HU202770B - Process for microbiologic transforming contaminations of sulfur content being in outgases - Google Patents

Description

A találmány tárgya eljárás hulladékgázokban levő kéntartalmú szennyezőanyagok mikrobiológiai átalakítására. A találmány szerinti eljárással főleg H2S, CS2 és/vagy COS, továbbá tioalkohol, tioéterek és tiofénszánnazékok átalakítása végezhető el híg savvá, továbbá ennek - főleg a műszálgyártás hulladékgázaból történő - eltávolítása.

Ismert, hogy a fent említett szennyezőket tartalmazó levegőt égetőlevegőként hasznosítjuk a gőztermelésben, vagy szennyvíztisztító berendezésként hasznosítják a gőztermelésben, vagy szennyvíztisztító berendezésekben levegőztetésre. A mindenkori oxigénszükséglet azonban mennyiségileg korlátozott, és a legtöbb esetben az ártalmatlanná teendő szennyezett levegő, illetve hulladékgáz mennyisége tetemesen meghaladja a fenti célokra felhasználható mennyiséget, így ezen rossz szagú, káros anyagokat viszonylag kis koncentrációban tartalmazó hulladékgázok teljes mennyiségének az eltüntetése meg nem oldott probléma.

H2S és CS2 viszkóza-hulladékgázokból történő elváalsztására adszorpciós eljárások ismeretesek. H2S például kálium-jodiddal impregnált, nagypórusos aktívszénen adszorbeálható, míg CS2 kispórusos aktívszénen köthető meg. A kénre nézve kimerült aktívszenet folyékony szén-diszulfiddal regenerálják; a kánsavat vízzel mossák ki; a szén-diszulfidőt vízgőzzel deszorbeáltatják. Egy másik eljárás szerint a hidrogén-szulfid oxidálásához nehézfémekben szegény szenet használnak fel. A kisebb mennyiségben képződő kénsavat ammóniával semlegesítik. A két eljárás szerint a hidrogén-szulfid oxidálása és a szén-diszulfid adszorbeáltatása egy lépésben, de magasabb koncentrációk esetén két lépésben is végezhető el.

Kombinált eljárások is ismertek, ahol a hidrogénszulfidot lúgos mosással, a szén-diszulfidot aktívszénen történő adszorbeáltatással távolitják el. A fenti eljárások egyike sem alkalmas az olyan szennygázok kezelésére, amelyek viszonylag nagy mennyiségben keletkeznek és csak kis koncentrációban tartalmazzák a káros anyagokat.

A 32 17 9923 sz. NSZK-beli szabadalom leírás olyan eljárást ismertet, amelynek során a biológiailag lebontható szennyezőket porlasztott vízben abszorbeálják és töltőtestágyon települt aerób mikroorganizmusok segítségével lebontják,

A találmány feladata olyan módszer kialakítása volt, amellyel a fenti káros anyagok kis koncentráció esetén is ártalmatlanná tehetők, és a keletkező vegyületek vagy eladásra alkalmas termékek, vagy hasznosíthatók, vagy legalább messzemenően közömbösek.

A találmány lényege abban van, hogy a hulladékgázt olyan töltőtest-reaktoron keresztül vezetjük, amelynek töltőtesteit mindig nedvesen tartjuk 1530 °C-on, előnyösen 20-25 °C-on, 7 alatti pH érték mellett és a Thiobacillaceae családba tartozó, immobilizált mikroorganizmusokkal, előnyösen Thiobacillus thiooxidans mikroorganizmussal betelepítettük, majd a mikroorganizmusok által oxidált káros anyagokat, előnyösen savas kénvegyületeket tartalmazó, lecsúrgó folyadékot semlegesítjük, a semlegesítéskor keletkező sókat kicsapjuk, kiszűrjük és a körfolyamatból eltávolítjuk, míg az oldott sókat tartalmazó folyadékot - a térfogatveszteség vízzel való pótlása után - visszavezetjük a körfolyamatba. A találmány lényeges kiviteli alakjai az aligénypontokból vehetők ki.

A találmány szerinti eljárássorán felhasználható mikroorganizmusok u. kénbaktériumok, és nem tiszta tenyészetet, hanem vegyes populációt képeznek. A gyakorlatban előnyösen úgy járunk el, hogy a töltőtesteket az üzemi szennyvíztisztítóban tároljuk, aminek során a szennyvíztisztítóban levő baktériumok rátelepednek. A töltő testekkel együtt a bioreaktorba került mikroorganizmusok az ott uralkodó körülményekhez (tápanyagkínálathoz) automatikusan adaptálódnak, azaz az ott nem életképes baktériumok már az üzembehelyezés első fázisában elhalnak, csak az adott szennygáz tisztítására képes baktériumok maradnak életben. Erre a természetes kiválasztódásra nem gyakorolunk hatást. Az így kapott tenyészet viszonylag hosszú életű.

