Referenzen

Ein Überblick der Zusammenarbeit der Abteilung Biologische Abluftreinigung mit Industrie, Gewerbe und Behörden

                                  

Gutachten und Aufträge

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Charakterisierung von Lamellenfüllkörper mit PU-Schaum-Inlays

Polyurethanschaumträger als Kolonnenpackungen weisen eine extrem hohe spezifische Oberfläche von 500 m²/m³ oder mehr auf und erlauben dadurch eine kompakte Bauform für Abluftreinigungsanlagen. Jedoch ist die physikalische Stabilität dieser Packungen insbesondere bei mehreren übereinanderliegenden Lagen stark limitiert. Im Gegensatz hierzu weisen Lamellenpackungen eine hohe physikalische Stabilität bei gleichzeitig geringer spezifischer Oberfläche auf, woraus konsequenterweise größere Abluftreinigungsanlagen resultieren. Um die Vorteile beider Bauformen zu kombinieren, wurde von einem Hersteller ein Lamellenkörper mit PU-Schaum-Inlays entwickelt und in Tricklingfiltern im Technikums-Maßstab in Hinblick auf seine physikalischen und biologischen Eigenschaften hin charakterisiert.

 

Kombination aus thermophilem Wäscher und Biofilter bei der Elektrifizierung von Biogas

Gasturbinen zur Elektrifizierung von Biogas in Biogasanlagen sind generell auf eine Minimierung auftretender Emissionen hin optimiert. Diese Minimierung der Emissionen geht allerdings mit einem geringeren elektrischen Wirkungsgrad einher. Es wurde daher ein kombiniertes Verfahren aus chemischem Wäscher und Biofilter, beide thermophil betrieben, an vier Biogasanlagen mit der Zielsetzung der Optimierung der Betriebsbedingungen des chemischen Wäschers betrieben. Es wurden dabei im Speziellen Art und Konzentration an Oxidationsmitteln optimiert, um die auftretenden Emissionen an Formaldehyd und Stickoxiden im Reingas zu minimieren.

 

Stoffliche Analyse des Emissionsspektrums bei der Klärschlammtrocknung

Die thermische Verwertung von kommunalen Klärschlämmen gewinnt zunehmend an Bedeutung, jedoch sind auftretende Emissionen in der Abluft stark von Herkunft und Vorgeschichte der zu behandelnden Klärschlämme abhängig. Für den Einsatz in einer Klärschlammtrocknungsanlage sollte die Eignung verschiedener Schlämme auf Grundlage des jeweils auftretenden Emissionsspektrums bewertet werden. Dabei sollte anhand von Leitparametern (VOC, NH3, H2S, Ammoniumgehalt, Gesamtstickstoff, pH-Wert, Trockensubstanz) der Einfluss der Trocknungstemperatur (20 °C, 35 °C, 50 °C, 75 °C bzw. 100 °C) auf das zu erwartende Emissionsspektrum analysiert werden.

 

Begleitende Analytik bei der Inbetriebnahme eines Biofilters in der Hartmetallwerkzeug-Herstellung

Bei der Trocknung von Rohlingen für Hartmetallwerkstoffe fällt ein mit organischen Lösemitteln belasteter Abluftstrom an. Bedingt durch eine Produktionserweiterung musste die Anlagenkombination aus Wäscher und Biofilter vergrößert werden. Im Hinblick auf eine optimale Stickstoffversorgung der Biologie wurden begleitend Filterpackung und Eluat der Beregnung bezüglich pH-Wert, Stickstoff, Sorption der Abluftkomponenten und Metabolite sowie Keimzahl untersucht. Mit den Ergebnissen konnte ein Düngeplan für den Regelbetrieb aufgestellt werden.

 

Emissionen aus der Schlachtabfall-Verarbeitung

Die Behandlung von Klasse III Schlachtabfällen, insbesondere Schweineborsten, ist während des hydrolytischen Verarbeitungsprozesses mit hohen Emissionsfrachten an Schwefel- und Stickstoffverbindungen verbunden, die durch ein sechsstufiges Abluftreinigungskonzept unzureichend behandelt werden. Für die Entwicklung eines geeigneten Verfahrenskonzeptes wurde zunächst in einer Vor-Ort-Messkampagne die Abluftsituation erfasst und in einer zweiten Konzeptstufe zwei Testverfahren im Pilotmaßstab analytisch begleitet und somit auf ihre Eignung hin geprüft. Ein abschließendes Anlagenkonzept zur Behandlung dieser Abluftströme mit Einhaltung der gesetzlichen Grenzwerte von 500 GE/m³ wurde vorgestellt.

 

Erfassung von Styrol-Emissionen bei der Motor-Fertigung

Statoren von Ventilatoren werden entweder durch Vakuumtauchen oder durch Träufelharze elektrisch isoliert und gegenüber Feuchtigkeitseintritt geschützt. Bei diesem Vorgang treten styrolhaltige Emissionen auf, die zunächst analytisch zu erfassen waren. Auf Grundlage dieser Analyseergebnisse wurde ein Konzept zur biologischen Behandlung dieser Abluftströme erarbeitet.

 

Bewertung der Abluft aus einer Trocknungsanlage für organische Sekundärrohstoffe

Bei der Verarbeitung von organischen Sekundärrohstoffen werden diese sauer aufgeschlossen und die Rückstände nach Neutralisation für die Weiterverarbeitung getrocknet. Die Entwässerung geschieht in einer mit Erdgas gefeuerten Trommeltrocknung. Die entstehende nasse Abluft wird nach einer Partikelabscheidung durch einen Zyklon über einen Kamin abgeleitet. Zur Bewertung der Abluftsituation hinsichtlich der Emission flüchtiger organischer Komponenten und Identifizierung der Hauptinhaltsstoffe wurden der Gesamt- oxidierbare Kohlenstoff mittels FID bestimmt und Gasproben via Adsorption und Gaswäsche für die GC-MSD –Analyse im Labor entnommen.

