DE9115115U1

DE9115115U1 - Biofilteranlage

Info

Publication number: DE9115115U1
Application number: DE9115115U
Authority: DE
Original assignee: H Seus & Co Systemtechnik Kg 2940 Wilhelmshaven De GmbH
Current assignee: H Seus & Co Systemtechnik Kg 2940 Wilhelmshaven De GmbH
Priority date: 1991-12-05
Filing date: 1991-12-05
Publication date: 1992-02-06
Anticipated expiration: 2001-12-06

Description

Patentanwälte European Patent Attorneys

Dipl.-Ing. Günther Eisenführ Dipl.-Ing. Dieter K. Speiser Dipl.-Ing. Joachim Strasse* Dr.-Ing. Werner W. Rabus Dipl.-Ing. Jürgen Brügge Dipl.-Chem. Dr. Walter Maiwald* Dipl.-Ing. Jürgen Klinghardt

European Patent Attorney Dipl.-Phys. R. Michael Janotte

Ihr Zeichen

Seus Neuanmeldung

Unser Zeichen S 1677

Bremen

3. Dezember 1991

H. Seus GmbH & Co. Systemtechnik KG
Banter Weg 13, 2940 Wilhelmshaven

Biofilteranlage

Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine Biofilteranlage zur Reinigung von Gasen, insbesondere Luft, mit mindestens einem Biofilter, der biologisch aktiven Stoff aufweisendes Trägermaterial enthält, durch das die Gase hindurchgeleitet werden.

Solche Biofilteranlagen sind bekannt und werden zur Reinigung von mit Schadstoffen beladenen Abgasvolumenströmen eingesetzt. Voraussetzung ist natürlich eine biologische Abbaubarkeit der enthaltenen Schadstoffe, wobei auch nicht wasserlösliche Stoffe abgebaut werden können.

JK/as

Martinistrasse 24 · D-28OO Bremen &igr; -Telefon O42I-328O37 Fax O4ii-326834 Telex 2 44 020 fepatd · Datex-P4542104321

Biofilter mit organischem oder polymerem Trägermaterial sind bekannt. Jedoch bereiten diese Materialien bei ihrer Herstellung und/oder ihrer Entsorgung Probleme hinsichtlich der Umweltverträglichkeit.

Mit Hilfe der Erfindung wurde nun gefunden, das Trägermaterial aus Glaskörpern zu bilden, die eine im wesentlichen rauhe Oberfläche besitzen, an der der biologisch aktive Stoff haftet.

Das Trägermaterial besteht demnach gemäß der Erfindung aus Glaskörpern. Bei der Herstellung werden keine Lösungsmittel oder andere Schadstoffe benötigt. Auch läßt sich Glas problemlos recyclen, ohne daß Schadstoffe an die Umwelt abgegeben werden. Dadurch ist ein solches Trägermaterial ökologisch empfehlenswert und umweltfreundlich.

Das aus Glaskörpern gebildete Trägermaterial zeichnet sich durch gute physikalische, chemische und thermische Eigenschaften und insbesondere durch seine hohe mechanische und chemische Beständigkeit aus. Das Material ist insbesondere alterungsbeständig, frei von Fremdstoffen und unbrennbar (Brandklasse Al DIN 14 02). Eine Verursachung von Allergien ist nicht bekannt. Im Gegensatz zu z.B. polymeren Trägermaterialien wird kein späterer, umweltbelastender Problemmüll erzeugt.

Das weitere Merkmal der Erfindung besteht darin, daß die einzelnen Glaskörper des Trägermaterials eine im wesentlichen rauhe Oberfläche besitzen. Aufgrund dieser Oberflächenstruktur wird den Glaskörpern ein gutes mechanisches Haftvermögen zur Ansiedelung des biologisch aktiven Stoffes bzw. der Mikroorganismen verliehen. Bei

dem erfindungsgemaßen Biofilter sind also die Mikroorganismen an der Oberfläche der insgesamt das Trägermaterial bildenden einzelnen Glaskörper angesiedelt.

