DE10003171C1

DE10003171C1 - Verfahren und Vorrichtung zur Reinigung von Gasen

Info

Publication number: DE10003171C1
Application number: DE10003171A
Authority: DE
Inventors: Christopher Braun
Original assignee: PLASTICON KUNSTSTOFF GmbH
Current assignee: PLASTICON GERMANY GMBH, DE
Priority date: 2000-01-25
Filing date: 2000-01-25
Publication date: 2001-06-21
Anticipated expiration: 2020-01-26

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Reinigung von Gasen, bei dem das zu reinigende Gas durch eine Eintrittsöffnung 4 in einen Behälter 2 eingeleitet wird, wobei innerhalb des Behälters 2 zwei hintereinander angeordnete Abschnitte 6, 7 mit biologisch aktiven Filtermaterial angeordnet sind und das Gas durch das Filtermaterial 8 hindurchgeleitet und oben aus dem Behälter 2 wieder austritt. Erfindungsgemäß ist zur gleichzeitigen Entfernung von reduzierten anorganischen Schwefelverbindungen und organischen Geruchsstoffen in einem Prozess vorgesehen, dass der der Eintrittsöffnung 4 nächstliegende Abschnitt 6 des Behälters einen pH-Wert im sauren Bereich und der der Austrittsöffnung 5 nächstliegende zweite Abschnitt 7 einen pH-Wert im neutralen Bereich aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Reinigung von Gasen, wo bei das zu reinigende Gas durch mindestens eine Eintrittsöffnung in einen Behälter eingeleitet wird, innerhalb des Behälter zumindest zwei hintereinander angeordnete Abschnitte mit einem biologisch aktiven Filtermaterial durchläuft und über mindestens eine Austrittsöffnung wieder aus dem Behältter austritt.

Verfahren der eingangs genannten Art sind zur teilweisen oder vollständigen Entfernung von störenden Geruchskomponenten aus diversen Abgasen bekannt. Insbesondere bei der Verarbeitung von pflanzlichen oder tierischen Rohstoffen, bei unterschiedlichen Fermentationsprozessen oder bei bestimm ten chemischen Prozessen können undefinierbare Mischungen geruchsintensi ver Stoffe entstehen, die bereits in niedrigen Konzentrationen zu erheblichen Belastungen der Umwelt führen können. Mit Hilfe einer geeigneten Mikroorga nismenflora können viele dieser Geruchsstoffe unter aeroben Bedingungen abgebaut und damit aus dem zu reinigenden Gas entfernt werden. Zur Durchführung des Reinigungsverfahrens werden die belasteten Gase durch eine Vorrichtung geleitet, die ein körniges Filtermaterial mit großer Oberfläche enthält. Als Filtermaterial können hierbei Torf, Kompost, Humus, Rindenmulch oder dergleichen bzw. Mischungen hieraus dienen. Die große Oberfläche des Filtermaterials ist mit den aeroben Mikroorganismen besiedelt, wobei sich in Verbindung mit der für das Wachstum der Mikroorganismen erforderlichen Feuchtigkeit ein sogenannter Biofilm auf der Oberfläche des Trägermaterials bildet. Die Geruchsstoffe werden beim Durchleiten des Gases durch das Filtermaterial von diesem Biofilm absorbiert und somit aus dem belasteten Gas entfernt. In dem Biofilm dienen die anorganischen und organischen Geruchs stoffe dann den Mikroorganismen als Kohlenstoff- oder Energiequelle, so dass die Geruchsstoffe schließlich in Kohlendioxid, Wasser und Mineralsalze umgewandelt werden. Hierdurch wird das Filtermaterial kontinuierlich regene riert, so dass sehr lange Standzeiten möglich sind. Die zum Abbau der Geruchsstoffe erforderlichen Mischpopulationen von Bakterien und Pilzen sind entweder bereits im Filtermaterial enthalten oder können diesem durch Animpfen mit Belebtschlamm oder speziell angezüchteten Kulturen zugeführt werden. Zum Abbau von organischen Geruchsstoffen bedient man sich beispielsweise Bakterien der Gattung Bacillus, verschiedenen Actinomyceten wie beispielsweise Streptomyces-Arten sowie Pilzen der Gattung Penicillium. Zum Abbau von reduzierten anorganischen Schwefelverbindungen, beispiels weise Schwefelwasserstoff, dienen schwefel-oxidierende Bakterien, beispiels weise Arten der Gattung Thiobacillus. Schwefel-oxidierende Bakterien gewinnen ihre Energie aus der Oxidation des Schwefels, indem sie die bei der Oxidation gewonnenen Elektronen in die Atmungskette einschleusen und letztendlich auf Sauerstoff übertragen. Hierbei entsteht als Nebenprodukt Schwefelsäure, so dass der pH-Wert im die Bakterien umgebenden Milieu erheblich abgesenkt wird. Die schwefel-oxidierenden Bakterien zeichnen sich daher in der Regel durch eine sehr hohe Säuretoleranz aus, so dass sie auch unter extremen Bedingungen lebensfähig sind. Die Ansäuerung des Milieus stellt aber ein Problem für die weiteren Mikroorganismen im Filtermaterial dar, weil diese normalerweise einen neutralen pH-Wert bevorzugen und nur eine geringe Säuretoleranz aufweisen. Bei einem hohen Anteil an reduzierten Schwefelverbindungen in dem zu reinigenden Gas und der damit verbundenen hohen Schwefelsäureproduktion kommt es daher häufig zur Schädigung oder Abtötung nicht-acidophiler Mikroorganismen. Dies führt schließlich zu einer erheblichen Verringerung des Abbaus organischer Geruchsstoffe, was zu deutlich verringerten Standzeiten der Filteranlage führt. Das Filtermaterial muss dann entweder häufig gewechselt werden oder es ist ein Hintereinander schalten zumindest zweier Filteranlagen erforderlich, die jeweils mit unter schiedlichen Mikroorganismen besiedelt sind. Letzteres führt also praktisch zu einem zweistufigen Verfahren, bei dem in einer Stufe die reduzierten anorgani schen Schwefelverbindungen und in einer weiteren Stufe die organischen Geruchsstoffe entfernt werden. Ein solches Verfahren hat aber den Nachteil, dass hier der apparative Aufwand, der Platzbedarf und die Betriebskosten deutlich erhöht sind. Bei der Beibehaltung eines einstufigen Verfahrens ist dagegen ein häufiges Austauschen des Filtermaterials bzw. eine Regeneration der Mikroorganismenflora erforderlich, was vorallem bei größeren Anlagen sehr umständlich und kostenintensiv ist.

