ITMI981801A1

ITMI981801A1 - DISPOSAL PROCESS OF GASEOUS WASTE POLLUTANTS

Info

Publication number: ITMI981801A1
Application number: IT98MI001801A
Authority: IT
Inventors: Claudio Sinelli
Original assignee: I R P Di Sinelli Claudio E C S
Priority date: 1998-07-31
Filing date: 1998-07-31
Publication date: 2000-01-31
Also published as: ITMI981801A0; IT1301980B1

Description

Descrizione dell'invenzione avente per titolo: Description of the invention entitled:

"PROCESSO DI SMALTIMENTO DI INQUINANTI DI REFLUI GASSOSI" "PROCESS OF DISPOSAL OF GASEOUS WASTE POLLUTANTS"

La presente invenzione si riferisce ad un processo di smaltimento di inquinanti di reflui gassosi, particolarmente adatto a depurare l’aria inquinata da vapori di solventi, e ad un impianto per la sua esecuzione. The present invention refers to a process for the disposal of gaseous wastewater pollutants, particularly suitable for purifying the air polluted by solvent vapors, and to a plant for its execution.

L'inquinamento da vapori di solventi organici è tipico, ad esempio, dell'aria che circola negli ambienti delle industrie chimiche e degli impianti di verniciatura. La legislazione, sia italiana che della maggior parte degli altri Paesi, fissa dei limiti massimi di concentrazione per gli inquinanti presenti nelle arie industriali. Pollution from organic solvent vapors is typical, for example, of the air that circulates in the environments of chemical industries and painting plants. The legislation, both in Italy and in most other countries, establishes maximum concentration limits for the pollutants present in industrial air.

La tecnica più diffusa per eliminare dall'aria i vapori di solvente consiste nell'uso di filtri a carboni attivi, attraverso cui detta aria viene fatta passare prima della sua immissione nell'atmosfera. Questi filtri sono dei letti di carboni attivi che, grazie all'area superficiale intrinsecamente elevata di queste sostanze, adsorbono gli inquinanti, fino alla saturazione dei propri siti attivi. Tali filtri, pur molto attivi nella rimozione degli inquinanti dal flusso gassoso, presentano tuttavia, dopo la loro saturazione, costi di smaltimento estremamente elevati, sia che vengano rigenerati, sia che vengano distrutti, per esempio per combustione catalitica. Inoltre, tenuto conto che, nella migliore delle ipotesi, il carbone attivo è in grado di adsorbire il 20% del proprio peso in inquinanti, per depurare un'aria contenente g 0,8 di inquinanti per m3, con una portata dell'aria di 10.000 m /ora sono necessari circa 40 kg/ora di carbone attivo, con costi di esercizio evidentemente enormi. The most common technique for eliminating solvent vapors from the air consists in the use of activated carbon filters, through which said air is passed before its release into the atmosphere. These filters are beds of activated carbon which, thanks to the intrinsically high surface area of these substances, adsorb pollutants, up to the saturation of their active sites. These filters, although very active in the removal of pollutants from the gaseous flow, nevertheless, after their saturation, have extremely high disposal costs, whether they are regenerated or destroyed, for example by catalytic combustion. Furthermore, taking into account that, at best, activated carbon is able to adsorb 20% of its own weight in pollutants, to purify an air containing 0.8 g of pollutants per m3, with an air flow rate of 10,000 m / hour about 40 kg / hour of activated carbon are required, with obviously enormous operating costs.

Un altro sistema noto, prevede l'impiego di bruciatori per effettuare la combustione del solvente contenuto nell'aria. Le concentrazioni relativamente basse dei solventi nelle arie reflue impediscono tuttavia l'autosostentamento della combustione, rendendo tale procedimento economicamente proibitivo. Another known system provides for the use of burners to carry out the combustion of the solvent contained in the air. However, the relatively low concentrations of solvents in the waste air prevent self-sustaining combustion, making this process economically prohibitive.

