DE3422045A1 - Process and biofilter device for biological waste air purification - Google Patents
Process and biofilter device for biological waste air purificationInfo
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Abstract
Description
Kennwort: Biofilter mit MischorganPassword: biofilter with mixing device
Verfahren und Biofiltereinrichtung zur biologischen Abluftreinigung Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Biofiltereinrichtung zur biologischen Abluftreinigung, wobei die Abluft durch ein, in einem Filterbehälter eingebrachten Mikroorganismen enthaltendes Festbett geführt wird.Process and biofilter device for biological exhaust air purification The present invention relates to a method and a biofilter device for biological exhaust air purification, with the exhaust air passing through a, in a filter container introduced microorganisms containing fixed bed is performed.
Biofiltereinrichtungen eignen sich zur Reinigung von Abluft, die mit biologisch abbaubaren Schad- und Geruchsstoffen beladen ist. Dabei wird die Abluft durch ein Mikroorganismen enthaltendes Filterbett geleitet. Die am Filtermaterial (Biomasse) adsorbierten Schadstoffe werden von geeigneten Mikroorganismen gebaut. Die Anordnung der Biomasse erfolgt entweder in der Art des sogenannten Festbettfilters oder als Bewegtbettfilter. Beim Festbettfilter werden, wie in "Maschinenmarkt, Würzburg 89 (1983) 77,1760/ 1763" beschrieben, üblicherweise Filterschichthöhen von 0,5 - 1 m Höhe angewandt. Dabei kann es schon nach kurzen Betriebszeiten zur Ausbildung von Kanälen und dadurch zu Durchbrüchen der ungereinigten Abluft kommen. Weiterhin bilden sich im Filterbett nestartige Mikroorganismenkolonien aus, die austrocknen und inaktiv werden, wodurch insgesamt die Leistungsfähigkeit des Filters herabgesetzt wird.Biofilter devices are suitable for cleaning exhaust air that comes with is loaded with biodegradable pollutants and odorous substances. This is the exhaust air passed through a filter bed containing microorganisms. The one on the filter material (Biomass) adsorbed pollutants are built up by suitable microorganisms. The biomass is arranged either in the manner of a so-called fixed bed filter or as a moving bed filter. With the fixed bed filter, as in "Maschinenmarkt, Würzburg 89 (1983) 77.1760 / 1763 ", usually filter layer heights from 0.5 - 1 m high. It can be used after only a short operating time Formation of channels and thereby breakthroughs in the uncleaned exhaust air. Furthermore, nest-like microorganism colonies form in the filter bed, which dry out and become inactive, thereby reducing the overall efficiency of the filter is reduced.
Bei den Bewegtbettfiltern ist es z. B. aus der DE-PS 24 45 315 bekannt, die Filtermasse in einem mehrere Meter hohen zylindrischen Silo, das von der Abluft von unten nach oben durchströmt wird, anzuordnen, wobei ein Teil der Biomasse unten aus dem. Hochbettfilter kontinuierlich ausgeschleust und da nach oben in den Filter wieder aufgegeben wird. Hierzu wird eine aufwendige Räumeinrichtung mit Austragsschnecke am Boden, ein Trogkettenförderer und eine Verteilervorrichtung am Kopf des Hochbettfilters notwendig.In the moving bed filters, it is z. B. from DE-PS 24 45 315 known, the filter mass in a several meter high cylindrical silo, which is removed from the exhaust air is flowed through from bottom to top, to be arranged, with part of the biomass below from the. Loft filter is continuously discharged and there up into the filter is abandoned again. A complex clearing device with a discharge screw is used for this on the floor, a trough chain conveyor and a distribution device at the head of the loft bed filter necessary.
Das auf diese Weise erreichte Umlaufverfahren der Biomasse führt zu einer regelmäßigen Homogenisierung der Biomasse.The biomass circulation process achieved in this way leads to regular homogenization of the biomass.
Daraus resultiert eine bessere Wirksamkeit sowie eine längere Standzeit der Biomasse. Nachteilig bei dieser Konzeption ist jedoch der hohe apparative Aufwand und die damit verbundene höhere Störanfälligkeit.This results in better effectiveness and a longer service life of biomass. However, the disadvantage of this design is the high outlay on equipment and the associated higher susceptibility to failure.
Ausgehend von dem oben beschriebenen Stand der Technik, ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Biofiltereinrichtung zu schaffen, wobei ohne grossen apparativen Aufwand eine gute Wirksamkeit des Filterbettes/Biomasse in einfachster Art und Weise gewährleistet ist.Based on the prior art described above, it is the task the present invention to provide a method and a biofilter device, with a good effectiveness of the filter bed / biomass without great expenditure on equipment is guaranteed in the simplest possible way.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Ansprüchen 2 bis 14 gekennzeichnet.According to the invention, this object is achieved by the characterizing features of claim 1 solved. Further advantageous embodiments of the invention are in claims 2 to 14 marked.