Vorzugsweise besitzen die Glaskörper eine poröse Oberfläche, wodurch ein besonders gutes Haftvermögen bezüglich der Mikroorganismen erzielt wird.

Bei einer Weiterbildung dieser Ausführung sind die Glaskörper im wesentlichen insgesamt porös, wobei die Glaskörper eine an der Oberfläche offenporige und im Inneren geschlossenporige Struktur haben können. Bei einer gegenwärtig besonders bevorzugten Weiterbildung sind die Glaskörper aus geschäumtem Glas hergestellt. Poröse Schaumglaskorper besitzen aufgrund ihrer Oberflächenstruktur ein besonders gutes mechanisches Haftvermögen. Insbesondere besitzt poröses Glas eine große Anzahl von OH-Gruppen an seiner Oberfläche, die eine Aktivierung durch spezielle Behandlung begünstigen. Außerdem zeichnet sich poröses Glas durch seine hohe mechanische und chemische Beständigkeit aus. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß das Schüttgewicht bei etwa 160 kg/m² liegt, und dadurch vergleichsweise gering ist und die Wasseraufnahme auf ca. 10 Gew.-% begrenzt ist, wodurch sich das Anlagengewicht gegenüber dem Stand der Technik deutlich reduziert. Vorzugsweise bestehen die Glaskörper zumindest teilweise aus Glaskügelchen, die sich im allgemeinen besonders leicht herstellen lassen.

Im allgemeinen liegt das Trägermaterial in einem Festbett innerhalb des Biofilters, durch das die zu reinigenden Gase hindurchgeführt werden, so daß der biologische Abbau in stationärer Phase erfolgt.

Um insbesondere bei tiefer Abgastemperatur eine gute biologische Abbauleistung zu gewährleisten, ist gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung eine Einrichtung zum Erwärmen der Gase vor Eintritt in den Biofilter vorgesehen.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist eine Einrichtung zum Abkühlen der Gase nach Austritt aus dem Biofilter vorgesehen. Diese erfindungsgemäße Maßnahme dient dazu, Wasser oder Feuchtigkeit aus den gereinigten Gasen auszukondensieren.

Wenn gemäß der vorstehend genannten Aspekte der Erfindung sowohl die Erwärmungseinrichtung als auch die Abkühleinrichtung verwendet werden, kann bei einer gegenwärtig besonders bevorzugten Ausführung ein Wärmekreislauf vorgesehen sein, der einen die Erwärmungseinrichtung bildenden Kondensator und einen die Abkühleinrichtung bildenden Verdampfer enthält. Demnach arbeiten der Kondensator als Erwärmungseinrichtung und der Verdampfer als Abkühleinrichtung in ein und demselben Wärmekreislauf, der vorzugsweise als Wärmepumpenkreislauf ausgebildet ist.

Um das aus den gereinigten Gasen kondensierte Wasser dem Verfahren wieder zuführen zu können, ist die Abkühleinrichtung mit einer Befeuchtungseinrichtung entsprechend verbunden, die zum Befeuchten des Biologie-Trägermaterials im Biofilter vorgesehen ist.

Nachfolgend wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der beiliegenden Figuren näher beschrieben. Es zeigen:

Figur 1 ein schematisches Blockschaltbild

einer Biofilteranlage mit einem Biofiltermodul;

Figur 2 schematisch das aus Trägermaterial

gebildete Festbettt im Biofiltermodul ; und

Figur 3 eine teilweise geschnittene, perspektivische Ansicht der Anlage.