Aus der EP 0 920 903 A1 ist beispielsweise ein Verfahren zur Reinigung von Abgasen bekannt, bei dem der Volumenstrom des zu reinigenden Gases über ein biologisch aktives Filtermaterial geleitet wird, wobei das Gas mehrere voneinander getrennte, hintereinander geschaltete Kammern mit Filtermaterial durchläuft. Die Kammern können dabei auch übereinander angeordnet und durch luftdurchlässige Trennwände voneinander getrennt sein. Es ist ferner ein Biofiltersystem zur Durchführung des Verfahrens beschrieben, welches aus einem Gehäuse mit Gaseintritts- und Gasaustrittsöffnung sowie einem dazwischen angeordneten Aufnahmeraum zur Aufnahme eines biologisch aktiven Filtermaterials besteht, wobei der Aufnahmeraum in mindestens zwei gasdurchströmbare Kammern unterteilt ist, die strömungstechnisch hinterein ander geschaltet sind und jeweils der Aufnahme von Filtermaterial dienen. Aufgrund des modularen Aufbaus ist es bei dem Verfahren bzw. der Vorrich tung möglich, durch ein Aneinanderfügen einer beliebigen Anzahl von Kammern ein System zu schaffen, welches variabel an unterschiedliche Erfordernisse angepasst werden kann. Ein weiterer Vorteil liegt darin, dass das Filtermaterial bzw. einzelne Module einfach ausgetauscht werden können. Nachteilig ist aber auch hier, dass es bei einem hohen Anteil an reduzierten anorganischen Schwefelverbindungen zu einer Ansäurung des Milieus im Filtermaterial kommt und somit eine gleichzeitige, effektive Entfernung von anorganischen Schwefelverbindungen und organischen Geruchsstoffen nicht möglich ist. Es erfolgt hier also ebenfalls allmählich eine Hemmung bzw. Abtötung der heterotrophen Mikkroorganismen.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, die bestehenden Verfahren und Vorrich tungen dahingehend weiter zu entwickeln, dass die gleichzeitige Entfernung von reduzierten anorganischen Schwefelverbindungen und organischen Geruchsstoffen in einem Prozess und innerhalb einer Vorrichtung bei hohen Standzeiten möglich ist.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch ein Verfahren gelöst, bei dem in dem der Eintrittsöffnung nächstliegenden ersten Abschnitt ein pH-Wert im sauren Bereich und in dem der Austrittsöffnung nächstliegendem zweiten Abschnitt ein pH-Wert im neutralen Bereich eingestellt wird. Innerhalb eines Verfahrens schrittes durchläuft das zu reinigende Gas hierbei zumindest zwei Abschnitte, in denen jeweils unterschiedliche pH-Werte eingestellt sind. Das Gas gelangt nach dem Eintritt in den Behälter zunächst in den ersten Abschnitt, in dem ein saurer pH-Wert vorliegt. In diesem Abschnitt ist das Filtermaterial überwiegend von acidophilen Bakterien besiedelt, zu denen vorallem die Schwefel oxidierenden Bakterien gehören. Es kommt also in diesem ersten Abschnitt überwiegend zum Abbau von reduzierten anorganischen Schwefelverbindun gen, wie beispielsweise Schwefelwasserstoff. Aufgrund des sauren Milieus werden hier säuresensitive Mikroorganismen abgetötet oder zumindest gehemmt, so dass die säuretoleranten Bakterien aufgrund des Selektionsvor teiles optimale Lebensbedingungen vorfinden. Folglich wird im ersten Abschnitt insbesondere Schwefelwasserstoff mit hoher Effizienz aus dem zu reinigenden Gas entfernt. Das bezüglich der Schwefelverbindungen abgereicherte Gas durchläuft im weiteren den zweiten Abschnitt, in dem ein neutraler pH-Wert herrscht. Hier finden vorallem die Mikroorganismen optimale Lebensbedingun gen vor, die organische Geruchsstoffe abbauen können. Aufgrund des konstanten pH-Wertes im neutralen Bereich werden diese Mikroorganismen durch etwaige Nebenprodukte weder geschädigt noch abgetötet, so dass ein effektiver Abbau der organischen Geruchsstoffe auch über einen längeren Zeitraum gewährleistet ist. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren sind in dem Behälter zumindest zwei Abschnitte bezüglich ihres pH-Wertes unterschiedlich eingestellt, so dass das zu reinigende Gas in einem Verfahrensschritt unterschiedlichen Reinigungsstufen unterzogen werden kann. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es daher erstmals möglich, reduzierte anorganische Schwefelverbindungen und organische Geruchsstoffe kombiniert in einem Verfahrensschritt bei sehr hoher Effektivität und Standzeit zu entfernen.

