Biofilter und Bioscrubber haben unterschiedliche Anwendungen, wie z. B. die Behandlung von VOC, die Behandlung anorganischer Verbindungen oder die Geruchsreduzierung.
Biofiltration ist ein biologischer Prozess, der für die Behandlung flüchtiger organischer und anorganischer Verbindungen verwendet wird. Die Anwendung der Biofiltration nutzt Mikroorganismen, die Schadstoffe in der Luft einer biologischen Zersetzung unterziehen.
Während eines Luftbehandlungsprozesses durch Biofiltration strömt die verschmutzte Luft durch die Makroporen des Filtermaterials. Zu diesem Zeitpunkt werden die Schadstoffe abgebaut, um anschließend in ein flüssiges Medium überführt zu werden, wo sie als Kohlenstoff- und Energiequellen (organische Verbindungen) oder als Energiequelle (anorganische Verbindungen) genutzt werden.
Der Einsatz der Biofiltration führt zur Produktion von Biomasse und zur teilweisen oder vollständigen Oxidation des Schadstoffs. Die Biomasse unterliegt unter bestimmten Bedingungen einer Oxidation durch endogene Atmung. Somit führen Biofiltrationsprozesse zu einer vollständigen Zersetzung der Schadstoffe und erzeugen ungefährliche Produkte.
Es gibt drei Arten von Biofiltern:
Festbett-Biofilter bestehen aus einem Filtermaterial, das synthetisch oder organisch sein kann und als Träger für die Mikroorganismen dient. Einige der verwendeten Filtermaterialien sind poröser Stein, Kieselgur, Perlit und gemahlene Holzspäne sowie verschiedene Arten von Kompost oder organischen Abfällen. Festbett-Biofilter arbeiten, indem ein befeuchteter Gasstrom, der die Schadstoffe enthält, durch das Bett geleitet wird, wo diese von den Mikroorganismen abgebaut werden. Dies wird für die Behandlung von schlecht wasserlöslichen Schadstoffen empfohlen, da keine wässrige Phase vorhanden ist. Es ist wichtig zu beachten, dass der Platzbedarf von Festbett-Biofiltern größer ist als bei anderen Biofiltertypen.
Drainierte Bett-Biofilter bestehen aus einer gepackten Säule mit einem inertem Träger, auf dem sich ein Biofilm entwickelt. Durch das Bett wird ein gasförmiger Strom zugeführt, der das abzubauende Substrat enthält, sowie ein Flüssigkeitsstrom, der kontinuierlich durch das Bett zirkuliert wird. Dieser Flüssigkeitsstrom dient dazu, dem Biofilm 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 sowie eine bessere Kontrolle des biologischen Prozesses durch pH-Kontrolle und Zusammensetzung des flüssigen Mediums. Drainierte Bett-Biofilter sind die Anlagen mit dem geringsten Platzbedarf und zudem einfach zu betreiben.
Bei Bioscrubbern wird die abzubauende Verbindung zunächst in der flüssigen Phase eines mit Flüssigkeit gefüllten Absorptionsturms absorbiert. Der Betrieb erfolgt durch Gegenstromführung des Gases durch die Flüssigkeit, wobei Schadstoffe und Sauerstoff absorbiert werden. Anschließend wird die Flüssigkeit einem Reaktor zugeführt, der mit inertem Material gepackt und mit einem Biofilm bedeckt ist, der für den Abbau des Schadstoffs verantwortlich ist. Bioscrubber sind die am besten geeigneten Systeme für die Behandlung hoch wasserlöslicher Verbindungen.
Ihr Vorteil gegenüber Biofiltern besteht darin, dass sie keine Produkte ansammeln, die schädliche Auswirkungen auf die Mikroorganismen haben können. Zudem erleichtern sie die Kontrolle des biologischen Prozesses durch die Zusammensetzung des flüssigen Mediums.
Allerdings sind Bioscrubber kostenintensiver, da sie zwei Systeme benötigen, eines für die Absorption und eines für den biologischen Abbau des Schadstoffs, wodurch sie weniger wirtschaftlich sind als drainierte Bett-Biofilter.
Die Auswahl des am besten geeigneten Systems hängt von den Eigenschaften des zu behandelnden Gasstroms, der erwarteten Entfernungseffizienz und den anfallenden Kosten ab.
Die wichtigsten Parameter bei der Auslegung eines Biofiltrationssystems sind:
- Die Eigenschaften des gasförmigen Schadstoffs (Konzentration, Durchfluss, Partikelgehalt, Temperatur)
- Auswahl des Filtermaterials
- Feuchtigkeitsgehalt des Filtermaterials
- Mikroorganismen