DE19928087A1

DE19928087A1 - Filteranlage zur biologischen Abluft- und Abgasreinigung

Info

Publication number: DE19928087A1
Application number: DE19928087A
Authority: DE
Inventors: Andreas Bartetzko
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1999-06-11
Filing date: 1999-06-11
Publication date: 2000-12-14

Abstract

Eine Filteranlage zur biologischen Abluft- und Abgasreinigung umfaßt einen Biofilter, der eine im wesentlichen aus Aktivkohle bestehende Filterschüttung (2) als Trägermatrix für die Mikroorganismen umfaßt. Dem Biofilter ist ein Luftbefeuchtungs- und Nährlösungsbehälter (3) zugeordnet, dessen Nährlösung (3b) sowohl zum Befeuchten der zu reinigenden Luft als auch zur Versorgung der Mikroorganismen auf der Aktivkohle mit Nährstoffen dient. Der Luftbefeuchtungs- und Nährlösungsbehälter umfaßt einen Luftbefeuchtungsraum (3a), in dem die eingeleitete Luft mit einer Sprühvorrichtung (9) befeuchtet wird, während oberhalb der Filterschüttung ein Befeuchtungsraum (1a) mit einer Sprühvorrichtung (8) zum Verteilen der Nährlösung auf der Aktivkohleschüttung vorgesehen ist. Aus einem Sammelraum (1b) des Biofilters werden die verbleibende Nährlösung und ausgeschwemmte Mikroorganismen wieder in die Nährlösung (3b) zurückgeführt, um für das Verfahren weiter zur Verfügung zu stehen. Die Anlage zeichnet sich bei geringem apparativem Aufwand durch eine hohe Reinigungsleistung aus (Fig).

Description

Die Erfindung betrifft eine Filteranlage zur biologischen Abluft- oder Abgasreinigung, die einen mit einer als Trägermatrix für die Mikroorganismen dienenden Filterschüttung gefüllten Biofilter umfaßt, der mit Mitteln zur Zufuhr des zu reinigenden Mediums sowie von Wasser zur Befeuchtung des Filtermaterials und von Nährstoffen für die Versorgung der Mikroorganismen versehen ist.

Die Reinigung von mit Schadstoffen belasteter Abluft oder Abgasen unter Nutzung biologischer Stoffwechselprozesse ist in bestimmten Einsatzgebieten eine effektive und kostengünstige Alternative zu den klassischen chemisch- physikalischen Verfahren. Die bekannten biologischen Filteranlagen für die Abluft- oder Abgasreinigung sind jedoch insofern nachteilig, als zur Gewährleistung optimaler Milieubedingungen für die Mikroorganismen in bezug auf Feuchte und Temperatur sowie Sauerstoff- und Nährstoffversorgung ein erheblicher apparativer Aufwand erforderlich ist. In der zu reinigenden Abluft enthaltene toxische Stoffe, wie zum Beispiel Kohlendioxid und Schwefeldioxid oder nicht abbaubare Stoffe wirken sich negativ auf die Mikroorganismen aus und können den Reinigungsprozeß stören oder zu einer teilweisen oder vollständigen Desaktivierung der biologischen Abbauprozesse führen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Filteranlage zur biologischen Reinigung von Abluft oder Abwasser anzugeben, die auch bei Anwesenheit von nicht abbaubaren oder toxischen Stoffen und bei zeitweise hohen Kohlenstoffkonzentrationen in dem zu reinigenden Medium eine zufriedenstellende Reinigungsleistung sicherstellt und die zudem einen geringen apparativen Aufwand erfordert.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe mit einer Filteranlage gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 gelöst, bei der die Filterschüttung des Biofilters im wesentlichen aus Aktivkohle besteht und dem Biofilter ein Luftbefeuchtungs- und Nährlösungsbehälter zugeordnet ist, der sowohl zum Befeuchten der zu reinigenden Zuluft mit Nährlösung als auch zur Versorgung der Mikroorganismen auf der Aktivkohle mit Nährlösung dient. Die Nährlösung liegt in einem Tank vor, der durch Meß- und Regeleinrichtungen überwacht wird.

Der Grundgedanke besteht zunächst in der Verwendung von Aktivkohle als Filterschüttung für den Biofilter. Die Aktivkohle in einer grobkörnigen, stark strukturierten Ausbildung eignet sich zum einen gut zur festen Anlagerung der Mikroorganismen und adsorbiert gleichzeitig die von den Mikroorganismen nicht abbaubaren oder deren Stoffwechselprozesse störenden Bestandteile der zu reinigenden Abluft. Sie sorgt zudem für eine gute Durchströmung des Biofilters. Die Filteranlage kann sowohl im Gleichstrom als auch im Gegenstrom von zugeführter befeuchteter Abluft und zugeführter Nährlösung betrieben werden.

