RU84738U1

RU84738U1 - MOBILE COMPLEX FOR MICROBIOLOGICAL CLEANING OF AIR FLOWS FROM VAPORS OF TOXIC AND FULFORENTLY Smelling Volatile ORGANIC COMPOUNDS

Info

Publication number: RU84738U1
Application number: RU2009105187/22U
Authority: RU
Inventors: Виталий Георгиевич Жуков; Андрей Александрович Веприцкий; Владимир Олегович Попов; Михаил Николаевич Кузьменко; Александр Иванович Подколзин; Марина Владимировна Пантелеева
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Инновационные биотехнологии" (ООО "Инновационные биотехнологии")
Priority date: 2009-02-16
Filing date: 2009-02-16
Publication date: 2009-07-20

Abstract

1. Передвижной комплекс для микробиологической очистки воздушных потоков от паров токсичных и дурно пахнущих летучих органических соединений, отличающийся тем, что он содержит корпус, внутри которого установлен, по меньшей мере, один носитель, на который нанесена, по меньшей мере, одна культура микроорганизмов, над носителем размещена, по меньшей мере, одна форсунка, предназначенная для подачи питательной среды и подключенная посредством насоса к баку с питательной средой, на корпусе закреплены средство подключения очищаемого потока и средство отвода очищенного потока, до носителя установлено средство, обеспечивающее увлажнение и/или изменение температуры очищаемого потока, при этом комплекс дополнительно содержит вентилятор в качестве побудителя движения очищаемого потока, причем корпус, вентилятор и средство, обеспечивающее увлажнение и/или изменение температуры очищаемого потока, установлены на переносимой платформе. ! 2. Комплекс по п.1, отличающийся тем, что средство, обеспечивающее увлажнение и/или изменение температуры очищаемого потока, представляет собой роторный теплообменник. ! 3. Комплекс по п.1, отличающийся тем, что он дополнительно содержит, по меньшей мере, один датчик температуры жидкости, установленный в емкости со средой для увлажнения биокатализатора, один датчик температуры воздуха, установленный в поступающем на очистку потоке воздуха перед средством его подачи на слой механического носителя, и, по меньшей мере, один датчик уровня жидкости, установленный в емкости средства, обеспечивающего увлажнение и/или изменение температуры очищаемого потока, и/или в емкости со средой для увла�1. A mobile complex for microbiological cleaning of air flows from vapors of toxic and foul-smelling volatile organic compounds, characterized in that it contains a housing inside which at least one carrier is mounted on which at least one microorganism culture is applied, at least one nozzle is placed above the carrier, designed to supply a nutrient medium and connected by means of a pump to a tank with a nutrient medium, means for connecting the cleaned flow and with a means of discharging the purified stream, a means is installed to the carrier to ensure humidification and / or a change in the temperature of the stream to be cleaned, the complex additionally comprising a fan as an inducer of the movement of the stream to be cleaned, the casing, a fan and means for moisturizing and / or changing the temperature of the stream being cleaned installed on a portable platform. ! 2. The complex according to claim 1, characterized in that the means for moisturizing and / or changing the temperature of the cleaned stream is a rotary heat exchanger. ! 3. The complex according to claim 1, characterized in that it further comprises at least one liquid temperature sensor installed in a container with a medium for humidification of the biocatalyst, one air temperature sensor installed in the incoming air stream to be cleaned before its supply on a layer of a mechanical carrier, and at least one liquid level sensor installed in a container of a means providing humidification and / or temperature change of the stream being cleaned, and / or in a container with a medium for

Description

Техническое решение относится к области очистки газовоздушных смесей микробиологическими методами и может быть использовано, предпочтительно, для проведения модельных лабораторных исследований и натурных полевых испытаний при отработке процессов микробиологической очистки промышленных, вентиляционных газо-воздушных смесей от вредных парогазовых примесей, применительно к условиям деревообрабатывающей, машиностроительной, химической, перерабатывающей и других отраслей промышленности, а также дезодорации вентиляционных выбросов, образующихся в процессе очистки городских канализационных стоков.The technical solution relates to the field of gas-air mixtures purification by microbiological methods and can be used, preferably, for conducting model laboratory studies and field tests during the development of microbiological processes for industrial, ventilation gas-air mixtures from harmful vapor-gas impurities, as applied to the conditions of woodworking, machine-building, chemical, processing and other industries, as well as deodorization of ventilation emissions, generated in the process of cleaning urban sewage.

