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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung mit parallel zueinander angeordneten
Platten zur Reduzierung geruchsintensiver oder umweltwirksamer Stoffe in
einem Gasstrom, wobei die Platten aus einem Rahmen und einer Schicht
bestehen, die Schicht in einem oder zwischen Rahmen anordenbar ist
und die Platten in einem Gestell einzeln senkrecht zu Plattenebene
bewegbar aufgehängt
sind, ein Verfahren zur Herstellung von Schichten einer derartigen
Vorrichtung und deren Verwendung.
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Vorrichtungen
mit parallel zueinander angeordneten Platten zur Behandlung von
Gasströmen sind
aus verschiedenen Veröffentlichungen
bekannt. Als Beispiele werden die deutschen Veröffentlichungen
DE 40 17 384 C2 ,
DE 43 03 936 C1 und
DE 35 42 599 A1 genannt,
bei denen auf verschiedene Art und Weise Gase mit parallel zueinander
angeordneten Platten gereinigt werden. Bei diesen Veröffentlichungen
dienen die Platten zum Leiten und Umlenken des Gasstromes. In den
meisten Fällen
haben die Platten keine reinigende Wirkung und wenn – wie beispielsweise
bei der
DE 40 27 126
C1 – eine
reinigende Wirkung von den Platten ausgeht, beschränkt sich
diese nur auf die Oberfläche
der einzelnen Platten.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren
zur Herstellung von Schichten einer derartigen Vorrichtung vorzu schlagen,
um eine besonders hohe Reinigungswirkung bei der Verwendung dieser
Vorrichtung zu erzielen.
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Diese
Aufgabe wird vorrichtungsmässig
dadurch gelöst,
dass die Platten vom Gasstrom durchströmbar sind und die Schicht aus
einem Fasergerüst aufgebaut
ist und biologisch aktivierbar ist und/oder zwischen den Platten
biologisch aktives Material angeordnet ist.
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Die
Verwendung von biologisch aktivem Material hat den großen Vorteil,
dass die geruchsintensiven oder umweltwirksamen Stoffe nicht im
Filter verbleiben, sondern nur ab- oder umgebaut werden, so dass
die Geruchsintensität
oder Toxizität
zumindest abnimmt. Die im Rohgas vorhandenen flüchtigen Stoffe werden somit
in der erfindungsgemäßen Vorrichtung
in ihrer Struktur verändert
und passieren die Vorrichtung durch die Platten hindurch. Dadurch kann
nicht nur die Oberfläche
der Platten sondern die gesamte Plattendicke für den Reinigungseffekt genutzt
werden, wobei sich das biologisch aktive Material entweder in der
Platte oder zwischen den Platten befindet.
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Die
erfindungsgemäße Vorrichtung
erlaubt eine sehr kompakte Bauweise und ist vor allem für mit Wasserdampf
mehr oder weniger gesättigte
Abluft geeignet. Dies ist z.B. die Abluft aus lebensmitteltechnologischen
Prozessen, Bierbereitung, Abwasserreinigung, Tierkörperverwertung,
Gaststätten,
Lackierereien, Druckereien und Betrieben, welche mit Lösungsmitteln
arbeiten.
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Außerdem erlaubt
die kompakte Bauweise der Vorrichtung einen modularen Aufbau, um
gezielten Einfluss auf den Abbau nehmen zu können und eine Anpassung an
einen variierenden Gasstrom zu erreichen.
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Vorteilhaft
ist es, wenn die Platten senkrecht in einem Gestell aufgehängt sind.
Eine derartige Aufhängung
ist aus der Konstruktion von Rahmenfiltern bekannt, die zur Filtration
von Getränken
eingesetzt werden. Derartige Rahmenfilter erlauben ein einfaches
Handling der Platten, da die Platten einzeln zugängig sind um gereinigt oder
ausgetauscht zu werden. Mit einer Spindel werden die einzelnen Platten vor
der Verwendung des Rahmenfilters fest aufeinander gepresst, wobei
zwischen den einzelnen Rahmen eine flüssigkeits- und gasdichte Abdichtung
entsteht.
