VDI 3478 Blatt 2-2008 Biological waste gas purification - Biological trickle bed-reactors.pdf

1、VEREIN DEUTSCHERINGENIEUREBiologische AbgasreinigungBiorieselbettreaktorenBiological waste gas purificationBiological trickle bed-reactorsVDI 3478Blatt 2 / Part 2Ausg. deutsch/englischIssue German/EnglishVDI/DIN-Handbuch Reinhaltung der Luft, Band 6: Abgasreinigung StaubtechnikVDI-Handbuch Biotechno

2、logie, Band 2: Umwelt-BiotechnologieVDI-RICHTLINIENICS 13.040.40 April 2008Inhalt SeiteVorbemerkung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 Anwendungsbereich . . . . . . . . . . . . . . 32Begriffe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43 Verfahrenstechnische Grundlagen . . . . . . 93.1 Stoffber

3、gang von der Abgasphase in die wssrige Phase der Mikroorganismenzelle . 13 3.2 Biochemische Umsetzung in der Mikroorganismenzelle . . . . . . . . . . . 143.3 Mikroflora. . . . . . . . . . . . . . . . . . 153.4 Wachstum und Vermehrung. . . . . . . . . 163.5 Milieubedingungen . . . . . . . . . . . . .

4、 163.6 Beaufschlagung des Reaktors, Auslegung . 183.7 Kombination mit anderen Abluftreinigungsverfahren . . . . . . . . . 184 Kriterien fr Auslegung und Konstruktion . . 194.1 Allgemeines . . . . . . . . . . . . . . . . . 194.2 Auslegung von Biorieselbettreaktoren . . . 204.3 Konstruktive Ausfhrung

5、. . . . . . . . . . 284.4 Schutzvorschriften . . . . . . . . . . . . . 315 Betrieb und Instandhaltung . . . . . . . . . . 335.1 Allgemeines . . . . . . . . . . . . . . . . . 335.2 Betriebsanleitung . . . . . . . . . . . . . . 335.3 Betriebsberwachung . . . . . . . . . . . . 385.4 Analyse von Betrieb

6、sstrungen . . . . . . . 40Vervielfltigung auchfr innerbetrieblicheZwecke nicht gestattet / Reproduction even for internal use not permittedDer Entwurf dieser Richtlinie wurde mit Ankndigung im Bundes-anzeiger einem ffentlichen Einspruchsverfahren unterworfen.Die deutsche Version dieser Richtlinie is

7、t verbindlich.The draft of this guideline has been subject to public scrutiny after announcement in the Bundesanzeiger (Federal Gazette).The German version of this guideline shall be taken as authorita-tive. No guarantee can be given with respect to the English trans-lation.FrhereAusgabe:12.05 Entwu

8、rf,deutschFormeredition: 12/05Draft,inGermanonlyZu beziehen durch / Available atBeuth VerlagGmbH, 10772 Berlin AlleRechtevorbehalten / Allrights reserved VereinDeutscher Ingenieuree.V.,Dsseldorf2008Contents PagePreliminary note . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 Scope . . . . . . . . . . . . . .

9、 . . . . . . . . 32 Terms and definitions . . . . . . . . . . . . . 43 Process-related principles. . . . . . . . . . . 93.1 Mass transfer from the waste gas phase into the aqueous phase of the microorganism cell . . . . . . . . . . . . . 133.2 Biochemical conversion in the microorganism cell . . . .

10、 . . . . . . . . . 143.3 Microflora . . . . . . . . . . . . . . . . . 153.4 Growth and reproduction . . . . . . . . . . 163.5 Ambient conditions . . . . . . . . . . . . . 163.6 Reactor capacity and design . . . . . . . . 183.7 Combination with other waste air cleaning methods . . . . . . . . . . . .

11、 . . 184 Criteria for design and construction . . . . . 194.1 General . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 194.2 Design of biological trickle bed reactors . . 204.3 Construction . . . . . . . . . . . . . . . . 284.4 Safety and protection . . . . . . . . . . . . 315 Operation and maintenance . . . .

