DE4021143A1 - Biologische abgasreinigungsanlage, insbesondere abluftreinigungsanlage - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine biologische Abgasreinigungs­ anlage, insbesondere Abluftreinigungsanlage, bei welcher das zu reinigende Abgas durch ein Festbett (Biobett) aus Mikroorganismen enthaltendem Nährbodenmaterial bei Anwesenheit einer vorbestimmten Luftfeuchte geleitet wird.

Industrielle, organisch belastete Abgase, die den Krite­ rien großer Mengen kleiner Schadstoffkonzentrationen und biologischer Abbaubarkeit derselben genügen, kommen für die biologische Abgasreinigung in Betracht. Die Schadstoffkonzentrationen solcher Abgase lassen keine selbskatalytische, autotherme (d. h. ohne Stützfeuerung) Verbrennung und wegen der Anlagendimensionierung auch keine Adsorption an Aktivkohle zu.

Aus diesem Grund verwendet man zur Reinigung derartiger industrieller, organisch belasteter Abgase biologische Abgasreinigungsanlagen der eingangs erwähnten Art, bei denen man die Abgase durch das Mikroorganismen enthal­ tende Biobett leitet. In dem Biobett erfolgt durch die Mikroorganismen der biologische Schadstoffabbau. Die Aufgabe des Biobettes besteht in der Biokompatibilität seiner Inhaltsstoffe, in der Pufferung von pH-Wert­ schwankungen und in der Stabilität seines Aufbaues, um definierte Abgasverweilzeiten zu erhalten. Durch eine vorbestimmte Luftfeuchte wird die Biozönose in dem Biobett aufrechterhalten. Das Biobett in einer der­ artigen Abgasreinigungsanlage, auch Bioreaktor genannt, enthält derzeit als Nährbodenmaterial für die Mikroorga­ nismen hauptsächlich Rindenmulch oder auch Torf und kann zusätzlich auch mit Schichtenreisig ausgestattet werden, wobei letzteres hauptsächlich zur Lockerung des Biobettes und Erhöhung der Gasdurchlässigkeit vorge­ sehen ist. Die Lebensdauer eines derartigen Biobettes liegt z. Zt. bei etwa zwei Jahren. Infolge der Tätigkeit der Mikroorganismen wird das Nährbodenmaterial allmäh­ lich so zersetzt, daß das Biobett ähnlich wie ein Kom­ posthaufen in sich zusammensinkt. Hierdurch wird der Strömungswiderstand erhöht. Um den gleichen Abgasdurch­ satz zu erreichen, muß der Druck, mit dem das Abgas durch das Biobett geleitet wird, erhöht werden. Es ergibt sich hierdurch eine höhere Strömungsgeschwindigkeit bei ver­ ringerter Biobetthöhe, damit eine geringere Verweilzeit des Abgases im Biobett und hierdurch auch eine schlech­ tere Reinigungswirkung. Ferner kann durch Betriebsstörun­ gen oder bei ungenügender Leistung der Luftbefeuchtigungs­ anlage, mit der die Abgase vor dem Eintritt in das Biobett auf die erforderliche Luftfeuchte gebracht werden, das Biobett austrocknen und hierdurch die in ihm enthaltenen Mikroorganismen zumindest teilweise abgetötet werden. Auch ein Zuviel an Abgasen kann zu einer Abtötung von Mikroorganismen führen. Die Abtötung von Mikroorganismen hat wiederum eine verringerte Reinigungswirkung zur Folge und kann bis zum Totalausfall der biologischen Reinigung führen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine bio­ logische Abgasreinigungsanlage, insbesondere Abluftreini­ gungsanlage, der eingangs erwähnten Art zu schaffen, bei der das Biobett eine hohe Lebensdauer mit gleichbleibend guter Reinigungswirkung und Gasdurchlässigkeit aufweist.

Dies wird nach der Erfindung dadurch erreicht, daß das Biobett eine Mischung aus Nährbodenmaterial und Porenbe­ tongranulat mit Korngrößen im wesentlichen von 2 bis 25 mm enthält.

