DE202020106766U1

DE202020106766U1 - Vorrichtung zur biologischen Reinigung von geruchsbelasteter Abluft und Austauschelement zur Verwendung in der Vorrichtung

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Publication number: DE202020106766U1
Application number: DE202020106766.4U
Authority: DE
Original assignee: Enexio Water Technologies GmbH
Current assignee: Brentwood Europe GmbH
Priority date: 2019-12-10
Filing date: 2020-11-25
Publication date: 2020-12-08
Anticipated expiration: 2030-11-26

Abstract

Vorrichtung (1) zur biologischen Reinigung von geruchsbelasteter Abluft, mit mehreren übereinander oder über- und nebeneinander angeordneten, eine Kolonne (12) bildenden Austauschelementen (2), die jeweils aus einer Tragstruktur (20) mit wenigstens einem gitterförmigen Boden (21) und wenigstens einem von dem Boden (21) getragenen porösen Füllkörper (22) gebildet sind, in welchem sich im Betrieb der Vorrichtung (1) ein Bewuchs aus einem mikrobiologischen Rasen befindet, wobei die Abluft aufwärts und eine Waschflüssigkeit abwärts im Gegenstrom zueinander durch die Vorrichtung (1) führbar sind, dadurch gekennzeichnet,dass jeweils zwischen den Füllkörpern (22) zweier übereinander angeordneter Austauschelemente (2) ein vertikaler, einen Freiraum (23) bildender Abstand (A) vorliegt und/oder dass jeweils der Füllkörper (22) des Austauschelements (2) durch zwei oder mehr übereinander angeordnete Teil-Füllkörper (22.1, 22.2) gebildet ist, wobei jeweils zwischen zwei einander benachbart übereinander angeordneten Teil-Füllkörpern (22.1, 22.2) des Austauschelements (2) ein vertikaler, einen Freiraum (23) bildender Abstand (A') vorliegt,dass die einzelnen Füllkörper (22) oder Teil-Füllkörper (22.1, 22.2) Körper aus einem offenzelligen Schaumkunststoff sind unddass jeweils die Tragstruktur (20) mit dem wenigstens einen gitterförmigen Boden (20) ein einstückiges Spritzgussteil aus Kunststoff ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur biologischen Reinigung von geruchsbelasteter Abluft, mit mehreren übereinander oder über- und nebeneinander angeordneten, eine Kolonne bildenden Austauschelementen, die jeweils aus einer Tragstruktur mit wenigstens einem gitterförmigen Boden und wenigstens einem von dem Boden getragenen porösen Füllkörper gebildet sind, in welchem sich im Betrieb der Vorrichtung ein Bewuchs aus einem mikrobiologischen Rasen befindet, wobei die Abluft aufwärts und eine Waschflüssigkeit abwärts im Gegenstrom zueinander durch die Vorrichtung führbar sind. Außerdem betrifft die Erfindung ein Austauschelement zur Verwendung in der Vorrichtung.
Das Dokument DE 41 12 983 A1 zeigt einen biologischer Abluftwäscher für einen Tierstall, mit mehreren in Kaskade angeordneten Wäscherabschnitten, in denen Füllkörper angeordnet sind, über denen sich Wasseraustrittsdüsen und wenigstens ein Abluftanschluss befinden und unter denen sich ein Wassersammelbecken und wiederum wenigstens ein Abluftanschluss befinden und die durch das abwärtsfließende Wasser benetzbar sind und durch die Abluft unter Erzeugung eines Druckabfalls durchströmbar sind. Wesentlich ist bei diesem Abluftwäscher, dass in dem bzw. den von der Abluft zuerst durchströmten Abschnitt (en) die Füllkörper zur Erzeugung eines niedrigeren Druckabfalls zusammengestellt sind, als in dem bzw. den von der Abluft später durchströmten Abschnitt(en). Dabei bestehen die Füllkörper bevorzugt aus Profilplatten, die allgemein parallel zueinander in im Wesentlichen vertikaler Positionierung aneinanderliegend in einem Rahmen gehalten sind und deren Profile schräg abwärtslaufende Rinnen bilden.
Das Dokument DE 20 2010 001 678 U1 zeigt eine Vorrichtung zur Reinigung der Abluft aus einem Viehstall einschließlich eines Ammoniakfilters zur Verringerung des Ammoniakgehalts in der Abluft. Dabei ist die Vorrichtung mit ersten Sprühvorrichtungen ausgestattet, um den Ammoniakfilter während des Betriebs mit einer Flüssigkeit zu benetzen. Weiterhin hat die Vorrichtung einen separaten Staubfilter, um Staub aus der Abluft zu filtern, wobei während des Betriebs unter Einfluss von Druckmitteln Abluft aus dem Viehstall in einer Strömungsrichtung ständig durch den Staubfilter und durch den Ammoniakfilter strömt. Bevorzugt ist die Vorrichtung zur Reinigung von Abluft eine Vorrichtung für die biologische Reinigung von Abluft. Vorzugsweise beinhaltet die Vorrichtung zweite Sprühvorrichtungen, um den Staubfilter während des Betriebs mit Flüssigkeit zu benetzen. Dabei sind die zweiten Sprühvorrichtungen eingerichtet, um den Staubfilter von der stromaufwärts liegenden Seite des Staubfilters aus zu besprühen. Die ersten Sprühvorrichtungen sind für die Benetzung der Oberseite des Ammoniakfilters eingerichtet. Bevorzugt sind der Ammoniakfilter und der Staubfilter so platziert, dass die Abluft, zumindest im Wesentlichen, horizontal durch den Ammoniakfilter und horizontal durch den Staubfilter strömt. Weiter ist bei der Vorrichtung vorgesehen, dass Flüssigkeit vom Ammoniakfilter in das erste Sammelbecken fließt, wobei die ersten Sprühvorrichtungen eingerichtet sind, um den Ammoniakfilter mit Flüssigkeit aus dem ersten Sammelbecken zu benetzen, und dass Flüssigkeit aus dem Staubfilter in ein zweites Sammelbecken fließt, wobei die zweiten Sprühvorrichtungen eingerichtet sind, um den Staubfilter mit Flüssigkeit aus dem zweiten Sammelbecken zu benetzen.
