DE19531282A1

DE19531282A1 - Bio=filters, e.g., for purifying air, fermentation processes, decontaminating soil or generating energy from natural renewable resources

Info

Publication number: DE19531282A1
Application number: DE19531282A
Authority: DE
Inventors: Fritz Dr Schindler; Bernd Schlueter
Original assignee: Huels AG; Chemische Werke Huels AG
Current assignee: Evonik Operations GmbH
Priority date: 1995-08-25
Filing date: 1995-08-25
Publication date: 1997-02-27

Abstract

The biofilter material populated or colonisable with microorganisms contains a gas-permeable, moisture-absorbent and storing, water-insoluble polymer.

Description

Die Erfindung betrifft im wesentlichen ein neuartiges Filtermaterial bzw. einen neuartigen Zuschlagstoff für Filtermaterialien für den Einsatz in Biofiltern. Sie betrifft ferner die neuartige Verwendung solcher Materia lien für mikrobielle Umsetzungen aller Art.The invention relates essentially to a novel filter material or a new type of aggregate for filter materials for use in Biofilters. It also concerns the novel use of such materials lien for microbial implementations of all kinds.

Es ist bekannt, den Wasserhaushalt von Böden dadurch zu regulieren, daß man Wasserretentionsmittel einarbeitet. Dazu verwendet man z. B. die so genannten Superabsorber, die unter Bildung eines Hydrogels ein Vielfaches ihres Eigengewichts an Wasser aufnehmen können. Eine weitere Eigenschaft dieser Superabsorber, die speziell zum o. g. Zweck verwendet werden, be steht darin, daß das gespeicherte Wasser pflanzenverfügbar ist, d. h. durch die Saugkräfte von in das Gel eingedrungenen Pflanzenwurzeln kann dem Gel das Wasser entzogen werden. Der Stand der Technik beschreibt u. a. die Herstellung und Anwendung von Gelen auf Basis von Tonmineralen und wasserlöslichen Superabsorbern (EP-A 0 335 653) oder anderen polyme ren Stoffzusammensetzungen auf Basis von Superabsorbern (WO 91/11410).It is known to regulate the water balance in soils by to incorporate water retention agents. For this you use e.g. B. the so called superabsorbers, which form a hydrogel many times their own weight in water. Another property this superabsorbent, which is specifically for the o. g. Purpose to be used is that the stored water is available to plants, d. H. due to the suction forces of plant roots that have penetrated the gel the water is withdrawn from the gel. The state of the art describes u. a. the production and application of gels based on clay minerals and water-soluble superabsorbents (EP-A 0 335 653) or other polyme ren material compositions based on superabsorbents (WO 91/11410).

Aus EP 0 596 217 sind zudem Agglomerate zur Kultivierung von Rohböden be kannt, die im wesentlichen ein mineralisches Trägermaterial, ein flüssig keitsaufnehmendes und -speicherndes wasserunlösliches Polymerisat, ein Klebemittel sowie gegebenenfalls Zusatz- und Hilfsstoffe enthalten. Zu den Zusatz- und Hilfsstoffen zählen dabei auch Pilze und Bakterien, die als trockene Substanz in das poröse mineralische Trägermaterial einge bracht werden. EP 0 596 217 beschreibt ferner ein Verfahren zur Herstel lung dieser Agglomerate; ein verbessertes Verfahren ist aus DE 1 95 04 529.7 bekannt.EP 0 596 217 also describes agglomerates for the cultivation of raw soils knows, which is essentially a mineral carrier material, a liquid absorbing and storing water-insoluble polymer Contain adhesives and optionally additives and auxiliaries. To The additives and auxiliaries also include fungi and bacteria that as a dry substance in the porous mineral carrier material be brought. EP 0 596 217 also describes a method of manufacture lung of these agglomerates; an improved process is over DE 1 95 04 529.7 is known.

Es ist auch bekannt, zur biologischen Entfernung von unerwünschten In haltsstoffen aus belasteten Substraten mit Mikroorganismen besiedelte organische oder mineralische Mittel zu verwenden. Die unerwünschten In haltsstoffe sind dabei vornehmlich organischen Aufbaus, können aber auch anorganischer Natur, wie z. B. Ammoniak oder Schwefelwasserstoff, sein. Vornehmlich werden die Mittel zur biologischen Abluft-, Abwasser- und Bodenreinigung verwendet. It is also known for the biological removal of unwanted In Ingredients from contaminated substrates populated with microorganisms use organic or mineral agents. The unwanted In Ingredients are primarily organic, but can also inorganic nature, such as. As ammonia or hydrogen sulfide. Primarily, the means for biological waste air, waste water and Floor cleaning used.

DE 42 35 892 offenbart als Mittel zur Schadstoffentfernung beispielsweise Blähton und/oder Blähschiefer (in gebrochener Form), der einen Gehalt an geeigneten immobilisierten Mikroorganismen aufweist. Als Einsatzmöglich keiten für dieses Mittel werden u. a. die Abwasser-, Abluft- und Boden reinigung genannt.DE 42 35 892 discloses, for example, as a means of removing pollutants Expanded clay and / or expanded slate (in broken form) that contains suitable immobilized microorganisms. As possible use For this remedy, u. a. the sewage, exhaust air and soil called cleaning.

