Biofilter zur Luftreinhaltung: VOC- und Geruchsentfernung

Condorchem Envitech entwirft und fertigt Biofilter zur Luftreinhaltung. Luftbiofilter sind eine sehr effiziente Technologie zur Entfernung von Gerüchen und flüchtigen organischen Verbindungen.

Biofiltration ist ein biologischer Prozess zur Behandlung von VOCs und anorganischen Verbindungen. Mikroorganismen werden für die Anwendung eingesetzt, indem die im Luftstrom enthaltenen Schadstoffe einer biologischen Zersetzung unterzogen werden. Biofilter sind auch eine der am weitesten verbreiteten Technologien zur Geruchsbeseitigung, aufgrund ihrer hervorragenden Wirksamkeit sowie ihrer einfachen Handhabung und Wartung.

Es gibt verschiedene Arten von Biofiltern, wobei die gebräuchlichsten folgende sind:

• Biofilter mit Betonstruktur
• Biofilter mit Sandwichpaneelstruktur
• Biofilter mit Edelstahlstruktur

Das Funktionsprinzip von Biofiltern basiert auf der Oxidation der Schadstoffe durch die Bakterien, die im „Biofilm“ leben und sich von den im Luftstrom enthaltenen organischen Substanzen ernähren.

Die Luft, die in den Biofilter eintritt, strömt von unten nach oben durch das Filterbett, das aus einer organischen Basis mit einer Schicht „Biofilm“ besteht, die die Mikroorganismen enthält, welche die Schadstoffe in der zu behandelnden Luft metabolisieren.

Das optimale Umfeld für die bakterielle Aktivität wird durch regelmäßige und kontrollierte Bewässerung aufrechterhalten, die die Effektivität des Prozesses sicherstellt.

• Sehr großes Luftvolumen behandelt (von 500 Nm³/Stunde bis > 200.000 Nm³/Stunde)
• Hocheffiziente Geruchsbeseitigung (>95%)
• Automatischer Betrieb über eine SPS und HMI-Bildschirm
• Hergestellt aus: Beton oder freistehenden Paneelen
• Gefüllt mit synthetischem oder organischem Material

• Struktur (Beton- oder Sandwichplatten)
• Befeuchtungs- und biologische Zusatzdosieranlage
• Filtermedium (Holzpellets, Kiefernrinde oder anorganischer Füllstoff)
• Trägergitter oder Biomodule zur Unterstützung des Filtermediums
• Filterbett aus verschiedenen spezifischen Materialien
• Kombination spezifischer Mikroorganismen entsprechend den zu entfernenden Stoffen
• Feuchtigkeits- und Temperatursensoren
• Bewässerungssystem mit Düsen und Zufuhrventil
• Umwälzpumpen
• Waschrampe
• Schaltschrank
• Prozesslüfter (optional)
• Frostschutzsystem für das Bewässerungssystem (optional)
• Biofilterabdeckung (optional)
• Vor-Biofilter-Wäscher (optional)

• Hoch anpassungsfähig an Schwankungen bei Schadstoffen.
• Kann feine Partikel und niedrige Ammoniakkonzentrationen behandeln.
• Erzeugt keine flüssigen Abwässer oder Nebenprodukte.
• Systeme, die einfach zu bauen und zu installieren sind.
• Niedrige Investitions- und Betriebskosten.

• Allgemeine industrielle Geruchsbeseitigung
• Metallurgische Industrie
• Mülldeponien und kommunale Siedlungsabfallanlagen (MSW)
• RDF (Refuse Derived Fuel) Industrie
• Kompostieranlagen
• Kommunale Abwasserbehandlungsanlagen

Die kontaminierte Luft tritt durch den unteren Teil des Filterbeckens ein, wo sie gleichmäßig über die Filteroberfläche verteilt wird. Die Luft steigt nach oben und passiert das poröse Filtermedium, an dem die Mikroorganismen haften.

Die Schadstoffe wechseln von der Gasphase in die Flüssigphase, wo sie von der Biomasse als Nahrung (Kohlenstoffquelle) genutzt werden. Das gereinigte Gas wird direkt durch den oberen Teil in die Atmosphäre abgegeben.