Kiviteli példa

A találmányt egy kiviteli példa kapcsán, a csatolt rajz segítségével közelebbről ismertetjük.

A vágott szál, cellulóz üveg, cellulóz bél vagy végtelen cellulóz fonal előállítása során egy tonna termékre számítva 50 000 - 70 000 m³ hulladékgáz keletkezik, amely az eljárási művelettől függő koncentrációban hídrogén-szulfidot, szén-diszulfidot és/vagy karbonil-szulfidot tartalmaz (erősgáz és gyengegáz áramáról is beszélünk). A koncentráltabb erösgáz a kénkomponensek gazdaságos visszanyerésére használható fel. A gyengegáz előnyösen legfeljebb 3000 ppm szén-diszulfidot, 1000 ppm hidrogén-szulfidot és/vagy szénoxid-szulfidot tartalmaz, és minden esetre a bűze miatt problémás.

Ennek a gáznak egy részét 30 cm átmérőjű, 115 liter hasznos térfogatú kísérleti reaktorban tisztítjuk. A reaktort kitöltő töltőtestek az üzemi szennyvíztisztító fölös iszapjából származó baktériumokkal telepítjük be, többnyire a Thiobacillaceae családjához tartozó baktériumokról van szó. Mintegy egy hét adaptációs idő elteltével a baktériumokat a töltőtesteken immobilizáltuk. A tisztítandó szennygáz lentről felfelé áramlik át a reaktoron, míg elleáramban mintegy 20-100 1/óra vizet szivattyúzunk át a reaktoron, a keletkezett anyagcseretermékek eltávolítása céljából. A vizet körfolyamatban vezetjük, és a folyamatos üzemben, mielőtt a víz belépése a reaktorba, pH-ját 7 értékre állítjuk. A később példaként megnevezett esetekben a pHérték, ahogy halad a folyadék a reaktoron keresztül, 1-5 pH egységgel csökken. Az anyagcseretermékek eltávolítására óránként mintegy 1 liter vizet elvezetünk a körfolyamatból, ezt friss vízzel pótoljuk. Az elvezetett vízből a keletkezett szulfátot meszes vízzel csaphatjuk ki, így a semlegesítéshez használt lúg egy részét visszanyerjük. A mikroorganizmusok nyomelemekkel és szervetlen anyagokkal, így foszforral és nitrogénnel történő ellátása céljából megfelelő összetételű tápoldatot, illetve nyomelemek sóit keverjük a friss vízhez, a Thiobacillaceae tenyésztéséhez szokásos módon. A kéntartalmú komponenseket a mikroorganizmusok az alábbi egyenletek szerint alakítják át:

-2HU20277C3

H2S+2O2-H2SO4	3	4 Az alábbi táblázatban a H2S, illetve CS2 leválasz-
CS2+4O2 + 2H2O-> COS + 2O2 + H2O-*	2H2XC4 + XCB H2SO4+CO2	tását adjuk meg függvényében:	az átáramoltatott gázmennyiség
Gázáram M/óra	H2S-koncentráció	H2S-koncentráció	leválasztás
a nyersgázban tf-ppm	a tiszta gázban tf-ppm	%
10	20	nem mutatható ki	100
15	20	nem mutatható ki	100
20	20	nyomok	100
30	20	1	95
40	20	4	80
Gázáram	CS2-koncentráció a nyersgázban tf-ppm	CS2-koncentráció a tiszta gázban tf-ppm	leválasztás %
10	80	nem mutatható ki	100
15	90	7	92
20	90	8	91
30	80	19	78
40	80	42	42

A reaktorból elfolyó anyagcseretermékeket kálivagy nátronlúg adagolásával semlegesítjük, így lé- 25 nyegében oldható sók képződnek, amelyeket körfolyamatban vezetünk. A semlegesítő edényből a sóoldat megfelelő mennyiségét elvezetjük, hogy a körfolyamatban levő víz ne dúsul jón fel sókkal. Az elvezetett mennyiséget friss vízzel pótoljuk. Tekintettel 30 arra, hogy a nátron- és a kálüúg viszonylag drága vegyszerek, mészvíz adagolásával a lúg egy részét célszerű visszanyerni, az alábbi egyenlet szerint:

NaSO₄ + Ca(OH)2 -> 2NaOH + CaSO4 35

A kalcium-szulfát kicsapódik, Uletve kiülepíthető, és a felülúszó rész viszonylag szegény szulfátban, így a biológiai tisztítóberendezésbe vezethető, vagy belső ipari körfolyamatokba recirkuláltatható. 40

A csatolt rajzon az eljárást vázlatosan ábrázoltuk.

