Biotricklingfilter

Synoniemen, afkortingen en/of procesnamen

—  BTF
—  Lavafilter
—  biodenox

Verwijderde componenten

—  KWS: alcoholen, aldehydes en ketonen, vetzuren en hun esters, fenolen, styreen, naftaleen
—  Geur
—  Stikstofhoudende componenten: NH3, amines, heterocyclische stikstofcomponenten
—  Zwavelhoudende componenten: H2S, mercaptanen, heterocyclische zwavel-verbindingen, koolstofdisulfide
—  Chloorhoudende componenten: dichoormethaan, 1,2-dichloorethaan, chloorfenol, trichlooretheen, monovinylchloride
—  NOx

Niet geschikt voor alifatische KWS, perchlooretheen en 1,1,1-trichloorethaan

Principeschema

Procesbeschrijving

Een biotricklingfilter is een combinatie tussen een biofilter en een biowasser. De
bacteriën die voor de afbraak zorgen zijn geïmmobiliseerd op een drager of filtermateriaal. Dit filtermateriaal bestaat uit kunststofschuim, uit lava of uit plastic gestructureerde pakking. Het oppervlak moet van een dusdanige structuur zijn dat de biomassa zich er goed kan aan vasthechten.

Het dragermateriaal wordt constant bevloeid met water. Hiervoor moet water uniform over de pakking worden gesproeid. De verontreinigende componenten absorberen in de vloeistoffilm en worden door de bacteriën afgebroken.

In dit water worden de nodige nutriënten toegevoegd om de biomassa te voeden. Dit water voert ook de overschot aan slib/biofilm af, alsook afbraakproducten die de biomassa kunnen inhiberen.

Het waswater dat gecirculeerd wordt over de pakking moet worden gecontroleerd op pH, nutriënten en zoutconcentratie. De pH kan continu gemeten en gecorrigeerd worden. De nutriënten worden constant gedoseerd en de dosering wordt periodiek gecontroleerd via analyses. Om de zoutconcentratie binnen aanvaardbare grenzen te houden, moet een gedeelte worden gespuid en aangevuld met vers water. Dit kan op basis van geleidbaarheid gebeuren.

Ter beveiliging van het proces kan een temperatuurmeting in de afgassen worden aangebracht indien de temperatuur te hoog kan oplopen. Op deze manier kan de biotricklingfilter gevrijwaard worden.

Bij de biotricklingfilter kan door sterke aangroei van de biofilm de pakking lokaal verstoppen. Hierdoor zullen voorkeurstromingen optreden waardoor de efficiëntie zal verminderen en de drukval zal verhogen. Bij te sterke verstopping zal de pakking moeten worden vervangen. Bij de dimensionering is het belangrijk om de belasting niet te hoog te nemen om deze verstoppingen te voorkomen.

Varianten  

H2S verwijdering:

Voor de verwijdering van H2S kan men de biotricklingfilter laten verzuren tot een pH van 1 – 2 zonder negatieve effecten op de verwijderingefficiëntie. Op deze manier kan het verbruik aan base beperkt worden. Indien in het bedrijf een toepassing is voor lage concentraties aan onzuiver zwavelzuur zoals bij neutralisatiedoeleinden van afvalwater kan dit zuur hiervoor in aanmerking komen.

Werkingsgraad

Component

Efficiëntie (%) [1]

Opmerkingen

KWS

80 – 95

 

Ammoniak

80 – 95

 

Geur

70 – 90

 

H2S

80 – 95

 

Mercaptanen

70 – 90

 

koolstofdisulfide

98 – 99

bij een ingangsconcentratie van
100 mg/Nm³

Styreen

80

bij een ingangsconcentratie van
160 mg/Nm³

Monovinylchloride

99

bij een ingangsconcentratie van
< 100 mg/Nm³

Geurreductie bij varkensstallen van 200 – 800 ouE/m³ tot onder detectiegrens [8].

Randvoorwaarden

—  Temperatuur: 15 – 40 °C optimaal 30 – 35 °C [1]
—  Druk atmosferisch
—  VOS-concentratie: 400 – 2 000 mg/Nm³
—  NH3-conc: 100 – 400 mg/Nm³
—  Geur: > 20 000 ge/Nm³
—  H2S: 50 – 200 mg/Nm³
—  Mercaptaan: 5 – 100 mg/Nm³
—  De emissie moet relatief continu worden aangeboden. Bij een werkingsregime van 8 u per dag, 5 dagen per week en
      minder zijn biologische technieken niet of minder geschikt.

Hulpstoffen

Nutriënten voor voeding van de bacteriën

Suppletiewater ter compensatie van de spui en de verdampingsverliezen.

Chemicaliën voor pH-correctie

Milieu-aspecten

Het spuislib moet worden afgevoerd. De hoeveelheid is afhankelijk van de belading en samenstelling van de afgassen.