Zur biologischen Abluftreinigung mittels Mikroorganismen sind insbesonde re Biowäscher und Biofilter bekannt. Die große Attraktivität der biologi schen Abluftreinigung besteht zur Hauptsache darin, daß die der Abluft reinigung zugrundeliegenden mikrobiellen Reaktionen im allgemeinen etwa bei Umgebungsbedingungen hinsichtlich Druck und Temperatur ablaufen und damit im Vergleich zu vielen konventionellen chemischen Reaktionen ener giesparsame Prozesse darstellen. Unerwünschte Abluftinhaltsstoffe werden dabei mikrobiell mit Sauerstoff in der Regel zu Zellsubstanz, Kohlendi oxid und Wasser umgesetzt. Die unerwünschten Inhaltsstoffe sind ebenfalls vornehmlich organischen Aufbaus, können aber auch anorganischer Natur sein. Üblicherweise ist der benötigte Sauerstoff zur mikrobiellen Umset zung in der zu reinigenden Abluft vorhanden. Zur Entfaltung ihrer Stoff wechselaktivität benötigen die Mikroorganismen ferner Wasser sowie gege benenfalls weitere Nährstoffe, die bereitgestellt werden müssen; in Bio filtern erfolgt dies meist durch das Filtermaterial.For biological exhaust air purification using microorganisms are in particular re bio washer and bio filter known. The great attractiveness of biologi Exhaust air purification mainly consists in the fact that the exhaust air cleaning underlying microbial reactions in general expire under ambient conditions with regard to pressure and temperature and compared to many conventional chemical reactions represent economical processes. Unwanted exhaust air ingredients are microbial with oxygen usually to cell substance, Kohlendi oxide and water implemented. The unwanted ingredients are also primarily organic, but can also be of an inorganic nature be. The oxygen required for microbial conversion is usually in the exhaust air to be cleaned. To unfold their stuff the microorganisms also require water and counteractivity any other nutrients that need to be provided; in organic filtering is usually done through the filter material.

In Biowäschern werden die unerwünschten Luftinhaltsstoffe üblicherweise zunächst mit Wasser ausgewaschen (durch Wasser absorbiert); das so ent stehende beladene Wasser wird dann in einer separaten, sich anschließen den Regenerationsstufe mit Hilfe der Mikroorganismen durch mikrobielle Umwandlung der Inhaltsstoffe in der flüssigen Phase wieder gereinigt. In Biofiltern erfolgen dagegen die Aufnahme der unerwünschten Inhaltsstoffe aus der Abluft sowie die mikrobielle Umwandlung gemeinsam im Bereich des Filtermaterials.The unwanted air constituents are usually found in bio-washers first washed out with water (absorbed by water); that so ent standing laden water will then join in a separate one the regeneration stage with the help of microorganisms through microbial Conversion of ingredients in the liquid phase cleaned again. In Biofilters, on the other hand, absorb the undesirable ingredients from the exhaust air as well as the microbial conversion together in the area of Filter material.

Biofilter sind i. a. Festbettreaktoren mit organischem und/oder zum Teil auch anorganischem Filtermaterial, auf dem Mikroorganismen siedeln, die durch den Reaktor strömende Gase oxidativ von unerwünschten Inhaltsstof fen befreien. Dem Wassergehalt des Filtermaterials kommt dabei große Be deutung zu, da einerseits die Mikroorganismen zur Entfaltung ihrer Stoff wechselaktivität, wie erwähnt, Wasser benötigen, andererseits Wasser - hauptsächlich ungebundenes Wasser - den Strömungswiderstand des Filters erhöht und dadurch die Leistung des Filters nachteilig beeinflußt.Biofilters are i. a. Fixed bed reactors with organic and / or in part also inorganic filter material on which microorganisms settle gases flowing through the reactor oxidatively from undesired ingredient free. The water content of the filter material is very important interpretation because on the one hand the microorganisms unfold their substance interactivity, as mentioned, require water, on the other hand water - mainly unbound water - the flow resistance of the filter increases and thereby adversely affects the performance of the filter.

Als Filtermaterial und Trägermaterial für die Mikroorganismen dienen daher gewöhnlich gasdurchlässige, gut feuchtigkeitsaufnehmende und -speichernde organische Materialien wie Komposte, faserige Naturmateria lien (z. B. Torf) oder Materialien auf Holzbasis (wie z. B. Reisig) oder anorganische Materialien wie Blähton oder Lavagestein oder auch Mischun gen hieraus. Auch inerte Zuschlagstoffe zum Filtermaterial wie Polysty rolschaumstoffpartikel sind bekannt [vgl. z. B. Brauer: Biologische Ab luftreinigung, Chem.-Ing.-Tech. 56 (1984), Nr. 4, Seiten 279 bis 286; Bubinger, Schwinning: Grundlagen und Anwendungsbeispiele der Biofilter technologie, WLB Wasser, Luft und Boden 5/1992, Seiten 164 bis 166].Serve as filter material and carrier material for the microorganisms therefore usually gas permeable, good moisture absorbing and - storing organic materials such as composts, fibrous natural materials lien (e.g. peat) or wood-based materials (such as brushwood) or inorganic materials such as expanded clay or lava rock or mix out of this. Also inert additives to the filter material such as polysty rolled foam particles are known [cf. e.g. B. Brewer: Biological Ab air purification, Chem.-Ing.-Tech. 56 (1984), No. 4, pages 279 to 286; Bubinger, Schwinning: Basics and application examples of the biofilter technology, WLB Water, Air and Soil 5/1992, pages 164 to 166].

