PT88794B

PT88794B - Processo para a transformacao microbiologica de substancias nocivas contendo enxofre em gases de escape

Info

Publication number: PT88794B
Application number: PT88794A
Authority: PT
Inventors: Ludwig Berzaczy; Walter Etzenberger; Lothar Kloimstein; Erwin Niedermayer; Alfred Schmidt; Andreas Windsperger
Original assignee: Waagner Biro Ag
Priority date: 1987-10-19
Filing date: 1988-10-19
Publication date: 1993-01-29
Also published as: EP0312958B1; PL275352A1; ES2040809T3; DE3880425D1; SU1837945A3; BR8805663A; HUT51172A; CS687088A3; CS277304B6; PL158304B1; DD275621A5; BG51254A3; AT388313B; CN1013735B; CA1302930C; JPH01231925A; CN1039190A; ATA275287A; HU202770B; US4968622A

Description

DESCRIÇÃO

O presente invento diz respeito a um processo para a transformação microbiológica de substâncias nocivas de gases de escape que contêm enxofre, essencialmente H₂S, CS₂ e/ou COS, mas também tioalcoois, tioéteres e tiofenos, em ácidos diluídos, e à sua eliminação, principalmente de gases de escape que se formam no fabrico de materiais sintéticos.

E conhecido que o ar misturado com as substâncias nocivas acima mencionadas, é utilizado como ar de combustão em geradores de vapor ou como meio de ventilação em estações de tratamento de esgotos. Como no entanto o correspondente consumo de oxigénio representa o critério que limita a quantidade, e como na maioria dos casos o ar evacuado ou os gases de escape que se torna necessário depurar, são em muito maiores quantidades, o depuramento completo destes gases de escape fétidos com uma ,1 i

yí

-2concentração relativamente pequena de gases poluentes é um problema não solucionado.

Também são conhecidos processos de adsorção para a separação de F^S e CS₂ de gases de escape de fibras viscose. Assim, H₂S pode ser adsorvido através de carvão activado de grande porosidade e impregnado com Kl, enquanto CS₂ é adsorvido através de carvão activado de pequena porosidade. A regeneração do carvão activado carregado de enxofre é feita através de CS₂ líquido; 0 H₂S0₄ é lavado com água; 0 CS₂ é dissolvido através de vapor de água. Num outro processo é utilizado carvão pobre em metais pesados para a oxidação de H₂S. 0 H₂S0₄ que se forma em pequenas quantidades, é neutralizado através de NH^.

Nos dois processos, as fases do processo, oxidação de H₂S e adsorção de CS₂, podem ser realizados através de um adsorvente ou, quando existe uma concentração maior, também através de dois adsorventes separados.

Também estão a ser utilizados processos de combinação que se compõem de uma lavagem com alcali para a eliminação de H₂S e da adsorção de CS₂ através de carvão activado.

Estes últimos processos também não são apropriados para a depuração de grandes quantidades de gases de escape com concentração diminuta de gases poluentes.

objectivo desta invenção é neutralizar os inicialmente mencionados componentes nocivos de gases também em concentrações mais pequenas, para que os compostos que daí resultam possam ser ou vendidos ou utilizados, ou que no mínimo fiquem inertes tanto quanto possível.

A invenção é caracterizada por o gás de escape ser conduzido através de um reactor com corpos de enchimento, cujos corpos de enchimento são mantidos permanentemente húmidos e carregados de microorganismos imobilizados, da família Thiobacillaceae, preferencialmente Thiobacillus, tiooxidans, e por o líquido que sai às gotas dos corpos de enchimento e que contem as substâncias nocivas oxidadas pelos microorganismos, de preferência compostos ácidos de enxofre, ser neutralizado, sendo as substâncias nocivas oxidadas transformadas em sais, que em parte são transportados para fora, e a perda de volume compensada por água limpa, enquanto o resto do líquido com os sais diluídos permanece no sistema. Aspectos essenciais da invenção são indicados nas reivindicações.

A invenção é explicada através de um exemplo e de um desenho em esquema do processo.

