PL225575B1 - Bioreaktor do oczyszczania gazów - Google Patents

Abstract

Przedmiotem wynalazku jest bioreaktor do oczyszczania gazów z lotnych związków organicznych i ich mieszanin trudno rozpuszczalnych w wodzie. Bioreaktor do oczyszczania gazów zawierający aktywny biofilm mikroorganizmów i wyposażony w zraszacz oraz układ regulacji cyrkulującej cieczy, według wynalazku charakteryzuje się, tym, że w reaktorze (1) zabudowany jest ślimak (2), o co najmniej dwóch zwojach (7), w których wykonane są rowki, w układzie poprzecznym do osi prawo i lewoskrętnych, pokryte aktywnym biofilmem mikroorganizmów (4).

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest bioreaktor do oczyszczania gazów z lotnych związków organicznych i ich mieszanin trudno rozpuszczalnych w wodzie.

Z opisu zgłoszeniowego wynalazku EP1012253 (A1) znane jest wykorzystywanie mikroorganizmów do biodegradacji zanieczyszczeń i sposoby ich użycia. Wynalazek dotyczy wybranych mikroorganizmów zdolnych do biodegradacji zanieczyszczeń organicznych lub nieorganicznych, obecnych w glebie (ciałach stałych), cieczach lub gazach. Są to zanieczyszczenia priorytetowe, do których należą bardzo lotne związki organiczne (VOC), oporne zanieczyszczenia organiczne lub nieorganiczne zanieczyszczenia, takie jak amoniak lub siarczki. Wynalazek w szczególności odnosi się do biodegr adacji zanieczyszczeń organicznych przez mikroorganizmy z grupy grzybów, Nocardioforms/promieniowców i rodziny Pseudomonadacae, degradujących zanieczyszczenie albo pojedynczo, albo wspólnie, w fazie stałej/glebie, fazie gazowej/parowej lub w fazie ciekłej/wodnej; i transformujących nieorganic zne zanieczyszczenia, takie jak amoniak przez Nitrosomonas sp. i Nitrobacter sp. do azotanu z opcjonalną denitryfikacją siarkowodoru do siarki elementarnej przez Beggiatoa sp. i/lub Thiosphera pantotropha. Do stworzenia siedliska reakcji są używane nośniki porowate i sznurowe.

Z opisu zgłoszeniowego P.408337 znany jest bioreaktor strużkowy i sposób oczyszczania gazu zwłaszcza powietrza z lotnych związków organicznych i ich mieszanin trudno rozpuszczalnych w wodzie. Bioreaktor strużkowy do oczyszczania gazu, według wynalazku charakteryzuje się tym, że w zbiorniku umieszczona jest co najmniej jedna warstwa inertnego wypełnienia pokrytego aktywnym biofilmem mikroorganizmów i zraszacz umieszczony w górnej części zbiornika, między wlotem gazu a wypełnieniem, przy czym wylot oczyszczonego gazu znajduje się w dolnej części pobocznicy zbiornika, zaś w stożkowej dennicy umieszczone są zawory układu regulacji poziomu cieczy cyrkulującej. Sposób oczyszczania gazu charakteryzuje się tym, że gaz transportowany jest współprądowo z cieczą przez inertne złoże pokryte aktywnym biofilmem mikroorganizmów, przy czym złoże jest zraszane w sposób ciągły roztworem soli mineralnych w ilości 5 do 20 m /m h, zaś oczyszczany gaz rozprowadzany jest równomiernie wokół każdego punktu zraszającego.

Celem wynalazku jest konstrukcja bioreaktora z wykorzystaniem układu ślimakowego. Bioreaktor z układem ślimakowym zapewnia oczyszczanie mieszanin gazów przemysłowych z lotnych zwią zków organicznych (dalej zwanych w opisie LZO) i ich mieszanin, które cechuje trudna rozpuszczalność w wodzie.

Bioreaktor do oczyszczania gazu zawierający aktywny biofilm mikroorganizmów i wyposażony w zraszacz oraz układ regulacji cyrkulującej cieczy, według wynalazku charakteryzuje się tym, że w reaktorze zabudowany jest ślimak, o co najmniej dwóch zwojach, w których wykonane są rowki, w układzie poprzecznym do osi prawo i lewoskrętnych, pokryte aktywnym biofilmem mikro organizmów.

Korzystnie, oczyszczany gaz może płynąć współprądowo lub przeciwprądowo w stosunku do cieczy.

