In vielen industriellen Produktionsprozessen entsteht Abluft mit mehr oder weniger starker Schadstoffbelastung an Kohlenwasserstoff-Verbindungen, wie z. B. Alkohole, Ketone oder Aldehyde. Diese Stoffe führen meist auch zu Geruchsemissionen. Derart leichtflüchtige organische Komponenten, sog. VOCs (Volatile Organic Compounds), finden sich auch in der Abluft von Chemieunternehmen z. B. bei der Kautschukverarbeitung. Gesetzlich festgelegte Grenzwerte veranlassen Unternehmen, Anlagen installieren zu lassen, welche die Abluft reinigen, um so die umweltpolitischen Vorgaben wie der europäischen VOC-Richtlinie oder den Anforderungen der TA-Luft gerecht zu werden. Wessel-Umwelttechnik aus Hamburg, ein Unternehmen der TIG Group, entwickelte eine entsprechende Anlage.
Um die sichere Unterschreitung der Grenzwerte herbeizuführen, dabei aber gleichzeitig die Energiekosten zu senken, entschieden sich die Experten von Wessel, eine Anlage zur Abluftreinigung zu projektieren und diese mit einer Wärmerückgewinnungsanlage zu kombinieren, um Energie rückzugewinnen. „Die in der Abluft enthaltene Wärme wird nicht in die Atmosphäre abgegeben, sondern mittels des Wärmetauschers im Produktionsprozess genutzt, wodurch eine Kostensenkung für den thermischen Energiebedarf um bis zu 90 % möglich ist", erklärt Dipl.-Ing. Heino Schulze, Vertriebsleiter bei Wessel-Umwelttechnik.

Rotationswärmetauscher
Die beiden Massenströme Ab- und Außenluft werden im Gegenstrom durch je eine Hälfte einer sich drehenden Matrix, bestehend aus einer Metallfolie, geführt, welche die Wärme der Abluft aufnimmt und nach seiner Drehung an den kalten Strom wieder abgibt. Bedingt durch die große Austauschfläche und durch das Gegenstromprinzip, erreicht dieses Wärmetauscher-Prinzip sehr hohe Austauschgrade. Die Rotationswärmetauscher werden gefertigt, indem eine glatte und eine gewellte Lage der Folie zu einem Rad gewickelt werden. Die entstehenden Kanäle bilden etwa 90 % des Radvolumens und gewährleisten durch ihre Größe und Form einen laminaren Durchfluss. Da dieser durch die Strömungsrichtung der Gasströme und durch die Drehung des Rades stets wechselnd ist, entsteht ein hochwirksamer Selbstreinigungseffekt, der Stäube aber auch stärkere Verunreinigungen von Abgasen systembedingt abreinigt. Stärker anhaftende Abluftinhaltsstoffe werden durch ein neuartiges zweistufiges Wärmetauscher-Abreinigungssystem, welches speziell für diese Anwendungen konzipiert wurde, gereinigt.

DEVOCS-Abluftreinigungssystem
Leichtflüchtige organische Komponenten und Stäube entfernt das DEVOCS-Abluftreinigungssystem, welches bei hohen Schadstofffrachten aus zwei Apparaten besteht. Das Wessel-CS-Biokatwäschersystem mit kreislaufgeführter Wasseraufbereitung besteht im Wesentlichen aus dem CS-Biokatwäscher (Column System) mit einer Füllkörperpackung, dem Vorlagebecken, einem integrierten Tropfenabscheider und der Konditionierung. Die mit Schadstoffen und Gerüchen belastete Abluft wird der Abluftreinigungsanlage zugeführt. In der Konditionierungsstrecke wird die Abluft mithilfe eines Bedüsungssystems vollständig befeuchtet, um so optimale Absorptionsbedingungen zu erzeugen. Die konditionierte Abluft gelangt in den Wessel-CS-Biokatwäscher. Dort findet der Übergang der Schadstoffe aus der Abluft in die Waschflüssigkeit statt. Die mit Waschflüssigkeit benetzten Füllkörper werden vom Abgas im Gegenstrom zur kreislaufgeführten Flüssigkeit durchströmt. Durch die vielfache Umlenkung der Abluft entstehen kleinste Luftverwirbelungen, die eine intensive Vermischung des Abgases mit der Waschflüssigkeit bewirken. Eine Verwendung von speziell adaptierten Mikroorganismen sowie eine Zugabe ausgewählter Biokatalysatoren ermöglichen einen Betrieb als CS-Biokatwäscher mit kreislaufgeführter Waschwasserregeneration ohne oder nur mit minimalen Abwassermengen.
In diesem Prozess werden die Abluftschadstoffe zu CO2 und H2O biologisch abgebaut. Auf den eingesetzten Wessel-Füllkörpern, die sich durch eine große spezifische Oberfläche bei geringen Druckverlusten auszeichnen, bildet sich ein leistungsfähiger Biofilm mit verbesserten Absorptionseigenschaften und hohem Abbauvermögen. Die weiter gehende Waschwasserregeneration erfolgt durch die biologische Umsetzung im Bioreaktionsbecken des CS-Biokatwäschers. Ergänzungswasser, biokatalytische Additive sowie pH-Neutralisationsmittel werden kontinuierlich, selbstregelnd und bedarfsgerecht zugeführt. Mitgerissene feine Wassertröpfchen hält der Tropfenabscheider des CS-Biokatwäschers zurück.

Wasseraufbereitung
Der Anlagenteil zur kreislaufgeführten Wasseraufbereitung besteht aus dem FBM-Bioreaktor (Festbetteinbauten - Biologie - Mesophil), dem Belebtschlamm-Separator, Pumpen sowie Dosierstationen für Neutralisationsmittel und biokatalytische Additive. Ein Teilstrom des Waschwassers aus dem Biokatwäscher wird in den FBM-Bioreaktor geleitet, wo in einer rein biologischen Stufe die weitere Oxidation der Schadstoffe erfolgt. Festbetteinbauten zur Oberflächenvergrößerung und speziell adaptierte Mikroorganismen gewährleisten eine hohe Abbauleistung im FBM-Bioreaktor. Das biologisch gereinigte Waschwasser gelangt anschließend in den Belebtschlamm-Separator. Dort wird Belebtschlamm abgetrennt und anschließend in den FBM-Bioreaktor zurückgeführt. Der Klarlauf wird zurück in den CS-Biokatwäscher geleitet.
Durch die Verknüpfung der Wärmerückgewinnung mit dem Wäschersystem wird zugleich der Frischwasserbedarf zusätzlich reduziert, bis hin zur Option, überhaupt kein Frischwasser zu benötigen.
„Mit der Kombination beider Systeme - der Wärmerückgewinnung mit der DEVOCS-Abluftreinigung - verknüpfen wir das gesetzlich Notwendige - die Einhaltung der Grenzwerte - mit dem Faktor Kostenersparnis", erklärt Heino Schulze abschließend.