DE4229767A1

DE4229767A1 - Verfahren zur reinigung von mit kohlenwasserstoffverbindungen/geruchsstoffen verunreinigter luft

Info

Publication number: DE4229767A1
Application number: DE4229767A
Authority: DE
Inventors: Werner Dr Ing Sommer
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1991-12-12
Filing date: 1992-09-05
Publication date: 1993-06-24
Anticipated expiration: 2012-09-06
Also published as: DE4229767C2

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren der im Oberbegriff des An spruchs 1 angegebenen Gattung.

Biologische Abbauverfahren organischer Verbindungen in Luft und Was ser, z. B. die Technik des Biofilters und Biowäschers, finden zuneh mend Anwendung zur Reduzierung von Geruch und organisch C. Anwen dungsbeispiele sind Prozesse, bei denen flüchtige, umweltschädliche Kohlenwasserstoffverbindungen eingesetzt werden oder entstehen: z. B. beim Lösemitteleinsatz, in Gießereien, in der Landwirtschaft und in der Verarbeitungsindustrie landwirtschaftlicher Produkte.

Die Geruchsreduzierung spielt zunehmend eine wichtige Rolle, weil die Umweltverträglichkeit vom Betreiber nachgewiesen werden muß und die Forderungen sich laufend verschärfen. Vielfach kommt es vor, daß die Technik des Biofilters und Biowäschers allein nicht mehr die An forderungen erfüllen können und zusätzliche wirkungsvolle Minder ungsmaßnahmen angewandt werden müssen.

Ein Beispiel sei die Müllkompostierung, stellvertretend für ähnlich gelagerte Fälle.

Bei der Müllkompostierung wird in Hallen organisch abbaubarer Müll in Kompost durch Verrottung übergeführt. Dazu wird das Material in Form sogenannter Mieten in Hallen gelagert. Mieten und Halle sind zwangsbelüftet. Die Menge der Mietenabluft ist deutlich kleiner als die Hallenabluft, weist jedoch eine viel höhere Konzentration an Geruchsstoffen auf. Die Geruchsstoffe sind stark übelriechend und müssen vor der Einleitung in die Atmosphäre gemindert werden. Dies erfolgt heute vorwiegend durch organischen aeroben Abbau in Biofil tern, deren Funktion als bekannt vorausgesetzt wird, leider aber nicht immer den gewünschten Erfolg bringt.

Um insgesamt die gewünschten Effekte zu erzielen, sollte man außer dem Biofilter zusätzliche Minderungsmaßnahmen anwenden: Naßabschei der oder Wäscher (Absorption) mit Abbaubiologie oder Ozon im Kreis laufwasser, Trocknung mit Hilfe von Kältemaschinen, Flüssigstick stoff oder Wärme, Adsorptionstechnik, Konditionierung der Luft (Steuerung von Feuchte und Temperatur) sowie thermische oder kataly tische Nachverbrennung.

Weiter könnten im Bereich der Mietenabsaugung verbesserte Bedingungen geschaffen werden: Durch offene Luftdurchtrittsschlitze am Bo denkanal ist für eine gleichmäßige Durchströmung der Miete zu sor gen. So werden die Maximaltemperaturen auf etwa 65°C begrenzt, was die Bildung bestimmter kritischer Geruchsstoffe unter aeroben Be dingungen verhindert sowie der Wasserdampfentzug zur Beibehaltung aerober Verhältnisse gewährleistet, was die Bildung anaerober kriti scher Geruchsstoffe vermeidet.

Weiter wäre es erforderlich, die als Absaugkanäle ausgeführten Bodenkanäle regelmäßig (automatisch) zu spülen, um organische Stoffe (Kompostfeinstoffe) in die Kanalisation auszuschwemmen und so anaerobe Abbauvorgänge zu reduzieren. Außerdem ist für einen Geruchsverschluß zur Kanalisation zu sorgen.

Durch trockneres Klima in der Rottehalle sind ebenfalls anaerobe Ab bauvorgänge bestmöglich zu unterbinden, was durch eine entsprechen de Hallenumluftführung mit absoluter Trocknung möglich ist bei gleichzeitig reduzierter Frischluftansaugung und reduzierter Absaug menge zum Biofilter. Außerdem sind alle Tore der Rottehalle mit einer Luftschleuse auszustatten.

Durch exakte Konditionierung der ins Biofilter eintretenden Rohluft (Luftfeuchte und Temperatur regeln) wird vermieden, daß dieses aus trocknet und sowie zu feucht betrieben wird, was zu anaeroben Abbau vorgängen führt, verbunden mit kritischen Geruchsstoffen. Insgesamt wird die Wirkung des Biofilters durch diese Einflüsse allmählich ge mindert. Für einen Geruchsverschluß des ablaufenden Wassers zur Ka nalisation ist ebenfalls zu sorgen.

Da in der Praxis diese Bedingungen nur sehr schwer eingehalten wer den können, entstehen unnötigerweise kritische Geruchsstoffe vor und im Biofilter und außerdem ist die biologische Abbaufähigkeit im Bio filter eingeschränkt. Insgesamt weist das System nach der Abreini gung noch unzulässig hohe Geruchseinheiten auf, die vom Gesetzgeber und sonstigen Kontroll- und Aufsichtsorganen nicht akzeptiert wer den.

