VDI 3478 Blatt 1-2011 Biological waste gas purification - Bioscrubbers.pdf

1、VEREIN DEUTSCHERINGENIEUREBiologische AbgasreinigungBiowscherBiological waste gas purificationBioscrubbersVDI 3478Blatt 1 / Part 1Ausg. deutsch/englischIssue German/EnglishVDI/DIN-Handbuch Reinhaltung der Luft, Band 6: Abgasreinigung StaubtechnikVDI-Handbuch BiotechnologieVDI-RICHTLINIENZubeziehen d

2、urch /Available at BeuthVerlag GmbH,10772 Berlin AlleRechtevorbehalten /All rights reserved Verein Deutscher Ingenieuree.V.,Dsseldorf 2011Vervielfltigung auchfr innerbetrieblicheZwecke nichtgestattet / Reproduction evenfor internal use not permittedDer Entwurf dieser Richtlinie wurde mit Ankndigung

3、im Bundes-anzeiger einem ffentlichen Einspruchsverfahren unterworfen.Die deutsche Version dieser Richtlinie ist verbindlich.ICS 13.040.40 Mrz 2011March 2011The draft of this guideline has been subject to public scrutiny afterannouncement in the Bundesanzeiger (Federal Gazette).The German version of

4、this guideline shall be taken as authorita-tive. No guarantee can be given with respect to the English trans-lation. Inhalt SeiteVorbemerkung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2Einleitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 Anwendungsbereich . . . . . . . . . . . . . . 42 Begriffe . .

5、 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73 Verfahrenstechnische Grundlagen . . . . . . 163.1 Verfahrensprinzip . . . . . . . . . . . . . . 163.2 Absorption . . . . . . . . . . . . . . . . . 203.3 Waschflssigkeit (Absorbens) . . . . . . . 213.4 Biologischer Abbau . . . . . . . . . . . . . 224 Kriterie

6、n fr Auslegung und Konstruktion . . 294.1 Gesamtanlage . . . . . . . . . . . . . . . . 294.2 Auslegung von Biowscher undRegenerierreaktor . . . . . . . . . . . . . . 304.3 Konstruktive Merkmale . . . . . . . . . . . 374.4 Nebenanlagen . . . . . . . . . . . . . . . . 515 Messtechnik, Regel- undProzes

7、sleittechnik . . . . . . . . . . . . . . . 535.1 Allgemeines . . . . . . . . . . . . . . . . . 535.2 Art der Messwerte. . . . . . . . . . . . . . 545.3 Parameter und Verfahren . . . . . . . . . . 555.4 Erst- und Abnahmemessungen . . . . . . . 605.5 Laufende Betriebsberwachung . . . . . . 616 Inbetri

8、ebnahme, Betrieb und Instandhaltung. 636.1 Inbetriebnahme und bergabe . . . . . . . 636.2 Betrieb. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 656.3 Instandhaltung. . . . . . . . . . . . . . . . 68Contents PagePreliminary note . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2Introduction . . . . . . . . . . . . . . .

9、 . . . . . 21 Scope . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42 Terms and definitions . . . . . . . . . . . . . 73 Process-related principles. . . . . . . . . . . 163.1 Process principles. . . . . . . . . . . . . . 163.2 Absorption . . . . . . . . . . . . . . . . . 203.3 Scrubbing liquid (absorbe

10、nt) . . . . . . . . 213.4 Biological degradation . . . . . . . . . . . 224 Design and construction criteria . . . . . . . 294.1 Total system . . . . . . . . . . . . . . . . 294.2 Design of the bioscrubber andregeneration reactor. . . . . . . . . . . . . 304.3 Structural design features. . . . . . .

