DE202008003542U1 - Chem.-biologisch wirksames, autoregeneratives Filtermaterial auf Zellulosefaserbasis für die Abluft- und Gasreinigung - Google Patents

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Abstract

Das chemisch-biologisch wirksame autoregenerative Filtermaterial ist dadurch gekennzeichnet, dass auf und zwischen Zellulosefasern chemische Partikel, insbesondere Eisenhydroxid- und Aktivkohlestäube flächig aufgetragen bzw. räumlich eingetragen werden.

Description

  • In Produktionsprozessen und in der Abwasseraufbereitung kommt es immer wieder durch Ausgasungsprozesse zur Emission von Schad- und Geruchsstoffen in die Umwelt. Die Beseitigung derartiger Umweltbelastungen erfolgt heute überwiegend durch Biofilter bzw. biologische oder chemische Wäscher. Biofilter sind dabei die ökonomischste technische Lösung, wobei diese Filter aufgrund ihres biologischen Wirkungsprinzips und ihres bedingten Wirkungsgrades sehr hoher Filtermaterialvolumen bedürfen und insbesondere sehr empfindlich auf Temperatur-, Schad- und Geruchsstoffkonzentrationsschwankungen reagieren, wodurch s zu wesentlichen Wirkungsgradschwankungen kommen kann. Die Berechenbarkeit derartiger Anlagen ist demzufolge sehr eingeschränkt. Besonders große Schwankungen reduzieren den Abbaugrad eines Biofilters erheblich. Biologische und chemische Wäscher können auf Belastungsspitzen mittels der gezielten Dosierung von Chemikalien in die Waschflüssigkeit reagieren. Die Belastungsspitzen können somit abgepuffert werden. Durch die zusätzliche Zufuhr von Chemikalien ist der Einsatz von Wäschern im Vergleich zu Biofiltern mit hohen Betriebskosten verbunden, die zum Teil wirtschaftlich nicht vertretbar sind. Eine Anlagenkombination von Biofiltern und chemischen Wäschern verbessert zwar die Betriebsbedingungen und verringert die Betriebskosten, ist aber mit einem erhöhten apparativen Aufwand verbunden und somit mit höheren Investitionskosten.
  • Die Erfindung basiert auf der Entwicklung eines chemisch-biologisch wirksamen Filtermaterials aus recyceltem Papier (wie Altpapier und Etiketten von Flaschen) gewonnener Zellulosefaser, in die chemische Zuschlagstoffe, wie Eisenhydroxidpulver oder Aktivkohlepulver als Additiv eingearbeitet werden (1: Schema Zellulosefasergeflecht mit chemischen Zuschlagstoff).
  • Die Zellulose als inertes, biologisches Polymer aus Altpapier besitzt eine relativ hohe spezifische Oberfläche, Wasserrückhaltekapazität, mikrobiologisch verwertbare Spurenelemente und einen großen pH-Wertpuffer für Säuren (Ca-, Na- Verbindungen). Damit bietet das Filtermaterial aus Zellulose eine ideale Besiedlungsumgebung für schad- und geruchsstoffabbauende Mikroorganismen. Das Filtermaterial funktioniert in diesem Fall wie ein Biofilter als biologischer Absorber für biologisch abbaubare Schad- und Geruchsstoffe.
  • Durch die Einarbeitung der chemischen Zuschlagstoffe in bzw. auf die Zellulosefasern des Filtermateriales können selektiv Abluftbestandteile chemisch-physikalisch im Filtermaterial gebunden werden. Zum Beispiel bindet aus der Abluft Eisenhydroxid chemisch Schwefelwasserstoff und Aktivkohle physikalisch flüchtige organische Kohlenwasserstoffe. Die chemisch-physikalisch gebundenen Abluftschadstoffe können anschließend durch die angesiedelte Mikrobiologie sukzessiv abgebaut werden, wodurch die Schadstoffbindungsfähigkeit des Zuschlagstoffes wiederhergestellt wird (AUTOREGENERATION des Filtermateriales) (2: Chemisch-biologischer Schwefelwasserstoffabbau im UGN®-Oxigarnulat, Autoregeneration des Eisenhydroxids). Durch die parallele chemische und biologische Abreinigung und chemische Spitzenfrachtpufferung der Abluftschadstoffe erreicht das Filtermaterial auf Zellulosebasis mit den chemischen Zuschlagstoffen deutlich höhere Abreinigungsleistungen als herkömmliche Biofiltermaterialien wie Rindenmulch, Holzhäcksel, Heidekraut oder Filtermaterialschüttungen aus Kunststoff.
  • Aufgrund der Fixierung der chemisch-physikalisch wirksamen Zuschlagstoffe im Filtermaterial und deren Regeneration durch die im Filtermaterial ansässige Mikrobiologie ist ein Verbrauch und die dadurch bedingte kontinuierliche Zufuhr dieser Stoffe ähnlich der Chemikaliendosierung bei Wäschern nicht notwendig.
  • Über die Herstellung von Filtermaterialien mit unterschiedlichen Gehalten der chemischen Zuschlagstoffe in die Zellulose (Eisenhydroxidanteil im Filtermaterial von 10% bis 35%) kann die Abreinigungseffizienz eines bestimmten Abluftschadstoffes im Filtermaterial gezielt eingestellt werden.
  • Im Produktionsprozess wird das Gemisch aus Zellulose, chemischen Zuschlagstoff und Wasser zu Pellets gepresst und anschließend getrocknet. Der Pelletdurchmesser kann je nach Bedarf zwischen 6 bis 10 mm eingestellt werden, die Pelletlänge zwischen 5 bis 20 mm. Durch die Trocknung der Zellulosepellets auf einen Wassergehalt von unter 10% können diese langfristig als trockenes Schüttgut gelagert werden. Die Schüttgutdichte beträgt je nach Art und Anteil der chemischen Zuschlagstoffe 400 g/l bis 600 g/l (siehe Anhang, Sicherheitsdatenblatt: 9. PHYSIKALISCHE CHEMISCHE EIGENSCHAFTEN). Über eine Filterpackungshöhe von 1 m ergibt sich ein Druckverlust von 200 bis 600 Pa. Der für das mikrobielle Wachstum ideale Feuchtigkeitsgehalt des Filtergranulates beträgt 40% bis 60%. Dies entspricht einem Frischwasserbedarf von 30 l/d bezogen auf 1 m3 Filtermaterial bei 100 m3/h Abluft mit 18°C und 60% relativer Luftfeuchte.
  • Zur langfristigen Verbesserung der Strukturstabilität der Filterpackung können dem Filtermaterial formstabile Schüttgüter wie Glasschaumkugeln (Handelsnamen „Poraver") beigemischt werden.
  • Der Vorteil der Erfindung besteht darin, dass die verfahrenstechnischen Schwachstellen einer reinen biologischen Filtration kompensiert werden und die Betriebskosten für Biofilter nicht steigen, sondern aufgrund der Effizienz des Materials, speziell deren optimalen Oberfläche und das enorme Wasserrückhaltevermögen, eher gesenkt werden können. Zusätzlich können die Filteranlagen wegen der deutlich höheren Abreinigungsleistung der UGN®-Zellulosegranulate im Vergleich zu herkömmlichen Biofiltermaterialien (Tabelle 1: Abbau von Schwefelwasserstoff in Biofiltermaterialien; Tabelle 2: Abbau von VOC in Biofiltermaterialien) vom Volumen wesentlich kleiner dimensioniert werden (Verkleinerung der Anlage um den Faktor 4 bis 10). Die homogene Korngröße und Schüttgutdichte des UGN®-Zellulosegranulates ermöglicht eine gleichmäßige Befeuchtung mit Frischwasser und Abluftdurchströmung der Filterpackung, wodurch eine deutlich höhere Prozessstabilität der Abluftreinigung erzielt wird.
  • Das Zellulosegranulat selber sowie dessen Zuschlagstoffe Eisenhydroxid und Aktivkohle sind keine Gefahrstoffe und liegen ebenfalls nicht in den Konzentrationen vor, in denen sie als giftig und umweltschädlich bewertet werden (siehe Anhang, Sicherheitsdatenblatt: 12. ANGABEN ZUR ÖKOLOGIE). Eine Entsorgung des Granulates ist somit problemlos (siehe Anhang, Sicherheitsdatenblatt: 13. ANGABEN ZUR ENTSORGUNG). Das Granulat kann zum Beispiel über den Kompost oder Biomüll entsorgt, oder nach Aufbereitung als Düngemittel verwendet werde. Eine Verwertung als Schwefel-, Stickstoffdüngemittel ist besonders geeignet bei dem Einsatz des Filtergranulates zur Abreinigung von Schwefelwasserstoff, Mercaptanen, Ammoniak und Aminen. Generell richtet sich die Entsorgung des Filtergranulates nach der an Ihm absorbierten Schadstoffkomponente.