In besonders vorteilhafter Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen, dass dem zweiten Abschnitt zumindest zeitweise Frischwasser oder geklärtes Wasser mit einem pH-Wert im neutralen Bereich zugeleitet wird und die aus dem zweiten Abschnitt austretende Flüssigkeit in den ersten Abschnitt gelangt und diesen durchläuft. Die aus dem ersten Abschnitt abfließende Flüssigkeit wird dann einem Sammelbehälter zugeleitet und aus diesem über eine Filtereinrichtung zumindest zeitweise wieder dem ersten Abschnitt zugeführt, wobei innerhalb des Sammelbehälters die Kontrolle und Einstellung des pH- Wertes erfolgt. Durch die Versorgung des zweiten Abschnittes mit Frischwas ser oder geklärtem Wasser wird einerseits die Bereitstellung der für das Verfahren erforderlichen Feuchtigkeit innerhalb des Filtermateriales gewähr leistet und andererseits ermöglicht, im zweiten Abschnitt dauerhaft einen pH- Wert im neutralen Bereich einzustellen. Der erste Abschnitt verfügt dagegen über einen eigenen Flüssigkeitskreislauf, wobei die aus dem Behälter abfließende Flüssigkeit einem Sammelbehälter zugeführt wird, in dem ein konstanter pH-Wert im sauren Bereich eingestellt werden kann. Die Flüssigkeit wird ausschließlich dem ersten Abschnitt wieder zugeführt, so dass nur hier ein saurer pH-Wert herrscht. Auf diese Weise kann es im zweiten Abschnitt nicht zu einer Ansäurung des Milieus und somit zu einer Schädigung der Mikroorga nismen kommen. Die Einstellung der unterschiedlichen pH-Werte in den beiden Abschnitten wird also dadurch gewährleistet, dass die angesäuerte Flüssigkeit ausschließlich im ersten Abschnitt zirkuliert, während der zweite Abschnitt ausschließlich mit Frischwasser oder geklärtem Wasser versorgt wird. Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird dabei der pH- Wert jeweils so eingestellt, dass der saure pH-Wert im Bereich von pH 1-pH 3 und der neutrale pH-Wert im Bereich von pH 6,5-pH 7,5 liegt.

Durch die Einstellung eines sauren pH-Wertes wird gewährleistet, dass im ersten Abschnitt acidophile, schwefel-oxidierende Bakterien reduzierte anorganische Schwefelverbindungen, beispielsweise Schwefelwasserstoff, unter Bildung von Schwefelsäure aus dem zu reinigenden Gas entfernen. Aufgrund des konstant sauren Milieus innerhalb des ersten Abschnittes erhalten die acidophilen Bakterien einen Selektionsvorteil, so dass die reduzierten Schwefelverbindungen mit hoher Effektivität abgebaut werden. Erfindungsgemäß ist dabei vorgesehen, dass die im ersten Abschnitt gebildete Schwefelsäure zur Einstellung des pH-Wertes im Sammelbehälter eingesetzt wird. Durch die Nutzung der im ersten Abschnitt gebildeten Schwefelsäure sind bei der Einstellung des pH-Wertes im Sammelbehälter allenfalls geringe Korrekturen erforderlich, so dass die Aufrechterhaltung eines sauren Milieus im ersten Abschnitt keinen hohen Aufwand erfordert. Das Zirkulieren der schwefelsäurehaltigen Flüssigkeit gewährleistet darüber hinaus einen insgesamt geringen Wasserbedarf des Verfahrens, da nur geringe Mengen Frischwasser zugeführt werden müssen. Ferner ist eine Abtrennung und Entsorgung der Schwefelsäure nicht erforderlich, was zusätzlich zu günstigen Betriebskosten beiträgt. Zur Stabilisierung des pH-Wertes über eine längere Zeit können dabei der Flüssigkeit im Sammelbehälter Puffersubstanzen zugesetzt werden. Zur Verdünnung der Flüssigkeit können darüber hinaus geringe Mengen Frischwasser oder geklärtes Wasser dem Sammelbehälter zugeführt werden. Während diese Maßnahmen im ersten Abschnitt für den Abbau von anorganischen Schwefelverbindungen sorgen, wird im zweiten Abschnitt durch die Zufuhr von Wasser mit neutralem pH-Wert sichergestellt, dass heterotrophe Mikroorganismen die organischen Geruchsstoffe abbauen können.

