ПЕРЕДВИЖНОЙ КОМПЛЕКС ДЛЯ МИКРОБИОЛОГИЧЕСКОЙ ОЧИСТКИ ВОЗДУШНЫХ ПОТОКОВ ОТ ПАРОВ ТОКСИЧНЫХ И ДУРНО ПАХНУЩИХ ЛЕТУЧИХ ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ

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.
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.
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.
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.
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.
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.
Техническая задача, решаемая посредством разработанной конструкции установки микробиологической очистки газо-воздушных смесей, состоит в создании блочной мобильной установки микробиологической очистки газо-воздушных смесей.
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.
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.
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.
В базовом варианте реализации передвижной комплекс обладает следующими конструктивными особенностями.
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).
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.
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.
2
Рабочая зона биореактора имеет прямоугольное сечение с полезной площадью 2250 см. 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.
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).
Каждый слой биокатализатора имеет свою систему форсунок для орошения с вентилем регулятора расхода. Предусмотрена возможность наращивания производительности системы орошения за счет форсунок большей производительности.
Форсунки должны обеспечивать равномерное увлажнение по всей поверхности решетки. Расстояние от носика форсунки до дна решетки - максимально возможное.
Количество форсунок над каждым слоем биокатализатора - 6 шт.
Верхняя и нижняя группы форсунок системы орошения должны легко демонтироваться. После демонтажа любого из уровней системы орошения корпус биореактора должен оставаться герметичным.
Биореактор устанавливают на переносной платформе таким образом, чтобы был обеспечен слив воды самотеком в канализацию.
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.
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).
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).
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.
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).