DE69805447T2

DE69805447T2 - Verfahren zur biologischen abwasser- und abgasreinigung und biofilter dafür

Info

Publication number: DE69805447T2
Application number: DE69805447T
Authority: DE
Inventors: Gerardo Buelna
Original assignee: CT DE RECH IND DU QUEBEC STE F; Centre de Recherche Industrielle du Quebec CRIQ
Current assignee: CT DE RECH IND DU QUEBEC STE F; Centre de Recherche Industrielle du Quebec CRIQ
Priority date: 1998-06-30
Filing date: 1998-06-30
Publication date: 2003-01-16
Anticipated expiration: 2018-07-01
Also published as: CA2335428A1; DE69805447D1; MXPA00013018A; EP1091797B1; ES2178227T3; US6100081A; DK1091797T3; AU8098798A; EP1091797A1; CA2335428E; CA2335428C; WO2000001470A1

Description

Hintergrund der Erfindung

I) Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft Biofilter und Verfahren zur biologischen Filtration zwecks Reinigung von Abwässern und/oder Abgasen, die im Haushalt, im städtischen Bereich, im industriellen Bereich oder in der Landwirtschaft anfallen sowie von Kombinationen von diesen. Die Erfindung betrifft insbesondere Biofilter und biologische Filtrationsverfahren zur gleichzeitigen oder getrennten Reinigung von derartigen Abwässern und Abgasen durch organische Verbindungen, welche kompostiert werden können.

II) Beschreibung des Standes der Technik

Das biologische Reinigungsvermögen zur Reinigung von Abwässern und Abgasen wird hinsichtlich seiner Wirksamkeit und der Geringfügigkeit der Kosten beurteilt. Das organische Trägermaterial wirkt hauptsächlich in zweierlei Hinsicht: a) Es kann unterschiedliche Arten von Verunreinigungen direkt zurückhalten oder binden und b) es kann als Trägermaterial für verschiedene Arten von Mikroorganismen dienen, die in der Lage sind, die zurückgehaltenen Substanzen zu zersetzen. Die Bestandteile der organischen Trägermaterialien, Lignin und organische Säuren, besitzen insbesondere zahlreiche funktionelle polare Gruppen, welche diesen ein gutes Absorptionsvermögen für organische Moleküle sowie für Übergangsmetalle verleihen (Coupal et. al., 1976, Wat. Res. 10: 1071-1076).
Obwohl eine Anzahl von Behandlungssystemen zur Steuerung für das Entfernen von Verunreinigungen beschrieben wurden, erwiesen sich diese leider infolge von ökonomischen, klimatischen oder funktionellen Gründen sowie aufgrund Ihrer eigenen Kompliziertheit bei einer Anzahl von Situationen hinsichtlich Ihrer Anpassungsfähigkeit und Handhabbarkeit als mangelhaft. Deshalb müssen anpassungsfähige Behandlungssysteme, welche zur Reinigung von Abwässern mit unterschiedlichen speziellen Eigenschaften (z. B. für städtische und landwirtschaftliche Abwässer) geeignet sind, noch entwickelt werden.
Eines der ausgewählten organischen Trägermaterialien ist Torf, weil es ein polares und hochporöses Material darstellt, welches zusätzlich billig und leicht anwendbar ist. Unter natürlichen Bedingungen adsorbiert Torf viele unerwünschte Elemente und vermindert deren Vorkommen in der Umwelt (McLelland et. al., 1986, Internat. Peat J. 1: 1-14; Couillard, 1994, Wat. Res., 28: 1261-1274). In den vergangenen Jahren zeigte sich ein zunehmendes Interesse, Torf in Abwasser- oder Abgasbehandlungssysteme zu integrieren (Buelna et. al., 10th Annual general Meeting of the Biominet Network, Missisauga, Canada, Oct. 28, 1993). Torf entfernt Verunreinigungen und mikrobische Aktivitäten aus dem Abwasser durch Adsorption und Absorption. Torf hat sich auch bei der Entfernung von suspendierten Feststoffen, Nährstoffen, Schwermetallen, organischem Material, Ölen, Gerüchen und Bakterien als effektiv erwiesen (Couillard, 1994, Wat. Res., 28: 1261-1274).
Es wurden verschiedene Strukturen von Torfbettfiltern entwickelt, um Abwasser aus Haushalten zu behandeln, und deren Aufbau ist im Wesentlichen gleich (Couillard, 1994, Wat. Res., 28: 1261-1274). Sie bestehen gewöhnlich aus vier Schichten (von unten nach oben): eine Schicht aus grobem Kies, eine Schicht aus Sand, eine Schicht aus Torf und eine Schicht aus Gras. Die beiden unteren Schichten wirken als Träger, um das Torfbett abzustützen. Von diesen Biofiltern ist jedoch bekannt, dass sie auf die Behandlung von geringen Abwassermengen beschränkt sind (Couillard, 1994, Wat. Res., 28: 1261-1274).
Biofilter zur Reinigung von Abgasen wurden z. B. in US-Patent 4 662 900 von Ottengraf u. a. beschrieben, in welchem ein Verfahren zur biologischen Filterung von Abgasen durch Hindurchleitung durch eine Schicht von Trägermaterial, welche mit geeigneten Mikroorganismen versehen ist, beschrieben. Das Trägermaterial umfasst Materialien wie Torf und Hobelspäne. Der darin beschriebene Biofilter ist ein Mehrkammerfilter, welcher eine Vorbehandlungskammer umfasst, die eine Verteilung der Gase vor ihrer Durchleitung durch das Trägermaterial ermöglicht, um die Feuchtigkeitssteuerung zu verbessern. Die Einbringung von zusätzlichen Materialien in das Trägermaterial, um dessen Alterung zu verhindern, ist ebenfalls beschrieben. Diese Materialien sind im Wesentlichen inert, sie können jedoch zusätzlich organische Materialien wie z. B. Partikel aus Autoreifen, Lavateilchen und andere nichtkompostierbare Materialien enthalten. Das Patent von Ottengraf beschreibt auch, dass die Verwendung einer Mehrzahl von Filtereinheiten, die übereinander angeordnet sind, notwendig ist, wenn die zu behandelnden Abgase einen speziellen Anteil in so hoher Konzentration enthalten, dass die Kapazität einer Filtereinheit nicht imstande ist, diese genügend zu zersetzen. Ottengraf beschreibt speziell die Verwendung derselben Zusammensetzung, um alle Filtereinheiten zu bilden, welche übereinander geschichtet sind, und welche im Wesentlichen als Äquivalenz für eine dicke einzelne Filtereinheit angesehen werden kann, die eine vergleichbare Menge von Filtermaterial enthält. Ein weiterer Biofilter zur Reinigung von Abwässern ist im US-Patent S 494 574, welches am 27. Febr. 1996 für Unterman u. a. erteilt wurde, unter Bezugnahme auf Fig. 2 beschrieben, welcher eine biologische Reaktionskammer umfasst, die mit einem homogenen Packmaterial gefüllt ist, welches als Trägermaterial für Mikroorganismen dient, und einen oberen Einlass für kontaminiertes Gas, einen unteren Auslass für dekontaminiertes Gas und eine motorbetriebene Einheit umfasst, um sauberes Packmaterial in den Reaktor zu rezirkulieren. Obgleich dieser Biofilter mit beweglichem Bett eine langfristige Wirksamkeit aufweist, ist die erforderliche Unterhaltung durch die motorbetriebene Einheit im Vergleich zu Biofiltern mit einem Festbett ein Nachteil.
Verfahren zur Reinigung von Abwässern und dafür geeigneten Filtern wurden auch z. B. in dem zuvor beschriebenen Dokument von Unterman, welches auf die Fig. 1 Bezug nimmt, im US-Patent 4 461 708, welches am 24. Juli 1984 für Hakulinen u. a. erteilt wurde, und im US-Patent 4 561 974, welches am 31. Dezember 1985 für Bernard u. a. erteilt wurde, beschrieben. Hakulinen beschreibt einen Flüssigbettreaktor, der besonders für die holzverarbeitende Industrie geeignet ist. Das bevorzugte Verfahren umfasst anaerobe und aerobe Verfahrensschritte. Die aeroben Schritte umfassen ein Biofilter, dessen Filtermaterial teilweise aus Kunststoffstücken besteht. Um aerobe Bedingungen herzustellen, wird Luft in den unteren Bereich des Biofilters in unmittelbarer Nähe zum Wasserauslass eingeleitet. Bernard u. a. beschreiben andererseits eine Vorrichtung zur anaeroben Filtration von Abwasser, welche Filtermaterial enthält, das eine Mehrzahl von vertikal angeordneten Rohren oder Platten umfasst.
Eine Vorrichtung und ein Verfahren zur gleichzeitigen Reinigung von Luft und Wasser wird außerdem im US-Patent 5 080 793 beschrieben, welches am 14. Jan. 1992 für Urlings erteilt wurde. In diesem Patent wird eine komplizierte Filtereinrichtung beschrieben, in welcher sich Luft und Wasser in der ersten Filtereinheit nach oben bewegen. Das Trägermaterial, welches als Träger für Mikroorganismen dient, umfasst keine Blöcke und/oder feste Platten aus porösem Polyurethan.
Obwohl ein organisches Trägermaterial wie z. B. Torf ein ideales biologisches Filtermaterial für Abwasser- oder Abgasbehandlungssysteme darstellt, verdichtet sich dieses organische Trägermaterial oft und setzt sich zu, wodurch die Durchflussrate des zu filtrierenden Wassers beträchtlich vermindert oder der Druck des durchgeleiteten Gases beträchtlich herabgesetzt wird. Verfahren zur Vorbehandlung von Torf, um die Probleme des Zusetzens von Biofiltern, welche ein Torfgemisch verwenden, zu vermindern, wurden ebenfalls beschrieben (Couillard, 1994, Wat. Res., 28: 1261-1274). Ein solches Torf- Vorbehandlungsverfahren wird auch im US-Patent 5 206 206 von Buelna u. a. beschrieben, welches die Durchführung einer vorangehenden Siebbehandlung umfasst, um nur die Zwischenfasern zu gewinnen, wodurch ein homogenisiertes Torfmaterial entsteht, welches keine kleinen Partikel enthält, und das durch dieses Verfahren erhaltene Biofilter weist nicht die Probleme des Zusetzens auf, welche bei konventionellen Biofiltern auf Torfbasis auftreten. Dennoch werden bei langfristigem Betrieb ein Verdichten und eine Alterung (durch Zusammenschrumpfen, Reißen, Eintrocknen und durch die Entwicklung von anaeroben Zonen) des Torfgemisches nicht in genügendem Maße verhindert. Außerdem ist ein solcher Vorbehandlungsverfahren, weil es nur einen Teil des Rohmaterials effektiv verwendet, nicht kosteneffektiv. Es wurde auch eine fortlaufende Bewegung des organischen Trägermaterials beschrieben, um dieses Alterungsphänomen zu verhindern (US 4 662 900 und die darin zitierten Dokumente), aber ein solches Vermischen ist im allgemeinen unpraktikabel.
Im US-Patent 5 389 248, welches am 14. Feb. 1995 für Paré u. a. erteilt wurde, wird ein Bioreaktor zur biologischen Behandlung von kontaminiertem Wasser beschrieben, welches eine Folge von Schichten eines Bettes aus homogenen Kontaktmedien beschreibt, die unabhängig voneinander auf einer Wellenstruktur gelagert werden, welche von einer Mehrzahl von entfernbaren Wasserbehandlungstrays gebildet wird, von denen jedes einen porösen Boden aufweist, und die durch Verdunstungsräume voneinander getrennt sind. Obwohl dieses System die Kanalbildung vermindert und für eine optimale Verteilung des Wasser durch die Wasserbehandlungstrays sorgt, ist eine komplizierte und teure Struktur erforderlich, welche außerdem einen periodischen Austausch des Filtermaterials erfordert, welches in den Trays enthalten ist.
Obgleich verschiedene Typen von Biofiltern entwickelt wurden, um Abwässer und Abgase zu reinigen, besteht Bedarf an einem multivalenten Biofilter mit geringen Wartungsanforderungen, welcher eine verbesserte Langzeitstabilität aufweist.

