Integrierte Vermeidung und Verminderung der Umweltverschmutzung
Integrierte Vermeidung und Verminderung der Umweltverschmutzung Integrierte Vermeidung und Verminderung der Umweltverschmutzung
Kapitel 4 Die normale Lebensdauer eines Filterfüllkörpers wird oft mit 3 bis 5 Jahren angegeben. Bei den meisten Filtermaterialien, insbesondere bei Torf/Heide, muss der Füllkörper jedoch innerhalb der ersten 18 Nutzungsmonate aufgefüllt werden. Durch die potenzielle Kompaktierung ist die Maximalhöhe des Filtermediums auf etwa 1,0 bis 1,5 Meter beschränkt. Wenn die verfügbare Fläche begrenzt und deshalb eine größere Höhe erforderlich ist, muss innerhalb des vertikalen Körperquerschnitts eine Zwischenstütze eingebaut werden. Die Verteilung der Luft im Biofilter ist ein wichtiger Faktor, und die Planung einer Luftkammer wird empfohlen. Dabei soll die vertikale Höhe der Luftkammer mindestens 50 % der Höhe des Filtermaterials betragen. Der pH-Wert des Filtermaterials in einem Biofilter liegt üblicherweise zwischen 6,5 und 7,5. Dieser Bereich wird von den meisten Bakterien bevorzugt. In manchen Fällen erzeugt der biologische Abbau von Abgaskomponenten saure Nebenprodukte, sodass die Zugabe von Lauge erforderlich sein kann. Wichtige Eigenschaften des Filtermaterials sind unter anderem ein geringer Druckverlust, eine große Pufferkapazität und ein breites Spektrum vorhandener Mikroorganismen. Um eine gute Effizienz zu gewährleisten, ist ein Feuchtigkeitsgehalt im Filterfüllkörper von etwa 40 bis 60 % erforderlich. Der Füllkörper benötigt regelmäßige Wartung, muss also z. B. frei von Pflanzen, abgesetztem Material und Gasdurchbrüchen gehalten werden, damit eine optimale Effektivität gewährleistet ist. Ein vollständiger Austausch des Materials ist nur nötig, wenn der Abbau der organischen Materie so weit fortgeschritten ist, dass der erforderliche Luftdurchsatz nicht mehr erreicht werden kann. Damit das Filtermaterial ausgetauscht werden kann, muss die Vorrichtung so geplant und gebaut sein, dass das Gitter für Fahrzeuge zugänglich ist oder der Filter mit einem mobilen Greifer gewartet werden kann. Wenn der Biofilter in mehrere Segmente unterteilt ist, muss er für Wartungsarbeiten nicht vollständig außer Betrieb genommen werden. Je nach Art des vorangehenden Prozesses kann ein Notgasauslass in die Luft installiert werden, der mit einem Temperaturfühler am Gaseintritt in den Biofilter verbunden ist. Der Steuermechanismus wird so eingestellt, dass die Abgase unter Umgehung des Biofilters direkt in die Luft abgelassen werden, wenn die Temperatur am Eintritt in den Biofilter für einen zuvor festgelegten Zeitraum, z. B. vier Stunden, 45 °C übersteigt. Wenn ein solches System eingesetzt wird, werden die Abgase unbehandelt abgegeben, sodass die Bedingungen, die zu einer solchen Umgehung führen, vermieden werden müssen. Es wird auch empfohlen, Indikatoren für die Temperatur und für den Druckverlust an verschiedenen Stellen des Füllkörpers anzubringen. Staub und Fette müssen unter Umständen vor dem Filter entfernt werden, um eine potenzielle Verstopfung, die zu einem stärkeren Druckverlust und einem Nachlassen der Verfahrenseffizienz führen würde, zu vermeiden. Füllkörper mit Erde werden üblicherweise unterirdisch errichtet; dabei muss sorgfältig darauf geachtet werden, dass die Unterseite des Erdfilters oberhalb des Grundwasserspiegels liegt. Der größte Nachteil des Erdbiofilters ist die übermäßige Verweildauer, die für biologische Prozesse erforderlich ist und im Bereich von 5 Minuten liegt. Das führt zu sehr großen offenen Strukturen, die sehr viel Platz benötigen. Anwendbarkeit Eingesetzt zur Beseitigung biologisch