Das Durcheinanderbewegen des Festbettes/der Biomasse innerhalb des Filterbehälters führt vorteilhaft zu einer schnellen und einfachen Homogenisierung des Festbettes/Biomasse, wodurch Kanalbildungen sowie das Auftreten von inaktiven Mikroorganismen-Kolonien vermieden werden. Dies führt vorteilhaft zu einer längeren Standzeit der Biomasse. Darüber hinaus ist das Durcheinanderbewegen in einfachster Art und Weise konstruktiv realisierbar, so daß eine Biofiltereinrichtung geschaffen wird, deren apparativer Aufwand wesentlich geringer ist als bei den bisher bekannten Bewegtbettfiltern, wodurch Herstell- und Investitionskosten ebenfalls geringer sind.The mixing of the fixed bed / biomass within the Filter container advantageously leads to quick and easy homogenization of the fixed bed / biomass, thereby channeling as well as the occurrence of inactive Microorganism colonies are avoided. This advantageously leads to a longer one Service life of the biomass. In addition, it is very easy to move around Constructively feasible way, so that a biofilter device is created is, whose equipment expenditure is significantly lower than with the previously known Moving bed filters, which means that manufacturing and investment costs are also lower.
Gemäß der Erfindung erfolgt das Durcheinanderbewegen des Festbettes/Biomasse innerhalb des Filterbehälters bevorzugt in Intervallen, wobei sich als besonders günstig herausgestellt hat, wenn die Dauer der Festbettbewegung zwischen ,.,1 und und 1so Minuten beträgt und die Festbettwegungen im Abstand von . ... bis .1.0. Tagen erfolgen.According to the invention, the fixed bed / biomass is moved through one another inside the filter container preferably at intervals, being found to be particularly has shown favorable if the duration of the fixed bed movement between,., 1 and and 1so minutes and the fixed bed movements at a distance of. ... to .1.0. Days.
In den Zeichnungen sind besonders vorteilhafte erfindungsgemäß Biofiltereinrichtungen dargestellt, bei denen nach der Erfindung das Festbett/Biomasse innerhalb des Filterbehälters durcheinander bewegt wird. Es zeigen Fig. 1 - 5 verschiedene Biofiltereinrichtungen nach der Erfindung im Längsschnitt.Particularly advantageous biofilter devices according to the invention are shown in the drawings shown in which, according to the invention, the fixed bed / biomass within the filter container is moved in a mess. FIGS. 1-5 show different biofilter devices according to the invention in longitudinal section.
In den Fig. 1 - 5 ist die Biofiltereinrichtung in ihrer Gesamtheit mit 10 bezeichnet. Die Biofiltereinrichtung 10 weist einen Filterbehälter 11 auf, der ein Mikroorganismen enthaltendes Festbett (Biomasse) 12 zur biologischen Abluftreinigung aufweist. An den Filterbehälter 11 sind ferner ein Ablufteintritt 13 sowie ein Luftaustritt 14 vorgesehen.The biofilter device is shown in its entirety in FIGS. 1-5 denoted by 10. The biofilter device 10 has a filter container 11, the fixed bed (biomass) 12 containing a microorganisms for biological exhaust air purification having. On the filter container 11 are also a Exhaust air inlet 13 and an air outlet 14 are provided.
Erfindungsgemäß ist zur radialen und/oder axialen Durch mischung des Festbettes 12 innerhalb des Festbettes 12 mindestens ein,vorzugsweise drehbares,Misch- und/oder Förderorgan 15 angeordnet. Das Misch- und/oder Förderorgan 15 ist vorzugsweise zentral (Achse A-A) im Filterbehälter 11 befestigt. Bei sehr großen Behälterquerschnitten können vorteilhaft auch mehrere Misch- und/oder Förderorgane innerhalb eines einzigen Filterbehälters 11 angeordnet werden. Wie Fig. 1 zeigt, ist das Misch- und/oder Förderorgan 15 bevorzugt als Schnecke ausgebildet. Die Schnecke kann offen oder teilweise ummantelt (siehe Fig.According to the invention is for the radial and / or axial mixing of the Fixed bed 12 within the fixed bed 12 at least one, preferably rotatable, mixing and / or conveyor element 15 arranged. The mixing and / or conveying element 15 is preferred attached centrally (axis A-A) in the filter container 11. For very large tank cross-sections can also advantageously have several mixing and / or conveying elements within a single one Filter container 11 are arranged. As FIG. 1 shows, this is mixing and / or Conveyor element 15 is preferably designed as a screw. The snail can be open or partially covered (see Fig.
