Zielsetzung und Anlass des Vorhabens<\/p>\n
In geschlossenen Bioabfallbehandlungsanlagen werden Biofilter zur Abluftreinigung eingesetzt und sind als Stand der Technik anerkannt. Allerdings zeigte sich bei Voruntersuchungen, dass bei hoher Raum-belastung des Biofilters mit Ammoniak der Biofilter einerseits eine relevante Quelle f\u00fcr Lachgas und Stickstoffmonoxid ist und andererseits der Abbau von gasf\u00f6rmigen Kohlenstoffverbindungen stark eingeschr\u00e4nkt ist. Ziel dieses Vorhabens ist es, eine NH3-Raumbelastung von unterschiedlichen Biofiltern zu ermitteln, unter derer der Biofilter keine Quelle von Spurengasen mehr darstellt und ein effizienter Abbau von Kohlenstoffverbindungen gew\u00e4hrleistet ist.<\/p>\n
Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenIn einem ersten Schritt werden Biofilter an je einer Kompostierungs- und einer Verg\u00e4rungsanlage ausgesucht, die genauer zu untersuchen sind. Bei dieser Vorauswahl ist es Ziel, m\u00f6glichst viele Biofilter zu beproben. Jeweils im Roh- und Reingas werden die Gase NH3, N2O, NO, CH4, NMVOC und VOC bestimmt.
\nIn einem zweiten Schritt werden an Laborfiltern die im Biofilter ablaufenden Prozesse untersucht. Dabei werden die VOC-Abbauleistung sowie die N2O- und NO-Neubildung in Abh\u00e4ngigkeit des NH3-Inputs untersucht.
\nDurch den Einsatz eines S\u00e4urew\u00e4schers, der einem Biofilter vorgeschaltet wird, soll in einem dritten Arbeitsschritt die NH3 Konzentration der Rohluft einer biologischen Abfallbehandlungsanlage sukzessive gesenkt und dabei die Gasemissionen aus dem Biofilter untersucht werden.<\/p>\n
Ergebnisse und Diskussion<\/p>\n
Die VOC-Abbauraten von im Betrieb befindlichen Biofiltern zeigten deutliche Unterschiede zwischen den Anlagen, wobei ein Zusammenhang zur Filtervolumenbelastung zu erkennen war. Aber auch innerhalb der Anlagen kam es an den verschieden Messterminen zu Unterschieden. Es lie\u00df sich kein Zusammenhang nachweisen zwischen den VOC-Abbauraten und den NH3-Konzentrationen im Rohgas, welche zwischen 0 und 90 mg\/m\u00b3 lagen. Alle untersuchten Biofilter stellten eine nennenswerte Quelle f\u00fcr N2O und NO dar, sofern \u00fcber das Rohgas NH3 zugef\u00fchrt wurde. Ein Zusammenhang zwischen der Spurengasbildung und dem NH3-Abbau im Biofilter lie\u00df sich jedoch nur erkennen, wenn w\u00e4hrend der Untersuchungen einheitliche Bedingungen im Biofilter vorlagen. Ein CH4-Abbau fand in der Regel im Biofilter nicht statt. Bei ausreichend langen Verweilzeiten war ein CH4-Abbau jedoch m\u00f6glich.
\nDer Zusammenhang zwischen der NH3-Belastung eines Biofilter und dem VOC-Abbau sowie der Spurengasbildung wurden im zweiten Teil der Arbeit mit vier Versuchsbiofiltern im Laborma\u00dfstab (30 x 200 cm) unter kontrollierten Bedingungen n\u00e4her untersucht. Bei einer VOC-Zufuhr von 164 mg C\/Nm\u00b3 (zusammengesetzt aus Ethanol, Isopropanol, Ethylacetat und Aceton) konnte selbst bei einer NH3-Zufuhr von 200 ppm (114 mg NH3-N\/Nm\u00b3), welche deutlich \u00fcber den in der Praxis gemessenen Werten lag, ein vollst\u00e4ndiger VOC-Abbau erreicht werden. Ein hemmender Einfluss des NH3 auf den VOC-Abbau lie\u00df sich also nicht nachweisen. Bei einer NH3-Zufuhr von 100 ppm konnte ein weitgehender NH3-Abbau im Biofilter festgestellt werden. Bei einer Zufuhr von 200 ppm sanken die Abbauraten jedoch zum Ende des Versuchs auf 68 % ab. Schon bei einer NH3-Konzentration von 5 ppm im Rohgas wurden N2O und NO gebildet, und es konnte ein enger Zusammenhang zwischen dem NH3-Abbau und der N2O- bzw. NO-Bildung im Biofilter festgestellt werden. F\u00fcr die Bildung der Spurengase wurde die Nitrifikation verantwortlich gemacht. Es wurden etwa 29 % des abgebauten NH3-N zu N2O und 9 % zu NO umgewandelt. Im Profil des Biofilters lagen der wesentlichen NH3-Abbau und die N2O- bzw. NO-Bildung in der selben Zone. Es ist also bei jeder NH3-Zufuhr zum Biofilter mit einer Spurengasbildung zu rechnen. Sie kann nur unterbunden werde, wenn das NH3 vor Eintritt in den Biofilter aus dem Rohgas entfernt wird. Die hierf\u00fcr notwendige Technologie steht in Form von sauren W\u00e4schern zur Verf\u00fcgung.