Um eine gleichmäßige Verteilung der für das Verfahren erforderlichen Feuchtigkeit zu gewährleisten, ist in vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass dem ersten und dem zweiten Abschnitt die Flüssigkeit über eine oberhalb des Filtermateriales angeordnete Berieselungsvorrichtung zugeführt wird. Die Flüssigkeit wird also gleichmäßig über dem Filtermaterial verteilt und durchdringt dieses aufgrund der Schwerkraft, so dass sie unterhalb des Filtermateriales aufgefangen und weitergeleitet werden kann. Auf diese Weise wird eine gleichmäßige Durchfeuchtung des Filtermateriales sicherge stellt, ohne das es zu einem Rückstau der Flüssigkeit kommen kann. Bei senkrechter Anordnung der Abschnitte im Behälter ist es vorteilhaft, wenn das zu reinigende Gas am unteren Ende des Behälters eingeleitet wird, innerhalb des Behälters durch die übereinander angeordneten Abschnitte nach oben steigt und das gereinigte Gas am oberen Ende des Behälters nach außen tritt. Das Gas steigt also im Behälter unter Druck oder aufgrund des natürlichen Auftriebes nach oben, wobei es sich gleichmäßig im Filtermaterial verteilen kann. Die hindurchsickernde Flüssigkeit und das aufsteigende Gas bewegen sich also in entgegengesetzte Richtungen, was sich positiv auf die Befeuch tung des Gases und den Stoffaustausch auswirkt. Auf diese Weise kann die Effektivität des Reinigungsvorganges weiter gesteigert werden. In dieser Hinsicht kann es auch vorteilhaft sein, das zu reinigende Gas dem ersten Abschnitt über ein Gebläse und/oder einen Gasbefeuchter zuzuführen. Um ein Austrocknen des Filtermaterials zu vermeiden und somit die Effektivität des Verfahrens aufrechtzuerhalten, kann es im weiteren vorteilhaft sein, das zu reinigende Gas vor dem Einleiten in den ersten Abschnitt abzukühlen.

Das Filtermaterial kann zumindest teilweise aus vulkanischem Gestein bestehen, welches eine sehr große Oberfläche aufweist und somit die Ansiedlung der Mikroorganismen und den Stoffaustausch positiv beeinflusst. Das vulkanisch Gestein kann dabei beispielsweise mit Kompost, Torf, Rindenmulch oder Belebtschlamm versetzt werden, da diese Materialien die erforderliche Mikroorganismenflora bereits enthält und somit ein weiteres Animpfen des Filtermaterials überflüssig wird. Alternativ kann das Filtermaterial im ersten Abschnitt auch mit Rein- oder Mischkulturen acidophi ler, schwefel-oxidierender Bakterien und/oder im zweiten Abschnitt mit Mischkulturen heterotropher Bakterien und Pilze angeimpft werden. Die Wahl des Filtermaterials und der Mikroorganismen kann im einzelnen von der Verfügbarkeit des Materials und gegebenenfalls den besonderen Erfordernissen abhängen. So kann beispielsweise das Vorliegen besonderer Verunreini gungen, beispielsweise schwer abbaubarer organischer Geruchsstoffe oder Lösungsmittel, ein gezieltes Animpfen mit spezialisierten Mikroorganismen erforderlich machen. Bei solchen besonderen Erfordernissen könnte beispiels weise auch der pH-Wert in den einzelnen Abschnitten an die Bedürfnisse des jeweiligen Mikroorganismus angepasst werden.

In weiterer Anpassung an spezielle Erfordernisse und zur flexiblen Ausgestal tung des erfindungsgemäßen Verfahrens können vorteilhafterweise zwischen dem ersten und dem zweiten Abschnitt weitere Abschnitte mit Filtermaterial angeordnet sein, welche ebenfalls vom zu reinigenden Gas durchströmt werden. Diese weiteren Abschnitte können gleiche oder unterschiedliche pH- Werte aufweisen, wobei sowohl pH-Werte im neutralen als auch im sauren Bereich eingestellt werden können. Auf diese Weise kann das Verfahren flexibel an unterschiedliche Gegebenheiten und Erfordernisse angepasst und in Bezug auf die Effektivität der Gasreinigung optimiert werden.

Zur Durchführung des Verfahrens ist im weiteren eine Vorrichtung vorgesehen, die aus einem Behälter mit mindestens einer Eintritts- und mindestens einer Austrittsöffnung für das zu reinigende Gas und einem Innenraum besteht, welcher zumindest zwei Abschnitte aufweist, die hintereinander angeordnet und jeweils zumindest teilweise mit einem biologisch aktiven Filtermaterial gefüllt sind. Vorteilhafterweise ist der der Austrittsöffnung nächstliegende zweite Abschnitt an zumindest eine Flüssigkeitsversorgungsleitung ange schlossen und weist der der Eintrittsöffnung nächstliegende Abschnitt einen eigenen Flüssigkeitskreislauf mit Einrichtungen zur Regelung des pH-Wertes auf. Durch diese Ausgestaltung der Vorrichtung ist es möglich, in den beiden Abschnitten unterschiedliche pH-Werte einzustellen, so dass das erfindungs gemäße Verfahren wie oben dargestellt durchgeführt werden kann. Dabei kann dem zweiten Abschnitt über die Flüssigkeitsversorgungsleitung beispielsweise Frischwasser mit neutralem pH-Wert zugeführt werden, so dass hier optimale Bedingungen für die heterotrophen Mikroorganismen herrschen. Dadurch, dass der erste Abschnitt einen eigenen Flüssigkeitskreislauf aufweist, können die beiden Abschnitte separat mit unterschiedlichen Flüssigkeiten versorgt werden. Im ersten Abschnitt kann innerhalb des Flüssigkeitskreislaufes ein konstanter pH-Wert, beispielsweise im sauren Bereich, eingestellt werden. Durch diese vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird ein Filtersystem geschaffen, bei dem innerhalb eines Behälters unterschiedliche Milieubedingungen vorliegen, so dass die unterschiedlichen Mikroorganismen jeweils optimale Lebensbedingungen vorfinden. Hierdurch ist es möglich, innerhalb einer Vorrichtung unterschiedliche Geruchsstoffe durch unterschied liche Mikroorganismen unter unterschiedlichen Milieubedingungen abzubauen. Demzufolge müssen nicht mehrere Filteranlagen nebeneinander aufgestellt werden, in denen nacheinander beispielsweise reduzierte anorganische Verbindungen und organische Geruchsstoffe entfernt werden, so dass sich die erfindungsgemäße Vorrichtung durch einen geringeren Platzbedarf und deutlich verringerte Betriebskosten auszeichnet. Durch die Möglichkeit im ersten Abschnitt einen eigenen Flüssigkeitskreislauf aufrechtzuerhalten wird darüber hinaus der gesamte Flüssigkeitsbedarf der Vorrichtung reduziert, was ebenfalls zur Verringerung der Betriebskosten beiträgt.

