NL8901774A - Werkwijze voor het stankvrij maken en zuiveren van afgassen en verontreinigde lucht. - Google Patents

Description

Korte aanduiding: Werkwijze voor het stankvrij maken en zuiveren van af¬gassen en verontreinigde lucht.

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het stank¬vrij maken en zuiveren van afgassen en verontreinigde lucht waarbij de tezuiveren gasstroom door een vast filterbed wordt geleid, waarbij het vastefilterbed is beplant met te consumeren planten of sierplanten en wordt ge¬vormd uit een voor de te consumeren planten en sierplanten geschikt sub¬straat zoals compost.

Voor de zuivering van afgassen, in het bijzonder afgassen metstankcomponenten is het bekend zogenaamde biofilters toe te passen. Der¬gelijke bekende biofilters bestaan uit een biologisch aktief materiaalwaarbij als drager in het algemeen compost wordt toegepast. De in de com¬post aanwezige bio-aktieve materialen zijn op de eerste plaats in staatde organische stoffen, zoals aanwezig in de stankbevattende afgassen teontleden en het ontleden van dergelijke organische stoffen leidt op deeerste plaats tot een verwijdering van de geuren en zodoende natuurlijktot een bepaalde zuivering. Schadelijke stoffen worden bij een dergelijkebekende werkwijze voor het verwijderen van geuren of stankcomponenten niettoegevoerd aan het biofilter, omdat de vrees bestaat dat dergelijke scha¬delijke stoffen de aktiviteit van de microorganismen nadelig beïnvloeden.

De bekende toepassing van een dergelijk biofilter is dan ook op de eersteplaats beperkt tot het verwijderen van geurstoffen en in het geval van degassen die van bepaalde geurende of stinkende componenten moeten wordenontdaan zoals lucht van rottende componenten die geen noemenswaardigeconcentraties aan schadelijke stoffen in de gasstroom bevatten.

Naast het gebruik van compostfiIters, respectievelijk biofiIterszijn ook biologische wasinstallaties bekend, waarbij de in de kringloopgeleide, met microorganismen voorziene slib als wasvloeistof wordt toe¬gepast. Ook met dergelijke biologisch aktieve zuiveringsmethoden lukt hetin eerste instantie een vermindering van de geur te laten optreden omdathet mogelijk is organische stoffen die een onaangename geur kunnen geven,te verwijderen.

Voor het verwijderen van schadelijke stoffen is een aantal fil¬ters op basis van een vast bed bekend, waarbij schadelijke stoffen viachemische binding worden verwijderd, in het bijzonder voor de ontzwaveling van rookgassen zijn dergelijke kalkbevattende adsorptiemiddelen reeds voor¬gesteld.

De doelstelling volgens de uitvinding is een werkwijze te ver¬krijgen zoals in de aanhef vermeld, waarmee het mogelijk is een filterendewerking evenals voor het verwijderen van geuren en stankstoffen evenalsvoor de zuivering en afscheiding van schadelijke stoffen toe te passen,waarbij het filterbed ook de mogelijkheid moet bieden schadelijke stoffenop een zodanige manier te verwijderen dat geen milieuproblemen ontstaan.

In het bijzonder is de werkwijze volgens de uitvinding hierop gericht eenkweekmedium te verkrijgen waarmee een snelle groei van bruikbare, zoalsconsumeerbare, planten en sierplanten mogelijk is.

Een dergelijke werkwijze is mogelijk volgens de uitvinding endeze wordt hierdoor gekenmerkt dat het afgas, respectievelijk de veront¬reinigde lucht met een bepaalde temperatuur en vochtgehalte door het be¬plante vaste filterbed wordt geleid en de (^“concentratie van het doorhet vaste bed gevoerde gassen wordt gebracht tot lager dan 4 vol. %, even¬tueel door bijmenging van verse lucht aan de af te voeren gasstroom. Bijvoorkeur wordt de (^“concentratie gebracht op 1-2 vol. %.