Zusammenfassung der Erfindung

Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung eine Vorrichtung zur Reinigung von Abwasser mit sauerstoffhaltigem Gas zu schaffen, welche ein Biofiltermaterial verwendet, das eine erhöhte Langlebigkeit und Funktionalität aufweist und einen geringen Wartungsaufwand erfordert.
Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung, Stoffverbindungen sowie ein Verfahren zur Reinigung von Abwasser mit sauerstoffhaltigem Gas zu schaffen, welche ein Biofiltermaterial verwenden, das eine verbesserte Widerstandfähigkeit gegenüber Zusetzen bei der Filtration von Abwässern aufweist und bei welchen ein ungünstiger Druckabfall von Gasen, welche hindurchströmen, verhindert wird.
Noch eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung, Stoffverbindungen und Verfahren für die Reinigung von Abwässern mit sauerstoffhaltigem Gas zu schaffen, welche die Aufrechterhaltung einer im Wesentlichen konstanten Reinigungseffizienz des Ausflusses zu allen Zeiten ermöglicht, selbst in der Situation, in welcher die Toxizität des Zuflusses ansteigt, wodurch die Lebensfähigkeit und/oder das Wachstum der Mikroorganismen vermindert wird, sollen die anderen physio-chemischen Eigenschaften aufrecht erhalten werden.
Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung, Stoffverbindungen und ein Verfahren für die Reinigung von Abwässern mit sauerstoffhaltigem Gas zu schaffen, welche gleichzeitig zur Reinigung von Abwässern und Abgasen aus verschiedenen Quellen verwendet werden können.
In Übereinstimmung mit den vorstehenden Aufgaben wird nach einem umfassenden Aspekt der Erfindung eine Vorrichtung zur Reinigung von Abwässern mit sauerstoffhaltigem Gas geschaffen. Die Vorrichtung umfasst ein Gehäuse, welches einen Boden und Seitenwände besitzt, sowie einen Gaseinlass, welcher in einem tiefer gelegenen Bereich des Gehäuses angeordnet ist, und einen Wassereinlass, der in einem höher gelegenen Bereich des Gehäuses angeordnet ist, wobei der Gaseinlass mit einem Gasverteiler und der Wassereinlass mit einem Wasserverteiler verbunden ist, und der Gasverteiler und der Wasserverteiler innerhalb des Gehäuses angeordnet sind, sowie einen Wasserauslass, welcher unterhalb des Gaseinlasses angeordnet ist und einen Gasauslass, welcher im höhergelegenen Bereich des Gehäuses angeordnet ist. Die Vorrichtung umfasst weiterhin ein Filtermaterial, welches innerhalb des Gehäuses enthalten ist, um für die Adsorption und/oder Absorption des Abwassers und die Ionenaustauschkapazität für das Abwasser zu sorgen und den Nährboden sowie den Träger für die Besiedlung mit und für das Wachstum von Mikroorganismen zu schaffen, und welches verwendet wird, um die im Abwasser enthaltenen Verunreinigungen in Kontakt mit dem Gas zu vermindern, und durch welches das Abwasser und das Gas strömen können, wodurch die Reinigung des Abwassers gesichert wird; wobei das Gas durch den Gaseinlass zugeführt wird und sich durch das Filtermaterial im Wesentlichen nach oben bewegt, um durch den Gasauslass zu entweichen, und das durch den Wassereinlass zugeführte Abwasser sich durch das Filtermaterial nach unten bewegt, um durch den Wasserauslass zu entweichen. Das Filtermaterial ist dadurch gekennzeichnet, dass es eine nach unten zunehmende Biofiltrationskapazität besitzt, um ein Zusetzen des Filtermaterials beim Abwärtsströmen des Abwassers zu verhindern, wobei auch ein Druckabfall des aufwärts strömenden Gases verhindert wird, sowie dadurch, dass das Filtermaterial mindestens eine Schicht umfasst, die ein organisches Filterträgermaterial und ein strukturelles Trägermaterial in genügender Menge enthält, um ein Zusammenbacken des Filtermaterials und die Bildung von Kanälen zu vermeiden.
Nach einem anderen umfassenden Aspekt der Erfindung wird eine Filterstruktur zur Reinigung von Abwasser in Gegenwart von Sauerstoff geschaffen, wobei die Filterstruktur für die Adsorption und/oder die Absorption von Abwasser und eine Ionenaustauschkapazität für das Abwasser sorgt, und die Nährböden sowie einen Träger für die Besiedlung und das Wachstum von Mikroorganismen schafft, und welche verwendet wird, um die im Abwasser enthaltenen Verunreinigungen in Kontakt mit dem Abgas zu vermindern, und durch welche das Abwasser strömen kann, wodurch die Reinigung des Abwassers gesichert wird, wobei die Filterstruktur durch eine zunehmende Biofiltrationskapazität in Richtung der Strömung des Abwassers gekennzeichnet ist, um ein Zusetzen der Filterstruktur bei der Strömung des Abwassers zu verhindern, sowie dadurch, dass die Filterstruktur zumindest eine Schicht umfasst, die ein organisches Filterträgermaterial und ein strukturelles Trägermaterial in genügender Menge enthält, um ein Zusammenbacken der Filterstruktur und die Bildung von Kanälen bei der Anwendung zu verhindern.
Nach noch einem weiteren umfassenden Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zur Reinigung von Abwasser mit einem sauerstoffhaltigen Gas geschaffen, welches die folgenden Schritte umfasst: a) Vorsehen eines Biofilters, welcher eine Adsorption und/oder Absorption des Abwassers, eine Ionenaustauschkapazität für das Abwasser, Nährstoffe sowie einen Träger zur Besiedlung und zum Wachstum von Mikroorganismen ermöglicht und geeignet ist, die im Abwasser enthaltenen Verunreinigungen in Kontakt mit dem Gas zu vermindern, wobei der Biofilter mindestens eine Schicht aufweist, die ein organisches Filterträgermaterial und ein strukturelles Trägermaterial in genügender Menge besitzt, um ein Zusammenbacken des Filterträgermaterials und des strukturellen Trägermaterials sowie die Ausbildung von Kanälen während der Anwendung zu verhindern, wodurch das Wasser und das Gas strömen können und dadurch die Reinigung des Abwassers gesichert wird, wobei der Biofilter eine zunehmende Biofiltrationskapazität in Strömungsrichtung des Abwassers zeigt, um ein Zusetzen des Biofilters beim Durchströmen des Abwassers zu verhindern, wodurch umgekehrt ein Druckabfall des nach oben gerichteten Gasstromes verhindert wird; und
b) Hindurchleiten des Abwassers durch den Biofilter.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Nachdem somit der Gegenstand der Erfindung allgemein beschrieben wurde, soll nunmehr auf die anliegenden Zeichnungen Bezug genommen werden, welche bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung darstellen, und in welchen:
Fig. 1 eine perspektivische Teilansicht einer ersten bevorzugten Ausführungsform eines Biofilters für die erfindungsgemäße Reinigung von Wasser und Gas zeigt.
Fig. 2 eine Variante der in Fig. 1 dargestellten ersten Ausführungsform zeigt;
Fig. 3 eine schematische Darstellung einer zweiten bevorzugten Ausführungsform eines Biofilters für die erfindungsgemäße Reinigung von Wasser und Gas zeigt; und
Fig. 4 eine schematische Darstellung einer Variante der in Fig. 3 dargestellten zweiten bevorzugten Ausführungsform ist.

Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen

Aus der Beschreibung und den anliegenden Patentansprüchen wird klar, dass der Begriff Filtermaterial eine Anzahl von Materialien umfasst. Allgemein ist er so zu verstehen, dass das Filtermaterial gewöhnlich aus Partikeln zusammengesetzt ist, die so bemessen sind, dass sie eine angemessene Adsorptions- und Absorptionsfläche und einen akzeptabeln Durchflusswiderstand gewährleisten.
Aus der Beschreibung und den anliegenden Patentansprüchen wird klar, dass der Begriff Abwässer so zu verstehen ist, dass er industrielle, landwirtschaftliche und städtische Abwässer umfasst, jedoch nicht auf diese beschränkt ist. Beispiele solcher Abwässer umfassen Ausflüsse aus Kompostierungszentren, Molkereien, Tierzuchtbetrieben für Schweine, Rinder, Pferde, Geflügel, Füchse, Nerze sowie von Fischzuchtbetrieben, Konservenfabriken; Ausflüsse aus Zellstoff und Papierbetrieben, der chemischen Industrie oder des Bergbaus; Abfälle aus Schlachthäusern; tierische Abfälle; Haushaltabwässer sowie Ausflüsse aus häuslichen Klärgruben. Außerdem wird klar, dass der Begriff Abgase im weitesten Sinne verstanden werden soll, so dass er, ohne darauf beschränkt zu sein, umfasst: Geruchsstoffe; flüchtige organische und anorganische Verbindungen oder allgemeine Substanzen; organische Umwandlungsprodukte; Kohlenwasserstoffe, Alkohol, Aldehyde, Ketone, Esterkarbonsäure, Schwefel- und Stickstoffverbindungen; geruchsintensive Ausflüsse aus Tierzuchtbetrieben für Schweine und Geflügel (H&sub2;S, Ammoniak); Abgase, die organische oder anorganische Verbindungen enthalten, z. B. Abgase, welche ein Gemisch aus Xylolen, Toluolen, Benzolen und verschiedenen Alkenen enthalten.
In der Beschreibung und den anliegenden Patentansprüchen soll der Begriff Schadstoffe im weitesten Sinne verstanden werden, so dass er Metalle, einschließlich der Schwermetalle; organische Verbindungen, saure oder basische Farbstoffe, Öle, Phenole, Benzole, Toluole, Xylole, flüchtige organische Verbindungen, kohlenstoffhaltige aliphatische oder zyklische Verbindungen, chlorierte Verbindungen, sulfatierte Verbindungen, nitrierte Verbindungen, Aldehyde und organische Säuren, Nitrate und Phosphate; Ausflüsse aus der Zellstoff und Papierindustrie; Bakterien wie z. B. Kolibakterien von Fäkalien; Ausflüsse aus Schlachthäusern; Haushaltabwasserbehandlungen; Nährstoffen; Stickstoff; Flughafen-Sickerwasserbehandlungen; Kohlenwasserstoffe; Pestizide; Ausflüsse der chemischen Industrie; toxische Abfälle; sowie geruchsintensive Gase wie z. B. Dimethylamine, Ammoniak sowie Schwefelwasserstoff umfasst.
Der Begriff strukturelles Trägermaterial ist so zu verstehen, dass er organische Verbindungen als auch anorganische Verbindungen umfasst. Im Allgemeinen soll das strukturelle Trägermaterial so ausgewählt werden, dass dessen Partikel eine ausreichende Adsorptionsfläche als auch einen akzeptablen Durchflusswiderstand aufweisen. Beispiele für strukturelle Trägermaterialien umfassen Hobelspäne, Holzstückchen, Sägespäne, Rinde sowie inerte Materialien, wie z. B. Kunststoff-Pellets oder Kunststoffrohre, sie sind jedoch nicht auf diese beschränkt. Andere strukturelle Trägermaterialien, welche ins Auge gefasst werden, umfassen organisches Material wie z. B. Polyethylen, Polystyrol, Gummipartikel sowie anorganische Materialien, wie gebrannte Tonpartikel, gemahlene Lavastückchen, gemahlene Stückchen von Schlacke und Perlit. Es können auch Mischungen der vorerwähnten Trägermaterialien verwendet werden.
Das organische Filterträgermaterial sollte so ausgewählt werden, dass dessen Partikel eine Korngröße und Porosität besitzen, welche gute Adsorptions- und Absorptionseigenschaften sowie einen akzeptablen Durchflusswiderstand gewährleisten, gute Ionenaustauschkapazitätseigenschaften aufweisen und einen Nährboden sowie einen Träger für die Besiedlung mit und das Wachstums von Mikroorganismen bilden. Beispiele für Filterträgermaterialien umfassen organische Materialien wie z. B. Torf und Kompost, sie sind jedoch nicht darauf beschränkt. Es können auch Mischungen der vorstehend genannten Filterträgermaterialien verwendet werden.
Außerdem soll der Begriff Mikroorganismen in weitestem Sinne verstanden werden und hauptsächlich jedoch nicht ausschließlich Bakterien und Pilze umfassen. Die durch die Biofiltration zu entfernenden Schadstoffe werden durch das Filtermaterial adsorbiert und absorbiert und durch die Mikroorganismen in unschädliche Substanzen, wie z. B. CO&sub2; und H&sub2;O umgewandelt. Es ist klar, dass die Mikroflora dem aus den Abwässern und Abgasen zu entfernenden Schadstoff angepasst werden kann. Es ist ebenfalls klar, dass das Filtermaterial eine Mikroflora enthalten kann, welche der Entfernung eines bestimmten Schadstoffes oder einer Schadstofffamilie angepasst ist. Zusätzlich wird das Filtermaterial oft durch die in der zu filternden Substanz enthaltene Mikroflora auf natürliche Weise beimpft. Das Filtermaterial kann auch durch Vorsehen eines ausgewählten Impfstoffes für das Biofilter beimpft werden. Zum Beispiel kann der in das Biofilter eingebrachte Impfstoff eine flüssige oder feste Probe (z. B. eine Bodenprobe) sein, von der bekannt ist, dass sie Mikroorganismen enthält, welche in Kontakt mit dem zu entfernenden Schadstoff waren. Außerdem kann das Filtermaterial eines funktionellen Biofilters als Impfstoff verwendet werden, um einen zweiten Biofilter zu beimpfen (z. B. kann der Impfstoff 10% des Filtermaterials des zweiten Biofilters umfassen).
Beispiele von Mikroorganismen, welche in den erfindungsgemäßen Biofiltern verwendet werden können, jedoch nicht auf diese beschränkt sind, umfassen: aerobisch wachsende Mikroorganismen wie z. B. brahamella sp., streptomyces, pasteurella sp., achromobacter, xylosoxidans, pseudomonas strutzeri, penecillium sp. und bacillus sp, microccocus sp. In einigen Fällen kann es hilfreich sein, die Biofilter durch Zuführung von Nährstoffen biologisch zu stimulieren. Bei einigen Reinigungsanwendungen können in einem Teil des Biofilters Mikroorganismen verwendet werden, die für ein Wachstum unter anaeroben Bedingungen vorgesehen sind und welche z. B. umfassen, jedoch nicht auf diese beschränkt sind: pseudomonas sp. und bacillus sp., was im weiteren noch detaillierter erläutert werden soll.
In einer bevorzugten Ausführungsform kann nach der Reinigung der Abwässer und Abgase das organische Filtermaterial in der Weise kompostiert werden, dass es, wenn gewünscht, als Dünger oder dergleichen verwendet werden kann. Es wird darauf hingewiesen, dass unterschiedliche Verfahren ins Auge gefasst werden können, um die Kompostierung des Filtermaterials zu beschleunigen. Es ist jedoch klar, dass die Kompostierung des Filtermaterials und dessen Verwendung als Dünger auf der Basis des Schadstofftyps erfolgen sollte, welcher darin abgesondert wurde. Zum Beispiel ist es nicht ratsam, ein Filtermaterial als Dünger zu verwenden, in welchem Schwermetalle abgesondert wurden. Einige giftige Substanzen können jedoch durch biologischen Abbau oder durch Mineralisation entgiftet werden. Dadurch kann das Biofiltermaterial, welches zur Absonderung dieser toxischen Substanzen gedient hat, noch als Dünger verwendet werden.
Nunmehr soll auf Fig. 1 Bezug genommen werden, in welcher ein Biofilter 1 dargestellt ist, der ein Gehäuse 2 umfasst, wobei das Gehäuse eine Bodenwand 4, eine obere Wand 6 und Seitenwände 8 umfasst. Die Seitenwand 8a ist mit einem Gaseinlassrohr 10 in dessen unterem Bereich und einem Wassereinlassrohr 12 in dessen oberem Bereich versehen. Das Gaseinlassrohr 10 und das Wassereinlassrohr 12 sind jeweils mit einem Ventil 14 und 15 versehen. Die untere Wand 4 des Gehäuses 2 ist mit einem Wasserauslassrohr 16 versehen. Die obere Wand 6 ist mit einem Gasauslassrohr 18 versehen. Die Seitenwände 8 sind auch mit Öffnungen 20 versehen, die mit entfernbaren Kappen 22 ausgestattet sind, wobei die Öffnung den Zugang zum inneren Bereich 24 des Gehäuses 2 ermöglicht.
Das Gaseinlassrohr 10 ist mit einem Gasverteiler 26 innerhalb des Gehäuses 2 verbunden, wobei der Gasverteiler 26 Abzweige 28 besitzt, die mit Perforationen 30 versehen sind, welche zum oberen Bereich des Biofilters 1 gerichtet sind, wodurch die Zirkulation des Gases darin erleichtert wird. In der in Fig. 1 dargestellten bevorzugten Ausführungsform sind zwei Reihen von Perforationen 30 an den Gasverteilerabzweigungen 28 vorhanden, wobei die Perforationsreihen 30 in einem 30º-Winkel von der vertikalen Ebene der Abzweigungen 28 angeordnet sind. Die Gasverteilerabzweigungen 28 haben einen Durchmesser, welcher geringer ist als der des Gaseinlassrohres 10, um die Gasverteilung innerhalb des Biofilters zu optimieren. Die Gasverteilerabzweigungen 28 sind weiterhin mit einer geringeren Anzahl von Perforationen (nicht dargestellt) versehen, welche im Wesentlichen nach unten ausgerichtet sind, um eine tiefer liegende Schicht 46 mit Sauerstoff anzureichern, wie dies im Weiteren noch detaillierter erläutert werden soll.