A vágott szál, cellulóz üveg, cellulóz bél vagy végtelen szálak gyártására berendezkedett 1 gyárban a hulladékgáz mellett kéntartalmú szennyvíz is kelet- 45 kezik, amelyet a 2 tisztítóberendezésben biológiailag tisztítunk. A tisztított vizet - amennyiben ipari belső körfolyamatokban hasznosítható - 3 aknába vezetjük. A biológiai tisztítóban kénbaktériumok populációja alakul ki, ezeket a kereskedelemben 50 kapható töltőtesteken immobilizáljuk. A baktériumokkal betelepített töltőtesteket 4 töltőtest-reaktorba töltjük és kénbaktériumokat tartalmazó tisztított vize különösen alkalmas. Az 1 gyárban keletkező szennygázt az 5 vezetéken keresztül vezetjük 55 alul a 4 reaktorba, amelyen keresztül a nedvesíthető folyadék ellenáramban, fentről halad át. Ahogy a gáz áthalad a reaktoron, a baktériumok a kéntartalmú anyagokat megkötik és kénsavvá alakítják. A kánsav beoldódik a lecsúrgó folyadékba és a 4 reak- 60 tor 6 fenékterében összegyűlik. A savtartalmú oldatot további 7 reaktorban lúggal, előnyösen nátriumvagy káliumhidroxid-oldattal semlegesítjük, és az így képzett sót tartalmazó folyadékot harmadik 8 reaktorba vezetjük, ahol az oldott sókat mésztej 65 adagolásával lényegében oldhatatlan vegyületekké alakítjuk, amelyek a körfolyamatból elvezethetők, 9 lerakóhelyen tárolhatók, Uletve valamilyen módon értékesíthetők. A szulfátban szegény felülúszó részt a biológiai tisztítón keresztül a 3 átmeneti aknába vezethetjük. A 8 reaktorban keletkező folyadék lényegében nátron- vagy kálilúg, amelyet a vegyszerveszteség csökkentése érdekében visszavezetünk a 7 reaktorba. A 7 és 8 reaktor szétválasztásának értelme lényegében az, hogy így az oldat feldúsítása, másrészt a baktériás körfolyamat és a gipszfolyamat szétválasztása érhető el és a 7 reaktorban csapadék nem képződik.

SZABADALMI IGÉNYPONTOK

Claims (5)

1. SZABADALMI IGÉNYPONTOK

   1. Eljárás hulladékgázokban levő kéntartalmú szennyezőanyagok mikrobiológiai átalakítására, főleg H2S, CS2 és/vagy COS, továbbá tioalkohol, tioéterek és tiofén-származékok híg savvá alakítására és a híg sav - főleg a müszálgyártás hulladékgázaiból történő - eltávolítására, a Thiobacillacea családba tartozó mikroorganizmusokkal, azzal jellemezve, hogy a hulladékgázt olyan töltőtest-reaktoron keresztül vezetjük, amelynek töltőtesteit mindig nedvesen tartjuk 15-30 °C-on, előnyösen 2025 °C-on, 7 alatti pH érték mellett és a Thio bacillaceae családba tartozó, immobilizált mikroorganizmusokkal, előnyösen Thiobacillus thiooxidans mikroorganizmussal betelepítettük, majd a mikroorganizmusok által oxidált káros anyagokat, előnyösen savas kénvegyületeket tartalmazó, lecsúrgó folyadékot semlegesítjük, a semlegesítéskor keletkező sót kicsapjuk, kiszűrjük és a körfolyamatból eltávolítjuk, míg az oldott sókat tartalmazó folyadékot - a térfogat veszteség vízzel való pótlása után - visszavezetjük a körfolyamatba.
2. 2. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a hulladékgázt ellenáramban vezetjük a recirkuláltatott sótartalmú, főleg szulfáttartalmú, a töltőtesteket nedvesítő folyadékkal, az eltávolított

   -3HU 202770Β sókkal kihordott víz pótlására felhasznált friss vagy tisztított vízhez nyomelemeket adagolunk.
3. 3. Az 1. vagy 2. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a reaktort elhagyó folyadékot ülepítő edényben NaOH vagy KOH adagolásával semlegesítjük és a többletionokat eltávolítjuk.
4. 4. Az 1. vagy 3. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az eltávolított oldatból Ca(OH)2 adagolásával szulfátionokat eltávolítunk, a képződött kalciumsókat elválasztjuk és a lúg-, főlegKOHés/vagy NaOH tartalmú oldatot az ülepítő edénybe visszavezetjük.
5. 5 5. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a töltőtestek mikroorganizmusokkal való betelepítésekor az üzem saját szennyvíztisztítójának felesiszapját használjuk.