\nDer dritte Teil der Untersuchungen dienten dazu, unter Praxisbedingungen zu \u00fcberpr\u00fcfen, inwieweit sich nach Unterbindung der NH3-Zufuhr mittels saurer W\u00e4sche die Abbauleistung eines Biofilters optimieren l\u00e4sst. Sie wurden in enger Zusammenarbeit mit der Fa. Wessel-Umwelttechnik durchgef\u00fchrt, die hierf\u00fcr das System aus saurem W\u00e4scher und Biofilter zur Verf\u00fcgung gestellt hat. Das NH3 konnte mit dem sau-ren W\u00e4scher vollst\u00e4ndig aus dem Rohgas entfernt werden, weshalb auch hier kein N2O und NO im Bio-filter gebildet wurde. Der NMVOC-Abbau im Biofilter war jedoch zun\u00e4chst \u00e4u\u00dferst gering. Hierf\u00fcr konnte die Temperatur im Biofilter verantwortlich gemacht werden, die zeitweise nur bei etwa 10 \u00b0C lag. Durch eine Beheizung des Biofilter konnte der NMVOC-Abbau deutlich gesteigert werden. Zufriedenstellende Abbauraten konnten aber erst durch eine D\u00fcngung des Biofilters erreicht werden. Mit der Stickstoffzu-fuhr \u00fcber die D\u00fcngung kam es jedoch auch wieder zu einer N2O-Bildung im Biofilter, wobei etwa 10 % des mit dem D\u00fcnger zugef\u00fchrten Stickstoffs als N2O aus dem Biofilter ausgetragen wurden.<\/p>\n
\u00d6ffentlichkeitsarbeit und Pr\u00e4sentation<\/p>\n
Berger J., Trimborn M., Clemens J. (2002): Klimagase aus Biofiltern bei der biologischen Abluftbehandlung: Hsg: Vorstand des Dachverbandes Agrarforschung. In: Umweltrelevante Spurengase in der Land- und Fortwirtschaft. agrar spectrum Nr. 34, 154-156. ISBN 3-7690-5033-9, Verlags-Union Agrar.
\nTrimborn M., Berger J., Cuhls C., Clemens J. (2002): VOC and ammonia removal and trace gas formation in biofilters from biological waste treatment, 223-226; In: GVC (Eds.): The Future of Waste Manage-ment in Europe, Strassbourg 7-8.10.2002; Koblenz<\/p>\n
Fazit<\/p>\n
Aus den durchgef\u00fchrten Untersuchungen k\u00f6nnen folgende Schlussfolgerungen abgeleitet werden:
\nDer NMVOC-Abbau im Biofilter wird durch eine NH3-Zufuhr im Bereich von 0?200 ppm (0?114 mg NH3-N\/m\u00b3) nicht beeinflusst. Toxische Einfl\u00fcsse des NH3 sind somit in diesem Konzentrationsbereich auszuschlie\u00dfen.
\nSobald NH3 in einen Biofilter gelangt, ist mit der Bildung der klimarelevanten Spurengase N2O und NO zu rechen. Dabei werden unabh\u00e4ngig von der H\u00f6he der NH3-Zufuhr mit dem Rohgas, ca. 29 % des abgebauten NH3 zu N2O und ca. 9 % zu NO umgewandelt.
\nDie Bildung von N2O und NO in Biofiltern ist somit eine umweltrelevante Gr\u00f6\u00dfe und muss bei der Bilanzierung und Beurteilung von Biofiltern ber\u00fccksichtigt werden.
\nDie Bildung von N2O und NO im Biofilter kann durch eine Abscheidung des NH3 vermieden werden. Die hierf\u00fcr geeignete Technik (saure W\u00e4sche) steht zur Verf\u00fcgung.
\nDurch die Abscheidung von NH3 ist nicht mit einem verbesserten VOC-Abbau zu rechnen.
\nDie Effektivit\u00e4t eines Biofilters kann durch ein geeignetes Management deutlich gesteigert werden. Hierbei ist unter anderem auf eine ausreichende N\u00e4hrstoffzufuhr, Temperierung und Befeuchtung des Biofilters zu achten.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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