Omdat als filter bestaande uit vast materiaal een met bruikbareof sierplanten beplant substraat, zoals compost wordt toegepast wordt eenvan de gebruikelijke biologische filters afwijkende biologische werkingverkregen die in staat is ook schadelijke stoffen biologisch om te zetten.Het beplanten met bruikbare planten of sierplanten maakt het mogelijk ener¬zijds de restwarmte uit de afgassen te gebruiken waardoor reeds een be¬paalde versnelling van de groei van de verschillende bruikbare of sier¬planten kan worden bereikt. Bovendien leidt het gebruik van de bruikbareof sierplanten in een dergelijk vaste stof filter ertoe dat microbiëleSymbionten (organisme dat leeft in symbiosis met een ander) van de planten¬wortel, in het bijzonder bacteriën en Mykorrhiza door de beschikbaarheidvan makkelijk afbreekbare koolstofverbindingen en andere voedingsstoffenuit de afgassen worden gestimuleerd, zodat een extra stimulering van degroei van de planten wordt bereikt. De wortelsymbionten, respectievelijkde stofwisseling hiervan vormen een van de hoofdfaktoren van de voedingvoor de planten waaruit de stimulering van de plantengroei mogelijk is.Gelijktijdig maken dergelijke wortelsymbionten de omzetting mogelijk vanschadelijke stoffen die gebruikelijk de biologische werking van een bio- filter kunnen beïnvloeden en zodoende het biologische gebruik mogelijkmaken van schadelijke stoffen in de vorm van de afbraakprodukten hiervanals natuurlijke voor de planten en de groei hiervan noodzakelijke stof-fen. De afbraak van organische verbindingen zoals carbonzuren, alkoholen,esters, stikstofverbindingen en koolwaterstoffen is met een aantal van deop zich bekende biofilters in principe mogelijk, waarbij de omzetting vanstikstofverbindingen, in het bijzonder ammoniak, en de omzetting van klas¬sieke schadelijke stoffen zoals zwavel en halogeniden door opnemen bijde opbouw respectievelijk het groeiprocédé van de planten mogelijk is,maar een aanzienlijk betere zuivering geeft ten opzichte van de bekendebiofilters. Gelijktijdig maakt de beplanting met bruikbare planten ofsierplanten een betere regeling mogelijk van het waterhuishouden van hetfilterbed en daardoor een gelijk blijvende adsorptie van in de gassen aan¬wezige schadelijke stoffen. Terwijl geadsorbeerde organische stoffen alsvoedingssubstraat voor de bacteriën werkzaam zijn en tot biomateriaal, CO^, water en eventueel stikstof worden afgebroken of omgevormd, kunnenin het bijzonder de zwavelhoudende verbindingen bij de eiwitsynthese inplanten worden opgenomen en andere schadelijke stoffen althans in een vormworden omgezet, die weer als voedingsstof of noodzakelijke sporenelementende groei van de planten stimuleren.

In het kader van de werkwijze volgens de uitvinding is geblekendat de toevoer onder mengen van rookgassen in tegenstelling tot de ver¬wachtingen er niet toe leidt dat de aktiviteit van biologische werkingwordt verlaagd. Omdat te consumeren of bruikbare planten in staat zijnCO^ om te zetten kan op een voordeel hebbende wijze de COg-concentratievan de door het vaste stof-filter gevoerde gassen tot beneden 4 vol. %,in het bijzonder 1-2 vol. %, eventueel door toevoegen van verse lucht aanhet afgas worden ingesteld, waardoor de biologische prestatie van het blad¬groen van dergelijke bruikbare planten of sierplanten eveneens volledigkan worden benut.

De toepassing van afgassen, in het bijzonder van rookgassen,zoals overeenkomt met een bij voorkeur toegepaste uitvoeringsvorm van deuitvinding, maakt bovendien een eenvoudige manier mogelijk de gewenstetemperatuur in het filterbed te handhaven. Volgens een bij voorkeur toe¬gepaste werkwijze gaat men daarbij zodanig te werk dat de af te voerenlucht en de afgassen, in het bijzonder rookgassen in een wasser worden voorgezuiverd en gemengd en de temperatuur en het vochtgehalte van de tereinigen lucht of afgassen met de wasser worden ingesteld, waardoor opeen eenvoudige manier de toevoer en de koeling van rookgassen kan plaats¬hebben met dien verstande dat de bewerkingstemperatuur van het filterbedlager dan 40 °C, in het bijzonder tussen 25 en 35 °C wordt gehouden. Detoepassing van een wasser dient daarbij om een verregaande voorzuiveringvan de rookgassen uit te voeren en maakt het bovendien mogelijk de rela¬tieve vochtigheid van de door het vaste filterbed te voeren gassen nauw¬keurig in te stellen. Uit dergelijke wassers wordt gewoonlijk een met wa¬terdamp verzadigde gasstroom verwijderd en de verzadigingsomstandighedenkunnen relatief nauwkeurig worden ingesteld. Een ongewenste vorming vannevel en zodoende een ongewenst hoog gehalte aan water blijft op dezemanier achterwege en men kan de doorlaatbaarheid van het filterbed nauw¬keurig handhaven.

