DE102009049346A1

DE102009049346A1 - Sorptionsgranulat zur Beseitigung von Geruchs- und Schadstoffen aus Abluft-, Abgasen und Abwasser aus Industrie und Haushalten

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Publication number: DE102009049346A1
Application number: DE102009049346A
Authority: DE
Original assignee: Thiele Juergen 23570
Current assignee: Thiele Juergen 23570
Priority date: 2009-10-14
Filing date: 2009-10-14
Publication date: 2011-08-18

Abstract

Verfahren zur Herstellung eines Trägermaterials, insbesondere für Biofilteranlagen, in Form eines Granulats, insbesondere zur Reinigung von Abgasen, Abluft und Abwasser, klimaschädlichen Gasen und toxischen Substanzen in der Abluft aus Industrie, Landwirtschaft und Haushalten, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägermaterial eine Grundsubstanz aus einem Kalk als Bindemittel und zumindest einer Art biologischen Abfalls hergestellt wird, die z. B. aus Haushalten, Gewerbebetrieben und anderen Quellen stammen, mit den folgenden Herstellungsschritten: – die zumindest eine Art biologischen Abfalls wird auf eine definierte Größe – zerkleinert – gemischt, – gepresst oder agglomeriert Die einzelnen Verfahrensschritte: Zerkleinerung: Der angelieferte biologische Abfall wird unmittelbar nach der Anlieferung durch einen Wolfzerkleinerer (nach Bestehorn) in die kleinsten Korngrössen zerkleinert und zur sofortigen Verarbeitung in entsprechend große Silos befördert. Mischen: Der behandelte biologische Abfall wird ebenso wie Kalk und Zusatzmaterialien wie Keramikpulver dosiert aus den Silos in...