 

Erfassung und Adaptation eines Chemowäschers zur Behandlung von geruchsbeladener Abluft aus der Herstellung von sog. Hochleistungs-Komposit-Kunststoffen

Bei der Herstellung von glasfaserbewehrten Kunststoffgranulaten für die spätere Herstellung von Armaturenbrettern, Formteilen u.ä. treten signifikante Geruchsemissionen auf, die auf einen Grenzwert von unter 3 GE/(m³*kg Produkt) gesenkt werden mussten. Die ca. 350 °C heiße Abluft wird über eine Nassquenche mit nachgeschaltetem Dekanter sowie einem Prallblechabscheider auf ca. 40 °C abgekühlt und anschließend in einem alkalischen Wäscher mit H2O2-Dosierung weiter behandelt. Der Verfahrenskombination gelang im Vorfeld nicht die Einhaltung der Grenzwertvorgaben. Eine Analysenkampagne Vor-Ort zeigt bei Kohlenstofffrachten von ca. 150 mg C/m³ Methanol als dominante Abluftkomponente (ca. 90 % der C-Fracht) sowie 2-Propenal und n-Propanol (summarisch ca. 5-8 %). 2-5 % der Kohlenstofffracht entfielen auf geruchsrelevante, aromatische Komponenten, die mit diesem System nicht eliminiert werden konnten. In Zusammenarbeit mit dem Endkunde und einem Anlagenbauer wurde ein erweitertes Abluftkonzept erstellt und wird voraussichtlich Mitte 2017 realisiert.

Staubmessung in Gießerei-Abluft

Aus einer Gießerei und zugehöriger Formanlage werden über verschiedene Stränge in der Summe 300000 m³/h Abluft angesaugt. Die darin enthaltenen Stäube sowie VOCs werden über Zyklone, einer Trockenfilteranlage und einem Aktivkohleadsorber abgeschieden, die gereinigte Luft anschließend über einen Kamin geleitet. Zur Ermittlung der Staubfracht wurde an verschiedenen Stellen der Roh- und Reingasleitungen gravimetrisch gemessen.

 

Emissionsfingerprints von anaerob stabilisierten Schlämmen

Mit 31.12.2016 liefen die Übergangsvorschriften der Düngemittelverordnung (DüMV) aus, wonach zum 01.01.2017 nun diese Verordnung vollständig in Kraft tritt. Sie regelt dabei neben den maximalen Nährstoffaustragungsmengen in der Landwirtschaft auch die Anforderungen an zukünftige Düngemittel. Bis dato wurde deutschlandweit ein hoher Anteil an anaerob stabilisierten kommunalen Faulschlämmen landwirtschaftlich verbracht. Für Klärschlämme sieht die DüMV hingegen vor, dass die zum Einsatz kommenden Flockungshilfsmittel mindestens 20 % Abbaubarkeit über einen Zeitraum von 5 Jahren aufweisen müssen, was durch bestehende Produkte derzeit nicht erfüllt wird. Damit einher geht eine weitere zukünftige Einschränkung der landwirtschaftlichen Ausbringung von Klärschlämmen, wodurch thermische Behandlungsverfahren an Bedeutung gewinnen. Bei der erforderlichen Vortrocknung der Schlämme treten jedoch hohe Geruchsbelästigungen und erhöhte Emissionen eines komplexen Gemisches an VOCs auf. Für die Verfahrenswahl und Auslegung von Abluftreinigungsanlagen für diese Abluftthematik wurden Emissionsfingerprints diverser Schlämme aufgenommen, um die zukünftigen Emissionen semiquantitativ abschätzen zu können.

 

Betrieb einer Pilotanlage zur solargestützten Schlammtrocknung

In Kooperation mit einem Hersteller von solargestützten Schlammtrocknungsanlagen und einem Endkunden wurde eine 40-Fuß-Versuchsanlage zur Trocknung von Klärschlämmen mit einem Durchsatz von 100 kg/h aufgebaut und Schlammchargen des Endkunden kontinuierlich getrocknet. Für die Auswahl geeigneter Anbieter und Verfahren zur Abluftreinigung wurden Pilotanlagen im 2 - 3 m³-Maßstab analytisch begleitet und deren Effizienz bewertet.

 

Entwicklung und analytische Begleitung einer Abluftreinigungsanlage im Re-Food – Bereich

Die stoffliche Verwertung von Schlachtabfällen wie auch Speiseresten (sog. Re-Food) gewinnt international zunehmend an Bedeutung, wobei während des Produktionsprozesses erhebliche Geruchskonzentrationen und Kohlenstofffrachten emittiert werden. In Kooperation mit einem Ingenieurbüro und einem Endkunden wurde für die stoffliche Verwertung von Klasse III Schlachtabfällen (Schweineborsten, -hufe u.ä.) eine bereits bestehende Abluftreinigungsanlage analytisch Vor-Ort begleitet und auf Grundlage dieser Ergebnisse dergestalt erweitert, dass die freigesetzten Geruchsemissionen erheblich reduziert werden können. Die Effizienz der zusätzlichen Stufen wurde in Vorversuchen validiert. Der Spatenstich für die Realanlage soll im 4. Quartal 2017 erfolgen.

 

Optimierung eines bestehenden biologischen Abluftreinigungsverfahrens für die Behandlung von Abluft aus einer Grauguss-Gießerei

Beim Prozess der Grauguss-Herstellung tritt durch Pyrolysereaktionen des Stahls mit der Kokille eine komplexe, geruchsintensive Abluft auf, die als Folge der Pyrolysereaktion auch unerwünschte Komponenten wie beispielsweise Benzol aufweist. Auf Grundlage der strikten Grenzwerte für Benzol und Geruch wurde die Reinigungseffizienz einer zweistufigen Abluftreinigungsanlage, bestehend aus Säurewäscher und Biofilterstufe, analytisch erfasst und bewertet. In Zusammenarbeit mit einem Anlagenbauer wurden Verbesserungsmaßnahmen sowie ein Zubau an Biofiltercontainern geplant und teilweise bereits umgesetzt.

