DE4341467C2

DE4341467C2 - Verfahren zur biologischen Abgas-/Abluft-Reinigung

Info

Publication number: DE4341467C2
Application number: DE4341467A
Authority: DE
Inventors: Roger Dr Kliche; Helmut Poehle; Reinhard Wittig; Ingrid Giese; Juergen Dr Alter; Hans-Juergen Dr Reinhardt; Hennriette Dr Mietke
Original assignee: REINHARDT HANS JUERGEN DR
Current assignee: REINKE, RONALD, 04416 MARKKLEEBERG, DE
Priority date: 1993-12-01
Filing date: 1993-12-01
Publication date: 1999-05-20
Anticipated expiration: 2013-12-02
Also published as: DE4341467A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur hochwirksamen biologischen Abgas-/Abluft reinigung unter Verwendung von Biofiltern.

Es ist bereits bekannt, Abluft und Abgase durch Einsatz von Biofiltern zu reinigen. In der Offenlegungsschrift DE 36 41 178 A1 wird ein Verfahren zur Reinigung und Desodorierung eines Gases beschrieben, bei dem das Gas durch mit einer Mikroflora besiedelte Torfschichten, Kalziumkarbonatschichten, vegetarischen Abfall stoffschichten, Kompostschichten oder Baumrinde geleitet wird. Es werden Wirkungsgrade < 90% erreicht. Die nach diesem Verfahren arbeitenden Biofilter sind großflächig und von geringer Höhe.

Die in der Offenlegungsschrift DE 34 28 758 A1 beschriebene biologische Abgas reinigungsvorrichtung, bei der das Filter aus Polyurethan, Polyethylen- oder Polypropylen-Elementen aufgebaut ist, ist spezifisch als Beckenabdeckung einer biologischen Abwasserreinigungsanlage gestaltet.

Die Patentschrift DE 26 52 673 C3 beschreibt eine Vorrichtung zum Reinigen von Abgasen, die aus mehreren ringartigen, leicht montierbaren und übereinander stapelbaren Behältern für das Filtermaterial besteht. Sie beinhaltet keine Ansprüche hinsichtlich Trägermaterial oder Mikroflora.

In der europäischen Patentanmeldung EP 0 274 986 A1 und der niederländischen Patentschrift NL 8403573 A werden Biofilter-Puffer-Systeme beschrieben. Bei diesen Verfahren wird die Pufferwirkung durch Aktivkohlefilter, die vor oder zwischen Biofiltern angeordnet sind, erreicht. Es wird dabei lediglich der Chromatographieeffekt ausgenutzt.

Diese bekannten technischen Lösungen haben eine Reihe von Nachteilen:

1. Ungenügende Wirkungsgrade für eine Vielzahl von Abgas/Abluft verunreinigenden Noxen sowie von Gerüchen.
2. Einsatz von zum Teil geschützten Naturressourcen als Filterbettmaterial (Heidekraut, Fasertorf, Fichtenreisig).
3. Geringe Belastungsflexibilität.
4. Hoher Energiebedarf infolge der hohen Druckverluste in den Filterbetten.
5. Großer Flächenbedarf.
6. Teilweise Bildung von Rissen, Überbrückungen und trockenen Zonen in den Filterbetten.
7. Emissionen von Bakterien, Actinomyceten und Pilzen sowie ihren Sporen und Viren.

Hauptursache für ungenügende Wirkungsgrade der bekannten Biofilteranlagen ist die geringe Kontaktzeit, insbesondere wasserunlöslicher Schadstoffe, mit der Mikroflora im Filterbett. Eine weitere Ursache ist eine nicht artgerechte Zusammensetzung der Mikroflora.

Die ungenügenden Wirkungsgrade werden verstärkt durch Inhomogenitäten der Filterbettmaterialien, die Rißbildung, Überbrückungen sowie ausgetrocknete Zonen verursachen.

Die geringe Belastungsflexibilität herkömmlicher Biofilteranlagen ist begründet in dem Fehlen entsprechender leistungsfähiger Pufferkapazitäten.