Naast het slib wordt ook spuiwater gevormd dat verder moet worden behandeld of geloosd op riolering.

Er moet opgelet worden met buffering van het sproeiwater. Bij lagere opslag kunnen anaerobe omstandigheden optreden waarbij geur optreedt. Belangrijk is om de met geur beladen gassen van de opslag via de biotricklingfilter of een andere luchtzuivering te sturen. Omdat de opslag van het water meestal onder de tricklingfilter gebeurt, stelt dit in de praktijk meestal geen problemen.

Energieverbruik

De filter zelf verbruikt weinig energie (< 1 kWh/1 000 Nm³ [2]). Er is enkel een kleine recirculatiepomp voor het bevochtigingswater nodig. Het hoofdverbruik komt van de ventilator. De drukval over de filter is 1 – 10 mbar.

Kostprijs

  • Investering
    — 
    5 000 – 20 000 EUR voor 1 000 Nm³/h [1]
    —  9 – 13 EUR/ m³/h [4]
  • Werkingskosten
    — 
    Personeelskosten:    ca. 0,5 dagen per week [1]
    —  Totale werkingskost 0,77 EUR/1 000 m³ [4]
  • Gevalstudies

Gevalstudie 1: tabaksindustrie [3]

—  Debiet 160 000 m³/h
—  Investeringskost: 2,2 miljoen EUR (1995) inclusief kanalen, koeltorens en warmtewisselaars
—  Totale werkingskost: 82 000 EUR per jaar = 500 EUR/jaar per 1 000 m³/h

Gevalstudie 2: lijmspuitcabines [6]

—  Debiet 50 000 m³/h
—  VOS: Aceton 80 % en ethylacetaat 20 %, kleine hoeveelheid styreen.
—  Concentratie: gemiddeld 300 mg/Nm³ en max. 600 mg/Nm³
—  Investeringskost 410 000 EUR excl. BTW.

Gevalstudie 3: H2S en CS2 verwijdering [6]

—  Debiet 250 000 m³/h
—  CS2 en H2S conc. van respektievelijk 450 en 50 mg/Nm³
—  Verwijdering 70 % CS2 en 85 % voor H2S
—  Investeringskost: 5,2 miljoen EUR excl. BTW.
—  Werkingskost 500 000 – 800 000 EUR

Voor- en nadelen

  • Voordelen
    — 
    Biologische afbraak van componenten; geen VOS als restproducten
    —  Geschikt voor afbraak van zuurvormende componenten
    —  pH controle en correctie is mogelijk binnen bepaalde grenzen
    —  lage drukval
    —  gemiddelde investerings- en werkingskost
  • Nadelen
    — 
    Fluctuaties in samenstelling en belading van de binnenkomende lucht hebben grote gevolgen voor het ren-
          dement
    —  Slecht oplosbare componenten zijn moeilijker te behandelen
    —  Toxische en hoge concentraties aan verzurende componenten moeten worden vermeden.
    —  Pakking kan verstoppen met biomassa
    —  Complexer om te construeren dan een biofilter
    —  Duurder dan een biofilter
    —  Productie van afvalwaterstroom

Toepassingen

Biotricklingfilters worden voornamelijk toegepast om gassen met verzurende componenten te verwijderen.

Toepassingen zijn:
—  Verwijdering H2S en NH3 uit gassen van waterzuiveringsstations. De filter is dan in twee delen opgedeeld. Een eerste
      deel zorgt voor de verwijdering van H2S en NH3 door autotrofe bacteriën. Deze trap mag verzuren. De tweede trap is
      voor heterotrofe bacteriën die de organische geurcomponenten afbreken. Deze trap moet een pH van 7 – 8 hebben
      voor een goede werking.
—  verwijdering van CS2 en H2S uit afvalgassen bij de textielindustrie
—  behandeling van de geurbeladen gassen uit de tabaksindustrie
—  NH3 en geurverwijdering bij stallen

Referenties

  1. Common waste water and waste gas treatment and management systems in the chemical sector, BREF document, European IPPC Bureau, http://eippcb.jrc.es, 2002
  2. Factsheets luchtemissie beperkende technieken, www.infomil.nl, Infomil
  3. J.S. Devinny et Al.:"Biofiltration for air pollution control"Lewis publishers, 1999
  4. VDI Seminar 434802 am 25 november 2003: Optimieren der biologischen abluftreinigung
  5. VDI 3478: “biological waste gas purification: bioscrubbers and trickle bed reactors” juli 1996
  6. leveranciersinfo
  7. T Feyaerts, D. Huybrechts en R. Dijkmans., “Beste Beschikbare Technieken voor mestverwerking editie 2”, oktober 2002
  8. A. Derden, J. Schrijvers, M. Suijkerbuijk, A. Van de Meulebroecke1, P. Vercaemst en R. Dijkmans., “Beste Beschikbare Technieken voor de slachthuissector”, juni 2003