Description

Die Erfindung ist ein Sorptionsgranulat, das aus biologischem Abfallmaterial aus Haushalten (Biotonne), der Obst- und Gemüse verarbeitenden Industrie, Marktresten und Abfällen und Abfällen aus der Holz verarbeitenden Industrie zerkleinert, vermischt, mit entsprechenden Bindemitteln und besonderen Mikrobenstämmen und Nährstoffzusätzen versehen in verschiedene Korngrößen mittels eines Rollagglomeratoers agglomeriert wird.
Alle festen biologischen Abfälle aus Haushalten (die Biotonne), Gewerbebetrieben wie zum Beispiel Obst- und Gemüseverarbeitende Industrie, Marktabfälle und Reste und Rückstände aus der Holz verarbeitenden Industrie werden in marktüblichen Behältnissen angeliefert
Das zu verarbeitende Biomaterial weist in der Regel eine sehr inhomogene Größenverteilung auf. Es ist daher zweckmäßig, die Korngrößen auf maximal 20 mm zu zerkleinern. Eine bevorzugte durchschnittliche Korngröße liegt zwischen 5 mm und 15 mm. Da es sich hier aber nur um Durchschnittsangaben handelt, ist nicht ausgeschlossen, dass gewisse Anteile auch nach der Zerkleinerung kleinere oder größere Korngrößen aufweisen.
Die Zerkleinerung kann mittels einem aus dem Stand der Technik bekannten Wolf-Zerkleinerers oder Schneckenpresse erfolgen, die ähnlich wie ein Fleischwolf arbeiten. Beide Zerkleinerungsmaschinenarten haben vor einer Lochscheibe verschieden angeordnete Messer, die gegensätzlich routieren und in der Lage sind, dieses äußerst schwierige inhomogene Biomaterial auf die gewünschten Korngrößen zu bringen.
Hat das Biomaterial einen zu hohen Feuchtigkeitsgehalt von zum Beispiel mehr als 65% Wassergehalt, lässt sich mit beiden Zerkleinerungsmaschinenarten eine Teilentwässerung erzielen.
Gewöhnlich liegt die Durchschnittsfeuchte des durch die Müllfahrzeuge vermischten Biomaterials bei der Anlieferung bei etwa 70 bis 75%. Es kommt auch vor, dass größere homogene Abfall- oder Überschussmengen wie zum Beispiel Tomaten, Gurken, Kürbisse, Erdbeeren oder anderes mit sehr hohem Wassergehalt angeliefert werden.
Hier ist vor der Zerkleinerung eine Vermischung mit weniger wasserhaltigem Biomaterial notwendig. Ist das Ausgangsmaterial dagegen zu trocken, muss eine Nachbefeuchtung stattfinden um später Formlinge pressen zu können.
Während des Mischvorganges können Bindemittel wie beispielsweise Klebstoffe, Polymere, Gelantine, Kalk, Ton oder anderes zugesetzt werden.
Die Formlinge sollen in eine der Anwendung entsprechende Größe gepresst werden. Sie sollen eine raue Oberflächenstruktur aufweisen. Die Konsistenz der gepressten Granulate muss porös sein, um Lebensraum für die Mikroorganismen zu schaffen.
Der Verwendungszweck ist ein Filtermedium als Trägermaterial für Flächenbett-, Haushaltsfilteranlagen und Abwasserkanalfiltern zur biologischen Abluft-, Abgas- und Abwasserreinigung. Dabei wird das Granulat der größeren Kategorie unter die obere Schicht eines herkömmlichen Biofilters eingebracht. Biofilter sind bekannt und nach dem Stand der Technik als Flächenfilter, Containerfilter und werden als modulare Systeme mit flexiblen Gestaltungs- und Erweiterungsmöglichkeiten eingesetzt.
Der untere Teil des Biofilters ist beispielsweise mit Wurzelholz belegt. Darüber werden Hackschnitzel in einer Schicht von etwa 80 cm geschüttet.
Wird das erfinderische Granulat als Additiv eingesetzt, sollte es in einer gut dosierten dicken Schicht eingebracht oder mit den Hackschnitzeln vermischt werden. Es wird mit einer Schicht von etwa 10 cm mit Hackschnitzeln abgedeckt damit witterungsbedingt das Granulat nicht austrocknet. Das Granulat muss feucht gehalten werden, damit eine hohe Aktivität der Mikroorganismen gewährleistet ist.
Das erfinderische Granulat hat unter normalen Bedingungen eine Standzeit von bis zu zehn Jahren. Es wird mit dem Austausch des gesamten Filtermaterials entfernt.
Die notwendigen Mikroorganismen entwickeln sich bei Feuchtigkeitszugabe eigenständig.
Dieses erfinderische Filtermaterial TINODORO ist mit zusätzlichen Mikroorganismen Stämmen besiedelt, die vorzugsweise für den biologischen Abbau der Geruchs- und Schadstoffemissionen in den Abgasen, in der Abluft und im Abwasser speziell geeignet sind.
Klimaschädliche Abgase wie CO2 und H2S (Kohlendioxyd und Schwefelwasserstoff) wie auch Ammoniak und Methan werden stark reduziert, abgebaut oder umgewandelt in Nährstoffe für Pflanzen und Tiere.
Die Extradate oder Granulate bieten den Mikroorganismen durch die poröse Konsistenz des Materials und den darin enthaltenen Nährstoffen hervorragende Lebensbedingungen. Die Voraussetzung für eine vollständige Abgas- und Abluftreinigung und Beseitigung von Gerüchen ist damit gegeben.
Hinzu kommt, dass durch den kontinuierlichen Abbau der Kalkanteile auf der Oberfläche der Granulate eine Übersäuerung im unteren Teil des Biofilters und damit eine Verschleimung und Verdichtung der Luftkanalbildung vermieden wird. Damit ist die Funktion als Sorptionsgranulat und pH-Blocker erreicht. Es geht bei einem so bestückten Biofilter auch keine Geruchsbelästigung der Umgebung mehr aus.
Es sei angemerkt, dass biologische Festbettreaktoren zur Abluftreinigung (Biofilter) als Stand der Technik bekannt und vielfältig dort eingesetzt werden, wo hohe geruchsintensive Emissionen auftreten. Von den mittlerweile traditionellen Anwendungsgebieten für Biofilter setzen verstärkt industrielle Anwender, wie zum Beispiel die Chemieindustrie, Druckereien, Gießereien die Biofiltertechnologie ein, wo definierte und messtechnisch gut nachweisbare Stoffabscheidungen neben der Geruchsbeseitigung im Vordergrund stehen. Außer durch den hohen Wirkungsgrad → (Viele Biofilter arbeiten mit wesentlich geringerem Wirkungsgrad) ← zeichnen sich Biofilteranlagen vor allem auch durch ihre im Vergleich zu anderen Abluftreinigungsverfahren wie zum Beispiel Verbrennung, chemische Wäscher und Aktivkohle deutlich geringeren Investitions- und Betriebskosten aus.
Einsatzbeispiele:

• Klärwerke: kommunal, industriell, Schlammtrocknung
• Nahrungsmittelindustrie: Großküchen, Kaffeeröstereien, Gewürzfabriken, Fischräuchereien, Tabak- und Kakaoindustrie und andere.
• Chemische Industrie: Kunststoffverarbeitung, z. B. Lösungsmittel.
• Druckereien und Lackierereien.
• Gießereien, Tierkörperverwertung, Deponiegasentsorgung und für weitere geruchsintensive Abluft aus anderen Bereichen.