Das Dokument WO 2005 030 369 A1 zeigt eine Vorrichtung zum Reinigen gasförmiger Medien, umfassend ein Behältnis mit mindestens einem darin angeordneten, mit Tropfkörpern gefüllten und befeuchteten Filterraum, der von dem zu reinigenden Medium durchströmt wird. Wesentlich ist hier, dass die Tropfkörper mit in Abhängigkeit von den Verunreinigungen des Mediums ausgewählten Mikroorganismen beaufschlagt sind. Weiterhin sind bevorzugt die Mikroorganismen auf den Tropfkörpern immobilisiert. Die Tropfkörper sind bevorzugt inerte Aufwuchskörper aus Kunststoff und weisen eine hohe Porosität auf. Der Filterraum wird vorzugsweise über in einem Kreislauf geführtes Wasser befeuchtet, das über an einem Flüssigkeitsverteiler angeordnete Düsen gleichmäßig eingedüst wird.
Als nachteilig wird bei den bekannten Vorrichtungen angesehen, dass es schon bei Auftreten von kleineren, aufgrund eines zunehmenden Bewuchses mit dem mikrobiologischen Rasen nicht mehr für die Abluft durchlässigen Bereichen der Füllkörper zu einem erheblichen Abfallen der Reinigungsleistung der Vorrichtung kommt.
Für die vorliegende Erfindung stellt sich daher die Aufgabe, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, welche den geschilderten Nachteil vermeidet und bei der insbesondere erreicht wird, dass es bei einem Auftreten von kleineren, aufgrund eines zunehmenden Bewuchses mit dem mikrobiologischen Rasen nicht mehr für die Abluft durchlässigen Bereichen eines oder mehrerer Füllkörper nicht zu einem nennenswerten Abfallen der Reinigungsleistung kommt. Außerdem soll ein Austauschelement zur Verwendung in der Vorrichtung angegeben werden.
Die Lösung des ersten, die Vorrichtung betreffenden Teils der Aufgabe gelingt erfindungsgemäß mit einer Vorrichtung der eingangs genannten Art, die dadurch gekennzeichnet ist, dass jeweils zwischen den Füllkörpern zweier übereinander angeordneter Austauschelemente ein vertikaler, einen Freiraum bildender Abstand vorliegt und/oder dass jeweils der Füllkörper des Austauschelements durch zwei oder mehr übereinander angeordnete Teil-Füllkörper gebildet ist, wobei jeweils zwischen zwei einander benachbart übereinander angeordneten Teil-Füllkörpern des Austauschelements ein vertikaler, einen Freiraum bildender Abstand vorliegt, dass die einzelnen Füllkörper oder Teil-Füllkörper Körper aus einem offenzelligen Schaumkunststoff sind und dass jeweils die Tragstruktur mit dem wenigstens einen gitterförmigen Boden ein einstückiges Spritzgussteil aus Kunststoff ist.
Mit der Erfindung wird vorteilhaft erreicht, dass sich der Abluftstrom in den Freiräumen zwischen den Füllkörpern oder Teil-Füllkörpern seitwärts verteilen und somit vergleichmäßigen kann. Wenn einzelne Füllkörperbereiche sich im Laufe des Reinigungsprozesses zusetzen, dann werden nicht alle darüber liegenden Lagen der Füllkörper oder Teil-Füllkörper ebenfalls blockiert, sondern die Abluft kann dann den Blockadebereich umströmen, ohne dass dabei ein nennenswert erhöhter Strömungswiderstand und ein Abfall der Reinigungsleistung der Vorrichtung auftreten. Die Tragstruktur der Austauschelemente ist dabei zweckmäßig so gestaltet, dass sich der Abluftstrom innerhalb der Freiräume über den gesamten Querschnitt des Austauschelements oder wenigstens über zur Erhaltung der guten Reinigungsfunktion ausreichend große Bereiche des Austauschelements verteilen kann. Durch die Verwendung von Füllkörpern oder Teil-Füllkörpern aus einem offenzelligen Schaumkunststoff wird zum einen innerhalb des Volumens der einzelnen Füllkörper oder Teil-Füllkörper eine möglichst große Fläche für die Ansiedlung des biologischen Rasens zur Verfügung gestellt und ein intensiver Kontakt und Austausch zwischen Abluft und Waschflüssigkeit erzielt und zum anderen eine gute Langzeithaltbarkeit der Füllkörper oder Teil-Füllkörper gewährleistet. Die Ausführung der Tragstruktur mit dem wenigstens einen gitterförmigen Boden als einstückiges Spritzgussteil aus Kunststoff sorgt für eine gute Beständigkeit gegen chemische und physikalische Einflüsse und hat zudem den Vorteil einer kostengünstigen Fertigung.
In weiterer Ausgestaltung der Vorrichtung ist vorgesehen, dass in einem unteren Endbereich der Vorrichtung ein Lufteinlass für zu reinigende Abluft und eine Sammelwanne für durch die Füllkörper geströmte Waschflüssigkeit angeordnet sind und dass in einem oberen Endbereich der Vorrichtung ein Luftauslass für gereinigte Abluft und eine mit aus der Sammelwanne entnommener und/oder frischer Waschflüssigkeit beschickbare Verrieselungseinrichtung angeordnet sind. Hiermit wird eine kompakte Bauweise der Vorrichtung erzielt, die es beispielsweise erlaubt, die Vorrichtung oder zumindest deren Luftauslass nach Art eines Kamins durch ein Dach eines Gebäudes zu führen.