12、 . . . . . . 335.1 General . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 335.2 Operating instructions . . . . . . . . . . . 335.3 Operation monitoring. . . . . . . . . . . . 385.4 Analysis of operational malfunctions. . . . 40Kommission Reinhaltung der Luft im VDI und DIN Normenausschuss KRdLAusschuss Biolo

13、gische AbgasreinigungB55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCCB7EF86D9NormCD - Stand 2012-08Alle Rechte vorbehalten Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2008 2 VDI 3478 Blatt 2 / Part 2Seite6 Mess- und Regeltechnik, Bewertung . . . . . 44 6.1 Betriebsberwachung. . . . . . . . . . . . 446.2 Messe

14、n und Bewerten im Roh- und Reingas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 467 Gewhrleistung. . . . . . . . . . . . . . . . . 537.1 Allgemeines. . . . . . . . . . . . . . . . . 537.2 Prozesstechnische Gewhrleistungen. . . . 547.3 Anlagenverfgbarkeit. . . . . . . . . . . . 558 Anwendungsbeispiele fr Bi

15、orieselbettreaktoren . . . . . . . . . . . . . 55Anhang Interpretation von olfaktometrischen Daten . . . . . . 58A1 Grundlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . 58A2 Beispiel fr die getrennte Betrachtung von Reizstrke (Konzentration) und resultierender Empfindungsstrke (Intensitt) . . . . . . . . .

16、. . . . . . . . 60A3 Beispiele fr die Aussagekraft von Wirkungsgradbestimmungen . . . . . . . . 63A4 Der Geruchspegel die mathematische Ebene der Empfindungsstrke . . . . . . . 64A5 Bewertung von Messergebnissen einer biologischen Abgasreinigungsanlage. . . . 64 A6 Festlegung von Emissionsbegrenzung

17、en: Mittelwerte, Vertrauensbereichsgrenzen oder Mittelwert zuzglich Standard- abweichung . . . . . . . . . . . . . . . . . 65Schrifttum . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67VorbemerkungDer Inhalt dieser Richtlinie ist entstanden unter Be-achtung der Vorgaben und Empfehlungen der Richt-linie V

18、DI 1000.Alle Rechte, insbesondere die des Nachdrucks, der Fotokopie, der elektronischen Verwendung und der bersetzung, jeweils auszugsweise oder vollstndig, sind vorbehalten.Die Nutzung dieser VDI-Richtlinie ist unter Wahrung des Urheberrechts und unter Beachtung der Lizenz-bedingungen (www.vdi-rich

19、tlinien.de), die in den VDI-Merkblttern geregelt sind, mglich.Allen, die ehrenamtlich an der Erarbeitung dieser VDI-Richtlinie mitgewirkt haben, sei gedankt.Page6 Measuring and control equipment, assessment. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 446.1 Operation monitoring . . . . . . . . . . . 446.2 M

20、easurement and assessment in the raw gas and clean gas . . . . . . . . . . . 467Warranty . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 537.1 General . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 537.2 Process warranty . . . . . . . . . . . . . . 547.3 Plant availability . . . . . . . . . . . . . . 558 Examples of

21、 applications of biological trickle bed reactors . . . . . . . . 55Annex Interpretation of olfactometric data . . . . . . . . . . . . . 58A1 Basics. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58A2 Example of the separate investigation of stimulus strength (concentration) and resultant perceived strength

22、(intensity). . . 60 A3 Examples of the informative power of efficiency calculations . . . . . . . . . . . 63A4 The odour level the mathematical mode of perceived strength . . . . . . . . . . . . 64A5 Assessment of the measurement results from a biological waste gas cleaning system . . . . . . . . .

