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1. (WO1997015378) BIOFILTER COVER
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Abdeckung für Biofilter

Die Erfindung betrifft einen offenen Biofilter zur Reinigung von Gas.

In Biofiltern wird mit Schadstoffen oder Geruchstoffen belastete Abluft durch ein Filtersubstrat geströmt, das als Trägermaterial für bioaktive, die Abluftbelastung verzehrende Mikroorganismen dient. Grundsätzlich kann zwischen zwei Systemen unterschieden werden, dem "offenen Sy-stem" und dem "geschlossenen System" .

Der "offene" Biofilter wird häufig auch als "Biobeet" bezeichnet, da das Filtersubstrat wie ein Beet ganzflächig an die Umgebungsluft angrenzt. Das Filtersubstrat kann Mutterboden oder jedes andere Material sein, auf dem sich die Mikroorganismen ansiedeln können.

"Geschlossene" Systeme zeichnen sich durch einen relativ komplexen Aufbau aus, wobei der Biofilter ein von der Umgebung abgeschlossenes System bildet. Solche geschlossenen Biofilter sind zum Beispiel in den Patentschriften DE 42 35 591 AI und DE 42 29 767 AI und in der

Fachzeitschrift TerraTech 6/94, Seite 36 ff. beschrieben. In diesen geschlossenen Biofiltern sind verschiedene Maßnahmen vorgesehen, um die optimalen Bedingungen im Filter für den mikrobiellen Abbau der Schad- und Geruchstoffe zu gewährleisten. Insbesondere ist jeweils eine Einrichtung vorgesehen, die entweder den Filterboden direkt oder die zu filternde Luft befeuchtet, um ein Austrocknen des Biofilters aufgrund der durchströmenden Luft zu verhindern. Dazu sind Pumpen, Wärmetauscher, aufwendige und große Behälterkonstruktionen, etc. erforderlich. Darüberhinaus können den geschlossenen Biofiltern Aktivkohle-filter vor und nachgeschaltet sein. Die Luftdurchlässigkeit solcher geschlossener Biofilter ist begrenzt und geringer als die offener Biofilter.

Die offenen Biofilter sind zwar sehr einfach aufgebaut und entsprechend preiswert, ihre Funktionsfähigkeit hängt allerdings stark von der Witte-rung und dem Betriebszustand des Biofilters ab. Da sie der Umgebung frei ausgesetzt sind, kann es bei intensiven Regenperioden zu Vernäs-sungszonen innerhalb des Filters kommen. Eine derartige Überfeuchtung

ERSATZBLAπ (REGEL 26) behindert den Luftdurchsatz und insbesondere auch den Stoffaustausch mit der aktiven biologischen Schicht, so daß die Reinigungswirkung des Filters vermindert ist. Außerdem kommt es zum Klumpen und Faulen des organischen Filtersubstrats, so daß ein Ersetzen des Filtersubstrats relativ häufig erforderlich ist.

Ein weiteres Problem ergibt sich durch Pflanzenbewuchs auf dem offenen Biofilter. Die Wurzeln der Pflanzen treiben Kanäle durch das Filtersubstrat, durch die die zu reinigende Abluft leichter hindurchfließen kann als durch das eigentliche Filtersubstrat. Solche "Kurzschlüsse" sind höchst unerwünscht.

Auf einem ganz anderen technischen Gebiet, nämlich bei offenen Mülldeponien, ist es aus der JP 50 32 301 und JP 60 47 363 bekannt, über-einandergeschichtete Müll- und Erdschichten durch ein Laminat bestehend aus zwei Stützgeweben und einer dazwischen angeordneten wasserundurchlässigen aber gasdurchlässigen porösen Membran voneinander zu trennen. Dadurch soll verhindert werden, daß Regenwasser in die Müllschichten sickern kann, was zu einer anaeroben Zersetzung des Mülls und damit zur Entstehung giftiger und insbesondere brennbarer

Gase führen würde (Gefahr der Selbstentzündung). Die gasdurchlässigen Membranen ermöglichen ein Entweichen von Gasen und Wasserdampf, und durch eine unter der Mülldeponie installierte Luftzufuhr wird die aerobe Umsetzung organischen Materials zu Humus zusätzlich un-terstützt. Auf ganz ähnliche Weise funktionieren auch Kompostier- und

Bodensanierungsanlagen(DE-A-42 31 414). Dort werden seit längerem Kompostmieten und kontaminierte Erdreich mieten mit solchen mikroporösen Membranen abgedeckt, um ein günstiges Klima für die Aktivität der Mikroorganismen zu schaffen.