No fabrico de fibra sintética, celofane, filaças de celulose ou fio contínuo é formado um gás de escape de aproximadamente 50.000 até 700.000 m³/t de produto que contém, conforme a fase do processo, concentrações diferentes de H₂S, CS₂ e/ou COS (correntes de gases ricos, correntes de gases pobres). Em geral, os gases ricos podem servir para a recuperação rentável dos componentes de enxofre. Os gases pobres, de qualquer modo, representam um problema de cheiro e contêm sobretudo

-4até 3.000 ppm CS₂, 1.000 ppm H₂S e/ou COS. Uma parte deste gás de escape é depurado dentro dum reactor de ensaio com um diâmetro de 30 cm e com uma capacidade útil de 115 1. Este reactor é cheio de corpos de enchimento que estão carregados de bactérias provenientes do lodo do esgoto da estação de tratamento de esgotos da empresa e que são na sua maioria bactérias da família Thiobacillaceae. Estas bactérias nos corpos de enchimento foram imobilizadas após um tempo de adaptação de aproximadamente uma semana. 0 gás de escape a depurar percorre o reactor de baixo para cima, e é bombeada água em sentido contrário numa proporção de 20 até 100 1 por hora com o objectivo de levar para fora os produtos de assimilação que se formaram. Esta água é conduzida em circulação, e antes da sua entrada para o reactor é efectuada uma regulação contínua do valor do pH entre 3 até 10 pH. Ao passar o sistema, nos exemplos mencionados adiante, o valor do pH baixa aproximadamente 1 até 5 unidades. Com o objectivo de transportar os produtos de assimilação que se formaram, é retirada da circulação aproximadamente 11 de líquido por hora e substituído por água limpa. 0 sulfato que se formou pode ser precipitado no líquido retirado através de água de cal. Assim, efectua-se em parte a recuperação da solução alcalina que foi utilizada para a neutralização. Para satisfazer as exigências dos organismos no que respeita a oligoelementos e matérias inorgânicas, como fósforo e azoto, foi misturada com a água limpa uma solução correspondente de elementos nutritivos ou sais de oligoelementos, como os que são utilizados para o cultivo dos Thiobacillaceae. A transformação de componentes que contêm enxofre através das bactérias é efectuada segundo as equações seguintes.

,4

--..

H₂S	+	2°₂	—> h₂so₄
cs₂	+	40₂	+ 2H₂0 —> 2H₂S0₄ + C0₂
cos	+	20₂	+ h₂o —> h₂so₄ + co₂

Nas tabelas seguintes é indicada a eliminação de H₂S e CS₂ em função da quantidade de gás com que foi misturada:

-) 1) Eliminação de H₂S

passagem de gás m³/h	concentração gás bruto Vppm	concentração gás depurado Vppm	eliminação %
10	20	não detectável	100
15	20	não detectável	100
20	20	vestígios	100
30	20	1	95
40	20	4	80

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2) Eliminação de CS₂

passagem de gás m³/h	concentração gás bruto Vppm	concentração gás depurado Vppm	eliminação %
10	80	não detectável	100
15	90	7	92
20	90	8	91
30	80	19	78
40	80	42	42

Os produtos de assimilação que saiem do reactor são neutralizados através da adição de uma solução alcalina (soda cáustica ou potassa cáustica), de modo que se formam essencialmente sais solúveis que são mantidos em circulação. Com o objectivo de evitar uma concentração dos sais no líquido circulante, na medida em que aumentam os iões no reactor, é retirada do recipiente de neutralização uma quantidade de solução salina e substituída pela quantidade correspondente de água limpa. Como a solução de soda cáustica e/ou de potassa cáustica são relativamente dispendiosas, uma parte delas pode ser recuperada através da adição de água de cal, em que deve ser respeitada aproximadamente a seguinte equação:

Na₂SO₄ + Ca(0H)₂ —>

2Na0H + CaS0₄.

-70 CaS0₄ pode ser precipitado ou concentrado enquanto o resto é relativamente pobre em sulfatos e, assim, pode ser descarregado através da estação de tratamento de esgotos ou então reconduzido aos circuitos internos.

Na FIG. seguinte é representado um esquema do circuito do processo.

