DE3414007A1

DE3414007A1 - Biofiltereinrichtung

Info

Publication number: DE3414007A1
Application number: DE19843414007
Authority: DE
Inventors: Kurt 6374 Steinbach Kispert; Johannes Ing.(grad.) 6462 Gelnhausen Münzel; Manfred Dipl.-Ing. Dr. 6116 Eppertshausen Schrod; Joachim Dipl.-Chem. Dr. 6233 Kelkheim Semel
Original assignee: Hoechst AG
Current assignee: Hoechst AG
Priority date: 1984-04-13
Filing date: 1984-04-13
Publication date: 1985-11-07
Also published as: DE3414007C2

Description

Biofiltereinrichtung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Biofiltereinrichtung mit einem Filterbehälter, der ein Mikroorganismen enthaltendes Festbett zur biologischen Abluftreinigung aufweist und an dem ein Ablufteintritt sowie ein Austritt für die gereinigte Luft vorgesehen sind.
Biofilter eignen sich zur Reinigung von Abluft, die mit biologisch abbaubaren Schad- und Geruchsstoffen beladen sind. Dabei wird die Abluft durch ein Mikroorganismen enthaltendes Filterbett geleitet. Die am Filtermaterial (Biomasse) adsorbierten Schadstoffe werden von geeigneten Mikroorganismen abgebaut. Die Anordnung der Biomasse erfolgt entweder in der Art des sogenannten Flachbettfilters oder als Hochbettfilter. Beim Flachbettfilter erfordert die vorgesehene lose, ca. 1 m hohe Schüttung der Biomasse große Filterflächen. Zudem kann es schon nach kurzen Betriebszeiten zur Ausbildung von Kanälen und dadurch zu Durchbrüchen der ungereinigten Abluft kommen. Weiterhin bilden sich im Filterbett nestartige Mikroorganismenkolonien aus, die austrocknen und inaktiv werden.
Bei Hochbettfiltern ist es z. B. aus der DE-OS 26 05 606 bekannt geworden eine regelmäßige Homogenisierung der Biomasse dadurch zu erreichen, daß ein Teil der Biomasse unten aus dem Hochbettfilter kontinuierlich ausgeschleust und danach oben in den Filter wieder aufgegeben wird. Hierzu wird eine aufwendige Räumeinrichtung mit Austragsschnekke am Boden, ein Trogkettenförderer und eine Verteilervorrichtung am Kopf des Hochbettfilters notwendig. Diese Konzeption erfordert, insbesondere bei der Reinigung kleiner Abluftströme einen unverhältnismäßigen großen technischen Aufwand sowie hohe Investitionskosten.
Ausgehend von dem oben beschriebenen Stand der Technik ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung einen Biofilter zu schaffen, der insbesondere zur Reinigung von kleineren Abluftmengen kostengünstig einsetzbar sowie einfach herstellbar ist und darüber hinaus ohne großen technischen Aufwand eine ausreichende Homogenisierung des Filterbettes/Biomasse in einfachster Art und Weise ermöglicht.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Ansprüchen 2 bis 10 gekennzeichnet.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere in der einfachen Konstruktion des Filters, die mit Ausnahme der außen angebrachten Rollen zum Drehen des Filters keine bewegten Teile aufweist. Ein weiterer Vorteil besteht in der durch diskontinuierliche Rotation des Filterbehälters erzielbaren schnellen und einfachen Homogenisierung des Filterbettes/Biomasse, wodurch Kanalbildungen sowie das Auftreten von Mikroorganismen-Kolonien vermieden werden. Dies führt vorteilhaft zu einer längeren Standzeit der Biomasse. Durch innerhalb des Filters vorgesehene Mitnahme- und/oder Lenkbleche kann eine volle Ausnutzung der Biomasse bei einer erhöhten Gasverweilzeit im Filterbett gewährleistet werden. Schräg angeordnete Umlenkbleche erzielen dabei vorteilhaft eine Längsvermischung der Biomasse, wodurch eine schnelle Vermischung von teilweiser neu eingebrachter Biomasse und eine einfache Befüllung und Entleerung des Filterbehälters ermöglicht wird.
Die Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.