Известен (RU, патент 36263) биофильтр для очистки воздуха от органических загрязняющих веществ, содержащий корпус, в котором размещены носитель микроорганизмов, система подкормки микроорганизмов, емкость орошающего раствора, средства подвода и отвода загрязненного воздуха, причем в качестве носителя использован полимер, в емкость орошающего раствора введен дополнительный носитель микроорганизмов и подвод сжатого воздуха для интенсификации процесса очистки воды от растворенных загрязняющих веществ. Кроме того, биофильтр может дополнительно содержать каплеуловитель для предотвращения уноса капель воды с микроорганизмами, а также содержит ячейку определения рН питательного раствора.Known (RU, patent 36263) is a biofilter for purifying air from organic pollutants, comprising a housing in which a carrier of microorganisms is placed, a microorganism feeding system, an irrigation solution tank, means for supplying and discharging contaminated air, and a polymer is used as a carrier in the irrigation tank the solution introduced an additional carrier of microorganisms and the supply of compressed air to intensify the process of water purification from dissolved pollutants. In addition, the biofilter may further comprise a droplet eliminator to prevent entrainment of water droplets with microorganisms, and also contains a cell for determining the pH of the nutrient solution.

Недостатком известного биофильтра можно признать отсутствие возможности его быстрого перемещения, что затрудняет применение его в качестве оборудования, используемого при разработке технологии микробиологической очистки вентиляционных газо-воздушных выбросов с использованием конкретной установки. Известно (RU, патент 2085264) устройство микробиологической очистки воздуха, содержащее корпус, патрубок подводящего воздуховода, выходной патрубок, биологически активные слои, элементы орошения биологически активных слоев питательным раствором, фильтр системы орошения питательным раствором, насос системы орошения, органы регулировки подачи питательного раствора на биологически активные слои, емкость с питательным раствором, линию подачи пара для стерилизации питательного раствора, каплеуловитель I ступени, каплеуловитель II ступени, систему электронного управления системой орошения.A disadvantage of the known biofilter can be recognized as the lack of the ability to quickly move it, which makes it difficult to use it as equipment used in the development of microbiological treatment technology for ventilation gas-air emissions using a specific installation. It is known (RU, patent 2085264) a device for microbiological air purification, comprising a housing, a supply duct pipe, an output pipe, biologically active layers, irrigation elements of biologically active layers with a nutrient solution, an irrigation system filter with a nutrient solution, an irrigation system pump, and nutrient solution supply adjustment organs to biologically active layers, a container with a nutrient solution, a steam supply line for sterilizing the nutrient solution, a droplet eliminator of the first stage, a droplet eliminator of the second stage, sys electronic control irrigation system to him.

Недостатком известного биофильтра можно признать отсутствие возможности его быстрого перемещения, что затрудняет применение его в качества оборудования, используемого при разработке технологии микробиологической очистки вентиляционных газо-воздушных выбросов с использованием конкретной установки.A disadvantage of the known biofilter can be recognized as the lack of the ability to quickly move it, which makes it difficult to use as the equipment used in the development of microbiological treatment technology for ventilation gas-air emissions using a specific installation.

Известен также (RU, патент 2119950) биоабсорбер для очистки газовоздушных выбросов, содержащий корпус со штуцерами для подачи и выведения воздуха, узел орошения, расположенный в верхней части корпуса, сборник суспензии микроорганизмов, циркуляционный насос, соединенный системой трубопроводов с узлом орошения в замкнутый контур, причем под узлом орошения расположены ориентированные в вертикальной плоскости насадочные листы, а узел орошения выполнен в виде системы оросителей, расположенных над насадочными листами. Предпочтительно между насадочными листами расположены неплоскостные сетки, а узел орошения содержит переключатель потоков.Also known (RU, patent 2119950) is a bioabsorber for cleaning gas-air emissions, comprising a housing with fittings for supplying and removing air, an irrigation unit located in the upper part of the housing, a microorganism suspension collector, a circulation pump connected by a piping system to an irrigation unit in a closed loop, moreover, under the irrigation unit there are nozzle sheets oriented in a vertical plane, and the irrigation unit is made in the form of a system of irrigators located above the nozzle sheets. Preferably, non-planar nets are located between the nozzle sheets, and the irrigation unit comprises a flow switch.