Questi ed altri inconvenienti vengono brillantemente risolti dalla presente invenzione, che riguarda un processo di smaltimento di reflui gassosi, caratterizzato da ciò che comprende una fase di assorbimento con acqua degli inquinanti in una torre di assorbimento a riempimento e una fase di depurazione dell'acqua di assorbimento in una vasca aerobica a biodischi. In una forma di realizzazione preferita, a detta acqua di assorbimento viene aggiunta una quantità moderata di un solido ad alta area superficiale in polvere . These and other drawbacks are brilliantly solved by the present invention, which relates to a process for the disposal of gaseous waste, characterized in that it comprises a phase of absorption with water of the pollutants in a filled absorption tower and a phase of purification of the water of absorption in an aerobic biodisc tank. In a preferred embodiment, a moderate amount of a high surface area solid in powder form is added to said absorption water.

Preferibilmente, il rapporto dell'aggiunta di polvere di solido ad alta area superficiale rispetto alla portata dell'aria da trattare e di kg 0,500 per ogni 1.000 m /ora di aria. Preferably, the ratio of the addition of high surface area solid powder to the flow rate of the air to be treated is 0.500 kg for every 1,000 m / hour of air.

Una realizzazione particolarmente vantaggiosa del processo secondo la presente invenzione prevede di associare alla vasca di depurazione aerobica con biodischi una vasca di depurazione anaerobica, prima di riciclare l'acqua alla torre di assorbimento. A particularly advantageous embodiment of the process according to the present invention provides for associating an anaerobic purification tank with the aerobic purification tank with biodisks, before recycling the water to the absorption tower.

La presente invenzione riguarda, infine, anche un impianto per realizzare il processo di smaltimento appena descritto. Finally, the present invention also relates to a plant for carrying out the disposal process just described.

La presente invenzione viene ora descritta in maggiore dettaglio, facendo riferimento all'unica figura del disegno, che è una rappresentazione schematica dell'impianto che realizza il processo, secondo una forma d'esecuzione preferita della presente invenzione. The present invention is now described in greater detail, with reference to the single figure of the drawing, which is a schematic representation of the plant that carries out the process, according to a preferred embodiment of the present invention.

L'impianto secondo la presente invenzione prevede una torre di assorbimento 1, una vasca a biodischi 2 per la depurazione aerobica dell'acqua, una conduttura 3 di alimentazione dell'acqua per 1'assorbimento alla torre 1 e una conduttura 4 per portare l'acqua in uscita dalla torre 1 alla depurazione. Secondo la forma d'esecuzione illustrata nella figura, a valle della vasca a biodischi 2, è prevista una vasca di decantazione 5, per la depurazione anaerobica dell'acqua in uscita dalla torre 1. La torre di assorbimento 1 è una torre a riempimento, contenente due letti 6A, 6B di anelli, per esempio anelli Raschig o anelli PAL. La torre 1 comprende anche un ingresso 7 per l'aria da depurare, due spruzzatori 8A, 8B per l'acqua di assorbimento e un'uscita 9 per l'acqua da far ricircolare. Alla conduttura 3 è associata una pompa 10 per ottenere il ricircolo della stessa acqua. In generale, si prevede anche una conduttura 11 di alimentazione dell'acqua di rabbocco, qui rappresentata in corrispondenza della vasca di decantazione 5, ma che può essere disposta in qualsiasi punto del ciclo dell'acqua. The plant according to the present invention provides an absorption tower 1, a biodisc tank 2 for the aerobic purification of the water, a water supply pipe 3 for absorption to the tower 1 and a pipe 4 to carry the water water leaving tower 1 to purification. According to the embodiment illustrated in the figure, downstream of the biodisc tank 2, a settling tank 5 is provided for the anaerobic purification of the water leaving the tower 1. The absorption tower 1 is a filling tower, containing two beds 6A, 6B of rings, for example Raschig rings or PAL rings. Tower 1 also comprises an inlet 7 for the air to be purified, two sprayers 8A, 8B for the absorption water and an outlet 9 for the water to be recirculated. A pump 10 is associated with the pipe 3 to obtain the recirculation of the same water. In general, a conduit 11 for feeding the top-up water is also provided, shown here in correspondence with the settling tank 5, but which can be arranged at any point of the water cycle.