Na fábrica química (1) que produz fibra sintética, celofane, filaças de celulose ou fio contínuo, além do gás de escape também existe a descarga de água que contém enxofre e que é depurada biológicamente na estação de tratamento de esgotos (2). A água depurada, quando não é possível a sua utilização no circuito interno, é conduzida para o emissário (3). Na estação biológica de tratamento de esgotos formam-se bactérias de enxofre que são imobilizadas nos corpos de enchimento habituais. Estes corpos de enchimento são introduzidos num reactor de corpos de enchimento (4) e ali mantidos permanentemente húmidos. Para esta operação naturalmente é adequada sobretudo a água depurada rica em elementos nutritivos e misturada com as bactérias de enxofre, da estação de tratamento de esgotos (2). Através do reactor e em sentido contrário ao da corrente do líquido, o gás de escape que se forma na fábrica (1), é introduzido através da conduta (5) no líquido de humidificação dos corpos de enchimento e conduzido pelo interior da camada dos corpos de enchimento, em que as bactérias prendem os compostos do gás de escape que contêm enxofre. 0 produto da assimilação é ácido sulfúrico que, separado através do líquido que escorre às gotas, se junta na bacia (6) do reactor (4). Esta solução acidulada é misturada

-8num outro reactor (7) com uma solução alcalina, nomeadamente de soda cáustica ou potassa cáustica, de modo que se forma um sal que é conduzido para um terceiro reactor (8), onde os sais solúveis são transformados através da adição de água de cal em cristais pouco solúveis. Estes podem ser retirados do processo para serem armazenados num depósito (9) ou para serem utilizados. 0 resto, pobre em sulfatos, pode ser conduzido através da estação de tratamento de esgotos para o emissário (3). 0 líquido que se junta no reactor (8) é na sua maioria soda cáustica ou potassa cáustica que são reconduzidos para o reactor (7) com o objectivo de evitar uma perda de produtos químicos. A separação dos dois reactores (7) e (8) é feita essencialmente com o objectivo de conseguir por um lado uma concentração da solução e por outro também uma separação do circuito bacteriológico do circuito de gesso, de modo que formações de cristais no reactor (7) se tornem impossíveis.

Claims

RE I V INDICAÇÕES

1^a.- Processo para a transformação microbiológica de substâncias nocivas contendo enxofre, essencialmente H₂S, CS₂ e/ou COS, e que se encontram em gases de escape, mas também de tioalcoois, tioéteres e tiofenos, em ácidos diluídos e, para a sua eliminação, nomeadamente de gases de escape no fabrico de materiais sintéticos, caracterizado por o gás de escape ser conduzido através de um reactor de corpos de enchimento, cujos corpos de enchimento são mantidos permanentemente húmidos e carregados de microorganismos imobilizados da família Thiobacillaceae, de preferência Thiobacillus tiooxidans e, por o líquido, que sai às gotas dos corpos de enchimento contendo as substancias nocivas oxidadas através dos microorganismos, essencialmente compostos ácidos de enxofre, ser neutralizado, sendo as substâncias nocivas oxidadas transformadas em sais que em parte são retirados e a perda de volume compensada por água limpa, enquanto o líquido restante com os sais diluídos permanece no sistema.
2^a.- Processo para a transformação microbiológica de substâncias nocivas contendo enxofre, segundo a reivindicação 1, caracterizado por o gás de escape ser conduzido em sentido contrário ao do líquido que humidifica os corpos de enchimento, que no seu essencial consiste num líquido reciclado que contém sais nomeadamente iões sulfato, ao qual é adicionada água limpa misturada com oligoelementos ou água depurada dos esgotos, de modo que o aumento de concentração dos

Jl

-10iões originado pelos líquidos a entrar e a sair, é eliminado do sistema.
3⁹.- Processo para a transformação microbiológica de substâncias nocivas contendo enxofre, segundo as reivindicações 1 e 2, caracterizado poro líquido que sai do reactor ser neutralizado num recipiente de depuração através da adição de NaOH ou KOH e, o aumento de concentração de iões ser eliminado.
4⁹.- Processo para a transformação microbiológica de substâncias nocivas contendo enxofre, segundo a reivindicação 3, caracterizado por os iões sulfato serem extraídos da solução saída do reactor através da adição de Ca(0H)₂ e, por os sais de cálcio que se formam serem transportados para fora, enquanto a solução alcalina que está a surgir, essencialmente solução de NaOH e/ou KOH é reciclada para o recipiente de depuração e, por serem mantidos os limites de solubilidade na área do reactor.
5^S.- Processo para a transformação microbiológica de substâncias nocivas contendo enxofre, segundo a reivindicação 1, caracterizado por ser mantida no reactor uma temperatura de 15 até 30^sC, de preferência 20 até 25^aC.
6⁹.- Processo para a transformação microbiológica de substâncias nocivas contendo enxofre, segundo a reivindicação 1, caracterizado por as bactérias de enxofre que se formaram na estação biológica de tratamento de esgotos serem imobilizadas em corpos de enchimento habituais antes da sua utilização no reactor.