Diese Restgeruchseinheiten nach dem System können mit folgenden Zusatzmaßnahmen gemindert werden:

Biofilter

Durch Mehrung von Filtermaterial und dessen Aufteilung in verschie dene Abbaubereiche (mehrstufiges Biofilter) kann grundsätzlich immer ein verbesserter Abbau erzielt werden, weil die spezifischen Volu menabbauleistungen sowie die Verweilzeiten erhöht werden. Flächen- und Volumenvergrößerungen haben ihre Grenzen, insbesondere dann, wenn die spezifischen Belastungen untere Werte aufweisen.

Für einen wirkungsvollen Betrieb eines Biofilters über einen ange messenen Zeitraum sollte man
1. die abzureinigende Rohluft vorher konditionieren, d. h., Fest stoffe abscheiden, die Temperatur an die mittlere Temperatur des Filtermaterials möglichst genau anzupassen und bei dieser Temperatur die relative Luftfeuchte auf über 90% einstellen;
2. sicherstellen, daß die Bodenkonstruktion des Biofilters eine gleichmäßige Aufteilung des abzureinigenden Luftstroms auf die Anströmfläche des Biofilters gewährleistet; und
3. die Umsetzintervalle so lang wählen, daß sich die Mikro organismen adaptieren können und danach die volle Abbauleistung genutzt werden kann. Bei der Adaption bilden sich unterschied liche Bioschichten aus, die auf spezifische Komponenten anspre chen.

Alternative und ergänzende Minderungstechniken

Bei alterantiven und ergänzenden Minderungstechniken ist besonders zu beachten,

- daß diese vielfach sekundäre Maßnahmen in Form zusätzlicher tech nischer Einrichtungen zur Schadstoffbeseitigung erfordern,
- Sonderabfall erzeugen,
- Sekundärenergien (z. B. Kälte, Kühlwasser, Wärme, Druck) erfor dern,
- Hilfsstoffe (z. B. Flüssigstickstoff, Sauerstoff, Ab- und Adsorp tionsmaterialien) benötigen,
- aber in jedem Fall direkt oder indirekt Energie in Form von Strom verbrauchen, sei es auch nur durch höhere Ventilatorlei stung.

Bei der Auswahl und Kombination von Einzelverfahren ist

- die Funktionserfüllung des Gesamtsystems über einen angemessen langen Zeitraum,
- die Tolerierung unausweichlicher Schwankungen von Betriebsparame tern (Funktionssicherheit),
- die Betriebssicherheit und
- eine hohe Umweltverträglichkeit

zu fordern und den Verfahren Vorzug zu gegeben,

- die ihren Energie- und Stoffbedarf kostengünstig aus anderen bestehenden Werksteilen beziehen können
- und bei denen die Entsorgung anfallender Stoffe in anderen beste henden Werksteilen möglich ist.

Im folgenden sind einige Einzelverfahren unter diesen Gesichtspunk ten dargestellt:

Physikalische und chemische Absorption

- Setzt Löslichkeit im Absorbens voraus.
- Geruchsstoffe können als wasserlöslich eingestuft werden (Funk tion der Nase).
- Organische Absorbentien ermöglichen wahrscheinlich höhere Lös lichkeit.
- Wasser als Absorbens ermöglicht biologischen Abbau des Absorbats in Zusatzeinrichtungen (Belebtschlammbecken, Tropf- oder Tauch körperbiologie, Unterstützung der Abbauleistung durch Reinsauer stoffanreicherung) und löst das Entsorgungsproblem der Geruchs stoffe.
- Organische Absorbentien geben das Absorbat in konzentrierterer Form wieder frei und erfordern einen weiteren Entsorgungsschritt.
- Mehrfachfunktion Reinigen (feste und gasförmige Komponenten) und Befeuchtung gegeben.
- Relativ hohe Selektivität bezüglich einzelner Komponenten.
- Technische Realisation in Naßabscheidern, Wäschern und Befeuch tern sowie mit speziellen Absorber- und Desorberkonstruktionen: ohne Stoffveränderung (physikalische Absorption), mit Stoffverän derung (chemische Absorption, z. B. wird CO₂ im alkalischen Wasch wasser als Karbonat ausgeschieden).
- Absorber- und Desorberkonstruktionen relativ aufwendig und teuer.

Adsorption

- Vorzugsweise an Kohle (Aktivkohle, Aktivkoks), Aktivkoks am kostengünstigsten.
- Anorganische Adsorbentiens sind wenig verbreitet (z. B. Silika gele, Molsiebe), sehr teuer, werden i.R. nur selektiv bei defi nierten Ausgangsbedingungen eingesetzt.
- Adsorbentien bei niedermolekularen Komponenten i.R. regenerier bar, bei höhermolekularen vielfach kritisch und nicht möglich.
- Regeneration des Adsorbers und Entfernung der Adsorbate durch De sorption über Zusatzeinrichtung unter Energieeinsatz.
- Desorbate liegen in konzentrierterer Form im Trägergas (Luft, Stickstoff) oder Wasser vor, wodurch ein sekundäres Abfallproblem geschaffen wird, das nur mit weiteren technischen Zusatzeinrich tungen zu lösen ist.
- Adsorbentien auf Kohlenstoffbasis einschließlich der Adsorbate sind durch Verbrennen relativ einfach zu entsorgen, insbesondere, wenn bereits eine Feststoffverbrennungsanlage verfügbar ist.
- Hohe relative Luftfeuchte stört die Adsorption anderer Komponen ten.
- Adsorbentien auf Kohlebasis weisen eine relativ geringe Selekti vität auf. Diese ist über die Sorten bedingt steuerbar.
- Bei anorganischen Adsorbentien ist die Selektivität vielfach gut steuerbar.
- Geeignet für Ozonabbau.
- Auf der Kohle findet infolge von Spurenelementen eine katalyti sche Oxidation statt, die insbesondere in Verbindung mit der Ad sorption von Ozon gefördert wird (Brandgefahr bei thermischer Desorption mit Luft beachten).
- Technische Realisation: Diskontinuierliche Ad- und Desorption nach dem Druckpendelverfahren und diskontinuierlich oder konti nuierlich bei Atmosphärendruck [Desorption mit Heißgas (Luft, Inertgas), Dampf oder durch Vakuum].