Dem gestiegenen Umweltbewusstsein wird auch dadurch Rechnung getragen, weil keine Sekundär-Emissionen durch Abwässer oder Chemikalien entstehen.
Diese biologischen Verfahren sind äußerst anpassungsfähige und regenerative Systeme, die sich selbstständig erneuern und aktivieren. Abluft aus intermittierend betriebenen Produktionen, wie auch Spitzenbelastungen können durch das hohe Puffervermögen der Biomasse ausgeglichen werden Zur Zeit befinden sich im Bundesgebiet etwa fünftausend solcher Anlagen, wie oben genannt, im Einsatz.
Als Trägermaterial für die mikrobakterielle Tätigkeit im Biofilter werden derzeit vorwiegend humusartige Stoffe, Wurzelholz, Hackschnitzel, Heidekraut, Reisig, Stroh und andere, zum Beispiel inerte Träger, eingesetzt.
Die Geruchsstoff abbauende Biologie arbeitet im Bereich von pH 6,5 bis 7,5 optimal. Kommt es zu starken Verschiebungen zum Beispiel im sauren Bereich auf unter pH 5,0, so arbeitet die Biologie nicht mehr optimal. Der Biofilter kann seine Aufgabe dann nicht mehr ordnungsgemäß erfüllen.
Um diesen pH-Wert-Verschiebungen zu begegnen wird normalerweise weiße Kalkmilch auf das Biobett gegeben. Diese kann jedoch den Mikrofilm, welcher sich auf dem Material befindet, negativ beeinflussen.
Hier bietet das oben genannte Biofiltergranulat einen neuen innovativen Ansatzpunkt. Es kann sowohl den pH-Wert neutralisieren und stellt gleichzeitig eine zusätzliche Nährstoffquelle für die Biologie im Biofilter dar.
Aufgrund seiner Struktur kann das Material fest in die Schüttung integriert werden und seine pH-puffernden Bestandteile können langsam in das umgebende Biofiltermaterial abgegeben werden.
Im Bereich der biologischen Abluftreinigung gibt es bei der Konditionierung des Biofiltermaterials und der Sanierung von Biofilteranlagen eindeutige Lücken in der Angebotspalette für pH-puffernde, Schadstoff reduzierende, Geruchs minimierende und Abwasser reinigende Biofiltermaterialien, die das erfinderische Material schließt.
Das erfinderische Filtermaterial, das Extrudat oder Granulat in verschiedener Form und Größe zeichnet sich besonders durch die Formkonstanz über viele Jahre und als wichtige Lebensgrundlage für die Mikroorganismen aus. Es bietet ihnen die vielfältigen biologischen
Nährstoffe in Ergänzung zum Holz als Hauptbestandteil des Füllmaterials der Biofilter und fördert in nicht unerheblichem Maß die Aktivität der mikrobakteriellen Tätigkeit.
Hinzu kommt der pH-Wert-Ausgleich im unteren Teil des Biofilters durch den kontinuierlichen Kalkabbau von dem Granulat.
Damit erfüllt das erfinderische Biofiltergranulat wesentliche Komponenten, nämlich hervorragende Lebensgrundlage für die Mikroorganismen, nahezu vollständigen Geruchs und Schadstoffsabbau im Brüden, auch klimarelevanter Schadstoffe, den pH-Wert Ausgleich und damit Verhinderung der Verschleimung und damit verbundenen Verdichtung der Abluftkanäle im Filtermaterial.
Nach Ablauf der Standzeit des Biofiltermaterials hat das zu entsorgende Biogut hervorragende Kompostierqualität.
Das aus dem Stand der Technik bekannte Produktionsverfahren zur Herstellung des Biofiltergranulats wird wie folgt beschrieben:
Das angelieferte Bioabfallmaterial wird im Auffangsilo oder geschlossenen Container gelagert, wird von dort weiter in eine Mischanlage befördert. Das gut vermischte Material wird dann in einer Zerkleinerungsanlage auf die gewünschte Korngröße gebracht.
Das Trägermaterial für biologische Festbettreaktoren wird nach folgender Rezeptur hergestellt: 30% bis 70% nach obigem Prinzip verarbeiteter Bioabfall wird mit 70% bis 30% Kalkanteilen unter Wasserzugabe oder trocken in einen dem Stand der Technik bekannten Mischer gegeben und dort vermischt und durch eine der Granulatgröße entsprechende Lochscheibe gepresst und in die gewünschte gebrochen oder über einen Rollagglomerator i die den Anwendungen erforderliche Korngröße gebracht. Im Anschluss daran werden sie über eine Fördereinrichtung auf eine Lagerfläche gebracht und dort breitflächig an der Luft gebunden. Der Bindevorgang soll langsam erfolgen weil sonst die Gefahr besteht, dass das Material bricht. Der Bindevorgang dauert etwa vier Wochen.
Die Anwendung der kleineren Haselnussgroßen Granulate ist für Abwasserkanalfilter vorgesehen. Auch hier werden durch das neu erfundene Füllmaterial die Geruchsemissionen in der aufsteigenden Luft gereinigt und geruchsneutral.
Das erfinderische Sorptionsgranulat bietet die Möglichkeit der sofortigen Verarbeitung der stark emittierenden biologischen Abfälle auf den Kompostanlagen und damit eine Entlastung der Betreiber. Langwieriges Kompostieren mit Grundwasserverseuchungsgefahr durch Sickerwasser oder aufwendiger Sickerwasserentsorgung durch Anhäufung großer Mengen fertigen Kompostes werden so vermieden.
Zusammenfassung:
Die Erfindung ist ein Sorptionsgranulat, das aus biologischen Abfallmaterial z. B. aus Haushalten (Biotonne), der Obst- und Gemüse verarbeitenden Industrie, Marktresten und Abfällen der Holz verarbeitenden Industrie zerkleinert, vermischt, mit entsprechenden Bindemitteln und besonderen Mikroorganismen speziell für die Schadstoffbeseitigung versehen in verschiedene Korngrößen extrudiert oder geformt wird.