 

Biologische Behandlung der Verbrennungsabluft einer Biogasanlage

Nach Stand der Technik werden für die Verstromung von Biogas die Betriebsparameter am Brenner sowie am nachgeschalteten Katalysator der Luft dergestalt eingestellt, dass der Katalysator auf höherer Temperatur gehalten wird, um eine effiziente Abluftreinigung vornehmen zu können. Durch Schwefelvergiftung ist die Lebenszeit des Katalysators jedoch auf ca. 6 Monate beschränkt (Ersatzkosten ca. 12000€/(1000 m³*a). Allerdings ist auch der Abwärmeverlust erhöht, wodurch die Effizienz des Verfahrens sinkt und die betriebswirtschaftlichen Konditionen sich verschlechtern. Ziel der Entwicklung eines Kunden ist dabei diesen Verlust an Wirkungsgrad und somit betriebswirtschaftlichen Verlust zu verhindern, indem die Brennerstufe mit Wärmetauscher dergestalt eingestellt wird, dass die Abluft möglichst kalt ist (ca. 120 °C). Da der Katalysator hier nahezu ohne Wirkung ist, wird dieser durch einen Neutralwäscher als Quenche mit nachgeschaltetem, thermophil betriebenen Biofilter, ersetzt. Der Betrieb dieser Testanlage wurde analytisch über einen Zeitraum von 3 Monaten begleitet und Schlüsse für ein vermarktungsfähiges Produkt gezogen.

Optimierung des Prozessluftmanagements zwecks Investitionskostenminimierung für die Abluftreinigungsanlage

  • Sachbearbeiter: Dr.-Ing. D. Dobslaw

In Beschichtungsprozessen werden Pigmente bzw. Pulver auf einem Träger aufgetragen und durch die Trocknung in entsprechenden Trocknungsöfen fixiert. Durch Lagerung, Auftragung und Trocknung der Beschichtungsformulierungen sowie der Trocknung der beschichteten Halbzeuge entstehen eine Reihe unterschiedlich belasteter Volumenströme, deren Einzelbelastungen teilweise unterhalb der Bagatellmassenströme liegen. Es wurde hier ein Konzept zur Luftkreislaufführung entwickelt, welches die Abluftvolumina von 17.500 Nm³/h auf 7.500 Nm³/h reduzierte und entsprechende Einsparungen in den Investitionskosten der nachgeschalteten Abluftreinigungsanlage erlaubte.

 

Entwicklung von Leitparametern aus Abluftströmen der solaren Klärschlammtrocknung als Auslegungsparameter für ein Abluftreinigungskonzept

  • Sachbearbeiter: Dr.-Ing. D. Dobslaw

Nationale Gesetze und EU-Vorgaben wie beispielsweise die „water framework directive“ sowie „ nitrate directive“ haben aufgrund zunehmender Überschreitungen der Nitratgrenzwerte in Oberflächen- und Grundwässern sowie zunehmender Akkumulation von Schwermetallen auf Nutzflächen zu einer weiteren Einschränkung des landwirtschaftlichen Austrags von Klärschlämmen geführt. Die zum 01.01.2015 in Kraft getretene Düngemittelverordnung (DüMV) wird aufgrund der weiteren Reglementierung der ausgetragenen Stickstofffracht, der Schwermetalle (hier speziell Quecksilber) sowie der ungelösten Frage der Flockungshilfsmittel mittelfristig den landwirtschaftlichen Eintrag begrenzen und eine thermische Verwertung forcieren. Bei der energetisch notwendigen Vortrocknung der Schlämme treten hierbei jedoch komplexe Abluftsituationen auf, die bis dato nach Stand der Technik nur unzureichend behandelt werden können. In Zusammenarbeit mit Anlagenbauern und Ingenieurbüros wurde begonnen eine Datenbank für auftretende Emissionen in Abhängigkeit von Schlamm- und Prozessparametern zu entwickeln, die zukünftig eine verbesserte Adaptation der Abluftreinigungskonzepte an die zu erwartenden Emissionen erlaubt.

 

Biologische Formaldehydbehandlung unter thermophilen Bedingungen

  • Sachbearbeiter: Dr.-Ing. D. Dobslaw

Mit Novellierung der TA-Luft zum Jahr 2017 wird Formaldehyd als potentiell kanzerogener Schadstoff gelistet sein und ein neuer, strengerer Grenzwert von vermutlich 10 mg C/m³ eingeführt werden. Die Grenzwertverschärfung stellt für diverse industrielle Anwendungen (Zelluloseverarbeitung, Holzverarbeitung, Kunststoffherstellung, Verfahren mit Anwendung formaldehydhaltiger Harze u.ä.) eine große Herausforderung dar, insbesondere da die meisten Abluftströme durch erhöhte Temperaturen von 60-80 °C charakterisiert sind. In Zusammenarbeit mit einem holzverarbeitenden Konzern sowie einem Beratungsunternehmen wird derzeit versucht einen stabilen bakteriellen Formaldehydabbau unter thermophilen Bedingungen zu etablieren sowie alternative, prozessintegrierte Konzepte zur thermischen Entkopplung zu erstellen.

 

Analytische Bewertung der Abluft einer Beschichtungsanlage

  • Sachbearbeiter: Dipl.-Ing. S. Helbich

In einer Beschichtungsanlage werden PU-Formteile mit einer lösemittelhaltigen Lackmischung besprüht und anschließend getrocknet. Die bei diesem Prozess entstehende Abluft wurde beprobt und per GC-MS auf ihre Zusammensetzung hin analysiert. Die Daten dienen der Auswahl und Auslegung eines geeigneten Reinigungsverfahrens.