23、. . . . . . . . . . 64A6 Definition of emission limits: Mean values, confidence range limits, or mean value plus standard deviation. . . 65 Bibliography . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67Preliminary noteThe content of this guideline has been developed in strict accordance with the requiremen

24、ts and recom-mendations of the guideline VDI 1000.All rights are reserved, including those of reprinting, reproduction (photocopying, micro copying), storage in data processing systems and translation, either of the full text or of extracts.The use of this guideline without infringement of copy-righ

25、t is permitted subject to the licensing conditions specified in the VDI notices (www.vdi-richtlinien.de). We wish to express our gratitude to all honorary con-tributors to this guideline.B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCCB7EF86D9NormCD - Stand 2012-08All rights reserved Verein Deutscher Ingenieu

26、re e.V., Dsseldorf 2008 VDI 3478 Blatt 2 / Part 2 3 1 AnwendungsbereichDie Richtlinie VDI 3478 behandelt die Reinigung von Abgasstrmen, die durch gasfrmige luftfremde Stoffe verunreinigt sind. Vorwiegendes Einsatzgebiet ist die Minderung organischer Emissionskomponen-ten, die mit hinreichender Gesch

27、windigkeit biolo-gisch abbaubar sind, sowie von Schwefelwasserstoff und Ammoniak. Der typische Anwendungsbereich umfasst Massenkonzentrationen von organischen Verbindungen bis ca. 1 g/m3. Das Verfahren dient zur Minderung von Emissionen, die aufgrund ihres Wir-kungscharakters potenziell gesundheitsg

28、efhrdend und/oder belstigend sind.Die Richtlinie gibt einen berblick ber die L-sungsmglichkeiten und ber die zugehrigen, fr eine sachgerechte Auslegung notwendigen Grund-lagen und Bewertungskriterien.Die in der Richtlinie gegebenen Verfahrensbeschrei-bungen sind Anwendungsbeispiele von Anlagen, die

29、zum Teil auch als Pilotanlagen betrieben werden. Alle Volumenangaben fr Gase in dieser Richtlinie beziehen sich auf den Normzustand (273 K, 1013 mbar) nach Abzug des Wasserdampfanteils. Auf Ausnahmen wird besonders hingewiesen.Auf die fr den Bau und Betrieb der Anlagen insbe-sondere geltenden Gesetz

30、e, Verordnungen, Verwal-tungs- und sonstigen Vorschriften und die techni-schen Regeln wird an entsprechender Stelle verwie-sen (siehe auch Schrifttum).Die Richtlinie VDI 3478 Blatt 2 legt den Stand der Technik fr das nachstehend beschriebene Bioriesel-bettverfahren fest. Die Eignung des Verfahrens f

31、r das Abgas der vorgeschalteten Anlage ist im Einzel-fall zu berprfen. Dabei sind folgende technische und wirtschaftliche Kriterien zu beachten:Wirksamkeit hinsichtlich der Emissionsbegren-zungAnlagenverfgbarkeitLebensdauer der AnlageAnlagensicherheitVermeiden von neuen Emissionen und Emissions-verl

32、agerungen (z. B. Luftverunreinigung wird zur Wasserverschmutzung)Investitions- und Betriebskosten (z. B. Wasser/Ab-wasser, berschussschlamm, Energie und War-tung)PlatzbedarfBercksichtigung von An- und AbfahrvorgngenBeschrieben werden Biorieselbettreaktoren, durch die die Abgasbestandteile sorbiert u

33、nd biologisch ab-gebaut werden 1; 2; 4; 5; 6; 7; 11; 12; 14; 19; 20; 21; 22; 23; 35; 42; 46.1ScopeGuideline VDI 3478 deals with the cleaning of waste gas flows polluted with gaseous substances foreign to air. They apply primarily to the reduction of organic emission components that biodegrade at suf

34、ficient speed as well as hydrogen sulphide and ammonia. Their typical field of application comprises mass concentrations of organic compounds up to approx. 1 g/m3. The process is designed to reduce emissions that, by virtue of their action principles, are poten-tially hazardous to health and/or a so

35、urce of nuisance. The guideline presents an overview of possible solu-tions and of the associated principles and assessment criteria necessary for correct design. The descriptions of processes given in the guideline are examples of applications of systems, some of which can be operated as pilot plan

36、ts. All volumes for gases in this guideline refer to standard temperature and pressure (273 K, 1013 mbar) after deduction of the share of water vapour. Special reference is made to exceptions.Reference is made in due course to the acts, ordi-nances, administrative and other regulations specifi-cally