Zur Versorgung des Filtermaterials mit der adäquaten Wassermenge und ins besondere zur Verhinderung einer unkontrollierten Austrocknung von Teilen des Filtermaterials oder des gesamten Filtermaterials gibt es trotz des Einsatzes von Befeuchtungseinrichtungen in Biofilteranlagen noch keine zufriedenstellenden Lösungen. Der Bericht "Entwicklung und Erprobung von Hochleistungsfiltern" von Bardtke et al. (Forschungsbericht des Kernfor schungszentrums Karlsruhe KfK-PEF 96 von 7/92; Förderkennzeichen 89/005/3), der auch einen guten Überblick über den Stand der Technik bei Biofiltern gibt, kommt daher zu dem Schluß, daß weiterhin ein großer Handlungsbedarf in der Entwicklung und Erprobung von neuen verbesserten Filtermaterialien und in der Entwicklung von Mechanismen gegen die Fil termaterialaustrocknung besteht. Das Problem des Wasserspeichervermögens stellt sich aber auch allgemein bei allen mit Mikroorganismen besiedelten Materialien, die für mikrobielle Umwandlungen genutzt werden.To supply the filter material with the adequate amount of water and ins especially to prevent uncontrolled drying out of parts of the filter material or the entire filter material is there despite the No use of humidification devices in biofilter systems yet satisfactory solutions. The report "Development and testing of High Performance Filters "by Bardtke et al. (Research report by Kernfor research center Karlsruhe KfK-PEF 96 from 7/92; Funding indicator 89/005/3), which also provides a good overview of the state of the art Therefore, bio-filtering concludes that a large one continues Need for action in the development and testing of new improved Filter materials and in the development of mechanisms against the fil drying out of term material exists. The problem of water storage capacity is also common in all colonized with microorganisms Materials used for microbial conversions.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Filtermaterial ins besondere für Biofilter bereitzustellen, das den obengenannten Anforde rungen entspricht. The object of the present invention is therefore to insert a filter material To provide special for biofilters that meet the above requirements matches.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die Verwendung von gas durchlässigen, feuchtigkeitsaufnehmenden und -speichernden, wasserunlös lichen Polymerisaten zumindest als Bestandteil des mit Mikroorganismen besiedelbaren oder besiedelten Filtermaterials in Biofiltern bzw. des mit Mikroorganismen besiedelten Materials für mikrobielle Umsetzungen allge mein. Gegenstand der Erfindung sind also in der Hauptsache mit Mikroorga nismen besiedelbare oder besiedelte Biofiltermaterialien, enthaltend ein gasdurchlässiges, feuchtigkeitsaufnehmendes und -speicherndes, wasserun lösliches Polymerisat.This object is achieved according to the invention by using gas permeable, moisture absorbing and storing, water insoluble Lichen polymers at least as part of the microorganisms settable or populated filter material in biofilters or with Microorganisms of colonized material for microbial reactions in general my. The subject of the invention is therefore mainly with microorga populated or populated biofilter materials containing a gas permeable, moisture absorbing and storing, water soluble polymer.

Als feuchtigkeitsaufnehmende und -speichernde, wasserunlösliche Polyme risate sind erfindungsgemäß besonders die als Superabsorber bezeichneten Substanzen geeignet, wie z. B. Poly(meth)acrylsäure, Poly(meth)acrylsäu reamid, Acrylsäureamid-Acrylsäure-Copolymere. Bevorzugt eingesetzt werden jedoch Acrylsäure-Acrylsäureamid-Copolymerisate (z. B. STOCKOSORB® Fa. Stockhausen, Krefeld).As a moisture absorbing and storing, water insoluble polymer Risks according to the invention are particularly those referred to as superabsorbents Suitable substances such. B. poly (meth) acrylic acid, poly (meth) acrylic acid reamid, acrylic acid-amide-acrylic acid copolymers. Preferably used however, acrylic acid-acrylic acid amide copolymers (e.g. STOCKOSORB® Fa. Stockhausen, Krefeld).

Meist werden diese Polymerisate in granulierter Form mit Teilchendurch messern von ca. 0,1 bis 2 mm (Trockensubstanz) als oder in den erfin dungsgemäßen Biofiltermaterialien eingesetzt bzw. für mikrobielle Umset zungen verwendet. Im folgenden werden die Vorzüge der vorliegenden Erfin dung zunächst anhand der Biofiltermaterialien näher beschrieben.Most of these polymers are in granular form with particles in them knives from approx. 0.1 to 2 mm (dry matter) as or in the inventions Biofilter materials used according to the invention or for microbial implementation tongues used. The following are the advantages of the present invention first described in more detail using the biofilter materials.