Das Wassereinlassrohr 12 ist mit einem Wasserverteiler 32 verbunden, der herausragende Abzweigungen 34 aufweist, welche mit Perforationen 36 versehen sind, die an dem oberen Bereich der Abzweigungen 34 angeordnet sind, wodurch gesichert wird, dass nur der Überschuss an Wasser, der in die Abzweigungen 34 eintritt, durch die Perforationen 36 in das Filtermaterial 38 austritt.
Das Filtermaterial 38, welches innerhalb des Gehäuses 2 vorhanden ist, liegt auf Steinen 40, welche in zwei Schichten angeordnet sind. In der ersten Schicht 42, die sich in Kontakt mit der unteren Wand 4 befindet, haben die Steine einen Durchmesser von etwa 11 mm, während sie in der zweiten Schicht 44 über der Schicht 42 einen Durchmesser von etwa 9 mm aufweisen.
Die erste Schicht des Filtermaterials 46 liegt auf der zweiten Schicht der Steine 44, und sie ist aus einem Gemisch von Torf und Hobelspänen zusammengesetzt. Die zweiten, dritten und vierten Schichten des Filtermaterials 48, 50 und 52 umfassen jeweils Hobelspäne, Hobelspäne mit Torf und Hobelspäne mit Koniferenrinde. Außerdem sind in der in Fig. 1 dargestellten bevorzugten Ausführungsform oberhalb des Wasserverteilers 32 eine Schicht aus Koniferenrinde und bevorzugt aus Koniferenrinde und Torf vorhanden, welche die oberste Schicht 54 bildet. Die oberste Schicht 54 wirkt als Isolator und Desodorator.
In Funktion wird Abgas durch das Gaseinlassrohr 10 zugeführt und nach dem Passieren der Perforationen 30 des Gasverteilers 26 steigt der größte Teil des Abgases innerhalb des Gehäuses 2 auf, wodurch es durch die Schichten 48, 50, 52 und 54 des Filtermaterials 38 hindurchströmt. Eine geringere Menge Abgas strömt durch die nach unten gerichteten Perforationen in ausreichendem Maße nach unten, um die untere Schicht 46 mit Sauerstoff anzureichern und aerobe Bedingungen zu schaffen, um die erforderliche Besiedlung mit Mikroorganismen und deren Wachstum zu ermöglichen.
Das Abwasser fließt durch das Wassereinlassrohr 12 und erreicht das Filtermaterial 38, nachdem es durch die Perforationen 36 der Abzweigungen 34 des Wasserverteilers geflossen ist. Die Perforationen 36 sind im oberen Bereich der Abzweigungen 34 des Wasserverteilers 32 angeordnet und sichern, dass der Wasserverteiler 32 jederzeit relativ voll ist, und dadurch wird eine homogenere Steuerung der Feuchtigkeit des Filtermaterials 38 und auch ein homogenerer Fluss des Wassers in das System erreicht, welches dem Wassereinlassrohr 12 und dem Wasserverteiler 32 zugeführt wird. Das Wassers, das durch die Schwerkraft von den Perforationen 36 des Wasserverteilers 32 aus eindringt, wird durch das Filtermaterial 38 durch Adsorption, Absorption und biologischen Abbau gereinigt. Das Abwasser sorgt auch für die Feuchtigkeit und die Nährstoffe, welche für die optimale Aktivität des Biofilters 1 erforderlich sind, weil es die erforderliche Feuchtigkeit und die Nährstoffe für die Aktivität der Mikroorganismen bereitstellt, welche das Filtermaterial 38 besiedeln. Zusätzlich kann die Feuchtigkeit des Biofilters 1 wasserlösliche Substanzen lösen, die in den Gasen enthalten sind, welche das Filtermaterial 38 passieren, wodurch die Effektivität der Reinigung der Abgase erhöht wird.
Die erste Schicht von Filtermaterial 46 setzt sich aus Filterträgermaterial zusammen, welches Torf und Hobelspäne umfasst und als Filterschicht zum Auffangen von Kondensaten der Verunreinigungen dient, die im Abgas enthalten sind, sowie zum Zurückhalten von suspendierten gelösten Schadstoffen, die im Abwasser enthalten sind, um zu sichern, dass das Wasser, welches das Wasserauslassrohr 16 erreicht, im Wesentlichen gereinigt ist, selbst, wenn es durch die eintretenden Abgase kontaminiert ist. Eine ausreichende Menge von Filtermaterial ist in der Schicht 46 vorhanden, um eine Filterung des Abgases durchzuführen, welches durch die nach unten gerichteten Perforationen hindurchtritt, so dass das vorhandene Gas, welches den Biofilter mit dem gereinigten Wasser durch den Auslass 16 verlässt, ebenfalls gereinigt ist. Das strukturelle Trägermaterial wie z. B. die Koniferenrinde und die Hobelspäne dient als Trägermaterial zur Besiedlung mit Mikroorganismen und zu dessen Wachstum, wodurch eine gleichmäßigere Verteilung der Abgase und des Abwassers durch das Filtermaterial ermöglicht wird und ein Zusammenbacken von diesen verhindert und deren Alterung verzögert wird.
Tabelle 1 zeigt Beispiele für die Daten der Zusammensetzung des Biofilters für jede Schicht 46, 48, 50, 52 und 54 in Volumenprozenten der Bestandteile und die Dickenbereiche der jeweiligen Schichten, welche zur Filterung von Wasser und Gas oder ausschließlich Wasser dienen. Tabelle 1
Für jede Schicht kann jede Kombination in Volumenprozent der Bestandteile, die in die vorgegebenen Bereiche fallen, verwendet werden, um ein Gesamtvolumen von 100% für diese Schicht zu erreichen. Aus Tabelle 1 ist ersichtlich, dass Torf oder Hobelspäne der Rinde zugefügt werden können, um die Schicht 54 zu bilden. Es ist auch erkennbar, dass der Volumenprozentbereich für Torf in der dritten Schicht 50 geringer ist als der Volumenprozentbereich für Torf, welcher die erste Schicht 46 bildet. Das positive Ansteigen der Volumenprozente, was zu einem positiven Ansteigen der Filterkapazität in Richtung der Abwasserströmung führt, ist vorgesehen, um die Abwasserfiltereffektivität zu verbessern, während eine akzeptable langfristige Gesamtfilterkapazität aufrechterhalten wird, indem das Zusetzen vermindert wird, welches sonst der langfristigen Funktion des Biofilters folgen könnte. Die Erfahrung des Anmelders hat gezeigt, dass ein hoher Prozentsatz von suspendierten Feststoffen, die im hereinkommenden Abwasser vorhanden sind, zu einem vorzeitigen Zusetzen der dritten Schicht 50 während einer andauernden Funktion führen, wobei das Zusetzen zu einem nachteiligen Druckabfall entweder am Wasserauslass oder am Gasauslass führt, insbesondere wenn der Volumenprozentanteil an Torf als Filterträgermaterial zu hoch gewählt wird. Eine geringere Korngröße und eine strukturelle Integrität, welche damit verbunden ist, führt zu einer außerordentlichen Adsorptions- und/oder Adsorptionskapazität der dritten Schicht 50. Das Zusetzen kann zur Bildung von Kanälen innerhalb der Filterschicht führen, durch welche Abwasser und/oder Abgas bevorzugt fliesen können, wodurch die Reinigungseffektivität vermindert wird. Wenngleich das Zusetzen durch Verwendung eines geringeren Volumenprozentsatzes an Torf als Filtermaterial und einem höheren Volumenprozentsatz an Hobelspänen als strukturellem Trägermaterial vermindert werden kann, wird die Effektivität der Filterung erheblich beeinträchtigt. Um diesem Problem zu begegnen, wird der Volumenprozentsatz an Torf, welcher die erste Schicht 46 bildet, innerhalb eines höheren Bereiches gewählt als der entsprechende Bereich, welcher als dritte Schicht 50 verwendet wird, um die gewünschte Effektivität zu erreichen. Weil der Prozentsatz von suspendierten Feststoffen, die in der Wasserströmung verbleiben, welche die zweite Schicht 48 verlässt, beträchtlich geringer ist, als der Prozentsatz, der zuvor im hereinkommenden Abwasser festgestellt wurde, führt ein höherer Volumenprozentsatz an Torf als Filterträgermaterial in der ersten Schicht zu einer erhöhten Filterkapazität, um den größten Teil der verbleibenden suspendierten Feststoffe zurückzuhalten, welche nicht länger in genügender Konzentration vorhanden sind, um die erste Schicht in ungünstiger Weise zuzusetzen.
Weiterhin hat der resultierende negative Gradient der Filterkapazität, wie er durch das aufwärts strömende Gas erkennbar ist, verbunden mit einer entsprechenden Vergrößerung des Volumenprozentsatzes des strukturellen Trägermaterials erwiesen, dass ein ungünstiger Druckabfall des durch das Filtermaterial strömenden Gases verhindert wird.
Nach der in Fig. 1 dargestellten Variante der Ausführungsform kann eine einzige Filterschicht 46 oder 50 verwendet werden, welche einen ansteigenden Gradienten des Volumenprozentsatzes des Filterträgermaterials durch die einzige Schicht in Richtung zum Wasserauslass zeigt. Eine solche einzige Schicht kann durch Übereinanderschichten von aufeinanderfolgenden Unterschichten, die mit einem nach oben abnehmenden Volumenprozentsatz von Filtermaterial z. B. Torf, und einem nach oben ansteigenden Volumenprozentsatz von strukturellen Trägermaterial, z. B. Hobelspänen, versehen wird.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird der im Biofilter verwendete Torf physikalisch und/oder chemisch behandelt, um z. B. Probleme auszuschließen, die das Durchsickern von Farben oder das Zusetzen umfassen, jedoch nicht darauf beschränkt sind. Die Torffasern sind so ausgewählt, dass sie einen Von-Post-Index von zwei zu sechs, vorzugsweise von drei zu vier, eine Kompaktheit von etwa 0,68, eine Dichte von etwa 100 bis 110 kg/m³, eine Porosität von etwa 0,9, eine spezifische Fläche von etwa 200 m²/g und eine Korngröße von etwa 0,5-1 cm aufweisen. In noch einer anderen Ausführungsform sind die Torffasern in einer vorbestimmten Konzentration mit CaCO&sub3; oder einem Äquivalent und einer vorbestimmten Konzentration einer Fe-haltigen Verbindung oder einem Äquivalent vermischt. Ein Zusatz von kalk- und eisenhaltigen Verbindungen ermöglicht eine effiziente Eliminierung des gesamten Phosphors aus dem Abwasser und verhindert Probleme bezüglich des Durchsickerns von Farben. Wie jedoch zuvor erwähnt, kann auch ein Filterträgermaterial aus Aktivkohle und von anderen Arten von strukturellem Trägermaterial verwendet werden.
