VDI 3477-2016 Biological waste gas purification - Biofilters.pdf

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1、pVEREIN DEUTSCHERINGENIEUREBiologische AbgasreinigungBiofilterBiological waste gas treatmentBiofiltersVDI 3477Ausg. deutsch/englischIssue German/EnglishVDI/DIN-Handbuch Reinhaltung der Luft, Band 6: Abgasreinigung StaubtechnikVDI-Handbuch BiotechnologieVDI-Handbuch Ressourcenmanagement in der Umwelt

2、technikVDI-RICHTLINIENICS 13.040.99 Mrz 2016 March 2016Inhalt SeiteVorbemerkung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 Anwendungsbereich . . . . . . . . . . . . . . 22 Begriffe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83 Formelzeichen und Abkrzungen . . . . . . . 124 Verfahrenstechnische Grundlag

3、en . . . . . . 144.1 Allgemeine mikrobiologische Grundlagen . 14 4.2 Physikalisch-chemische Zusammenhnge . 165 Filtermaterialien. . . . . . . . . . . . . . . . . 185.1 Aufgaben des Filtermaterials . . . . . . . . 185.2 Zusammenhang zwischen den Aufgaben des Filtermaterials und seinen chemisch-physik

4、alischen Eigenschaften . . 285.3 Biofiltergeruch . . . . . . . . . . . . . . . 305.4 Regeneration, Austausch und Entsorgung des Filtermaterials. . . . . . . . . . . . . . 306 Auslegungs- und Konstruktionshinweise. . . 326.1 Planerische und organisatorische Manahmen . . . . . . . . . . . . . . . . .

5、326.2 Abgaszuleitung und -konditionierung . . . 34 6.3 Auslegung mithilfe von Versuchsanlagen. . 40 6.4 Dimensionierung von Anlagen . . . . . . . 446.5 Konstruktionsmerkmale. . . . . . . . . . . 456.6 Abwasser einer Biofilteranlage . . . . . . . 65 6.7 Verbleib des Abwassers . . . . . . . . . . . 66

6、Der Entwurf dieser Richtlinie wurde mit Ankndigung im Bundes-anzeiger einem ffentlichen Einspruchsverfahren unterworfen.Die deutsche Version dieser Richtlinie ist verbindlich.The draft of this standard has been subject to public scrutiny after announcement in the Bundesanzeiger (Federal Gazette).The

7、 German version of this standard shall be taken as authorita-tive. No guarantee can be given with respect to the English trans-lation.Contents PagePreliminary note . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 Scope . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 Terms and definitions . . . . . . . . . . .

8、. . 83 Symbols and abbreviations . . . . . . . . . . 124 Process principles . . . . . . . . . . . . . . . 144.1 General micro-biological fundamentals . . 144.2 Physico-chemical mechanisms . . . . . . . 165 Filter media . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 185.1 Functions of filter media . . . . . .

9、 . . . . 185.2 Physico-chemical properties of filter media and their relevance to the various media functions . . . . . . . . . . . . . . . . . . 285.3 Biofilter odour . . . . . . . . . . . . . . . 305.4 Regeneration, replacement and disposal of filter media. . . . . . . . . . . . . . . . 306 Biofil

10、ter design and construction . . . . . . . 326.1 Planning and organisational measures . . . 32 6.2 Waste gas handling, distribution and conditioning. . . . . . . . . . . . . . . . . 346.3 Pilot tests to establish the design basis . . . 406.4 Sizing of biofilter systems . . . . . . . . . 446.5 Constru

11、ction features . . . . . . . . . . . . 456.6 Waste water generated by a biofilter system. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 656.7 Waste water reuse/disposal . . . . . . . . . 66FrhereAusgaben: 11.04, 05.14 Entwurf, deutsch Former editions: 11/04, 05/14Draft, in German onlyZubeziehen durch /Avail

12、able at BeuthVerlag GmbH,10772 Berlin AlleRechtevorbehalten /All rights reserved Verein Deutscher Ingenieuree.V.,Dsseldorf 2016Vervielfltigung auchfr innerbetrieblicheZwecke nichtgestattet / Reproduction evenfor internal use not permittedKommission Reinhaltung der Luft im VDI und DIN Normenausschuss

13、 KRdLFachbereich UmweltschutztechnikB974908A824A6748CAAAA99BAB349F63B2C88DD9B0D2BF8368C461B1CCB65CD15BE74F0686BD19CFC1FA2DEE1E29BEST BeuthStandardsCollection - Stand 2016-06 2 VDI 3477 Alle Rechte vorbehalten Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2016Seite7 Betrieb von Biofilteranlagen. . . .