Überraschenderweise wurde nämlich gefunden, daß speziell Superabsorber nicht nur Wasser und Nährstoffe absorbieren, sondern auch wieder zur Was ser- und Nährstoffversorgung von Mikroorganismen mit ausreichender Ge schwindigkeit abgeben, so daß Superabsorber als Wasser-/Nährstoffdepot auch für Mikroorganismen eingesetzt werden können und sich damit wegen des hohen Wasserretentionsvermögens zum Einsatz in Biofiltermaterialien besonders eignen.Surprisingly, it was found that superabsorbents in particular not only absorb water and nutrients, but also back to what Ser and nutrient supply of microorganisms with sufficient Ge release speed, so that super absorber as a water / nutrient depot can also be used for microorganisms and therefore because of the high water retention capacity for use in biofilter materials particularly suitable.

Dabei wird die Wasserversorgung der Organismen durch die Intensität der Wasserbindung (Saugspannung) im Wasserdepot bestimmt, so daß erfindungs gemäß im allgemeinen Superabsorber mit Saugspannungen deutlich unter pF 4,2 eingesetzt werden. The water supply to the organisms is determined by the intensity of the Water binding (suction voltage) determined in the water depot, so that fiction according to generally superabsorbers with suction tensions well below pF 4.2 can be used.

Superabsorberhaltige Filtermaterialien gemäß dieser Erfindung bewirken im Filtermaterial in hervorragender Weise die Realisierung der Forderungen nach hohem Feuchtegehalt und hoher Pufferkapazität und ermöglichen da durch im Biofilter eine große Artenvielfalt an Mikroorganismen. Erfin dungsgemäß geeignete Mikroorganismen sind Bakterien, Hefen, Pilze usw.Superabsorbent-containing filter materials according to this invention effect in Filter material in an excellent way the realization of the requirements after high moisture content and high buffer capacity and allow there due to a large variety of microorganisms in the biofilter. Erfin Microorganisms suitable according to the invention are bacteria, yeasts, fungi, etc.

Im Extremfall kann das erfindungsgemäße Filtermaterial fast ausschließ lich aus einem Granulat aus Superabsorber bestehen, das dann nicht nur als Wasserdepot, sondern auch als Siedlungsfläche für die Mikroorganismen dient.In extreme cases, the filter material according to the invention can almost exclude Lich consist of a granulate of superabsorbent, which not only as a water depot, but also as a settlement area for the microorganisms serves.

Das andere Extrem stellen in Fortführung des Erfindungsgedankens erfin dungsgemäße Filtermaterialkombinationen dar, die neben bekannten Filter materialien lediglich zu einem geringen Anteil, dessen Größe von den An wendungsbedingungen abhängig ist, eingemischten Superabsorber enthalten.At the other extreme, inventing the continuation of the inventive concept filter material combinations according to the invention, in addition to known filters materials only to a small extent, the size of which depends on the type depending on the application conditions, contain mixed superabsorbers.

Die vollständige oder partielle Substitution von Filtermaterial biologi schen Ursprungs - das im wesentlichen für die Pufferwirkung konventionel ler Füllungen sorgt - durch die genannten Polymerisate ermöglicht völlig neue Möglichkeiten im Bau und Betrieb von Biofiltern, z. B. durch Einsatz von Kombinationen aus gebrochenem Blähton und Superabsorber bzw. Schaum stoff und Superabsorber, durch die eine gleichmäßigere Durchströmung und ein niedrigerer Druckverlust im Biofiltermaterial erzielt werden können.The complete or partial substitution of filter material biologi origin - that is essentially for the conventional buffer effect fillers ensures - completely made possible by the polymers mentioned new possibilities in the construction and operation of biofilters, e.g. B. by use of combinations of broken expanded clay and superabsorbent or foam fabric and super absorber, through which a more even flow and a lower pressure drop in the biofilter material can be achieved.

Bevorzugt werden die Polymerisate in Biofiltern kombiniert mit den aus dem Stand der Technik bekannten, herkömmlichen Filtermaterialien als er findungsgemäße Biofiltermaterialien verwendet. Besonders bevorzugt werden Agglomerate nach EP 0 596 217 allein oder in Kombination mit anderen, herkömmlichen Filtermaterialien als erfindungsgemäße Filtermaterialien verwendet. Als mineralisches Trägermaterial in erfindungsgemäßen Filter materialien eignen sich prinzipiell natürliche Materialien wie z. B. Blähton, Schiefer, Quarz, Bentonit, Lava, Leichtbeton, Perlite, Bims, recycelte Ziegeltonprodukte (z. B. Dachziegel), Schaumglas und Schlacke sowie daraus künstlich hergestellte Granulate mit einem Teilchendurchmes ser von z. B. 1 bis 12 mm. Als organische Trägermaterialien können z. B. faserige Naturmaterialien wie Torf, Heidekraut, Materialien auf Holzbasis oder Komposte (Müll-, Rindenkompost) verwendet werden. Auch poröse Parti kel aus polymerem Material wie z. B. Partikel aus geschäumtem Polystyrol sind grundsätzlich einsetzbar.The polymers in biofilters are preferably combined with those from the prior art, conventional filter materials as he biofilter materials according to the invention are used. Be particularly preferred Agglomerates according to EP 0 596 217 alone or in combination with others, conventional filter materials as filter materials according to the invention used. As a mineral carrier material in the filter according to the invention materials are principally natural materials such as B. Expanded clay, slate, quartz, bentonite, lava, lightweight concrete, perlite, pumice, recycled brick clay products (e.g. roof tiles), foam glass and slag and artificially produced granules with a particle diameter ser from z. B. 1 to 12 mm. As organic carrier materials such. B. fibrous natural materials such as peat, heather, wood-based materials or composts (garbage, bark compost) can be used. Porous parts too kel of polymeric material such. B. particles of foamed polystyrene are basically applicable.