Om een te zware belasting van het filterbed te vermijden is hetals voordelig gebleken de werkwijze zodanig uit te voeren dat de belasting per oppervlak van het filter wordt ingesteld op een waarde lager dan 3 2 3 2 50 m /m h, bij voorkeur op 20-30 m /m h.

Met de bovengenoemde maatregelen wordt aan de microorganismenin het fiLtermateriaal de noodzakelijke hoeveelheid voedingsstoffen terbeschikking gesteld en kan men de fiItertemperaturen instellen die opti¬maal zijn voor de temperatuur die voor de afbraak van de steeds te ver¬wijderen schadelijke stoffen in aanmerking komende soorten microorganismenrepsectievelijk microbiële biosynthese (Biozönosen) meer benaderen danbij conventionele biologische filters mogelijk was. Gelijktijdig wordteen voldoende vochtgehalte van het filtermateriaal, respectievelijk eenvoldoende toevoer van water voor het in bedrijf houden van de microbiëlepopulatie,die in staat is tot de uit te voeren bewerking, gehandhaafden via de consumeerbare- of sierplanten kan een meer of minder zelf¬standige regeling worden bereikt van het vochtgehalte. Aan de afgassenmoet men steeds een meer of minder groot gehalte af te voeren lucht, bij¬voorbeeld verontreinigde lucht toevoegen, waardoor hiertoe een overeen¬komstige hoeveelheid makkelijk afbreekbare organische stoffen wordt toe¬gevoegd voor de groei van het bioslib en verder ook een overeenkomstigehoeveelheid toe te voeren zuurstof voor de microorganismen kan worden ver¬zekerd. Indien noodzakelijk kan een hoeveelheid verse lucht voor het hand- haven van een voldoende zuurstoftoevoer voor de microorganismen wordentoegevoegd, waarbij met een dergelijke toevoer van verse lucht opnieuwdoor een overeenkomstige instelling van de mengverhouding tot de verbran¬dingsgassen of rookgassen die moeten worden gereinigd, het gewenste Cö-,-gehalte kan worden ingesteld.

Met een dergelijke combinatie van stankcomponenten bevattendelucht en verbrandingsgassen en eventueel verse lucht krijgt men de mo¬gelijkheid het filterbed van stoffen te voorzien, die bij conventionelebiofilters noodzakelijk waren en er wordt naast de afbraak van organischeverbindingen zoals carbonzuren, alkoholen, esters, stikstofverbindingenof koolwaterstoffen, zoals noodzakelijk voor het verwijderen van geur,ook een afbraak van de stikstofverbindingen, in het bijzonder van ammoniakonder de gelijktijdige sterkere vorming van huminezuren bereikt.

Juist deze sterkere vorming van huminezuren leidt dan tot een hoogwaardigachterblijvend substraat, dat na het oogsten, respectievelijk verplaatsenvan de planten als hoogwaardig voedselsubstraat achterblijft. De steedsweer optredende regeneratie van de sorptiecapaciteit door de continue mi-crobiële afbraak van de geadsobeerde schadelijke stoffen leidt bovendienbij gelijktijdige beplanting met consumeerbare- of sierplanten tot hogereverblijftijden van het fi Itermateriaal.

Zoals reeds aangegeven is de stimulering van de plantengroeiniet uitsluitend terug te voeren op de relatief hoge temperatuur van hetfi Itermateriaal. Als bijzonder geschikt voor de beplanting van het sub¬straat zijn diverse soorten kasplanten, in het bijzonder nachtschadeplantenen aardbeien, maar ook meloenen, paprika's, pompoenen en augurken. Inhet kader van sierplanten zijn knoestvormige planten bij voorkeur toe tepassen, omdat ook deze planten beschikken over een bijzonder gunstige bio-synthese in de vorm van wortelsymbionten. Bij aardbeien is waargenomen datin plaats van de normale tijd van ten minste een jaar tot de oogst de eer¬ste oogst 3,5 maanden na de kiemvorming kan worden bereikt. Bij het be¬planten van het substraat met zwarte populieren kon men na een tijdsduurvan enkele maanden een diameter van de stam van 2 cm en een hoogte van2 m bereiken, waardoor eveneens de duidelijk verhoogde groeiprestatie konworden aangetoond. Ook vijgebomen zijn bijzonder geschikt voor het beplan¬ten van dergelijke substraten.