Kondensation

- Einfache Technik, um den Wasserdampfgehalt in Luft durch Abküh lung um den Gefrierpunkt merklich zu reduzieren (absolute Trock nung).
- Die Kondensation gasförmiger Komponenten erfordert mit abnehmen der Konzentration zunehmende Minustemperaturen.
- Mit Anfrieren der Gaskomponenten (Gefrierpunkt) ist noch bei Mi nimalkonzentrationen eine Entfernung aus dem Gasgemisch möglich, was einen sehr teueren apparativen Aufwand mit sehr hohen Ver brauchskosten an Flüssigstickstoff zur Folge hat.
- Technische Realisation: Natürliches Kühlwasser, Verdunstungskäl te, Luftkühlung, Einsatz von Kältemaschinen (bis etwa -50°C) oder der Tieftemperaturtechnik (Flüssigstickstoff -165°C); Trocknung mit hygroskopischen Salzen, z. B. CaSO₄.

Thermische Oxidation

- Harte Maßnahme (Holzhammermethode).
- Zerstört vorhandene Schadstoffe.
- Erzeugung neuer und vielfach kritischer Schadstoffe (NO_x bei Ver brennung; neue Verbindungen in der Abkühlphase, insbesondere bei Anwesenheit von Halogenen (z. B. aus natürlichen Chlorverbindun gen)).
- Technische Realisation: Thermische Nachverbrennung oder Verbren nungsluft einer Verbrennungsanlage.

Katalytische Oxidation

- I.R. wirkungsvolle Methode.
- Als Kaltoxidation durchführbar.
- Katalysator mit i.R. hoher selektiver Wirkung.
- Zerstört vorhandene Schadstoffe.
- Erzeugung neuer und vielfach kritischer Schadstoffe.
- Sehr empfindlich auf bestimmte Spuren von Gasen und Metallen, die zu einer Zerstörung führen können.
- Funktion sehr komplex und empfindlich, schlecht beherrschbar bei variablem und breitem Komponentenspektrum, insbesondere in Ver bindung mit Spurenelementen.
- Geeignet für Ozonabbau.
- Technische Realisation: Katalysatorblöcke mit und ohne zusätzli cher Wärmeenergie.

Chemischer Abbau durch Oxidation

- Oxidation und Umwandlung über atomaren Sauerstoff (nach Fluor das zweitstärkste Oxidationsmittel), evtl. Zugabe von Katalysatoren.
- Atomarer Sauerstoff über Sauerstoffträger (z. B. H₂O₂) oder durch Zerfall von Ozon.
- Ozontechnik in der Trinkwasser- und Deponieabwasseraufbereitg sowie in der Kläranlagentechnik üblich und bewährt.
- Ozontechnik zur Geruchsbeseitigung mit breiter universeller Wir kung üblich und bewährt.
- Ozonerzeugung vorort (aus Luft oder reinem Sauerstoff möglich).
- Ozontechnik extrem wirkungsvoll, kostengünstig und umweltfreund lich.
- Technische Realisation: Zudosierung Sauerstoffträger oder Ozon generator.

Sonstige Minderungstechniken

Der Abbau von Geruchsstoffen ist z. B. auch durch Elektronenbeschuß möglich. Im Hochfrequenzfeld sowie durch UV-Strahlung oder bei Kom bination beider Verfahren, kann der molekulare Abbau sowie die Oxi dation von Geruchsstoffen mit Luftsauerstoff und mit Unterstützung durch Ozon durchgeführt werden. Außerdem ist Ultraschallanwendung für den Abbau förderlich. Alle diese Verfahren sind im großtechni schen Maßstab nur bedingt erprobt, sollen hier jedoch ebenfalls in die Betrachtungen einbezogen werden.

Bewertung der Einzelverfahren

1. Absorption im Naßabscheider oder Wäscher: Feststoffabscheidung, Absorption von Geruchsstoffen sowie Luftbefeuchtung.
Energiebedarf: Strom (Ventilator).
Stoffbedarf: Wasser (Brunnenwasser), evtl. Lauge und Säure zur pH-Wertsteuerung.
Vorteile: Wirkungsvolle Abscheidung von Feststoffen zum Schutz des Biofilters vor Verschlammung sowie Bindung von Geruchsstoffen an Wasser, Abbaubiologie und Ozontech nik umweltfreundlich, mittlerer technischer Aufwand, Ozontechnik betreiberfreundlich.
Nachteile: Zusatzeinrichtungen erforderlich für Schlammabschei dung sowie Eliminierung der Geruchsstoffe (Abbaubio logie, Sauerstoff-Oxidation, Geruchsstoffe ausstrip pen und verbrennen), Abbaubiologie empfindlich und wartungsintensiv, Abbaubiologie in Analogie zum Bio filter kritisch.