Es kann auch in Betracht gezogen werden, dass das Filtermaterial Materialien enthält, die dessen Versäuerung entgegenwirken. Beispiele solcher Materialien umfassen den pH-Wert vermindernde alkalische Substanzen wie z. B. Mergel, Kalkstein und Kalziumkarbonat.
In der in Fig. 1 beschriebenen bevorzugten Ausführungsform umfasst das Filtermaterial nur organisches Material, welches kompostiert werden kann. Es ist klar, dass bei der Kompostierung des organischen Filtermaterials der Typ des darin ausgefilterten Schadstoffes beachtet werden muss (z. B. Schwermetalle und giftige Rückstände). Weiterhin können die Steine 40 getrennt vom Filtermaterial gewaschen und wiederverwendet werden. In noch einer anderen bevorzugten Ausführungsform sind die Steine kalkhaltige Steine, und somit verbessern diese die Entsäuerung des Wassers, welches zur Wasserauslassleitung 16 strömt.
Die Qualität der Besiedlung mit Mikroorganismen, mit welchen der Reaktor beimpft wurde, hängt von der Zusammensetzung der zu reinigenden Abwässer und Abgase ab. Während es selbstverständlich ist, dass das Filtermaterial 38 des Biofilters 1 mit Mikroorganismen beimpft wird, die in den Abwässern und Abgasen enthalten sind, können spezielle Mikroorganismen, die zur Beseitigung von speziellen Schadstoffen geeignet sind (z. B. von giftigen Substanzen) ausgewählt und der Biofilter mit diesen beimpft werden. Ebenso können diese beim Aufbau des Biofilters dem Filtermaterial zugesetzt werden.
Es ist ebenfalls klar, dass in bestimmten Situationen eine Mehrzahl von Biofiltern in Reihe hintereinander angeordnet werden können. Falls erforderlich, können die hintereinander angeordneten Biofilter so angepasst werden, dass sie unterschiedliche Arten von Abwässern und Abgasen reinigen können oder dass sie das behandelte Abwasser weiter verbessern. Auch eine Vorbehandlung des durch den erfindungsgemäßen Biofilter zu reinigenden Wassers kann ins Auge gefasst werden, wobei die Vorbehandlung durch bekannte Verfahren, z. B. die Verwendung eines Faulbehälters oder eines Beckens, erfolgen kann.
Es wird darauf hingewiesen, dass die spezielle Geometrie der verschiedenen Schichten entsprechend den Erfordernissen und der beabsichtigten Wirkung des Biofilters abgewandelt werden kann. So basiert die Form der verschiedenen Schichten innerhalb des Biofilters auf der beabsichtigten Effizienz der Reinigung der zu entfernenden Schadstoffe sowie der erforderlichen Filtrationsgeschwindigkeit. Es können z. B. mehrere Schichten hinzugefügt werden, die zu einer verminderten Filtrationsgeschwindigkeit führen, ohne das die Effizienz herabgesetzt wird. Umgekehrt kann die Anzahl der Schichten vermindert werden, wodurch die Filtrationsgeschwindigkeit erhöht wird. Weil einige Schadstoffe leichter entfernt werden können als andere, kann mit einer verminderten Anzahl von Schichten dennoch eine effiziente Reinigung einer speziellen Art eines Schadstoffes möglich sein. Die Zusammensetzung des erfindungsgemäßen Filters ist vorzugsweise so gewählt, dass eine maximale strukturelle Stabilität des Biofilters gesichert wird, indem z. B. ein Zusammenbacken und Zusetzen vermieden wird, und um auch das zeitweilige Austragen von im Filtermaterial absorbierten Schadstoffen zu begrenzen. In einer bevorzugten Ausführungsform werden Hobelspäne und/oder Rinden als strukturelle Trägermaterialien zum Aufbau der Biofilterschichten verwendet. Es können Hobelspäne, die eine Kompaktheit von etwa 0,52, eine Dichte von etwa 140 bis 160 kg/m³, eine Porosität von etwa 0,89 bis 0,9 und eine Korngröße von etwa 2 bis 5 cm aufweisen, verwendet werden. Koniferenrinden, die eine Kompaktheit von etwa 0,61, eine Dichte von etwa 170 bis 220 kg/m³, eine Porosität von etwa 0,85 bis 0,88 und eine Korngröße von etwa 2 bis 5 cm aufweisen, können verwendet werden. Alternativ können Sägespäne, die eine Kompaktheit von etwa 0,65, eine Dichte von etwa 140 bis 160 kg/m³, eine Porosität von 0,89 bis 0,9 und eine Korngröße von etwa 1 bis 2 cm aufweisen, ebenfalls verwendet werden.
Es sollte auch ins Auge gefasst werden, das Ventil 15 des Wassereinlassrohres 12 zu betätigen, um den Zufluss von Wasser zur Innenseite des Biofilters zu verhindern, sobald das Filtermaterial eine ausreichende Feuchtigkeit erreicht hat.
Nunmehr soll auf Fig. 2 Bezug genommen werden, die eine Abwandlung der in Fig. 1 dargestellten bevorzugten Ausführungsform zeigt, und es ist erkennbar, dass die Gaseinlassleitung 10 mit einem Gasverteiler 26 verbunden ist, der innerhalb der zweiten Schicht 48 angeordnet ist, und das Biofilter 1 außerdem eine seitliche Gasauslassleitung 11 enthält, die mit einem Gassammler 13 verbunden ist, der innerhalb der ersten Filterschicht 46 angeordnet ist, wobei der Gassammler 13 eine ähnliche Gestalt aufweist wie der Gasverteiler 26. Der Gassammler 13 besitzt Abzweigungen 15, die mit oberen und unteren Reihen von Perforationen 17 und 17' versehen sind, welche jeweils nach oben und nach unten weisen. Ein Druckabfall des Gases, welcher andernfalls erfolgen würde, wenn die Gasströmung nach unten durch die gesamte Filterschicht 46 erfolgen müsste, wird verhindert, indem dem nach unten strömenden Gas ermöglicht wird, durch einen oberen Bereich der Schicht 46 und dann im gereinigten Zustand durch den Gassammler 13 zu strömen, während das nach oben strömende gereinigte Gas die Schicht 48 passiert und aus dem Biofilter durch den Gasauslass 18 austritt. Während die unteren Perforationen es ermöglichen, dass das Wasser, welches durch die oberen Perforationen eintritt, nach unten durch den Kollektor 13 fließen kann, um durch die Schicht 46 weiter gereinigt zu werden, verhindert ein durch die oberen Perforationen 17 auf den Gasfluss des gereinigten Gases ausgeübter Widerstand im Wesentlichen, dass das gereinigte Gas unterhalb des Bereiches der Schicht 46 eintreten kann, wodurch das Gas den Biofilter durch die Auslassleitung 11 verlassen kann. In dieser Konfiguration ist eine geeignete Menge von Filtermaterial zwischen dem Gasverteiler 26 und dem Gassammler 13 vorhanden, um die gewünschte Gasreinigungseffektivität zu gewährleisten.
Nach der in Fig. 2 dargestellten Variante kann der Biofilter teilweise geflutet werden, um ein Wachstum der anaeroben Mikroorganismen vorzusehen, welche in der Lage sind, spezielle Schadstoffe, die im Abwasser enthalten sind, abzubauen, oder eine Denitrifikation durchzuführen, um dessen Reinigung zu vervollständigen. In diesem Fall werden die Schichten 42, 44 und ein unterer Bereich der Filterschicht 46 durch Steuerung der Wasserströmung, die den Biofilter verlässt, unter Verwendung einer bekannten Durchflusssteuervorrichtung 19 am Auslass 16 unter Wasser gesetzt, wodurch geeignete anaerobe Bedingungen entstehen, die es ermöglichen, dass die erforderlichen Mikroorganismen innerhalb der unter Wasser gesetzten Schichten wachsen und das durchströmende Wasser reinigen. Der Gassammler 13 ist unmittelbar oberhalb des unter Wasser gesetzten Bereiches der Schicht 46 angeordnet, wodurch verhindert wird, dass das Gas durch diese hindurch tritt, und es kann dann den Biofilter durch das Auslassrohr 11 verlassen.
Es wird darauf hingewiesen, dass der erfindungsgemäße Biofilter auch verwendet werden kann, um nur Abwässer zu reinigen. Für die ausschließliche Behandlung von Abwässern kann der Zugang von Gas zum Filtermaterial durch die Gaseinlassleitung 10 verhindert werden, indem das Ventil 14, wie in Fig. 1 dargestellt, betätigt wird. Alternativ kann das Gas, welches durch die Gaseinlassleitung strömt, kein Abgas sondern Umgebungsluft sein, und diese kann dazu dienen, das Filtermaterial zu belüften und zu durchmischen. Die Beispiele des Aufbaues von Biofiltern, die in Tabelle 1 für jede Schicht 46, 48, 50, 52 und 54 angegeben sind, können verwendet werden, um eine Wasserfilterung entsprechend der bevorzugten Ausführungsform durchzuführen.
Es ist selbstverständlich, dass in einer anderen Ausführungsform, welche für bestimmte Situationen geeignet ist, der Biofilter eine offene Konfiguration aufweisen kann. Unter Bezugnahme auf Fig. 1 besitzt ein solcher offener Biofilter keine obere Wand 6, und die oberen Bereiche der Seitenwände 8 bilden dadurch den Gasauslass. In bestimmten Situationen kann eine Steuerung der Temperatur des einströmenden Wassers und/oder Gases von Vorteil sein.
Die Erfindung soll nunmehr anhand der folgenden Beispiele beschrieben werden:

Beispiel 1

Gleichzeitige Filtrierung von Abwässern und Abgasen

Es wurde ein Biofilter nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung verwendet, wobei der Biofilter ein Kunststoffgehäuse von 76 cm Länge, 61 cm Breite und 125 cm Höhe besaß. Am Wasserauslass wurde ein Anschluss angeordnet, so dass er für eine Wasserprobe erreichbar war. Acht Öffnungen, vier an zwei verschiedenen Seitenwänden, die mit entfernbaren Kappen versehen waren, ermöglichten das Einbringen von Filtermaterialproben und die Durchführung vom Messungen hinsichtlich der Reinigung. Die vier Öffnungen an einer bestimmten Seitenwand waren 10, 35, 60 und 85 cm oberhalb der Bodenwand des Biofilters angeordnet. Die Bodenwand des Biofilters war außerdem mit Rädern versehen, so dass dieser fahrbar und leicht zu transportieren war.

Darstellung der Abwässer und der Abgase

Innerhalb des Biofilters sind zwei Schichten von Steinen von 5 cm angeordnet, wobei die untere Schicht aus kalkhaltigen Steinen mit Durchmessern von etwa 11 mm und die zweite Schicht aus kalkhaltigen Steinen mit Durchmessern von etwa 9 mm besteht. Die erste Schicht aus Filtermaterial 46 besteht aus einem Filterträgermaterial, das aus einem Gemisch von 38 Litern Hobelspänen, 110 Litern Torf (Torf 35%, Hobelspäne 65%), 1,6 kg FeCl&sub3;, 5,5 kg CaCo&sub3; und zwei Litern Impfstoff besteht. Proben von vorhandenen Biofiltern können ebenfalls als Impfstoff verwendet werden. Die Dicke dieser ersten Schicht beträgt etwa 30 cm. Die zweite Schicht des Filtermaterials 48 ist etwa 15 cm dick und aus einem strukturellen Trägermaterial zusammengesetzt, welches Hobelspäne umfasst, welchem zwei Liter Impfstoff zugesetzt sind. Die dritte Schicht des Filtermaterials 50 ist etwa 30 cm dick und setzt sich aus einem Filterträgermaterial zusammen, das 180 Liter Hobelspäne, 70 Liter Torf (Hobelspäne 75%, Torf 25%), 0,75 kg FeCl&sub3;, 2,6 kg CaCO&sub3; und zwei Liter Impfstoff umfasst. Die vierte Schicht des Filtermaterials 52 besitzt eine Dicke von etwa 10 cm und umfasst ein strukturelles Trägermaterial, welches aus 50% Hobelspänen und 50% Koniferenrinde besteht. Die oberste Schicht des Filtermaterials 54 ist etwa 20 cm dick und besteht ausschließliche aus Koniferenrinde.
Das verwendete Abwasser wurde aus einem konzentrierten Lexiviat von Rinderdung hergestellt. Es wurden aus diesem konzentrierten Lexiviat drei Mischungen hergestellt, welche unterschiedliche organische Mengen von 0,05, 0,08 und 0,12 kg BOD&sub5;/m³ aufwiesen. Diese Mischungen wurden unter Hinzufügen von Wasser zu dem konzentrierten Lexiviat hergestellt. Das verwendete Wasser hatte einen durchschnittlichen Restgehalt an Chlor von 0,2 mg/l. Der Zufluss von Lexiviat in den Biofilter wurde bei 50 l/d gehalten. Das verwendete Abgas kam aus einem Zelt, in welchem Schweinemist aufbewahrt wird.
Um eine genügende Konzentration des Geruches zu sichern, wurde der Schweinemist dreimal pro Woche ausgetauscht, fortwährend gemischt und dessen pH-Wert erhöht, um die Freisetzung der Geruchsbestandteile zu verbessern. Diese Bestandteile sind Elemente von großen Molekülfamilien, welche umfassen: flüchtige organische Säuren, Aldehyde, Ketone, Ester, Amine, Sulfide, Merkaptane, Phenole und heterozyklische Stickstoffverbindungen. Die getestete Luftströmung betrug 50, 100 und 250 m³/h.

Verfahren und Analysen

Die Abnahme von flüssigen Proben wurde zweimal pro Woche durchgeführt. Proben wurden am Eingang des Biofilters sowie an dessen Ausgang genommen und den folgenden Analysen unterzogen: chemischer Sauerstoffbedarf (COD), Gesamtmenge der suspendierten Feststoffe (TSS), Farbe und pH-Wert. Diese Analysen wurden bei jeder Probe durchgeführt. Andere Analysen wurden einmal pro Woche durchgeführt und diese umfassten: biochemischer Sauerstoffbedarf in 5 Tagen (BOD&sub5;), Nitrite, Nitrate und Fäkalien-Koliforme. All diese Analysen wurden nach Standardverfahren (APHA, 1989) durchgeführt.
Die Analyse der eintretenden Gase wurde nach zwei Verfahren durchgeführt. Das erste Verfahren basierte auf einer kalorimetrischen Analyse unter Verwendung von Draeger- Reagenzien, die in (Draeger Detector tube handbook, August 31, 1990, Ed. National Draeger Inc.) beschrieben ist. Kurz gesagt, wurden die Gase direkt durch ein Rohr gepumpt, welches ein Reagenz und eine Phase enthielt, deren Farbe von einem speziellen Geruchsprodukt abhängig ist. Die Intensität der Farbe in dem Messrohr ermöglicht Rückschlüsse auf die Konzentration dieses Geruchsproduktes. Die Probenahme wurde zweimal pro Woche durchgeführt, und die Proben wurden am Eingang und am Ausgang sowie innerhalb des Biofilters unter Benutzung der acht Öffnungen an dessen Seitenwänden genommen.
Eine zweite Analyse, um die Effektivität der Geruchsbehandlung beurteilen zu können bestand in der Beurteilung durch eine Jury, welche die Gerüche beurteilte, die von einem Blatt Papier ausgingen, welches 24 Stunden am Eingang oder am Ausgang des Biofilters angeordnet war. Die Gerüche wurden qualitativ beurteilt. Diese Analyse wurde zweimal pro Woche durchgeführt.
Andere Informationen, z. B. zur Temperatur des Gases und des Wassers am Eingang und am Ausgang, zur Feuchte des Gases innerhalb des Biofilters, zur Wasserströmung innerhalb des Biofilters sowie zur Abnahme der Belastung wurden täglich eingeholt.