Die erfindungsgemäßen Biofiltermaterialien können zusätzlich Klebemittel und/oder gegebenenfalls Haftvermittler wie z. B. DYNASYLAN® (Fa. Hüls AG, Marl) sowie weitere Zusatz- und Hilfsstoffe enthalten. Besonders geeignet sind hierzu die in EP 0 596 217 genannten Klebemittel, Zusatz- und Hilfs stoffe. Als Zusatz- und Hilfsstoffe können also je nach Anwendung unter anderem Fungizide, Pestizide, Herbizide, Düngemittel, Nährstoffe, Bakte rien, Hefen, Pilze, Substanzen zum Einstellen des pH-Wertes usw. in den zusammen mit dem Polymerisat verwendeten Trägermaterialien angereichert sein. Sie können z. B. mit Hilfe von Nährlösungen in das Trägermaterial eingebracht sein.The biofilter materials according to the invention can additionally contain adhesives and / or optionally adhesion promoters such as. B. DYNASYLAN® (Hüls AG, Marl) as well as other additives and auxiliary substances. Particularly suitable are the adhesives, additives and auxiliaries mentioned in EP 0 596 217 fabrics. Depending on the application, additives and auxiliary substances can also be found under other fungicides, pesticides, herbicides, fertilizers, nutrients, bacteria yeasts, fungi, substances for adjusting the pH value etc. in the enriched with the polymer used carrier materials be. You can e.g. B. with the help of nutrient solutions in the carrier material be introduced.

Zur Herstellung erfindungsgemäßer Biofiltermaterialien sind z. B. die in EP 0 596 217 oder DE 1 95 04 529.7 beschriebenen Verfahren zur Herstellung von Agglomeraten geeignet, wobei dann die dort genannten Klebemittel zum Einsatz kommen können. Es kann vorteilhaft sein, das erfindungsgemäß ein gesetzte Polymerisat vor der Herstellung von Agglomeraten zunächst mit Tonmineralen, z. B. vorzugsweise mit angefeuchtetem Bentonit-Ton, zu ver mischen. Im getrockneten Zustand kann damit eine vereinfachte Handhabung des superabsorbierenden Polymerisats bei zusätzlicher Steigerung der Ab sorptionskapazität insgesamt erreicht werden, da die Tonmineralteilchen selbst ebenfalls ein hohes Feuchtigkeitsabsorptionsvermögen besitzen.For the production of biofilter materials according to the invention, e.g. B. the in Process for the preparation described in EP 0 596 217 or DE 1 95 04 529.7 suitable of agglomerates, the adhesives mentioned there then Can come into play. It can be advantageous to use the method according to the invention set polymer before the production of agglomerates with Clay minerals, e.g. B. preferably with moistened bentonite clay, to ver Mix. In the dried state, this can make handling easier of the superabsorbent polymer with an additional increase in Ab sorption capacity can be achieved overall because of the clay mineral particles themselves also have a high moisture absorption capacity.

Der vollständige oder teilweise Verzicht auf Filtermaterial biologischen Ursprungs - das üblicherweise mit Mikroorganismen behaftet ist - kann zusätzlich eine Animpfung des erfindungsgemäßen Filtermaterials mit Mi kroorganismen erforderlich machen. Hierzu eignen sich mehrere Verfahren. Beispielhaft sind zu erwähnen:The complete or partial waiver of biological filter material Origin - which is usually associated with microorganisms - can additionally an inoculation of the filter material according to the invention with Mi make croorganisms necessary. Several methods are suitable for this. Examples include:

- Injecting an aqueous extract from forest soil, compost or mate rial of a retracted biofilter in the supply air flow of the biofilter.
- Spraying the filter material with an extract containing microorganisms before loading the filter.
- Mixing the filter material with activated sludge (possibly in dried Form) or another microorganism in concentrated form product.
- Adhesion of dry microorganism substance to expanded clay or a other known carriers with special glue and homogeneous admixture of the loaded expanded clay to the filter material.

Die Animpfung kann dabei mit speziell gezüchteten, zum Abbau bestimmter unerwünschter Inhaltsstoffe in besonderem Maß geeigneten Mikroorganismen erfolgen.Inoculation can be done with specially bred, destined for degradation undesirable ingredients, particularly suitable microorganisms respectively.

Weiterhin kann der teilweise oder vollständige Verzicht auf Filtermate rial biologischen Ursprungs - das üblicherweise Nährstoffe für die Mikroorganismen liefert - den Zusatz von mineralischen und/oder orga nischen Stoffen mit Düngerfunktion zu den erfindungsgemäßen Biofilterma terialien erforderlich machen. Geeignete Produkte, wie z. B. NPK-Dünger, Salze der Knoopschen Nährlösung, Steinmehl, evtl. auch mineralisches Viehfutter, sowie die Dosierung derartiger Produkte sind dem mit mikro biologischen Arbeitsweisen vertrauten Fachmann bekannt.Furthermore, the partial or complete elimination of filter material rial of biological origin - usually nutrients for the Microorganisms supplies - the addition of mineral and / or orga African substances with fertilizer function to the biofilter according to the invention make materials necessary. Suitable products, such as B. NPK fertilizer, Salts of Knoop's nutrient solution, stone flour, possibly also mineral Cattle feed, as well as the dosage of such products are micro biological working methods familiar to a specialist.

