способ комплексной очистки газовоздушных выбросов микробиологических производств

Формула изобретения

1. Способ комплексной очистки газовоздушных выбросов микробиологических производств, включающий процесс очистки от примесей неприятно пахнущих веществ и процесс очистки от микробного аэрозоля, отличающийся тем, что оба процесса очистки проводят одновременно пропусканием газовоздушных выбросов вертикально снизу вверх через пропитанный питательной средой биологически активный фильтрующий материал при скорости фильтрации 0,03 0,15 м/с, а в качестве основной части биологически активного материала используют солому злаковых культур.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что биологически активный фильтрующий материал охлаждают сверху атмосферным воздухом.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к технологии очистки газовоздушных выбросов микробиологических производств.

Газовоздушные выбросы микробиологических производств содержат в себе микробный аэрозоль и примеси неприятно пахнущих веществ, что значительно осложняет их очистку. В некоторых случаях очистку проводят в две стадии - сначала промывкой в скрубберах их очищают от микробного аэрозоля, а затем в адсорберах от неприятно пахнущих веществ. В других случаях процесс очистки проводят в одну стадию, например, окислением в термокаталитическом реакторе. Оба эти способа отличаются чрезвычайной сложностью технологических схем и значительными энергозатратами [1]

Снижение энергозатрат достигается при использовании биологической очистки. Из таких способов наиболее близким по технической сущности и достигаемым результатам к данному изобретению является способ комплексной очистки газовоздушных выбросов производств с использованием скруббера Вентури [2,3] В этом способе газовоздушные выбросы в скруббере Вентури орошаются водой, при этом содержащиеся в них микробный аэрозоль и неприятно пахнущие примеси одновременно поглощаются водой, которая затем подается на биологическую очистку.

Недостатком такого способа является сложность технологической схемы процесса очистки, включающей орошение газовоздушных выбросов в скруббере Вентури, разделение жидкой и газовой фаз в центробежном каплеуловителе и последующую биологическую очистку воды. Для способа характерны значительные энергозатраты на ускорение воздушного потока в скруббере Вентури и циркуляцию орошающей воды. Кроме того, данный способ не обеспечивает высокой степени очистки газовоздушных выбросов как от микробного аэрозоля, так и от неприятно пахнущих веществ вследствие недостаточно развитой поверхности раздела фаз газ-жидкость, малого времени контакта фаз в двухфазном потоке и неполного разделения фаз в каплеуловителе унос капель микронного и субмикронного размеров.

Изобретение направлено на упрощение технологической схемы, снижение энергозатрат и повышение степени очистки газовоздушных выбросов микробиологических производств от микробного аэрозоля и неприятно пахнущих веществ.

Это достигается тем, что процесс очистки газовоздушных выбросов микробиологических производств от примесей неприятно пахнущих веществ и процесс очистки от микробного аэрозоля проводят одновременно пропусканием газовоздушных выбросов вертикально снизу вверх через пропитанный питательной средой биологически активный фильтрующий материал при скорости фильтрации 0,03 0,15 м/с, а в качестве основной части биологически активного материала используют солому злаковых культур, при этом биологически активный материал охлаждают сверху атмосферным воздухом.

Пример 1. Газовоздушные выбросы дрожжерастительного аппарата посевных хлебопекарных дрожжей с начальной температурой 30^oC пропускали вертикально снизу вверх через слой биологически активного фильтрующего материала высотой 0,75 м, который по объему на две трети состоит из соломы злаковых культур, а на одну треть из смеси древесных опилок и мелкой стружки. Биологически активный материал предварительно пропитывается активным илом, взятым с городских очистных сооружений, и питательный средой. Состав питательной среды на 1 л воды, г: (NH₄)₂SO₄ 3; (NH₄)₂HPO₄ 1; KCl 0,5; MgSO₄7H₂O-0,4; FeSO₄7H₂

0,01; меласса 40. Площадь фильтрования 3,22 м², расход выбросов 1050 м³/ч, при этом линейная скорость фильтрации составляла 0,094 м/с.

Опытно-промышленная установка проработала непрерывно до изменений 3 месяца. При этом все время перед слоем биологически активного фильтрующего материала газовоздушные выбросы имели отчетливо выраженный запах браги, а после фильтра слабый запах прелой соломы. Результаты измерений концентрации дрожжевых клеток в выбросах приведены в таблице. Измерения проводились при температуре атмосферного воздуха 17^oC.