Eine Anwendung solcher Membranen beim offenen Biofilter wurde bisher nicht in Erwägung gezogen. Dies ist vermutlich darauf zurückzuführen, daß der offene Biofilter dadurch quasi zu einem geschlossenen Biofilter wird. Die Technik des geschlossenen Biofilters, insbesondere die Befeuchtung des Filtersubstrats, ist aber bekanntermaßen so aufwendig und kompliziert, daß die bloße Verwendung einer Membran beim offenen Biofilter nicht erfolgversprechend sein konnte, da insbesondere bisher keine Technik die erforderlichen Werte bezüglich Wasserdichtheit und Luftdurchlässigkeit anbieten konnte. Darüberhinaus unterscheidet sich die Biofiltertechnik ohnehin grundsätzlich von den oben erwähn-ten Mülldeponien, Kompostier- und Bodensanierungsanlagen dadurch, daß nicht das Filtersubstrat von den Mikroorganismen umgewandelt werden soll, sondern nur diejenigen gasförmigen Stoffe, die aus dem durch das Filtersubstrat strömenden Gas entfernt werden sollen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Funktionsfähigkeit des offenen Biofilters zu verbessern, ihn von Witterungseinflüssen unabhängiger zu gestalten und seine Lebensdauer zu erhöhen.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Kombination der Merk-male des Anspruchs 1 gelöst.

Der Kern der Erfindung ist darin zu sehen, daß der offene Biofilter mit einer Abdeckung abgedeckt wird, wobei die Abdeckung eine bevorzugterweise aus einer permeablen Membran bestehende Funktionsschicht umfaßt, so daß die gereinigte Luft durch die permeable Membran hindurchtreten kann, während die Feuchtigkeit im Filter zurückgehalten wird. Dadurch wird ein von der Umgebung relativ unabhängiges und relativ konstantes Klima im Biofilter geschaffen.

Dafür sorgt eine Mikroporosität der Funktionsschicht, deren Porengröße im Bereich von 1 bis 10 μm, vorzugsweise 3 bis 7 μm liegt. Besonders bevorzugt wird eine Membran aus expandiertem Polytetrafluorethylen (ePTFE) mit einer Porengröße von 6 bis 7 μm. Die Membran kann ebenso zum Beispiel aus Polyurethan, Polyethylen oder Polypropylen bestehen. Statt einer Membran kann gegebenenfalls auch ein mikroporöses Gewebe mit den entsprechenden Eigenschaften eingesetzt werden.

Die Abdeckung ist als Laminat ausgebildet, welches aus der Funktionsschicht, d.h. bevorzugterweise aus der mikroporösen Membran, und einem Trägermaterial besteht. Das Trägermaterial kann z.B. ein Gewebe aus Polyester, Polypropylen oder Polyacryl sein, das mit der Funktions- schicht verbunden ist und die Durchlässigkeit des Laminats nicht wesentlich beeinträchtigt.

Vorzugsweise wird die mikroporöse Membran zwischen zwei Trägerma-terialien angeordnet, wobei das der Atmosphäre ausgesetzte Trägermaterial witterungsbeständig und UV-beständig sein sollte.

Das Laminat sollte so gewählt sein, daß ein Luftdurchsatz von 600 bis 1500 m3 pro Stunde pro m2 Laminat möglich ist, ohne daß die Biofilter-funktion beeinträchtigt wird.

Eine aus einem dreilagigen Laminat (Trägermaterial/Funktionsschicht/ Trägermaterial) bestehende Abdeckung wiegt dann ca. 200 bis 500 g/m2.

Durch das Abdecken des Biofilters wird eine Atmosphäre in dem Biofilter erzeugt, die von den Schwankungen der den Biofilter umgebenden Atmosphäre relativ wenig beeinflußt wird, und somit ist für eine konstante Funktion des Filters ohne Gefahr der Überfeuchtung, Austrocknung oder Pflanzenbewuchs gesorgt. Zusätzlich werden damit auch die bei offenen Biofiltern üblichen längeren Anlaufzeiten wesentlich verkürzt.

Als weiterer positiver Effekt ergibt sich, daß keine oder nur sehr wenige Geruchsstoffe aus dem Biofilter in die Umgebung gelangen können. Insbesondere werden nahezu keine Keime oder Sporen freigesetzt. Diese

Vorteile werden besonders in dem Fall geschätzt, wo es zu einem Versagen des Filters aufgrund von z.B. Rißbildung im Filtersubstrat oder dergleichen kommt.