Das Porenbetongranulat hat im Biobett eine vielfache Funk­ tion. Es stabilisiert die Bettstruktur, d. h. das Zusammen­ sinken des Bettes wird verhindert bzw. zumindest verrin­ gert. Es bleiben damit die Betthöhe und die Gasdurchlässig­ keit des Biobettes bzw. der Strömungswiderstand desselben im wesentlichen konstant, so daß sich auch nach längerer Betriebszeit die Reinigungswirkung nicht verringert. Das Porenbetongranulat schafft im Biobett zusätzlichen Sied­ lungs- und Reaktionsraum für die Mikroorganismen. Da Poren­ betongranulat ferner in der Lage ist, große Mengen von Feuchtigkeit zu speichern und im Bedarfsfalle wieder ab­ zugeben, verhindert es bei Betriebsstörungen oder ungenü­ gender Befeuchtung der zu reinigenden Abgase ein Austrock­ nen des Biobettes. Porenbetongranulat ist aufgrund seiner adsorptiven Eigenschaften in der Lage, Spitzen der Schad­ stoffkonzentration abzupuffern und so die Mikroorganismen vor einem Zuviel an "Futter" zu bewahren. Schließlich ver­ hindert das Porenbetongranulat durch seine leicht basische Reaktion eine Übersäuerung des Biobettes.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Die Erfindung wird in folgendem, anhand eines in der Zeich­ nung dargestellten Ausführungsbeispieles, näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 die Prinzipzeichnung einer Abgasreinigungsanlage,

Fig. 2 den Aufbau eines vorteilhaften Bioreaktors im Horizontalschnitt.

Aus einer Werkshalle 1 oder dgl. wird mittels des Venti­ lators 2 Schadstoffe enthaltende Abluft abgesaugt. Diese durchströmt einen Luftbefeuchter 4, in welchem die Abluft auf eine vorbestimmte, den biologischen Schadstoffabbau besonders begünstigende Luftfeuchte gebracht wird. Durch geeignete bekannteEinrichtungen wird außerdem dafür ge­ sorgt, daß die Temperatur und der Druck der Abluft im wesentlichen konstant gehalten wird, bevor die Abluft in einen Luftverteiler 4 einströmt. Von dem Luftverteiler strömt die Abluft durch einen, den Bioreaktor 5 nach un­ ten abgrenzenden, gasdurchlässigen Boden 6, z. B. einem sogenannten Spaltenboden.

Der Aufbau des Bioreaktors 5 ist als Beispiel in Fig. 2 dargestellt, wobei auch andere Aufbauten denkbar sind. Entscheidend ist lediglich, daß der Bioreaktor ein Fest­ bett oder Biobett aufweist, bestehend aus Nährbodenmate­ rial für Mikroorganismen und die im Nährbodenmaterial angesiedelten Mikroorganismen selbst. Das Biobett muß außerdem eine ausreichende Gasdurchlässigkeit aufweisen, damit das Abgas oder die Abluft mit einer vorbestimmten Verweildauer im Biobett dieses durchströmt und dann nach oben aus dem Biobett austritt.

Bei dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist über dem Luftverteiler 4 ein Spaltenboden 6 vorgesehen. Auf dem Spaltenboden ist eine Basisschicht 7 angeordnet. Diese Basisschicht 7 kann aus reinem Nährbodenmaterial, wie z. B. grobem Rindenmulch mit Stückgrößen von 20-100 mm, oder auch Torf bestehen.

Vorteilhaft ist es auch, wenn die Basisschicht 7 aus Poren­ betongranulat mit einer Korngröße von bis zu etwa 25 mm besteht. Die kleinste Korngröße richtet sich nach der Spaltbreite des Spaltbodens 6 und muß größer sein als die Spaltbreite, da sonst zumindest ein Teil des Porenbeton­ granulats durch den Spaltboden fällt oder diesen verstopft. Wenn Porenbetongranulat als Basisschicht verwendet wird, dann dient das Porenbetongranulat auch als Konzentrations­ puffer. Die Basisschicht 7 kann etwa 100 mm hoch sein.