Die Filterbettwiderstände der traditionellen Biofilter bedingen lüftungstechnische Anlagen mit hohem Energiebedarf sowie geringe Schütthöhen in großflächigen Biofilteranlagen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur biologischen Abgas- /Abluftreinigung zu schaffen, bei dem in einem Biofilter durch Einsatz einer gezielten Mikroflora auf neuartigen Trägermaterialien bei vergleichsweise niedrigen Investitions- und Betriebskosten sehr hohe Wirkungsgrade erzielt werden.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß man das Abgas/die Abluft durch ein Biofilter und eine nachgeschaltete Adsorptionsstufe leitet, wobei man die in der Adsorptionsstufe abgeschiedenen Schadstoffe in das Biofilter zurückführt. Im Biofilter setzt man als Trägermaterial behandelte und unbehandelte Kohleprodukte aus Braun- und Steinkohle, vorzugsweise Formaktivkokse, ein.

Als vorteilhaft hat sich erwiesen, wenn man Formaktivkokse mit definierten Korngrößen von 1-50 mm, vorzugsweise 10 mm, einsetzt.

Bei den eingesetzten Formaktivkoksen werden Druckverluste von ≦ 5 Pa pro 1 m Filterbetthöhe bei einer Belastung von 40 m³ Abluft/m³ Filterbett erreicht.

Das Filterbett beimpft oder mischt man erfindungsgemäß mit einer den Gas-/Luft- Schadstoffen adäquaten Mikroflora - selektiv oder als Mischpopulation -. Die Mikroflora hält man feucht und versorgt man durch einen wäßrigen Auszug metabolisierbarer kohlenstoffhaltiger Materialien, versetzt mit Mengen- und Spurenelementen.

Bei zu erwartender hoher Schadstoffbelastung mischt man vorteilhaft den Trägermaterialien auf der Basis von Kohleprodukten biofilteraktive Substanzen (z. B. Komposte, Torfmull, Holzprodukte) bei.

Es ist günstig, wenn man die Mikroflora aus einem mit einer ubiquitären Mikroflora versetzten oder bestehenden biologischen Substrat durch Kontamination mit dem zu reinigenden Medium ausliest und anschließend mit an sich bekannten Verfahren massenhaft vermehrt und damit das als Trägermaterial vorgesehene Kohleprodukt beimpft oder anderweitig vermischt.

Durch ein dem Biofilter nachgeschaltetes Adsorptionsfilter, vorzugsweise auf Basis von Formaktivkoks aus Braun- oder Steinkohle mit spezifischen Oberflächen von 50- 1000 m²/Gramm, wird eine vollständige Entsorgung der Abgase/Abluft von ihren Verunreinigungen und insbesondere von Gerüchen sowie von im Biofilter gebildeten Mikroorganismen erreicht. Ebenso setzt man statt Formaktivkoks Aktivkohlen, Kieselgele, Aluminiumoxide, natürliche und synthetische Molekularsiebe oder Zeolithe als Adsorptionsmittel vorteilhaft ein.

Die Regenerierung der Adsorptionsstufe führt man vorzugsweise thermisch - bei Normaldruck oder im Vakuum - durch. Hierbei tötet man die im Biofilter gebildeten Mikroorganismen ab und führt die desorbierten Schadstoffe in den Biofilter zurück. Durch diesen sich wiederholenden Rezyklierungsprozeß werden die Schadstoffe vollständig in unschädliche Naturprodukte metabolisiert.

Durch den Einsatz von Kohleprodukten mit definierten Korngrößen können Filterbetten mit sehr geringem Widerstand realisiert werden, so daß Filterbetthöhen bis zu 20 m bei geringem Flächenbedarf erreichbar sind. In solchen Filterbetten treten keine Riß bildungen, Überbrückungen und ausgetrocknete Zonen auf.

Eine gegenüber den bekannten Biofilteranlagen bedeutend größere Belastungs flexibilität wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren dadurch erreicht, daß einerseits bei geringem Schadstoffanfall die Bakterienkultur durch einen mit Spuren- und Mengenelementen versetzten, im Kreislauf gefahrenen wäßrigen Auszug ernährt wird und daß andererseits bei stoßartig anfallenden Schadstoffkonzentrationen die im Biofilter nicht sofort metabolisierten Substanzen im Adsorptionsfilter abgeschieden werden.