Die erfindungsgemäß erhaltenen Biofiltermaterialien können allgemein zur Entfernung von biologisch abbaubaren Inhaltsstoffen in sauerstoffhaltigen Gasgemischen eingesetzt werden, insbesondere zur biologischen Abluftrei nigung. Unerwünschte Inhaltsstoffe können insbesondere störende Geruchs stoffe sein. Der erforderliche Sauerstoffgehalt des zu reinigenden Gases kann auch erst durch Zudosieren von Sauerstoff oder sauerstoffhaltigem Gas entstehen oder gezielt eingestellt werden. Die erfindungsgemäßen Bio filtermaterialien können ohne Einschränkung in den aus dem Stand der Technik bekannten Biofilteranlagen zum Einsatz kommen, die im allgemeinen auch über geeignete Befeuchtungseinrichtungen für das Filtermaterial und/oder den zu reinigenden Gasstrom verfügen. The biofilter materials obtained according to the invention can generally be used for Removal of biodegradable ingredients in oxygen-containing Gas mixtures are used, especially for biological exhaust air inclination. Unwanted ingredients can especially cause unpleasant smells be fabrics. The required oxygen content of the gas to be cleaned can only be done by adding oxygen or oxygen Gas are generated or specifically adjusted. The bio according to the invention filter materials can be used without restriction in the state of the art Technology known biofilter systems are used, which in general also via suitable humidification devices for the filter material and / or have the gas stream to be cleaned.

Bei den bislang betrachteten Biofiltern handelt es sich nach der Systema tik der Biotechnologie (vgl. Römpp Lexikon Biotechnologie, Thieme Verlag 1992) formal stets um Festbettreaktoren, bei denen die am biochemischen Stoffumwandlungsprozeß beteiligten Biokatalysatoren (hier: Mikroorganis men) an Trägermaterialien gebunden sind. Die Biokatalysatoren sind dabei auf der Trägeroberfläche fixiert oder in oberflächennahen Poren eingela gert. Das Festbett liegt als ungeordnete Schüttung vor und wird mit Flui den durchströmt; es kann also prinzipiell auch zur Abwasserreinigung ein gesetzt werden.The biofilters considered so far are based on the Systema tics of biotechnology (see Römpp Lexikon Biotechnologie, Thieme Verlag 1992) always formally around fixed bed reactors in which the biochemical Biocatalysts involved in the conversion process (here: microorganism men) are bound to carrier materials. The biocatalysts are there fixed on the carrier surface or embedded in near-surface pores device. The fixed bed is a disordered bed and is filled with flui flows through; In principle, it can also be used for wastewater treatment be set.

Die erfindungsgemäßen Filtermaterialien können aber auch ganz allgemein zur biologischen Entfernung unerwünschter Inhaltsstoffe in den Bereichen Abwasser-, Abluft-, Boden- und Schlammreinigung eingesetzt werden. Dies umfaßt auch die Verwendung in den in DE 42 35 892 und DE 42 44 784 be schriebenen Einsatzgebieten und Verfahren anstelle des immobilisierte Mikroorganismen enthaltenden Blähtons und/oder Blähschiefers. Die mit biologisch abbaubaren Inhaltsstoffen belasteten Materialien sind nur auf geeignete Weise mit den erfindungsgemäßen Filtermaterialien in Kontakt zu bringen.The filter materials according to the invention can also be very general for the biological removal of unwanted ingredients in the areas Wastewater, exhaust air, soil and sludge cleaning can be used. This also includes the use in be in DE 42 35 892 and DE 42 44 784 areas of application and procedures instead of the immobilized Expanded clay and / or expanded slate containing microorganisms. With Biodegradable ingredients are only exposed to materials suitably in contact with the filter materials of the invention bring.

In Fortführung des Erfindungsgedankens können erfindungsgemäß mit Mikroorganismen besiedelbare Materialien, die flüssigkeitsaufnehmendes und -speicherndes wasserunlösliches Polymerisat enthalten, bei vielen biotechnischen Fermentationen eingesetzt werden, die an Oberflächen fe ster und halbfester Substrate erfolgen und im Gegensatz zu Reinigungspro zessen auch zur Herstellung definierter Produkte verwendet werden. Als Beispiel können die Verfahren zur Herstellung einiger Antibiotika und Enzyme genannt werden. Darüber hinaus können diese Polymerisat enthalten den Agglomerate bei der Energiegewinnung mit Mikroorganismen (Wasser stoffproduktion, Umwandlung nachwachsender Rohstoffe in Methan und Etha nol), bei der mikrobiellen Stickstoffixierung sowie bei der Regenerierung der Atemluft in der bemannten Raumfahrt zum Einsatz kommen.In continuation of the inventive concept, according to the invention Microorganisms colonizable materials, the liquid-absorbing contain and store water-insoluble polymer, in many biotechnical fermentations are used, which on surfaces fe ster and semi-solid substrates and in contrast to cleaning pro can also be used to manufacture defined products. As For example, the methods of making some antibiotics and Enzymes are called. These can also contain polymer the agglomerates when generating energy with microorganisms (water fabric production, conversion of renewable raw materials into methane and etha nol), in microbial nitrogen fixation and regeneration the air we breathe is used in manned space flight.