Der Filter muss durch Sprinkler im oberen Bereich feucht gehalten werden. Es wird empfohlen, eine Regenabdeckung und ein Kondensatablaufsystem am Boden des Beckens zu installieren.

Der Turm verfügt über zwei Öffnungen zur Inspektion und Reinigung seiner inneren Teile. Der Turm ist mit einem Ventilator verbunden (dies kann ein Gebläse- oder Vakuumventilator sein), um einen Druckabfall im Turm auszugleichen.

Es ist ratsam, eine chemische Vorwäsche des Biofilter-Eingangs durchzuführen, um toxische Verbindungen zu verhindern, die die Biomasse entfernen oder hemmen könnten. Diese Systeme sind üblicherweise mit einem Säuregaswäscher am Eingang ausgestattet.

Biofiltration ist ein biologischer Prozess, der für die Behandlung flüchtiger organischer Verbindungen und anorganischer Verbindungen verwendet wird. Mikroorganismen kommen bei der Anwendung zum Einsatz, indem sie die im Luftstrom enthaltenen Schadstoffe einer biologischen Zersetzung unterziehen.

Während eines biofiltrativen Luftbehandlungsprozesses strömt die kontaminierte Luft durch die Makroporen des Filtermediums. Die Schadstoffe werden anschließend abgebaut und in ein flüssiges Medium überführt, wo sie als Kohlenstoff- und Energiequelle (organische Verbindungen) oder als Energiequelle (anorganische Verbindungen) genutzt werden.

Es handelt sich um ein hoch anpassungsfähiges und sicheres System, das sehr effizient bei der Behandlung geruchsintensiver Emissionen ist. Das Filtermedium muss periodisch entleert und ersetzt werden (alle 4–6 Jahre). Es wird empfohlen, eine Schutzabdeckung zu installieren.

Die Anwendung führt zur Biomasseproduktion und zur teilweisen oder vollständigen Oxidation des Schadstoffs. Unter bestimmten Bedingungen wird die Biomasse durch endogene Atmung oxidiert. Dadurch führen Biofiltrationsprozesse zur vollständigen Zersetzung der Schadstoffe, ohne gefährliche Nebenprodukte zu erzeugen.

Es gibt drei Arten von Biofiltern:

Festbett-Biofilter bestehen aus einem Filtermedium, das entweder synthetisch oder organisch sein kann und als Träger für die Mikroorganismen dient. Poröse Gesteine, Kieselgur, Perlit, Erde, Holzstücke sowie verschiedene Arten von Kompost oder organischen Abfällen können als Filtermedien verwendet werden. Sie funktionieren, indem der mit Feuchtigkeit gesättigte Gasstrom, der den Schadstoff enthält, durch das Bett geleitet wird, wo die Schadstoffe von Mikroorganismen abgebaut werden. Geeignet zur Behandlung von Schadstoffen, die aufgrund des Fehlens einer wässrigen Phase schwer wasserlöslich sind. Es ist zu beachten, dass der Platzbedarf von Festbett-Biofiltern größer ist als der anderer Biofiltertypen.

Trickle-Bett-Biofilter bestehen aus einer mit inertem Trägermaterial gefüllten Säule, auf der sich der Biofilm entwickelt. Ein Gasstrom, der das abzubauende Substrat enthält, wird zusammen mit einem Flüssigkeitsstrom, der typischerweise im Bett zirkuliert, durch das Bett geführt. Dieser Flüssigkeitsstrom dient dazu, dem Biofilm essentielle Nährstoffe zuzuführen und die Abbauprodukte der Mikroorganismen zu entfernen. Diese Systeme werden für wasserlösliche Verbindungen empfohlen. Die Rezirkulation der Flüssigkeit erleichtert die Entfernung der Reaktionsprodukte und ermöglicht eine bessere Kontrolle des biologischen Prozesses durch Steuerung des pH-Werts und der Zusammensetzung des flüssigen Mediums. Diese Systeme haben einen geringeren Platzbedarf und sind einfach zu betreiben.