Es zeigen: Fig. 1 Filtereinrichtung nach der Erfindung im Längsschnitt Fig. 2 Schnitt A - A in Figur 1 In den Figuren 1 und 2 ist die Biofiltereinrichtung in ihrer Gesamtheit mit 10 bezeichnet. Die Biofiltereinrichtung 10 weist einen Filterbehälter 11 auf, der ein Mikroorganismen enthaltendes Festbett (Biomasse) 12 zur biologischen Abluftreinigung aufweist. An dem Filterbehälter 11 sind ferner ein Ablufteintritt 13 sowie ein Luftaustritt 14 vorgesehen. Erfindungsgemäß ist der Filterbehälter 11 im wesentlichen horizontal oder leicht schräg angeordnet und drehbar um die Filterbehälterdrehachse 15 gelagert. Der Filterbehälter 11 ist wie die Fig. 1 zeigt zylinderförmig ausgebildet und auf einem in seiner Gesamtheit mit 16 bezeichneten Rollenbock mit antreibbaren Rollen 17 gelagert.
Der Rollenbock 16 ist bevorzugt als Schweißkonstruktion ausgebildet und weist einen aus Profilen 18 zusammengeschweißten Rahmen auf, an dem die Lagerböcke 19 für die Rollen 17 und 29 befestigt sind. Die Rollen 17 sind über eine gemeinsame Achse 21 miteinander verbunden. Auf der Achse 21 ist ein Zahnrad 22 befestigt, welches über einen Zahnriemen 23 mit einer Motorgetriebeanordnung 24,25 in Wirkverbindung steht.
Die Rollen 17 und 20 greifen in Führungen ein, die entsprechend Fig. 1 und 2 z.B. als U-förmig ausgebildete Rollenführungen 26 am Filterbehälter 11 fest befestigt sind.
Anstelle der U-förmigen Führungen sind auch T- oder L-förmige Führungen verwendbar. Die Rollenführungen 26 sind dabei am gesamten Zylinderumfang vorgesehen, wodurch beliebig viele Umdrehungen des Filterbehälters um die Drehachse 15 in Pfeilrichtung 27 oder 28 vorgenommen werden können. Günstig ist auch eine abwechselnd in Pfeilrichtung 27 und dann in Pfeilrichtung 28 erfolgende Drehung, wobei in jeder Pfeilrichtung eine ganze oder teilweise Umdrehung vorgenommen werden kann.
An den gegenüberliegenden Stirnseiten 29 bzw. 30 des Filterbehalters 11 sind Ablufteintritt 13 bzw. Luftaustritt 14 vorgesehen. Dabei ist der Ablufteintritt 13 unterhalb und der Luftaustritt 14 oberhalb der Filterbehälterdrehachse 15 angeordnet, wobei Eintritt 13 und Austritt 14 in einer Ebene B-B liegen und 1800 zueinander versetzt sind (s. Fig. 2) Ablufteintritt 13 bzw. Luftaustritt 14 können über Leistungsstücke 31 bzw. 32 an einem drehbaren Ablufteingang 33 bzw. drehbaren Luftausgang 34 angeschlossen werden, deren Drehachsen 35 mit der Filterbehälterdrehachse 15 zusammenfällt. Im unteren Behälterbereich 36 ist eine feinmaschige Luftverteilungsfolie oder Gewebe 37 auf einem sich über die gesamte Behälterlänge L erstreckenden Metallsieb 44 angeordnet. Das Sieb 44 ist auf Stützen 45 gehalten.
Wie aus den Fig. 1 und 2 hervorgeht, sind innerhalb des Filterbehälters 11 Mitnahmebleche 38 vorgesehen, die an der Innenwand 39 des Behälters 11 angeschweißt sind. Diese Mitnahmebleche unterstützen die Durchmischung der Biomasse bei einem Drehen des Filterbehälters. An Stelle der in den Fig. 1 und 2 vorgesehenen Mitnahmebleche können auch eine Anzahl von senkrecht angeordneten Lenkblechen vorgesehen werden, die den Querschnitt des Behälters bis auf Gasdurchtrittsöffnungen verschließen, die jeweils um 180a versetzt angeordnet sind, so daß die zu reinigende Abluft die Biomasse mäanderförmig durchläuft. Dadurch wird die Biomasse besser ausgenutzt und die Verweilzeit erhöht. Auch ist eine Anordnung der Umlenkbleche unter einem Winkel zur Behälterdrehachse vorteilhaft möglich.
Derartige Lenkbleche sind mit 40 strichpunktiert in Fig. 1 eingezeichnet, wobei der Winkel zur Behälterdrehachse 15 mit 41 bezeichnet ist. Durch derartige Umlenkbleche, die schräg angeordnet sind, tritt bei einer Drehung des Filterbehälters zusätzlich zur radialen Durchmischung eine axiale Vermischung der Biomasse ein, was insbesondere die Vermischung von teilweise neu eingebrachter Biomasse mit bereits vorhandener Biomasse vereinfacht und darüber hinaus eine einfache Befüllung und Entleerung des Filterbehälters (Schraubeneffekt) ermöglicht.