11、. . . 374.4 Auxiliary plants. . . . . . . . . . . . . . . 515 Measuring, control and process instrumentation. . . . . . . . . . . . 535.1 General . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 535.2 Type of measurement values . . . . . . . . 545.3 Parameters and methods . . . . . . . . . . 555.4 First measur

12、ements andacceptance measurements . . . . . . . . . 605.5 Continuous monitoring of operation . . . . 616 Continuous monitoring of operation . . . . . 636.1 Commissioning and handover . . . . . . . 636.2 Operation . . . . . . . . . . . . . . . . . . 656.3 Maintenance . . . . . . . . . . . . . . . . 6

13、8FrhereAusgaben: VDI 3478:1996-07;VDI 3478 Blatt 1:2008-04Entwurf, deutschFormer editions: VDI3478:1996-07;VDI 3478 Part 1:2008-04Draft, in German onlyKommission Reinhaltung der Luft im VDI und DIN Normenausschuss KRdLFachbereich UmweltschutztechnikB55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCCB7EF8AD9NormC

14、D - Stand 2012-04Alle Rechte vorbehalten Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2011 2 VDI 3478 Blatt 1 / Part 1Seite7 Technische Gewhrleistung . . . . . . . . . 707.1 Gewhrleistungsvoraussetzungen . . . . . 707.2 Zugesicherte Eigenschaften . . . . . . . . 727.3 Garantie. . . . . . . . . . . .

15、. . . . . . . 73Anhang Interpretation von olfaktometrischenDaten . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74Schrifttum . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83VorbemerkungDer Inhalt dieser Richtlinie ist entstanden unter Be-achtung der Vorgaben und Empfehlungen der Richt-linie VDI 1000.Alle Rechte, i

16、nsbesondere die des Nachdrucks, derFotokopie, der elektronischen Verwendung und derbersetzung, jeweils auszugsweise oder vollstndig,sind vorbehalten.Die Nutzung dieser VDI-Richtlinie ist unter Wahrungdes Urheberrechts und unter Beachtung der Lizenz-bedingungen (www.vdi-richtlinien.de), die in denVDI

17、-Merkblttern geregelt sind, mglich.Allen, die ehrenamtlich an der Erarbeitung dieserVDI-Richtlinie mitgewirkt haben, sei gedankt.Eine Liste der aktuell verfgbaren Bltter dieserRichtlinienreihe ist im Internet abrufbar unterwww.vdi.de/3478.EinleitungDie biologische Wsche ist neben den physikalischen

18、und chemischen Absorptions-verfahren, den physikalischen und chemischen Adsorptions-verfahren, den rekuperativen und regenerativen thermischenVerbrennungsverfahren, den rekuperativen und regenerativen katalytischenOxidationsverfahren, den thermischen und katalytischen Reduktions-verfahren, den Konde

19、nsationsverfahren und der biologischen Abluftreinigung durch Biofilterund Biorieselbettreaktoren (Tropfkrper)ein bedeutsamer Bestandteil der Techniken zurMinderung gas- und dampffrmiger Emissionen3; 4; 11; 12. Page7 Technical warranty. . . . . . . . . . . . . . . 707.1 Prerequisites for warranty . .

20、 . . . . . . . 707.2 Assured properties . . . . . . . . . . . . . 727.3 Guarantee. . . . . . . . . . . . . . . . . . 73Annex Interpretation of olfactometric data . . . . 74Bibliography . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83Preliminary noteThe content of this guideline has been developed instrict

21、 accordance with the requirements and recom-mendations of the guideline VDI 1000.All rights are reserved, including those of reprinting,reproduction (photocopying, micro copying), storagein data processing systems and translation, either ofthe full text or of extracts.The use of this guideline witho

22、ut infringement of copy-right is permitted subject to the licensing conditionsspecified in the VDI notices (www.vdi-richtlinien.de).We wish to express our gratitude to all honorary con-tributors to this guideline.A catalogue of all available parts of this series ofguidelines can be accessed on the i

23、nternet atwww.vdi.de/3478.IntroductionBiological scrubbing is an important technique em-ployed in the reduction of gaseous or vaporous emis-sions alongside the following 3; 4; 11; 12: physical and chemical absorption methods, physical and chemical adsorption methods, recuperative and regenerative th

24、ermal combus-tion methods, recuperative and regenerative catalytic oxidationmethods, thermal and catalytic reduction methods, condensation methods and biological waste air cleaning in biofilters and bio-logical trickle bed reactors (percolating filters).B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCCB7EF8AD9

