AT395684B - Filtermedium fuer biofilter oder biowaescher und verfahren zum herstellen desselben - Google Patents

Description

AT 395 684 B

Die Erfindung betrifft ein Filtermedium zur Verwendung in Biofiltem oder Biowäschem (Tropfkörperanlagen), in welchen gasförmige organische Stoffe aus Abgasen biologisch abgebaut werden, im wesentlichen bestehend aus Kompost.

Um unerwünschte gasförmige, organische und/oder anorganische Stoffe aus Abgasen zu entfernen, ist es 5 bekannt, die unerwünschten gasförmigen organischen und/oder anorganischen Stoffe, z. B. E^S mit Hilfe von Mikroorganismen biologisch abzubauen. Dieses Verfahren wird beispielsweise in sogenannten Biofiltem (vergleiche VDI-Richtlinie 3477 (Entwurf) vom Feber 1989) oder in Biowäschem (vergleiche VDI-Richtlinie 3478 vom Juli 1983) ausgeführt.

Unter unerwünschten gasförmigen organischen und/oder anorganischen Stoffen sind alle Stoffe zu verstehen, die 10 im Abgas oder in der Abluft von gewerblichen oder industriellen Prozessen enthalten sind und aufgrund ihres Geruches, ihrer Konzentration oder sonstiger unerwünschter Eigenschaften abgeschieden worden sollen. Beispielsweise handelt es sich um Lösungsmitteldämpfe aus Lackierereien oder Druckereien oder um in der Abluft aus der Lebensmittelindustrie enthaltene, geruchsbelästigende Stoffe.

Chemisch gesehen handelt es sich bei dem Abbauvorgang in Biofiltem um eine biologische Oxidation IS (Verbrennung) mit Luftsauerstoff, wobei die abzubauenden Verbindungen zu Kohlendioxid und Wasser umgesetzt werden, sofeme in den abzubauenden Stoffen keine anderen Elemente als Kohlenstoff, Wasserstoff und Sauerstoff enthalten sind.

Es versteht sich, daß Biofilter oder Biowäscher nur einsetzbar sind, wenn in den zu behandelnden Abgasen keine für die Mikroorganismen, welche den Abbau bewirken, toxischen Stoffe in ein» Konzentration »ithalten sind, 20 welche die Mikroorganismen schädigen könnten.

Im einzelnen läuft der biologische Abbau von Schadstoffen im Gas so ab, daß der Schadstoff oderdieSchadstoffe zunächst sorbiert werden, worauf eine Diffusion und die biologische Abbaureaktion auftritt und schließlich die Reaktionsprodukte der biologischen Reaktion durch Desorption wieder an das durch das Biofilter strömende Gas abgegeben werden. 25 Je nach der verfahrenstechnischen Ausführung der Teilschritte Sorption, biologischer Abbau und der Aufrechter haltung der Randbedingungen (Spurenelemente, Temperatur zwischen 0 und 40 °C und Feuchtigkeit) teilt man die biologische Abluftreinigung in drei Grundtypen ein, nämlich Biowäscher, Bioreaktoren (Tropfkörper-Bioanlagen) und Biofilter.

Die vorliegende Erfindungbeziehtsich in ersterLinieaufinBiofiltem verwendbare Filtermedien,diedas Festbett 30 im Biofilter bilden. Die erfindungsgemäßen Filtermedien sind mit Vorteil aber auch in Tropfköiperanlagen verwendbar.

Bei Biofiltersystemen wird kein Wasser im Kreislauf geführt, sondern die benötigte Feuchtigkeit wird über die gesamte Füllhöhe des Festbettes durch eine entsprechende Wasserregulierung eingebracht und aufrechterhalten. Die Regulierung der Feuchtigkeit kann durch externes Berieseln mit Wasser oder durch die Konditionierung des 35 Rohgases oder durch eine Kombination dieser beiden Möglichkeiten »folgen.

Bi der Regel wird das Rohgas, bevor es in das Biofilter geleitet wird, konditioniert, um eine genügende Feuchtigkeit im Rohgas, eine Entstaubung und Entfettung zu »zielen.

