Projekt 08960/01

Förderschwerpunkt Bioabfallverwertung: Biologische Abluftreinigung bei der Kompostierung

Projektträger

Technische Universität Hamburg-HarburgArbeitsbereich Abfallwirtschaft
Harburger Schloßstr. 36
21071 Hamburg
Telefon: 040-42878-3254

Zielsetzung und Anlass des Vorhabens

Die Wirkung von biologischen Abluftreinigungsanlagen an Kompostwerken sollte bezüglich ihrer Rückhaltung von Keimen optimiert werden. Dies sollte durch gezielte Einflussnahme auf verfahrenstechnische Parameter sowie durch die Kombination mehrerer Verfahrensschritte erreicht werden (TV1). Zur Beschreibung des Hygienezustandes bzw. der Keimrückhaltung musste eine geeignete Messmethodik gefunden bzw. ausgewählt werden (TV2).
Zur Verbesserung sowohl der Geruchsabscheidung, als auch der Hygienesituation in Kompostabluft sollte ein kombiniertes Verfahren aus biologischer Reinigung und Adsorption/Desorption weiterentwickelt werden (TV3).


Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenIm TV1 kam zunächst eine Technikumsanlage mit einem möglichen Abluftdurchsatz von ca. 2 m³/h zum Einsatz, an der die Rückhaltung von Keimen aus Kompostreaktoren untersucht wurde. Zur Untersuchung der Keimrückhaltung unter realistischen Bedingungen ist eine mobile Versuchsanlage zur Behandlung von 500-1.000 m³/h Kompostabluft entwickelt worden. Eine optional nachschaltbare Adsorptions/Desorptionsstufe ist im TV3 weiterentwickelt worden.
Die hygienisch-mikrobiologischen Untersuchungen im TV2 dienten der qualitativen und quantitativen Beschreibung der Keime im Abluftstrom vor und nach den einzelnen Reinigungsstufen. Zur Differenzierung der Mikroorganismen wurden klassische bakteriologische und biochemische Verfahren angewendet sowie das Identifizierungssystem der Fa. Hewlett Packard.
Im TV3 wurde eine Biofilteranlage mit fünf Einzelbiofiltern mit einem Volumen von 60 bis 120 l betrieben. Die Biofilter wurden in Turmbauweise und mit speziellem Biofiltermaterial auf Steinkohlekoks- und Kompostbasis gemäß dem Patent DE 3428798 A1 ausgeführt. Zur Adsorption/Desorption wurden zwei wechselseitig betriebene Aktivkohlesäulen verwendet, wobei die simultane Desorption und Hygienisierung mittels Mikrowellen untersucht wurde