Недостатком известного биофильтра можно признать отсутствие возможности его быстрого перемещения, что затрудняет применение его в качестве оборудования, используемого при разработке технологии микробиологической очистки вентиляционных газо-воздушных выбросов с использованием конкретной установки.A disadvantage of the known biofilter can be recognized as the lack of the ability to quickly move it, which makes it difficult to use it as equipment used in the development of microbiological treatment technology for ventilation gas-air emissions using a specific installation.

Техническая задача, решаемая посредством разработанной конструкции установки микробиологической очистки газо-воздушных смесей, состоит в создании блочной мобильной установки микробиологической очистки газо-воздушных смесей.The technical problem, solved by means of the developed design of the microbiological purification of gas-air mixtures, is to create a block mobile installation of microbiological purification of gas-air mixtures.

Технический результат, получаемый при реализации разработанной конструкции установки микробиологической очистки газо-воздушных смесей, состоит в обеспечении возможности лабораторного моделирования и практической отработки технологических режимов микробиологической очистки вентиляционных выбросов в условиях реальных производственных процессов.The technical result obtained by the implementation of the developed design of the microbiological treatment unit for gas-air mixtures consists in the possibility of laboratory modeling and the practical development of technological modes of microbiological treatment of ventilation emissions in real production processes.

Для достижения указанного технического результата предложено использовать разработанный передвижной комплекс для микробиологической очистки воздушных потоков от паров токсичных и дурно пахнущих летучих органических соединений. Разработанный передвижной комплекс содержит корпус, внутри которого установлен, по меньшей мере, один носитель, на который нанесена, по меньшей мере, одна культура микроорганизмов, над носителем размещена, по меньшей мере, одна форсунка, предназначенная для подачи питательной среды и подключенная посредством насоса к баку с питательной средой, на корпусе закреплены средство подключения очищаемого потока и средство отвода очищенного потока, до носителя установлено средство, обеспечивающее увлажнение и/или изменение температуры очищаемого потока, при этом комплекс дополнительно содержит вентилятор в качестве побудителя движения очищаемого потока, а корпус, вентилятор и средство, обеспечивающее увлажнение и/или изменение температуры очищаемого потока, установлены на переносимой, предпочтительно, вилочным погрузчиком платформе. Предпочтительно средство, обеспечивающее увлажнение и/или изменение температуры очищаемого потока, представляет собой роторный теплообменник. Комплекс может дополнительно содержать, по меньшей мере, один датчик температуры жидкости, установленный в емкости со средой для увлажнения биокатализатора, один датчик температуры воздуха, установленный в поступающем на очистку потоке воздуха перед средством его подачи на слой механического носителя, и, по меньшей мере, один датчик уровня жидкости, установленный в емкости средства, обеспечивающего увлажнение и/или изменение температуры очищаемого потока, и/или в емкости со средой для увлажнения биокатализатора. В случае использования датчиков комплекс может дополнительно содержать блок управления и сигнализации, у которого ко входам подключены указанные датчики, а выходы подключены к насосу, вентилятору и нагревателям. Для удобства транспортировки и использования корпус может быть выполнен из двух частей.To achieve the specified technical result, it is proposed to use the developed mobile complex for microbiological cleaning of air flows from vapors of toxic and foul-smelling volatile organic compounds. The developed mobile complex comprises a housing, inside of which at least one carrier is mounted, on which at least one culture of microorganisms is applied, at least one nozzle is arranged above the carrier, intended for supplying a nutrient medium and connected via a pump to a tank with a nutrient medium, means for connecting the cleaned stream and means for removing the cleaned stream are fixed to the housing, a means is installed to the carrier that provides humidification and / or temperature change th stream, wherein the complex further comprises a fan as an incentive brushing motion flow and the housing, and fan means for providing moisture and / or change in temperature to be cleansed stream, installed on a portable, preferably by forklift platform. Preferably, the means for wetting and / or changing the temperature of the stream to be cleaned is a rotary heat exchanger. The complex may further comprise at least one liquid temperature sensor installed in a container with a medium for humidifying the biocatalyst, one air temperature sensor installed in the incoming air stream to be cleaned before it is supplied to the mechanical carrier layer, and at least one liquid level sensor installed in the tank of the means for moistening and / or changing the temperature of the cleaned stream, and / or in the tank with the medium for humidification of the biocatalyst. In the case of using sensors, the complex may additionally contain a control and alarm unit, in which the specified sensors are connected to the inputs, and the outputs are connected to the pump, fan and heaters. For ease of transportation and use, the housing can be made of two parts.

