DE4341467A1

DE4341467A1 - Verfahren zur biologischen Abgas-/Abluft-Reinigung und Trägermaterial dazu

Info

Publication number: DE4341467A1
Application number: DE4341467A
Authority: DE
Inventors: Roger Dr Kliche; Helmut Poehle; Reinhard Wittig; Ingrid Giese; Juergen Dr Alter; Hans-Juergen Dr Reinhardt; Hennriette Dr Mietke
Original assignee: REINHARDT HANS JUERGEN DR
Current assignee: REINKE, RONALD, 04416 MARKKLEEBERG, DE
Priority date: 1993-12-01
Filing date: 1993-12-01
Publication date: 1995-06-08
Anticipated expiration: 2013-12-02
Also published as: DE4341467C2

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur hochwirksamen biolo gischen Abgas-/Abluftreinigung unter Verwendung von Biofiltern und ein Trägermaterial dazu.

Es ist bereits bekannt, Abluft und Abgase durch Einsatz von Biofiltern zu reinigen. In der Offenlegungsschrift DE 36 41 178 A1 wird ein Verfahren zur Reinigung und Desodorierung eines Gases beschrieben, bei dem das Gas durch mit einer Mikroflora besiedelte Torfschichten, Kalziumkarbonatschichten, vegetarischen Abfallstoffschichten, Kompostschichten oder Baumrinde geleitet wird. Es werden Wirkungsgrade < 90% erreicht. Die nach diesem Verfahren arbeitenden Biofilter sind großflächig und von geringer Höhe.

Die in der Offenlegungsschrift DE 34 28 798 A1 beschriebene bio logische Abgasreinigungsvorrichtung, bei der das Filter aus Polyurethan, Polyethylen- oder Polypropylen-Elementen aufgebaut ist, ist spezifisch als Beckenabdeckung einer biologischen Abwasserreinigungsanlage gestaltet.

Die Patentschrift DE 26 52 673 C3 beschreibt eine Vorrichtung zum Reinigen von Abgasen, die aus mehreren ringartigen, leicht montierbaren und übereinander stapelbaren Behältern für das Filtermaterial besteht. Sie beinhaltet keine Ansprüche hin sichtlich Trägermaterial oder Mikroflora.

In der europäischen Patentanmeldung EP 0 274 986 A1 und der nie derländischen Patentschrift NL 8403573 A werden Biofilter-Puf fer-Systeme beschrieben. Bei diesen Verfahren wird die Puffer wirkung durch Aktivkohlefilter, die vor oder zwischen Biofiltern angeordnet sind, erreicht. Es wird dabei lediglich der Chromatographieeffekt ausgenutzt.

Diese bekannten technischen Lösungen haben eine Reihe von Nachteilen:

1. Ungenügende Wirkungsgrade für eine Vielzahl von Abgas/Ab luft verunreinigenden Noxen sowie von Gerüchen.
2. Einsatz von zum Teil geschützten Naturressourcen als Fil terbettmaterial (Heidekraut, Fasertorf, Fichtenreisig).
3. Geringe Belastungsflexibilität.
4. Hoher Energiebedarf infolge der hohen Druckverluste in den Filterbetten.
5. Großer Flächenbedarf.
6. Teilweise Bildung von Rissen, Überbrückungen und trockenen Zonen in den Filterbetten.
7. Emissionen von Bakterien, Actinomyceten und Pilzen sowie ihren Sporen und Viren.

Hauptursache für ungenügende Wirkungsgrade der bekannten Bio filteranlagen ist die geringe Kontaktzeit, insbesondere was serunlöslicher Schadstoffe, mit der Mikroflora im Filterbett. Eine weitere Ursache ist eine nicht artgerechte Zusammensetzung der Mikroflora.

Die ungenügenden Wirkungsgrade werden verstärkt durch Inhomo genitäten der Filterbettmaterialien, die Rißbildung, Überbrückungen sowie ausgetrocknete Zonen verursachen.

Die geringe Belastungsflexibilität herkömmlicher Biofilteran lagen ist begründet in dem Fehlen entsprechender leistungsfä higer Pufferkapazitäten.

Die Filterbettwiderstände der traditionellen Biofilter bedingen lüftungstechnische Anlagen mit hohem Energiebedarf sowie geringe Schütthöhen in großflächigen Biofilteranlagen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur biologischen Abgas-/Abluftreinigung zu schaffen, bei dem in einem Biofilter durch Einsatz einer gezielten Mikroflora auf neuartigen Trägermaterialien bei vergleichsweise niedrigen Investitions- und Betriebskosten sehr hohe Wirkungsgrade erzielt werden. Weiterhin ist ein dazu geeignetes Trägermaterial anzugeben.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß als Trä germaterial Kohleprodukte, allein oder in Mischung mit biofil teraktiven Materialien (z. B. Komposte, Torfmull, Holzprodukte) eingesetzt sind. Ebenso ist eine Beimpfung vorteilhaft.

Solche Kohleprodukte sind behandelte und unbehandelte Braun- und Steinkohle sowie Formaktivkokse auf Braun- und Steinkohlebasis, insbesondere in definierten Korngrößen.