Пример 2. Условия проведения процесса очистки выбросов аналогичны условиям в примере 1 (измерения выполнены на одной установке, разделенной вертикальной герметичной перегородкой на две равные части), за исключением состава питательной среды. Здесь питательная среда на 1 л воды содержала, г: NaNO₃ 2; KH₂PO₄ 1; KCl 0,5; MgSO₄7H₂O 0,5; FeSO₄7H₂ 0,01; меласса 40.

Пример 3. Условия проведения процесса очистки выбросов аналогичны по всем условиям в примере 1, кроме температуры окружающего воздуха, которая здесь составляла -2^oC. Измерения были приведены на той же установке через две недели при похолодании в октябре.

Пример 4. Условия проведения процесса очистки те же, что и в примере 2, кроме температуры атмосферного воздуха, которая как и в примере 3 равна -2^oC.

При движении газовоздушных выбросов под действием избыточного давления в дрожжерастительном аппарате вертикально вверх через пропитанный питательный средой биологически активный материала, основную часть которого составляет солома злаковых культур, при скорости фильтрации 0,03 0,15 м/с одновременно протекают процесс очистки выбросов от примесей неприятно пахнущих веществ и процесс очистки от микробного аэрозоля. Неприятно пахнущие вещества адсорбируются пропитывающий материал питательной средой и окисляются обитающими в ней микроорганизмами до воды и углекислого газа в процессах их обмена вещества. Вследствие чрезвычайно развитой поверхности раздела фаз газ-жидкость и длительного времени их контакта, обусловленного низкой скоростью фильтрации и значительной толщиной слоя биологически активного материала (около 1м), неприятно пахнущие вещества абсорбируются полностью. Высокой степени очистки способствует также то, что неприятно пахнущие вещества в выбросах образовались в ферментаторе, т.е. являются продуктами метаболизма культуры-продуцента и сопутствующей микрофлоры, поэтому они легко окисляются микроорганизмами в биологически активного материала. Высокой интенсивности окисления примесей способствует также и оптимальный температурный режим в слое, поскольку процесс микробиологической очистки и основной технологический процесс в ферментаторе близки по своей сущности.

Наличие соломы злаковых культур в качестве основной части биологически активного фильтрующего материала обеспечивает ему волокнистую структуру. Содержащиеся в потоке выбросов из ферментатора микрокапли питательной среды с культурой микроорганизмов (микробный аэрозоль) за счет диффузии и касания оседают на волокнах материала. Уловленные микрокапли при контакте с поверхностью материала образуют на нем пленку жидкости, которая по мере утолщения под действием силы тяжести стекает вниз. Мельчайшие капельки, которые хуже улавливаются фильтрующим материалом, могут быть увеличены в размерах за счет конденсации на них водяного пара из потока насыщенных водяным паром выбросов, а затем удовлетворены фильтрующим материалом при охлаждении его верхней части атмосферным воздухом, имеющим обычно температуру более низкую, чем выбросы из ферментатора.

Необходимо особо отметить, что весь биологически активный материал постепенно пропитывается жидкостью, уловленной из потока газовоздушных выбросов, которая под действием силы тяжести стекает вниз. Поэтому независимо от состава питательной среды, которой был первоначально пропитан биологически активный фильтрующий материал, в ходе эксплуатации он быстро пропитывается питательной средой, уносимой из ферментатора.

Использование соломы злаковых культур в качестве основной части биологически активного фильтрующего материала обеспечивает ему волокнистую структуру. Пропускание газовоздушных выбросов вертикально снизу вверх сквозь волокнистую структуру при скорости фильтрации 0,03 0,15 м/с создает оптимальные условия для низкоскоростного улавливания микробного аэрозоля-тумана. Из таблицы следует, что охлаждение биологически активного фильтрующего материала сверху атмосферным воздухом при понижении температуры последнего увеличивает степень очистки от микробного аэрозоля.

Необходимо отметить также, что достигнутая в результате очистки концентрации клеток хлебопекарных дрожжей 250-400 кл/м³ значительно ниже ориентировочно безопасного уровня воздействия этих клеток, равного 5000 кл/м³.