2. Kondensation mit elektrischer Kälteerzeugung durch Adsorptions kältemaschine.
Energiebedarf: Strom (Absorptionskältemaschine), Wärme (Desor ber).
Stoffbedarf:
Vorteile: Wasserdampf- und Geruchsstoffentzug über Wasserphase; Adsorptionskältemaschine ohne bewegte Teile; einfach, umweltfreundlich, mittelmäßiger technischer Aufwand, betreiberfreundlich. Verhältnis Kosten/Nutzen gün stig.
Nachteile:

3. Chemischer Abbau durch Sauerstoff-Oxidation, vorzugsweise mit Ozon.
Energiebedarf: Strom (Ozonerzeugung).
Stoffbedarf: Kühlwasser (Brunnenwasser), Reinsauerstoff (Luft auch möglich, erfordert jedoch zusätzlichen me chanischen Aufwand in Form einer Lufttrocknung und Verdichtung).
Vorteile: Wirkungsvoller Abbau von Geruchsstoffen im Luftstrom oder in der Wasserphase (Naßoxidation), Alternative zur Abbaubiologie in Verbindung mit Naßabscheidern und Wäschern oder als Einzelverfahren. Wegen der ho hen Effizienz in Verbindung mit einem mittelmäßigen technischen Aufwand bei Verwendung von Reinsauerstoff und der großen Umweltfreundlichkeit wird in diesem Verfahren trotz Sauerstoff als Betriebsstoff kein Nachteil gesehen. Einfaches und betreiberfreundliches Verfahren.
Nachteile:

4. Katalytische Oxidation,
Nebeneffekte vorhanden, die versuchstechnisch untersucht werden müssen.

5. Adsorption an Kohle, vorzugsweise an Aktivkoks, mit anschließen der Verbrennung in der bestehenden Verbrennungsanlage.
Energiebedarf: Strom (Ventilator).
Stoffbedarf: Kohle (z. B. Aktivkoks).
Vorteile: Restkomponenten oder Komponenten im Rohgas können einfach dem Luftstrom entzogen werden, Einbau vor Einleitestelle Atmosphäre ermöglicht Beseitigung des Eigengeruchs des Biofilters. Lagert Restozon an. Ein fach, billig, umweltfreundlich, mit geringem techni schen Aufwand, betreiberfreundlich.
Nachteile: Wenn Chlorverbindungen angelagert werden, bilden sich umweltunverträgliche Sekundärverbindungen, die jedoch durch vorherige Abscheidung der Chlorverbindungen (z. B. im Naßabscheider oder Wäscher) vermieden werden können. Da zum Schutz des Biofilters eine Feststoff abscheidung unerläßlich ist, wird dieser Nachteil wieder aufgehoben. Deshalb ist die Adsorption in Ver bindung mit einem vorgeschalteten Wäscher vorteil haft, in dem Chlorverbindungen abgeschieden werden.

6. Thermische Oxidation durch Verbrennung
Energiebedarf: entfällt, wenn Luftstrom der Verbrennungsluft zugemischt wird.
Stoffbedarf: Zusatzbrennstoff entfällt, wenn eine Verbrennungs anlage verfügbar
Vorteile: Radikalmethode für Geruchsstoffe, vernichtet Rest ozon, Verbrennungsanlage vorhanden.
Nachteile: Es ist davon auszugehen, daß sich andere Stoffe bil den, deren Umweltschädlichkeit zu überprüfen ist, da am Verbrennungsprozeß Chlorverbindungen beteiligt sind (im Wäscher beseitigen). Thermische Verbrennung stellt psychologisches Handicap dar.

Die Einzelverfahren Biofilter, Adsorption, katalytische oder ther mische Oxidation bringen das gewünschte Ergebnis bezüglich Kohlen wasserstoff- oder Geruchsminderung nicht, erfordern unsinnig große und teure Anlagen oder einen unsinnig hohen Einsatz an Primärener gien, wie z. B. Strom oder Erdgas.

Es ist z. B. vorstellbar, in einem Abluftstrang mehrere Biofilter hintereinander zu installieren (mehrstufige Behandlung), was jedoch eine unerwünschte Mehrung des Flächenbedarfs sowie der Ventilator leitung zur Folge hätte.

Bei vollständiger und alleiniger Behandlung des Rohgasstroms in einem Aktivkohlefilter ist ein hoher Kohleeinsatz erforderlich, um die Schadstoffmenge bis zur Beladungsgrenze adsorptiv anlagern zu können, was ein großes Bauvolumen erfordert. Entsprechend groß ist die zu entsorgende Kohlemenge, was mit sehr hohen Kosten verbunden ist.

Die thermische Oxidation (Nachverbrennung) erfordert einen hohen Brennstoffeinsatz, da i.R. die Kohlenwasserstoffkonzentration im Rohgas unter heiztechnischen Gesichtspunkten vernachlässigt ist. Ein großer Rohgasstrom hat ein großes Bauvolumen zur Folge bei entspre chend großen Anfall von Heizwärme, die vielfach an der Anfallstelle nicht wiederverwendet werden kann.

Die katalytische Oxidation (Nachverbrennung) benötigt fast keine Stützenergie. Eine Verfahrensdurchführung mit Hilfe spezieller Kata lysatorelemente ist wegen der Vielzahl und Unterschiedlichkeit der Kohlenwasserstoffe erfahrungsgemäß nicht möglich. Die Ausnützung der katalytischen Eigenschaften von Aktivkohle bei Temperaturen zwischen etwa 100 und 120°C ist unter diesen Aspekten vorteilhaft, erfordert aber bei alleiniger Anwendung ebenfalls große und teure Einrichtun gen.