Im Filterbehälter 11 sind zum Füllen bzw. Entleeren zwei an den Enden, vorzugsweise an der Mantelfläche des Zylinders angebrachte öffnungklappen 42 vorgesehen. Alternativ dazu kann auch an den Stirnflächen 29, 30 eine Beschickung bzw. Entleerung über einen Klappverschluß vorgenommen werden. Bevorzugt sind in beiden Fällen die Öffnungen zur Füllung und Entleerung versetzt angeordnet, vorteilhaft um 1800. Zur Aufrechterhaltung der Temperatur in der Biomasse kann der Behälter 11 von außen mit Isoliermaterial 43 umgeben werden.
Zur Inbetriebnahme der Filtereinrichtung wird der Filterbehälter 11 bis zu etwa 80 bis 90 % seines Volumens mit Biomasse 12 gefüllt. Durch Drehen des Filterbehälters 11 mittels des Rollenbocks 16 wird die Biomasse 12 gleichmäßig im Behälter verteilt. Danach wird der Rollenbock so ausgeschaltet, daß in Betriebsstellung der Ablufteintritt 13 unten und der Luftaustritt 14 oben, wie in der in Fig. 1 dargestellten Stellung, steht. Anschließend wird die zu reinigende Abluft gegebenenfalls über eine Abluftfördervorrichtung zum Ablufteingang 33 geführt. Verfügt die Abluft nicht mehr über die erforderliche Feuchte, so daß die Biomasse beim Durchströmen austrocknen würde, wird vorher über eine geeignete Befeuchtungseinrichtung eine entsprechende Abluftfeuchte eingestellt. Die Bildung von Kanälen innerhalb der Biomasse 12 und eine im Lauf der Zeit auftretende Inhomogenisierung der Biomasse wird durch gelegentliches (einmal täglich 1 bis 3 Umdrehungen) Rotieren des Filterbehälters 11 um die Drehachse 15 verhindert.
Im Abstand von mehreren Wochen kann ein Teil (ca. 5 - 15 %) der im Filter vorhandenen Biomasse abgezogen und durch frische Biomasse ersetzt werden. Die Vermischung von älterem mit frischem Material wird ebenfalls durch die Drehbewegung und die vorgesehenen Mitnahme- und/oder Lenkbleche erreicht.
Durch diese Lösung bleibt die optimale Aktivität der Biomasse über einen langen Zeitraum erhalten. Dadurch ist der erfindungsgemäß ausgebildete Filter für einen Dauerbetrieb geeignet und muß nicht wie die herkömmlichen Chargenfilter von Zeit zu Zeit komplett ausgewechselt und wieder neu angefahren werden.
Der erfindungsgemäße Filter eignet sich besonders zur Reinigung von industriellen Abgasen, insbesondere Abluft im Bereich weniger Kubikmeter bis zu mehreren 100 Kubikmetern, vorzugsweise im Bereich von 20 - 500 Kubikmetern pro Stunde. Derartig kleinere Abluftmengen fallen insbesondere in der Kleinindustrie , dem verarbeitenden Gewerbe, der Landwirtschaft und in der Industrie, bei der mehrere Abluftquellen vorhanden sein können, die räumlich nicht mit einem Großfilter zu erfassen sind, an.
Wie das Ausführungsbeispiel zeigt, ist bei der erfindungsgemäßen Biofiltereinrichtung der Filterbehälter bevorzugt als transportabler Container ausgebildet, der auf einer ebenfalls transportablen Rollenbockvorrichtung aufgesetzt werden kann. Eine derartige kompakte Ausbildung einer Filtereinrichtung ist besonders für Filtergrößen mit einem Inhalt von 2,5, 10 und 20 Kubikmeter Inhalt geeignet, wodurch kleine Filtereinheiten entstehen. Besonders vorteilhaft sind diese Kompaktfilter als Biofilter einsetzbar, wobei bevorzugt im Filterbehälter 11 als Festbett eine biologisch hochaktive poröse Filtermasse 12 angeordnet ist.
Beim dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Filterbehälter 11 zylinderförmig ausgebildet und horizontal (waagrecht) angeordnet. Es ist selbstverständlich auch vorteilhaft möglich den Behälter 11 unter einem Winkel 46 von einigen Grad (3 - 10°) zur Horizontalen X-X geneigt anzuordnen. Diese Anordnung ermöglicht insbesondere bei einem dauernden kontinuierlichen Drehen des Filterbehälters eine gute Durchmischung und Homogenisierung der Biomasse.
Auch ist eine poligonförmige Filterbehälterausbildung vorteilhaft.

