Biofiltratie/Biobed/Biologisch filter/biobedfilter/compostfilter

Natuurlijk vervangingsmoment

Nee

Toepasbaarheid

Bij te hoge concentraties stikstof-, zwavel- of chloorhoudende verbindingen, kan door vorming van respectievelijk salpeterzuur, zwavelzuur en zoutzuur het filtermateriaal verzuren en inactief raken, waardoor de vervangingsfrequentie voor het filtermateriaal sterk toeneemt. Ook het beton van de bak kan door hoge concentraties schade oplopen.

Breed toepassingsgebied in de volgende sectoren:

  • RWZI’s en AWZI’s
  • Composteringsinrichtingen (slib, GFT, mest)
  • Geur- en smaakstoffenindustrie
  • (Petro)chemische industrie
  • Kunststofproductie
  • Voedingsmiddelenindustrie
  • Vlees- en visverwerkende industrie
  • Veeteelt
componenten

Verwijderde componenten

Verwijderings- efficiëntie1, %

Restemissie,

mg/m03

Validatiekengetal

VOS

75 - 95

> 5

2

Geur

70 - 95

< 1.000 ouE/m³

1

Tolueen

80 - 95

> 5

2

Styreen

80 – 90

> 10

2

1 Afhankelijk van de specifieke configuratie en bedrijfscondities. Waarden zijn in principe gebaseerd op halfuursgemiddelde waarden.

Voor verschillende geurbronnen (mercaptanen, H2S) kunnen rendementen gehaald worden die boven de 75% liggen, voor andere geurbronnen ligt het rendement wat lager. Vergelijkend onderzoek voor geurrendement tussen scrubbers en biofilters is uitgevoerd en laat zien dat de hogere rendementen door biofilters wordt bereikt.

randvoorwaarden

Debiet, m03/uur

100 – 100.000

Temperatuur, ºC

15 – 38; thermofiel 50 - 60

Druk

Atmosferisch

Drukval, mbar

5 - 20

Vochtgehalte, %

> 95

Stof

Stofvrij om verstopping te voorkomen

Ingaande concentratie, mg/ m03

VOS

200 - 2.000

Tolueen

20 - 100

Styreen

50 - 500

Ammoniak

5 - 20

Waterstofdisulfide

5 - 20

Chloorhoudende verbindingen

5 - 20

Bij biofiltratie is het belangrijk dat het filtermateriaal een pH tussen 7 en 8 heeft voor afbraak van organische componenten. Bij een pH kleiner dan 6,5 wordt de afbraaksnelheid snel minder.

De verblijftijd van het gas door de filter moet minimaal 30 – 45 seconden zijn om een goede verwijdering te hebben van geur en solventen.

Beschrijving

Een biofilter bestaat uit met biologisch materiaal gepakt bed, dat soms uit twee of drie bedden bestaat. De gasstroom wordt door het filterbed geleid waar door ad- en absorptie de verontreinigingen door het filtermateriaal worden opgenomen. De componenten worden vervolgens door micro-organismen afgebroken. De filter of het afgas wordt (discontinu) bevochtigd met water om uitdroging van de filter te voorkomen. Het bed is opgebouwd uit een drager met daarop biologisch materiaal, bijvoorbeeld: compost, boomschors, kokosvezels of turf. Om verzuring te verminderen wordt soms kalk of dolomiet toegevoegd aan het vulmateriaal.

Principeschema

Biofiltratie

Uitgebreide beschrijving

Varianten

Thermofiel: Een thermofiel bed werkt op hogere temperaturen (circa 50 – 60ºC) dan standaard (mesotherme) bedden (circa 15 – 38ºC). Wordt vooral toegepast als de afgasstroom hoger is. Thermofiele bedden zijn gevoeliger voor temperatuurschommelingen, als de temperatuur boven de 60ºC uitkomt, zal de biologische activiteit in het bed snel slechter worden. Een goede beheersing is dus noodzakelijk. Soms worden meerdere lagen gebruikt om verschillende bacterieculturen te verkrijgen. De biofilter kan boven open of gesloten zijn. Bij een open biofilter is de biofilter onderhevig aan weersinvloeden. Een gesloten biofilter is meer van de externe weersinvloeden afgeschermd en kan beter beheerst en gestuurd worden.

Een nieuwe ontwikkeling is de inzet van schimmels. Deze zijn beter bestand tegen uitdroging, verzuring, tijdelijke stilstand van de filter en hogere temperaturen. Van biofilters met schimmels bestaan voor zover bekend geen full-scale installaties.

Kunststofpakkingen zouden momenteel in de markt niet (veel) meer toegepast worden volgens de leverancier.

Een leverancier in Denemarken (BBK) levert biofilters met anorganisch dragermateriaal waarbij in praktijk hoge rendementen worden gehaald. Voordelen zijn ook lange standtijd filter (ca. 8 jaar) en lage drukval. Het filter is wel relatief duur in vergelijking met het klassiek biofilter.

