Wirtschaftliche Abluftaufbereitung mit Wärmerückgewinnungssystem

VOC raus, Wärme rein

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06.06.2011 Volatile organische Komponenten (VOC) per thermischer Nachverbrennung aus Abgasen zu entfernen, ist mit hohen Energiekosten verbunden. Durch die Kombination eines Biokat-Wäschers mit einem Rotations-Wärmeübertrager lassen sich die Kosten deutlich senken und kann die entstehende Wärme im Prozess genutzt werden.

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Entscheider-Facts Für Betreiber

  • Die VOC-Richtlinie der EU bzw. die TA-Luft schreiben für volatile organische Compounds (VOC) strenge Grenzwerte vor. Um diese einzuhalten, müssen die Anlagenbetreiber spezielle Abgasreinigungssysteme installieren.
  • Um Energie zu sparen, wird das Wessel-CS-Biokatwäschersystem mit einem Rotations-Wärmeübertrager kombiniert.
  • Das System mit kreislaufgeführter Wasseraufbereitung besteht aus dem CS-Biokatwäscher (mit einer Füllkörperpackung, dem Vorlagebecken, einem integrierten Tropfenabscheider und der Konditionierung.
  • Die Abluftschadstoffe werden dabei biologisch zu CO2 und H2O abgebaut.

In vielen industriellen Produktionsprozessen entsteht Abluft mit mehr oder weniger starker Schadstoffbelastung an Kohlenwasserstoff-Verbindungen (beispielsweise Alkohole, Ketone oder Aldehyde). Diese Stoffe führen meist auch zu Geruchsemissionen. Derart leichtflüchtige organische Komponenten, sogenannte VOCs (Volatile Organic Compounds), finden sich auch in der Abluft von Chemieunternehmen beispielsweise bei der Kautschukverarbeitung. Gesetzlich festgelegte Grenzwerte veranlassen Unternehmen, Anlagen installieren zu lassen, welche die Abluft reinigen, um so die umweltpolitischen Vorgaben wie der europäischen VOC-Richtlinie oder den Anforderungen der TA-Luft gerecht zu werden.

Um die sichere Unterschreitung der Grenzwerte herbeizuführen, dabei aber gleichzeitig die Energiekosten zu senken, wurde bei TIG Wessel eine Anlage zur Abluftreinigung mit einer Wärmerückgewinnungsanlage kombiniert. Die in der Abluft enthaltene Wärme wird nicht in die Atmosphäre abgegeben, sondern mittels des Wärmeübertragers im Produktionsprozess genutzt, wodurch eine Kostensenkung für den thermischen Energiebedarf um bis zu 90 Prozent möglich ist. Die beiden Massenströme Ab- und Außenluft werden im Gegenstrom durch je eine Hälfte einer sich drehenden Matrix, bestehend aus einer Metallfolie, geführt, welche die Wärme der Abluft aufnimmt und nach ihrer Drehung an den kalten Strom wieder abgibt. Bedingt durch die große Austauschfläche und durch das Gegenstromprinzip, erreicht das Prinzip des Wärmeübertragers einen hohen Wärmetransfer. Die Rotationswärmeübertrager werden gefertigt, indem eine glatte und eine gewellte Lage der Folie zu einem Rad gewickelt werden. Die entstehenden Kanäle bilden etwa 90 Prozent des Radvolumens. Aufgrund ihrer Größe und Form entsteht eine laminare Durchströmung.

Da die Strömungsrichtung der Gasströme und dadurch die Drehung des Rades laufend wechselt, entsteht ein wirksamer Selbstreinigungseffekt, durch den Stäube und auch stärkere Verunreinigungen aus Abgasen entfernt werden. Stärker anhaftende Abluftinhaltstoffe werden durch ein neuartiges zweistufiges Wärmetauscher-Abreinigungssystem, welches speziell für diese Anwendungen konzipiert wurde, gereinigt.

Biokatalytischer Wäscher entfernt Schadstoffe

Leichtflüchtige organische Komponenten und Stäube entfernt das Devocs-Abluftreinigungssystem, welches bei hohen Schadstofffrachten aus zwei Apparaten besteht. Das Wessel-CS-Biokatwäschersystem mit kreislaufgeführter Wasseraufbereitung besteht im Wesentlichen aus dem CS-Biokatwäscher (Column System) mit einer Füllkörperpackung, dem Vorlagebecken, einem integrierten Tropfenabscheider und der Konditionierung. Die mit Schadstoffen und Gerüchen belastete Abluft wird der Abluftreinigungsanlage zugeführt. In der Konditionierungsstrecke wird die Abluft mit Hilfe eines Bedüsungssystems vollständig befeuchtet, um so optimale Absorptionsbedingungen zu erzeugen.

Die konditionierte Abluft gelangt in den Wessel-CS-Biokatwäscher. Dort findet der Übergang der Schadstoffe aus der Abluft in die Waschflüssigkeit statt. Die mit Waschflüssigkeit benetzten Füllkörper werden vom Abgas im Gegenstrom zur kreislaufgeführten Flüssigkeit durchströmt. Durch die vielfache Umlenkung der Abluft entstehen kleinste Luftverwirbelungen, die eine intensive Vermischung des Abgases mit der Waschflüssigkeit bewirken. Speziell adaptierte Mikroorganismen sowie Biokatalysatoren ermöglichen einen Betrieb als CS-Biokatwäscher mit kreislaufgeführter Waschwasserregeneration ohne oder nur mit minimalen Abwassermengen.

In diesem Prozess werden die Abluftschadstoffe zu CO2 und H2O biologisch abgebaut. Auf den eingesetzten Wessel-Füllkörpern, die sich durch eine große spezifische Oberfläche bei geringen Druckverlusten auszeichnen, bildet sich ein leistungsfähiger Biofilm mit verbesserten Absorptionseigenschaften und hohem Abbauvermögen. Das Waschwasser wird durch die biologische Umsetzung im Bioreaktionsbecken des CS-Biokatwäschers regeneriert. Ergänzungswasser, biokatalytische Additive sowie pH-Neutralisationsmittel werden bedarfsgerecht kontinuierlich zugeführt. Mitgerissene feine Wassertröpfchen hält der Tropfenabscheider des CS-Biokatwäschers zurück.

Der Anlagenteil zur kreislaufgeführten Wasseraufbereitung besteht aus dem FBM-Bioreaktor (Festbetteinbauten-Biologie-Mesophil), dem Belebtschlamm-Separator, Pumpen sowie Dosierstationen für Neutralisationsmittel und biokatalytische Additive. Ein Teilstrom des Waschwassers aus dem Biokatwäscher wird in den FBM-Bioreaktor geleitet, wo in einer rein biologischen Stufe die weitere Oxidation der Schadstoffe erfolgt. Festbetteinbauten zur Oberflächenvergrößerung und speziell adaptierte Mikroorganismen sorgen für eine hohe Abbauleistung im FBM-Bioreaktor. Das biologisch gereinigte Waschwasser gelangt anschließend in den Belebtschlamm-Separator. Dort wird Belebtschlamm abgetrennt und anschließend in den FBM-Bioreaktor zurückgeführt. Der Klarlauf wird zurück in den CS-Biokatwäscher geleitet. Durch die Verknüpfung der Wärmerückgewinnung mit dem Wäschersystem wird zugleich der Frischwasserbedarf zusätzlich reduziert, bis hin zur Option, überhaupt kein Frischwasser zu benötigen.

Heftausgabe: Juni 2011
Sandra Landwehr, Borgmeier Public Relations

Über den Autor

Sandra Landwehr, Borgmeier Public Relations

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