Bewertung der Biofilterleistung bei der Reinigung von Gießerei-Ablüften

  • Sachbearbeiter: Dipl.-Ing. T. Gerl

Zur Stabilisierung des Sandes in Gießereiformen werden diesem Bindemittel sowie weitere Hilfsstoffe zugegeben, die beim Eingießen des heißen Metalls schlagartig verdampfen. Im bereits bestehenden Abluftreinigungssystem durchlaufen die Dämpfe zunächst einen chemischen Wäscher und werden dann mittels eines Biofilters weiter gereinigt. Die Leistung des Biofilters wurde bewertet und die Anlage anschließend saniert und optimiert. Als wesentliche Ursache für den unzureichenden biologischen Abbau erwies sich das durch jahrelangen Betrieb und mangelnde Wartung ausgelaugte Filtermaterial; dieses wurde ausgetauscht.

 

Optimierung der Parameter zur Sanierung von Boden aus einer ehemaligen Erdölraffinerie

  • Sachbearbeiter: Dipl.-Ing. T. Gerl

Der Boden einer ehemaligen Erdölraffinerie sollte saniert werden. Hierzu musste evaluiert werden, mit welchen Komponenten der Boden verschmutzt war, und der Einfluss verschiedener Parameter auf den Sanierungsprozess bestimmt werden. Es wurde festgestellt, dass es sich bei den Kontaminanten ausschließlich um schwersiedende Rohölbestandteile handelte. Die Sanierungsparameter wurden mit vier Reaktoren untersucht. Hier wurden Hilfsstoffe (Dünger, Lösevermittler) sowie verschiedene Feuchtigkeitsmilieus getestet und so wichtige Erkenntnisse für die reale Sanierung vor Ort gewonnen.

 

Analytische Bewertung der Wäscher-Biofilter-Kombination einer Trocknungsanlage für Hartmetallwerkstoffe

  • Sachbearbeiter: Dr.-Ing. D. Dobslaw; Dipl.-Ing. S. Helbich

Bei der Trocknung von Rohlingen für Hartmetallwerkstoffe fällt ein mit organischen Lösemitteln belasteter Abluftstrom an. Die entstehende Abluft wird über eine Kombination aus Wäscher und Biofilter gereinigt. Die Leistung der Abluftreinigungsanlage wurde mit FID-Messungen in einer mehrtägigen Messkampagne überprüft. Verschiedene physikalische und biologische Begleitparameter und das Sorptionsverhalten des Schüttungsmaterials wurden ermittelt und zur Bewertung herangezogen. Auch wurde der bauliche Zustand der Anlage evaluiert.

Evaluierung des Einsetzbarkeit von PU-Schaumträger für die Behandlung aromatischer Abluftströme bei minimierter Kontaktzeit

  • Zeitraum: seit 2013
  • Sachbearbeiter: Dr.-Ing. D. Dobslaw; Dipl.-Ing. T. Gerl

In Beschichtungsprozessen werden Pigmente bzw. Pulver auf einem Träger aufgetragen und durch die Trocknung in entsprechenden Trockenöfen fixiert. Während hydrophile Komponenten wie Methoxypropylacetat oder Methoxyisopropanol als Haftmittel eingesetzt werden, fungieren aromatische Stoffe wie Xylole, Trimethylbenzole und höher substituierte Aromaten als Lösemittel sowie Emulsionsmittel. Für die Behandlung genannter Emissionen wird derzeit ein mehrstufiges Abluftreinigungskonzept entwickelt, welches als letzte Stufe eine biologische Behandlungsstufe für Aromaten vorsieht. Bedingt durch örtliche Gegebenheiten sowie limitierte Investitionsmittel ist eine kompakte Ausführung der letzten Stufe mit kurzen Kontaktzeiten erforderlich. Diese Forderung erzwingt den Einsatz von Füllkörpern mit hoher spezifischer Oberfläche, wie dies im Beispiel von PU-Schaumträgern der Fall ist. Die Umsetzbarkeit dieser Trägermaterialien bei realen volumenspezifischen Frachten, Kontaktzeiten u.ä. Prozessparametern wird in einer Technikumsanlage mit Xylolisomeren als Modellkontaminante nachgestellt und der Betrieb der Anlage verfahrenstechnisch und biotechnologisch optimiert.

 

Optimierung und Langzeitstabilisierung des Betriebs von Biotricklingfiltern zur Geruchseliminierung in der Landwirtschaft

  • Zeitraum: seit 2013
  • Sachbearbeiter: Dr.-Ing. D. Dobslaw

Abluftströme aus der Tiermast zeichnen sich in der Regel durch hohe Geruchskonzentrationen aus. Der Geruch wird hierbei zum einen wesentlich durch Ammoniak generiert, zum anderen durch VOCs. Die Eliminierung der geruchsintensiven VOCs soll dabei über einen Biotricklingfilter realisiert werden. Auf Basis der ungünstigen C:N:P – Verhältnisse im System sollen relevante Parameter sowie geeignete Additive ermittelt und im Labormaßstab auf Ihre Wirkung einer optimierten Geruchseliminierung erprobt werden. Die Geruchseliminierung soll dabei über einen Versuchsstand zur kontinuierlichen olfaktometrischen Beprobung quantifiziert werden.

 

Optimierung und Langzeitstabilisierung des Betriebs von Ammoniakwäschern in der Landwirtschaft

  • Zeitraum: 2012 - 2013
  • Sachbearbeiter: Dr.-Ing. D. Dobslaw; Dipl.-Ing. Martina Kiel

Abluftströme aus der Tiermast zeichnen sich in der Regel durch hohe Konzentrationen an Ammoniak aus. Aus Betriebs- und Kostengründen werden diese Emissionen über Biowäscher behandelt, wobei der Ammoniak aus dem Gasstrom ausgewaschen wird und eine biologische Regeneration der beladenen Wasserphase über Nitrifikation und Denitrifikation erzielt werden soll. Realanlagen zeigen häufig Nitritakkumulationen von bis zu 5 g Nitrit-N/L und eine Versauerung der Waschwasserphase. In 10 L – Labormaßstab wurde die Nitrifizierbarkeit und Denitrifizierbarkeit von Realwasserproben erprobt und relevante Parameter für eine Stabilisierung und Optimierung der beiden Reaktionen ermittelt und quantifiziert.