Схема передвижного комплекса в базовом варианте комплектации приведена на фиг.1, при этом использованы следующие обозначения: корпус биореактора 1, носитель 2 биокатализатора, форсунки 3, увлажнитель/теплообменник 4, бак 5 с питательной средой, водяной насос 6, клапан 7 регулятора уровня питательной среды в баке 5, сепаратор 8, вентилятор 9, магистральный воздуховод 10 вентиляции.The layout of the mobile complex in the basic configuration is shown in Fig. 1, with the following notation used: bioreactor housing 1, biocatalyst carrier 2, nozzles 3, humidifier / heat exchanger 4, tank 5 with nutrient medium, water pump 6, valve 7 of the nutrient level regulator environment in the tank 5, the separator 8, the fan 9, the main duct 10 ventilation.

В базовом варианте реализации передвижной комплекс обладает следующими конструктивными особенностями.In the basic implementation, the mobile complex has the following design features.

Направление движения потока воздуха в биореакторе происходит сверху вниз под действием побудителя движения потока, который может быть установлен как перед корпусом, так и после него. Диаметр подводящего и отводящего воздуховода от 100 до 200 мм (рекомендуемый 125 мм).The direction of movement of the air flow in the bioreactor is from top to bottom under the influence of the flow motive, which can be installed both in front of the body and after it. The diameter of the inlet and outlet ducts is from 100 to 200 mm (recommended 125 mm).

Используемый теплообменник способен увлажнять и подогревать/охлаждать поступающий в биореактор воздух. Ширина выходного отверстия теплообменника должна максимально соответствовать ширине входного окна корпуса биореактора. Комплекс должен быть обеспечен подводом воды, клапанной системой регуляции уровня жидкости, стеклянным (пластмассовым) указателем уровня жидкости с двухходовым краном (обеспечивает измерение как уровня жидкости, так и внутреннего давления/разряжения над поверхностью жидкости относительно атмосферного), сливным патрубком с краном, трубчатыми электронагревателями (2-3 шт) общей мощностью не менее 4 кВт (лучше - 2×2 кВт или 3×1,5 кВт) и, желательно, термодатчиком аварийной системы контроля перегрева и замерзания.The used heat exchanger is able to moisten and heat / cool the air entering the bioreactor. The width of the outlet of the heat exchanger should be as close as possible to the width of the input window of the bioreactor body. The complex should be provided with a water supply, a valve system for regulating the liquid level, a glass (plastic) liquid level indicator with a two-way valve (provides measurement of both the liquid level and internal pressure / discharge above the liquid surface relative to atmospheric), a drain pipe with a tap, and tubular electric heaters (2-3 pcs) with a total power of at least 4 kW (preferably 2 × 2 kW or 3 × 1.5 kW) and, preferably, a temperature sensor of the emergency system for monitoring overheating and freezing.

Загрязненный воздух, предварительно нормализованный по температуре и увлажненный, поступает в корпус биореактора через прямоугольное окно в верхней части боковой стенки. Конструкция предусматривает наличие двух симметричных окон в боковых стенках корпуса биореактора для повышения универсальности схемы его подключения к воздуховодам в реальных производственных помещениях (неиспользуемое окно закрывается заглушкой.Polluted air, previously normalized in temperature and humidified, enters the bioreactor body through a rectangular window in the upper part of the side wall. The design provides for the presence of two symmetric windows in the side walls of the bioreactor body to increase the versatility of the circuit for connecting it to air ducts in real industrial premises (an unused window is closed with a plug.