Bijna alle schadelijke stoffen die in de vorm van gas toxisch kunnen zijn, kunnen in het bed van het vaste materiaal worden gebonden endoor de plantenwortels als voedingsstoffen worden gebruikt. De afbraak vanstikstofoxiden heeft bij het fiItersubstraat volgens de uitvinding hier¬door plaats dat de meeste symbionten van wortels nitraten tot ammonium-ionen kunnen reduceren. Zelfs fluoriden die gasvormig voor groene plantenals zeer toxisch worden beschouwd kunnen in het kader van het fiItersub¬straat volgens de uitvinding zonder meer worden gebonden, omdat de filter-substraten in het algemeen alkalisch zijn.

Terwijl bij gebruikelijke filters uit compost een eindtoestandvan 8% huminezuren reeds geldt als een goede kwaliteit kan men met hetbeplanten van de compost volgens de uitvinding toestanden verkrijgen diezonder meer 18 tot 20¾ huminezuren bevatten.

Om nu de sorptie-aktiviteit van het filterbed voor schadelijkestoffen verder te verbeteren kan men met goed gevolg zodanig te werk gaandat aan het vaste stof bevattende filter basisch, aktieve stoffen, zoalsslakken uit hoogovens of gips-kalk-mengsels afkomstig van droge zuiveringvan rookgassen voor de chemische binding van gasvormige schadelijke stof¬fen zoals SC^, Ν0χ, NH^/ HCl, HF worden toegevoegd. Op deze wijze kunnenminerale afvalstoffen met basisch werkzame stoffen eveneens worden ver¬wijderd, waarbij in het bijzonder ook de toepassing van minerale afval¬stoffen uit het verwerken van laagvormige silicaten zoals kaoline, talkof dergelijke een aanzienlijke extra toepassing geeft.

Door het gebruik van de temperatuur van het afgas en het vocht¬gehalte van het afgas kan de normaal optredende bij af te voeren lucht metstankcomponenten noodzakelijke afkoeling tot beneden het dauwpunt voor hetverlagen van de relatieve vochtigheid achterwege blijven en kan men de af¬gassen in de met waterdamp verzadigde toestand gebruiken, waarbij een extrahoeveelheid sproeiwater voor de te gebruiken planten of sierplanten bijhet biofilter niet meer noodzakelijk is, Het vermogen om water vast tehouden, zoals gewenst is voor de optimale groei van planten kan hierdoornog worden verbeterd dat aan het vaste stof filterbed ballaststoffen zoalsturf, met lignine verrijkte hydrolyseresten, kleingemaakte schorsen, zwel-bare laagvormige silicaten en/of geaktiveerde amorfe kiezelzuren wordentoegevoegd, waarbij dergelijke toevoegstoffen niet slechts het vermogentot het vasthouden van water maar ook de adsorptie, de doorlaatbaarheidvan gassen van het fiItermateriaal en/of het fixeren van microbiële exo-enzymen en metabolieten begunstigen.

Om de voor de Levensvoorwaarden van de biosynthese noodzakelijkeconcentratie van zuurstof te kunnen handhaven worden bij voorkeur als tereinigen afgassen mengsels uit stankstoffen bevattende lucht, rookgassenen verse lucht toegepast, waarbij de toevoer van verse lucht in combinatiemet de stankstoffen bevattende lucht het noodzakelijke gehalte aan zuur¬stof moet verzekeren.

De uitvinding wordt hierna met behulp van een in de tekeningweergegeven uitvoeringsvorm nader toegelicht.

Het met consumeerbare- of sierplanten 1 beplante filterbed 2 vanvaste stoffen is aangevuld met losse compostaarde 3. In het vaste bed-filter wordt vanaf de onderzijde via een verdelingsorgaan 4 verontreinig¬de lucht, respectievelijk afgassen met een gecorrigeerd vochtgehalte engecorrigeerde temperatuur toegevoerd. Voor het instellen van het gecorri¬geerde vochtgehalte, respectievelijk de gecorrigeerde temperatuur wordteen mengsel bestaande uit af te voeren lucht met stankcomponenten, rook¬gassen en verse lucht via leiding 5 in een wasinstallatie 6 voor afgassenaan de onderkant ingebracht en na een wassing in tegenstroom met water vialeiding 7 aan het verdelingsorgaan 4 en het vaste filterbed 2 toegevoerd.Voor een eerste reiniging, respectievelijk voor het instellen van de tem¬peratuur en het vochtgehalte van het mengsel bestaande uit afgassen metstankcomponenten, rookgassen en eventuele verse lucht wordt aan de boven¬kant 8 van de wasser 6 water uit een waterkringloop 9 toegevoerd. Na eenzuivering in tegenstroom van het mengsel van afgassen respectievelijk tezuiveren gassen wordt het waswater bij 10 opnieuw uit de wasser 6 gevoerden weer in de waterkringloop 9 gebracht. Eventueel aanwezig overtolligwater evenals te sterk verontreinigd waswater kan via leiding 11 uit dewaterkringloop 9 worden verwijderd. Voor het instellen van een noodzake¬lijke temperatuur van het gasmengsel kan het noodzakelijk zijn in de water¬kringloop via leiding 12 extra toe te voeren vers water te doseren of testerk verontreinigd waswater door de toevoer van vers water te vervangen.