 

Charakterisierung der Abluft von Beschichtungsprozessen und Optimierung zugehöriger Biofiltersysteme

  • Zeitraum: 2012 - 2015
  • Sachbearbeiter: Dr.-Ing. D. Dobslaw; Dipl.-Ing. S. Helbich

In Beschichtungsprozessen werden Pigmente bzw. Pulver auf einem Träger aufgetragen und durch die Trocknung in entsprechenden Trocknungsöfen fixiert. Die Auftragung erfolgt dabei durch Einsatz sowohl Wasser basierender als auch Lösemittel basierender Formulierungen, wodurch im Trocknungsprozess neben Stäuben Emissionen an VOCs bis ca. 500 mg C/m³ in der Spitze auftreten. Im Rahmen dieses Drittmittelprojektes war zunächst die Abluftsituation zu erfassen und eine Neuauslegung bestehende Biofiltersysteme in Hinblick auf eine Minimierung der Anlagengröße bei gleichzeitig gesicherter Einhaltung der TA-Luft-Grenzwerte vorzunehmen. Die baulichen Anpassungen wurden in Kooperation mit Anlagenbauer(n) umgesetzt.

 

Optimierung des Methanabbaus im Konzentrationsbereich bis 150 ppm in einem Biotricklingfilter

  • Sachbearbeiter: Dr.-Ing. D. Dobslaw

Bei der Trocknung von industriellen und kommunalen Klärschlämmen treten speziell im Bereich der Schlammannahme Abluftströme mit Methankonzentrationen von bis zu 150 ppm Methan auf. Diese Methankonzentrationen erweisen sich nach Stand der Wissenschaft als zu niedrig für einen effizienten biologischen Abbau. Dieser ist bis dato erst für Konzentrationen oberhalb von 1000 ppm Methan beschrieben. Analysen an industriellen Biofiltern bestätigten die schlechte Abbaueffizienz im angestrebten Konzentrationsbereich. Ziel dieses Projektes war es daher für diesen Konzentrationsbereich adaptierte Mikroorganismen zu isolieren, zu charakterisieren und im Pilotmaßstab (200 L Reaktorvolumen) zu erproben.

 

Analytische Bewertung der Abluftsituation einer Trocknungsanlage für Hartmetallwerkstoffe

  • Zeitraum: 2011 - 2012
  • Sachbearbeiter: Dipl.-Ing. S. Helbich; Dr.-Ing. Niko Strunk

Bei der Trocknung von Rohlingen für Hartmetallwerkstoffe fällt ein mit organischen Lösemitteln belasteter Abluftstrom an. Dieser Trocknungsprozess wurde mit FID-Messungen begleitet und die Inhaltsstoffe des anfallenden Kondensats mittels GC-MS Messungen analysiert. Aus den Ergebnissen wurden verschiedene, an die Verfahrensführung des Trocknungsprozesses optimierte Abluftreinigungskonzepte (biologische, physikalische sowie Kombinationen) entwickelt und evaluiert.

 

Studie über die abfallfreie NH3- Eliminierung in Biomassekraftwerken

  • Sachbearbeiter: Dr.-Ing. D. Dobslaw

Biomassekraftwerke nutzen heutzutage ebenso wie Zementwerke und Braunkohlekraftwerke industrielle und kommunale Klärschlämme als alternative Brennstoffe. Bei der Vortrocknung dieser Schlämme treten Abluftströme mit hohen Ammoniakkonzentrationen auf. Bisher erfolgt dessen Eliminierung im Säurewäscher der Abluftbehandlungsanlage. Um in den Genuß des sog. NaWaRo-Bonus zu kommen, ist unter anderem abwasserfreier Betrieb der Anlage notwendig. Die bisherige Form der Abschlämmung des Wäschers ist somit nicht mehr möglich. Im Rahmen dieser Studie wurde die Behandelbarkeit der auftretenden Ammoniakfracht in der vorhandenen Biofilteranlage unter Gesichtspunkten wie Reinluftgrenzwerte für NH3 und Geruch, Nitrit- und Nitratakkumulation sowie Toxizitätsphänomen bewertet.

 

Analytische Bewertung der Abluftsituation einer Klärschlammverwertungsanlage hinsichtlich der Gesamtkohlenstofffracht und Methan

  • Sachbearbeiter: Dr.-Ing. D. Dobslaw

In einer Betrieb für Klärschlammverwertung wurden an bestimmten Stellen des Behandlungsprozesses die Gesamtkohlenstofffracht (FID) sowie die Methan-Konzentration (Adsorberkartuschen) gemessen. Zusätzlich wurden Ammoniak-Konzentration (IR-Spektrometer) und Zusammensetzung der Abluft (GC-MS) analysiert. Weiterhin wurde eine Keimzahlbestimmung vom Filtermaterial des Biofilters durchgeführt.