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Eine
Ausgestaltungsform sieht vor, dass die Platten jeweils eine Schicht
aufweisen, die auf einem Fasergerüst aufgebaut ist. Als Materialien
für derartige
Schichten eignen sich vor allem Zellulosefasern, Hanf oder Leinen.
Zur Herstellung derartiger Schichten werden die Schichtbestandteile
gemischt und als wässrige
Suspension über
einer Nutsche entwässert. Eine
Verfestigung und Vernetzung des Materials erfolgt durch Kleber oder
Nassfestharze (z.B. Epichlorhydrinverbindungen, Latex, Schellack).
Die Schichten müssen
eine ausreichende Nassfestigkeit aufweisen, sodass sie nicht unter
Einsatzbedingungen verfallen.
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Besonders
vorteilhaft ist es, wenn in die Schichten biologisch aktives Material
eingearbeitet ist. Bei der Herstellung der Schichten können konven tionelle
Biofiltermaterialien, innerte Füllmaterialien,
Adsorbentien und Dotierungshilfsstoffe miteingearbeitet werden.
Beispiele für
konventionelle Biofiltermaterialien sind: Kompost, Reisig, junge
Waldbodenschichten, Torf und Heidekraut. Diese Stoffe können bei
der Verarbeitung zur Einstellung definierter Korngrößenverhältnisse
zerkleinert oder auch aufgefasert werden. Diese Biofiltermaterialien
sind von Natur aus mit Mikroorganismen besiedelt und bieten Mikroorganismen
ein gutes Milieu. Innerte Füllmaterialien
sind z.B. gebrannter Ton, Lavaschlacke oder Dolomit. Sie eignen
sich vor allem für
die Einstellung definierter Korngrößenverteilungen, bestimmter
Nährstoffverhältnisse
und die Variation der Porenweite und Porosität der Filterschicht.
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Die
Mikroorganismen können
frei im Filter beweglich sein. Vorteilhaft ist es jedoch, die Mikroorganismen
auf einer Schicht zu immobilisieren, um ein Austragen der Mikroorganismen
mit dem Gasstrom aus dem Filter zu verhindern. Eine Fixierung der
Mikroorganismen an oder in der Schicht kann durch Adhäsion, Aggregation
und Einschluss erfolgen. Die Voraussetzungen dazu werden durch die
Auswahl entsprechender Rohmaterialien für die Filterschicht geschaffen.
Zur Sicherung der Qualität
und Haltbarkeit gelagerter, nicht benutzter Filterschichten müssen die
Mikroorganismen konserviert werden. Die Konservierung kann beispielsweise
durch Trocknung oder Gefriertrocknung erfolgen.
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In
die Schichten können
auch physikalisch oder chemisch wirksame Materialien eingearbeitet sein.
Als Adsorbentien dienen beispielsweise Aktiv kohle und Kunststofffasern.
Derartige Materialien haben den Vorteil, dass auf Lösungsvermittler
verzichtet werden kann und auch mit konventionellem Biofiltermaterial
nicht sorbierbare Stoffe sorbiert werden.
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Als
vorteilhaft erweist es sich auch, die Filterschicht als mehrlagige
Schicht herzustellen. Die einzelnen Schichten können aus verschiedenen Materialien
bestehen und werden z.B. durch Pressen oder Kleben miteinander verbunden.
Ein schichtweiser Aufbau ermöglicht
höhere
Festigkeiten, eine Optimierung der Sorptionsprozesse und eine Optimierung
der Mikroorganismenpopulationen. Derartige mehrlagige Filterschichten
sind wesentlich leichter zu handhaben und auszutauschen als die
Schüttfüllung eines
konventionellen Biofilters.
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Je
nach Aufbau der Vorrichtung können
die Platten parallel oder seriell durchströmt werden. Eine vorteilhafte
Ausgestaltung des Filters sieht vor, dass die Vorrichtung so einstellbar
ist, dass die Platten von beiden Seiten durchströmbar sind.