Zodoende heeft de uitvinding dan ook betrekking op een werkwijzevoor het verwijderen van geur en stank en het zuiveren van afgassen enrookgassen, waarbij de te zuiveren afgassen door een filter van een vastbed worden gevoerd, waarbij het filter van vaste stoffen wordt beplantmet consumeerbare planten of sierplanten en uit een voor de planten ge¬schikt substraat zoals compost wordt gevormd, waarbij de afgassen, res¬pectievelijk de rookgassen met een bepaalde temperatuur en vochtigheid door het beplante vaste filterbed worden gevoerd en de (^'concentratievan het door het vaste filterbed gevoerde gas wordt ingesteld op eenwaarde lager dan 4 vol. %, in het bijzonder 1-2 vol. %, eventueel doortoevoeging van verse lucht aan de stroom afgas.

Claims (8)

1. Werkwijze voor het stankvrij maken en zuiveren van afgassen enverontreinigde lucht waarbij de te zuiveren gasstroom door een vast filter-bed wordt geleid, welk vast filterbed is beplant met te consumeren plantenof sierplanten en wordt gevormd uit een voor de te consumeren planten ensierplanten geschikt substraat zoals compost, met het kenmerk, dat het af¬gas, respectievelijk de verontreinigde lucht met een bepaalde temperartuuren vochtgehalte door het beplante vaste filterbed wordt geleid en de CO^-concentratie van de door het vaste bed gevoerde gassen wordt gebracht totlager dan 4 vol. %, eventueel door bijmenging van verse lucht aan de af te voeren gasstroom.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de CC^-conrcentratie wordt ingesteld op 1-2 vol. %.

3. Werkwijze volgens conclusies 1-2, met het kenmerk, dat de afgas¬sen en de verontreinigde tucht, in het bijzonder rookgassen, in een wasserworden voorgezuiverd en gemengd, waarbij de temperatuur en het vochtgehaltevan de te zuiveren lucht en afgassen worden ingesteld met behulp van dewasinstallatie.

4. Werkwijze volgens conclusies 1-3, met het kenmerk, dat de mengingen koeling van rookgassen zodanig plaatsheeft dat de bewerkingstemperatuurvan het filterbed beneden 40 °C, met name tussen 25 en 35 °C wordt gehouden.

5. Werkwijze volgens conclusies 1-4, met het kenmerk, dat de belas- 32.. 32 ting van het oppervlak lager is dan 50 m /m h, bij voorkeur 20-30 m /m h.

6. Werkwijze volgens conclusies 1-4, met het kenmerk, dat aan hetvaste filterbed basisch werkende stoffen, zoals slakken afkomstig van hoog¬ovens of een gips-kalk-mengsel uit droge rookgaszuivering voor het chemischbinden van gasvormige schadelijke stoffen zoals SOg* Ν0χ, NH^/ HCl, HFworden toegevoegd.

7. Werkwijze volgens conclusies 1-6, met het kenmerk, dat aan hetvaste filterbed ballaststoffen zoals turf, met lignine verrijkte hydrolyse-resten, kleingemaakt schorsmateriaal, zwelbare laagvormige silicaten en/ofgeaktiveerd amorf kiezelzuur ter verbetering van het adsorptievermogen,van het water opnemende vermogen, de gasdoorlaatbaarheid van het filter-materiaal en/of voor het fixeren van microbiële exoënzymen en metabolietenworden toegevoegd.

8. Werkwijze volgens een van de conclusies 1-7, met het kenmerk,dat als te zuiveren afgas mengsels worden toegepast bestaande uit stank-componenten bevattende lucht, rookgassen en verse lucht.