Рабочая зона биореактора имеет прямоугольное сечение с полезной площадью 2250 см². Высота рабочей зоны не более 1000 мм. Количество решеток (носителей) с биокатализатором - 2 шт. Расстояние между решетками - 500 мм (от опоры до опоры). Решетки должны перекрывать всю площадь сечения реактора.The working area of the bioreactor has a rectangular cross section with a useful area of 2250 cm ² . The height of the working area is not more than 1000 mm. The number of gratings (carriers) with a biocatalyst is 2 pcs. The distance between the grilles is 500 mm (from support to support). Grids should cover the entire cross-sectional area of the reactor.

Решетки должны легко выниматься. Нижняя решетка должна выдерживать значительные нагрузки для обеспечения возможности проведения экспериментов с биокатализатором, заполняющим весь объем рабочей зоны (800-850 мм высоты).Lattices should be easily taken out. The lower lattice must withstand significant loads to enable experiments with a biocatalyst filling the entire volume of the working area (800-850 mm in height).

Каждый слой биокатализатора имеет свою систему форсунок для орошения с вентилем регулятора расхода. Предусмотрена возможность наращивания производительности системы орошения за счет форсунок большей производительности.Each biocatalyst layer has its own nozzle system for irrigation with a flow regulator valve. It is possible to increase the productivity of the irrigation system due to nozzles of greater productivity.

Форсунки должны обеспечивать равномерное увлажнение по всей поверхности решетки. Расстояние от носика форсунки до дна решетки - максимально возможное.Nozzles should provide uniform humidification over the entire surface of the grill. The distance from the nozzle nozzle to the bottom of the grill is the maximum possible.

Количество форсунок над каждым слоем биокатализатора - 6 шт.The number of nozzles above each biocatalyst layer is 6 pcs.

Верхняя и нижняя группы форсунок системы орошения должны легко демонтироваться. После демонтажа любого из уровней системы орошения корпус биореактора должен оставаться герметичным.The upper and lower groups of nozzles of the irrigation system should be easily dismantled. After dismantling any of the levels of the irrigation system, the bioreactor body must remain airtight.

Биореактор устанавливают на переносной платформе таким образом, чтобы был обеспечен слив воды самотеком в канализацию.The bioreactor is installed on a portable platform so that gravity drains into the sewer.

Конструкция дверцы (крепление и размеры дверцы, наличие прозрачного смотрового окна) обеспечивает легкий доступ ко всем слоям биокатализатора и к форсункам, а также возможность визуального осмотра слоев биокатализатора без демонтажа установки. Днище корпуса биореактора имеет патрубок с краном для слива жидкости (самотеком) в канализационную систему.The door design (fastening and door dimensions, the presence of a transparent viewing window) provides easy access to all layers of the biocatalyst and nozzles, as well as the ability to visually inspect the layers of the biocatalyst without dismantling the unit. The bottom of the bioreactor housing has a pipe with a tap for draining the liquid (by gravity) into the sewer system.

Водяной насос должен обеспечивать подачу питательной среды в систему орошения с давлением не менее 3 атм. До насоса раствор должен проходить через грубый сетчатый фильтр. Между насосом и системой развода орошающего раствора по форсункам установлен фильтр тонкой очистки воды. После фильтра желательно включить в систему манометр для контроля уровня рабочего давления форсунок. Объем жидкости в баке (нижняя часть корпуса биореактора) - около 150 литров. На баке должны быть установлены регулятор уровня (поплавковый или электроклапан), патрубки для отбора раствора к насосу, общего слива и аварийно-переливной системы. Должны быть предусмотрены патрубки для подвода воды из системы внешнего водоснабжения, а также концентрата из емкости с концентрированным питательным раствором и рН-коректирующего раствора. Материал бака - сталь нержавеющая (12Х18Н10Т).The water pump must provide a supply of nutrient medium to the irrigation system with a pressure of at least 3 atm. Before the pump, the solution must pass through a coarse strainer. Between the pump and the system for distributing the irrigation solution through the nozzles, a fine water filter is installed. After the filter, it is advisable to include a pressure gauge in the system to control the level of the working pressure of the nozzles. The volume of fluid in the tank (lower part of the bioreactor body) is about 150 liters. The tank must have a level regulator (float or solenoid valve), nozzles for taking the solution to the pump, a general drain and emergency overflow system. Pipes should be provided for supplying water from an external water supply system, as well as concentrate from a container with a concentrated nutrient solution and a pH-correcting solution. The material of the tank is stainless steel (12X18H10T).

