Biologische Abluftreinigung

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1 wäscher (mit ohne Chemikalienzugabe) Tropfkörperverfahren Belebtschlammverfahren Abluftreinigung I logische Abluftreinigung filter (anorganisches organisches Trägermaterial) membranverfahren (Silikonkautschuk- Membran) Flachbett- filter Etagenbiofilter Turmbiofilter Membran- Reaktor

2 Einbauten (z. B. Raschig-Ringe) mit Mikroorgansimen Waschwasserzulauf Abluftstrom Waschwasser Reingas Rohgas Konditionierung des Waschwassers Abgesetzte Substanzen Abluftreinigung II (Tropfkörperverfahren)

3 Reingas Einbauten (z. B. RASCHIG-Ringe) Waschwasserzulauf Absorber Abluftstrom Waschwasser Frischwasser-, Nährstoff Puffer- Zufuhr Temperierung Rohgas Abgesetzte Substanzen Absetzbecken Belebtschlammbecken Überschußschlamm Schlammrückführung Sauerstoffeintrag Abluftreinigung III (Belebtschlammverfahren)

4 Schadstoffe Sauerstoff film CO2 (Mikroorgansimen H2O Schadstoffabbau) Trägermaterial Nährstoffe Abluftstrom (schadstoffbeladen) wäßrige Phase (absorbierte Schadstoffe) Reingas Bewässerung Rohgas Konditionierung des Abluftstroms (Feuchtigkeit Temperatur) filtermaterial Sieb- bzw. Anströmboden Abluftreinigung IV (filterverfahren)

5 Mikroorganismensuspension film mit Mikroorganismen Siliconkautschukmembran Schadstoffübergang Schadstoffbelastete Abluft Mikroorganismensuspension Austritt der Mikroorganismen Rohgas Reingas Konditionierung der Mikroorganismen Eintritt der Mikroorganismen Abluftreinigung V (membranreaktor)

6 Optimale Einsatzbereiche Einsatzgrenzen geruchsintensive Abluftströme 3 kleine bis mittlere Abluftströme (< m /h) Gesamt-Kohlenstoff-Konzentration: 1 g/m z. B. lösemittelhaltige Abluft) 3 stark schwankende Abluftinhaltstoffe (Art Konzentration) Lastwechsel durch Temperatur, Staub, Dampf, Desinfektionsmittel usw. > 1,5 g/m 3 Ablufttemperaturen unter C gute Wasserlöslichkeit gute biologische Abbaubarkeit Abluftreinigung VI

7 logische Grenzen Allgemeine Stoffwechselleistung von einem Organismus (Substratverwertbarkeit, Minimalkonzentrationen) Adaptationszeit Stoffwechselgeschwindigkeit Toleranz gegenüber toxischen Stoffen (Substrat- Produkthemmung) Systemtechnische Merkmale Konzentration des angebotenen Substrates Co-Substrate Konkurenz-Wachstum Verweilzeit (Reaktorvolumen Aggregate mit mechanischer Einwirkung (Pumpen, Belüfter) verändern Homogenität Konsistenz des Mediums. Umgebungsbedingungen Abluftreinigung VII

8 < 90% organische Substanzen CH 4 + CO 2 (gas) Hydrolytische fermentative Bakterien spalten die organischen Polymeren Acidogene Bakterien Acetogene Bakterien Methanogene Bakterien Vorteile anaerober Abwasserbehandlungsverfahren gegenüber aerober Verfahren energieaufwendige Sauerstoffzufuhr entfällt Energieinhalt von gebildeten gas kann genutzt werden Schwermetalle werden nicht oxidativ mobilisiert Geruchsbelästigung durch Aerosolbildung aufgr von Sauerstoffeintrag wird vermieden Nachteil Rest-Kohlenstoffgehalt im behandelten Abwasser muß aerob nachbehandelt werden Abwasserbehandlung I (Anaerob)