Weitere Merkmale und vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Zeichnung, in deren einziger Figur eine Filteranlage zur biologischen Reinigung von beim Waschen von Druckvorlagen mit einem Lösungsmittel entstehender Abluft mit gesundheitsschädlicher und geruchsbelästigender Wirkung schematisch dargestellt ist, näher erläutert.

Kernstück der biologischen Filteranlage ist ein geschlossener Biofilter 1, in dessen mittlerem Bereich eine Filterschüttung 2 aus einer besonders grobkörnigen Aktivkohle mit stark strukturierter rauher Oberfläche sowie synthetischen Füllkörpern oder Blähton in einem Anteil von maximal 20% untergebracht ist. Die rauhe, große Oberfläche der Aktivkohle bietet eine gute Basis sowohl für das Festsetzen von Bakterien als auch für die Adsorption von in dem zu reinigenden Abgas enthaltenen, nicht durch den Stoffwechsel der Bakterien abbaubare oder toxischen Stoffen wie Kohlendioxid oder Schwefeldioxid. Andererseits ist durch die mit der Verwendung grobkörniger Aktivkohle und synthetischer Füllkörper oder Blähton geschaffenen, gleichmäßig über die Filterschüttung 2 verteilten Hohlräume eine gute Durchströmung der Filterschicht und eine für die Stoffwechselvorgänge bedeutsame kontinuierliche Benetzung der Mikroorganismen sowie deren dauerhafte Versorgung mit Nährstoffen gewährleistet. Die gute Durchströmung ist selbst dann sichergestellt, wenn sich in der Aktivkohleschüttung verbrauchende Hilfsstofflieferanten, wie zum Beispiel Torf, Fasertorf, Kokosfasern oder Heidekraut, befinden.

Wie aus der Zeichnung ersichtlich ist, ist dem Biofilter 1 ein Luftbefeuchtungs- und Nährlösungsbehälter 3 zugeordnet, der bis zu einer bestimmten Pegelhöhe nut einer wässrigen Nährlösung 3b zur Versorgung der Mikroorganismen mit Hilfsstoffen (Stickstoff, Phosphat) zur Sicherstellung der Stoffwechselvorgänge im Biofilter 1 gefüllt ist. In den freien Raum des Luftbefeuchtungs- und Nährlösungsbehälters 3 mündet eine erste Zuluftleitung 4 zur Zuführung der zu reinigenden Abluft und eine Verbindungsleitung 5, die an den Ausgang des Biofilters 1 angeschlossen ist, um die aus diesem ausgeschwemmten Mikroorganismen wieder in den Reinigungsprozeß zurückzuführen. Über eine Nährlösungsleitung 6, in die eine Pumpe 7 eingebunden ist, ist die Nährlösung 3b mit einer Sprühvorrichtung 8, die sich im Eingangsbereich (Befeuchtungsraum 1a) des Biofilters 1 befindet, verbunden. In dem Luftbefeuchtungsraum 3a oberhalb des Flüssigkeitsspiegels der Nährlösung 3b im Luftbefeuchtungs- und Nährlösungsbehälter 3 ist eine Luftbefeuchtungs- Sprühvorrichtung 9 vorgesehen, die über eine Pumpe 10 mit Nährlösung versorgt wird. Schließlich sind der Luftbefeuchtungsraum 3a oberhalb der Nährlösung 3b im Luftbefeuchtungs- und Nährlösungsbehälter 3 und der Befeuchtungsraum 1a oberhalb der Filterschüttung 2 im Biofilter 1 über eine zweite Zuluftleitung 11 miteinander verbunden. Dem Biofilter 1 ist ein Entkeimungsfilter 12 nachgeschaltet, der über eine erste Abluftleitung 13 mit dem Ausgang des Biofilters 1 verbunden ist und von dem eine zweite Abluftleitung 14 ins Freie mündet. An den Biofilter 1 sind im Bereich der Filterschüttung 2 Probenahmeventile 15 zur Untersuchung der Filterschüttung 2 angeschlossen. Mit MI und FI sind Einrichtungen zur Messung der Feuchte bzw. des Volumenstroms bezeichnet, während XIC und YIC Meß- und Regeleinrichtungen für den Sauerstoffgehalt und den pH-Wert sind. Die Probenahme ventile 16 dienen der Analyse/Überwachung der Zu- und Abluft.