Über der Basisschicht 7 ist eine Hauptschicht 8 in einer Schichthöhe von beispielsweise etwa 500 mm angeordnet. In dieser Hauptschicht sind die Mikroorganismen angesie­ delt und hier findet auch im wesentlichen die biologi­ sche Abgas- oder Abluftreinigung statt. Die Hauptschicht 8 enthält eine Mischung aus Nährbodenmaterial und Porenbeton­ granulat mit Korngrößen im wesentlichen von 2 bis 25 mm, vorzugsweise im wesentlichen von 4 bis 8 mm. Als Nährboden­ material kann z. B. Rindenmulch in Stückgrößen bis zu 30 mm oder gegebenenfalls auch Torf verwendet werden. Auch andere bekannte Nährbodenmaterialien gemischt mit Porenbetongranu­ lat sind möglich.

Um die Entwicklung und Tätigkeit der Mikroorganismen zu begünstigen, sollte das Porenbetongranulat einen pH-Wert unter 9, vorzugsweise bei etwa 7 bis 8, aufweisen. Da Porenbetongranulat aus normalem Porenbeton, insbesondere Gasbeton, wie er in der Bauindustrie verwendet wird, einen höheren pH-Wert aufweist, ist es zweckmäßig, den pH-Wert des Porenbetongranulats vor dessen Verwendung für den vor­ gesehenen Zweck durch Waschen, CO₂-Begasung oder Säurebe­ handlung abzusenken.

Die Mischung aus Nährbodenmaterial und Porenbetongranulat in der Hauptschicht 8 sollte volumensmäßig im Verhältnis 5 : 1 bis 1 : 5, vorzugsweise 4 : 2 bis 2 : 4, bestehen. Auch ein Mischungsverhältnis 1 : 1 kann vorteilhaft sein.

Eine Möglichkeit, die Mischung aus Nährbodenmaterial und Porenbetongranulat herzustellen, besteht darin, daß man zunächst das Porenbetongranulat beispielsweise aus Abfäl­ len, wie sie bei der Porenbetonherstellung als Baustoff entstehen, zerkleinert, die gewünschten Größen aussiebt, und dann mit Nährbodenmaterial mischt.

Eine andere Möglichkeit besteht darin, daß die Mischung bereits bei der eigentlichen Porenbetonherstellung erfolgt, indem man Porenbeton speziell zur Verwendung als Biobett in Abgasreinigungsanlagen erzeugt. Bei dieser Art der Her­ stellung wird zunächst, ähnlich wie bei der Herstellung von Porenbeton, der als Baustoff verwendet werden soll, eine gießfähige Masse aus Bindemittel, enthaltend Zement und/oder Kalk, Zuschlagstoffen, insbesondere Quarzmehl mit Gas- oder Schaumbildner, Hilfsstoffen und Wasser, her­ gestellt und dann diese Frischbetonmischung mit Humussub­ strat, wie z. B. Rindenmulch, Torf, Stroh und dgl., ver­ mischt. Nachdem die Masse angesteift ist, wird sie gegebe­ nenfalls in kleine Blöcke zerschnitten und dann dampf­ druckgehärtet. Nach der Dampfdruckerhärtung erfolgt die Zerkleinerung und Aussiebung der gewünschten Korngrößen. Das so erzeugte Porenbetongranulat enthält das Nährboden­ material für die Mikroorganismen.

Um die Entwicklung der Mikroorganismen zu begünstigen, kann man das Gasbetongranulat auch mit einer Nährstoff­ lösung tränken. Gegebenenfalls ist es auch denkbar, rei­ nes Gasbetongranulat mit dem angegebenen Korngrößenbereich nur mit Nährstofflösung für die Mikroorganismen zu trän­ ken. Das die Nährstoffe enthaltende Porenbetongranulat selbst bildet dann den Nährboden für die Mikroorganismen.

Wenn man den Bioreaktor zur Platzeinsparung beispielsweise auf einem Flachdach anordnet, dann ist es zweckmäßig, über der Hauptschicht 8 eine Deckschicht 9 von beispielsweise 100 mm Höhe aus reinem Porenbetongranulat anzuordnen. Diese Deckschicht 9 verhindert zusätzlich eine Austrocknung der Hauptschicht 8. Die Korngröße des Porenbetongranulats in der Deckschicht sollte im wesentlichen 0,5 bis 8 mm, vorzugsweise 0,5 bis 3,5 mm, betragen.

