Projekt 02940/01

Entwicklung und Bau von Biofilteranlagen im Baukastensystem unter Verwendung von Serienprodukten aus dem BehÀlterbau Entwicklungs- und Demonstrationsprojekte mit dem Ziel der Reinigung fetthaltiger Abgase aus gewerblichen Betrieben und Abluft aus der Ge

ProjekttrÀger

Christian-Albrechts-UniversitĂ€t zu KielInstitut fĂŒr Landwirtschaftliche Verfahrenstechnik
Olshausenstr. 40
24118 KielZielsetzung und Anlass des Vorhabens Ziel des Projektes war, Biofilter nach dem Baukastenprinzip aus Serienprodukten des BehĂ€lterbaus und vorgefertigten Standardkomponenten herzustellen, die den Mikroorganismen im gesamten Filter ideale Lebensbedingungen garantieren. Anlaß des Vorhabens waren Messungen an bestehenden Anlagen. UngleichmĂ€ĂŸige Durchströmung und konstruktionsbedingte BefeuchtungsmĂ€ngel fĂŒhrten zu Feuchtenestern neben stark ausgetrockneten Filterbereichen. Sie waren Ursache fĂŒr ungenĂŒgende Wirkungsgrade bei Geruchs- und Schadstoffabbau und Anlaß fĂŒr Beschwerden der Nachbarschaft und auch des Anlagenbetreibers. Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenAn Modellbiofiltern, aufgebaut wie in der Richtlinie VDI 3477 beschrieben. wurde die Durchströmung bei verschieden Filtermaterialien untersucht und dabei eine sehr ungleichmĂ€ĂŸige FilterflĂ€chenbelastung festgestellt. Durch Einbau von Luftleiteinrichtungen konnte zwar eine Verbesserung der StrömungsverhĂ€ltnisse erreicht werden, das Ergebnis war aber insgesamt immer noch unbefriedigend. Gekapselte Bauweise, Down - Stream - LuftfĂŒhrung, mittig angebrachter GegenstromluftwĂ€scher mit FĂŒllkörpern, der die konditionierte Rohluft gegen die BehĂ€lterdecke leitet, so daß ĂŒber dem eigentlichen Filter sich ein Druck aufbauen kann, fĂŒhrten zur gleichförmigen Filterdurchströmung. Zwei Anlagen im halbtechnischen Maßstab nach diesem Prinzip erstellt reinigten die Abluft aus einem Mastschweinestall und das Abgas einer ÖlmĂŒhle. In regelmĂ€ĂŸigen Intervallen wurden Geruchsstoff-, organischer Kohlenstoff- und Ammoniakabbau im Abgas am Schweinestall sowie Geruchsstoff- und organischer Kohlenstoffabbau im Abgas der ÖlmĂŒhle bestimmt. Parallel wurden Temperatur und rel. Luftfeuchte in der konditionierten Rohluft gemessen. Materialproben, an verschiedenen Stellen in monatlichem Abstand gezogen, wurden zur ÜberprĂŒfung der gleichmĂ€ĂŸigen Filterbefeuchtung im Labor auf den Wassergehalt hin untersucht. Weiterhin wurden im Labor zwei Meßvorrichtungen entwickelt und gebaut, mit denen man das Porenvolumen sowie Wasserab- und -desorption des Filtermaterials bestimmen kann. Beide Materialkennwerte sind bei Kenntnis der Abluft- und Betriebscharakteristika fĂŒr die Materialauswahl bedeutsam. Nach einer Formel von Beiß (1977) der N-Bedarf der ZuckerrĂŒbe beim Maximalertrag abgeschĂ€tzt. Ergebnisse und Diskussion Durchströmungsmessungen an existierenden Biofilteranlagen mit rechteckigem Grundriß und Rohlufteintritt an einer Stirnseite zeigten ein typisches Durchströmungsprofil. Die FilterflĂ€chenbelastung (gemessen in mÂł Abluft pro mÂČ FilterflĂ€che mal Stunde (mÂł/(mÂČ*h)) steigt vom Einlaß aus gesehen an und erreicht nach zwei Dritteln der FilterlĂ€nge ihren Höchstwert. Zu den Seiten hin fĂ€llt sie ebenfalls ab. Die ungleichmĂ€ĂŸige Durchströmung vieler Anlagen hat eine geringe Ausnutzung des Abbaupotentials zur Folge. Variationen in der FiltermaterialschĂŒtthöhe sowie der Einbau von Luftleiteinrichtungen bei den Versuchsbiofiltern erzielten eine gleichmĂ€ĂŸigere Durchströmung, allerdings beeintrĂ€chtigt von der Luftrate. Es wurde deshalb ein Anlagenkonzept entwickelt, das die gleichmĂ€ĂŸige Durchströmung bei unterschiedlichen Luftraten garantiert. Es zeigt folgenden Aufbau. Die Biofilteranlage ist zylindrisch aufgebaut. Die Abluft wird der mittig angeordneten Abluftkonditionierung, ausgefĂŒhrt als GegenstromfĂŒllkörper- oder -freistromwĂ€scher, bodennah zugeleitet. Sie durchströmt diese und gelangt in den Druckraum ĂŒber dem eigentlichen Biofilter, der ringförmig um die Abluftkonditionierung