25、NormCD - Stand 2012-04All rights reserved Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2011 VDI 3478 Blatt 1 / Part 1 3 Falls an einem Standort mehrere Abluftstrme ausverschiedenen Quellen mit quantitativ und qualitativunterschiedlichen Schadstoffbelastungen auftreten,kann es sinnvoll sein, eine quel

26、lenspezifische Reini-gung mit dem jeweils am besten geeigneten physikali-schen, chemischen oder biologischen Verfahren vor-zusehen, siehe VDI 3676, VDI 3677 Blatt 1, VDI 3678Blatt 1, VDI 3679 Blatt 1 und 19; 20; 25; 33; 34.Bei der Suche nach einem wirksamen und wirtschaft-lichen Verfahren zur Reinig

27、ung eines gegebenen Ab-luftstroms sollte zunchst geprft werden, welche deranderen emissionsmindernden Technologien in einevergleichende Evaluierung mit einer Biowscheran-lage einzubeziehen sind. Dabei ist von den unter-schiedlichen Reinigungsmechanismen auszugehen.Unter diesem Aspekt steht fr Biowsc

28、her der Trans-port der Schadstoffe aus der Gas- in die Flssigphasesowie ihr anschlieender biologischer Abbau durchMikroorganismen im Vordergrund der Entschei-dungskriterien. Daneben spielt die ausreichende Sau-erstoffversorgung der Mikroorganismen eine ent-scheidende Rolle.Bei den im praktischen Bet

29、rieb grotechnischer Bio-wscheranlagen auftretenden Schadstoff-Mikroorga-nismen-Systemen lassen sich nach 20 bezglich derfr die Reinigungsleistung magebenden Bedingun-gen drei charakteristische Betriebszustnde unter-scheiden: Es handelt sich um biologisch gut abbaubareSchadstoffe, sodass die Reinigun

30、gsleistung durchden Stofftransport aus der Gasphase in den Bio-film limitiert ist. Bei hheren Konzentrationen gut wasserlslicherund gut biologisch abbaubarer Substanzen wirktdie Diffusion des Sauerstoffs aus der Gasphasedurch die Grenzschichten in den Biofilm als be-stimmender Parameter auf die Abba

31、ugeschwin-digkeit. Enthlt die Abluft schwer abbaubare Substanzen,so arbeitet das System im kinetischen Bereich, dadie biologischen Reaktionen den geschwindig-keitsbestimmenden Teilschritt ausmachen.Erfahrungsgem arbeiten Biowscher immer unterBedingungen, die einem der leistungsminderndenTeilschritte

32、 entsprechen, sodass ihre bevorzugten An-wendungsgebiete im Bereich niedriger Schadstoff-konzentrationen bis zu einigen Hundert mg/m3 beihinreichender Wasserlslichkeit liegen.Dank dem breiten Spektrum verfgbarer Mikroorga-nismen sind hinsichtlich der biologischen Abbaubar-keit organischer Verbindung

33、en keine engen Grenzengesetzt, sodass Biowscher in der Lage sind, Abluft-strme aus den in Tabelle 1 aufgefhrten Industrie-bereichen zu reinigen.If, at a location, several waste air flows occur fromdifferent sources with quantitatively and qualitativelydifferent contaminations, it can make sense to o

34、pt formultiple source-specific cleaning methods with thosephysical, chemical or biological processes that arebest suited to each; see VDI 3676, VDI 3677 Part 1,VDI 3678 Part 1, VDI 3679 Part 1 and 19; 20; 25;33; 34.When looking for an effective and economical proc-ess for purifying a given waste air

35、 flow, it should firstbe investigated which of the other emission-reducingtechnologies should be included in the comparativeevaluation alongside with a bioscrubber plant. Thisshould be based on the different purification mecha-nisms. Under this aspect, the transport of pollutantsfrom the gas phase i

36、nto the liquid phase, followed bytheir biodegradation by microorganisms is key to thedecision criteria for bioscrubbers. Alongside this,sufficient oxygen supply to the microorganisms playsan important part.According to 20, among the pollutant/microorgan-ism systems in practical use in industrial sca