Insgesamt ist daher die beschriebene Abluftreinigung bisher nicht zufriedenstellend.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diesen Mißstand zu besei tigen und das eingangs genannte Verfahren dahingehend zu verbessern, daß unter Berücksichtigung des speziellen Reinigungsproblems mit vergleichsweise geringem Aufwand der geforderte Reinigungsgrad er zielt wird.

Zur Lösung dieser Aufgabe dienen die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1. Bevorzugte Weiterbildungen dieses Verfahrens sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Die Erfindung beruht auf der überraschenden Erkenntnis, daß die Nachteile der beschriebenen Einzelverfahren durch geschickte Ver fahrenskombinationen gemindert und umgangen werden können, wenn der oder die Rohgasströme in mehreren Verfahrensschritten behandelt und dabei die Einzelverfahren nach ihren Stärken und so ausgewählt wer den, daß sie in ihrer Summe mehr als ein Einzelverfahren bewirken. Insbesondere kann es auch sinnvoll sein, mehrere Biofilter einzuset zen, nämlich dann, wenn mehrere Abluftstränge unterschiedlicher Kon zentration an Kohlenwasserstoffverbindungen/Geruchsstoffen vorliegen oder ein Hauptstrom eigens zu diesem Zweck in mehrere solcher Teil stränge zerlegt wird und wenn deren Zusammenführung vor einem einzi gen Biofilter zu insgesamt schlechteren Reinluftwerten führt als bei Behandlung der Abluftstränge in separaten Biofiltern und bei Kombi nation der Abluftstränge in der beanspruchten Weise.

Die Erfindung wird nachfolgend am Beispiel der eingangs erläuterten Müllkompostierung und anhand einen allgemeinen, in Fig. 1 dargestell ten Blockschemas näher erläutert, das die im Rahmen der Erfindung möglichen Verfahrenskombinationen formal darstellt, wobei die
Pos. 1-12 Einzelverfahren, die
Pos. 20-33 Teilströme und die
Pos. 34-36 Teilstromzusammenführungen darstellen.

Tab. 1 zeigt zwei Tabellen. Die obere Tabelle beschreibt die ver schiedenen, in Fig. 1 möglichen Verfahrensabläufe mit den eingesetz ten Einzeleinrichtungen in symbolischer Schreibweise, der möglichen Lage der Ventilatoren sowie die Leitungsführung, abhängig von den Geruchseinheiten. Die untere Tabelle erklärt die Symbole der einge setzten Einzeleinrichtungen.

Die vorliegend beschriebene spezielle Anwendung weist erfreulicher weise einen kleinen, jedoch hochkonzentrierten Rohluftstorm aus dem Bereich Miete sowie einen hohen, niederkonzentrierten aus dem Be reich Halle auf. Da die Mietenabluft den größeren Anteil an den Ge ruchseinheiten hat, wird erfindungsgemäß zunächst vorgereinigt. Im Hinblick auf die Teilströme Mieten- und Hallenabluft ergeben sich drei grundsätzliche Fälle für die Zusammenführungspunkte:

Fall 1

Die abgereinigte Mietenabluft führt zu Geruchseinheiten (GE*₂: be zeichnet), die über dem Wert liegen, der sich nach Abreinigung der Hallenabluft im bestehenden Biofilter einstellen würde (GE*₁ be zeichnet): GE*₂ < GE*₁.

Die Einleitung der teilgereinigten Mietenabluft erfolgt in die Hal lenabluft vor dem bestehenden Biofilter (Pos. 34). Dadurch erhöht sich die Eingangsbelastung und die Menge des abzureinigenden Luft stroms. Das Ergebnis ist GE**₁, mit GE**₁ < GE*₁, da die Verweilzeit kürzer und die spezifische Filterbelastung größer wird (GE*₁: Ge ruchseinheiten des Abluftstroms aus der Halle nach bestehendem Bio filter: GE₁).

Fall 2

Die abgereinigte Mietenabluft führt zu Geruchseinheiten (GE*₂ be bezeichnet), die unter dem Wert liegen, der sich nach Abreinigung der Hallenabluft im bestehenden Biofilter einstellen würde (GE*₁ be zeichnet): GE*₂ < GE*₁.

Die Einleitung der teilgereinigten Mietenabluft erfolgt nach Abrei nigung der Hallenabluft im bestehenden Biofilter (Position 35). Dies bewirkt

- eine Reduzierung der spezifischen Filterbelastung,
- eine Erhöhung der Verweilzeit im Biofilter sowie
- einen Verdünnungseffekt, der die Geruchseinheiten in der Abluft weiter mindert.

Fall 3

Die abgereinigte Mietenabluft wird nach Abreinigung des Teilstroms Hallenabluft vor Einleitung in die Atmosphäre mit diesem gereinigten Teilstrom zusammengeführt (Pos. 36), wenn dadurch in der Summe eine geringere Konzentration des gesamten in die Atmosphäre eingeleiteten Abluftstroms erreicht werden kann (Verdünnungseffekt).

Tab. 1 zeigt in Zeile 1 den bekannten Fall der Anwendung eines offe nen Biofilters K. Dagegen zeigt Nr. 2 die erfindungsgemäße Anwendung eines gekapselten Biofilters J in Verbindung mit einer vorgeschalte ten Konditioniereinrichtung. Dabei wird von dem Gedanken ausgegan gen, daß aus meßtechnischen Gründen sowie zur gezielten Ableitung der Luft in einen anderen beschriebenen verfahrenstechnischen Apparat oder in die Atmosphäre eine vollständige Einhausung des Biofilters vorzusehen ist. Darunter versteht man, daß durch ein geeignetes Ge häuse die Zu- und Abluftführung sowie das Biofiltermaterial von der Atmosphärenluft abgetrennt wird.