Filterbetten aus den genannten Materialien werden entweder ohne Beimpfen oder mit Beimpfen, insbesondere nach Beimpfen mit einer Starterkultur wie HICLEAN Σ o. dgl., die als Suspension auf das Filterbett-Material aufgegeben wird, einsatzfähig. Auch ein wäßriger Auszug aus Torfmull ist geeignet.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur biologischen Abgas- oder Abluftreinigung ist dadurch gekennzeichnet, daß das Abgas/die Abluft durch ein Biofilter und eine nachgeschaltete Adsorptions stufe geleitet wird, wobei die in der Adsorptionsstufe abge schiedenen Schadstoffe in das Biofilter rezykliert werden. Als Trägermaterial werden behandelte oder unbehandelte Kohleprodukte aus Braun- und Steinkohle, vorzugsweise Formaktivkokse, einge setzt.

Als vorteilhaft haben sich bei der Verwendung von Formaktivkoks Korngrößen von 1-50 mm, vorzugsweise 10 mm, erwiesen.

Bei den zum Einsatz gelangenden Formaktivkoksen werden Druckver luste von 5 Pa pro 1 m Filterbetthöhe bei einer Belastung von 40 m³ Abluft/m³ Filterbett erreicht.

Das Filterbett ist erfindungsgemäß mit einer den Gas-/Luft- Schadstoffen adäquaten Mikroflora - selektiv oder als Mischpopu lation - beimpft oder gemischt. Die Mikroflora wird durch einen wäßrigen Auszug metabolisierbarer kohlenstoffhaltiger Materia lien, versetzt mit Mengen- und Spurenelementen, feucht gehalten und versorgt.

Bei zu erwartender hoher Schadstoffbelastung werden vorteilhaft den Trägermaterialien auf der Basis von Kohleprodukten biofil teraktive Substanzen (z. B. Komposte, Torfmull, Holzprodukte) beigemischt.

Die Herstellung der Mikroflora in einer günstigen Art und Weise dergestalt, daß die Mikroflora aus einem mit einer ubiquitären Mikroflora versetzten oder bestehenden biologischen Substrat durch Kontamination mit dem zu reinigenden Medium ausgelesen und anschließend mit an sich bekannten Verfahren massenhaft vermehrt wird. Damit wird das als Trägermaterial vorgesehene Kohleprodukt beimpft oder anderweitig vermischt.

Durch ein dem Biofilter nachgeschaltetes Adsorptionsfilter, vorzugsweise auf Basis von Formaktivkoks aus Braun- oder Steinkohle mit spezifischen Oberflächen von 50-1000 m²/Gramm, wird eine vollständige Entsorgung der Abgase/Abluft von ihren Verunreinigungen und insbesondere von Gerüchen sowie von im Biofilter gebildeten Mikroorganismen erreicht. Ebenso sind statt Formaktivkoks Aktivkohlen, Kieselgele, Aluminiumoxide, natürli che und synthetische Molekularsiebe oder Zeolithe als Adsorp tionsmittel verwendet.

Die Regenerierung des Adsorptionsfilters erfolgt vorzugsweise thermisch. Dabei werden die Mikroorganismen abgetötet, und die desorbierten Schadstoffe werden in den Biofilter rezykliert.

Durch diesen sich wiederholenden Rezyklierungsprozeß werden die Schadstoffe vollständig in unschädliche Naturprodukte metaboli siert.

Durch den Einsatz von Kohleprodukten mit definierten Korngrößen können Filterbetten mit sehr geringem Widerstand realisiert werden, so daß Filterbetthöhen bis zu 20 m bei geringem Flächen bedarf erreichbar sind. In solchen Filterbetten treten keine Rißbildungen, Überbrückungen und ausgetrocknete Zonen auf.

Eine gegenüber den bekannten Biofilteranlagen bedeutend größere Belastungsflexibilität wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren dadurch erreicht, daß einerseits bei geringem Schadstoffanfall die Bakterienkultur durch einen mit Spuren- und Mengenelementen versetzten, im Kreislauf gefahrenen wäßrigen Auszug ernährt wird und daß andererseits bei stoßartig anfallenden Schadstoffkonzen trationen die im Biofilter nicht sofort metabolisierten Substan zen im Adsorptionsfilter abgeschieden werden.

Im folgenden wird die Erfindung in einem Ausführungsbeispiel erläutert.

Die Abbildung zeigt eine Vorrichtung zur Durchführung des Ver fahrens mit dem Abscheider 1, dem Lüfter 2, dem Biofilter 3, der Pumpe 4, dem Adsorptionsfilter 5, dem Lüfter 6, dem Gasheizer 7 und dem Wärmetauscher 8. Das schadstoffbeladene Gas wird im Abscheider 1 von Feststoffpartikeln befreit und gelangt über den Lüfter 2 von oben in das Biofilter 3. Der Gasstrom wird dort intensiv mit Wasser befeuchtet, wobei ein Teil des notwendigen Wassers durch die Pumpe 4 im Kreislauf gefahren wird. Das Gas verläßt das Biofilter 3 im unteren Teil und gelangt von unten in das Adsorptionsfilter 5. Am Kopf des Adsorptionsfilters 5 ver läßt ein extrem gereinigtes Gas die Reinigungsvorrichtung.