Zur Gewährleistung eines wirksamen Transports der zu reinigenden Abluft durch die Vorrichtung ist zweckmäßig dem Lufteinlass und/oder dem Luftauslass (je) ein Luftgebläse zugeordnet.
Um die Vorrichtung sowohl ökonomisch als auch ökologisch günstig betreiben zu können, schlägt die Erfindung vor, dass zwischen der Sammelwanne und der Verrieselungseinrichtung eine Waschflüssigkeitsleitung mit einer Waschflüssigkeitspumpe angeordnet ist. Auf diese Weise kann die Waschflüssigkeit in einem Kreislauf geführt werden.
Damit die Wirksamkeit der Waschflüssigkeit gewährleistet wird, ist zweckmäßig in die Waschflüssigkeitsleitung eine Waschflüssigkeitsaufbereitungseinrichtung eingeschaltet. Die Waschflüssigkeitsaufbereitungseinrichtung kann beispielsweise einen Waschflüssigkeitsfilter und/oder Messeinrichtungen zur Ermittlung von relevanten Eigenschaften der Waschflüssigkeit und Einrichtungen zur Erhaltung oder Wiederherstellung der erforderlichen Eigenschaften der Waschflüssigkeit umfassen.
Um einen unerwünschten Austritt von Abluft und Waschflüssigkeit an dafür nicht vorgesehenen Stellen der Vorrichtung zu vermeiden, ist vorgesehen, dass die Kolonne aus den Austauschelementen außenumfangsseitig von einer für Abluft und Waschflüssigkeit undurchlässigen, separaten oder durch äußere Wände der Austauschelemente gebildeten Ummantelung umgeben ist.
Zur Erzielung günstiger Abluftströmungsverhältnisse in der Vorrichtung schlägt die Erfindung vor, dass der vertikale Abstand zwischen zwei einander benachbart beabstandet übereinander angeordneten Füllkörpern zwischen 10 und 100% der Höhe der einzelnen Füllkörper beträgt und/oder dass der vertikale Abstand zwischen zwei einander benachbart beabstandet übereinander angeordneten Teil-Füllkörpern zwischen 10 und 100% der Höhe der einzelnen Teil-Füllkörper beträgt.
In einer technisch günstigen Auslegung der Vorrichtung ist vorgesehen, dass die einzelnen Füllkörper oder Teil-Füllkörper eine Höhe zwischen 20 und 50 mm aufweisen und dass der vertikale Abstand zwischen zwei einander benachbart beabstandet übereinander angeordneten Füllkörpern oder Teil-Füllkörpern jeweils zwischen 5 und 20 mm beträgt.
Für den Betrieb der Vorrichtung und auch für deren Transportfähigkeit ist es günstig, wenn die Füllkörper oder Teil-Füllkörper in Draufsicht gesehen eine Fläche zwischen 500 cm² und 2.500 cm² aufweisen.
Damit die Vorrichtung trotz der darin vorgesehenen Freiräume möglichst kompakt bleibt, wird vorgeschlagen, dass die Füllkörper oder Teil-Füllkörper innerhalb der Kolonne in Summe einen Volumenanteil von 50 bis 90% am Gesamtvolumen der Kolonne einnehmen.
Der offenzellige Schaumkunststoff, aus dem die einzelnen Füllkörper oder Teil-Füllkörper bestehen, ist bevorzugt Plyurethanschaum, der unter den Betriebsbedingungen einer biologischen Abluftreinigungsvorrichtung eine gute Funktion bei guter Haltbarkeit bietet.
Damit innerhalb jedes Füllkörpers oder Teil-Füllkörpers der Vorrichtung eine möglichst große Fläche für die Ansiedlung der Mikroorganismen zur Verfügung gestellt wird, ist weiter vorgesehen, dass die Füllkörper oder Teil-Füllkörper eine spezifische Oberfläche von mindestens 350 m²/m³ aufweisen. Eine derartige spezifische Oberflächengröße ist mit Schaumkunststoff ohne weiteres darstellbar; es sind auch spezifische Oberflächen von bis zu 1.000 m²/m³ technisch möglich.
Weiter ist für die Vorrichtung erfindungsgemäß vorgesehen, dass jeweils die Tragstruktur mit dem wenigstens einem gitterförmigen Boden mit die einzelnen Füllkörper oder Teil-Füllkörper auf Abstand voneinander haltenden Abstandshaltern ausgebildet sind. Damit können problemlos auch nichtselbsttragende Füllkörper oder Teil-Füllkörper in der Vorrichtung verwendet werden.
Vorzugsweise ist jeweils die Tragstruktur mit dem wenigstens einem gitterförmigen Boden, und gegebenenfalls den Abstandshaltern, ein einstückiges Spritzgussteil aus Polypropylen. Mit dem Material Polypropylen wird eine besonders gute mechanische und chemische Langzeitbeständigkeit der Tragstrukturen erreicht.
Um die Vorrichtung schnell auf- und abbauen zu können und um sie zudem einfach an unterschiedliche Anforderungen, insbesondere unterschiedlich große zu reinigende Abluftvolumenströme, anpassen zu können, schlägt die Erfindung vor, dass innerhalb der Kolonne die Tragstrukturen aufeinander stapelbar und durch an ihnen vorgesehene Verbindungselemente lösbar miteinander verbindbar sind.
Dabei sind zweckmäßig die Verbindungselemente mit den Tragstrukturen einstückig ausgebildet, womit lose, leicht verloren gehende Verbindungselemente vermieden werden.
In weiterer Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Verbindungselemente durch einerseits vorragende Zapfen und andererseits zu den Zapfen lagegerecht angeordnete Zapfenaufnahmen gebildet sind, wobei die Zapfen und die Zapfenaufnahmen im zusammengefügten Zustand form- und/oder reibschlüssig ineinandergreifen. Diese Verbindungsmittel sind zum einen bei der Herstellung der Tragstrukturen einfach fertigbar und zum anderen schnell und einfach, insbesondere ohne Werkzeug, in und außer Eingriff bringbar.