Quando si voglia realizzare il processo secondo la presente invenzione, si procede a riempire con acqua la vasca a biodischi 2 e a coltivare nella vasca 2 e nei letti 6A, 6B i microorganismi necessari alla depurazione dell'acqua. Solitamente, si impiegano microorganismi di origine petrolifera. Perché il processo possa essere avviato, la coltivazione deve essere protratta a impianto fermo per circa un mese. Il massimo del rendimento, tuttavia, si ottiene solo dopo circa quattro mesi dall'inizio della coltivazione. Vantaggiosamente, detti microorganismi possono essere coltivati anche nella vasca di sedimentazione 5. When the process according to the present invention is to be carried out, the biodisc tank 2 is filled with water and the microorganisms necessary for water purification are cultivated in the tank 2 and in the beds 6A, 6B. Usually, microorganisms of petroleum origin are used. For the process to be started, cultivation must be continued with the plant stopped for about a month. The maximum yield, however, is only achieved after about four months from the start of cultivation. Advantageously, said microorganisms can also be grown in the sedimentation tank 5.

Al momento dell'avviamento del processo, secondo la presente invenzione, si aggiunge nella vasca a biodischi 2 una polvere di un solido ad alta area superficiale (generalmente superiore a 100 m /g). Come solidi si possono impiegare zeoliti o carboni attivi. L'elevata area superficiale (anche più di 1.000 m /g) rende particolarmente preferibile il carbone attivo. La polvere viene aggiunta in sospensione (la granulometria deve essere sufficientemente fine a che il solido non affondi nell'acqua) nella vasca 2. La quantità di polvere aggiunta è estremamente modesta: per un impianto installato per depurare aria ad una portata di 1.000 m /ora si aggiungono generalmente kg 0,500 di polvere. Si avvia la pompa 10 che fa prima riempire la vasca di sedimentazione 5 - grazie anche all'acqua rabboccata dalla conduttura 11 - poi fa avanzare l'acqua, contenente anche i microorganismi e la polvere del solido ad alta area superficiale, nella tubatura 3. Da qui, la sospensione viene alimentata agli spruzzatori 8A, 8B, costituiti da una pluralità di ugelli. Gli ugelli provvedono a spruzzarla sugli anelli dei riempimenti 6A, 6B. I microorganismi coltivati nei letti 6A, 6B formano una pellicola appiccicosa - detta in gergo film adeso - che, venendo adsorbita dalla polvere del solido ad alta area superficiale, trattiene quest'ultima sulla superficie degli anelli. A sua volta, la superficie del solido adsorbe ancora, grazie alla sua alta area superficiale, una buona quantità di microorganismi, e ricopre completamente la superficie degli anelli dei riempimenti. Si ha, in questo modo un netto aumento della superficie di contatto fra l'acqua di depurazione e l'aria da depurare. At the start of the process, according to the present invention, a powder of a solid with a high surface area (generally higher than 100 m / g) is added to the biodisc tank 2. As solids zeolites or activated carbons can be used. The high surface area (even more than 1,000 m / g) makes activated carbon particularly preferable. The powder is added in suspension (the particle size must be sufficiently fine so that the solid does not sink into the water) in tank 2. The amount of powder added is extremely modest: for a plant installed to purify air at a flow rate of 1,000 m / now 0.500 kg of powder are generally added. The pump 10 starts which first fills the sedimentation tank 5 - thanks also to the water topped up from the pipe 11 - then moves the water, also containing the microorganisms and the dust of the solid with a high surface area, into the pipe 3. From here, the suspension is fed to the sprayers 8A, 8B, consisting of a plurality of nozzles. The nozzles spray it on the rings of the fillers 6A, 6B. The microorganisms cultivated in the beds 6A, 6B form a sticky film - known in jargon as an adherent film - which, being adsorbed by the dust of the solid with a high surface area, retains the latter on the surface of the rings. In turn, the surface of the solid still adsorbs, thanks to its high surface area, a good amount of microorganisms, and completely covers the surface of the fill rings. In this way there is a net increase in the contact surface between the purification water and the air to be purified.