konstruiert ist. Es baut sich ein Staudruck auf, der bewirkt, daß die konditionierte Rohluft nicht aufgrund der Luftströmung, sondern wegen des DruckgefĂ€lles zur Umgebung das Filtermaterial durchströmt. Die Deckenkonstruktion des Druckraumes wurde dabei so ausgefĂŒhrt, daß keine Strahlungsströmung auftritt. Es handelt sich folglich um ein Anlagenkonzept, das nach dem Down - Stream - Verfahren arbeitet. Um die verschiedenen Filtermaterialien, die inzwischen Verwendung bei Biofiltern finden, auf ihre Eignung hin zu untersuchen, wurden Anlagen zur Bestimmung der PorositĂ€t und der Materialgleichgewichtsfeuchte entwickelt und gebaut. Es lassen sich zwei Filtermaterialtypen definieren, nĂ€mlich solche Materialien, bei denen besonders im Bereich * * 90 % die Materialfeuchte in AbhĂ€ngigkeit zur Luftfeuchte ĂŒberproportional ansteigt (z. B. Fasertorf), und solche, bei denen trotz steigender Luftfeuchte die Materialfeuchte relativ konstant bleibt (z.B. Kokosfasern). Letztere sind eigentlich vorzuziehen, da schwankende Feuchte der konditionierten Rohluft die Bedingungen fĂŒr die schadstoffabbauenden Mikroorganismen kaum verĂ€ndert, bei Betriebsstörungen folglich innerhalb kurzer Zeit wieder stabile Bedingungen vorliegen. Leider ist die Materialfeuchte mit ca. 20 % gering. Da Schadstoffe jedoch erst im Wasser absorbiert werden mĂŒssen, bevor sie abgebaut werden können, ist auch die SchadstoffabsorptionskapazitĂ€t gering. Bei stoßweise hoher Belastung kommt es daher zum Filterdurchbruch. Der andere Materialtypus weist hingegen Gleichge-wichtswerte in dem interessierenden Bereich * > 95 % > 40 % H2O auf. Um positive Eigenschaften beider Materialtypen zu nutzen, fand deshalb bei den Versuchsanlagen ein Gemisch aus beiden als Filtermaterial Verwendung. Die hohe Effizienz des neuen Konzeptes erlaubt, die FilterflĂ€che mit einem wesentlich höheren Luftstrom zu belasten. Das senkt Investitionsbedarf und Kosten. Ein Versuchsbiofilter an einem Mastschweinestall reinigte die Abluft mit stark wechselnden Abluftraten, jedoch geringer Schad- und Geruchsstoffbelastung. Es wurde nach einer Anlaufzeit von 30 Tagen stets ein Wirkungsgrad beim Geruchsstoffabbau * > 90 % erreicht. Ein zweiter Versuchsfilter reinigte die Abluft einer ÖlmĂŒhle. Es wurden Reinigungsleistungen beim Geruch von * = 70 - 80 % erreicht. Das Abgas wurde lediglich entfettet, jedoch nicht klimatechnisch auf eine konstante Temperatur eingestellt, Werden beide Bedingungen erfĂŒllt, erreicht der Wirkungsgrade * >> 95 %. Öffentlichkeitsarbeit und PrĂ€sentation Das Konzept wurde auf Tagungen, in BeratungsgesprĂ€chen sowie in Publikationen der Öffentlichkeit vorgestellt, mit dem Hinweis: Gefördert durch die Deutsche Bundesstiftung Umwelt. · Landtechnik - Seminar, Inst. f. Landw. Verfahrenstechnik Kiel 1995 : Systembiofilter · BML - Arbeitstagung der Referenten Landtechnik und Landwirtschaftliches Bauwesen 26. - 28. MĂ€rz 1996, Technische UniversitĂ€t Dresden : Neue Biofilter als System · Landtechnik 3/96, S.158-159 : Hochleistungsbiofilter Weitere Veröffentlichungen in Fachzeitschriften, wie Entsorgungspraxis und Landtechnik sowie die Erstellung einer Dissertation sind geplant. Fazit Der entwickelte Biofilter mit zugehörigem WĂ€scher ist sehr gut geeignet Stallabluft (geringe Geruchsstoffkonzentration aber schwankende, z. T. hohe Abluftraten) und Abgase aus gewerblichen Betrieben (hohe Geruchsstoffkonzentration, konstanter Volumenstrom) zu reinigen. Er ist sicher in der Funktion, wenig sensibel gegenĂŒber Staub, Fett und KlimaeinflĂŒssen. Erfreulich wirkt sich der geringe Wartungsbedarf aus. Die gleichmĂ€ĂŸige Durchströmung ermöglicht den Bau kompakter Anlagen. Dies senkt den Investitionsbedarf und folglich die Kosten. Die Firma FARMATIC bietet somit einen verfahrenstechnisch optimierten und kostengĂŒnstigen Biofilter an.

Übersicht

Telefon

0431/880

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Bundesland

Schleswig-Holstein

Fördersumme

191.140,85 €

Förderzeitraum

15.11.1993 - 05.02.1998