Installatie: ontwerp en onderhoud

De typische oppervlaktebelasting van een biofilter bedraagt 50 – 500 m03/m²/uur, maar kan dalen tot 5 en stijgen tot 500 m03/m²/uur. Bij het aanbrengen van de pakking moet er voor worden gezorgd dat het filtermateriaal zeer eenvormig is verdeeld en dat er geen vaste en losse zones zijn. Deze kunnen zorgen voor kortsluitstromen zodat de lucht slecht wordt behandeld en het effectieve filteroppervlak kleiner wordt. Door uitdroging van de filter bij kortsluitstromen zal de effectiviteit nog verder dalen.

Voor toepassing in warme luchtstromen (> 38°C) is koeling noodzakelijk. Dit kan gerealiseerd worden door menging met buitenlucht, een (single-pass) waterwasser of een warmtewisselaar/condensor.

Periodiek, om de 0,5 – 5 jaar, moet het filtermateriaal worden vervangen. Dit hangt sterk samen met het type vulmateriaal en de samenstelling van de afgassen.

Monitoring

Regelmatige inspectie en monitoring van de efficiëntie zijn noodzakelijk De efficiëntie kan gedurende de eerste jaren uitstekend zijn, maar binnen korte tijd sterk verminderen, onder meer door gebrek aan nutriënten, problemen met de vochthuishouding en/of veroudering van het filtermateriaal.

Voor- en nadelen milieu

Fluctuaties van de gasstroomcondities hebben een grote invloed op werking Filtermateriaal moet periodiek vervangen worden Relatief volumineus Beheersing van het vochtgehalte is een noodzaak Verstoppingsgevaar door stof Vergiftiging en verzuring moeten vermeden worden Bed moet continue worden belucht om anaërobe condities te vermijden Weinig controle- en sturingsmogelijkheden (onder andere pH) Energiegebruik als koeling van het afgas nodig is.

Specifieke voordelen

  • Lage investeringskosten en werkingskosten
  • Biologische afbraak van de verontreiniging
  • Eenvoudige bouwwijze
  • Weinig afvalwater (percolaatwater) en afvalmateriaal

Specifieke nadelen

Hulpstoffen

Filtermateriaal. De samenstelling van het filtermateriaal varieert sterk: wortelhout, schors, turf, compost, kokosmateriaal en/of mengsels hiervan. De standtijd wordt overwegend bepaald door verzuring (N, S en Cl), uitputting en/of vergiftiging en drukval.

Soms additioneel nutriënten toevoegen als het filtermateriaal te langzaam degradeert om zelf de noodzakelijke nutriënten te leveren.

Entmateriaal. Afhankelijk van het type component kan het noodzakelijk een ent uit te voeren met een specifiek hiertoe geselecteerde en gekweekte micro-organismen. De ent is doorgaans eenmalig.

Water. De luchtstroom dient verzadigd te worden met (onthard) water; daarnaast komt een hoeveelheid percolaatwater uit het filtermateriaal vrij.

Energie: De biofilter verbruikt zelf weinig energie (< 1 kW/1.000 m03/uur). Het is vooral de drukval die de ventilator moet overwinnen die het energiegebruik bepaalt. Deze drukval bedraagt circa 2,5 mbar voor een kokosfilter en 15 mbar voor een compostfilter.

Cross Media Effects

Percolaatwater uit het biofilter is beladen met afbraakproducten (nitraat, sulfaat, etcetera) en organische stoffen moet worden geloosd op een riolering of kan na eventuele behandeling op het oppervlaktewater worden geloosd. Periodiek moet het filterbedmateriaal worden vervangen en afgevoerd (composteren, storten of verbranden).

Informatiebron

  1. Beschrijving van luchtemissiebeperkende technieken, L26 InfoMil/Tauw, maart 2000
  2. Gids luchtzuiveringstechnieken, VITO 2004/IMS/R/066
  3. IPPC Reference document on Best Available Techniques in Common Waste Water and Waste Gas Treatment / Management Systems in the Chemical Sector, February 2003
  4. Dutch Association of Cost Engineers, editie 25, November 2006
  5. US EPA CACT Air Pollution Control Technology Factsheet
  6. Leveranciersinformatie: Pure Air Solutions, DMT Milieutechniek
  7. Biofilters and Biotowers for Treating Odors, C. Easter, C. Quigley, P. Burrowes and J. Witherspoon, IWA Conference Barcelona 2008
  8. Efficiency evaluation of gas treatment equipments in terms of odor removal using dynamic olfactometry M. E. Quadros, P. Belli Filho and H. M. Lisboa, IWA Conference Barcelona 2008
  9. Leveranciersinformatie: BBK Denemarken, informatie Biofilters met anorganisch dragermateriaal.