DE69408618T2

DE69408618T2 - Verbesserungen in Biofiltration

Info

Publication number: DE69408618T2
Application number: DE69408618T
Authority: DE
Inventors: Anne Byrne
Original assignee: Bord na Mona PLC
Current assignee: Bord na Mona PLC
Priority date: 1993-10-18
Filing date: 1994-10-18
Publication date: 1998-06-18
Anticipated expiration: 2014-10-19
Also published as: EP0648525A1; DE69408618D1; DK0648525T3; EP0648525B1; ES2114156T3; IE940832A1; ATE163366T1

Description

Die Erfindung betrifft ein Biofiltrationsmedium und insbesondere ein auf Torf basierendes Biofiltrationsmedium.
Die Biofiltration ist ein Behandlungsverfahren zur Reinigung von Gasströmen, die aus einer Vielzahl von Industrie- und Abfall-Behandlungsaktivitäten herrühren. Die Entfernung von Geruchskomponenten aus dem Gas verläuft über die Aktivität von Mikroorganismen (hauptsächlich Bakterien), die auf einem organischen Trägermaterial oder -Medium vorhanden sind.
Abgase werden über Leitungen in einen unter oder über dem Filtermedium angeordneten Raum geleitet. Beim Durchtreten des Gases durch den Filter werden die Geruchs- Verbindungen auf einer wässrigen Schicht absorbiert und durch die Mikroorganismen, die in dem organischen Filtermaterial vorhanden sind, abgebaut. Die Endprodukte des Oxidationsprozesses sind geruchsfreie Verbindungen, hauptsächlich Kohlendioxid, Wasser, Nitrate und Sulfate.
Die Oxidation stellt die Absorbtionskapazität des Filtermaterials wieder her und versorgt die Mikroorganismen mit den für ihr Überleben und Wachstum notwendigen Nährstoffen. Das gesamte Biofiltrationsverfahren ist daher selbstregenerierend.
Eines der hauptsächlichen Vorteile der Biofiltration im Vergleich zu anderen Techniken besteht darin, daß viele chemisch unterschiedliche Verbindungen mit hoher Wirksamkeit entfernt werden können, da sich die Mikroorganismen an die in dem Gasstrom vorhandenen Verbindungen anpassen. Die Biofilter benötigen nur eine geringe Instandhaltung und weisen geringe Energieanforderungen auf. Es wurde gefunden, daß die Betriebskosten biologischer Geruchsbehandlungs-Technologien 2 - 10 mal geringer sind, als bei anderen Behandlungsmethoden. Da keine sekundären Abfallbeseitigungsprobleme auftreten, stellt die Biofiltration die umweltverträglichste Option für eine Geruchssteuerung dar.
Die Biofiltration ist für eine Anzahl von Anwendungen, wie in der VDE-Richtlinie für Biofilter 3477 (1991) beschrieben ist, eine bewährt Geruchssteuerungs-Technologie
Die Biofiltration von Gasen ist ein Ergebnis physikalischer, chemischer und biologischer Prozesse. Der maßgebliche physikalische Prozess besteht in der Adsorption und Absorption. Übelriechende Verbindungen werden auf dem Filtermedium adsorbiert und in der das Medium umgebenden Wasserschicht absorbiert. Die auf der Oberfläche des Biofiltrationsmediums stattfindenden chemischen Reaktionen beinhalten Ausfallung, Ionenaustausch und Chemisorption. Die biologischen Prozesse bestehen in dem mikrobiellen Abbau von Abgasen.
Die Wirksamkeit eines Biofilters hängt von vielen Faktoren ab. Einer der Hauptfaktoren ist das Biofiltrationsmedium, das in dem Biofilter eingesetzt wird.
Die Erfindung betrifft insbesondere ein Biofiltrationsmedium, das getrennte, aus Torf bestehende Einheiten aufweist.
Die EP-A-0 413638 beschreibt ein Biofiltrationmedium dieses Typs, bei dem getrennte Einheiten aus Torf Bälle oder Pellets bilden können, die aus einem Gemisch eines fragmentierten organischen Materials und einem Bindemittel bestehen. Das Bindemittel besteht aus feuchtem Torf der Klassen 3 oder 4 auf der "modifizierten von Post Skala". Das fragmentierte organische Material kann Torf der Klassen 1 oder 2 auf der "modifizierten von Post Skala" scin. In diesem Fall liegt das Verhältnis der Trockenmasse des feuchten Torfs zur Masse des fragmentierten organischen Materials zwischen 0,7 und 3,9. Das fragmentierte organische Material kann weiter Sägespäne sein, wobei der Wert des Verhältnisses der Trockenmasse des feuchten Torfs zu der Masse an Sägespänen 0,3 - 0,5 beträgt.
Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß das Biofiltrationsmedium Torfklumpen aus Brennstofftorf hoher Dichte umfasst, die eine Stempelzahl von 6 - 10 aufweisen, wobei die Klumpen eine Schüttdichte bei 50 % Feuchtigkeitsgehalt von mindestens 40 kg/m³ und mindestens 50 % (Gew./Gew.) der Klumpen eine durchschnittliche Abmessung von zwischen 10 mm und 20 mm aufweisen.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weisen mindestens 60 %, am meisten bevorzugt 70 % und insbesondere etwa 72 % (Gew./Gew.) der Klumpen eine durchschnittliche Abmessung von zwischen 10 und 20 mm auf.
Vorzugsweise besitzen weniger als 10 % der Klumpen eine Abmessung von größer als 20 mm.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weisen weniger als 15 % der Klumpen eine Abmessung zwischen 5 und 10 mm auf.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung liegt die Schüttdichte der Klumpen bei mindestens 450 und vorzugsweise über 475 kg/m³.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist der Brennstofftorf hoher Dichte, aus dem die Klumpen gebildet sind, eine Dichte von 400 bis 500 kg/m³ auf.
Der Torf, aus dem die Klumpen gebildet sind, ist vorzugsweise gut zersetzter Grasnabentorf oder großklumpiger Torf.
Die Erfindung liefert weiter eine Verfahren zur Herstellung eines Biofiltrationsmediums, welches umfasst: Zerkleinern eines Brennstofftorfes hoher Dichte, um zerkleinerten Grasnabentorf herzustellen und Sieben des zerkleinerten Grasnabentorfs, um die Klumpen zu bilden.
Das Verfahren beinhaltet wie vorzugsweise die folgenden Schritte:
Sieben des zerkleinerten Grasnabentorfs, um eine Feinstgutfraktion, eine Fraktion mit richtiger Größe und eine grobe Fraktion mit Übergröße bereitzustellen,
Entfernen der Feinstgutfraktion,
Zerkleinern der Grobfraktion, und
Sieben der zerkleinerten groben Fraktion, um eine weitere Fraktion aus Torfklumpen mit richtiger Größe und dem gewünschten Dichte- und Größenbereich bereitzustellen.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird der zerkleinerte Grasnabentorf in einer zweistufigen Sieb-Basis mit zwei Sieben gesiebt. Um den gewünschten Größenbereich herzustellen, sind diese bevorzugt 22 mm- und 12 mm-Siebe.
In erfindungsgemäßen Ausführungsform wird die Fraktion mit Übergröße aus der zweischichtigen Sieb-Basis zum Zerkleinern und zum nachfolgenden erneuten Sieben rückgeführt.
Die Erfindung wird aus der folgenden Beschreibung, die lediglich beispielhaft gegeben wird, unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung klarer verständlich, die eine schematische Darlegung eines Verfahrens zur Herstellung eines erfindungsgemaßen Biofiltrationsmediums ist.
Speziell hochdichter, gut zersetzter Grasnaben-Brennstofftorf wird in einen Aufnahmetrichter 1 gekippt und durch ein Förderband 2 zu einer konischen, mit Stiften ausgestatteten zerkleinerungstrommel-Anlage 3 geführt, die zerkleinerten Grasnabentorf bildet. Der Abrieb aus dem zerkleinerten Grasnabentorf wird extrahiert und verworfen. Die Grob- Fraktion wird mittels eines Förderbandes 4 zu einem Zweischichtensiebbehälter 5 geführt, der mit Drahtsieben mit 22 mm und 12 mm ausgestattet ist. Die Fraktion 10 mit richtiger Größe aus dem Siebbehälter 5 ist das gewünschte Torfklumpen-Produkt, das durch ein Förderband 6 zur Lagerung weitergeleitet wird. Der Abrieb 11 wird entfernt. Der zerkleinerte Grasnabentorf mit Übergröße, der nicht durch den Siebbehälter 5 gelangt, wird entlang der Leitung 7 zu einer Schlägel/Hexler-Einheit 8 rückgeführt, aus der dieser erneut zu dem Förderband 4 zur Beschickung in den Siebbehälter 5 geleitet wird.