14、. . . . . 667.1 Allgemeines. . . . . . . . . . . . . . . . 667.2 Voraussetzungen fr den Betrieb von Biofiltern . . . . . . . . . . . . . . . . . 667.3 Betrieb des Biofilters . . . . . . . . . . . 697.4 Betriebserfahrungen . . . . . . . . . . . 788 Messen und Bewerten der Emissionen (Luftverunreinigu

15、ngen) . . . . . . . . . . . . 798.1 Allgemeines. . . . . . . . . . . . . . . . 798.2 Anlagenspezifische Besonderheiten . . . 80 8.3 Beurteilung von Emissionsmessungen . . 82 8.4 Prfung des Filtermaterialzustands. . . . 839 Beschaffenheitsvereinbarung . . . . . . . . 869.1 Verfahrenstechnische Anford

16、erungen . . 879.2 Leistungsbedarf und Betriebsmittel- verbrauch des Filters und seiner Hilfseinrichtungen . . . . . . . . . . . . 879.3 Drainagewasser . . . . . . . . . . . . . . 879.4 Anlagenverfgbarkeit. . . . . . . . . . . 889.5 Nachweis der Beschaffenheit. . . . . . . 88Anhang A Bestimmung der F

17、ilterflche in Ab-hngigkeit von der Schadstofffracht . 89Anhang B Interpretation von olfaktometrischen Daten. . . . . . . . . . . . . . . . . 90Anhang C Bioaerosole . . . . . . . . . . . . . 97Schrifttum . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98VorbemerkungDer Inhalt dieser Richtlinie ist entstanden

18、 unter Be-achtung der Vorgaben und Empfehlungen der Richt-linie VDI 1000.Alle Rechte, insbesondere die des Nachdrucks, der Fotokopie, der elektronischen Verwendung und der bersetzung, jeweils auszugsweise oder vollstndig, sind vorbehalten.Die Nutzung dieser Richtlinie ist unter Wahrung des Urheberre

19、chts und unter Beachtung der Lizenzbedin-gungen (www.vdi.de/richtlinien), die in den VDI-Merkblttern geregelt sind, mglich.Allen, die ehrenamtlich an der Erarbeitung dieser Richtlinie mitgewirkt haben, sei gedankt.1 AnwendungsbereichDiese Richtlinie behandelt die biologische Reinigung von Abgas-/Abl

20、uftstrmen, die gas- und aerosolfr-Seite7 Operation of biofilter systems . . . . . . . 667.1 General . . . . . . . . . . . . . . . . . . 667.2 Prerequisites for biofilter operation . . . 66 7.3 Biofilter operation . . . . . . . . . . . . 697.4 Operating experience. . . . . . . . . . . 788 Measurement

21、 and evaluation of emissions (air pollutants) . . . . . . . . . . . . . . . . 798.1 General . . . . . . . . . . . . . . . . . . 798.2 System-specific particularities . . . . . . 808.3 Assessment of emission measurement results. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 828.4 Verification of filter media c

22、ondition . . 839 Agreed biofilter characteristics . . . . . . . 869.1 Process performance characteristics . . . 879.2 Energy and utility consumption of the biofilter and its ancillary equipment . . . 87 9.3 Leachate . . . . . . . . . . . . . . . . . 879.4 System availability . . . . . . . . . . . .

23、889.5 Proof of guaranteed characteristics . . . 88Annex A Determination of the filter area as a function of the pollutant load . . . . . 89Annex B Interpretation of olfactometry data . . 90 Annex C Bioaerosols . . . . . . . . . . . . . . 97Bibliography . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98Prelimi

24、nary noteThe content of this standard has been developed in strict accordance with the requirements and recom-mendations of the standard VDI 1000.All rights are reserved, including those of reprinting, reproduction (photocopying, micro copying), storage in data processing systems and translation, ei

25、ther of the full text or of extracts.The use of this standard without infringement of copy-right is permitted subject to the licensing conditions (www.vdi.de/richtlinien) specified in the VDI Notices. We wish to express our gratitude to all honorary con-tributors to this standard.1 ScopeThis standar