37、 applicable to plant construction and operation and to technical rules (see also Bibliography). Guideline VDI 3478 Part 2 defines the state of the art for the biological trickle bed reactor described in the following. The suitability of the process for the waste gas of the upstream plant must be che

38、cked in each case. The following technical and economic factors must be considered:efficiency in terms of emission control plant availabilityplant service lifeplant safetyavoidance of new emissions and emission dis-placement (e. g. air pollution becomes water pol-lution)investment and operating cost

39、s (e. g. water/waste water, excess sludge, energy and maintenance) required spaceconsideration of start-up and shutdown processesThe guideline describes biological trickle bed reac-tors that adsorb and biodegrade waste gas compo-nents 1; 2; 4; 5; 6; 7; 11; 12; 14; 19; 20; 21; 22; 23; 35; 42; 46.B55E

40、B1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCCB7EF86D9NormCD - Stand 2012-08Alle Rechte vorbehalten Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2008 4 VDI 3478 Blatt 2 / Part 2Das Verfahren beruht auf der stofflichen Umsetzung der Lsungsmittel oder Geruchsstoffe mittels biolo-gisch aktiver aerober Mikroorganism

41、en, die als biolo-gischer Rasen auf den Einbauten oder Fllkrper-packungen der Biorieselbettreaktoren angesiedelt werden. Diese gesamten Vorgnge zum Stoffumsatz finden in wenigen Sekunden statt.Fr die Anwendung von Biorieselbettreaktoren ms-sen die ausgewaschenen Abgasbestandteile lslich und aerob mi

42、krobiologisch abbaubar sein 1; 2; 14; 50.2BegriffeFr die Anwendung dieser Richtlinie gelten die fol-genden Begriffe:AbscheidegradBeschreibt das Verhltnis des im Biorieselbett-reaktor abgeschiedenen Massenstroms zum eintre-tenden Massenstrom entsprechend der Beziehung(1)AbschlmmrateUm das Aufsalzen d

43、er Berieselungsflssigkeit zu verhindern, ist eine periodische Abschlmmung erforderlich. Die Abschlmmrate ist abhngig vom thermodynamischen Zustand des zu befeuchtenden Abgases und vom Salzgehalt des Frischwassers und setzt sich aus dem Verhltnis von abzuschlmmender Menge zur Umlaufmenge zusammen. We

44、rden Staub und andere Schadstoffe abgeschieden, ist dies bei der Abschlmmrate zu bercksichtigen.AbschlmmungAusschleusen von Berieselungsflssigkeit.AbsorbatIm Absorbens gelster Stoff.AbsorbensAbsorptionsmittel, Berieselungsflssigkeit.AbsorptionSelektive Abtrennung einer oder mehrerer Kompo-nenten aus

45、 Gasgemischen durch Waschen mit einem Waschmedium (im Allgemeinen Wasser). Man unter-scheidet die physikalische Absorption, fr deren Be-urteilung als Grundlage die physikalische Gleichge-wichtskurve dient, und die chemische oder biochemi-sche Absorption 29.mrohmreinmroh-=The process is based on the

46、substance conversion of the solvents or odorants with the aid of biologically active aerobic microorganisms that form a biofilm on the packings of the biological trickle bed reactors. All these processes for substance conversion take place in a matter of seconds. For the application of biological tr

47、ickle bed reactors, the scrubbed waste gas components must be soluble and microbiologically degradable in the presence of air 1; 2; 14; 50.2 Terms and definitionsFor the purposes of this guideline, the following terms and definitions apply:Separation efficiencyThis describes the ratio of the mass fl

48、ow separated in the biological trickle bed reactor to the entering mass flow, expressed as(1)Sludge removal flow rateTo prevent salt enrichment of the trickling liquid, a periodical sludge removal is required. Sludge re-moval flow rate depends on the thermodynamic state of the waste gas being moiste

49、ned and on the salt con-tent of the fresh water. It is the ratio of the quantity re-moved to the quantity in circulation. If dust and other pollutants are separated, this must be taken into ac-count when calculating sludge removal efficiency. Sludge removalDisposal of trickling liquid.AbsorbateThe substance dissolved in the absorbent.AbsorbentAbsorption agent, trickling liquid.AbsorptionSelective separation