Die in den Figuren 1 und 3 beispielhaft dargestellte Biofilteranlage enthält lediglich ein einziges Biofiltermodul 1. Die Biofilteranlage kann sich jedoch im Bedarfsfall auch aus einer Mehrzahl von Biofiltermodulen zusammensetzen, die in einer Ebene und/oder insbesondere bei Platzmangel auch mehrstöckig angeordnet sind, wobei eine Erhöhung der Modulanzahl zur Erhöhung der Reinigungskapazität der Gesamtanlage im Bedarfsfall möglich ist. Die Module besitzen Containernormmaße, was den Transport und die Aufstellung erleichtert.

Das Biofiltermodul 1 weist ein Gehäuse 3 auf, in dem ein Festbett aus Trägermaterial 2 angeordnet ist. Wie Figur 2 schematisch zeigt, ist das Trägermaterial 2 aus einer Vielzahl von Glaskörpern gebildet, die in einer bevorzugten Ausführung eine an der Oberfläche offenporige und im Inneren geschlossenporige Struktur besitzen, aus geschäumten Glas hergestellt sind und eine Kugelform besitzen. Diese aufgeschäumten porösen Glaskugeln besitzen aufgrund ihrer Oberflächenstruktur ein gutes mechanisches Haftvermögen bezüglich der Mikroorganismen, die als biologisch aktiver Stoff ebenfalls im Gehäuse 3 des Biofilters 1 vorgesehen und auf der Oberfläche der Glaskugeln des Trägermaterials 2 angesiedelt sind. Die geschäumten Glaskugeln zeichnen sich durch ihre guten physikalischen, chemischen und thermischen Eigenschaften

und insbesondere durch ihre hohe mechanische und chemische Beständigkeit aus. Dieses Material ist besonders alterungsbestandig, geometrisch stabil, frei von Fremdstoffen und unbrennbar (Brandklasse Al DIN 1402) . Das Schüttgewicht der verwendeten geschäumten Glaskugeln ist mit ca. 160 kg/m² relativ gering, und die Wasseraufnahme ist auf ca. 10 Gew.-% begrenzt, was sich vorteilhaft auf das Gewicht des Biofiltermoduls 1 auswirkt. Die geschäumten Glaskugeln können vorzugsweise aus Recycling-Glas hergestellt sein, wobei während der Herstellung keine Lösungsmittel oder andere Schadstoffe benötigt werden, wodurch das verwendete Material ökologisch empfehlenswert und als umweltfreundlich eingestuft ist.

Bevor die zu reinigenden Gase über einen Einlaß oder eine Einlaßleitung 4 in das Gehäuse 3 des Biofiltermoduls 1 geleitet werden, werden die Schadstoffmenge, der Druck und die Temperatur mit Hilfe der Sensoren 5, 6 und 7 gemessen. Außerdem werden die Gase in einem ersten Wärmetauscher 8 erwärmt, um insbesondere bei tiefen Temperaturen eine gute biologische Abbauleistung im Festbett des Biofiltermoduls 1 zu gewährleisten.

Die im Biofiltermodul 1 gereinigten Gase werden über einen Auslaß oder eine Auslaßleitung 10 wieder an die Umgebung abgegeben. Hierzu wird mit Hilfe eines Sensors 11 die Temperatur des aus dem Biofiltermodul 1 austretenden Gases gemessen. Anschließend werden die gereinigten Gase in einem Wärmetauscher 12 abgekühlt, wodurch Feuchtigkeit bzw. Wasser aus den Gasen auskondensiert wird. Ferner ist im Auslaß 10 ein Ventilator 14 vorgesehen. Hinter dem Ventilator 14 befinden sich weitere Sensoren 15 und 16 zur Messung der Temperatur und des Restschadstoffanteils in den gereinigten Gasen. Mit

Hilfe eines Sensors 17 wird außerdem der Druckunterschied zwischen Einlaß 4 und Auslaß 10 gemessen.