2, Mantel 16) sein und auf einer senkrechten Welle 17 mit vorzugsweise obenliegendem Antrieb 18 im Filterbehälter 11 angeordnet. Zur Vermeidung eines gasseitigen Kurzschlußes, ist die Schnecke 15 bevorzugt als Bandschnecke ausgeführt, dabei ist es vorteilhaft den Schneckengang, wie Fig. 1 und 3 zeigen,mehrfach zu unterbrechen, so daß die axiale Förderung der Biomasse auf mehrere Bereiche 19,20,21 aufgeteilt ist undevtl. wie bei Fig. 1, dazwischen nichtfördernde Bereiche 22 vorgesehen sind. Das Misch- und/oder Förderorgan 15 kann vorteilhaft auch aus einzelnentRührorganen 23,s.Fig.4, oder schräg angestellten Blechen 24 ähnlich einer Flugschar, s.2, jacket 16) and on a vertical shaft 17 with preferably overhead drive 18 arranged in the filter container 11. To avoid a gas-side Short circuit, the worm 15 is preferably designed as a belt worm, it is it is advantageous to interrupt the worm thread several times, as shown in FIGS. 1 and 3, so that the axial promotion of the biomass is divided into several areas 19, 20, 21 is undevtl. As in FIG. 1, non-conveying areas 22 are provided therebetween. The mixing and / or conveying element 15 can advantageously also consist of individual stirring elements 23, see Fig. 4, or inclined sheets 24 similar to a flight cluster, see.
Fig. 5, bestehen. Dabei wird das Misch- und/oder Förderorgan 15 vorzugsweise so ausgebildet, daß die Biomasse im inneren Bereich des Filterbehälters 11 eine Axialbewegung nach oben Pfeilrichtung B erfährt. Es ist jedoch auch möglich, beispielsweise die Stege der Bandschnecke so auszuführen, daß sie bis in die Nähe der Behälterwand führen. Wegen des größeren Drehmomentes sind hierzu kurze Abschnitte bzw. kleinere Pflugscharen 24 oder Leitschaufeln zweckmäßig. Um Verfestigungen des Festbettes/Biomasse zu vermeiden, ist dann die Förderrichtung im Randbereich des Behälters nach oben gerichtet, wie Fig. 5 Pfeilrichtung C veranschaulicht.Fig. 5 exist. The mixing and / or conveying element 15 is preferred designed so that the biomass in the inner region of the filter container 11 a Axial movement upwards arrow direction B experiences. However, it is also possible, for example execute the webs of the conveyor screw so that they are close to the container wall to lead. Because of the greater torque, short sections or smaller ones are required for this Ploughshares 24 or guide vanes useful. To solidify the fixed bed / biomass To avoid this, the conveying direction in the edge area of the container is upwards directed, as Fig. 5 arrow direction C illustrates.
Der Filterbehälter 11 ist vorzugsweise als aufrecht stehender zylindrischer Behälter ausgebildet und hat einen gasdurchlässigen Boden 25 oder Öffnungen 26, die im unteren Bereich des Behälters angeordnet sind und das Gas zu- oder abführen können. Der Querschnitt des Behälters ist wie z. B. Fig. 2 zeigt im unteren Bereich kleiner als im oberen Bereich, so daß eine siloförmige Ausbildung des Behälters entsteht. Auch ein flacher Behälterboden 27 ist möglich. In diesem Falle ist es vorteilhaft wenn das Misch-und/oder Förderorgan 15 mindestens einen Räumarm 28 enthält, der im Bodenbereich 29 für eine Durchmischung sorgt.The filter container 11 is preferably an upright cylindrical one Container formed and has a gas-permeable bottom 25 or openings 26, which are arranged in the lower area of the container and supply or discharge the gas can. The cross section of the container is such. B. Fig. 2 shows in the lower area smaller than in the upper area, so that a silo-shaped design of the container arises. A flat container bottom 27 is also possible. In this case it is advantageous if the mixing and / or conveying element 15 contains at least one clearing arm 28, which ensures thorough mixing in the bottom area 29.