9 Nachklärbecken Abwasserzulauf BSB 5 Säurebildner PHBS Anaerobe Stufe Energie BSB organ. Säuren 5 PHBS Energie Aerobe Stufe CO 2 + H 2 O PO 4 Poly-P PO Poly-P 4 BSB 5 PHBS Poly-P Acinetobacter-Zelle abbaubares organisches Substrat Poly-ß-hydroxybuttersäure Phosphatspeicher Überschußschlamm (P-Eliminierung) Abwasserablauf Abwasserbehandlung II (biologischen PO 4 -Eliminierung)

10 anb anox BB NB Kreislauf Rücklaufschlamm Hauptstromverfahren Überschußschlamm (P-angereichert) Vor- Nachteile Eine Umrüstung von vorhandenen Anlagen ist nicht möglich ( % Abwasserbehandlung). Phosphat ist relativ locker im Schlamm geben (Rücklösung unter anaeroben Bedingungen). Ablaufwerte unter 2-3 mg/l sind schwer zu erreichen. Abwasserbehandlung III

11 VB BB NB Ca(OH) 2 anb Schlamm + gefälltes PO 4 anaerob RS aerob RS Überschußschlamm Nebenstromverfahren Vor- Nachteile bestehende Anlagen können nachgerüstet werden aufgr der cyclischen Nebenstromführung werden ca. 15 % des Abwassers eineranaeroben Behandlung ausgesetzt Ablaufwerte unter 1 mg/l können problemlos eingehalten werden Abwasserbehandlung IV

12 Trinkwasseraufbereitung Abwasserbehandlung Abluftreinigung Kompostierung Bodensanierung Metallgewinnung Entschwefelung Energiegewinnung logische Verfahren im Umweltschutz

13 Energiequelle phototroph chemotroph Wasserstoff-Donator lithotroph organotroph Kohlenstoffquelle autotroph heterotroph Ernährungsweise von Mikroorganismen elektromagnetische Strahlung (Licht) Redoxreaktionen Oxidation organ. anorgan. Nährstoffe Anorganische Verbindungen Organische Verbindungen Kohlenstoffdioxid Organische Verbindungen

14 Chemoorganotrophe Mikroorganismen anoxische Bedingungen (Nitrat als terminaler Elektronenakzeptor der Atmungskette) Kohlenstoffquelle organ. Substrate: Kohlenhydrate, Alkohole, Essigsäure - NO 3 + [CH2O] N 2 + CO 2 + H2O Chemolithotrophe Mikroorganismen anoxische Bedingungen Kohlenstoffquelle : CO2 mit H2 als Reduktionsmittel - - 5H 2 + 2NO3 N 2 + 4HO+2OH 2 Technische Verfahren Rohwasser + Substrat Festbettreaktor (Styropor, Alumosilikat) kein Zusatz von Fremdbakterien erforderlich Nachbehandlung (Entfernung von überschüssigem Substrat, Belüftung, Entkeimung) Trinkwasseraufbereitung I

15 Vor- Nachteile chemolithotrophe Verfahren Es müssen keine organischen Substrate zugesetzt ggf. wieder entfernt werden. überschüssige Wasserstoff kann durch Entgasung leicht entfernt werden. H2 - abhängige Nitratreduktion ist stark selektiv (eingeschränkte Lebensfähigkeit anderer MO s) langsames Wachstum (geringe Anschwemmung überschüssiger masse) Sicherheitsmaßnahmen geringe Abbauraten für Nitrat Kenndaten beider Verfahren zur Nitrateliminierung Entwicklungsstand 3 größter Durchsatz in m /h Nitratkonzentration Zulauf in mg/l Nitratkonzentration Ablauf in mg/l Restkeimzahl in ml 1 Kosten in Euro/m 3 Chemolithotrophes Verfahren Pilotanlagen großtechnische Anlagen < ,35-0,55 Chemoorganotrophes Verfahren Pilotanlagen großtechnische Anlagen ,10 0,80 Trinkwasseraufbereitung II