37、le bio-scrubber plants, we can distinguish three characteris-tic operation statuses as regards the conditions thatinfluence the scrubbing performance: The pollutants are readily biodegradable, so thatscrubbing performance is only limited by themass transfer from the gas phase into the biofilm. With

38、higher concentrations of readily water-solu-ble and biodegradable substances, the diffusion ofoxygen from the gas phase through the boundarylayers into the biofilm is the determining factorfor the degradation rate. If the waste air contains poorly degradable sub-stances, the system will work in the

39、kinetic range,since it is the biological reactions that determinethe process velocity.As experience shows, bioscrubbers are always work-ing under conditions that correspond to one of theperformance-limiting substeps, so that their mostsuitable applications lie in situations with low pollut-ant conce

40、ntrations up to a few hundred mg/m3 andsufficient water-solubility.Since the choice of available microorganisms is wide,the biodegradability of organic compounds is notvery much limited. Thus, bioscrubbers are able to pu-rify waste air flows from industries as diverse as theseshown in Table 1.B55EB1

41、B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCCB7EF8AD9NormCD - Stand 2012-04Alle Rechte vorbehalten Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2011 4 VDI 3478 Blatt 1 / Part 1Aus der Darstellung zum Stand der Technik von Bio-wscheranlagen 1 ergibt sich, dass bei der Projekt-bearbeitung neben technischen und sich

42、erheitstech-nischen auch wirtschaftliche und kologische Krite-rien zu beachten sind, um Anlagen im Sinn einer bes-ten verfgbaren Technik (BVT) zu planen und zubauen.Neben projektspezifischen berlegungen stehen da-bei folgende Gesichtspunkte im Vordergrund: Eignung des Verfahrens fr den konkreten An-

43、wendungsfall Wirksamkeit und Zuverlssigkeit der Emissions-begrenzung Vermeidung von Emissionsverlagerungen Bewltigung von betriebsbedingten Emissions-schwankungen Anlagenverfgbarkeit Anlagensicherheit und Umweltvertrglichkeit Werkstoffbestndigkeit Investitionsbedarf, Betriebskosten und Wirtschaft-li

44、chkeit Betriebsmittelversorgung (z.B. Strom, Frischwas-ser, Druckluft, Chemikalien, Heizdampf) Entsorgungskonzept (z.B. berschussschlamm) Platzbedarf1 AnwendungsbereichDie Richtlinie behandelt die Konditionierung undbiologische Wsche von Abluftstrmen, die durchgasfrmige und/oder partikelfrmige feste

45、 und fls-sige luftfremde Stoffe verunreinigt sind. Bei den viel-fltigen Einsatzgebieten steht die Minderung organi-scher und geruchsintensiver Gase und Dmpfe imVordergrund, die wasserlslich und mit hinreichen-der Geschwindigkeit biologisch abbaubar sind. Beiorganischen Lsemitteln reicht der typische

46、 Konzen-trationsbereich bis etwa 1000 mg/m3.Die Richtlinie vermittelt einen berblick ber dieverfahrenstechnischen Grundlagen, die Auslegungund die konstruktive Ausfhrung der Anlagen, dieVerfahrensvarianten und deren Betrieb sowie typi-sche Anwendungsbeispiele.Typische Anwendungsbeispiele fr Biowsche

47、ranla-gen findet man in der Nahrungs- und Genussmittel-herstellung, bei Lackieranlagen und anderen Lse-mittel verarbeitenden Industrien, bei Gieereien,Tierkrperbeseitigungsanlagen, der Futtermittelin-dustrie, der Herstellung von Riechstoffen fr Kosme-tikartikel und Waschmittel sowie in der Holzwerks

48、t-offindustrie (siehe Tabelle 1).An overview of the state of the art of bioscrubbers 1shows that, in project execution, economic and eco-logical criteria must be borne in mind alongside tech-nical and safety issues, in order to plan and erectplants that correspond to the best available techniques(BA

49、T).Apart from project-specific considerations, the fol-lowing aspects are dominant: suitability of the process for the respective appli-cation efficiency and reliability in terms of emission con-trol avoidance of displacement of emissions handling of operation-dependent fluctuations inemissions plant availability plant safety and environmental compatibility material resistances investment and operating costs, profitability