Im einzelnen läuft eine Reinigung von Abgas in Biofiltem wie folgt ab: Die von verschiedenen Abluftquellen h»rührende Abluft wird nachFassungdurch einen Ventilator und durchFörderleitungenzurBiofilteranlage geleitet. 40 Um wird die Abluft, wie oben angegeben, konditioniert und zum Biofilter geleitet, in dem dann die biologische Abbaureaktion vor sich geht Aus dem Biofilter tritt dann das Reingas aus.

Das im Biofilter verwendete Filtermaterial muß den Anforderungen an geringem Eigeng»uch, hohem organischen Substanzanteil, groß» Oberfläche, gutem Wasseihaltevermögen und einer lock»en Struktur genügen.

Es ist weiters bekannt, als Filtermedium in Biofiltem, Kompost zu v»wenden. Allerdings hat sich herausgestellt, 45 daß Kompost in Biofiltem dazu neigt, Randgängigkeiten und Kanalbildungen zu zeigen. Üb»dies besitzt eine Schüttung aus Kompost keine gleichmäßige Porosität Schließlich ist Kompost nur bedingt rieselfähig. So wird eine gleichmäßige Durchströmung des Biofilters durch die Randgängigkeit und die gebildeten Kanäle nicht gewährleistet.

Die DE-OS 3 414 044 zeigt die V»wendung von Biomasse, die gegebenenfalls auch in pelletierter Form 50 vorliegen kann, als Filtermedium.

Gemäß d» DE-OS 3 414 044 sollen die abzutrennenden Verunreinigungen mit der Biomasse d» Filterpartikel chemisch, biologisch oderphysikalisch reagieren unddabeieineflüssigeod»festeSubstanz bilden. Dabeiist weiters vorgesehen, daß die erschöpften Filterpartikel dann durch Verbrennen oder Vergasen „oder ähnliches“ energetisch genutzt w»den. 55 In Biowäsch»n (Tropfkörperanlagen) sind die Mikroorganismen auf Einbauten oder Füllkörpern einer

Absorbeikolonne fest angesiedelt, Man spricht von einem biologisch»! Rasen. Das über diesen Rasen fließende Waschwasser versorgt die Mikroorganismen mit Sauerstoff und den abzuban»iden Schadstoffen. Dabei wird das Waschwasser regeneriert. -2-

AT 395 684 B

Tropfkörperanlagen bestehen aus Füllkörpern mit großer spezifischer Oberfläche, über die das zu reinigende Waschwasser aufgebracht wird. Die Leistungsfähigkeit des Tropfkörpers richtet sich nach der Größe des biologischen Rasens und wird in nr Oberfläche je nr Einbauvolumen angegeben.

Ein gleichmäßiges Baieseln sämtlicher Füllkörper ist besonders wichtig, um trockene Ecken und Klumpen-5 bildungen zu vermeiden. Die Berieselungsdichte spielt dabei nur für den Übergang der Schadstoffe in das Waschwasser eine Rolle, jedoch nicht für den biologischen Abbau. Unter den Tropfkörpern, die im Gegen- oder Kreuzstrom betrieben werden, befindet sich eine Wasserauffangwanne.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Filtermedium anzugeben, das die geschilderten Nachteile nicht aufweist und das wirksam in Biofiltem als Festbettmaterial oder in Biowäschem als Füllkörper verwendet werden 10 kann.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit einem Filtermedium gelöst, das dadurch gekennzeichnet ist, daß der Kompost wie an sich bekannt in pelletierter Form vorliegt, daß das Filtermaterial Zuschlagstoffe insbesondere mineralische Zuschlagstoffe wie Bentonit, Zeolith und/oder Ton zur Stabilisierung der Pellets enthält, wobei da Gehalt an Zuschlagstoffen maximal SO Gew.-% beträgt 1S Die Erfindung bezieht sich auch auf ein besonders günstiges Vofahren zum Hastellen von in Biofiltem oder

Biowäschem verwendbarem Filtermaterial, das im wesoitlichen aus Kompost besteht Erfindungsgemäß wird bei diesem Verfahren so vagegangen, daß der Kompost mit einem mineralischen Zuschlagstoff, wie beispielsweise Bentonit, Zeolith und/oder Ton in einer Menge von bis zu SO Gew.-%, bezogen auf den Kompost vermengt wird und da Kompost bei einem Pießdruck zwischen 20 und 200 bar pelletiert wird. 20 Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Filtermediums und seines Hostellungsverfahrens sind Gegenstand der Unteransprüche.

Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß es durch eine Pelletierung von Kompost möglich ist einerseits den Mikroorganismen eine für lange Zeit wirksame Nährstoffquelle zu bieten, anderseits die Schüttung im Festbett sehr gleichmäßig zu gestalten und damit Kanalbildungen und Randgängigkeiten zu vameiden. 25 Als Ausgangsmaterial für das erfindungsgemäße Filtermedium dient handelsüblicher Kompost der aus organi schen Abfallstoffen, z. B. Biomüll, gewonnen wurde.

Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, Kompost nicht nur aus einem einzigoi Rohstoff zu gewinnen, da ein solcher Kompost auf die Bakterienkultur, die ja für den biologischen Abbau (Oxidation) wesentlich ist destabilisierend wirken kann. Dies liegt einerseits im einseitigen Nährstoffangebot anderseits fehlt es solchen Reinkomposten oft 30 an da aforderlichen pH-Pufferfähigkeit Beispielsweise kann reiner Rindenkompost nicht auf den für ein optimales

Wachstum der Mikroorganismen erforderlichen pH-Wert eingestellt werden, da der einstellbare pH-Wert in den meisten Fällen zu niedrig ist Für das erfindungsgemäße Filtermedium hat sich als vorteilhaft herausgestellt einen Hausmüll mit einem Alter von 3 bis 36 Monaten zu verwenden. 35 Andere Vorschläge, um die Schüttung im Festbett von Biofilton körnig zu machen, wie die Beigabe oder

Verwendung von körnigen biologisch nicht oder wenig aktiven Stoffen (z. B. Blähton) gewährleisten im Gegensatz zu pelletiertem Kompost nicht die ausreichende Vasorgung der Mikroorganismen mit Nährstoffen.

Die Kompostpellets, die erfindungsgemäß als Filtermedium für Biofilter verwendet werden, werden durch Pressen hagestellL Dabei ist es wesentlich, daß die Pellets auch in Wasser stabil bleiben, da sonst die Schüttung des 40 Biofiltos nicht körnig bleibt.

Der bei der Pelletierung angewendete Preßdruck darf nicht zu niedrig sein, damit hinreichend stabile und handhabbare Pellets erhalten werden. Anderseits darf der Preßdruck nicht zu hoch gewählt werden, da sonst die Poren in den Pellets geschlossen werden und die wirksame Oberfläche stark verkleinert würde. Ein Preßdruck zwischen 20 und 200 bar hat sich als vorteilhaft erwiesen. 45 Um die Eigenschaften der Pellets aus Kompost zu verbessern, können mineralische Zuschlagstoffe in einem

Ausmaß bis zu 50 Gew.-% beigemischt werden. Als vorteilhaft hat sich dabei ein Zuschlag von Bentonit und/oder Zeolith awiesen.BentonitundZeolithwiikendurchihraußaordentlichhohesWasseihaltevennögen als Feuchtigkeitspuffer und unterstützen damit den Wasserhaushalt des Biofilters. Überdies wirken sich Bentonit, Zeolith und auch Ton, da als Zuschlagstoff verwendet werden kann, positiv auf die Stabilität der gepreßten Pellets aus. 50 Zur Herstellung der Pellets aus Kompost kann eine übliche Pelletiereinrichtung, z. B. eine handelsübliche Presse (Extruder) verwendet werden. Eine zur Herstellung des erfindungsgemäßen Filtermediums geeignete Vorrichtung ist nach Art eines Kollerganges ausgebildet und besitzt ein vorzugsweise trichterförmiges Gefäß, in dem um die vertikale Achse des Gefäßes umlaufende Rollen vorgesehen sind. Die Rollen laufen in einer kreisringförmigen Bahn auf dem Boden des Gefäßes ab. Im Bereich der Bahn der Rollen sind im Boden Öffnungen vorgesehen, durch die 55 das ναι oben in das Gefäß aufgegebene Material in Form von Strängen nach unten aus dem Gefäß ausgepreßt werden.