26、d covers the biological treatment of waste gas/exhaust air streams for the control of gase-B974908A824A6748CAAAA99BAB349F63B2C88DD9B0D2BF8368C461B1CCB65CD15BE74F0686BD19CFC1FA2DEE1E29BEST BeuthStandardsCollection - Stand 2016-06VDI 3477 3 All rights reserved Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldo

27、rf 2016mige luftverunreinigende Stoffe, insbesondere Ge-ruchsstoffe, enthalten. Der Stoffabbau erfolgt aerob durch Mikroorganismen, die auf festen Trgersub-stanzen angesiedelt sind. Diese Reinigungstechnik wird als Biofiltration und die zugehrigen Anlagen werden entsprechend als Biofilter bezeichnet

28、.Die Richtlinie gibt einen berblick ber die Abgas-arten und/oder die Stoffe, die bisher mit Biofilteran-lagen behandelt wurden. Sie enthlt die fr eine sach-gerechte Auslegung der Anlage notwendigen Grund-lagen und Bewertungskriterien und nennt Produkti-onsverfahren, deren biologische Abgasbehandlung

29、 in Biofiltern sich in der Praxis bewhrt hat. Anmerkung: Nachfolgend wird berwiegend von Abgas gespro-chen. Je nach Anwendungsfall kann damit auch Abluft gemeint sein. Die auf das Abgas bezogenen Volumenangaben sind in der Regel auf den technischen Normzustand bezo-gen. Eine Ausnahme bilden die Anga

30、ben zur Fl-chen- oder Raumbelastung von Biofiltern. Hier be-ziehen sich die zugehrigen Gasvolumina auf den Betriebszustand des Abgases.An geeigneter Stelle wird auf die zu beachtenden ge-setzlichen und technischen Regeln verwiesen.Die Richtlinie beschreibt den Stand der Technik bei der biologischen

31、Abgasreinigung mithilfe von Biofil-tern. Trotz der zahlreichen praktischen Anwendungs-flle von Biofiltern sollte der Biofiltereinsatz auch knftig in Fllen, in denen bisher keine bertragbare Erfahrung vorliegt, durch Versuche berprft wer-den. Darber hinaus empfiehlt sich ein Vergleich mit anderen Abg

32、asreinigungsverfahren. Biofilter werden erfolgreich an den in Tabelle 1 aufgefhrten Anlagen eingesetzt (siehe VDI 2590 und 1 bis 4). Die Tabelle erhebt bezglich der dort jeweils aufgefhrten Komponenten keinen Anspruch auf Vollstndigkeit.In Tabelle 2 sind Einzelkomponenten und Stoff-gruppen aufgefhrt

33、, deren Abbau im Biofilter erprobt wurde.Anmerkung: Je nach Zusammensetzung der Abgase kann sich abweichend von Tabelle 2 ein anderes Abbauverhalten der Einzel-komponenten ergeben.Die Zusammenstellung beruht auf bisherigen Erfah-rungen (z. B., nach 5 bis 7), wobei die Grenzen der Unterscheidung flie

34、end sind. Sie kann als Entschei-dungshilfe fr die Aufnahme von Abgasreinigungs-tests mit einer Biofilterversuchsanlage herangezogen werden (siehe Abschnitt 6.3).ous pollutant, aerosol and notably odorant emissions. Biodegradation of the air pollutants is accomplished under aerobic conditions by micr

35、oorganisms colonis-ing on solid support media. This treatment technol-ogy is referred to as biofiltration, the associated sys-tems as biofilters.The standard provides an overview of waste gas streams that have been successfully treated and/or pollutants that have been effectively degraded in bio-fil

36、ter systems. It addresses the criteria to be consid-ered for the proper design of the biofilter system, dis-cusses performance evaluation criteria and presents production processes in which biofilters have become successfully established for waste gas treatment.Note: In the following description, th

37、e gaseous process effluents to be treated are mainly referred to as waste gas. Depending on the ap-plication, the term “waste gas” may therefore also relate to exhaust air.Gas volumes and flows indicated normally relate to standard temperature and pressure conditions. Ex-ceptions are the surface and