Podstawową zaletą bioreaktora z układem ślimakowym jest to, że aktywny film mikroorganizmów jest tworzony na rozwiniętych powierzchniach zwojów układu ślimakowego dlatego nie jest w ymagane tworzenie wypełnień o dużych objętościach skutkujących dużą objętością reaktora. Zwoje ślimaka są nacięte w charakterystyczny sposób tworząc rozwinięcie powierzchni poszczególnych zwojów, co zapewnia uzyskanie wymaganej ilości aktywnego złoża BIO przy równoczesnej optymalizacji objętości reaktora. Ponadto układ ślimakowy zapewnia stały, sterowany dopływ gazów oczyszczanych do złoża BIO umieszczonego na zwojach i zapewnia jego aktywność. Aktywność złoża BIO a tym samym efektywność procesu oczyszczania gazów przemysłowych z LZO jest zwiększana poprzez ruch ślimaka w kierunku przeciwnym (w układzie przeciwprądowym) do gazu oczyszczanego podawanego do reaktora BIO. W przypadkach gwałtowanej zmiany pracy instalacji produkcyjnej np. awarii ciągu technologicznym, kiedy następuje gwałtowny zrzut lub wzrost ilości gazu LZO do oczyszczenia układ ślimakowy zapewnia bezproblemową i natychmiastową zmianę kierunku przepływu gazów. Ilość zwojów ślimaka jest dobierana indywidualnie do potrzeb danej instalacji w zależności od zawartości LZO w gazach przemysłowych i wymaganego czasu do usunięcia LZO, zasad pracy instalacji przemysłowej i innych specyficznych wymagań.

Dodatkową zaletą wynalazku jest taka konstrukcja bioreaktora, która przy zmianie współprąd owym, w dół, przepływie gazu i cieczy umożliwia oczyszczanie dużych strumieni gazu bez niebezpieczeństwa spowodowania zachłystywania. Ponadto regulując ilość zwojów ślimaka i prędkość jego

PL 225 575 B1 obrotu można zapewnić odpowiedni do usuwanego zanieczyszczenia czas przebywania mieszaniny reakcyjnej w złożu. Istotne dla rozwiązania jest, że zraszająca złoże ciecz dostarcza mikroorganizmom składniki odżywcze jak również usuwa ze złoża szkodliwe dla nich produkty rozkładu zanieczyszczenia. Mogą one być usunięte bądź zneutralizowane w zbiorniku cyrkulującej cieczy. Bioreaktor według wynalazku jest łatwy w regulacji parametrów operacyjnych. Również łatwa jest kontrola nadmiaru biomasy w wypełnieniu. Dla jej usunięcia wystarczy przemycie złoża strumieniem cieczy większym o 50% od stosowanego w procesie.

Przedmiot wynalazku, w nie ograniczającym go przykładzie wykonania jest odtworzony na rysunku, na którym:

Fig. 1 przedstawia szkic bioreaktora w przekroju;

Fig. 2 przedstawia zwoje ślimaka w bioreaktorze;

Fig. 3 przedstawia przekrój jednego zwoju ślimaka.

P r z y k ł a d

Bioreaktor do oczyszczania gazów pracujący przy współprądowym przepływie gazu i cieczy zawiera zbiornik 1 w którym zabudowany jest ślimak 2, o sześciu zwojach 7, na których wykonane są rowki 8, w układzie poprzecznym do osi prawo i lewoskrętnych stanowiące wypełnienie na które są aplikowane mikroorganizmy. Aktywny film mikroorganizmów 4 jest utworzony na rozwiniętych powierzchniach zwojów 7 ślimaka 2. Aktywny film mikroorganizmów składa się z k olonii bakterii aerobowych. W górnej części reaktora 1 poniżej wlotu 5 gazu zanieczyszczonego, jest usytuowany zraszacz 3 zawierający punkty zraszające, dostosowaną do przekroju kolumny, je dnak w ilości nie mniejszej niż 100/m reaktora.

Zanieczyszczone powietrze rozprowadzane jest równomiernie wokół każdego punktu zraszającego. Wylot 6 oczyszczonego gazu z LZO znajduje się w dolnej części pobocznicy zbiornika 1, zaś w stożkowej dennicy 9 umieszczone są zawory 10 układu regulacji poziomu cieczy cyrkulującej. Dennica 9 wypełniona jest roztworem, na taką wysokość, aby oczyszczone powietrze kierowane było w całości do wylotu 6. Zależnie od pracy instalacji przemysłowej, czyli obciążenia złoża BIO, w odstępach około co 24 godziny około 10% objętości cyrkulującego w instalacji roztworu soli mineralnych jest zastępowane świeżym roztworem stosownych soli mineralnych, co zapewnia mikroorganizmom dostępność składników niezbędnych dla ich prawidłowego funkcjonowania.

Claims (2)

1. Bioreaktor do oczyszczania gazów zawierający aktywny biofilm mikroorganizmów i wyposażony w zraszacz oraz układ regulacji cyrkulującej cieczy, znamienny tym, że w reaktorze (1 zabudowany jest ślimak (2), o co najmniej dwóch zwojach (7), w których wykonane są rowki (8), w układzie poprzecznym do osi prawo i lewoskrętnych, pokryte aktywnym biofilmem mikroorganizmów (4).

2. Bioreaktor według zastrz. 1, znamienny tym, że oczyszczany gaz może płynąć współprądowo lub przeciwprądowo w stosunku do cieczy.