Ergebnisse

Der erfindungsgemäße Biofilter ist für die Aufnahme von Gasströmen bis zu 250 m³/h geeignet. Der pH-Wert des Wassers, das den Biofilter verließ, war während der Versuchsdurchführung relativ konstant bei etwa pH 7; weiterhin entsprach die Temperatur der Proben den Umgebungstemperaturen, d. h. etwa 20ºC. Allgemein zeigte ein Vergleich der gesamten suspendierten Feststoffe und des biochemischen Sauerstoffbedarfes während 5 Tagen zwischen dem Eingang und dem Ausgang des Biofilters eine Reinigungseffizienz von etwa 90%. Den chemischen Sauerstoffbedarf betreffend betrug die Reinigungseffizienz 77%. Es hat sich jedoch gezeigt, dass das System eine bessere Effizienz für einen COD am Eingang von etwa 2000 mg O&sub2;/l aufwies. Allgemein lag die Reinigungseffizienz des Biofilters für Phosphate bei über 90%, wenngleich der Biofilter bei einer Phosphatkonzentration am Eingang, die unter 50 mg/l liegt, effizienter ist. Die Reinigungseffizienz des Biofilters lag insgesamt gesehen bei über 97%. Der Biofilter zeigte keine temporären Probleme am Ausgang, welche mit anderen Arten von Behandlungssystemen verbunden sind. Die relative Feuchtigkeit des Filtermaterials wurde mit etwa 81% festgestellt. Ammoniakgas wurde im Durchschnitt zu 93% abgeschieden. Schließlich wurde bei der sensorischen Beurteilung des Geruches die Reinigungseffektivität hinsichtlich der Abgase mit nahezu 100% festgestellt. Zusammenfassend kann daher festgestellt werden, dass der erfindungsgemäße Biofilter ausgezeichnete Reinigungseigenschaften aufweist und für die gleichzeitige Behandlung von Abwässern und Abgasen geeignet ist.

Beispiel 2

Ausschließliche Reinigung von Abwässern

In einer weiteren Ausführungsform liegt ein Biofilter, welcher nur organisches Material enthält, das kompostiert werden kann, auf einer Schicht von Steinen, vorzugsweise kalkhaltigen Steinen, ähnlich denen, die an der Unterseite des Biofilters für die gleichzeitige Reinigung von Abwässern und Abgasen angeordnet sind. Auf diesen Steinen liegt eine einzige Filterschicht von etwa 100 cm, welche aus einem Gemisch von Torf und Hobelspänen als Filterträgermaterial und als strukturelles Trägermaterial besteht. Die einzige Filterschicht zeigt einen ansteigenden Gradienten hinsichtlich des Volumengehaltes an Torf in der Strömungsrichtung des Abwassers, beginnend mit etwa 30% an der obersten Unterschicht, und bis etwa 40% an der untersten Unterschicht, während die Hobelspäne einen Teil von etwa 70% an der obersten Unterschicht und etwa 60% an der untersten Schicht haben. Eine Schicht eines strukturellen Trägermaterials umfasst Hobelspäne und Rinde, vorzugsweise Koniferenrinde (50% Hobelspäne, 50% Rinde), welche auf der obersten Unterschicht aus Hobelspänen/Torf liegt und ein Mittel darstellt, um eine gute Verteilung des Wassers durch das Filtermaterial zu gewährleisten. Das Abwasser kann durch Versprühen oder durch einen Wasserverteiler, wie er im Zusammenhang mit dem Biofilter für die gleichzeitige Reinigung von Abwässern und Abgasen beschrieben wurde, zugeführt werden. Ein Luftstrom wird von außen zugeführt, um den für die Besiedlung und das Wachstum mit aeroben Mikroorganismen notwendigen Sauerstoff zu erhalten. Es wird darauf hingewiesen, dass eine Schicht von etwa 20 cm aus 100% Koniferenrinde, vorzugsweise Koniferenrinde und Torf, oberhalb der Sprüheinrichtung oder des Wasserverteilers angeordnet werden kann, um den Biofilter zu isolieren und/oder zu desodorieren.

Beispiel 3

Verteiler mit durchlässiger Membran

In einer weiteren Ausführungsform, die in Fig. 3 dargestellt ist, ist der Wassereinlass 112 mit einer Wasserverteilereinrichtung verbunden, die aus einem Wasserverteiler 132 und/oder einer durchlässigen Membran 160 besteht. Das Abwasser wird von der Membran 160 absorbiert und geht durch diese gleichförmig hindurch in das Filtermaterial 138.
Das Abwasser wird dann beim Passieren des Filtermediums 138 gefiltert und von der Schicht 140, die auf der unteren Wand 104 liegt, aufgenommen, wobei die Schicht 140 vorzugsweise aus Steinen besteht, um das gefilterte Wasser durch den Wasserauslass 116 abziehen zu können.
Die Membran, welche für die vorliegende Erfindung geeignet ist, sollte durchlässig sein und vorzugsweise die Kapillarität des Wassers berücksichtigen.
Als Beispiel für eine geeignete Membran dient vorzugsweise ein Agrarstoff, welcher von der Firma TEXEL Inc. hergestellt wird, jedoch stellt dies keine Beschränkung dar. Dieser getestete Agrarstoff hat die folgenden Eigenschaften:
Dicke: 2,5 mm;
Dichte: 250 g/m²;
Absorptionskapazität das 15-fache seines Gewichtes in Wasser; und
vertikale Kapillarität: 3 cm.
Wie Fig. 4 zeigt, erstreckt sich die Membran 160 auch zur Außenseite des Biofilters 100, um in Kontakt mit dem zu filternden Abwasser 162 zu kommen, welches in einem Trog oder Gefäß 163 enthalten ist. Nach einer Variante der vorliegenden Erfindung kann das zu filternde Abwasser in einem Hohlraum enthalten sein, der an der Peripherie des Biofilters 100 angeformt ist und einen integralen Bestandteil von diesem bildet. In beiden Fällen ist der Wassereinlass 112 durch eine Öffnung 112' ersetzt, damit die Membran durch die Seitenwand 108 des Gehäuses 102 hindurchgeht. Dementsprechend wird das Abwasser 162 durch die Membran 160 absorbiert und durch Kapillarwirkung zum Filtermedium 138 befördert.
Es ist klar, dass eine solche Membran auch zur gleichmäßigen Verteilung von zu filterndem Gas verwendet werden kann. Deshalb kann die Gasverteilungseinrichtung 126 in den beiden in den Fig. 3 und 4 dargestellten Ausführungsformen ebenfalls durch eine solche Membran ersetzt werden. Abgesehen von der Wasserverteilungseinrichtung und/oder dem Wassereinlass sind die Funktionen und Abläufe identisch mit den zuvor beschriebenen Ausführungsformen.

Claims

1. Vorrichtung (1) zur Reinigung von Abwasser mit sauerstoffhaltigem Gas, umfassend:

ein Gehäuse (2), welches einen Boden und Seitenwände (4, 8) besitzt;

einen Gaseinlass, welcher in einem tiefergelegenen Bereich des Gehäuses angeordnet ist, und einen Wassereinlass (10), welcher in einem höhergelegenen Bereich des Gehäuses (2) angeordnet ist, wobei der Gaseinlass (10) mit einem Gasverteiler (26) verbunden ist und der Wassereinlass (12) mit einem Wasserverteiler (32) verbunden ist, und der Gasverteiler (26) und der Wasserverteiler (32) innerhalb des Gehäuses (2) angeordnet sind;

einen Wasserauslass (16), welcher unterhalb des Gaseinlasses (10) angeordnet ist, und einen Gasauslass (18), welcher im höhergelegenen Bereich des Gehäuses (2) angeordnet ist;

ein Filtermaterial (38), welches innerhalb des Gehäuses (2) enthalten ist, um für die Adsorption und/oder Absorption des Abwassers und die Ionenaustauschkapazität für das Abwasser zu sorgen und den Nährboden sowie den Träger für die Besiedlung und das Wachstum von Mikroorganismen zu schaffen, und welches verwendet wird, um die im Abwasser enthaltenen Verunreinigungen in Kontakt mit dem Gas zu vermindern, und durch welches das Abwasser und das Gas strömen können, wodurch die Reinigung des Abwassers gesichert wird;

wobei das Gas durch den Gaseinlass (10) zugeführt wird und sich durch das Filtermaterial (38) im wesentlichen nach oben bewegt, um aus dem Gasauslass (18) zu entweichen, und das durch den Wassereinlass (12) zugeführte Abwasser sich durch das Filtermaterial (38) nach unten bewegt, um durch den Wasserauslass (16) zu entweichen, und

das Filtermaterial (38) dadurch gekennzeichnet ist, dass es eine nach unten zunehmende Biofiltrationskapazität besitzt, um ein Zusetzen des Filtermaterials (38) beim Abwärtsströmen des Abwassers und andererseits einen Druckabfall des aufwärtsströmenden Gases zu verhindern, sowie dadurch, dass das Filtermaterial mindestens eine Schicht (46, 50) umfasst, die ein organisches Filterträgermaterial und ein strukturelles Trägermaterial in genügender Menge enthält, um ein Zusammenbacken des Filtermaterials und die Bildung von Kanälen zu vermeiden.