In vorteilhafter Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist vorgese hen, dass der erste Abschnitt über eine Abflussleitung an einen Sammelbehäl ter angeschlossen ist, welcher die Einrichtungen zur Regelung des pH-Wertes und zumindest eine Filtervorrichtung enthält, wobei die Filtervorrichtung eine Zuleitung zum ersten Abschnitt aufweist. Dabei kann unterhalb des ersten Abschnittes ein Auffangbecken angeordnet sein, welches über die Abflusslei tung an den Sammelbehälter angeschlossen ist. Das aus dem Behälter bzw. dem ersten Abschnitt austretende Sickerwasser wird einem Sammelbehälter zugeführt und unter Entfernung von unlöslichen Bestandteilen durch die Filtervorrichtung wieder dem ersten Abschnitt zugeführt. Innerhalb des Sammelbehälters erfolgt die Kontrolle und Regulierung des pH-Wertes, so dass dieser kontinuierlich konstant gehalten werden kann. Durch das Auffan gen der aus dem Behälter bzw. dem ersten Abschnitt austretenden Flüssigkeit in einem Sammelbehälter kann zudem der Gesamtbedarf an Frischwasser reduziert werden.

Um eine gleichmäßige Durchfeuchtung in den einzelnen Abschnitten zu gewährleisten, ist in vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass oberhalb des Filtermaterials Berieselungsvorrichtungen angeordnet sind, wobei die Berieselungsvorrichtung des ersten Abschnittes an die Zuleitung der Filtervorrichtung und die Berieselungsvorrichtung des zweiten Abschnittes an die zumindest eine Flüssigkeitsversorgungsleitung angeschlossen ist. Die getrennte Versorgung der Berieselungsvorrichtungen gewährleistet dabei die separate Einstellung der unterschiedlichen pH-Werte in den einzelnen Abschnitten.

In besonderer Ausgestaltung der Vorrichtung ist ferner vorgesehen, dass zwischen dem ersten und dem zweiten Abschnitt weitere Abschnitte mit Filtermaterial angeordnet sind. Hierdurch kann die erfindungsgemäße Vorrichtung flexibel erweitert und somit individuell an unterschiedliche Gegebenheiten und Erfordernisse angepasst werden. Auch in den zusätzlichen Abschnitten kann eine separate Einstellung des pH-Wertes vorgenommen werden, so dass auch diesbezüglich die Flexibilität der Vorrichtung gewährleis tet ist. In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass zwischen den Abschnitten eine wasser- und gasdurchlässige Verbindung besteht. Dabei können die Abschnitte beispielsweise durch wasser- und gasdurchlässige Zwischenböden, beispielsweise Gitternetze, Lochbleche oder Roste, voneinander getrennt sein, wobei das Filtermaterial lose auf den Zwischenböden aufliegt. Eine durchlässige Verbindung durch entspre chend ausgestaltete Zwischenböden zwischen den Abschnitten ist für die erfindungsgemäße Funktion der Vorrichtung erforderlich, da sowohl die Flüssigkeit als auch das zu reinigende Gas frei und ohne nennenswerten Widerstand von einem Abschnitt in den nächsten gelangen muss, um einen effektiven Reinigungsvorgang zu ermöglichen. Durch die Zwischenböden wird dabei eine Durchmischung des Filtermaterials bzw. der darauf angesiedelten Mikroorganismen verhindert, so dass die Unterteilung in Zonen mit unterschiedlicher Abbauaktivität erhalten bleibt. Das Filtermaterial kann hierbei zumindest teilweise aus vulkanischem Gestein bestehen, welches eine sehr große Oberfläche aufweist und daher einerseits den Stoffaustausch erleichtert und andererseits eine große Fläche zur Besiedlung mit Mikroorganismen zur Verfügung stellt. Zur beschleunigten Besiedlung mit der gewünschten Mikroorganismenflora kann dabei das vulkanische Gestein mit Kompost, Torf, Rindenmulch oder Belebtschlamm versetzt sein.

In besonders vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Zwischenböden lose auf dem Filtermaterial aufliegen und somit der Behälter bzw. die Behälterwandungen keinen hohen statischen Anforderungen unterliegt, wobei in besonders vorteilhafter Ausführung im Falle von gewellt ausgeführten Zwischenböden die Berieselungsvorrichtungen unmittelbar in den Zwischenböden integriert sein können. Durch die Integration der Berieselungs vorrichtung in den Zwischenböden kann somit nahezu der vollständige Innenraum des Behälters mit Filtermaterial gefüllt und die Entstehung von ungenutzten Zwischenräumen vermieden werden.