Außerdem ist dem Biofilter J eine thermische oder katalytische Nach verbrennungsstufe nachgeschaltet.

Ab Nr. 3 von Tab. 1 werden Verfahren beschrieben, bei denen zwei Ab luftstränge aus Miete und Halle vorhanden bzw. gebildet sind. Im einen Strang ist das Biofilter J, im anderen Strang das Biofilter L (beide gekapselt) vorgesehen. Während im einen Strang außerdem dem Biofilter L ein Naßabscheider A vorgeschaltet ist, ist dem Biofilter J des anderen Strangs eine Konditioniereinrichtung vorgeschaltet. Im übrigen werden beide Stränge an Pos. 34 oder Pos. 35 der Fig. 1 zu sammengeführt, je nachdem, ob nach den obrigen Erläuterungen GE*₂ < GE*₁ oder GE*₂ < GE*₁ ist.

Von den weiteren Kombinationsmöglichkeiten sind in Nr. 4 bis 15 der Tab. 1 nur einige herausgegriffen. Sie führen aufgrund der unter schiedlichen Verfahrenskombinationen erwartungsgemäß zu unter schiedlichen Abreinigungsergebnissen.

Nr. 4: Biofilter 2 für Mietenabluft, mit vorgeschalteter Luftkon ditionierung, nachgeschalteter Lufttrocknung sowie Adsorp tion (z. B. an Aktivkoks). Die Abluft mit hoher relativer Feuchte aus Biofilter 2 wird mit Kälte getrocknet (absolute Trocknung). Alternativ ist eine Lufterwärmung möglich, um die relative Feuchte an das Adsorbens anzupassen (relative Trocknung).

Nr. 5: Wie Nr. 4, jedoch absolute Lufttrocknung und Adsorption vor Biofilter 2.

Nr. 6: Biofilter 2 für Mietenabluft, mit vorgeschaltetem Haßab scheider zur Feststoffabscheidung, Gasabsorption und Luft konditionierung, mit Ozonanlage im Wasserkreislauf zur Naß oxidation.

Nr. 7: Wie Nr. 6, jedoch mit nachgeschaltetem Haßabscheider mit Ozonanlage.

3-stufige Abreinigung des Teilstroms Mietenabluft

Nr. 8: Biofilter 2 für Mietenabluft, mit vorgeschaltetem Haßab scheider zur Feststoffabscheidung, Gasabsorption und Luft konditionierung, mit Abbaubiologie im Wasserkreislauf sowie nachgeschaltetem Wäscher mit Ozonanlage im Wasserkreislauf.

Nr. 9: Biofilter 2 für Mietenabluft, mit vorgeschalteter Luftkon ditionierung, nachgeschalteter Lufttrocknung mit einer Ab sorptionskältemaschine sowie mit Flüssigstickstoffkühlung zum Anfrieren der Geruchskomponenten und mit anschließender Adsorption.

Nr. 10: Biofilter 2 für Mietenabluft, vorgeschalteter Luftkonditio nierung, nachgeschaltetem Wäscher mit Ozonanlage im Wasser kreislauf, Lufterwärmer (relative Trocknung) und mit Ad sorption.

Teilstromreinigung der Mietenabluft und Nachreinigung der zusammen geführten Abluft

Nr. 11: Biofilter 1 für Hallenabluft, Biofilter 2 für Mietenabluft, jeweils mit vorgeschalteter Luftkonditionierung, Biofilter 2 mit nachgeschaltetem Wäscher mit Ozonanlage im Wasser kreislauf, Zusammenführung der Teilströme nach Biofilter 1, mit nachfolgender Lufterwärmung und Adsorption zur weiteren Minderung der Restgeruchskomponenten der Mieten- und Hal lenabluft sowie des Eigengeruchs der Biofilter.

Nr. 12: Biofilter 1 für Hallenabluft, Biofilter 2 für Mietenabluft, jeweils mit vorgeschalteter Luftkonditionierung, Zusammen führung der Teilströme, nachgeschalteter Wäscher mit Ozon anlage im Wasserkreislauf mit nachfolgender Lufterwärmung und Adsorption.

Nr. 13: Biofilter 1 für Hallenabluft, Biofilter 2 für Mietenabluft, jeweils mit vorgeschaltetem Naßabscheider mit Ozonalage im alkalischen Waschwasser zur Feststoffabscheidung, Konditio nierung, Absorption von Geruchsstoffen sowie zur Bindung von CO₂, Zusammenführung der Teilströme, nachgeschalteter Lufterwärmung und Adsorption.

Nr. 14: Der Biofilterabluft nach Blockschema 1 folgt noch eine Lufterwärmung sowie eine Adsorption zur Nachreinigung.

Nr. 15: Der Biofilterabluft nach Blockschema 2 folgt anstelle einer katalytischen oder thermischen Nachverbrennung eine Luft erwärmung sowie eine Adsorption zur Nachreinigung.

In der Auswahl der Blockschemas können die Grundfunktionen Absorp tion durch Naßabscheider oder Wäscher, Trocknung durch Kälteanwen dung oder Lufterwärmung sowie Nachverbrennung durch katalytischen oder thermischen Prozeß erbracht und die Begriffe entsprechend ausgetauscht werden.

