Projekt 17862/01

Entwicklung einer Anlage zum Schadstoffabbau und zur Geruchsbeseitigung in gewerblicher Abluft mittels UV-induzierter Photooxidation und katalytischer Nassoxidation

Projektdurchführung

DELTA Umwelt-Technik GmbH
Rheinstr. 17
14513 Teltow

Zielsetzung und Anlass des Vorhabens

Geruchs- und Schadstoffemissionen stellen ein wesentliches Problem für viele Industriebetriebe dar. Zur Abluftreinigung werden heutzutage vielfach Adsorption und thermische Nachverbrennung (TNV) eingesetzt. Gerade die Adsorberanlagen sind bei stark beladenen Abluftströmen unwirtschaftlich, die TNV führt durch zusätzlichen Brennstoffeinsatz zu einer erhöhten, umweltbelastenden CO2- Emission. Durch die Anwendung einer Verfahrenskombination aus UV-induzierter Photooxidation und katalytischer Nassoxidation soll eine effiziente, wirtschaftliche und durch minimalen Reststoffanfall umweltverträgliche Abluft-reinigung ermöglicht werden.
Ziel des Vorhabens ist der Bau einer Prototypanlage, welche unter Praxisbedingungen die Vorteile der Verfahrenskombination wie niedrige Betriebskosten, Vermeidung von CO2- Emissionen, Betriebsicherheit und -stabilität belegen soll.


Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenIn einer ersten Versuchsphase werden Untersuchungen zur Funktionalität der Verfahrenskombination für die Abreinigung von typischen Luftschadstoffen, sowie die Abbauraten bei der UV-Behandlung und Nassoxidation ermittelt und analytisch überwacht. Relevante verfahrenstechnische Auslegungsparameter sowie prozessspezifische Daten werden festgelegt und in einem Zwischenbericht einem Facharbeitskreis zur Diskussion und Bewertung vorgestellt.
Auf der Grundlage der erzielten Ergebnisse und nach Optimierung des Anlagendesigns hinsichtlich Werksoffen, Sicherheits- und Steuerungstechnik sowie Bedienerfreundlichkeit erfolgt der Bau einer Prototypanlage. Unter praxisnahen Bedingungen wird die Prototypanlage intensiv betrieben und analytisch überwacht. Die Versuche werden möglichst bei betroffenen Betrieben durchgeführt. Anlagedokumentation und einem Kosten-Nutzen-Vergleich anhand der gewonnen Daten sollen die Vorteile des Verfahrens gegenüber dem Stand der Technik hervorheben und das Projekt nach insgesamt 10 -11 Monaten abschließen.


Ergebnisse und Diskussion

Im Ergebnis der Vorversuche wurde eine Prototypanlage entwickelt und aufgebaut. Nach einem ersten Versuchsabschnitt wurde die Anlage den Erfordernissen noch besser angepasst und läuft erfolgreich, stabil und wirtschaftlich bei der Sanierung eines Grundwasserschadens mit LHKW-Kontamination. Die Strippluft der Grundwasserreinigung wird nicht mehr mit einer katalytischen Oxidation bei hoher Temperatur, sondern mit der entwickelten Verfahrenskombination behandelt. Das Verfahren kann durch folgende Vorteile charakterisiert werden:
· Der gesamte Prozess läuft bei etwa der Temperatur des Grundwassers ab
· Die Strippluft wird im Kreislauf geführt
· Mit einer zweistufigen Strippung wird die geforderte Reinheit des Wassers erreicht
· Die katalytische Oxidation wird ohne Wasserkreislauf betrieben
· Die beim oxidativen Abbau der LHKW entstehenden Salzsäuredämpfe kondensieren zusammen mit Wasserdampf an den Katalysatorteilchen. Im unteren Teil des Behälters mit der Katalysatorschüttung sammelt sich konzentrierte Salzsäure, die in geeignete Behältnisse abgelassen und entsorgt wird
· Bei der niedrigen Temperatur in der Anlage lassen sich leicht geeignete Werkstoffe einsetzen und Korrosion vermeiden.
Der erreichte Dauerbetrieb mit der Prototypanlage hat nützliche Erkenntnisse zum Langzeitverhalten der Komponenten gebracht.
Für die Versuche wurde ein UV-Reaktor in zylindrischer Bauweise mit zyklonförmigem Einlauf eingesetzt. Diese Verfahrensweise bietet sich durch zwei positive Effekte besonders an. Einerseits können im Luftstrom vorhandene Partikel abgeschieden werden, andererseits bietet die sich drehende Luftschicht eine günstige Bestrahlungsfläche.
Die Abbauleistung der Oxidation wurde für die Summenparameter CKW und BTEX ermittelt.
Bei den Versuchen mit dem Betrieb der katalytischen Oxidation als Gaswäscher und Nassoxidation in der ersten Versuchsphase lagen die erreichten Abbaugrade deutlich über 90 % bis hin zu über 99%. Dabei war die Konzentration der gebildeten Salzsäure so hoch, dass im Wäscher von Beginn an eine erhebliche pH-Verschiebung auftrat. Eine ständige Neutralisation war notwendig. Die Gesamtreinigungsleistung erwies sich als noch nicht ausreichend, um die Abluft in die Atmosphäre abzuleiten. Eine Endreinigungsstufe (Aktivkohlefilter) wäre erforderlich.
Danach wurde die Anlage auf die Kreislaufführung des Strippgases umgestellt. Hierbei wurde die abgereinigte Abluft erneut zur Aufnahme von Schadstoffen in die zweite Strippkolonne geleitet und dabei gleichzeitig gewaschen. Nach der erneuten Beladung wurde die Prozessluft wieder in der kombinierten Abluftreinigungsanlage abgereinigt. Mit dieser Fahrweise wurden weniger gute Abbauraten erreicht, jedoch war die absolute Schadstoffeliminierung vollkommen ausreichend, um den Kreislaufprozess aufrecht zu erhalten. Die Reinigungsziele für das Grundwasser wurden erreicht. Der Reinigungsgrad des Wassers konnte durchgehend auf über 99% gefahren werden.
Bei den Versuchen wurden der Abbau von Vinylchlorid und cis-1,2-Dichlorethen und die Bildung von Nebenprodukten untersucht. Die Ursachen für die Bildung von Chloroform und 1,1-Dichlorethen konnten nicht abschließend geklärt werden. Im Reaktor stellt sich ein Gleichgewicht zwischen durch Bestrahlung, Kettenreaktion und Rekombination neu gebildeten Radikalen und den dazu gehörigen Ausgangsstoffen bzw. Zwischenprodukten ein. Ziel des Verfahrens ist es, das Gleichgewicht möglichst weit auf die Seite der gewünschten Produkte, im vorliegenden Fall also zu Kohlendioxid, Wasser und HCl, zu verschieben. Weitere Versuche sind erforderlich.


Öffentlichkeitsarbeit und Präsentation

- Die Prototypanlage im Dauerbetrieb ist Referenz bei der Bewerbung um weitere Einsatzfälle
- Das Verfahren wurde Behörden, Firmen und Institutionen vorgestellt


Fazit

In der Kombination mit einer Anlage zur Grundwasserreinigung durch Strippung konnte mit einer Kreislauffahrweise der Strippluft durch die katalytische UV-Oxidation eine sehr wirtschaftlich und zuverlässig arbeitende Anlage entwickelt und erprobt werden. Bei schwer abtrennbaren chlorierten Kohlenwasserstoffen ist das Verfahren besonders effektiv einsetzbar.