 

Behandlung styrolhaltiger Abluftströme durch ein zweistufiges Kaltplasma - Aktivkohleadsorber -Verfahren

  • Sachbearbeiter: Dr.-Ing. D. Dobslaw; Dipl.-Ing. S. Helbich

Glasfaserverstärkte Kunststoffe finden heutzutage aufgrund ihrer hohen chemischen, mechanischen und thermischen Stabilität bei gleichzeitig geringer Masse eine breite Anwendung. Beim sog. "Coating" sowie bei der Lackierung von z.B. Autoteilen wird eine styrolhaltige Rezeptur genutzt, wodurch Styrolemissionen auftreten. Da seitens der Industriebetriebe aus energetischer Sicht eine Kreislaufführung der Luft angestrebt wird, ist ein Behandlungsverfahren zu wählen, welches Styrol eliminiert und gleichzeitig keine toxischen Sekundäremissionen generiert. Im Rahmen dieses Projektes wird hierzu eine zweistufige Lösung aus Kaltplasmastufe mit nachgeschalteten Aktivkohleadsorber genutzt. Im Rahmen dieses Projektes soll der Anlagenbetrieb bezüglich Reinigungsleistung und Energieeinsatz optimiert werden.

 

Behandlung styrolhaltiger Abluftströme durch ein zweistufiges Kaltplasma - Wäscher -Verfahren

  • Sachbearbeiter: Dr.-Ing. D. Dobslaw; Dipl.-Ing. S. Helbich

Die Aufgabenstellung dieser Messkampagne bestand in der Behandlung einer Styrol enthaltenden Abluft eines GFK – Herstellers durch eine zweistufige Pilotanlage, bestehend aus einer Kaltplasma - Stufe sowie einer nachgeschalteten Wäscherstufe. Die Reduktion der Kohlenstofffracht in beiden Stufen sowie die Identifizierung der auftretenden Spaltprodukte sollte dabei mittels FID – Analysen vor Ort sowie anschließenden GC-MS – Analysen in Stuttgart verfolgt werden.

 

Entwicklung eines geeigneten Abluftreinigungskonzeptes für die Einhaltung der Grenzwerte der TA-Luft 2002 für die Trocknung von Schlämmen in Bandtrocknungsanlagen

  • Zeitraum: 2010 - 2011
  • Sachbearbeiter: Dr.-Ing. D. Dobslaw

Trotz der Optimierung der Trocknungsprozesse können die Vorgaben der TA-Luft unter Verwendung von Apparatestufen, die dem Stand der Technik entsprechen, zumeist nicht eingehalten werden. In Zusammenarbeit mit dem Projektpartner sollten gängige Abluftreinigungskonzepte verglichen und eine Auswahl dieser im praktischen Betrieb eingesetzt und untereinander verglichen werden. Geeignete Konzepte sollten dabei identifiziert und weiter optimiert werden. Augenmerk sollte dabei auch auf den Einfluss von Temperatur, Kondensaten, technischen Wartungsintervallen (Quickstopps, Wartungsstops) und der auftretenden olfaktometrischen Belastung gelegt werden.

 

Biologische Abbaubarkeit von Benzoat unter hypersalinen Bedingungen

  • Zeitraum: seit 2010
  • Sachbearbeiter: Dr.-Ing. D. Dobslaw

Gängige Mikroorganismen, die als Destruenten im Abbau von natürlichen bzw. xenobiotischen Verbindungen eingesetzt werden, tolerieren Konzentrationen an Natriumchlorid von bis zu 3,5 Gew%. Diese Konzentration entspricht dabei näherungsweise der Meersalzkonzentration. Habitate mit Konzentrationen oberhalb dieser Konzentration wie beispielsweise Salinen, solare Salzgewinnungsanlagen, Laken aus der Olivenölherstellung oder einzelne industrielle Abwässer können nur durch spezialisierte Bakterienstämme und Archaea besiedelt werden. Zumeist weisen diese speziellen Habitate, besonders die Abwässer aus der Oliven(öl)herstellung und industrielle Abwässer eine hohe CSB-Belastung auf. Die biologische Abbaubarkeit von Benzoat als Leitschadstoff in diesen Abwässern unter technischen Gesichtspunkten ist dabei Schwerpunkt dieses Drittmittelprojekts.

 

Charakterisierung der biologischen Behandelbarkeit von Abluftströmen aus der Produktion von Zylinderkopfdichtungen

  • Zeitraum: 2010 - 2011
  • Sachbearbeiter: Dr.-Ing. D. Dobslaw

Bei der Herstellung hochtemperaturstabiler Zylinderkopfdichtungen für Motoren der Automobilindustrie wird das Dichtungsmaterial zunächst in einer definierten Lösemittelrezeptur aufgenommen und als Paste in die vorgesehenen Nuten eingestrichen. Während dieses Streichvorgangs sowie im nachfolgenden Trocknungsprozess treten großvolumige Abluftströme mit VOC-Konzentrationen von durchschnittlich 200 mg C/m³ auf. Innerhalb dieses Projektes wurde mit einer zweistufigen Pilotanlage, bestehend aus Vorwäscher und Biofilter, die biologische Abbaubarkeit der VOC-Mischung vor Ort sowie im Labormaßstab analysiert und die gewonnenen Daten für eine Anlagendimensionierung für die Situation vor Ort herangezogen.

 

Optimierung von Sprühturmwäschern zur kombinierten Auswaschung von NH3, H2S und VOC

  • Sachbearbeiter: Dr.-Ing. D. Dobslaw

Bei der Trocknung von industriellen und kommunalen Klärschlämmen sind großvolumige Abluftströme auf, die neben Ammoniakkonzentrationen von bis zu 300 mg N/m³, Schwefelwasserstoffkonzentrationen von bis zu 20 mg S/m³ auch VOC-Konzentrationen von bis zu 400 mg C/m³ aufweisen. Stand der Technik zur Abluftreinigung ist hierbei eine Kombination aus Säurewäscher, Basenwäscher und zumeist biologische Behandlungsstufe. Um die notwendigen Investitionsvolumina zu senken, besteht ein großes Interesse eine der beiden Wäscherstufen einzusparen und das Flüssigkeitsregime der zweiten Stufe entsprechend anzupassen. Im Rahmen dieses Drittmittelprojektes wurden Versuchsreihen zur Optimierung des simultanen Auswaschverhaltens der genannten Schadstoffe bzw. Schadstoffgruppen durchgeführt.

