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Biologische Abluftreinigung

Einsatzbeispiele eines kombinierten Systems aus Biofilter und Adsorbern
Biologische Abluftreinigung

Mit organischen Lösemitteln verunreinigte Abluft in der chemischen Industrie wird häufig durch Verfahren wie TNV, KNV, Adsorption sowie Kombinationen dieser Verfahren gereinigt; nur vergleichsweise wenige Abluftprobleme dieser Art werden bislang mittels biologischer Abluftreinigung gelöst.

Dr.-Ing. Nikolaus Thißen

Die Ursache dafür liegt zum einen in der Charakteristik der Abluft in der chemischen Industrie:
• Konzentrationsschwankungen, Schwankungen in der Zusammensetzung des Lösemittelgemischs sowie Konzentrationsspitzen,
• Auftreten schlecht wasserlöslicher Schadstoffe, die somit beim Abbau Probleme bereiten,
• Auftreten schlecht abbaubarer Schadstoffe, die sehr lange Verweilzeiten im Biofilter erfordern,
• der Produktionsbetrieb, dessen Abluft gereinigt wird, wird nur im Teilzeitbetrieb gefahren. Der Bioreaktor wird also längere Zeit nicht mit Schadstoffen beaufschlagt; infolgedessen müssen die Mikroorganismen wieder auf das gewohnte Konzentrationsniveau adaptiert werden.
Eine andere Ursache resultiert aus den Betriebseigenschaften von konventionellen biologischen Abluftreinigungsanlagen, beispielsweise dem Durchschlagen von Konzentrationsspitzen und dem ungenutzten Reaktionsraum in Zeiten ohne Abluft.
Mit dem Synergie-Filtersystem, einer verfahrenstechnischen Kombination von Biofiltern mit nachgeschalteten Adsorbern, die bereits in cav 8/97, Seite 28 detailliert beschrieben wurde, können auch solche Abluftströme sicher gereinigt werden, wie die folgenden Einsatzbeispiele zeigen.
Einsatz in der Lackverarbeitung
Das Synergie-Filtersystem eignet sich unter anderem besonders für den Bereich der Lackherstellung und -verarbeitung. So wurde beispielsweise im Servicecenter der EVO Bus GmbH , eines großen Reisebusherstellers, anfangs der 90er Jahre ein eigens entwickeltes Synergie-Filtersystem zur biologischen Reinigung einer Trocknerkabinenabluft mit je nach Produktionsbedingungen stark schwankenden Werten von Volumenstrom, Lösemittelkonzentration und Zusammensetzung der Schadstoffe installiert (Abb. 1).
Bei einer Messung an der Abluftreinigungsanlage bei EVO Bus wurde durch ein unabhängiges Meßinstitut dauerhaft am Austritt aus dieser Anlage eine Reingaskonzentration von #1,26 mg ges. Kohlenstoff/m³N nachgewiesen. Relevante technische Daten für diese Anwendung wie auch für die folgenden Beispiele faßt die Tabelle zusammen.
Einsatz in der CWS-Lackfabrik
Ein weiteres Synergie-Filtersystem wird bereits seit über drei Jahren bei der CWS-Lackfabrik GmbH in Düren zur Reinigung der Abluft aus einem Bereich zur Herstellung von 2K-PU-Lacken eingesetzt (Abb. 2).
Durch Auftrennung der Gesamtabluft in Raumabluft und Objektabluft, wobei eine gezielte Kapselung verschiedener Emissionsquellen erfolgte, ergab sich die folgende Abluftsituation:
• Ableitung ungereinigter Hallenabluft mit einem Volumenstrom von 12 000 m³/h auf einem Konzentrationsniveau von maximal 20 mg/m³ in die Umgebung;
• Absaugung von den gekapselten Dissolvern und anderen Aggregaten mit einem Volumenstrom von 6 000 bis 10 000 m³/h bei Konzentrationen bis 800 mg org. Lösemittel/m³ abgesaugter Abluft und deren Reinigung in einem Synergie-Filtersystem.