Klumpeneigenschaften

Die durch diese Verfahrenstechnik hergestellten Torfklumpen weisen die folgenden, unterscheidenden Eigenschaften zum Zwecke der Bioffitration auf:
Schüttdichte (durchschnittlich) ≥475 kg/m³ (bei 50 % Feuchtigkeitsgehalt)
Feuchtigkeitsgehalt ≤37 %
Teilchengröße (Gew./Gew.) 90%≤20 mm
82%≥10 mm
96%≥5 mm
Der gut zersetzte Grasnarben-Torf ist stark abgebauter Torf mit Stempelzahlen von 6 bis 10. Er wird insbesondere zur Bildung von Klumpen ausgewählt, die kennzeichnend hart und daher bei Belastung gegenüber Abrieb und Verformung widerstandsfähig sind und sich bei Absorption von Wasser maximal ausdehnen.
Die erfindungsgemaßen Torfklumpen liefern eine geeignete Umgebung zum mikrobiellen Wachstum und erzeugen ausreichend Leerräume, um einen geringen Druckverlust, einen kleinen spezifischen Filterwiderstand, eine geringe Masse und geringe Energieanforderungen für eine gute Drainage und Belüftung liefern.
Die Struktur der Klumpen ist relativ einheitlich, was sogar bei einem geringen Druckabfall bei Biofiltrationssystemen zu einem einheitlichen Eindringen von Abgasen führt.
Die Klumpen bilden einen großen Oberflächenbereich für den Ablauf physikalischer, chemischer und biologischer Reaktionen. Sie liefern zudem eine gute Pufferung gegen pH- Änderungen im Material, das in dem Biofilter behandelt wird.
Aufgrund der relativ geringen Dichte der Klumpen zeigen sie geringe Rückschlags- Eigenschaften und können daher zur Bildung von Biofiltern mit einer Höhe von bis zu 3 m eingesetzt werden.

Beispiel 1

Unter Verwendung der vorstehend beschriebenen Torf-Klumpen wurde ein Biofilter mit den folgenden Ergebnissen erstellt.
Anwendung: Anwurf mit Tier-Nebenprodukten
Faulgas-Quelle: Anlagenventilationsluft nicht kondensierbare Verfahrensgase
Vorbehandlung der nicht kondensierbaren Gase:
Zyklone zur Entfernung von mit teilchenförmigem Material gepacktem saurem Rieselturm
Luftströmungsgeschwindigkeit: 23.039 m³/Std.
Biofiltrationsmedium: Klumpen mit den vorstehend aufgeführten Eigenschaften
Biofiltervolumen: 250 m³
Tiefe des Biofilterbetts: 1 m
Chemische Analyse:
Geruchsbestimmungsanalyse:
Biofilter-Einlaß 44.839 OU/m³
Biofilter-Auslaß 158 OU/m³
Einlaß-Geruch 10.000-50.000 OU/m³
Konzentration (nach Vorbehandlung) Verhalten: mittlere Geruchsentfernungs-Wirksamkeit über das Filterbett
* bestimmt anhand von Forced Choice Dynamic Olfactometry

Beispiel 2

Anwendung: Abwasser-Behandlung Bettgröße: 55 m³ bei 3 m Tiefe Lufströmungsgeschwindigkeit: 5.500 m³/Std.
Chemische Analyse:
Die Erfindung ist nicht auf die vorstehend aufgeführten Ausführungsformen begrenzt, die hinsichtlich des Aufbaus und der Einzelheiten in durch die Ansprüche definiertem Umfang verändert werden kann.