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Da
sich in einem Biofilter auch pathogene Keime vermehren können, sieht
eine Ausgestaltung der Vorrichtung vor, dass die zuletzt durchströmte Platte
eine Schicht aufweist, die ein Hindurchtreten von Mikroorganismen
verhindert oder die mikrobiozid ausgerüstet ist. Hierbei werden die Öffnungen
der Schicht so klein gehalten, dass Mikroorganismen nicht hindurchtreten
können,
oder die Schicht weist mikrobiozide Stoffe auf, die dafür sorgen,
dass die durchtretenden Mikroorganismen abgetötet sind. Da eine derartige
Schicht mit möglichst
geringen Strömungsgeschwindigkeiten
beaufschlagt werden sollte, kann es vorteilhaft sein, mehrere dieser
letzten Schichten parallel zu durchströmen.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
sieht vor, dass die Platten vor dem Durchströmen mit Mikroorganismen beimpft
werden. Dieses Animpfen der Filterschichten sollte direkt vor dem
Einsatz erfolgen. Dazu wird auf die Schichten eine Mikroorganismensuspension
aufgesprüht,
oder die Filterschichten werden mit einer Mikroorganismensuspension
durchströmt.
Als Dotierungsstoff kann Kieselgur verwendet werden, die ein hohes
Speichervermögen
durch ihre große
innere Oberfläche
besitzt.
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Vorteilhaft
ist es auch die Platten mit Nährstoffen,
Spurenelementen, Inhibitoren oder Wuchsstoffen für Mikroorganismen zu dotieren,
zu spülen oder
zu besprühen.
Dadurch werden spezielle Millieubedingungen geschaffen. Beispielsweise
kann das Wachstum von Schimmelpilzen durch Fungizide unterdrückt werden.
Gleichzeitig wird durch Malzextrakt ein optimales Medium für Hefen
geschaffen. Nährstoffe,
Spurenelemente, Inhibitoren und Wuchsstoffe können direkt bei der Filterschichtenherstellung
mit eingebracht werden. Vorteilhaft ist es aber, wenn universell
einsetzbare Filterschichten mit speziellen, an die jeweiligen Anforderungen
angepassten Lösungen
gespült
oder besprüht
werden.
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Eine
vorteilhafte Verfahrensführung
sieht vor, dass der Gasstrom temperiert und/oder befeuchtet wird.
Die Temperierung des Gasstroms sollte vorzugsweise vor Eintritt
in die Vorrichtung erfolgen. In der Lebensmittelindustrie liegen
häufig
heiße
Dämpfe
vor, die bis auf 30 bis 40°C
abgekühlt
werden müssen.
Je nach Abgasherkunft ist jedoch häufig eine Erwärmung des
Abgases notwendig. Darüber
hinaus benötigen
die verwendeten Mikroorganismen ein feuchtes Milieu, das durch den
Gasstrom nicht ausgetrocknet werden darf. Daher sollte der Gasstrom vor
Durchströmen
der Platten auf eine entsprechende Feuchte gebracht werden.
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Außerdem kann
es auch vorteilhaft sein, die Platten zu befeuchten, um eine weitgehend
konstante Feuchtigkeit über
die gesamte Vorrichtung zu erzielen.
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Ein
Ausführungsbeispiel
der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben.
Es zeigt:
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1 eine perspektivische Darstellung
einer erfindungsgemäßen Vorrichtung
und
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2 drei Schaltungsvarianten
zum Betrieb der Vorrichtung Die erfindungsgemäße Vorrichtung 1 hat
im wesentlichen den Aufbau eines konventionellen Rahmenfilters.
Eine Anschlussplatte 2 und ein Getriebefuß 3 sind über zwei
waagerechte Stangen 4, 5 miteinander verbunden.
In diese waagerechten Stangen sind Platten 6 verschiebbar
eingehängt
und eine Spindel 7 ist am Getriebefuß 3 so angeordnet, dass
sie ü ber
eine Druckplatte 8 die Platten 6 fest aneinanderdrückt. Die
Platten 6 bestehen jeweils aus einem Rahmen 9 und
einer Schicht 10, wobei der Rahmen 9 einen Hohlraum
umgrenzt, in dem sich das eingeführte
Gas verteilen kann, um flächig
durch die Schicht 10 hindurchzutreten. Auf der der Schicht gegenüberliegenden
Seite besteht wieder ein Hohlraum, in dem die Gase zum Auslass gefördert oder durch
den die Gase zur nächsten
Schicht gefördert werden.