2. Vorrichtung (1) nach Anspruch 1, bei welcher das sauerstoffhaltige Gas ein Abgas ist und das Filtermaterial (38) weiterhin für die Adsorption und/oder die Absorption des Gases und eine Ionenaustauschkapazität für das Abgas sorgt und einen Nährboden sowie einen Träger für die Besiedlung und das Wachstum von Mikroorganismen schafft, um die im Abgas enthaltenen Verunreinigungen zu vermindern, wobei das Filtermaterial (38) dadurch weiterhin die Reinigung des Abgases sichert und genügend Filtermaterial zwischen dem Gaseinlass (10) und dem Wasserauslass (16) vorhanden ist, um die Reinigung des Wassers zu sichern, welches durch das einströmende Abgas verunreinigt ist, wobei der Gasverteiler (26) den größten Teil des Gases nach oben und einen verbleibenden Teil des Gases nach unten leitet, wodurch die Besiedlung und das Wachstum der Mikroorganismen innerhalb des Filterträgermaterials, welches zwischen dem Gaseinlass (10) und dem Wasserauslass (16) vorhanden ist, ermöglicht wird.

3. Vorrichtung (1) nach Anspruch 2, welche weiterhin einen Gassammler (13) umfasst, der innerhalb des Gehäuses (2) und unterhalb des Filtermaterials, welches zwischen dem Gaseinlass (10) und dem Wasserauslass (16) angeordnet ist, um den verbleibenden Teil des Gases zu sammeln.

4. Vorrichtung (1) nach Anspruch 3, bei welcher sich das Filtermaterial (38) unter den Gassammler (13) erstreckt und der Wasserauslass (16) mit einer Durchflusssteuerung (19) versehen ist, um eine Überflutung des Filtermaterials unterhalb des Gassammlers (13) zu bewirken und anaerobe Bedingungen aufrecht zu erhalten sowie die Besiedlung und das Wachstum der anderen Mikroorganismen zu gewährleisten, die zur Verminderung der Verunreinigungen vorgesehen sind, welche im Wasser enthalten sind, und für eine weitere Reinigung des Abwassers sorgen.

5. Vorrichtung (1) nach Anspruch 1, bei welcher die mindestens eine Schicht eine höhergelegene Schicht (50) und eine tiefergelegene Schicht (46) umfasst, und die höhergelegene Schicht (50) eine im wesentlichen geringere Biofiltrationskapazität aufweist als die tiefergelegene Schicht (46).

6. Vorrichtung (1) nach Anspruch 5, bei welcher das Filterträgematerial der höhergelegenen Schicht (50) zwischen etwa 20 und etwa 30 Vol.-% Torf umfasst.

7. Vorrichtung (1) nach Anspruch 6, bei welcher das strukturelle Trägermaterial der höhergelegenen Schicht (50) weiterhin zwischen etwa 70 und etwa 80 Vol.-% Hobelspäne umfasst.

8. Vorrichtung (1) nach Anspruch 6, bei welcher das Filterträgermaterial der tiefergelegenen Schicht (46) zwischen etwa 30 und etwa 40 Vol.-% Torf umfasst.

9. Vorrichtung (1) nach Anspruch 8, bei welcher das strukturelle Trägermaterial der tiefergelegenen Schicht (46) weiterhin zwischen etwa 60 und etwa 70 Vol.-% Hobelspäne umfasst.

10. Vorrichtung (1) nach Anspruch 1, bei welcher das Filtermaterial (38) im wesentlichen aus organischem Material besteht, wodurch die Kompostierung des Filtermaterials nach der Filterung des Abwassers ermöglicht wird.

11. Vorrichtung (1) nach Anspruch 10, bei welcher das Filterträgermaterial Torf umfasst.

12. Vorrichtung (1) nach Anspruch 11, bei welcher das strukturelle Trägermaterial Hobelspäne umfasst.

13. Vorrichtung (1) nach Anspruch 1, welche weiterhin eine am höchsten gelegene desodorierende und/oder isolierende Schicht (54) umfasst.

14. Vorrichtung (1) nach Anspruch 13, bei welcher die am höchsten gelegene desodorierende und/oder isolierende Schicht (54) Nadelholzrinde umfasst.

15. Vorrichtung (1) nach Anspruch 1, welche weiterhin eine obere Wand (6) umfasst, die mit den Seitenwänden verbunden ist, und das Gehäuse verschließt.

16. Vorrichtung (1) nach Anspruch 1, bei welcher das Filtermaterial (38) mit Mikroorganismen beimpft ist.

17. Vorrichtung (1) nach Anspruch 1, welche weiterhin eine unterste strukturelle Schicht aus Steinen (42, 44) umfasst, um das Filtermaterial abzustützen.

18. Vorrichtung (100) nach Anspruch 1, bei welcher sowohl der Wasserverteiler (132) als auch der Gasverteiler (126) eine durchlässige Membran (160) umfassen, welche Kapillarwirkung besitzt.

19. Filterstruktur (38) zur Reinigung von Abwasser in Gegenwart von Sauerstoff, wobei die Filterstruktur für die Adsorption und/oder Absorption von Abwasser und eine Ionenaustauschkapazität für das Abwasser sorgt und den Nährboden sowie einen Träger für die Besiedlung und das Wachstum von Mikroorganismen schafft, und welche verwendet wird, um die im Abwasser enthaltenen Verunreinigungen in Kontakt mit dem Abgas zu vermindern, und durch welche das Abwasser strömen kann, wodurch die Reinigung des Abwassers gesichert wird, wobei die Filterstruktur (38) durch eine zunehmende Biofiltrationskapazität in Richtung der Strömung des Abwassers gekennzeichnet ist, um ein Zusetzen der Filterstruktur (38) bei der Strömung des Abwassers zu verhindern, sowie dadurch, dass die Filterstruktur (38) zumindest eine Schicht (46, 50) umfasst, die ein organisches Filterträgermaterial und ein strukturelles Trägermaterial in genügender Menge enthält, um ein Zusammenbacken der Filterstruktur (38) und die Bildung von Kanälen bei der Anwendung zu verhindern.

20. Filterstruktur (38) nach Anspruch 19, bei welcher mindestens eine Schicht zumindest eine Vorderschicht (50) und zumindest eine Folgeschicht (46) aufweist, wobei die Vorderschicht (50) eine im wesentlichen niedrigere Biofiltrationskapazität als die Folgeschicht (46) aufweist.

21. Filterstruktur (38) nach Anspruch 20, bei welcher das Filterträgermaterial der Vorderschicht (50) zwischen etwa 20 bis etwa 30 Vol.-% Torf umfasst.

22. Filterstruktur (38) nach Anspruch 21, bei welcher das strukturelle Trägermaterial der Vorderschicht (50) weiterhin zwischen etwa 70 und etwa 80 Vol.-% Hobelspäne umfasst.

23. Filterstruktur (38) nach Anspruch 21, bei welcher das Filterträgermaterial der Folgeschicht (46) zwischen etwa 30 und etwa 40 Vol.-% Torf umfasst.

24. Filterstruktur (38) nach Anspruch 23, bei welcher das strukturelle Trägermaterial der Folgeschicht (46) weiterhin zwischen etwa 60 und etwa 70 Vol.-% Hobelspäne umfasst.

25. Filterstruktur (38) nach Anspruch 19, bei welcher die Filterstruktur im wesentlichen organisches Material umfasst, wodurch eine Kompostierung des Filtermaterials nach der Filterung des Abwassers ermöglicht wird.

26. Filterstruktur (38) nach Anspruch 25, bei welcher das Filterträgermaterial Torf umfasst.

27. Filterstruktur (38) nach Anspruch 26, bei welcher das strukturelle Trägermaterial Hobelspäne umfasst.

28. Filterstruktur (38) nach Anspruch 19, bei welcher das Filtermaterial mit Mikroorganismen beimpft ist.

29. Verfahren zur Reinigung von Abwasser mit einem sauerstoffhaltigen Gas, welches die folgenden Schritte umfasst:

a) Vorsehen eines Biofilters (38), welcher eine Adsorption und/oder Absorption des Abwassers, eine Ionenaustauschkapazität für das Abwasser, Nährstoffe und einen Träger zur Besiedlung und zum Wachstum von Mikroorganismen ermöglicht und geeignet ist, die im Abwasser enthaltenen Verunreinigungen in Kontakt mit dem Gas zu vermindern, wobei der Biofilter mindestens eine Schicht (46, 50) aufweist, die ein organisches Filterträgermaterial und ein strukturelles Trägermaterial in genügender Menge besitzt, um ein Zusammenbacken des Filterträgermaterials und des strukturellen Trägermaterials sowie die Ausbildung von Kanälen während der Anwendung zu verhindern, wodurch das Wasser und das Gas strömen können und dadurch die Reinigung des Abwassers gesichert wird; wobei der Biofilter (38) eine zunehmende Biofiltrationskapazität in Strömungsrichtung des Abwassers zeigt, um ein Zusetzen des Biofilters (38) beim Durchströmen des Abwassers zu verhindern, wodurch umgekehrt ein Druckabfall des nach oben gerichteten Gasstromes verhindert wird; und

b) Hindurchleiten des Abwassers durch den Biofilter (38).

30. Verfahren nach Anspruch 29, bei welchem zumindest eine Schicht mindestens eine Vorderschicht (50) und mindestens eine Folgeschicht (46) umfasst, und die Vorderschicht (50) im wesentlichen eine niedrigere Biofiltrationskapazität aufweist als die Folgeschicht (46).

31. Verfahren nach Anspruch 29, bei welchem das Filterträgermaterial und das strukturelle Trägermaterial im wesentlichen organisches Material umfassen, wodurch eine Kompostierung des Filterträgermaterials und des strukturellen Trägermaterials nach der Filterung des Abwassers ermöglicht wird.

32. Verfahren nach Anspruch 31, bei welchem das Filterträgermaterial Torf umfasst.

33. Verfahren nach Anspruch 32, bei welchem das strukturelle Trägermaterial Hobelspäne umfasst.