Nachfolgend wird die Funktion der Filteranlage beschrieben:

Die mit Mineralölkohlenwasserstoffen, leichtflüchtigen chlorierten Kohlenwasserstoffen und ähnlichen Stoffen (wie z. B. Alkohole, Ketone und Ester) verunreinigte Abluft, die auch eine erhebliche Geruchsbelästigung darstellt, wird zunächst über die erste Zuluftleitung 4 in den Luftbefeuchtungsraum 3a des Luftbefeuchtungs- und Nährlösungsbehälters 3 geleitet und dort mit Hilfe der Luftbefeuchtungs-Sprühvorrichtung 9 befeuchtet. Ein Luftstrom mit einer Feuchtigkeit von 80-98% wird dann über die zweite Zuluftleitung 11 in den Befeuchtungsraum 1a des Biofilters 1 oberhalb der Filterschüttung 2 geleitet. Hier wird die Zuluft zum zweiten Male einer aus der Nährlösung 3b im Luftbefeuchtungs- und Nährlösungsbehälter 3 versprühten Flüssigkeit ausgesetzt und gleichzeitig die Filterschüttung 2 mit Nährlösung besprüht. Mit der so befeuchteten Zuluft, die die Filterschüttung 2 vollständig durchströmt, gelangen Nährstoffe und Feuchtigkeit bis in die unteren Bereiche des Biofilters 1, so daß die Mikroorganismen auf den Aktivkohlepartikeln und den synthetischen Füllkörpern der Filterschicht ausreichend mit Flüssigkeit versorgt werden und nicht austrocknen können. Gleichzeitig werden den Mikroorganismen über die gesamte Höhe und Querschnittsfläche in gleichmäßiger Verteilung die für die Stoffwechselvorgänge benötigten Hilfsstoffe, wie zum Beispiel Stickstoff und Phosphat, zugeführt. Auf diese Weise wird dauerhaft eine optimale Einstellung des Feuchtigkeits- und Nährstoffgehalts für eine hohe Abbauleistung der Mikroorganismen erreicht. Aufgrund des Versprühens der Nährlösung in dem Zuluftstrom aus der ersten Zuluftleitung 4, die an ein Probenahmeventil 16 angeschlossen ist, erfolgt eine regelbare Sauerstoffzufuhr unmittelbar zu der Nährlösung, so daß auch dort der erforderliche Sauerstoff in ausreichender Menge zur Verfügung steht, um in der Nährlösung die Bildung eines anaeroben Milieus zu verhindern und eine Geruchsbelästigung zu vermeiden. Durch die Stoffwechselprozesse der Mikroorganismen einerseits und die Adsorption nicht durch Mikroorganismen abbaubarer Stoffe an der Aktivkohle andererseits wird die verunreinigte Zuluft von Schadstoffen befreit und gelangt über den Entkeimungsfilter 12 schad- und geruchsstoffarm ins Freie. Aus der Filterschüttung 2 an deren unterer Querschnittsfläche austretenden Nährlösung sowie ausgeschwemmte Mikroorganismen werden wieder in den Luftbefeuchtungs- und Nährlösungsbehälter zurückgeführt und gelangen über die Pumpe 7 und die Nährlösungsleitung 6 sowie die Sprühvorrichtung 8 wieder in den Biofilter 1. Durch die Messung beispielsweise des pH-Wertes und der Leitfähigkeit der Nährlösung werden optimale Wachstums- und Abbaubedingungen für die Mikroorganismen gewährleistet.

Mit den in der Zeichnung dargestellten strichlierten Linien wird eine Variante der oben beschriebenen Filteranlage angegeben. Danach wird der befeuchtete Zuluftstrom im Gegenstrom zu der Nährlösung durch die Filterschüttung 2 des Biofilters 1 geleitet, um dadurch insbesondere die für die Stoffwechselvorgänge erforderliche Feuchte der Mikroorganismen in allen Bereichen der Filterschüttung 2 zu gewährleisten. Eine Verstopfung des Biofilters 1 ist auch bei einer Durchströmung von befeuchteter Zuluft und Nährlösung in entgegengesetzter Richtung nicht zu befürchten, da die durch die Aktivkohle und die synthetischen Füllkörper geschaffenen großen Hohlräume auch bei Verwendung von Hilfsstofflieferanten wie Rindenmulch und dgl. für einen ausreichenden Medienfluß in der Filterschüttung sorgen. Die Beaufschlagung der Filterschüttung mit befeuchteter Zuluft und Nährlösung kann wahlweise oder im Wechsel im Gleich- bzw. Gegenstrom erfolgen.