 

Analytische Bewertung zweier optimierter Abluftreinigungsanlage zur Behandlung von Abluftströmen aus der Trocknung von Klärschlämmen

  • Zeitraum: 2009 - 2010
  • Sachbearbeiter: Dr.-Ing. D. Dobslaw

In Zusammenarbeit mit den Projektingenieuren des Projektpartners wurde ein großtechnisches Verfahren zur Behandlung der Abluftströme aus der Trocknung von Klärschlämmen wie auch von Holzhackmaterialien entwickelt und realisiert. Die analytische Bewertung der Abluftsituation in den Abluftströmen vor und nach den einzelnen Behandlungsstufen sowie vor und nach der Optimierung oblag dabei der Abteilung. Die gewonnenen Erkenntnisse flossen dabei in die weitere Entwicklung der Optimierungsprozedur mit ein.

Optimierung des Trocknungsverhaltens alternativer Energieträger für Co-Feuerung in Kraftwerken unter der Vorgabe minimierter VOC - Emissionen

  • Zeitraum: seit 2009
  • Sachbearbeiter: Dr.-Ing. D. Dobslaw

Der Einsatz alternativer Energieträger wie Holzabfällen, De-Inking Abfällen aus der Papierherstellung, Abfällen aus der Pressspanplattenherstellung, Sägemehl, Bagasse o.ä. als Brennstoff zur Co-Feuerung von Kohlekraftwerken und Biomassekraftwerken gewinnt bei steigenden Preisen für fossile Energieträger immer mehr an Bedeutung und stellt darüber hinaus eine sinnvoller thermische Verwertung von Abfällen dar. Für einen energieeffizienten Einsatz dieser Stoffe ist eine Vortrocknung dieser Materialien erforderlich. Während dieses Trocknungsprozesses treten VOC- und Staubemissionen auf, die zusätzliche Abluftreinigungsanlagen erfordern. Die Aufgabenstellung in diesem Drittmittelprojekt ist es geeignete Trocknungsfahrweisen zu finden, die den erforderlichen Trocknungsgrad bei minimierten Emissionen an Staub und VOCs gewährleisten.

 

Analytische Bewertung zweier optimierter Abluftreinigungsanlagen zur Behandlung von Abluftströmen aus der Trocknung von Klärschlämmen

  • Zeitraum: 2009 - 2011
  • Sachbearbeiter: Dr.-Ing. D. Dobslaw

In Zusammenarbeit mit den Projektingenieuren des Projektpartners wurde ein großtechnisches Verfahren zur Behandlung der Abluftströme aus der Trocknung von Klärschlämmen wie auch von Holzhackmaterialien entwickelt und realisiert. Die analytische Bewertung der Abluftsituation in den Abluftströmen vor und nach den einzelnen Behandlungsstufen sowie vor und nach der Optimierung oblag dabei der Abteilung. Die gewonnenen Erkenntnisse flossen dabei in die weitere Entwicklung der Optimierungsprozedur mit ein.

 

Optimierung der Trocknungsprozedur von Bandtrocknungsanlagen in Hinblick auf eine Emissionsminimierung und die Einhalt der Grenzwerte der TA-Luft 2002

  • Zeitraum: 2009 - 2010
  • Sachbearbeiter: Dr.-Ing. D. Dobslaw

Kommunale und industrielle Klärschlämme können aufgrund geltenden deutschen Rechts nicht in der Landwirtschaft auf Feldern ausgebracht oder in Deponien verfüllt werden. Auch die Entsorgung von Sägespänen, Pressspanplattenresten, Papierblaichen o.ä. ist ebenfalls stark eingeschränkt. Deren Entsorgung erfolgt daher häufig aufgrund des hohen Brennwerts in Müllverbrennungsanlagen, Zementwerken, Biomassekraftwerken o.ä.. Der hohe Wassergehalt dieser Schlämme erweist sich dabei als Effizienz mindernd oder wirkt sich negativ auf die Qualität des Produkts z.B. des Klinkers aus. Die Produkte werden daher großtechnisch durch Band-, Wirbel- oder Trommeltrockner auf eine Restfeuchte von max. 10 % getrocknet und anschließend als Heizmaterial verwendet. Bei der Trocknung werden neben leicht flüchtigen organischen Komponenten ähnlich einer Wasserdampfextraktion auch wasserlösliche bzw. leicht extrahierbare Komponenten in den Luftstrom und somit den Abluftstrom überführt. Diese Abluftströme weisen zumeist Gesamtkohlenstoffkonzentrationen von 200-300 mg C/m³ auf und eine Reinigung nach Stand der Technik führt meist nicht zur Einhaltung der TA-Luft Grenzwerte. Die Aufgabenstellung in Zusammenarbeit mit dem Projektpartner bestand deshalb in einer Optimierung des Trocknungsprozesses in Abhängigkeit vom Trocknungsgut mit der Zielsetzung der Minimierung der auftretenden Schadstoffkonzentrationen und Schadstofffrachten im Abluftstrom.

 

Ertüchtigung einer bestehenden biologischen Abluftreinigungsanlage im Bereich der Sonderabfallbehandlung auf die Grenzwerte der TA-Luft 2002

  • Zeitraum: 2007 - 2010
  • Sachbearbeiter: Dipl.-Ing. D. Dobslaw

Die TA-Luft Stand 2002 sieht für die behandelte Abluft von Sonderabfallbehandlungsanlagen einen Grenzwert an Gesamt-C von 20 mg C/m³ vor. Der bei Inbetriebnahme der Anlage gültige Grenzwert betrug 100 mg C/m³. Im Zusammenarbeit mit dem Projektpartner wurde das bestehende Anlagenkonzept eines Biowäschers mit Vorkonditionierungsstufen modernisiert und ergänzt. In analytischen Messreihen vor Ort und im halbtechnischen Maßstab in den Räumlichkeiten der Abteilung konnten die Gesamt- und Einzelfrachten der Abluftinhaltsstoffe identifiziert und die zugehörige Abbauleistung in der Regeneratoreinheit in beiden Maßstäben bewertet werden. Seit Sommer 2008 können die Vorgaben der TA-Luft eingehalten werden. In einer derzeit noch laufenden zweiten Phase sollen in der bestehenden Anlage zusätzlich Flüssigabfällen verwertet werden.