In Anpassung an unterschiedliche Einbausituationen der Vorrichtung können die Austauschelemente unterschiedliche Formen aufweisen, beispielsweise in Draufsicht gesehen rechteckig, quadratisch, rund, oval oder als beliebiges Polygon ausgebildet sein.
Um die Austauschelemente manuell handhaben zu können, wird vorgeschlagen, dass die Austauschelemente in Draufsicht gesehen eine Länge zwischen 0,25 m und 1,0 m und eine Breite zwischen 0,25 m und 1,0 m aufweisen. Bei diesen Abmessungen und einem dementsprechend relativ geringen Gewicht können die Austauschelemente ohne Hilfsmittel problemlos von Hand transportiert und gestapelt werden.
Zur Lösung des zweiten, das Austauschelement betreffenden Teils der Aufgabe wird ein Austauschelement zur Verwendung in einer Vorrichtung der vorstehend erläuterten Art vorgeschlagen, welches aus einer Tragstruktur mit wenigstens einem gitterförmigen Boden und wenigstens einem von dem Boden getragenen porösen Füllkörper gebildet ist und welches dadurch gekennzeichnet ist, dass sich der Füllkörper oder zwei oder mehr diesen bildende, übereinander angeordnete Teil-Füllkörper nur über einen Teil der Höhe des Austauschelements erstreckt/erstrecken, dass die Füllkörper oder Teil-Füllkörper Körper aus einem offenzelligen Schaumkunststoff, insbesondere aus Polyurethanschaum, sind und dass die Tragstruktur mit dem wenigstens einen gitterförmigen Boden ein einstückiges Spritzgussteil aus Kunststoff, insbesondere aus Polypropylen, ist.
Ein wesentlicher Vorteil bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung und deren Austauschelementen ist die verbesserte Abluftführung. In der Vorrichtung kann die Abluft von teilweise sehr geringen Konzentrationen an Geruchs- und/oder Schadstoffen gereinigt werden, weil eine besonders gleichmäßige und ausreichend lange Verweilzeit der Abluft in der Kolonne aus den Austauschelementen erreicht wird und somit der Abluftreinigungsprozess verbessert wird. In der technischen Auslegung der Vorrichtung sollte darauf geachtet werden, dass die Füllkörper nicht zu offen sind, damit sie einen signifikanten Druckverlust und damit die gewünschte lange Verweilzeit der Abluft in den Füllkörpern erzeugen. Bei auf dem Markt bekannten Standard-Füllkörpern ist der Druckverlust in der Regel zu niedrig, so dass damit eine Luftumverteilung in der Horizontalen, wie sie die erfindungsgemäße Vorrichtung erlaubt, nicht oder nur in sehr geringem Maße stattfindet. Somit erfüllen bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung die Füllkörper neben der Funktion, eine große Oberfläche für den mikrobiellen Bewuchs zur Verfügung zu stellen, in Verbindung mit den zwischenliegenden Freiräumen auch die Funktion, den Abluftstrom zu vereinheitlichen und zu vergleichmäßigen, was konventionelle Füllkörper mit kleinerer Oberfläche nur in sehr geringem Umfang leisten könnten.
Durch die Füllkörper oder Teil-Füllkörper aus offenzelligem Schaumkunststoff wird innerhalb des Volumens der einzelnen Füllkörper oder Teil-Füllkörper eine sehr große Fläche für die Ansiedlung des biologischen Rasens zur Verfügung gestellt und ein intensiver Kontakt und Austausch zwischen Abluft und Waschflüssigkeit erzielt. Zudem wird so eine gute Langzeithaltbarkeit der Füllkörper oder Teil-Füllkörper gewährleistet. Die Tragstruktur mit dem wenigstens einen gitterförmigen Boden als einstückiges Spritzgussteil aus Kunststoff sorgt für eine gute Beständigkeit gegen chemische und physikalische Einflüsse und hat zudem den Vorteil einer kostengünstigen Fertigung.
Zur Erfüllung der erwähnten zweiten Funktion sind die Freiräume vorgesehen, die eine Verteilung der Abluft in der Ebene der Füllkörper, also in der Horizontalen, zulassen. Dies ermöglicht zwischen den Lagen der mehreren Füllkörper oder Teil-Füllkörper bei Bedarf eine selbsttätige Abluftumverteilung, wenn es Füllkörperbereiche gibt, in denen zu viel biologisches Wachstum auftritt oder die sich aus anderen Gründen kompaktiert haben und dann nicht mehr oder nur noch in geringem Maße von der Abluft durchströmt werden.
In dem Fall, dass es die erfindungsgemäßen horizontalen Ausweichbereiche nicht gäbe, würden ganze Felder der Füllkörper und der gesamten Kolonne für die Abluftströmung ausfallen. Dadurch würde sich auch zwangsläufig in den übrigen Bereichen der Füllkörper oder Kolonne die Abluftströmungsgeschwindigkeit erhöhen und die Abluftverweilzeit nachteilig verkürzen. Zweckmäßig sind daher die die Freiräume bildenden Zwischenbereiche zwischen den Füllkörpern über die Höhe der Kolonne gesehen mehrfach vorgesehen, um eine optimale Reinigungsleistung der Gesamtkolonne und damit der Vorrichtung zu bekommen und über lange Einsatzzeiten beizubehalten.
Mögliche Branchen, in denen man die erfindungsgemäße Vorrichtung mit Vorteil einsetzen kann, sind zum Beispiel die Landwirtschaft, dort insbesondere die Reinigung von Stallabluft, die Lebensmittelindustrie, wo starke biologische Gerüche frei werden können, wie beispielsweise in Fleisch verarbeitenden Betrieben, oder die kommunale Abwasseraufbereitung, die ebenfalls sehr geruchsintensive Stoffe mit entsprechend geruchsbelasteter Abluft entwickeln kann.
Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der Vorrichtung anhand einer Zeichnung erläutert. Die Figuren der Zeichnung zeigen:

1 eine Vorrichtung zur biologischen Reinigung von geruchsbelasteter Abluft mit einer Kolonne aus mehreren übereinander angeordneten Austauschelementen, in einem schematischen Vertikalschnitt,
2 einen vergrößerten Ausschnitt aus der Kolonne der Vorrichtung gemäß 1, mit zwei frei durchströmbaren Austauschelementen mit je einem einzelnen Füllkörper, in einem schematischen Vertikalschnitt,
2a einen vergrößerten Ausschnitt aus der Kolonne der Vorrichtung gemäß 1, mit einem frei durchströmbaren Austauschelement mit zwei im Abstand übereinander angeordneten Teil-Füllkörpern, in einem schematischen Vertikalschnitt,
3 das obere Austauschelement aus 2 in einer schematischen Draufsicht,
4 einen vergrößerten Ausschnitt aus der Kolonne der Vorrichtung gemäß 1, mit drei Austauschelementen, wovon das mittlere Austauschelement ein Abluftströmungshindernis aufweist, in einem schematischen Vertikalschnitt,
5 ein vollständiges Austauschelement mit einer geänderten, runden Umrissform, in Ansicht schräg von oben,
6 das Austauschelement aus 5 mit einer teilweise entfernten äußeren Ummantelung, ebenfalls in Ansicht schräg von oben, und
7 einen vergrößerten Ausschnitt aus der Vorrichtung mit zwei jeweils teilweise sichtbaren Tragstrukturen mit in Eingriff miteinander stehenden Verbindungselementen.

In der folgenden Figurenbeschreibung sind gleiche Teile in den verschiedenen Zeichnungsfiguren stets mit den gleichen Bezugszeichen versehen, sodass nicht zu jeder Zeichnungsfigur alle Bezugszeichen erneut erläutert werden müssen.
1 zeigt eine Vorrichtung 1 zur biologischen Reinigung von geruchsbelasteter Abluft, mit einer Kolonne 12 aus mehreren übereinander angeordneten Austauschelementen 2, in einem schematischen Vertikalschnitt.
Die Vorrichtung 1 weist mehrere übereinander angeordneten, eine Kolonne 12 bildenden Austauschelemente 2 auf, die jeweils aus einer Tragstruktur 20 mit wenigstens einem gitterförmigen Boden 21 und wenigstens einem von dem Boden 21 getragenen porösen Füllkörper 22 gebildet sind. In oder in und auf den Füllkörpern 22 befindet sich im Betrieb der Vorrichtung 1 ein Bewuchs aus einem mikrobiologischen Rasen, der sich insbesondere während einer Einlaufphase der Vorrichtung 1 nach entsprechender „Impfung“ mit der Reinigungsaufgabe entsprechenden Mikroorganismen bildet. Die Reinigungsaufgabe kann beispielsweise sein, Ammoniak aus der Abluft eines Tierhaltungsstalls zu entfernen.
Außenseitig ist die Vorrichtung 1 mit einer, abgesehen von nachfolgend beschriebenen Ein- und Auslässen und Leitungsanschlüssen, für Abluft und Waschflüssigkeit undurchlässigen Ummantelung 10 umgeben, die als separates Gehäuse oder, im Bereich der Kolonne 12, durch Außenumfangswände der die Kolonne 12 bildenden Austauschelemente 2 gebildet ist.
Bei laufender Vorrichtung 1 werden die zu reinigende Abluft aufwärts und eine Waschflüssigkeit abwärts im Gegenstrom zueinander durch die Vorrichtung 1 geführt. Dazu besitzt die Vorrichtung 1 nahe ihrem unteren Bereich unterhalb der Kolonne 12 einen Lufteinlass 11 für zu reinigende Abluft, die mittels eines Luftgebläses 14 in und durch die Vorrichtung 1 gefördert wird. An ihrem oberen Ende besitzt die Vorrichtung 1 einen Luftauslass 13, durch welchen die gereinigte Abluft die Vorrichtung 1 verlässt und entweder ins Freie ausgeblasen oder über eine hier durch einen Pfeil dargestellte weiterführende Luftleitung abgeführt wird.
Der unterste Endbereich der Vorrichtung 1 bildet oder enthält eine Sammelwanne 31 für die Waschflüssigkeit. Die Sammelwanne 31 ist über einen ersten Abschnitt einer Waschflüssigkeitsleitung 32 mit einer Waschflüssigkeitsaufbereitungseinrichtung 34 verbunden, die beispielsweise durch einen Waschflüssigkeitsfilter gebildet ist. Alternativ oder zusätzlich kann die Waschflüssigkeitsaufbereitungseinrichtung 34 auch Messeinrichtungen zur Ermittlung von relevanten Eigenschaften der Waschflüssigkeit sowie Mittel zur Erhaltung oder Wiederherstellung der gewünschten Eigenschaften der Waschflüssigkeit umfassen.