Die dargestellten Verfahrensschemas stellen eine mögliche Auswahl aller theoretisch möglichen 2- und mehrstufigen Reinigungsmöglich keiten des Teilstroms Mietenabluft dar. Weitere Kombinationsmöglich keiten ergeben sich, wenn diese Techniken in analoger Weise auch auf die Hallenabluft sowie die gesamte Abluft nach Biofilter 1 angewandt werden.

Bewertung der Einzelverfahren und der Blockschemas

Die mechanische Reinigung der Rohabluft erfolgt zweckmäßigerweise in Naßabscheidern, die zugleich erwünschte Nebenfunktionen Absorption von Geruchskomponenten und Luftbefeuchtung erfüllen und, falls er forderlich, auch eine Temperierung der Zuluft ermöglichen. Zusätz lich kann der pH-Wert gesteuert werden, um die Absorption zu begün stigen und CO₂ in Karbonatform zu fällen. Darüberhinaus kann dem Um laufwasser zur Eliminierung absorbierter Geruchskomponenten Ozon zu gegeben werden. Alkalische Wässer fördern die Aufnahme an Ozon.

Der Betrieb des Naßabscheiders in Verbindung mit einer Abbaubiolo gie, z. B. nach der Belebtbecken-, Tauch- oder Tropfkörpertechnik, erfordert einen pH-neutralen Betrieb. Sie läßt auch keine Ozonanwen dung zu, da Ozon auf die Mikroorganismen zerstörend wirkt.

Aus diesen sowie aus Kostengründen wird der nicht pH-neutral betrie bene Naßabscheider mit Naßoxidation von uns für diesen Anwendungs fall bevorzugt. Der Wäscher kommt alternativ in Frage, wenn das Prob lem der Feststoffabscheidung nicht im Vordergrund steht.

Die Adsorption an Aktivkoks ist zu bevorzugen, weil dieses Verfahren geeignet ist, auch den Eigengeruch des Biofilters zu eliminieren, um die Forderung mindestens 50 GE/m³ sicher einzuhalten und außerdem sehr wirtschaftlich ist.

Wenn erforderlich, sollte die Kälteanwendung nur zur absoluten Ent feuchtung im Bereich des Gefrierpunktes von Wasser und nur in Ver bindung mit einer Absorptionskältemaschine erfolgen. In jedem Fall muß geprüft werden, ob eine Wasserkühlung (Brunnenwasser) oder eine Luftkühlung nicht ausreicht.

Die Tieftemperaturtechnik zur Anfrierung von Geruchskomponenten ist wirkungsvoll, aber aus Kostengründen abzulehnen, außer sie ist die einzige Möglichkeit, die Forderung mindestens 50 GE/m³ einzuhalten.

Blockschema Nr. 13 eignet sich, CO₂ zu entfernen, falls dieses den biologischen Abbau der Geruchsstoffe in den Biofilter negativ beein flußt oder sonstige negative Auswirkungen bei der Einleitung in die Atmosphäre hat (topographische Lage des WHW).

Um abschätzen zu können, was die verschiedenen Verfahrenskombinatio nen leisten, werden für die Einzelverfahren realistische Wirkungs grade angenommen (µ bezeichnet) und die Blockschemas hinsichtlich der zu erwartenden emittierten Geruchseinheiten durchgerechnet.

Verbesserung der Rotteführung (Abluft Miete und Halle): Entspricht einem Abreinigungseffekt
µ₁=0,1
Fachgerechter Betrieb durch Konditionierung Biofilter 1: Entspricht einem zusätzlichen Abreinigungseffekt	µ₂=0,1
Naßabscheider (Wäscher) mit Ozonanlage (Abbaubiologie)	µ₃=0,8
Adsorption	µ₄=0,95
Absolute Trocknung mit Absorptionskältemaschine auf Gefrierpunkt Wasser	µ₅=0,1
Absolute Trocknung mit Flüssigstickstoff auf Gefrierpunkt Geruchsstoffe	µ₆=0,95
Biofilter 1 (heutiger Wert bei Gesamtluftstrom)	µ₇=0,96
Biofilter 1 bei Teilstrom	µ₈=0,98
Biofilter 2	µ₉=0,90

Die Blockschemas 1 bis 15 ergeben folgende Reinluftwerte in Prozent, bezogen auf den Wert des einfachsten Verfahrensschemas (Nr. 1, s. Fig. 1).

Man erkennt, daß die vorgeschlagenen Verfahrenskombinationen zu un terschiedlichen Abreinigungsergebnissen führen, die sich in drei Gruppen einteilen:

Gruppe 1: Blockschemas Nr. 3 bis 10

Die Minderungstechniken werden auf den kleineren Teilstrom Mietenab luft angewandt, was zu geringeren Investitions-, Verbrauchs- und Wartungskosten führt. Das System Biofilter auf den Teilstrom Mieten abluft allein angewandt, führt zu knappen Ergebnissen (Nr. 3). Des halb wird eine weitere Einzelminderungsmaßnahme für diesen Teilstrom vorgeschlagen.

Gruppe 2: Blockschemas Nr. 11 bis 14

Die Minderungstechniken werden auf den kleineren Teilstrom Mietenab luft und die gesamte Abluft angewandt, der in einem Aktivkoksfilter die Restgeruchsstoffe einschließlich dem Eigengeruch des Filtermate rials entzogen werden. Die Investitions-, Verbrauchs- und Wartungs kosten liegen höher als bei Gruppe 1.