Die Erfindung wird an folgenden Beispielen erläutert, ohne darauf be schränkt zu sein: The invention is illustrated by the following examples, without being to be restricted:

Example 1: Production of a biofilter material according to the invention

Der Superabsorber STOCKOSORB® (Fa. Stockhausen) wird in einem Mischprozeß mittels eines Klebers an Blähton fixiert. Die Herstellung kann in einem einfachen Betonmischer erfolgen. Dazu wird trockenes Blähtonsubstrat (z. B. Körnung 4 bis 8 mm) vorgelegt, wobei mindestens das halbe Behäl tervolumen gefüllt ist. Bei laufendem Mischer wird der Kleber TERRAVEST® K (Fa. Hüls) aufgegeben und ca. 2 Min. gemischt. Sind die Blähtonteilchen mit Kleber benetzt, so wird der Superabsorber (Körnung < 0,2 mm) aufgestreut und etwa weitere 2 Min. gemischt. Nach 12 Std. La gerung liegt bei richtiger Dosierung (hier 6 Gew.-% TERRAVEST K Kleber, 5 Gew.-% STOCKOSORB 400 F Superabsorber) ein Kombinationsmaterial vor, welches in einem weiteren Arbeitsschritt als Zuschlag zu Kompost als ei nem der üblichen Filtermaterialien eingemischt wird.The STOCKOSORB® superabsorber (from Stockhausen) is mixed fixed to expanded clay using an adhesive. The production can be done in one simple concrete mixer. For this purpose, dry expanded clay substrate (e.g. grain size 4 to 8 mm), with at least half the container tervolume is filled. With the mixer running, the glue turns TERRAVEST® K (Hüls) added and mixed for approx. 2 minutes. Are the Wet clay particles are wetted with glue, so the superabsorbent (grit <0.2 mm) sprinkled and mixed for about another 2 minutes. After 12 hours La the correct dosage (here 6% by weight of TERRAVEST K adhesive, 5% by weight of STOCKOSORB 400 F superabsorber) a combination material, which in a further step as an addition to compost as an egg is mixed in with the usual filter materials.

Die Anklebung des Superabsorbers wird empfohlen, um sicherzustellen, daß die Absorberteilchen homogen im Biofilter verteilt vorliegen. Insbesonde re bei vollständigem oder teilweisem Verzicht auf Filtermaterial biologi schen Ursprungs ist die beschriebene Vorgehensweise empfehlenswert, um homogene Filtermaterialien zu erhalten.Gluing the superabsorbent is recommended to ensure that the absorber particles are distributed homogeneously in the biofilter. In particular re with complete or partial waiver of filter material biologi of origin, the procedure described is recommended to to obtain homogeneous filter materials.

Example 2: Filter material with increased water capacity

Bei der biologischen Abluftreinigung wird das zu reinigende Gas mittels eines Abluftgebläses über ein Verteilersystem durch das Filtermaterial gefördert und gelangt als gereinigtes Gas in die Atmosphäre.In biological exhaust air purification, the gas to be cleaned is an exhaust fan through a distribution system through the filter material pumped and released into the atmosphere as purified gas.

Die Vorbefeuchtung des Rohgases kann sowohl extern als auch integriert im Biofilter erfolgen. Entscheidend sind die Temperatur (10 bis 50°C) sowie der Feuchtegehalt des Rohgases (möglichst gesättigt, < 98% relative feuchte), bevor es in das Filterbett eintritt.The pre-humidification of the raw gas can be both external and integrated in the Biofilter done. The decisive factors are the temperature (10 to 50 ° C) as well the moisture content of the raw gas (if possible saturated, <98% relative damp) before it enters the filter bed.

Die Dimensionierung von Biofilteranlagen hängt neben der Art und der Men ge der zu behandelnden Abluft vom eigentlichen Filtermaterial ab. Die mög liche Filterbelastung steht im direkten Zusammenhang mit dem Wasserhaus halt im Filtermaterial. Zudem nimmt mit steigendem Wassergehalt die Ge fahr unkontrollierter Austrocknung bei Veränderung der Gasparameter (Tem peratur, Feuchte) sowie der Umgebungsbedingungen (Temperatur) ab.The dimensioning of biofilter systems depends on the type and the menu ge of the exhaust air to be treated from the actual filter material. The possible Filter load is directly related to the water house stop in the filter material. In addition, the Ge decreases with increasing water content driving uncontrolled drying out when changing the gas parameters (tem temperature, humidity) and the ambient conditions (temperature).