abbaubarer gasförmiger Luftschadstoffe, insbesondere von organischen Schadstoffen und Gerüchen, z. B. im Fischsektor, bei der Kaffeeverarbeitung und in Kläranlagen. Andere Anwendungsbereiche sind die Reinigung von Raum- und Prozessluft beim Trocknen von Bierhefe und in Ölmühlen, die Reinigung von Röstabgasen in der Kakaoherstellung und die Reinigung von Kühlluft in der Tierfutterproduktion. Biofiltration ist für einen breiten Bereich von Luftströmen geeignet, nämlich bis zu und auch noch über 100.000 m³/h, wenn ausreichend Platz vorhanden ist. Als Grenzwert für die Maximalkonzentration von Schadstoffen (gesamter organischer Kohlenstoff: TOC) in der Zufuhrluft wird allgemein ein Wert unter 5.000 mg/Nm³ angegeben, wobei bei der Beurteilung der Eignung der Biofiltration für einen bestimmten Zweck ein Konzentrationsgrenzwert von 1.000 mg/Nm³ als Richtwert dienen kann. Da Abgase aus Industriequellen allgemein eine Vielzahl von Substanzen enthalten, wird ein Pilotanlagentest empfohlen, damit sichergestellt ist, dass eine ausreichende Größe für den Biofilter gewählt wird. 378 Januar 2006 RHC/EIPPCB/FDM_BREF_FINAL
Kapitel 4 Biofilter sind für Ventilationssysteme geeignet, bei denen ein konstanter Luftstrom aus einem Gefäß oder einem Prozessraum abgezogen wird. Regelmäßig stark kontaminierte Luftströme sind zu vermeiden, sofern es nicht eine ausreichende Verdünnung aus anderen zu behandelnden Quellen gibt. Diese Technik ist nicht für Lufttemperaturen von über 40 °C geeignet. Wenn längere Zeit, d. h. mehr als 4 Stunden, Temperaturen von mehr als 40 °C herrschen, werden die im Filter vorhandenen Mikroorganismen sterilisiert und der Füllkörper muss neu beimpft werden. Bei Temperaturen unter 10 °C sinkt die biologische Abbaurate drastisch ab. Die Technik ist nicht bei Luftfeuchtigkeiten unter 95 % anwendbar. Angaben zufolge kann der Einsatz von Biofiltern in Anlagen der Nahrungsmittelproduktion, die Fertiggerichte und Speiseeis herstellen, aufgrund der Bakterienpopulation im Filtermaterial ein Hygienerisiko darstellen. Wirtschaftliche Aspekte Relativ hohe Geruchsbeseitigungseffizienz bei im Vergleich zu anderen Behandlungstechniken relativ geringen Kosten. Da das System mit abwärtsgerichteter Strömung eine luftdichte obere Abdeckung benötigt, sind die Investitionskosten hierfür höher als bei der Aufwärtsströmung. Je größer der Biofilter, desto stärker wirkt sich dieser Kostenunterschied aus. Die spezifischen Investitionskosten für Biofilter in Modularbauweise hängen von der Anlagengröße und dem Konstruktionsstandard ab. Bei kleineren Anlagen, also 200 bis 500 m³/h, betragen die Kosten etwa 45 bis 50 EUR/m³ Abluft. In größeren Anlagen können die Kosten auf 10 bis 15 EUR/m³ sinken. In diesen Angaben sind die Kosten für das Auffangen der Abluft und die erforderlichen Baukosten nicht enthalten. Die Betriebskosten bestehen zum größten Teil aus den Energiekosten für den Betrieb von Gebläsen und Befeuchterpumpen. Es entstehen auch Kosten für das zur Befeuchtung benötigte Wasser, die Wartung des Biofilters und den Austausch des Filtermaterials am Ende seiner Lebensdauer. Die Energiekosten belaufen sich auf 0,15 bis 0,225 EUR/1000 m³ Abluft, wenn man Stromkosten von 0,15 EUR/kWh annimmt. Einschließlich der oben genannten zusätzlichen Kosten beträgt der Preis für die Behandlung von 1000 m³/Stunde Abluft dann 0,225 - 0,30 EUR. Erdfilter haben im Vergleich zu anderen Behandlungstechniken eine potenziell hohe Geruchsbeseitigungseffizienz bei relativ geringen Kosten. Anlass für die Umsetzung Vermeidung von Beschwerden von Gerüchen und Einhaltung gesetzlicher Vorgaben. Beispielanlagen In der Nahrungsmittelproduktion weit