 

Optimierung einer nitrifizierenden Brauchwasseraufbereitung in der Milchindustrie

  • Zeitraum: 2006 - 2008
  • Sachbearbeiter: Dipl.-Ing. D. Dobslaw

Aus der Herstellung von Lactose-Pulver entstehen bei der Vakuumdestillation Abwasserströme, die CSB - Gehalte von bis zu 200 mg CSB/L und Gesamtstickstoffgehalte von bis zu 100 mg N/L aufweisen. Diese Wasserströme werden über einen SBR gereinigt und die Biomasse über eine nachgeschaltete Ultrafiltration abgeschieden. Das vorgereinigte Brauchwasser wird über eine Umkehrosmose entsalzt und der Brauchwasserversorgung des Milchbetriebs zugeführt. Als Probleme traten eine unzureichende Nitrifikationsleistung sowie eine Verstopfung der Ultrafiltrationsmembranen auf. Umfangreiche Untersuchungen zur Vermeidung der Verstopfung der UF-Membranen wurden erfolgreich durchgeführt. Die Optimierung der Nitrifikationsleistung wurde im Rahmen einer von der Abteilung betreuten Diplomarbeit detailliert untersucht.

 

Biologische Prozessoptimierung und Auslegung eines Verfahrens zur Behandlung niedrigstbelasteter Reclaim-Wasserströme der Halbleiterindustrie

  • Zeitraum: 2006 - 2007
  • Sachbearbeiter: Dipl.-Ing. D. Dobslaw

Bei der Herstellung von Halbleiterelementen aus Wavern werden die notwendigen Leiterbahnen in die Waver eingeäzt. Nach der Ätzung müssen die Halbleiterelemente von Verunreinigungen gereinigt werden. Hierzu wird eine wässrige, stark verdünnte Isopropanol-Lösung eingesetzt. Die TOC-Gehalten liegen bei maximal 2 ppm. Bisher wurde für diese Reinigungsprozedur im asiatischen Raum stets frisches Grundwasser in großen Mengen eingesetzt. Ein Umdenken der zuständigen Behörden fordert derzeit eine Rückgewinnung von ca. 80 % (Tendenz steigend) des eingesetzten Frischwassers als Brauchwasser. In Zusammenarbeit mit dem Projektpartner wurde ein biologisches Reinigungskonzept mit zugehöriger nichtbiologischer Vor- und Nachbehandlung entwickelt, um die Bereitstellung von Reclaim-Wässern mit max. 600 ppb zu gewährleisten. In umfangreichen Versuchen im halbtechnischen Maßstab wurde der Einfluss von verschiedenen Nährsalzkonzentration, Anfahrprozeduren und Rückspültechniken untersucht und in Zusammenarbeit mit dem Industriepartner zum Patent angemeldet.

 

Optimierung eines industriell eingesetzten Biofilters zur Abreinigung von Benzylalkohol und Benzylaldehyd belasteter Abluft

  • Zeitraum: 2005 - 2010
  • Sachbearbeiter: Dipl.-Ing. Niko Strunk; M.Sc. Oktay Karas; Dipl.-Ing. S. Helbich

In einem metallverarbeitenden Betrieb fällt ein Abluftstrom an, welcher mit bis zu 400 mg/m³ Benzylalkohol belastet ist und über eine Temperatur von 60 °C verfügt. Dieser wird zweistufig behandelt. Zuerst wird der Luftstrom durch einen Wäscher mit Wasserdampf gesättigt und auf 30 °C abgekühlt. Dabei wird bereits ein Teil des Benzylalkohols ausgewaschen. Der restliche Abluftstrom wird durch Biofiltermodule abgereinigt. Es zeigte sich, dass das verwendete Filtermaterial bis zu 80 g/kg Benzylalkohol sorbieren kann. Das Eluat des Filters enthielt größere Mengen Benzylalkohol und seiner Abbauprodukte und wies eine starke Versauerung auf. Die Anlage arbeitete nicht zufrieden stellend, Anwohner beschwerten sich über Geruchsbelästigungen. Modifikationen an Stoffströmen und ein vor Ort durchgeführtes Monitoring konnten die Effektivität der Anlage erhöhen. Die Biofilter befinden sich im Stadium der Regeneration. Primäres Ziel war es das pH-Milieu der Filterpackung zu neutralisieren und den in ihm akkumulierten Benzylalkohol sowie dessen Metabolite zu desorbieren, so dass eine leistungsfähige Biologie aufwachsen kann.

 

Verfahrenstechnische und mikrobiologische Optimierung eines neuartigen Abluftreinigungsverfahrens, dem Biorotorfilter

  • Förderzeitraum: 1998 - 2001
  • Sachbearbeiter: Dipl.-Ing. O. Lämmerzahl

Der Biorotorfilter verspricht gegenüber herkömmlichen Biofiltern eine Verbesserung in folgenden Bereichen: durch die Rotation und den kontinuierlichen Ein- und Austrag soll das Phänomen des sogenannten "Cloggings" vermieden werden; unter Clogging versteht man ein Zuwachsen des Filtermaterials durch Mikroorganismen und damit verbundenen höheren Druckverlust der Biorotorfilter bietet eine größere spezifische Anströmfläche bezogen auf die Aufstellfläche (Platzersparnis) die Rotation ermöglicht eine gleichmässige Befeuchtung des Biofiltermaterials.