In dieser Vorrichtung können Pellets beispielsweise bestehend aus sechs Monate altem Grühkompost (70 Gew.-%) und 30 Gew.-% Bentonit hergestellt werden. -3-

AT 395 684 B

Nachstehend werden einige Beispiele für das erfindungsgemäße Filtermedium und die Verfahrensweise zur Herstellung desselben angegeben. Mögliche Zusammensetzungen des Filtermediums:

Kompost 70 Gew.-%, Bentonit 20 Gew.-%, Ton 10 Gew.*%, Zeolith 0 Gew.-%

Kompost 60 Gew.-%, Bentonit 20 Gew.-%, Ton 10 Gew.-%, Zeolith 10 Gew.-%

Kompost 50 Gew.-%, Bentonit 30 Gew.-%, Ton 10 Gew.-%, Zeolith 10 Gew.-%

Kompost 70 Gew.-%, Bentonit 20 Gew.-%, Ton 0 Gew.-%, Zeolith 10 Gew.-%

Kompost 60 Gew.-%, Bentonit 0 Gew.-%, Ton 20 Gew.-%, Zeolith 20 Gew.-%

Kompost 70 Gew.-%, Bentonit 0 Gew.-%, Ton 0 Gew.-%, Zeolith 30 Gew.-%

Kompost 80 Gew.-%, Bentonit 0 Gew.-%, Ton 10 Gew.-%, Zeolith 10 Gew.-% Mögliche Abmessungen der Pellets:

Durchmesser 2-10 mm, Länge 3-50 mm.

Abbauversuche - Laboranlagen:

In der Laboranlage wurde ein definiertes Schadgas erzeugt und durch das Biofilter geleitet

Die Zusammensetzung des Filtermediums in den Laborversuchen: Müllkompost 70 Gew.-%, Bentonit 20 Gew.-%, Ton 10 Gew.-%.

Abmessungen der Pellets: zylinderförmig, Durchmesser 2,5 mm, Länge 3-10 mm.

Die Kohlenwasserstoffkonzentration wurde vor und nach dem Biofilter mit einem FID (Flammenionisationsdetektor) gemessen.

Ein Preßluftstrom wurde zunächst auf ca. 90 % relative Feuchte gebracht indem er durch zwei Behälter mit Wasser geleitet wurde. In einem weiteren Behälter erfolgte anschließend die Herstellung des Schadgases, indem der Luftstrom über den abzubauenden Schadstoff geführt und so belastet wurde. Eine einfache Mischeinrichtung über zwei Dreiweghähne und ein Nadelventil ermöglicht das Einstellen der Schadstoffkonzentration im Rohgas.

Das belastete Rohgas wurde nun in den Biofilter geleitet Dieser bestand aus einem Glaszylinder mit einem inneren Durchmesser von 18 cm, der 75 cm hoch mit dem erfindungsgemäßen Filtermedium befällt war. Ein engmaschiges Drahtgitter am unteren Ende verhinderte das Durchrutschen des Füllmaterials.

Das Filtermedium wurde vor der Durchführung der Abbauversuche mit einer Bakterienkultur beimpft die aus Erde isoliert wurde. Es wurde durch mehrmaliges steriles Überimpfen und die angewendeten Fermentationskonnte. Das gereinigte Gas trat am oberen Ende des Reaktors in die Reingasleitung aus, in der auch die Reingasmessungen durchgeführt wurden.