Zur Befeuchtung des Festbettes innerhalb des Gehäuses 3 des Biofiltermoduls 1 ist ein Befeuchtungsflüssigkeitskreislauf 18 vorgesehen, in den ein Vorladebehälter 20 geschaltet ist. über eine Dosiereinrichtung 21 ist der Vorladebehälter 20 mit der gewünschten Befeuchtungsflüssigkeit gefüllt, die in Abhängigkeit vom Anwendungsfall bestimmte Anteile von Laugen, Säuren und Nährsalzen enthält. Die im Vorladebehälter 20 befindliche Flüssigkeit wird über eine Pumpe 22 abgesaugt und in einem dritten Wärmetauscher 23 erwärmt. Anschließend wird die erwärmte Flüssigkeit mit Hilfe eines Sensors 24 auf ihre Temperatur hin überprüft und über eine Sprüheinrichtung 25 in das Innere des Gehäuses 3 des Biofiltermoduls 2 abgegeben. Die Sprüheinrichtung 25 enthält ein nicht näher dargestelltes Düsensystem und ist vorzugsweise im oberen Bereich 3a des Gehäuses 3 des Biofiltermoduls 2 angeordnet. Mit Hilfe der Sprüheinrichtung 25 werden im übrigen nicht nur das Biologie-Trägermaterial 2 im Biofiltermodul 1, sondern auch die dort eintretenden und zu reinigenden Gase befeuchtet.

Am Boden 3b des Gehäuses 3 des Biofiltermoduls 2 wird die Flüssigkeit über eine Rückleitung 26 entnommen und dem Vorladebehälter 20 wieder zugeführt, um dort ggf. durch entsprechende Dosierung mit Lauge, Säure und/oder Nährsalzen mit Hilfe der Dosiereinrichtung 21 erneuert zu werden. Demnach wird die Befeuchtungsflüssigkeit in einem Kreislauf geführt, so daß das gesamte System im wesentlichen abwasserlos ist.

Der zweite Wärmetauscher 12 ist über eine Drainageleitung 28 mit der Rückleitung 26 verbunden. Hierdurch ist es möglich, den aus den gereinigten Gasen auskondensierten und im Gehäuse des zweiten Wärmetauschers 12 gesammelten Teil der Befeuchtungsflüssigkeit dem Befeuchtungsflüssigkeitskreislauf 18 wieder zuzuführen, so daß auch diese Anteile nicht an die Umgebung als Schadstoff abgegeben zu werden brauchen.

Außerdem ist der Vorlagebehälter 20 über eine sogenannte Abgasleitung 30 mit dem Einlaß 4 verbunden. Im Vorlagebehälter 20 sind in der Flüssigkeit im allgemeinen auch biologisch aktive Stoffe vorhanden, die entsprechende Gase, insbesondere C0₂-Gase, erzeugen. Diese Gase werden über die Leitung 30 und den Einlaß 4 dem Biofiltermodul 1 zugeführt, um dort abgebaut werden zu können. Somit können auch diese Gase nicht in die Umgebung entweichen.

Der zuvor beschriebene Befeuchtungsflüssigkeitskreislauf 18 wird nun so betrieben, daß eine Fahrweise mit geringem Wasserüberschuß eine kontinuierliche Abbauleistung im Biofiltermodul 1 gewährleistet, wobei der Volumenstrom des Überschußwassers als Regelgröße dient und eine pH-Regelung zur Stabilität des biologisch aktiven Stoffes bzw. der Mikroorganismen am Trägermaterial 2 beiträgt.

Die zuvor beschriebenen ersten, zweiten und dritten Wärmetauscher 8, 12 und 23 sind in einem gemeinsamen Wärmekreislauf 32 mit einem Kompressor 34 und einem Drosselorgan 36 enthalten. Dabei sind die ersten und dritten Wärmetauscher 8, 23 als Kondensatoren und der zweite Wärmetauscher 12 als Verdampfer ausgebildet.

Sollten mehrere Biofiltermodule in einer Biofilteranlage vorhanden sein, so empfiehlt es sich, jedes Biofiltermodul mit einem eigenen Wärmekreislauf in der in Figur 1 dargestellten Weise auszustatten, so daß die gesamte Reinigungsleistung bei Ausfall eines Wärmekreislaufes und somit Biofiltermoduls nur geringfügig beeinträchtigt wird.