Комплекс работает следующим образом. Модельная паро-воздушная смесь или загрязненный воздух из вентиляционной системы предприятия поступает через вентилятор и увлажнитель в биореактор, где проходит очистку от примесей за счет жизнедеятельности специализированных бактерий, входящих в состав биокатализатора, после чего выводится наружу или возвращается обратно в общий воздуховод вентиляционной системы предприятия (см. фиг.1).The complex works as follows. The model vapor-air mixture or contaminated air from the ventilating system of the enterprise enters through the fan and humidifier into the bioreactor, where it is purified from impurities due to the vital activity of the specialized bacteria that make up the biocatalyst, and then it is brought out or returned to the general duct of the enterprise's ventilation system ( see figure 1).

Разработанный передвижной комплекс для микробиологической очистки воздушных потоков от паров токсичных и дурно пахнущих летучих органических соединений был использован для проведения полевых испытаний по отработке технологии микробиологического удаления сероводорода из вентиляционных выбросов цеха механической обработки осадка Курьяновских очистных сооружений (г.Москва). На носитель, выполненный из водостойкого биологически устойчивого пенополиуретана с открытопористой структурой и с размером пор порядка 3-5 мм (30 PPSI) была нанесена смешанная культура Thiobacillus thiooxidans, Thiobacillus neapolitanus и Thiobacillus thioparus. Из приведенной диаграммы мониторинга комплекса (см. фиг.2) по сероводороду с очевидностью следует высокая эффективность разработанного комплекса.The developed mobile complex for microbiological cleaning of air flows from vapors of toxic and foul-smelling volatile organic compounds was used to conduct field tests to develop the technology of microbiological removal of hydrogen sulfide from ventilation emissions from the sludge mechanical treatment plant in the Kuryanovsky treatment facilities (Moscow). A mixed culture of Thiobacillus thiooxidans, Thiobacillus neapolitanus and Thiobacillus thioparus was applied to a carrier made of a water-resistant biologically stable polyurethane foam with an open-porous structure and pore size of the order of 3-5 mm (30 PPSI). From the above monitoring diagram of the complex (see figure 2) for hydrogen sulfide obviously follows the high efficiency of the developed complex.

По итогам работы было сформулировано техническое задание на разработку оборудования для очистки от сероводорода вентиляционных выбросов цеха механической обработки осадка Курьяновских очистных сооружений (г.Москва).Based on the results of the work, a technical task was formulated for the development of equipment for the purification of ventilation emissions from hydrogen sulfide from the sludge mechanical treatment shop at the Kuryanovsky treatment facilities (Moscow).

Claims

1. A mobile complex for microbiological cleaning of air flows from vapors of toxic and foul-smelling volatile organic compounds, characterized in that it contains a housing inside which at least one carrier is mounted on which at least one microorganism culture is applied, at least one nozzle is placed above the carrier, designed to supply a nutrient medium and connected by means of a pump to a tank with a nutrient medium, means for connecting the cleaned flow and with a means of discharging the purified stream, a means is installed to the carrier to ensure humidification and / or a change in the temperature of the stream to be cleaned, the complex additionally comprising a fan as an inducer of the movement of the stream to be cleaned, the casing, a fan and means for moisturizing and / or changing the temperature of the stream being cleaned installed on a portable platform.

2. The complex according to claim 1, characterized in that the means for moisturizing and / or changing the temperature of the cleaned stream is a rotary heat exchanger.

3. The complex according to claim 1, characterized in that it further comprises at least one liquid temperature sensor installed in a container with a medium for humidification of the biocatalyst, one air temperature sensor installed in the incoming air stream to be cleaned before its supply on a layer of a mechanical carrier, and at least one liquid level sensor installed in a container of a means for humidifying and / or changing the temperature of the cleaned stream, and / or in a container with a biocatalyst humidification medium .

4. The complex according to claim 3, characterized in that it further comprises a control and alarm unit, to the inputs of which the indicated sensors are connected, and the outputs are connected to the pump, fan and heaters.

5. The complex according to claim 1, characterized in that the bioreactor body consists of 2 detachable parts.