Ergebnisse und Diskussion

Rückhaltung von Mikroorganismen
Für die Sammlung von Mikroorganismen erwies sich eine Kombination von Filtration (Schimmelpilze, Ak-tinomyceten) und Impingement (Bakterien, Aktinomyceten) geeignet. Durch die Kombination von Biowä-scher und Biofilter konnte die Gesamtheit der Bioaerosole in der Abluft erfolgreich verringert werden. Der Einbau eines Tropfenabscheiders führte zu einer verbesserten Rückhalteleistung des Biowäschers. Der Einfluss der Parameter Materialzusammensetzung, Filterbettbelastung, Strömungsrichtung, Materialfeuchte und die Rohgaskonzentration auf die Emission von Bioaerosolen aus Biofiltern erwies sich als gering. Die Bioaerosole in der Reinluft erwiesen sich größten Teils als Sekundäremissionen aus dem Biofiltermaterial. Eine Minderungen auf Hintergrundniveau war nicht zu gewährleisten
Geruchsreduzierung und Geruchsstoffanalytik
Die neu erarbeitete Methode zur chemischen Analyse von Geruchsstoffen unter Verwendung von Kohleadsorptionsröhrchen und der Mikrowellendesorption in Verbindung mit der Gaschromatographie/ Massenspektrometrie hat sich als ausgesprochen störunanfällig erwiesen. Hiermit konnte festgestellt werden, wo im Behandlungssystem ausgewählte Geruchssubstanzen abgebaut wurden. Der Einsatz eines elektronischen Geruchsmessgerätes (elektronische Nase) mit MOS-Sensoren zur Bestimmung von Wirkungsgraden der Geruchsentfernung mittels Biofiltern erwies sich als ungeeignet. Von den eingesetzten Biofiltermaterialien (Koks-Kompost-Gemisch, Siebüberlauf (> 20 mm) von reifem Kompost) erwies sich bezüglich des Geruchsabbaus der Siebüberlauf als effektiveres Material. Der Vergleich der Geruchsabbauleistung zwischen den geschlossenen Biofiltersystemen (halbtechnischer Maß-stab) und einem offenen Flächenbiofilter (technischer Maßstab) ergab deutliche Leistungsvorteile für die geschlossenen Systeme.
Zur adsorbtiven Feinreinigung der durch Biofilter gereinigten Kompostabluft erwies sich Aktivkohle als besser geeignet als ein nachvernetztes Styrol/Divinylbenzol-Polymer und zwei dealuminierte Zeolithe. Um die hohe Adsorptionskapazität ausschöpfen zu können, muss die relative Luftfeuchtigkeit im Adsorptionsstrom allerdings unter 80 % gesenkt werden. Für dieses Adsorbens und die hohen Volumenströme eignet sich die Mikrowellendesorption nicht und die Regeneration muss mit Heißluft erfolgen.
Versuchsanlagen
Bei dem Betrieb der Biofilteranlagen in Turmbauweise erwies sich das Verhältnis von Länge zu Durchmesser als nicht entscheidend für deren Wirksamkeit.
Bei den Biowäscher/Biofilter-Kombinationen konnte trotz des den Biofiltern vorgeschalteten Biowäschers das Austrocknen des Filtermaterials nicht verhindert werden. Es ist jedoch gelungen, eine automatische, tensiometergesteuerte Befeuchtung der Versuchsbiofilter zu realisieren.


Öffentlichkeitsarbeit und Präsentation

Es wurden zahlreiche Veröffentlichungen angefertigt sowie Ergebnisse auf Tagungen präsentiert. Eine detaillierte Auflistung ist dem Abschlussbericht zu entnehmen.


Fazit

Die Kooperation der einzelnen Projektpartner untereinander gestaltete sich als überaus produktiv. Zielgerichtet wurden die jeweiligen Teilprojekte bearbeitet, wobei sich die beschriebene Vorgehensweise als praktikabel und erfolgreich erwies.
Etwas klarere Ergebnisse bezüglich der Keimemissionen aus den Biofiltern wären wünschenswert gewesen. Probleme sehen die Projektbearbeiter vor allem bei der Reproduzierbarkeit der Keimzahlbestimmung und der Charakterisierung der Transportvorgänge bei der Passage durch die einzelnen Stufen der Abluftreinigungseinrichtungen. Die Verwendung thermophiler Mikroorganismen als Leitkeime zur Charakterisierung der Transportwege erwies sich zwar als praktikabel aber nicht immer eindeutig. Durch den Einsatz molekularbiologischer Techniken (zum Beispiel FISH-Technik) ließen sich insbesondere genauere Aussagen zum Verbleib ausgewählter Leitkeime bei der Passage der heterogenen biologisch aktiven Materialien erhalten.
Probleme bereitete auch die Vergleichbarkeit der bestimmten Keimzahlen mit anderen Autoren, da viele unterschiedliche Sammelmethoden zur Bestimmung luftgetragener Mikroorganismen verwendet werden.
Da sich erneut gezeigt hat, dass die Feuchte des Biofiltermaterials entscheidenden Einfluss auf dessen Funktionalität bezüglich des Geruchsabbaus hat, besteht weiterhin Bedarf, geeignete Messmethoden für dessen kontinuierliche Überwachung zu erproben und deren Einsatz in Verbindung mit einer automatischen Regelung zu entwickeln.

Übersicht

Fördersumme

1.015.892,49 €

Förderzeitraum

15.02.1999 - 30.09.2002

Bundesland

Bundesrepublik Deutschland

Schlagwörter

Bundesrepublik Deutschland
Landnutzung
Ressourcenschonung
Umwelttechnik