Von der Waschflüssigkeitsaufbereitungseinrichtung 34 führt ein zweiter Abschnitt der Waschflüssigkeitsleitung 32 über eine Waschflüssigkeitspumpe 32' zu einer im oberen Bereich der Vorrichtung 1 über der Kolonne 12 angeordnete Verrieselungseinrichtung 33. Mittels der Verrieselungseinrichtung 33 wird Waschflüssigkeit über die gesamte Oberfläche des obersten Austauschelements 2 verteilt ausgebracht, beispielsweise mittels Sprühdüsen. Die Waschflüssigkeit strömt unter Schwerkraftwirkung von oben nach unten durch die Kolonne 12 von Austauschelementen 2 mit ihren Füllkörpern 22, während die zu reinigende Abluft unter Förderung durch das Luftgebläse 14 im Gegenstrom zur Waschflüssigkeit die Kolonne 12 und deren Füllkörper 22 von unten nach oben durchströmt. Dabei treten die zu reinigende Abluft und die Waschflüssigkeit in einem intensiven Austausch miteinander, wodurch in der Abluft enthaltene Schadstoffe aus der Abluft vollständig oder zumindest zum Teil entfernt werden. Gleichzeitig sorgen die den mikrobiologischen Rasen bildenden Mikroorganismen bei geeigneter, zu dem Schadstoff oder zu den Schadstoffen in der Abluft passender Auswahl für einen Abbau der aus der Abluft in die Waschflüssigkeit übergegangenen Schadstoffe, beispielsweise Ammoniak, in nicht oder zumindest weniger schädliche und/oder nicht oder weniger unangenehm riechende Abbauprodukte.
2 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt aus der Kolonne 12 der Vorrichtung 1 gemäß 1, mit zwei frei durchströmbaren, übereinander gestapelten Austauschelementen 2, in einem schematischen Vertikalschnitt gemäß der Schnittlinie II-II in 3.
Jedes Austauschelement 2 besteht hier aus der zugehörigen Tragstruktur 20 mit einem gitterförmigen Boden 21 sowie dem von der Tragstruktur 20 getragenen Füllkörper 22. Dabei umfasst die Tragstruktur 20, hier deren Boden 21, mit der übrigen Tragstruktur 20 einstückige Abstandshalter 24. Die Abstandshalter 24 sorgen dafür, dass in den übereinander angeordneten Austauschelementen 2, wovon in 2 zwei dargestellt sind, jeweils zwischen den übereinander folgenden Füllkörpern 22 ein Abstand A verbleibt, wodurch jeweils ein Freiraum 23 gebildet wird, der sich über die gesamte Oberfläche des jeweiligen Füllkörpers 23 erstreckt. Dazu sind die Abstandshalter 24 punktuell oder unterbrochen linienförmig ausgebildet, um eine ungehinderte Abluftverteilung innerhalb jedes Freiraums 23 zu gewährleisten.
Die Füllkörper 22 der Austauschelemente 2 sind bei dem in 2 gezeigten Ausführungsbeispiel jeweils einteilige Körper.
Innerhalb der Kolonne 12 sind die aufeinander gestapelten Tragstrukturen 20 mittels an ihnen vorgesehener Verbindungselemente 25 lösbar miteinander verbunden.
Alternativ kann der Füllkörper 22 gemäß dem in 2a dargestellten Ausführungsbeispiel auch durch zwei, alternativ auch mehr als zwei, übereinander angeordnete Teil-Füllkörper 22.1, 22.2 pro Austauschelement 2 gebildet sein, wobei jeweils zwischen zwei einander benachbart übereinander angeordneten, von der Tragstruktur 20 getragenen Teil-Füllkörpern 22.1, 22.2 des Austauschelements 2 ein vertikaler, einen Freiraum 23 bildender Abstand A' vorliegt.
Die Teil-Füllkörper 22.1, 22.2 haben bei dem Beispiel gemäß 2a jeweils die gleiche Höhe H'; die Höhe H' der Teil-Füllkörper 22.1 und 22.2 kann alternativ aber auch voneinander verschieden sein.
Hinsichtlich der weiteren Teile des Austauschelements 2 gemäß 2a wird auf die Beschreibung des insoweit übereinstimmenden Austauschelements 2 gemäß 2 verwiesen.
3 zeigt das obere Austauschelement 2 aus 2 in einer schematischen Draufsicht. Hier werden der rechteckigen Umriss des Austauschelements sowie die Gitterform der zugehörigen Tragstruktur 20 mit dem Boden 21 und den Abstandshaltern 24 deutlich. Außen umlaufend ist die Ummantelung 10 sichtbar. Unter der Tragstruktur 20 liegt hier der zugehörige Füllkörper 22. Im gestapelten Zustand mehrerer Austauschelemente 2 liegt oberseitig auf dem in 3 sichtbaren Boden 21 der Tragstruktur 20 der Füllkörper 22 des nach oben hin folgenden nächsten Austauschelements 2 auf.
Die Länge und Breite des Austauschelements 20 betragen zweckmäßig jeweils zwischen etwa 0,25 m und 1,0 m, um eine manuelle Handhabung zu erlauben.
4 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt aus der Kolonne 12 der Vorrichtung 1 gemäß 1, mit drei Austauschelementen 2, wovon das mittlere Austauschelement 2 hier ein Abluftströmungshindernis in Form eines nicht oder nur noch gering abluftdurchlässigen Bereichs 22' des betreffenden Füllkörpers 22 aufweist, in einem schematischen Vertikalschnitt gemäß der Schnittlinie IV-IV in 3.
Aufgrund der unter und über dem Füllkörper 22 mit dem nicht oder gering abluftdurchlässigen Bereich 22' vorliegenden Freiräume 23 findet die von unten nach oben durch die Kolonne 12 strömende Abluft durch vorübergehendes seitliches Strömen in den Freiräumen 23 Strömungswege um den Bereich 22' herum, wie durch die Luftströmungspfeile 15 veranschaulicht ist, ohne dass die Wirksamkeit der Vorrichtung 1 hinsichtlich der Abluftreinigung nennenswert beeinträchtigt wird. Da in Vertikalrichtung betrachtet in einer Kolonne 12 sich Füllkörper 22 und Freiräume 23 abwechseln, besteht vorteilhaft in jedem der mehreren Freiräume 21 für den Abluftstrom die Möglichkeit einer Vergleichmäßigung der Strömung und neuen Verteilung über die Fläche des als nächstes zu durchströmenden Füllkörpers 22.