Abbau von Ethylacetat (Essigsäureethylester): Ein mit Ethylacetat beladener Luftstrom (Konzentration ca. 1120 mg C/m3) wurde mit unterschiedlichen Filtervolumenbelastungen durch den Biofilter geleitet Die Ergebnisse variieren zwischen einer Abbaurate von 39c/nrh (Umsatz 94 %) bei einer Filtervolumenbelastung von 40 nr/nrh und 93 g/m^h (Umsatz 55 %) bei 175 nr/nrh, Die Reingaskonzentrationen lagen zwischen 65 und 480 mg C/m3. (Tabelle 1).

Abbau von o-Kresol: Die Konzentration von o-Kresol im Rohgas wurde niedriger (ca. 350mg C/m3) gewählt da Kresol bei Raumtemperatur einen sehr niedrigen Dampfdruck besitzt Es konnten Abbauraten bis 68 g/m3h bei einem Umsatz von 95-100 % nachgewiesen werden. Die Konzentration im Reingas lag durchwegs unter 15 mg C/m3. Tabelle 2).

Tabelle 1 Rohgas- Reingas- Volumen- Abbau- Um- konz. konz. belastung rate satz Ethylacetat [mgC/m3] [mgC/m3] [m3/m3h] [g/nrh] [%] 1120 65 40 39 94 1030 195 71 54 81 1120 355 83 58 69 965 385 137 73 60 4-

Claims (5)

1. AT 395 684 B Tabellen Rohgas- Reingas- Volumen- Abbau- Um- konz. konz. belastung rate satz [mgC/mJ] [mgC/m3] [m3/m3h] [g/m3h] [%] 1060 480 175 93 55 Kresol 320 nn 8 2 100 385 nn 20 7 100 400 nn 30 11 100 335 nn 63 19 100 320 nn 86 25 100 510 15 117 53 97 335 15 163 48 95 335 15 230 68 95 In der angeschlossenen Zeichnung ist schematisch eine Biofilteranlage mit zwei parallel geschalteten Biofiltem (Bl, B2) dargestellt. Abluft wird durch ein Gebläse (VI) zu einem Wäscher (Kl) geleitet, durch den Waschwasser mit einer Pumpe (PI) im Kreislauf geführt wird. Aus dem Wäscher (Kl) gelangt die konditionierte Abluft in die Biofilter (Bl) und/oder (B2). An den mit (Q) bezeichneten Stellen der Biofilteranlage wird die Temperatur, die relative Feuchtigkeit, die Schadgaskonzentration und die Strömungsgeschwindigkeit gemessen, um die für die Steuerung der Biofilteranlage wesendichen Daten zu erfassen. PATENTANSPRÜCHE 1. Filtermedium zur Verwendung in Biofiltem oder Biowäschem (Tropfkörperanlagen), in welchen gasförmige organische Stoffe aus Abgasen durch biologische Oxidation abgebaut werden, im wesentlichen bestehend aus Kompost, dadurch gekennzeichnet, daß der Kompost wie an sich bekannt in pelletierter Form vorliegt, daß das Filtermaterial Zuschlagstoffe insbesondere mineralische Zuschlagstoffe wie Bentonit, Zeolith und/oder Ton zur Stabilisierung der Pellets enthält, wobei der Gehalt an Zuschlagstoffen maximal 50 Gew.-% beträgt.
2. 2. Filtermedium nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der pelletierte Kompost ans einem Gemisch von Abfallstoffen, vorzugsweise Biomüll besteht
3. 3. Filtermedium nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der pelletierte Kompost Hausmüll enthält
4. 4. Filtermedium nach Anspuch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kompost aus Hausmüll ein Alter von 1 bis 36 Monaten hat
5. 5. Verfahren zum Herstellen von in Biofiltem oder Biowäschem verwendbarem Filtermaterial, im wesentlichen bestehend aus Kompost, dadurch gekennzeichnet, daß der Kompost mit einem mineralischen Zuschlagstoff, wie vorzugsweise Bentonit Zeolith und/oder Ton in einer Menge von bis zu 50 Gew.-%, bezogen auf den Kompost vermengt wird und der Kompost bei einem Preßdruck zwischen 20 und 200 bar pelletiert wird. Hiezu 1 Blatt Zeichnung -5-