Der Räumarm 28 kann mit dem Misch- und/oder Förderorgan 15 auf einer Welle sitzen oder separat angetrieben sein. Ein am oberen Ende der Welle 17 angeordneter Verteilarm 33 verhindert die Ausbildung eines Böschungskegels. Bei schwerfließendem Filtermaterial sind die Behälterwände 30 in der Weise geneigt, daß sich nach unten hin eine leichte Querschnittsvergrößerung er gibt, wie Fig. 3 zeigt. In Fig. 4 ist eine liegende Anordnung #eines zylindrischen Filterbehälters 11 veranschaulicht, bei dem das Durcheinanderbewegen der Biomasse durch einen oder mehrere Rührorgane 23 erfolgt.The clearing arm 28 can with the mixing and / or conveying element 15 on a Sit shaft or be driven separately. One arranged at the upper end of the shaft 17 Distribution arm 33 prevents the formation of a slope cone. For difficult-to-flow Filter material, the container walls 30 are inclined in such a way that it extends downwards there is a slight increase in cross section, as FIG. 3 shows. In Fig. 4 is illustrates a lying arrangement # of a cylindrical filter container 11, in which the mixing of the biomass by one or more agitators 23 takes place.
Bei den Ausführungsbeispielen gemäß Fig. 1, 3, 4 und 5 ist der Ablufteintritt 13 am Behälterboden 25 angeordnet, so daß die zu reinigende Abluft das Festbett/die Biomasse von unten nach oben durchströmen kann. Beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 ist der Ablufteintritt 13 für das Abgas am Oberteil des Behälters angeordnet, so daß das Abgas das Festbett von oben nach unten durchströmt, was bei diesem Ausführungsbeispiel im Hinblick auf die Verkleinerung des Querschnittes im unteren Bereich und die dadurch erfolgte Verdichtung des Filtermaterials/Biomasse besonders günstig ist.In the exemplary embodiments according to FIGS. 1, 3, 4 and 5, the exhaust air inlet is 13 arranged on the container bottom 25, so that the exhaust air to be cleaned the fixed bed / the Biomass can flow through from bottom to top. In the embodiment according to FIG. 2 the exhaust air inlet 13 for the exhaust gas is arranged on the upper part of the container, so that the exhaust gas flows through the fixed bed from top to bottom, which in this embodiment with regard to the reduction of the cross-section in the lower area and the resulting Compaction of the filter material / biomass that has taken place is particularly favorable.
Je nach Beschaffenheit des Abgasstromes kann es zweckmäßig sein, innerhalb des Behälters eine Befeuchtungseinrichtung vorzusehen, die das Festbett auf einen optimalen Feuchtegehalt einstellen kann. Die Einrichtung kann, wie Fig. 1 zeigt, z. B. aus einer Wasserdüse 34 bestehen, die von einer nicht näher dargestellten Druckverlust/Messeinrichtung oder einem nicht dargestellten Feuchtmesser gesteuert wird.Depending on the nature of the exhaust gas flow, it can be appropriate be, to provide a humidifier inside the container, which the fixed bed can adjust to an optimal moisture content. The device can, as Fig. 1 shows e.g. B. consist of a water nozzle 34, which is not shown by a Pressure loss / measuring device or a moisture meter, not shown, controlled will.
Da das Festbett/Biomasse je nach Belastung erfahrungsgemäß nach einigen Monaten oder Jahren ausgewechselt werden muß, sind am Filterbehälter, wie in Fig. 1 dargestellt, Einrichtungen zum Ausbringen der Biomasse am Behälter 11 angebracht. Besonders geeignete Einrichtungen sind hierzu Austragsschnecken 31 (Fig. 1) oder Schleusen. Das Einbringen des Filtermaterials kann über Öffnungen 32 oder Schleusen im Behälter 11 erfolgen. Mit den beschriebenen Einrichtungen ist es auch möglich, die-Biomasse 12 quasi kontinuierlich auszutauschen. Man kann so die Stämme geeigneter Mikroorganismen erhalten und braucht den Betrieb nicht zu unterbrechen. Bei den in den Fig. 1 bis 5 dargestellten Biofiltereinrichtungen erfolgt beim Drehen des Misch- und/oder Förderorgans innerhalb des Filterbehälters 11 eine Durchmischung/Umrühren/Durcheinanderbewegen der Biomasse, wodurch in besonders einfacher Art und Weise eine Homogenisierung und damit gute Wirksamkeit des Festbettes/der Biomasse bei relativ kleinem apparativen Aufwand erreicht wird.Since experience shows that the fixed bed / biomass after a few Must be replaced months or years, are on the filter container, as in Fig. 1, devices for discharging the biomass are attached to the container 11. Particularly suitable devices for this are discharge screws 31 (FIG. 1) or Locks. The filter material can be introduced via openings 32 or locks take place in the container 11. With the facilities described, it is also possible to to exchange the biomass 12 quasi continuously. One can make the tribes more suitable Microorganisms are preserved and do not need to interrupt operations. Both 1 to 5 shown biofilter devices takes place when turning the Mixing and / or conveying member within the filter container 11 a thorough mixing / stirring / moving through one another the biomass, whereby a homogenization in a particularly simple manner and thus good effectiveness of the fixed bed / biomass with relatively small equipment Effort is achieved.
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