Im Vergleich zu herkömmlichen geschlossenen Biofiltern besitzt der erfindungsgemäße Biofilter mit Membranabdeckung die allgemeinen Vorteile eines offenen Biofilters, nämlich große Oberflächen und geringe Konstruktionskosten. Eine Befeuchtung des organischen Materials oder der Luft, wie es in den geschlossenen Systemen durchweg vor-gesehen ist, ist bei dem erfindungsgemäßen Biofilter mit Membranab-deckung nicht notwendig.

Insofern bildet der erfindungsgemäße Biofilter eine effektive Verbesserung des offenen Biofilters und eine preiswerte Alternative zu dem geschlossenen Biofilter, bei dem die Feuchtigkeit des Biofilters durch Sprϋhanlagen und aufwendige Regelungstechnik gesteuert wird. Dagegen kann durch gezielte Kondensation von Feuchte an der Innenseite des Funktionsmaterials die Feuchtigkeit des offenen Biofilters auf einfache Weise reguliert werden.

Mögliche Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend beispielhaft anhand der Zeichnungen beschrieben. Darin zeigen:

Fi Όg. 1 eine schematische Darstellung eines Biofilters in einem

Gesamtsystem;

Fig. 2A eine zweilagige Abdeckung gemäß der Erfindung für einen offenen Biofilter;

Fig. 2B eine dreilagige Abdeckung gemäß der Erfindung für einen offenen Biofilter.

Fig. 1 zeigt schematisch die Darstellung eines Biofilters 1 , dem verunreinigte Luft aus einer Produktionshalle 10 zugeführt wird. Die verunreinigte Luft wird in diesem Falle in einen unter dem Filtersubstrat angeordneten Hohlraum 2 eingeblasen und strömt dann durch das aus organischem Material bestehende Filtersubstrat 3 in die Umgebung. Dabei werden die Schadstoffe und Geruchsstoffe der verunreinigten Luft durch Mikroorganismen, die sich in dem organischen Material befinden, größtenteils absorbiert und abgebaut. Bevor die so gereinigte Luft in die Atmosphäre ausströmt, muß sie noch die Abdeckung 4 passieren, die teilweise ein Austreten von Geruch Stoffen, restlichen Schadstoffen oder Keimen und Sporen nahezu vollständig verhindert und insbesondere die austretende Feuchtigkeit auf einzustellende Werte reduziert.

In Fig. 2A ist eine erfindungsgemäße Abdeckung 4 dargestellt, die aus einer mikroporösen Membran 5 besteht, welche auf einem durchlässigen Trägermaterial 6 auflaminiert ist. Diese zweilagige Abdeckung 4 ist so an dem Biofilter angeordnet, daß das Trägermaterial 6 nach innen zum Filtersubstrat weist. Es könnte aber ebenso nach außen zur Atmosphäre hin weisen und wäre dann als äußere Trägerschicht mit 6a bezeichnet.

Um ein möglichst stabiles Laminat zu erhalten und aufgrund der Empfindlichkeit der mikroporösen Membran 5, ist es vorteilhaft, beidseitig der Membran 5 eine Trägerschicht 6, 6a vorzusehen. In Fig. 2b ist ein Biofilter mit einer derartigen dreilagigen Abdeckung 4 schematisch dargestellt. Die nach außen weisende, durchlässige Trägerschicht 6a schützt die mikroporöse Membran gegen Witterungseinflüsse und UV-Licht.

Für die Funktionsschicht geeignete Materialien umfassen neben mikro-porösem gereckten Polytetrafluorethylen (PTFE), wie es in den US- Patentschriften 3,953,566 und 4, 187,390 beschrieben ist, ebenso gerecktes PTFE, das mit hydrophilen Imprägniermitteln und/oder Schichten versehen ist, wie es in der US-Patentschrift 4, 194,041 beschrieben ist, und atmungsfähige Polyurethanschichten; oder aber auch Elastomere, wie Copolyetherester und deren Laminate, wie es in den US-Patentschriften 4,725,481 und 4,493,870 beschrieben ist.

Das mikroporöse polymere Material kann mittels irgendeines bekannten Verfahrens aus irgendeinem polymeren Material hergestellt werden, das im wesentlichen wasserundurchlässig ist, d.h. unter normalen atmosphärischen Bedingungen nicht mehr als 5 Gewichts-% Wasser absorbiert, und sich zur Formung einer Funktionsschichtfolie eignet. Zur Formung einer mikroporösen polymeren Matrix geeignete Polymere umfassen Polyolefine, wie Polyethylen-Polypropylen-Copolymere, Poly-ethylen-Terephthalate, Polycaprolactam, Polyvinylidenfluorid, Polybuty-len terephthalat, Polyestercopolymere und Polytetrafluorethylen.