Um die Bedingungen für den Reinigungsvorgang weiter zu verbessern, ist in vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass vor die Eintrittsöff nung ein Gebläse, ein Gasbefeuchter und/oder eine Kühlvorrichtung für das zu reinigende Gas geschaltet ist. Durch ein Befeuchten des Gases vor dem Einleiten in das Filtermaterilal wird die Absorption der Geruchsstoffe durch die Bildung von Aerosolen gefördert und somit der Reinigungsvorgang optimiert. Ein Befeuchten und Kühlen des zu reinigenden Gases verhindert darüber hinaus ein Austrocknen des Filtermaterials und wirkt sich dadurch ebenfalls förderlich auf den Reinigungsprozess aus, da die Mikroorganismen ein wässeriges Milieu benötigen und durch die Bildung eines Biofilms auf dem Filtermaterial die Absorption der Geruchsstoffe verbessert wird.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist schließlich vorgesehen, dass die einzelnen Abschnitte innerhalb des Behälters übereinander angeordnet sind, wobei der erste Abschnitt mit der Eintrittsöffnung für das zu reinigende Gas am unteren Ende und der zweite Abschnitt mit der Austrittsöffnung für das gereinigte Gas am oberen Ende des Behälters angeordnet ist. Eine solche senkrechte Ausrichtung der erfindungsgemäßen Vorrichtung führt zum einen zu einer platzsparenden Konstruktion und fördert zum anderen die Beweglich keit von Flüssigkeit und Gas innerhalb des Behälters. Die Flüssigkeit kann sich innerhalb des Filtermaterials durch die Schwerkraft von oben nach unten bewegen, während das am unteren Ende eingeleitete Gas in entgegengesetzte Richtung nach oben steigt. Für eine optimale Führung von Flüssigkeit und Gas sind also bei einer solchen Konstruktion keine weiteren Maßnahmen erforder lich, was den konstruktiven Aufwand der erfindungsgemäßen Vorrichtung verringert.

Die Erfindung wird im Weiteren anhand der Fig. 1 näher erläutert.

Fig. 1 zeigt die erfindungsgemäße Vorrichtung 1 in einer teilweisen geschnit tenen Seitenansicht. Die Vorrichtung 1 besteht aus einem Behälter 2, welcher einen Innenraum 3 einschließt. Der Behälter 2 weist an seinem unteren Ende eine Eintrittsöffnung 4 für das zu reinigende Gas auf, welches dem Behälter 2 am oberen Ende über eine Austrittsöffnung 5 in gereinigter Form wieder verlassen kann. Der Innenraum 3 weist zwei getrennte Abschnitte 6, 7 auf, die jeweils mit einem Filtermaterial 8 gefüllt sind. Als Filtermaterial 8 dient vulkanisches Gestein, welches eine große Oberfläche aufweist, auf der sich Mikroorganismen ansiedeln können. Das Filtermaterial 8 ist jeweils lose auf Zwischenböden 9, 10 aufgeschüttet. Bei den Zwischenböden 9, 10 handelt es sich um wasser- und gasdurchlässige Böden, die beispielsweise in der Form von Gitternetzen, Lochblechen oder Rosten ausgebildet sein können. Das mit Geruchsstoffen belastete Gas wird mittels des Gebläses 11 über die Zuleitung 12 und die Eintrittsöffnung 4 in den Behälter 2 eingebracht.

In dem Behälter 2 steigt das zu reinigende Gas durch das Filtermaterial 8 nach oben, wobei die Geruchsstoffe vom Filtermaterial 8, insbesondere von dem auf diesem befindlichen Biofilm, absorbiert werden. Die Geruchsstoffe werden dann von den in dem Biofilm angesiedelten Mikroorganismen als Kohlenstoff- oder Energiequelle genutzt und somit abgebaut, so dass das Filtermaterial 8 diesbezüglich regeneriert wird. Das auf diese Weise gereinigte Gas tritt schließlich durch die Austrittsöffnung 5 wieder aus dem Behälter 2 aus.

Der obere, zweite Abschnitt 7 weist oberhalb des Filtermaterials 8 eine Berieselungsvorrichtung 13 auf. Diese Berieselungsvorrichtung 13 dient der Befeuchtung des Filtermaterials 8, wobei die zugeführte Flüssigkeit über dem Filtermaterial 8 gleichmäßig verteilt wird. Die Berieselungsvorrichtung 13 ist über die Flüssigkeitsversorgungsleitung 14 mit der Frischwasserleitung 15 verbunden, so dass dem zweiten Abschnitt 7 Frischwasser bzw. geklärtes Wasser zugeführt werden kann. Dieses Wasser weist einen neutralen pH-Wert auf, so dass innerhalb des zweiten Abschnittes 7 ein neutraler pH-Wert eingehalten werden kann. Der neutrale pH-Wert begünstigt den Stoffwechsel der auf dem Filtermaterial 8 angesiedelten heterotrophen Bakterien und Pilze, die bevorzugt organische Geruchsstoffe abbauen. Folglich erfolgt im zweiten Abschnitt 7 überwiegend die Eliminierung von organischen Geruchsstoffen aus dem belasteten Gas.

Im unteren, ersten Abschnitt 6 ist oberhalb des Filtermaterials 8 ebenfalls eine Berieselungsvorrichtung 16 angeordnet. Durch die Berieselungsvorrichtung 16 wird die zugeführte Flüssigkeit gleichmäßig über dem Filtermaterial 8 verteilt. Darüber hinaus gelangt Wasser aus dem zweiten Abschnitt 7 über den Zwischenboden 9 in den ersten Abschnitt 6. Die gesamte Flüssigkeit benetzt das Filtermaterial 8 im ersten Abschnitt 6, wobei die überschüssige Flüssigkeit nach unten durchsickert und über den Zwischenboden 10 in das Auffangbe cken 17 gelangt. Das Auffangbecken 17 ist über die Abflussleitung 18 an einen Sammelbehälter 19 angeschlossen, so dass das aus dem ersten und zweiten Abschnitt 6, 7 austretende Sickerwasser sich im Sammelbehälter 19 sammelt.