Zur Regenerierung des Adsorptionsfilters 5 wird mit Hilfe des Lüfters 6 ein geeignetes Gas über den Gasheizer 7 von oben in das Adsorptionsfilter 5 geleitet, desorbiert dort die adsorbier ten Noxen und transportiert sie über den Wärmetauscher 8 wieder von oben in das Biofilter 3.

Als Trägermaterial zur Reinigung kommt eine körnige, gasdurch lässige Schüttung bestehend aus einer mit einer Mikroflora beimpften Kohle zum Einsatz.

Bezugszeichenliste

1 Abscheider
2 Lüfter
3 Biofilter
4 Pumpe
5 Adsorptionsfilter
6 Lüfter
7 Gasheizer
8 Wärmetauscher

Claims

1. Verfahren zur biologischen Abgas/Abluftreinigung, dadurch gekennzeichnet, daß das Abgas/die Abluft durch ein Biofil ter und eine nachgeschaltete Adsorptionsstufe geleitet wird, wobei die in der Adsorptionsstufe abgeschiedenen Schadstoffe in das Biofilter rezykliert werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Biofilter als Trägermaterial behandelte und unbehandelte Kohleprodukte aus Braun- und Steinkohle, vorzugsweise Form aktivkokse, eingesetzt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß Formaktivkokse mit definierten Korngrößen von 1-50 mm, vorzugsweise 10 mm, verwendet werden.

4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Filterbett mit einer den Gas-/Luft-Schadstoffen ad äquaten Mikroflora - selektiv oder als Mischpopulation - beimpft wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Mikroflora durch einen wäßrigen Auszug metaboli sierbarer kohlenstoffhaltiger Materialien, versetzt mit Mengen- und Spurenelementen, feucht gehalten und versorgt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß bei zu erwartender hoher Schadstoffbelastung den Trä germaterialien auf der Basis von Kohleprodukten biofilter aktive Substanzen (z. B. Komposte, Torfmull, Holzprodukte) beigemischt werden.

7. Verfahren nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Mikroflora aus einem mit einer ubiquitären Mikro flora versetzten oder bestehenden biologischen Substrat durch Kontamination mit dem zu reinigenden Medium ausgele sen und anschließend mit an sich bekannten Verfahren mas senhaft vermehrt wird und damit das als Trägermaterial vorgesehene Kohleprodukt beimpft oder andersweitig ver mischt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß bei den verwendeten Formaktivkoksen Druckverluste von 5 Pa pro 1 m Filterbetthöhe bei einer Belastung von 40 m³ Abluft/m³ Filterbett erreicht werden.

9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der nachgeschalteten Adsorptionsstufe Formaktivkokse gemäß Anspruch 3 oder Aktivkohlen, Kieselgele, Aluminiumoxide, natürliche und synthetische Molekularsiebe oder Zeolithe als Adsorptionsmittel verwendet werden.

10. Verfahren nach Anspruch 1 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Regenerierung der Adsorptionsstufe vorzugsweise thermisch - bei Normaldruck oder im Vakuum - erfolgt.

11. Verfahren nach Anspruch 1 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Regenerierung der Adsorptionsstufe die im Bio filter gebildeten Mikroorganismen abgetötet und die desor bierten Schadstoffe in den Biofilter rezykliert werden.

12. Trägermaterial für körnige, gasdurchlässige Schüttung für Biofilter zur Abgas-/Abluft-Reinigung, dadurch gekennzeich net, daß das Trägermaterial aus einer mit einer Mikroflora beimpften oder versetzten, gekörnten Kohle besteht.

13. Trägermaterial nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß als Kohle behandelte oder unbehandelte Kohleprodukte aus Braun- oder Steinkohle, vorzugsweise Formaktivkokse, eingesetzt sind.

14. Trägermaterial nach Anspruch 12 und 13, dadurch gekenn zeichnet, daß die Kohle mit einer den Gas-/Luft-Schadstof fen adäquaten Mikroflora - selektiv oder als Mischpopula tion - beimpft oder versetzt ist.

15. Trägermaterial nach Anspruch 12 bis 14, dadurch gekenn zeichnet, daß die Mikroflora aus einem ubiquitären biologi schen Substrat besteht.

16. Trägermaterial nach Anspruch 12 bis 15, dadurch gekenn zeichnet, daß als ubiquitäre Substrate Komposte, Torfmull und Holzprodukte in vorliegender Form oder nach Kontamina tion mit dem zu reinigenden Medium und anschließender Kul tivierung zur Vermehrung zum Einsatz kommen.

17. Trägermaterial nach Anspruch 12 bis 16, dadurch gekenn zeichnet, daß als Substrat zum Beimpfen oder Versetzen eine Starterkultur, wie HICLEAN Σ o. dgl., zum Einsatz kommt.