Bei üblichen Filtermaterialien aus z. B. organischem Rindenkompost liegt der Feuchtegrad im Betriebszustand bei etwa 40 bis 65 Gew.-%. Durch Zu satz von Agglomeraten auf Basis von Blähton mit fixiertem Superabsorber (SAP) (vgl. Beispiel 1) kann der Feuchtegrad - wie die folgende Tabelle zeigt - deutlich erhöht werden, wobei das Filtervolumen unverändert bleibt und das Porenvolumen bzw. der Luftgehalt nur geringfügig absinken:With conventional filter materials from e.g. B. organic bark compost the degree of moisture in the operating state is about 40 to 65% by weight. By To Set of agglomerates based on expanded clay with fixed superabsorbers (SAP) (see example 1) can the degree of moisture - like the following table shows - be increased significantly, the filter volume unchanged remains and the pore volume or air content only decrease slightly:

Example 3: Ethanol reaction with yeast

Die Verbesserung der mikrobiologischen Abluftreinigung in einem Biofilter durch Zusatz von Superabsorber wurde in einem Laborversuch nachgewiesen: Dazu wurde die biochemische Oxidation von Ethanol zu Wasser und Kohlendi oxidThe improvement of microbiological exhaust air purification in a biofilter by adding superabsorbent it was proven in a laboratory test: For this purpose the biochemical oxidation of ethanol to water and carbon di oxide

durch Hefekulturen (Saccharomyces cerevisiae) unter einer wassergesättig ten Atmosphäre experimentell durchgeführt.by yeast cultures (Saccharomyces cerevisiae) under a water saturated atmosphere.

In zwei temperierte (32°C) und verschlossene Erlenmeyerkolben (0,5 l) wurde gebrochener Blähton (Körnung 2 bis 9 mm; 7,5 ml Volumen) bzw. ent sprechender Blähton mit angeklebtem STOCKOSORB Superabsorber (Herstellung nach Beispiel 1; 7,5 ml Volumen) gegeben. Bei Wassersättigung des Bläh tons und des STOCKOSORB Superabsorbers im dynamischen Gleichgewicht wur den die Hefekulturen (0,1 g) aufgestreut sowie Ethanol (0,07 g) in einem kleinen Gefäß in Kontakt zur Atmosphäre gebracht. Zudem wurde jeweils 20%ige Kalilauge (3 ml) in einem Schiffchen zur Absorption des entstehen den Kohlendioxids in die Kolben gestellt. Über angeschlossene Manometer konnte der Sauerstoffverbrauch in den Kolben und damit der Fortschritt der Reaktion gemessen werden.In two tempered (32 ° C) and sealed Erlenmeyer flasks (0.5 l) Broken expanded clay (grain size 2 to 9 mm; 7.5 ml volume) or ent speaking expanded clay with glued STOCKOSORB superabsorber (production according to example 1; 7.5 ml volume). When the swell is saturated with water tons and the STOCKOSORB superabsorbent in dynamic equilibrium sprinkled with the yeast cultures (0.1 g) and ethanol (0.07 g) in one small vessel brought into contact with the atmosphere. In addition, each 20% potassium hydroxide solution (3 ml) in a boat to absorb the the carbon dioxide in the flask. Via connected pressure gauges could the oxygen consumption in the flask and thus the progress the reaction can be measured.

Bereits nach zwei Tagen war der ursprünglich vorhandene Sauerstoff des Ansatzes mit Superabsorber verbraucht und die biochemische Umsetzung des Ethanols abgeschlossen (Druckabfall um ca. 155 hPa). Zur gleichen Zeit war beim Ansatz auf reinem Blähton lediglich ein Druckabfall von 23 hPa zu beobachten.After only two days, the original oxygen of the Approach with superabsorbent consumed and the biochemical implementation of the Ethanol completed (pressure drop about 155 hPa). At the same time was only a pressure drop of 23 hPa when starting on pure expanded clay to observe.

Die Versuche zeigen, daß der eingesetzte STOCKOSORB Superabsorber von Mikroorganismen besiedelbar ist und verfügbares Wasser speichert; zudem ist der eingesetzte Kleber TERRAVEST nicht toxisch für die Mikroorganis men. Der Einsatz von Superabsorbern in Filtermaterialien für Biofilter kann bei gleichem Filtervolumen somit die Wasserkapazität des Filtermate rials und die Reinigungsleistung von Biofiltern deutlich erhöhen.The tests show that the STOCKOSORB superabsorber from Microorganisms can be colonized and stores available water; moreover the TERRAVEST adhesive used is not toxic to the microorganism men. The use of superabsorbents in filter materials for biofilters can with the same filter volume, the water capacity of the filter mat rials and the cleaning performance of biofilters.

Claims

1. Biofilter material that can be colonized or colonized with microorganisms, containing gas permeable, moisture absorbing and storing des, water-insoluble polymer.

2. Biofilter material according to claim 1, containing superabsorbent.

3. Biofilter material according to one of the preceding claims, containing or ganic or mineral carrier material or both.

4. Use of biofilter material according to claims 1 to 3 for Ent Removal of unwanted, biodegradable ingredients from Gasge Mix.

5. Use according to claim 4 for biological exhaust air purification.

6. Use of Ma colonizable or populated with microorganisms materials that are gas permeable, moisture absorbing and -containing, water-insoluble polymer for microbi all implementations.

7. Use according to claim 6 for biological exhaust air purification or Bo renovation.

8. Use according to claim 6 in fermentation processes.