A questo punto, si invia l'aria dall'ingresso 7, in controcorrente rispetto all'acqua. I vapori dei solventi contenuti nell'aria si comporteranno in maniera diversa, a seconda della loro solubilità in acqua. I solventi più solubili si scioglieranno immediatamente in acqua e verranno da essa trascinati verso le fasi successive. Per quanto riguarda gli altri, solo una piccola parte di essi viene immediatamente rimossa dall'acqua spruzzata. I microorganismi presenti sulla superficie della polvere del solido ad alta area superficiale che aderisce, a sua volta, agli anelli presentano il vantaggio di decomporre immediatamente a sostanze non dannose questi solventi insolubili già nella torre. At this point, the air is sent from inlet 7, counter-current with respect to the water. The solvent vapors contained in the air will behave differently, depending on their solubility in water. The most soluble solvents will dissolve immediately in water and will be carried by it to the following phases. As for the others, only a small part of them is immediately removed by the sprayed water. The microorganisms present on the surface of the powder of the high surface area solid which adheres, in turn, to the rings have the advantage of immediately decomposing these insoluble solvents already in the tower to harmless substances.

L'acqua stacca anche una parte dei microorganismi dalla superficie del solido, che però vengono reintegrati da quelli provenienti dalle vasche 2 e 5. The water also detaches some of the microorganisms from the surface of the solid, which however are reintegrated by those coming from tanks 2 and 5.

L'acqua proveniente dai riempimenti 6A, 6B esce dall’uscita 9 e, attraverso la conduttura 4, viene inviata alla vasca a biodischi 2, dove la maggioranza dei solventi contenuti in essa viene decomposta per azione aerobica dei microorganismi contenuti nei biodischi, depurando l'acqua in larghissima misura. La depurazione viene ulteriormente spinta inviando l'acqua in uscita dalla vasca a biodischi 2 alla vasca di sedimentazione 5, dove si ha il completamento della decomposizione per via anaerobica. The water coming from the fillings 6A, 6B exits from the outlet 9 and, through the pipe 4, is sent to the biodisc tank 2, where the majority of the solvents contained in it are decomposed by the aerobic action of the microorganisms contained in the biodiscs, purifying the water to a very large extent. The purification is further pushed by sending the water leaving the biodisc tank 2 to the sedimentation tank 5, where the decomposition is completed anaerobically.

Nella figura, la vasca di sedimentazione 5 è stata rappresentata come una vasca separata. E' evidente che, laddove particolari esigenze lo richiedano, la vasca a biodischi 2 e la vasca di sedimentazione 5 possono essere costituite da un'unica vasca, nella quale siano presenti due aree separate in qualsiasi modo. In the figure, the sedimentation tank 5 has been shown as a separate tank. It is evident that, where particular requirements require it, the biodisc tank 2 and the sedimentation tank 5 can consist of a single tank, in which there are two areas separated in any way.

Dalla descrizione precedente, risulta evidente che il processo secondo la presente invenzione consente la depurazione del-1 'aria inquinata da vapori di solventi vari in maniera estremamente efficace. La continua depurazione dell'acqua impedisce che, dopo la sua saturazione, si verifichi un desorbimento degli inquinanti col conseguente arricchimento della concentrazione dei solventi nell'aria trattata. From the foregoing description, it is evident that the process according to the present invention allows the purification of the air polluted by vapors of various solvents in an extremely effective manner. The continuous purification of the water prevents that, after its saturation, there is a desorption of pollutants with the consequent enrichment of the concentration of solvents in the treated air.