Claims (5)

  1. Das chemisch-biologisch wirksame autoregenerative Filtermaterial ist dadurch gekennzeichnet, dass auf und zwischen Zellulosefasern chemische Partikel, insbesondere Eisenhydroxid- und Aktivkohlestäube flächig aufgetragen bzw. räumlich eingetragen werden.
  2. Das chemisch-biologisch wirksame autoregenerative Filtermaterial ist dadurch gekennzeichnet, dass die veredelten Zellulosefasern in definierten Mengen zu pelletartigen Körpern mit einem Durchmesser von 6 bis 10 mm und einer durchschnittlichen Länge von 5–20 mm verpresst sind.
  3. Das chemisch-biologisch wirksame autoregenerative Filtermaterial ist dadurch gekennzeichnet, dass die pelletartigen Körper zu einem losen trockenen Schüttgut mit Langzeitstrukturstabilität geschüttet werden.
  4. Das chemisch-biologisch wirksame autoregenerative Filtermaterial ist dadurch gekennzeichnet, dass diese Schüttung als chemisch-biologisch wirksames Filtermaterial zur Abreinigung von Störkomponenten in Gasen genutzt wird.
  5. Das chemisch-biologische wirksame autoregenerative Filtermaterial ist dadurch gekennzeichnet, dass das so entstandene Schüttgut zur Optimierung der Durchströmungseigenschaften und Langzeitstrukturstabilität mit einem innerten druckfesten, kugelförmigen und hydrophoben Stützmaterial gemischt wird.
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