История развития установок биохимической очистки воздуха

Первая заявка на патент на абсорбционную очистку загрязненного воздуха с использованием микроорганизмов была подана в 1934 году. Использование биохимических установок апробировалось и осуществлялось в полупромышленных масштабах с начала 1940-х годов.

Одним из первых известных применений биофильтрации была Первая мировая война (1914–1918 гг.). Застоявшийся в окопах и блиндажах воздух, продувался сквозь землю, фильтровался через нее и снова попадал в помещения. Воздух очищался благодаря действию бактерий, естественно присутствующих в почве.

В 1953 году Р.Д. Помрой получил патент № 2793096 на «Удаление запаха газовых потоков с помощью микробиологических культур», который стал результатом успешного промышленного применения биологической очистки воздуха в США, штат Калифорния. Разработанная тогда базовая конструкция до сих пор используется в оборудовании для очистки выбросов промышленных предприятий.

К концу 1970-х годов сформировались 2 основных типа аппаратов для коммерческого применения биохимической очистки воздуха:

1. фильтр со слоем увлажненной почвы (обычно торф) или компоста (обычно опилки, кора деревьев), через который пропускается очищаемый газ;
2. скруббера, орошаемые водной суспензией активного ила.

Содержащиеся в очищаемых газах вредные вещества улавливаются слоем насадки или абсорбентом и расщепляются популяцией микроорганизмов-аэробов или анаэробов, как в патенте № US5681470.

Лидерами промышленного внедрения биологической очистки воздуха стали Германия и США, где к середине 1980- х годов сформировалась базовая конструкция аппаратов 2-го типа – абсорбция загрязнителей воздуха водным раствором и последующая биохимическая регенерация. В СССР в это время разработки велись на уровне исследований, диссертаций и опытно-промышленных установок.

Очищаемый газ 1 подается в скруббер снизу и проходит через массообменный слой 2 в противотоке к орошающему абсорбенту 5 и покидает его в виде чистого газа. Процессы разложения уловленных примесей протекают в аэробном биореакторе 4. Подпиточная вода 9 пополняет часть абсорбента, который уносится очищенным газом и выводится из установки в виде избыточного ила 7 и части абсорбента 8. Отстойник 6 служит для удержания и контроля количества активного ила. Для поддержания жизнедеятельности микроорганизмов в систему периодически вводят необходимые питательные вещества, поддерживают оптимальное содержание кислорода, pH.

Дальнейшее совершенствование описанной выше биохимической газоочистки связано с усилением массообменных процессов в скруббере, улучшением микроорганизмов и применением различных добавок в абсорбент.

Развитие методов биохимической очистки привело к созданию аппаратов 3-го типа – биофильтра с искусственно сформированной инертной насадкой на поверхности которой выращивается биологическая пленка. Скорости очищаемых газов в таких системах могут достигать 0,5 - 1,5 м/с, что позволяет значительно уменьшить их размеры, эксплуатационные затраты также значительно ниже аппаратов 1 и 2 типов.