verbreitet (ein Beispiel aus dem Kaffeesektor wird in Abschnitt 4.7.8.3 gegeben). Referenzliteratur [65, Germany, 2002] 4.4.3.10.2 Biowäscher Beschreibung Biowäscher sind Absorber, in denen ein intensiver Stoffaustausch zwischen dem verunreinigten Gas und dem Absorptionsmittel stattfindet. Die Mikroorganismen sind entweder in der Auffangflüssigkeit fein verteilt, oder sie werden als Schicht auf die Absorberstrukturen oder den Tropffilter aufgebracht. Dem Absorber wird ein Tropfenabscheider angeschlossen, der die gasförmige und flüssige Phase voneinander trennt. Im nachfolgenden Schritt zur Regeneration des Absorptionsmaterials werden die Abgasbestandteile, die in die Flüssigphase absorbiert wurden, aus dem Absorptionsmittel entfernt. Abgase, die hohe Partikelkonzentrationen enthalten, müssen erst einer Staubentfernung unterzogen werden, bevor sie in den Biowäscher geleitet werden können. Die Technik besteht im Wesentlichen aus einem Schüttschichtabsorber, der in der Schüttschicht und in der Senkgrube eine Bakterienpopulation enthält. Das verunreinigte Gas wird im Turm aufwärts geleitet, und zwar gegen einen Wasserstrom, der eine Bakterienpopulation enthält. Die Bakterien haften am Füllkörper in ähnlicher Weise wie an einem Tropffilter an, der zur Abwasserbehandlung verwendet wird (siehe Abschnitt 4.5.3.1.5). Für Bakterienwachstum und Synthese benötigte Nährstoffe werden der Senkgrube in regelmäßigen Abständen zugesetzt. Ein typisches Schema für einen Biowäscher ist in Abbildung 4.33 dargestellt. RHC/EIPPCB/FDM_BREF_FINAL Januar 2006 379
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Die normale Lebensdauer eines Filterfüllkörpers wird oft mit 3 bis 5 Jahren angegeben. Bei den meisten Filtermaterialien,<br />
insbeson<strong>der</strong>e bei Torf/Heide, muss <strong>der</strong> Füllkörper jedoch innerhalb <strong>der</strong> ersten 18 Nutzungsmonate<br />
aufgefüllt werden.<br />
Durch die potenzielle Kompaktierung ist die Maximalhöhe des Filtermediums auf etwa 1,0 bis 1,5 Meter<br />
beschränkt. Wenn die verfügbare Fläche begrenzt <strong>und</strong> deshalb eine größere Höhe erfor<strong>der</strong>lich ist, muss innerhalb<br />
des vertikalen Körperquerschnitts eine Zwischenstütze eingebaut werden.<br />
Die Verteilung <strong>der</strong> Luft im Biofilter ist ein wichtiger Faktor, <strong>und</strong> die Planung einer Luftkammer wird empfohlen.<br />
Dabei soll die vertikale Höhe <strong>der</strong> Luftkammer mindestens 50 % <strong>der</strong> Höhe des Filtermaterials betragen.<br />
Der pH-Wert des Filtermaterials in einem Biofilter liegt üblicherweise zwischen 6,5 <strong>und</strong> 7,5. Dieser Bereich<br />
wird von den meisten Bakterien bevorzugt. In manchen Fällen erzeugt <strong>der</strong> biologische Abbau von Abgaskomponenten<br />
saure Nebenprodukte, sodass die Zugabe von Lauge erfor<strong>der</strong>lich sein kann.<br />
Wichtige Eigenschaften des Filtermaterials sind unter an<strong>der</strong>em ein geringer Druckverlust, eine große Pufferkapazität<br />
<strong>und</strong> ein breites Spektrum vorhandener Mikroorganismen. Um eine gute Effizienz zu gewährleisten, ist<br />
ein Feuchtigkeitsgehalt im Filterfüllkörper von etwa 40 bis 60 % erfor<strong>der</strong>lich. Der Füllkörper benötigt<br />
regelmäßige Wartung, muss also z. B. frei von Pflanzen, abgesetztem Material <strong>und</strong> Gasdurchbrüchen gehalten<br />
werden, damit eine optimale Effektivität gewährleistet ist.<br />
Ein vollständiger Austausch des Materials ist nur nötig, wenn <strong>der</strong> Abbau <strong>der</strong> organischen Materie so weit<br />