Gruppe 3: Blockschema Nr. 15

Der Abluft der heute bestehenden Biofilteranlage wird in einem Ak tivkoksfilter nachgereinigt, in dem der Abluft die Restgeruchsstoffe einschließlich dem Eigengeruch des Filtermaterials entzogen werden.

Die erzielten Ergebnisse sind sehr gut, der technische Aufwand mini mal.

Insgesamt zeigen die obigen Erläuterungen, daß sich die einzuhalten den Grenzwerte (z. B. in mg/m³ oder GE/m³ (GE = Geruchseinheiten)) an dem zur Atmosphäre führenden Ausgang dadurch herstellen lassen, daß ein Biofilter mit anderen Verfahrensstufen kombiniert und/oder beim Vorhandensein mehrerer Rohluftstränge diese vor dem Ausgang an einer bestimmten Stelle der Reinigungskette vereinigt werden. Durch sinn volle Kombination lassen sich insbesondere konstruktiv sehr aufwen dige Anlagen vermeiden, wie dies bei Anwendung nur einer Verfahrens technik unvermeidlich wäre. Da dabei jeweils die zur unterstützenden Abluftreinigung vorgesehenen Einrichtungen dem (den) Biofilter(n) nachgeschaltet sind, können sich keine unerwünschten Geruchsbelästi gungen aufgrund eines etwaigen "Eigengeruchs" des (der) Biofilter(s) ergeben.

Claims

1. Verfahren zur Reinigung von mit Kohlenwasserstollverbindungen/Geruchsstoffen verunreinigter Luft, bei dem die Luft vor ihrem Übertritt an die Atmosphäre zu einem ersten Rohluftstrom zusammengefaßt und dieser durch ein erstes Biofilter geleitet wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Biofilter so bemessen wird, daß in ihm unter Berücksichti gung des im Einzelfall geforderten Reinheitsgrades nur ein Teilabbau der Kohlenwasser stoffverbindungen/Geruchsstoffe erfolgt, daß die Abluft des Biofilters zu einem Abluftstrom zusammengefaßt und dann zum ergänzenden Abbau der Kohlenwasserstoffverbindun gen/Geruchsstoffe entweder durch eine weitere, entsprechend bemessene Filterstufe in Form einer Adsorptions- oder Oxidationsstufe geleitet oder mit einem zweiten, durch ein zweites Biofilter geleiteten Rohluftstrom kombiniert wird, und daß die dadurch erhaltene Reinluft an die Atmosphäre abgegeben wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kombination der beiden Rohluftströme in der Weise erfolgt, daß der Abluftstrom eines von einem kleineren Rohluftstrom durchströmten Biofilters dann, wenn seine Konzentration an Kohlenwasser stoffverbindungen/Geruchsstoffen größer als die des Abluftstroms eines anderen, von einem größeren Rohluftstrom durchflossenen Biofilters ist, in den größeren Rohluftstrom (Pos. 34), dagegen dann, wenn seine Konzentration an Kohlenwasserstoffver bindungen/Geruchsstoffen kleiner als die des Abluftstroms des anderen Biofilters ist, in den gefaßten Abluftstrom des anderen Biofilters eingeleitet wird (Pos. 35).

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Abluftstrom des anderen Biofilters bzw. die Summe der gefaßten Abluftströme beider Biofilter zum ergänzenden Abbau der Kohlenwasserstoffverbindungen/Geruchsstoffe durch eine weitere, entsprechend bemessene Filterstufe in Form einer Adsorptions- oder Oxidationsstufe geleitet wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum ergänzenden Abbau der Kohlenwasserstoffverbindungen/Geruchsstoffe wenigstens die Abluft eines der Biofilter zu einem Abluftstrom zusammengefaßt und dieser dann durch eine weitere Filterstufe in Form einer Adsorptions- oder Oxidationsstufe geleitet wird, und daß der durch die weitere Filterstufe geleitete Abluftstrom in den gefaßten Abluftstrom des anderen Biofilters eingeleitet wird (Pos. 36).

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens der Abluftstrom eines der Biofilter über wenigstens eine Adsorptionsstufe in Form eines auf etwa 100 bis 120°C erwärmten Aktivkohle- bzw. Aktivkokssystems geleitet wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens der Abluftstrom eines der Biofilter durch eine mit katalytischer oder thermischer Oxidation arbeitende Oxidationsstufe geleitet wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens der Abluftstrom eines der Biofilter als Verbrennungsluft in einer thermischen Nachver brennungsanlage verwendet wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens einer der Rohluftströme vor seinem Eintritt in den entsprechenden Biofilter zur Tempe rierung und Befeuchtung bzw. zur Abscheidung von Feststoffen bzw. zur teilweisen Ab sorption der Kohlenwasserstoffverbindungen/Geruchsstoffe durch einen Naßabscheider/ Wäscher geleitet und dessen Kreislaufwasser biologisch oder chemisch regeneriert wird (Abbaubiologie, Abbau durch Ozon).

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens einer der Rohluftströme vor seinem Eintritt in den entsprechenden Biofilter zur Einstellung von Temperatur und Feuchte durch eine Luftkonditioniereinrichtung geleitet wird.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens der Abluftstrom eines der Biofilter vor seinem Eintritt in die Adsorptionsstufe durch Kälte aus einer Kältemaschine oder in einer Kältefalle einer absoluten Trocknung unterworfen und anschließend bei Bedarf erneut erwärmt wird.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens der Abluftstrom eines der Biofilter vor seinem Eintritt in die Adsorptionsstufe durch Erwärmung einer relativen Trocknung unterzogen wird.