Die im Sammelbehälter 19 befindliche Flüssigkeit wird mittels einer Einrichtung 20 zur Regelung des pH-Wertes auf einen sauren pH-Wert im Bereich von pH 1-pH 3 eingestellt. Darüber hinaus weist das aus dem Behälter 2 austre tende Wasser ohnehin einen sauren pH-Wert auf, da im ersten Abschnitt 6 schwefel-oxidierende Bakterien reduzierte anorganische Schwefelverbindun gen, beispielsweise Schwefelwasserstoff, unter Bildung von Schwefelsäure abbauen. Die hier gebildete Schwefelsäure wird im Sammelbehälter 19 genutzt, einen sauren pH-Wert aufrecht zu erhalten. Darüber hinaus kann dem Sammelbehälter 19 über die Versorgungsleitung 21 zusätzlich Frischwasser zur Verdünnung zugeführt werden. Der Sammelbehälter 19 weist ferner eine Filtervorrichtung 22 auf, welche über die Zuleitung 23 mit der Berieselungsvor richtung 16 des ersten Abschnittes 6 verbunden ist. Mit Hilfe der Filtervorrich tung 22 können unlösliche Bestandteile herausgefiltert werden, die ansonsten zu einer Behinderung des Reinigungsprozesses und einer Verringerung der Standzeit führen könnte. Die im Sammelbehälter 19 auf einen konstanten pH-Wert eingestellte Flüssigkeit wird über die Zuleitung 23 wieder dem Filtermaterial 8 im ersten Abschnitt 6 zugeführt. Durch die Aufrechterhaltung eines sauren pH-Wertes innerhalb des geschlossenen Kreislaufes des ersten Abschnittes 6 erhalten die hier aktiven acidophilen Bakterien einen Selektions vorteil, da alle übrigen Mikroorganismen abgetötet oder zumindest gehemmt werden. Im ersten Abschnitt 6 folgt daher überwiegend der Abbau von reduzierten anorganischen Schwefelverbindungen, wie beispielsweise Schwefelwasserstoff. Die erfindungsgemäße Vorrichtung 1 weist also innerhalb eines Behälters 2 zwei unterschiedliche Abschnitte 6, 7 mit jeweils unterschied lichen Bedingungen hinsichtlich des pH-Wertes auf, so dass eine kombinierte Entfernung von reduzierten Schwefelverbindungen und organischen Geruchs stoffen aus dem belasteten Gas in einem Verfahrensschritt möglich ist. Der Erfolg des Reinigungsvorganges kann dabei durch Messeinrichtungen 24, 25, die vor der Eintrittsöffnung 4 bzw. Austrittsöffnung 5 angebracht sind, kontrol liert werden, so dass gegebenenfalls eine Nachregelung der Anlage erfolgen kann.

Bezugszeichenliste

1

Vorrichtung

2

Behälter

3

Innenraum

4

Eintrittsöffnung

5

Austrittsöffnung

6

erster Abschnitt

7

zweiter Abschnitt

8

Filtermaterial

9

Zwischenboden

10

Zwischenboden

11

Gebläse

12

Zuleitung

13

Berieselungsvorrichtung

14

Flüssigkeitsversorgungsleitung

15

Frischwasserleitung

16

Berieselungsvorrichtung

17

Auffangbecken

18

Abflussleitung

19

Sammelbehälter

20

Einrichtung

21

Versorgungsleitung

22

Filtervorrichtung

23

Zuleitung

24

Messeinrichtung

25

Messeinrichtung

Claims

1. Verfahren zur Reinigung von Gasen, bei dem das zu reinigende Gas durch mindestens eine Eintrittsöffnung in einen Behälter eingeleitet wird, innerhalb des Behälters zumindest zwei hintereinander angeordnete Abschnitte mit ei nem biologisch aktiven Filtermaterial durchläuft und über mindestens eine Austrittsöffnung wieder aus dem Behälter austritt, dadurch gekennzeichnet, dass in dem der Eintrittsöffnung (4) nächstliegenden ersten Abschnitt (6) ein pH-Wert im sauren Bereich und in dem der Austrittsöffnung (5) nächstliegen den zweiten Abschnitt (7) ein pH-Wert im neutralen Bereich eingestellt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dem zweiten Abschnitt (7) zumindest zeitweise Frischwasser oder ge klärtes Wasser mit einem pH-Wert im neutralen Bereich zugeleitet wird und die aus dem zweiten Abschnitt (7) austretende Flüssigkeit in den ersten Ab schnitt (6) gelangt und diesen durchläuft.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die aus dem ersten Abschnitt (6) abfließende Flüssigkeit einem Sam melbehälter (19) zugeleitet und aus diesem über eine Filtereinrichtung (22) zumindest zeitweise wieder dem ersten Abschnitt (6) zugeführt wird, wobei innerhalb des Sammelbehälters (19) die Kontrolle und Einstellung des pH- Wertes erfolgt.

4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der saure pH-Wert im Bereich von pH 1 bis pH 3 und der neutrale pH- Wert im Bereich von pH 6,5 bis pH 7,5 liegt.

5. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass im ersten Abschnitt (6) acidophile, schwefel-oxidierende Bakterien reduzierte anorganische Schwefelverbindungen, beispielsweise Schwefel wasserstoff, unter Bildung von Schwefelsäure aus dem zu reinigenden Gas entfernen.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die im ersten Abschnitt (6) gebildete Schwefelsäure zur Einstellung des pH-Wertes im Sammelbehälter (19) eingesetzt wird.

7. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Flüssigkeit im Sammelbehälter (19) zur Stabilisierung des pH- Wertes Puffersubstanzen zugesetzt werden und/oder dass dem Sammelbe hälter (19) Frischwasser oder geklärtes Wasser zugeführt wird.

8. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass im zweiten Abschnitt (7) heterotrophe Mikroorganismen organische Geruchstoffe abbauen.

9. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass dem ersten Abschnitt (6) und dem zweiten Abschnitt (7) die Flüssigkeit über eine oberhalb des Filtermateriales (8) angeordnete Berieselungsvorrichtung (13, 16) zugeführt wird und/oder dass das zu reinigende Gas am unteren Ende des Behälters (2) eingeleitet wird, innerhalb des Behälters (2) durch die über einander angeordneten Abschnitte (6, 7) nach oben steigt und das gereinigte Gas am oberen Ende des Behälters (2) nach außen tritt.

10. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das zu reinigende Gas dem ersten Abschnitt (6) über ein Gebläse (11) und/oder einen Gasbefeuchter zugeführt wird.

11. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das zu reinigende Gas vor dem Einleiten in den ersten Abschnitt (6) abgekühlt wird.

12. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Filtermaterial (8) zumindest teilweise vulkanischem Gestein besteht und/oder mit Kompost, Torf, Rindenmulch, oder Belebtschlamm versetzt wird.

13. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Filtermaterial (8) im ersten Abschnitt (6) mit Rein- oder Mischkultu ren acidophiler, Schwefel-oxidierender Bakterien und/oder im zweiten Ab schnitt (7) mit Mischkulturen heterotropher Bakterien und Pilze angeimpft wird.

14. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem ersten Abschnitt (6) und dem zweiten Abschnitt (7) weitere Ab schnitte mit Filtermaterial (8) angeordnet sind, welche ebenfalls vom zu reini genden Gas durchströmt werden.

15. Vorrichtung (1) zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 14, bestehend aus einem Behälter mit mindestens einer Eintritts- und mindestens einer Austrittsöffnung für das zu reinigende Gas und einem Innenraum, welcher zumindest zwei Abschnitte aufweist, die hinterein ander angeordnet und jeweils zumindest teilweise mit einem biologisch akti ven Filtermaterial gefüllt sind, dadurch gekennzeichnet, dass der der Austrittsöffnung (5) nächstliegende zweite Abschnitt (7) an zumindest eine Flüssigkeitsversorgungsleitung (14) angeschlossen ist und der der Eintrittsöffnung (4) nächstliegenden erste Abschnitt (6) einen eigenen Flüssigkeitskreislauf mit Einrichtungen (20) zur Regelung des pH-Wertes aufweist.

16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Abschnitt (6) über eine Abflussleitung (18) an einen Sammel behälter (19) angeschlossen ist, welcher die Einrichtungen zur Regelung des pH-Wertes und zumindest eine Filtervorrichtung (22) enthält, wobei die Filter vorrichtung (22) eine Zuleitung (23) zum ersten Abschnitt (6) aufweist.

17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass unterhalb des ersten Abschnittes (6) ein Auffangbecken (17) angeordnet ist, welches über die Abflussleitung (18) an den Sammelbehälter (19) ange schlossen ist.

18. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass in den einzelnen Abschnitten (6, 7) oberhalb des Filtermateriales (8) Berieselungsvorrichtungen (13, 16) angeordnet sind, wobei die Berieselungs vorrichtung (16) des ersten Abschnittes (6) an die Zuleitung (23) der Filtervor richtung (22) und die Berieselungsvorrichtung (13) des zweiten Abschnit tes (7) an die zumindest eine Flüssigkeitsversorgungsleitung (14) ange schlossen ist.

19. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 15 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem ersten (6) und zweiten Abschnitt (7) weitere Abschnitte mit Filtermaterial (8) angeordnet sind.

20. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 15 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Abschnitten (6, 7) eine wasser- und gasdurchlässige Verbindung besteht.

21. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 15 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschnitte (6, 7) durch wasser- und gasdurchlässige Zwischenböden (9, 10), beispielsweise Gitternetze, Lochbleche oder Roste, von einander getrennt sind, wobei das Filtermaterial (8) lose auf den Zwischenbö den (9, 10) aufliegt.

22. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 15 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenböden (9, 10) lose auf dem Filtermaterial aufliegen.

23. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 15-22, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenböden (9, 10) gewellt ausgeführt und die Berieselungsvor richtungen (13, 16) in den Zwischenböden (9, 10) integriert sind.

24. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 15 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass vor die Eintrittsöffnung (4) ein Gebläse (11), ein Gasbefeuchter und/oder eine Kühlvorrichtung für das zu reinigende Gas geschaltet ist.

25. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 15 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Abschnitte (6, 7) innerhalb des Behälters (2) übereinander angeordnet sind, wobei der erste Abschnitt (6) mit der Eintrittsöffnung (4) für das zu reinigende Gas am unteren Ende und der zweite Abschnitt (7) mit der Austrittsöffnung (5) für das gereinigte Gas am oberen Ende des Behälters (2) angeordnet ist.