L'aggiunta del carbone attivo, o di un altro solido ad alta area superficiale, aumenta di molto la presenza dei microorganismi nella zona degli anelli e l'area di contatto fra aria e acqua, così da aumentare notevolmente la capacita di assorbimento dell'acqua e da depurare 1'aria anche dagli inquinanti insolubili in acqua per contatto diretto. Le quantità di carbone attivo, o altro solido ad alta area superficiale, sono estremamente modeste e neppur lontanamente confrontabili con quelle necessarie per i filtri a carbone attivo della tecnica nota. Inoltre, queste quantità non richiedono di essere smaltite, essendo solamente necessaria una piccola aggiunta periodica - circa una volta all'anno -per reintegrare quella parte che fosse stata trascinata dall’acqua di assorbimento. I costi di impianto e di gestione del processo secondo la presente invenzione risultano perciò estremamente inferiori di quelli degli impianti a filtri o a bruciatori della tecnica nota. The addition of activated carbon, or another solid with a high surface area, greatly increases the presence of microorganisms in the area of the rings and the contact area between air and water, thus significantly increasing the capacity of water absorption. and to purify the air also from pollutants insoluble in water by direct contact. The quantities of activated carbon, or other solid with a high surface area, are extremely modest and not even remotely comparable with those necessary for the activated carbon filters of the known art. Furthermore, these quantities do not need to be disposed of, as only a small periodic addition is required - about once a year - to reintegrate that part that had been carried away by the absorption water. The plant and management costs of the process according to the present invention are therefore extremely lower than those of the filter or burner plants of the known art.

Claims

CLAIMS 1) Process for the disposal of pollutants from gaseous wastewater, characterized by that which includes a phase of absorption with water of the pollutants in an absorption tower (1) with filling (6A, 6B) and a phase of purification of the absorption water in an aerobic tank with biodiscs (2}.

2) Process as in claim 1), characterized in that a moderate quantity of a solid with a high surface area in powder form is added to said absorption water.

3) Process as in claims 1) or 2), in which said phase of purification of the absorption water further comprises an anaerobic sedimentation phase (3), subsequent to said purification phase in the aerobic biodisc tank (2).

4) Process according to any one of the preceding claims, characterized in that said solid with a high surface area has a surface area greater than 100 m / g.

5) Process as in any one of the preceding claims, in which said solid with a high surface area is selected from the group consisting of zeolites and activated carbons.

6) Process as in claim 5), in which said solid with a high surface area is an activated carbon.

7) Process according to any one of the preceding claims, in which the ratio of the addition of high surface area solid powder to the flow rate of the air to be treated is 0.500 kg for every 1,000 m / hour of air.

8) Process as in any one of the preceding claims, in which said biodiscs contain microorganisms of petroleum origin.

9) Plant for carrying out the process for the disposal of gaseous waste according to any one of claims 1) to 8), characterized in that it comprises an absorption tower (1) with filling (6A, 6B), a biodisc tank (2 ) to collect and aerobically purify the water leaving the absorption tower (1) and a pump {10} to return the water leaving the tank (2) to the sprayers (8A, 8B) of the tower (1) . 10) plant as in claim 9), characterized in that it also comprises a sedimentation tank (5), downstream of said biodisc tank (2) for further anaerobic purification of the water leaving said tank (2 ). 11) Plant as in claim 10), in which said anaerobic sedimentation tank (3) is integrated with the biodisc aerobic tank (2), occupying separate areas of the common tank. 12) Plant as in claim 10), in which said aerobic biodisc tank (2) and said anaerobic sedimentation tank (3) are separated and connected by pipes.