fortgeschritten ist, dass <strong>der</strong> erfor<strong>der</strong>liche Luftdurchsatz nicht mehr erreicht werden kann. Damit das Filtermaterial<br />
ausgetauscht werden kann, muss die Vorrichtung so geplant <strong>und</strong> gebaut sein, dass das Gitter für<br />
Fahrzeuge zugänglich ist o<strong>der</strong> <strong>der</strong> Filter mit einem mobilen Greifer gewartet werden kann. Wenn <strong>der</strong> Biofilter in<br />
mehrere Segmente unterteilt ist, muss er für Wartungsarbeiten nicht vollständig außer Betrieb genommen<br />
werden.<br />
Je nach Art des vorangehenden Prozesses kann ein Notgasauslass in die Luft installiert werden, <strong>der</strong> mit einem<br />
Temperaturfühler am Gaseintritt in den Biofilter verb<strong>und</strong>en ist. Der Steuermechanismus wird so eingestellt, dass<br />
die Abgase unter Umgehung des Biofilters direkt in die Luft abgelassen werden, wenn die Temperatur am<br />
Eintritt in den Biofilter für einen zuvor festgelegten Zeitraum, z. B. vier St<strong>und</strong>en, 45 °C übersteigt. Wenn ein<br />
solches System eingesetzt wird, werden die Abgase unbehandelt abgegeben, sodass die Bedingungen, die zu<br />
einer solchen Umgehung führen, vermieden werden müssen. Es wird auch empfohlen, Indikatoren für die<br />
Temperatur <strong>und</strong> für den Druckverlust an verschiedenen Stellen des Füllkörpers anzubringen.<br />
Staub <strong>und</strong> Fette müssen unter Umständen vor dem Filter entfernt werden, um eine potenzielle Verstopfung, die<br />
zu einem stärkeren Druckverlust <strong>und</strong> einem Nachlassen <strong>der</strong> Verfahrenseffizienz führen würde, zu vermeiden.<br />
Füllkörper mit Erde werden üblicherweise unterirdisch errichtet; dabei muss sorgfältig darauf geachtet werden,<br />
dass die Unterseite des Erdfilters oberhalb des Gr<strong>und</strong>wasserspiegels liegt. Der größte Nachteil des Erdbiofilters<br />
ist die übermäßige Verweildauer, die für biologische Prozesse erfor<strong>der</strong>lich ist <strong>und</strong> im Bereich von 5 Minuten<br />
liegt. Das führt zu sehr großen offenen Strukturen, die sehr viel Platz benötigen.<br />
Anwendbarkeit<br />
Eingesetzt zur Beseitigung biologisch abbaubarer gasförmiger Luftschadstoffe, insbeson<strong>der</strong>e von organischen<br />
Schadstoffen <strong>und</strong> Gerüchen, z. B. im Fischsektor, bei <strong>der</strong> Kaffeeverarbeitung <strong>und</strong> in Kläranlagen. An<strong>der</strong>e Anwendungsbereiche<br />
sind die Reinigung von Raum- <strong>und</strong> Prozessluft beim Trocknen von Bierhefe <strong>und</strong> in Ölmühlen,<br />
die Reinigung von Röstabgasen in <strong>der</strong> Kakaoherstellung <strong>und</strong> die Reinigung von Kühlluft in <strong>der</strong><br />
Tierfutterproduktion.<br />
Biofiltration ist für einen breiten Bereich von Luftströmen geeignet, nämlich bis zu <strong>und</strong> auch noch über 100.000<br />
m³/h, wenn ausreichend Platz vorhanden ist. Als Grenzwert für die Maximalkonzentration von Schadstoffen<br />
(gesamter organischer Kohlenstoff: TOC) in <strong>der</strong> Zufuhrluft wird allgemein ein Wert unter 5.000 mg/Nm³<br />
angegeben, wobei bei <strong>der</strong> Beurteilung <strong>der</strong> Eignung <strong>der</strong> Biofiltration für einen bestimmten Zweck ein Konzentrationsgrenzwert<br />
von 1.000 mg/Nm³ als Richtwert dienen kann.<br />
Da Abgase aus Industriequellen allgemein eine Vielzahl von Substanzen enthalten, wird ein Pilotanlagentest<br />
empfohlen, damit sichergestellt ist, dass eine ausreichende Größe für den Biofilter gewählt wird.<br />
378 Januar 2006 RHC/EIPPCB/FDM_BREF_FINAL