Die Deckschicht 9 wird vorteilhaft als Pflanzschicht für eine Begrünung 10, insbesondere für Rasen, verwendet. In der DE 39 12 872 C1 ist ein vorteilhaftes Verfahren zur Begrünung von Dachflächen, insbesondere Flachdächern, beschrieben, welches inbesondere für die Begrünung einer aus Porenbeton bestehenden Pflanzschicht geeignet ist.

Claims (17)

1. Biologische Abgasreinigungsanlage, insbesondere Abluft­ reinigungsanlage, bei welcher das zu reinigende Abgas durch ein Festbett (Biobett) aus Mikroorganismen ent­ haltendem Nährbodenmaterial bei Anwesenheit einer vor­ bestimmten Luftfeuchte geleitet wird, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Biobett (5, 8) eine Mischung aus Nährbodenmaterial und Porenbetongranulat mit Korngrößen im wesentlichen von 2 bis 25 mm enthält.

2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischung aus Nährbodenmaterial und Porenbetongra­ nulat volumenmäßig im Verhältnis 5 : 1 bis 1 : 5 be­ steht.

3. Anlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischung aus Nährbodenmaterial und Porenbetongra­ nulat volumenmäßig im Verhältnis 4 : 2 bis 2 : 4 be­ steht.

4. Anlage nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischung volumenmäßig zur Hälfte aus Nährboden­ material und zur anderen Hälfte aus Porenbetongranulat besteht.

5. Anlage nach mindestens einem der Ansprüche 1-4, da­ durch gekennzeichnet, daß das Porenbetongranulat Korn­ größen im wesentlichen von 4 bis 8 mm aufweist.

6. Anlage nach mindestens einem der Ansprüche 1-5, da­ durch gekennzeichnet, daß die Mischung aus Nährboden­ material und Porenbetongranulat aus gebrochenem Poren­ betonmaterial besteht, bei dem der gießfähigen Frisch­ betonmischung Humussubstrat beigemischt wurde und der Porenbeton anschließend einer in üblicher Weise Dampf­ durchbehandlung unterzogen wurde.

7. Anlage nach mindestens einem der Ansprüche 1-6, da­ durch gekennzeichnet, daß das Porenbetongranulat mit Nährstofflösung für die Mikroorganismen getränkt ist.

8. Anlage nach mindestens einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Porenbeton­ granulat einen abgesenkten pH-Wert unter 9, vorzugs­ weise etwa 7-8, aufweist.

9. Anlage nach mindestens einem der Ansprüche 1-8, da­ durch gekennzeichnet, daß das Biobett (5) eine unter­ ste Basisschicht (7) von reinem Nährbodenmaterial oder reinem Porenbetongranulat und darüber eine Hauptschicht (8) aus einer Mischung aus Nährbodenmaterial und Poren­ betongranulat aufweist.

10. Anlage nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Basisschicht (7) etwa 100 mm hoch ist.

11. Anlage nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Korngröße des Porenbetongranulats der Basisschicht (7) größer ist als die Spaltbreite eines die Basis­ schicht tragenden Spaltbodens (6).

12. Anlage nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Hauptschicht (8) etwa 500 mm hoch ist.

13. Anlage nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß über der Mischung aus Nähr­ bodenmaterial und Porenbetongranulat eine Deckschicht (9) aus reinem Porenbetongranulat vorgesehen ist.

14. Anlage nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Deckschicht (9) als Pflanzschicht für eine Begrü­ nung (10), insbesondere für Rasen, vorgesehen ist.

15. Anlage nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Porenbetongranulat der Deckschicht (9) Korn­ größen im wesentlichen von 0,5 bis 8 mm, vorzugsweise 0,5 bis 3,5 mm, aufweist.

16. Anlage nach mindestens einem der Ansprüche 13-15, dadurch gekennzeichnet, daß die Deckschicht (9) etwa 100 mm hoch ist.

17. Anlage insbesondere nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Biobett (5) aus mit Nährstofflösung für die Mikroorganismen getränktem Porenbetongranulat mit Korngrößen im wesentlichen von 2 bis 25 mm besteht.