzles for activating biotechnology 15; nutrient storage tank 17; nutrient supply tube 16 and pump 18.

Įrenginio veikimo principasPrinciple of device operation

Ventiliatorius 9 užterštą orą pučia į valymo įrenginį. Biofiltre užteršto oro srautas nukreipiamas žemyn vertikalia kryptimi. Taip siekiama sumažinti oro srauto tekėjimo greitį. Visame įrenginio skerspjūvio plote oro srautą tolygiai paskirsto aeratoriai 14, įrengti vandens rezervuare 2. Siekiant pagerinti teršalų tirpimą vandenyje, užterštas oras iš pradžių teka per vandens sluoksnį, tai yra pirminis oro valymo nuo teršalų procesas. Taip biofiltre bus palaikomas 60-80 % oro drėgnumas. Esant tokiam drėgnumui, bus sudarytos optimalios sąlygos mikroorganizmams vystytis ir daugintis.Fan 9 blows contaminated air into the purifier. The flow of contaminated air in the biofilter is directed downwards in a vertical direction. This is to reduce the airflow rate. The air flow is distributed evenly over the entire cross-sectional area of the unit by the aerators 14 in the water tank 2. To improve the water solubility of the pollutants, the contaminated air first flows through the water layer, which is the primary process for purifying air from contaminants. This will keep the biofilter at 60-80% air humidity. This humidity will provide optimal conditions for the development and multiplication of microorganisms.

Geresniam mikroorganizmų gyvybingumui palaikyti įrengti šildytuvai 4, kurie palaiko reikiamą 30-50 °C temperatūrą. Šildytuvai įrengti apatinėje biofiltro dalyje virš vandens rezervuaro 2. Vanduo į rezervuarą tolydžio tiekiamas vandens tiekimo vamzdžiu 13. Perteklinis vandens kiekis iš rezervuaro pašalinamas nuleidžiamuoju vamzdžiu 3. Oras, susilietęs su vandeniu, prateka per sietelius 12 ir patenka į bioterpę 5, kurioje vyksta antrinis valymo procesas - biologinis oro nuo lakiųjų organinių junginių valymas. Mikroorganizmų aktyvumui palaikyti ant įkrovos purkštukais 15 tolygiai išpurškiamas tirpalas (mitybinė terpė) turintis biogeninių elementų (N, P, Si). Šis tirpalas į purkštukus iš mitybinės terpės laikymo indo 17 į įkrovą paduodamas siurbliu 18 per padavimo vamzdį 16. Siekiant sumažinti apatinio sietelio apkrovą ir pagerinti fizikinius įkrovos parametrus (drėgmės, temperatūros pasiskirstymą) įkrova suskirstoma į 4 kasetes. Iš biofiltro išeinančio oro drėgnumui sumažinti ortakyje įrengiamas kondensatorius 7, iš kurio susidarę vandens lašeliai 6 grąžinami į įrenginį. Paskui išvalyto oro nuleidžiamuoju ortakiu 8 oras šalinamas į aplinkos orą. Temperatūrai, drėgmei, pH ir oro mėginiams paimti įrengtos mėginių paėmimo angos 11.Heaters 4 are installed to maintain the microorganism's viability and maintain the required temperature of 30-50 ° C. The heaters are located in the lower part of the biofilter above the water reservoir 2. The water is continuously supplied to the reservoir by a water supply pipe 13. Excess water is removed from the reservoir by a drain pipe 3. The air in contact with water passes through sieves 12 and enters into process - biological purification of air from volatile organic compounds. In order to maintain the activity of microorganisms, a solution (nutrient medium) containing biogenic elements (N, P, Si) is sprayed evenly onto the loading nozzle. This solution is fed into the nozzles from the nutrient storage vessel 17 via a pump 18 via a feed tube 16. To reduce the lower sieve load and improve the physical loading parameters (humidity, temperature distribution), the load is divided into 4 cartridges. To reduce the humidity of the air leaving the biofilter, a condenser 7 is provided in the duct, from which the water droplets 6 are returned to the unit. The purified air is then flushed down to the ambient air via a duct 8. Sampling openings for temperature, humidity, pH and air sampling 11.

Claims

Definition of the Invention

1. A biofilter having a filter medium for the contaminated air supply pipe and a fan for the irrigation system, blowing the contaminated air into the filter, characterized in that the filter has a two-stage purification system for biogenic elements, humidification and temperature maintenance. another layer of biotope is arranged and the air supply tube passing through the central part of the biofilter supplies air from the bottom up.

2. A biofilter as claimed in claim 1, characterized in that it is provided with a plurality of superimposed and mesh-separated charge layers.

3. A biofilter according to claim 1, wherein the charge adsorbent is composed of wood sawdust mixed with zeolites.

4. A biofilter as claimed in claim 1, wherein said filter comprises air heaters with a temperature control that maintains a constant temperature in biotechnology.

5. A biofilter as claimed in claim 1, wherein the air outlet is provided with a humidity collection device and a water level limiter located at the bottom of the filter for collecting moisture.

6. A biofilter according to claim 1, characterized in that it has a separate feed system for biogenic elements.