Im folgenden wird die Erfindung in einem Ausführungsbeispiel erläutert. Die Abbildung zeigt eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens mit dem Abscheider 1, dem Lüfter 2, dem Biofilter 3, der Pumpe 4, dem Adsorptionsfilter 5, dem Lüfter 6, dem Gasheizer 7 und dem Wärmetauscher 8. Das schadstoffbeladene Gas wird im Abscheider 1 von Feststoffpartikeln befreit und gelangt über den Lüfter 2 von oben in das Biofilter 3. Der Gasstrom wird dort intensiv mit Wasser befeuchtet, wobei ein Teil des notwendigen Wassers durch die Pumpe 4 im Kreislauf gefahren wird. Das Gas verläßt das Biofilter 3 im unteren Teil und gelangt von unten in das Adsorptionsfilter 5. Am Kopf des Adsorptionsfilters 5 verläßt ein extrem gereinigtes Gas die Reinigungsvorrichtung.

Zur Regenerierung des Adsorptionsfilters 5 wird mit Hilfe des Lüfters 6 ein geeignetes Gas über den Gasheizer 7 von oben in das Adsorptionsfilter 5 geleitet, desorbiert dort die adsorbierten Noxen und transportiert sie über den Wärmetauscher 8 wieder von oben in das Biofilter 3.

Als Trägermaterial zur Reinigung kommt eine körnige, gasdurchlässige Schüttung bestehend aus einer mit einer Mikroflora beimpften Kohle zum Einsatz.

Bezugszeichenliste

1

Abscheider

2

Lüfter

3

Biofilter

4

Pumpe

5

Adsorptionsfilter

6

Lüfter

7

Gasheizer

8

Wärmetauscher

Claims

1. Verfahren zur biologischen Abgas/Abluftreinigung, dadurch gekennzeichnet, daß man das Abgas/die Abluft durch ein Biofilter und eine nachgeschaltete Adsorptionsstufe leitet, wobei man die in der Adsorptionsstufe abgeschiedenen Schadstoffe in das Biofilter zurückführt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man im Biofilter als Trägermaterial behandelte und unbehandelte Kohleprodukte aus Braun- und Steinkohle, vorzugsweise Formaktivkokse, einsetzt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß man Form aktivkokse mit definierten Korngrößen von 1-50 mm, vorzugsweise 10 mm, einsetzt.

4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man das Filterbett mit einer den Gas-/Luft-Schadstoffen adäquaten Mikroflora - selektiv oder als Mischpopulation - beimpft.

5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß man die Mikroflora durch einen wäßrigen Auszug metabolisierbarer kohlenstoffhaltiger Materialien, versetzt mit Mengen- und Spurenelementen, feucht hält und versorgt.

6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß man bei zu erwartender hoher Schadstoffbelastung den Trägermaterialien auf der Basis von Kohleprodukten biofilteraktive Substanzen (z. B. Komposte, Torfmull, Holz produkte) beimischt.

7. Verfahren nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß man die Mikroflora aus einem mit einer ubiquitären Mikroflora versetzten oder bestehenden biologischen Substrat durch Kontamination mit dem zu reinigenden Medium ausliest und anschließend mit an sich bekannten Verfahren massenhaft vermehrt und damit das als Trägermaterial vorgesehene Kohleprodukt beimpft oder anderweitig vermischt.

8. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß man bei den eingesetzten Formaktivkoksen Druckverluste von < 5 Pa pro 1 m Filterbetthöhe bei einer Belastung von 40 m³ Abluft/m³ Filterbett erreicht.

9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man in der nachge schalteten Adsorptionsstufe Formaktivkokse gemäß Anspruch 3 oder Aktivkohlen, Kieselgele, Aluminiumoxide, natürliche und synthetische Molekularsiebe oder Zeolithe als Adsorptionsmittel einsetzt.

10. Verfahren nach Anspruch 1 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß man die Regenerierung der Adsorptionsstufe vorzugsweise thermisch - bei Normaldruck oder im Vakuum - durchführt.

11. Verfahren nach Anspruch 1 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß man bei der Regenerierung der Adsorptionsstufe die im Biofilter gebildeten Mikroorganismen abtötet und die desorbierten Schadstoffe in den Biofilter zurückführt.