In Bioscrubbern wird die abzubauende Verbindung zunächst in der flüssigen Phase eines mit Flüssigkeit gefüllten Absorptionsturms absorbiert. Der Prozess besteht darin, den Gasstrom gegenläufig zur Flüssigkeit zu führen, wobei Schadstoffe und O₂ absorbiert werden. Anschließend wird die Flüssigkeit einem Reaktor zugeführt, der mit inertem Material gefüllt und mit einem Biofilm bedeckt ist, der den Schadstoff abbaut. Bioscrubber sind geeignete Systeme zur Behandlung von Verbindungen mit hoher Wasserlöslichkeit.

Ihr Vorteil gegenüber Biofiltern besteht darin, dass sie keine Produkte akkumulieren, die schädliche Auswirkungen auf die Mikroorganismen haben könnten, und die biologische Prozesskontrolle durch die Zusammensetzung des flüssigen Mediums erleichtern.

Sie sind jedoch kostenintensiver, da sie zwei Geräte erfordern, eines für die Absorption und eines für den biologischen Abbau des Schadstoffs, was sie teurer macht als Trickle-Bett-Biofilter.

Die Wahl des am besten geeigneten Systems hängt von den Eigenschaften des zu behandelnden Gasstroms, der erwarteten Abscheideeffizienz und den anfallenden Kosten ab.

Die wichtigsten Parameter, die bei der Auslegung eines Biofiltrationssystems zu berücksichtigen sind, sind:

1. Die Eigenschaften des schadstoffhaltigen Gases (Konzentration, Durchflussrate, Partikelgehalt, Temperatur).
2. Auswahl des Filtermediums.
3. Feuchtigkeitsgehalt des Filtermediums.
4. Mikroorganismen.

Kunststoffgitter sind eine effiziente, schnelle und kostengünstige Lösung beim Bau eines perforierten Stahlbetonbodens mit hoher Tragfähigkeit, der auch von schweren Fahrzeugen befahren werden kann. Dank der axial perforierten vertikalen asymmetrischen Düsen kann dieses System sehr effektiv für die Luftverteilung in Kompostierungsprozessen, Abfallstabilisierungssystemen oder Geruchsneutralisationssystemen eingesetzt werden.

Vorteile:

• Effiziente Belüftung in alle Richtungen dank des im Schalungsbereich entstandenen Hohlraums.
• Die Konstruktion weist eine hohe Tragfähigkeit auf, sowohl für die statischen Lasten des Filtermediums als auch für die Bewegung schwerer Fahrzeuge.
• Einfache Installation dank ihres geringen Gewichts und der leicht zu befestigenden Module.
• Wartung/Reinigung über die Inspektionskanäle möglich.
• Sammlung eventueller Sickerwässer.

Jedes Modul besteht aus recyceltem Kunststoff und setzt sich aus hohen Düsen zusammen, die die Installation einer 6 cm hohen perforierten Platte ermöglichen. Durch diese Düsen wird die Luft gleichmäßig im Luftraum verteilt und anschließend in den oberen Bereich geführt.

Dieses System kann dieselben Ergebnisse wie Verbrennungstechnologien erzielen, wobei die Oxidation flüchtiger organischer Verbindungen mit Kohlendioxid biologisch und nicht thermisch erfolgt. Enthalten die Gemische Schwefel, Stickstoff oder Chlor, sind die Oxidationsnebenprodukte Mineralsalze.

Bei Biofiltern mit Kunststoffgittern ist es dank der Düsen möglich, einen perforierten Boden zu gestalten, der eine gleichmäßige und einheitliche Luftverteilung ermöglicht. Durch den von den Kunststoffgittern und ihren Auslassdüsen geschaffenen Luftraum wird die Luft gleichmäßig über die gesamte Oberfläche des Filterbetts verteilt.

Biofiltration ist eine Technologie zur Reduzierung von Schadstoffen in der Luft durch biologische Oxidation. Während des Biofiltrationsprozesses wird die kontaminierte Luft durch ein Medium geleitet, das Mikroorganismen enthält, die in der Lage sind, Schadstoffe abzubauen und als Nahrungsquelle zu nutzen.

Biofiltration ist eine kostengünstigere Lösung als Verbrennungssysteme, sowohl hinsichtlich Bau als auch Wartung, jedoch ist eine gut konzipierte Anlage entscheidend, um optimale Ergebnisse zu erzielen.