Claims

Patentansprüche s 1. Biofiltereinrichtung mit einem Filterbehalter, der ein Mikroorganismen enthaltendes Festbett zur biologischen Abluftreinigung aufweist, und an dem ein Ablufteintritt sowie ein Luftaustritt vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Filterbehälter (11) im wesentlichen horizontal angeordnet und drehbar gelagert ist.
2. Biofiltereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Filterbehälter (11) zylinderförmig oder poligonförmig ausgebildet und auf einem Rollenbock (16) mit antreibbaren Rollen (17) gelagert ist.
3. Biofiltereinrichtung nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, daß am Filterbehälter (11) vorzugsweise U-,T-oder L-förmig ausgebildete Rollenführungen (26) befestigt sind.
4. Biofiltereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß an den gegenüberliegenden Stirnseiten (29) bzw. (30) des Filterbehälters (11) Ablufteintritt (13) bzw. Luftaustritt (14) vorzugsweise zentrisch vorgesehen sind, wobei der Ablufteintritt (13) und Luftaustritt (14) innerhalb des Behälters (11) um 1800 versetzt zueinander angeordnet sind.
5. Biofiltereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß Ablufteintritt (13) bzw. Luftaustritt (14) über Leitungsstücke (31) bzw. (32) an einem drehbaren Ablufteingang (33) bzw. einem drehbaren Luftausgang (34) angeschlossen sind, deren Drehachsen (35) vorzugsweise mit der Filterbehälterdrehachse (15) zusammenfallen.
6. Biofiltereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß im Behälterbereich (36) des Ablufteintritts (13) eine feinmaschige Luftverteilungsfolie oder ein entsprechendes Gewebe (37) angeordnet ist.
7. Biofiltereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Filterbehälter (11) Mitnahme- (38) und/oder Lenkbleche (40) vorgesehen sind.
8. Biofiltereinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Lenkbleche (40) unter einem Winkel (41) zur Behälterdrehachse (15) angeordnet sind.
9. Biofiltereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Filterbehälter (11) als transportabler Container ausgebildet ist.
10. Biofiltereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß im Filterbehälter (11) als Festbett eine biologisch hochaktive, poröse Filtermasse (12) angeordnet ist.