5 zeigt ein vollständiges Austauschelement 2 mit einer geänderten, hier runden Umrissform, in Ansicht schräg von oben. An der Oberseite dieses Austauschelements 2 ist dessen oberste Tragstruktur 20 sichtbar. Die darunter liegenden Teile des Austauschelements 2, insbesondere die weiteren Tragstrukturen 20 und die zugehörigen Füllkörper 22, sind durch die hier manschettenartig umlaufende Ummantelung 10 verdeckt.
Auch in dieser Ausführung sind mehrere Austauschelemente 2 übereinander stapelbar, um eine Kolonne zu bilden.
6 zeigt das Austauschelement 2 aus 5 mit einer teilweise entfernten äußeren Ummantelung 10, ebenfalls in Ansicht schräg von oben. Durch das Entfernen des einen Teils der zweiteiligen Ummantelung 10 werden die diversen, hier fünf, Tragstrukturen 20 mit Abstandshaltern 24 und die, ebenfalls fünf, zugehörigen Füllkörper 22 mit den jeweils dazwischen vorliegenden Freiräumen 23 sichtbar.
In der Praxis haben die runden Austauschelemente 2 bevorzugt einen Außendurchmesser von bis zu etwa 1,0 m, um auch hier eine manuelle Handhabung zu ermöglichen.
Die Funktion des Austauschelements 2, insbesondere der Freiräume 23, nach den 5 und 6 entspricht der anhand der 4 erläuterten Funktion, auf deren Beschreibung diesbezüglich verwiesen wird.
7 schließlich zeigt einen vergrößerten Ausschnitt aus der Vorrichtung 1 mit zwei jeweils teilweise sichtbaren Tragstrukturen 20 mit in Eingriff miteinander stehenden Verbindungselementen 25 in einem schematischen Vertikalschnitt. Dabei sind die Verbindungselemente 25 hier durch einerseits nach unten vorragende Zapfen 25.1 an der Unterseite der einen, oberen Tragstruktur 20 und andererseits zu den Zapfen 25.1 lagegerecht angeordnete, als Eintiefungen ausgeführte Zapfenaufnahmen 25.2 an der Oberseite der anderen, unteren Tragstruktur 20 gebildet. Die Zapfen 25.1 und die Zapfenaufnahmen 25.2 greifen hier im zusammengefügten Zustand, wie ihn die 7 zeigt, mit einem leichten Hinterschnitt formschlüssig ineinander. Alternativ oder zusätzlich kann auch ein reibschlüssiger Eingriff mit Presspassung vorgesehen sein.
Zum Verbinden der Verbindungselemente 25 genügt es, zwei Tragstrukturen 20 passend übereinander anzuordnen und dann die Zapfen 25.1 in die Zapfenaufnahmen 25.2 einzudrücken, was mit einem manuell aufbringbaren Kraftaufwand erfolgen kann.
Vorzugsweise sind Paare aus Zapfen 25.1 und Zapfenaufnahme 25.2 an oder nahe den Ecken oder nahe dem Außenumfang der Tragstrukturen 20 angeordnet, um bei einem Stapeln von Tragstrukturen 20 übereinander deren Zapfen 25.1 und Zapfenaufnahmen 25.2 gut sehen und passend zueinander ausrichten zu können, um sie dann in Eingriff miteinander zu drücken.
Umgekehrt kann ein bedarfsweises Trennen der Tragstrukturen 20 voneinander durch einfaches, für die Tragstrukturen 20 schadloses Auseinanderziehen erfolgen, wobei die Zapfen 25.1 und Zapfenaufnahmen 25.2 außer Eingriff miteinander gebracht werden. Die Tragstrukturen 20 können so beispielsweise mit frischen Füllkörpern 22 oder Teil-Füllkörpern 22.1, 22.2 versehen werden und dann in der Vorrichtung 1 wiederverwendet werden.
Bezugszeichenliste

1: Vorrichtung
10: Ummantelung
11: Lufteinlass
12: Kolonne
13: Luftauslass
14: Luftgebläse
15: Luftströmungspfeile
2: Austauschelemente
20: Tragstruktur
21: Boden
22: Füllkörper
22': luftundurchlässiger Bereich von 22
22.1, 22.2: Teil-Füllkörper
23: Freiraum
24: Abstandshalter
25: Verbindungselemente
25.1: Zapfen
25.2: Zapfenaufnahme
31: Sammelwanne
32: Waschflüssigkeitsleitung
32': Waschflüssigkeitspumpe
33: Verrieselungseinrichtung
34: Waschflüssigkeitsaufbereitungseinrichtung
A: Abstand von 22 zu 22
A': Abstand von 22.1 zu 22.2
H: Höhe von 22
H': Höhe von 22.1, 22.2

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 4112983 A1 [0002]
DE 202010001678 U1 [0003]
WO 2005030369 A1 [0004]

Claims

Vorrichtung (1) zur biologischen Reinigung von geruchsbelasteter Abluft, mit mehreren übereinander oder über- und nebeneinander angeordneten, eine Kolonne (12) bildenden Austauschelementen (2), die jeweils aus einer Tragstruktur (20) mit wenigstens einem gitterförmigen Boden (21) und wenigstens einem von dem Boden (21) getragenen porösen Füllkörper (22) gebildet sind, in welchem sich im Betrieb der Vorrichtung (1) ein Bewuchs aus einem mikrobiologischen Rasen befindet, wobei die Abluft aufwärts und eine Waschflüssigkeit abwärts im Gegenstrom zueinander durch die Vorrichtung (1) führbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils zwischen den Füllkörpern (22) zweier übereinander angeordneter Austauschelemente (2) ein vertikaler, einen Freiraum (23) bildender Abstand (A) vorliegt und/oder dass jeweils der Füllkörper (22) des Austauschelements (2) durch zwei oder mehr übereinander angeordnete Teil-Füllkörper (22.1, 22.2) gebildet ist, wobei jeweils zwischen zwei einander benachbart übereinander angeordneten Teil-Füllkörpern (22.1, 22.2) des Austauschelements (2) ein vertikaler, einen Freiraum (23) bildender Abstand (A') vorliegt, dass die einzelnen Füllkörper (22) oder Teil-Füllkörper (22.1, 22.2) Körper aus einem offenzelligen Schaumkunststoff sind und dass jeweils die Tragstruktur (20) mit dem wenigstens einen gitterförmigen Boden (20) ein einstückiges Spritzgussteil aus Kunststoff ist.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in einem unteren Endbereich der Vorrichtung (1) ein Lufteinlass (11) für zu reinigende Abluft und eine Sammelwanne (31) für durch die Füllkörper (22) geströmte Waschflüssigkeit angeordnet sind und dass in einem oberen Endbereich der Vorrichtung (1) ein Luftauslass (13) für gereinigte Abluft und eine mit aus der Sammelwanne (31) entnommener und/oder frischer Waschflüssigkeit beschickbare Verrieselungseinrichtung (33) angeordnet sind.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass dem Lufteinlass (11) und/oder dem Luftauslass (13) (je) ein Luftgebläse (14) zugeordnet ist.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Sammelwanne (31) und der Verrieselungseinrichtung (33) eine Waschflüssigkeitsleitung (32) mit einer Waschflüssigkeitspumpe (32') angeordnet ist.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass in die Waschflüssigkeitsleitung (32) eine Waschflüssigkeitsaufbereitungseinrichtung (34) eingeschaltet ist.
Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolonne (12) aus den Austauschelementen (2) außenumfangsseitig von einer für Abluft und Waschflüssigkeit undurchlässigen, separaten oder durch äußere Wände der Austauschelemente (2) gebildeten Ummantelung (10) umgeben ist.
Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der vertikale Abstand (A) zwischen zwei einander benachbart beabstandet übereinander angeordneten Füllkörpern (22) zwischen 10 und 100% der Höhe (H) der einzelnen Füllkörper (22) beträgt und/oder dass der vertikale Abstand (A') zwischen zwei einander benachbart beabstandet übereinander angeordneten Teil-Füllkörpern (22.1, 22.2) zwischen 10 und 100% der Höhe (H') der einzelnen Teil-Füllkörper (22.1, 22.2) beträgt.
Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Füllkörper (22) oder Teil-Füllkörper (22.1, 22.2) eine Höhe (H, H') zwischen 20 und 50 mm aufweisen und dass der vertikale Abstand (A, A') zwischen zwei einander benachbart beabstandet übereinander angeordneten Füllkörpern (2) oder Teil-Füllkörpern (22.1, 22.2) jeweils zwischen 5 und 20 mm beträgt.
Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Füllkörper (22) oder Teil-Füllkörper (22.1, 22.2) in Draufsicht gesehen eine Fläche zwischen 500 cm² und 2500 cm² aufweisen.
Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Füllkörper (22) oder Teil-Füllkörper (22.1, 22.2) innerhalb der Kolonne (12) in Summe einen Volumenanteil von 50 bis 90% am Gesamtvolumen der Kolonne (12) einnehmen.
Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Füllkörper (22) oder Teil-Füllkörper (22.1, 22.2) Körper aus Polyurethanschaum sind.
Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Füllkörper (22) oder Teil-Füllkörper (22.1, 22.2) eine spezifische Oberfläche von mindestens 350 m²/m³ aufweisen.
Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils die Tragstruktur (20) mit dem wenigstens einem gitterförmigen Boden (21) mit die einzelnen Füllkörper (22) oder Teil-Füllkörper (22.1, 22.2) auf Abstand voneinander haltenden Abstandshaltern (24) ausgebildet ist.
Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils die Tragstruktur (20) mit dem wenigstens einen gitterförmigen Boden (20) und gegebenenfalls den Abstandshaltern (24) ein einstückiges Spritzgussteil aus Polypropylen ist.
Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb der Kolonne (12) die Tragstrukturen (20) aufeinander stapelbar und durch an ihnen vorgesehene Verbindungselemente (25) lösbar miteinander verbindbar sind.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungselemente (25) mit den Tragstrukturen (20) einstückig ausgebildet sind.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungselemente (25) durch einerseits vorragende Zapfen (25.1) und andererseits zu den Zapfen (25.1) lagegerecht angeordnete Zapfenaufnahmen (25.2) gebildet sind, wobei die Zapfen (25.1) und die Zapfenaufnahmen (25.2) im zusammengefügten Zustand form- und/oder reibschlüssig ineinandergreifen.
Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, die Austauschelemente (2) in Draufsicht gesehen rechteckig, quadratisch, rund, oval oder als beliebiges Polygon ausgebildet sind.
Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Austauschelemente (2) in Draufsicht gesehen eine Länge zwischen 0,25 m und 1,0 m und eine Breite zwischen 0,25 m und 1,0 m aufweisen.
Austauschelement (2) zur Verwendung in einer Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 19, wobei das Austauschelement (2) aus einer Tragstruktur (20) mit wenigstens einem gitterförmigen Boden (21) und wenigstens einem von dem Boden (21) getragenen porösen Füllkörper (22) gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Füllkörper (22) oder zwei oder mehr diesen bildende, übereinander angeordnete Teil-Füllkörper (22.1, 22.2) nur über einen Teil der Höhe des Austauschelements (2) erstreckt/erstrecken, dass die Füllkörper (22) oder Teil-Füllkörper (22.1, 22.2) Körper aus einem offenzelligen Schaumkunststoff, insbesondere aus Polyurethanschaum, sind und dass die Tragstruktur (20) mit dem wenigstens einen gitterförmigen Boden (20) ein einstückiges Spritzgussteil aus Kunststoff, insbesondere aus Polypropylen, ist.