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Im
vorliegenden Fall ist in die Schicht 10 biologisch aktives
Material eingearbeitet und die Räume zwischen
den Schichten sind Hohlräume.
Neben dem biologisch aktiven Material weisen die Schichten auch
physikalisch oder chemisch wirksame Materialien auf, um die Abbauprozesse
in und an der Schicht zu unterstützen.
Bei der Verwendung der Vorrichtung werden die Platten mit Nährstoffen,
Spurenelementen, Inhibitoren und Wuchsstoffen dotiert und anschließend mit
Mikroorganismen beimpft. Die so behandelten Platten 10 werden
auf die Stangen 4 und 5 gehängt und anschließend wird
mittels der Spindel 7 am Getriebefuß 3 die Druckplatte 8 so
weit zu den Platten gedrückt,
dass eine gas- und flüssigkeitsdichte
Abdichtung zwischen den Platten entsteht.
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Durch
einen Einlauf 11 wird danach ein Gasstrom 12 der
Vorrichtung zugeführt,
der im Hohlraum des Rahmens 9 vor der Platte 10 sich
flächig
verteilt, durch die Platte 10 hindurchdringt und in einen
Sammelkanal 13 fließt.
Dieser Sammelkanal führt
den gereinigten Gasstrom zu einem Ausgang 14, durch den der
Gasstrom 12 die Vorrichtung 1 verlässt.
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Vor
dem Eingang 11, der Vorrichtung 1 ist eine Befeuchtungseinrichtung
(nicht gezeigt) vorgesehen, in der der Gasstrom so weit befeuchtet
wird, dass die Platten durch den hindurchströmenden Gasstrom nicht getrocknet
werden, und hinter dem Ausgang 14 ist ein Sauggebläse (nicht
gezeigt) vorgesehen, das für
eine kontinuierliche Durchströmung der
Platten 10 sorgt.
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In 2 sind verschiedene Schaltungsvarianten
dargestellt, die zeigen, in welcher Reihenfolge die einzelnen Platten 10 durchströmbar sind.
Eine sehr hohe Reinigungswirkung ist mit der Schaltungsvariante
nach 2a zu erreichen,
bei der der zu reinigende Gasstrom in drei Teilströme geteilt
wird, die jeweils nacheinander durchströmt werden. Ein hoher Durchsatz
ist mit einer Schaltungsvariante nach 2b zu
erzielen, bei der der Rohgasstrom in drei Teilströme aufgeteilt
wird, die nach Durchströmen
einer Platte die Vorrichtung wieder verlassen. Eine Kombination
der beschriebenen Schaltungsvarianten sieht die Schaltungsvariante
nach 2c vor, bei der der
Rohgasstrom zunächst
so aufgeteilt wird, dass Teilströme
jeweils nur eine Platte durchströmen.
Der gereinigte Gasstrom wird anschließend in einem anderen Filterbereich
noch einmal gereinigt, indem er wieder in Teilströme aufgeteilt
wird; die jeweils nur eine Platte durchströmen, um anschließend wieder zusammengefasst
zu werden, um eine dritte entsprechende Reinigungsstufe zu passieren.
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Dies
sind nur drei schematisch dargestellte Varianten. Je nach Rohgaszusammensetzung
und zu behandelndem Gasvolumen sind jedoch mannigfache Abwandlungen
dieser beschriebenen Gasführungen
durchführbar.
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Bei
allen Schaltungsvarianten sollte jedoch darauf geachtet werden,
dass die letzte Schicht ein Hindurchtreten von Mikroorganismen – und insbesondere
von pathogenen Keimen – verhindert
oder durch eine mikrobiozide Ausrüstung zumindest pathogene Keime
abgetötet
werden.