Bezugszeichenliste

1

Biofilter

1

a Befeuchtungsraum von

1

b Sammelraum

2

Filterschüttung

3

Luftbefeuchtungs- und Nährlösungsbehälter

3

a Luftbefeuchtungsraum

3

b Nährlösung

4

erste Zuluftleitung

5

Verbindungsleitung

6

Nährlösungsleitung

7

Pumpe zu

6

8

Sprühvorrichtung in

1

9

Luftbefeuchtungs-Sprühvorrichtung in

3

10

Pumpe zu

9

11

zweite Zuluftleitung

12

Entkeimungsfilter

13

erste Abluftleitung

14

zweite Abluftleitung

15

Probenahmeventile zu

1

,

2

16

Probenahmeventile für Zu- und Abluft

Claims

1. Filteranlage zur biologischen Abluft- und Abgasreinigung, die einen mit einer als Trägermatrix für die Mikroorganismen dienenden Filterschüttung gefüllten Biofilter umfaßt, der mit Mitteln zur Zufuhr des zu reinigenden Mediums sowie von Wasser zur Befeuchtung des Filtermaterials und von Nährstoffen für die Versorgung der Mikroorganismen versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Filterschüttung (2) des Biofilters (1) im wesentlichen aus Aktivkohle besteht und dem Biofilter (1) ein Luftbefeuchtungs- und Nährlösungsbehälter (3) zugeordnet ist, der sowohl zum Befeuchten der zu reinigenden Zuluft mit Nährlösung als auch zur Versorgung der Mikroorganismen auf der Aktivkohle mit Nährlösung dient.

2. Filteranlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Filterschüttung aus Aktivkohle synthetische Füllkörper und/oder Blähton beigefügt sind.

3. Filteranlage nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Aktivkohle grobkörnig und stark strukturiert ausgebildet ist.

4. Filteranlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Filterschüttung (2) organische Hilfsstofflieferanten zugemischt sind.

5. Filteranlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die organischen Hilfsstofflieferanten aus Rindenmulch, Heidekraut, Torf, Fasertorf und/oder Kokosfasern bestehen.

6. Filteranlage nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß der Luftbefeuchtungs- und Nährlösungsbehälter (3) oberhalb eines Nährlösungspegels einen Luftbefeuchtungsraum (3a) mit einer Luftbefeuchtungs-Sprühvorrichtung (9) umfaßt und daß oberhalb der Filterschüttung (2) ein Befeuchtungsraum (1a) mit einer Sprühvorrichtung (8) zum Versprühen der Nährlösung vorgesehen ist und ein unterhalb der Filterschüttung (2) befindlicher Sammelraum (1b) für Nährlösung und ausgeschwemmte Mikroorganismen an den Luftbefeuchtungs- und Nährlösungsbehälter (3) angeschlossen ist, wobei der Luftbefeuchtungsraum (3a) zur Führung der befeuchteten Zuluft und der Nährlösung im Gleichstrom oder Gegenstrom über den Biofilter (1) an den Befeuchtungsraum (1a) bzw. den Sammelraum (1b) im Biofilter (1) angeschlossen ist.

7. Filteranlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Biofilter (1) wahlweise bzw. im Wechsel im Gleich- oder Gegenstrom von Nährlösung und befeuchteter verunreinigter Zuluft betreibbar ist.

8. Filteranlage nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, daß dem Biofilter (1) ein Entkeimungsfilter (12) nachgeschaltet ist.

9. Filteranlage nach einem der Ansprüche 1-8, dadurch gekennzeichnet, daß in die Nährlösung (3b) im Luftbefeuchtungs-und Nährlösungsbehälter (3) Meß- und Regeleinrichtungen (XIC, YIC) für den pH-Wert, die Leitfähigkeit und den Sauerstoffgehalt eingebunden sind.

10. Filteranlage nach einem der Ansprüche 1-9, dadurch gekennzeichnet, daß der Luftbefeuchtungs- und Nährlösungsbehälter (3) aus zwei getrennten Behältern für die Befeuchtung der Zuluft mit Wasser und die Zuführung von Nährlösung zum Biofilter (1) gebildet ist, wobei der Nährlösungsbehälter und/oder der Luftbefeuchtungsbehälter zur Ausbildung einer Kompaktanlage in den Biofilter integriert sind.