Claims

1. Biofiltrationsmedium, das getrennte, aus Torf bestehende Einheiten aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß das Biofiltrationsmedium aus Brennstoff-Torf mit hoher Dichte gebildete Torf-Klumpen mit einer Stempelzahl von 6 bis 10 aufweist, wobei die Klumpen eine Schüttdichte bei 50 % Feuchtigkeitsgehalt von mindestens 40 kg/m³ aufweisen und mindestens 50 % (Gew./Gew.) der Klumpen eine durchschnittliche Abmessung von zwischen 10 mm und 20 mm aufweisen.

2. Biofiltrationsmedium nach Anspruch 1, wobei mindestens 60 % (Gew./Gew.) der Klumpen eine durchschnittliche Abmessung von zwischen 10 und 20 mm aufweisen.

3. Biofiltrationsmedium nach Anspruch 1 oder 2, wobei mindestens 70 % (Gew./Gew.) der Klumpen eine durchschnittliche Abmessung von zwischen 10 und 20 mm aufweisen.

4. Biofiltrationsmedium nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei etwa 72 % (Gew./Gew.) der Klumpen eine durchschnittliche Abmessung von zwischen 10 mm und 20 mm aufweisen.

5. Biofiltrationsmedium nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei weniger als 10 % (Gew./Gew.) der Klumpen eine Abmessung von größer als 20 mm aufweisen.

6. Biofiltrationsmedium nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei weniger als 15 % (Gew./Gew.) der Klumpen eine durchschnittliche Abmessung von zwischen 5 und 10 mm aufweisen.

7. Biofiltrationsmedium nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Schüttdichte der Klumpen bei 50 % Feuchtigkeitsgehalt mindestens 450 kg/m³ beträgt.

8. Biofiltrationsmedium nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Schüttdichte der Klumpen bei 50 % Feuchtigkeitsgehalt mindestens 475 kg/m³ beträgt.

9. Biofiltrationsmedium nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Torf, aus dem die Klumpen gebildet sind, eine Dichte von 400 bis 500 kg/m³ aufweist.

10. Biofiltrationsmedium nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Torf, aus dem die Klumpen gebildet sind, gut zersetzter Grasnaben-Torf oder großklumpiger Torf ist.

11. Verfahren zur Herstellung eines Biofiltrationsmediums nach einem der vorhergehenden Ansprüche, welches umfaßt: Zerkleinern eines Brennstoff-Torfes hoher Dichte, um zerkleinerten Grasnaben-Torf herzustellen, und Sieben des zerkleinerten Grasnaben-Torfs, um die Torf-Klumpen zu bilden.

12. Verfahren nach Anspruch 11, welches die folgenden Schritte umfaßt:

Sieben des zerkleinerten Grasnaben-Torfs, um eine Feinstgutfraktion, eine Fraktion mit richtiger Größe und eine grobe Fraktion mit Übergröße bereitzustellen, Entfernen der Feinstgutfraktion,

Zerkleinern der groben Fraktion, und

Sieben der zerkleinerten groben Fraktion, um eine weitere Fraktion von Torf-Klumpen mit richtiger Größe und gewünschter Dichte und Größenbereich bereitzustellen.

13. Verfahren nach Anspruch 12, wobei der zerkleinerte Grasnaben-Torf in einem zweistöckigen Sieb-Träger mit zwei Sieben gesiebt wird.

14. Verfahren nach Anspruch 13, wobei die Siebe 22 mm und 12 mm Siebe sind.

15. Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, wobei die Fraktion mit Übergröße aus dem zweistöckigen Sieb zum Zerkleinern und nachfolgenden erneuten Sieben zurückgeführt wird.