38、 volumetric loading rates of the biofilter where the associated volumetric gas flow rates relate to the actual operating conditions. Where applicable, reference is made to the statutory regulations and technical rules to be observed.This standard describes the state of the art in biofiltra-tion tech

39、nology for biological waste gas treatment. Regardless of the numerous practical applications of biofilters, the applicability of biofiltration to the spe-cific waste gas stream should be confirmed by field pilot studies in all cases where no application-spe-cific empirical data are available. In add

40、ition, a com-parison with other waste gas treatment technologies is recommended before opting for a biofilter.Biofilters have become successfully established in the applications listed in Table 1 (see VDI 2590 and 1 to 4). This list does not make any claims to com-pleteness with regard to the compon

41、ents there listed for the individual applications.Table 2 shows the individual substances and sub-stance groups for which biodegradation results are available from biofiltration tests.Note: Depending on the specific waste gas composition, the indivi-dual substances may exhibit a biodegradation behav

42、iour differing from that in Table 2.It should be noted that the list is based on experience available so far (e. g. as per 5 to 7) and that there are no clear cut-off points between the individual catego-ries. Table 2 may serve as a decision-making basis to determine whether prior treatability tests

43、 in a biofilter pilot plant will be needed (see Section 6.3).B974908A824A6748CAAAA99BAB349F63B2C88DD9B0D2BF8368C461B1CCB65CD15BE74F0686BD19CFC1FA2DEE1E29BEST BeuthStandardsCollection - Stand 2016-06 4 VDI 3477 Alle Rechte vorbehalten Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2016Tabelle1.Anlagenar

44、ten, bei denensichBiofilter zur Abgasreinigungbewhrt habenAnlagenartenGeruchOrganische VerbindungenAnorganischeVerbindungen a)AliphatischeKohlen-wasserstoffeAromatischeKohlen-wasserstoffeSauerstoff-haltigeVerbindungenSchwefel-haltigeVerbindungenStickstoff-haltigeVerbindungenSchwefel-wasserstoffAmmon

45、iakNahrungs- undGenussmittelproduktionAromaextraktionXBratfischherstellungXXXXXFritteusenabluftXXXGeschmacksstoffherstellungXHefefermentationXXXKaffeerstereiXXXXKakaorstereiXXXXlmhlenXXSchlachthfeXXXXXXTabakverarbeitungXXXXXTierhaltungXXXXXXWrzeherstellungXXZuckerfabrikXXVerwertungvon Reststoffen/Ab

46、fllenBierhefetrocknungXXXFettschmelzenXXXXXXFischmehlherstellungXXXXXXGelantineherstellungXXXKnochenverarbeitungXXXXXXKompostierungXXXXXXXKottrocknungXXXXXXXTierkrperverwertungXXXXXXEntsorgungAbfalllagerungund -aufbereitungXXXXXXDeponiegasentsorgung b)XXXXXKlranlagen, industriellXXXXXXXXKlranlagen,

47、kommunalXXXXXXXXKlrschlammtrocknungXXXXXXXXB974908A824A6748CAAAA99BAB349F63B2C88DD9B0D2BF8368C461B1CCB65CD15BE74F0686BD19CFC1FA2DEE1E29BEST BeuthStandardsCollection - Stand 2016-06VDI 3477 5 All rights reserved Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2016Tabelle1.Anlagenarten, bei denensichBiofi

48、lter zur Abgasreinigungbewhrt haben(Fortsetzung)a)Wegender Probleme mit Zwischen- und Endprodukten vonSchwefelwasserstoff undAmmoniak sei auf die Abschnitte5.1.5, 6.5.4 und7 bis7.4 verwiesen.b)nur geringbelastete VolumenstrmeTable1.Provenwaste gas treatment applications of biofiltersAnlagenartenGeru

49、chOrganische VerbindungenAnorganische Verbindungena)AliphatischeKohlen-wasserstoffeAromatischeKohlen-wasserstoffeSauerstoff-haltigeVerbindungenSchwefel-haltigeVerbindungenStickstoff-haltigeVerbindungenSchwefel-wasserstoffAmmoniakChemischeErzeugnisseHerstellung undVerarbeitungvon Farbenund LackenXXXXXKlebstoffherstellungXXKunststoffverarbeitungXXXXXLeimherstellungXXle undFette, technischeXXXXSonstigeDruckereienXXXXGieereienXXXXXApplicationOdourOrganiccompoundsInor