Claims

Verfahren zur Herstellung eines Trägermaterials, insbesondere für Biofilteranlagen, in Form eines Granulats, insbesondere zur Reinigung von Abgasen, Abluft und Abwasser, klimaschädlichen Gasen und toxischen Substanzen in der Abluft aus Industrie, Landwirtschaft und Haushalten, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägermaterial eine Grundsubstanz aus einem Kalk als Bindemittel und zumindest einer Art biologischen Abfalls hergestellt wird, die z. B. aus Haushalten, Gewerbebetrieben und anderen Quellen stammen, mit den folgenden Herstellungsschritten: – die zumindest eine Art biologischen Abfalls wird auf eine definierte Größe – zerkleinert – gemischt, – gepresst oder agglomeriert Die einzelnen Verfahrensschritte: Zerkleinerung: Der angelieferte biologische Abfall wird unmittelbar nach der Anlieferung durch einen Wolfzerkleinerer (nach Bestehorn) in die kleinsten Korngrössen zerkleinert und zur sofortigen Verarbeitung in entsprechend große Silos befördert. Mischen: Der behandelte biologische Abfall wird ebenso wie Kalk und Zusatzmaterialien wie Keramikpulver dosiert aus den Silos in eine Mischtrommel kontinuierlich eingebracht und in der Mischtrommel trocken vermischt. Formgebung: Das vermischte Material wird nun unter Einsprühen einer Flüssigkeit in einen Granulierer gegeben und für die Abwasserreinigung in eine zylindrische Form gebracht. Für die Abluft- und Abgasreinigung und Bodenbearbeitung wird das Material unter Einsprühen einer Flüssigkeit in einen Rollagglomerator gegeben, der das Material in entsprechend große Kugeln formt. Danach wird das erfinderische Granulat zum Abbinden gelagert. In den folgenden abhängigen Unteransprüchen folgen die konkreten Ausgestaltungen... Feinheiten.)
Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die definierte Größe der zumindest einen Art biologischer Abfälle auf Korngrößen von 1 mm bis max. 15 mm zerkleinert werden, wobei die bevorzugten Korngrößen zwischen 1 mm und 4 mm liegen sollten.
Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass das Granulat als Trägermaterial eines Biofilters mit speziellen Mikroorganismenarten, mit Spurennährstoffen in mineralischer und organischer Form in fester oder flüssiger Form zugemischt für die Abgas-, Abluft-, Abwasserreinigung und die Bodenverbesserung bestimmt ist.
Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, das der Kalk als Bindemittel verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 3 dadurch gekennzeichnet, dass Kalk in Mengen von 40% bis 60%, bezogen auf die Trockenmasse der biologischen Materialien, beigemischt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, das als ein weiteres Bindemittel organische und anorganische Klebstoffe, Polymere, Gelantine und Ton zugesetzt werden.
Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass das Granulat als ein Brei durch Rollagglomeration in verschiedenen definierten Größen geformt wird.
Verfahren nach Anspruch 7 dadurch gekennzeichnet, dass die definierte Größe des Granulats zwischen 2 mm und 50 mm variieren kann,
Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass das Granulat in Form eines Granulatkörpers durch einen Granuliermischer und einen Rollagglomerator hergestellt werden.
Verfahren nach Anspruch 9 dadurch gekennzeichnet, dass die Granulatkörper eine Größe von 1 mm bis 50 mm im Durchmesser haben können, vorzugsweise aber Größen von 2 mm bis 15 mm haben sollen.