Bei der Einigung des Betreibers mit der genehmigenden Behörde auf einen vorzeitigen Baubeginn der Anlage war der Betreiber von einem Reingaswert von 50 mg org. C/m³N ausgegangen, der herstellerseitig der Auslegung der Anlage zugrunde gelegt wurde. Demgegenüber enthielt die ca. 1,5 Jahre nach Inbetriebnahme der Anlage erteilte Genehmigung durch die Behörde als Auflage einen maximal zulässigen Reingaswert von 25 mg org. C/m³N.
Kontrollmessungen in unregelmäßigen Abständen während der gesamten Betriebszeit des Filtersystems weisen die sichere Einhaltung der ursprünglich der Auslegung zugrunde gelegten Reingaswerte nach. Im Rahmen einer behördlich auferlegten Messung wurde festgestellt, daß selbst bei maximaler Produktionsauslastung die seitens der Behörde vorgeschriebenen Reingaswerte von 25 mg org.C/m³N nicht überschritten werden; die gemessenen Reingaskonzentrationen lagen teilweise unter 10 mg org. C/m³N. Die Druckverluste des Biofilters blieben über den gesamten Betriebszeitraum konstant bei 600 Pa und wurden auch nicht durch einen massiven Staubeintrag in den Biofilter erhöht.
Einsatz bei der GFK-Herstellung
Darüber hinaus hat sich dieses System auch bei einem renommierten Hersteller von Rotorblättern aus GFK für Windkraftanlagen, der Firma Abeking & Rasmussen Rotec GmbH in Lemwerder, seit drei Jahren bewährt (Abb. 3). Auch hier wurde im Vorfeld der Detailplanung der Abluftreinigungsanlage zur Minimierung des abzusaugenden Abluftvolumenstroms eine Arbeitsplatzoptimierung im Bereich der Rotorblattfertigung durchgeführt. Bei diesem leicht modifizierten System wird die zu reinigende Abluft zunächst im Vorwäscher (1) befeuchtet und nachfolgend auf acht parallel geschaltete Biofilterbetten (2) (hier nur vier dargestellt) mit einer Schütthöhe von jeweils ca. 0,7 m verteilt, die in insgesamt vier Containern installiert sind. Dennoch werden im Vergleich zu konventionellen Biofiltern bei A&R-Rotec sehr hohe Belastungen der Biofiltermasse erreicht. Den Biofilter auslegungsbedingt passierende Schadstoffe werden in vier parallel geschalteten Adsorbern (3) in zwei Containern adsorbiert; die Regeneration erfolgt mit im Lufterhitzer (6) aufgewärmter Kreislaufluft über die Regenerationsleitung zurück zu Vorwäscher (1) und den Biofiltern (2). Nach Anlageninbetriebnahme 1994 führten Änderungen des Fertigungsablaufs bei A&R-Rotec zu einer Änderung der Abluftparameter gegenüber den ursprünglichen Auslegungsdaten: War ursprünglich eine Schadstoffbeladung der zu reinigenden Abluft von maximal 160 mg Styrol/m³N vorgegeben, so stellen sich nun täglich insbesondere zu Produktionsbeginn über Zeiträume von mehr als einer Stunde Konzentrationen bis ca. 550 mg Lösemittel/m³N ein, wobei ein Abluftvolumenstrom bis 87500 m³/h abgesaugt wird.
Die daraus resultierende Abbaurate errechnet sich zu ca. 285 g Lösemittel/(m³ h); der Abscheidegrad beträgt 94,5%. Darüber hinaus ist nun anstelle von nahezu nur Styrol als Schadstoff in der Abluft ein Anteil von ca. 25 bis 30% Aceton am Gesamtschadstoffgehalt enthalten.
Das Synergie-Filtersystem bei A&R-Rotec hält auch bei diesen Belastungen die Anforderungen gemäß TA Luft im Reingas ein. Beschwerden aus der Anwohnerschaft über eine Geruchsbelästigung blieben zudem seit der Inbetriebnahme der Anlage aus.
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