Die in der Anlage installierten und zuvor erwähnten Sensoren 5, 6, 7, 9, 11, 15, 16, 17 und 24 überwachen die wichtigsten Größen und übermitteln die Meßsignale an eine zentrale Regelungseinheit, die die Größen regelt. Die zentrale Regelungseinheit kann beispielsweise aus einer speicherprogrammierbaren Steuerung bestehen, welche extern angeordnet und mit den einzelnen Sensoren über eine Datenfernübertragungseinrichtung verbunden ist.

Wie Figur 3 zeigt, ist im Gehäuse 3 des Biofiltermoduls 1 neben einigen weiteren Komponenten auch der zweite Wärmetauscher 12 enthalten, während die übrigen Komponenten der in Figur 1 gezeigten Anlage, insbesondere die ersten und dritten Wärmetauscher 8 und 22 sowie der Kompressor 34 in einem zusätzlichen begehbaren Gehäuse 38 angeordnet sind, das auf dem Gehäuse 3 des Biofiltermoduls 1 sitzt.

Claims

Ansprüche

1. Biofilteranlage zur Reinigung von Gasen, insbesondere Luft, mit mindestens einem Biofilter (1), der biologisch aktiven Stoff aufweisendes Trägermaterial (2) enthält, durch das die Gase hindurchgeleitet werden, dadurch gekennzeichnet, daß das Trägermaterial (2) aus Glaskörpern gebildet ist, die eine im wesentlichen rauhe Oberfläche besitzen, an der der biologisch aktive Stoff haftet.

2. Biofilteranlage nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß die Glaskörper eine poröse Oberfläche besitzen.

3. Biofilteranlage nach Anspruch 2,

dadurch gekennzeichnet, daß die Glaskörper im wesentlichen insgesamt porös sind.

4. Biofilteranlage nach Anspruch 3,

dadurch gekennzeichnet, daß die Glaskörper eine an der Oberfläche offenporige und im Inneren geschlossenporige Struktur haben.

5. Biofilteranlage nach Anspruch 4,

dadurch gekennzeichnet, daß die Glaskörper aus geschäumtem Glas hergestellt sind.

6. Biofilteranlage nach Anspruch 5,

dadurch gekennzeichnet, daß das Schüttgewicht der Glaskörper bei etwa 160 kg/m² liegt.

7. Biofilteranlage nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Glaskörper zumindest teilweise aus Glaskügelchen bestehen.

8. Biofilteranlage nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Trägermaterial (2) ein Festbett innerhalb des Biofilters (1) bildet.

9. Biofilteranlage zur Reinigung von Gasen, insbesondere Luft, mit mindestens einem Biofilter (1), insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (8) zum Erwärmen der Gase vor Eintritt in den Biofilter (1).

10. Biofilteranlage zur Reinigung von Gasen, insbesondere Luft, mit mindestens einem Biofilter (1), insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 9, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (12) zum Abkühlen der Gase nach Austritt aus dem Biofilter (1).

11. Biofilteranlage nach den Ansprüchen 9 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß ein Wärmekreislauf (32) vorgesehen ist, der einen die Erwärmungseinrichtung (8) bildenden Kondensator und einen die Abkühleinrichtung (12) bildenden Verdampfer enthält.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 oder 11, mit einer Einrichtung (20 bis 26) zum Befeuchten des Biologie-Trägermaterials (2) im Biofilter (1), dadurch gekennzeichnet, daß die Abkühleinrichtung (12) mit der Befeuchtungseinrichtung (20 bis 26) derart verbunden ist, daß aus den Gasen in der Abkühleinrichtung (12) auskondensierte Flüssigkeit der Befeuchtungseinrichtung (20 bis 26) zuführbar ist.