Geruchsemissionen bei der biologischen Abfallbehandlung: Ergebnisse zur kontinuierlichen Messbarkeit von Geruchsemissionen
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| Format: | Thesis Book |
| Language: | German |
| Published: |
Witzenhausen
Univ., Fachgebiet Abfallwirtsch. und Altlasten
2001
|
| Edition: | 1. Aufl. |
| Series: | Abfall-Wirtschaft
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| Subjects: | |
| Online Access: | Inhaltsverzeichnis |
| Physical Description: | XI, 160 S. graph. Darst. : 21 cm |
| ISBN: | 3928673351 |
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| adam_text | Titel: Geruchsemissionen bei der biologischen Abfallbehandlung
Autor: Bartsch, Brigitte
Jahr: 2001
INHALTSVERZEICHNIS
ABBILDUNGSVERZEICHNIS........................................................................V
VERZEICHNIS DER TABELLEN...............................................................VH
FORMELVERZEICHNIS.................................................................................X
VERZEICHNIS DER ABKÜRZUNGEN......................................................XI
1 EINLEITUNG...................................................................................................1
2 ZIELSETZUNG................................................................................................3
3 STAND DER FORSCHUNG IM BEREICH GERUCHSEMISSIONEN
BEI KOMPOSTIERUNGSPROZESSEN.....................................................6
3.1 Praxisrelevante Methoden zur Genichsstoff- Konzentrationsprüfling
und Identifizierung von Genichsstoffen.....................................................6
3.1.1 Grundstrukturen der Analytik..............................................................9
3.1.2 Kenntnisstand zum Einsatz von Gassensoren für die
Geruchsbestimmung..........................................................................13
3.2 Geruchsemissionen bei der Bioabfallkompostierung..............................14
3.2.1 Entstehung von Geruchsemissionen im Kompostierungsprozess.....14
3.2.2 Gefährdungspotenzial von Geruchsbelästigungen............................15
3.3 Stoffgruppen als Geruchsträgerin Kompostierungsprozessen----------17
3.3.1 Charakteristik der Geruchsstoffe.......................................................17
3.3.2 Stoffgruppen und Komponenten in der Kompostabluft....................19
3.3.2.1 Terpene....................................................................................21
3.3.2.2 Organische Säuren, Ketone, Ester, Aldehyde und Alkohole .22
3.3.2.3 Schwefelhaltige organische Verbindungen............................23
3.3.2.4 Stickstoffverbindungen...........................................................23
4 MATERIAL UND METHODEN_______________________________25
4.1 Auswahl der Messstellen in Abhängigkeit vom Rotteprozess.._____...25
II
4.1.1 Grundlagen des Abluftmanagements.................................................26
4.1.2 Reinigungsverfahren für die Prozessluft...........................................2
4.1.3 Darstellung der Messstellen...............................................................2
4.2 Angewandte Methodik zur Erfassung von Geruchsemissionen in der
Prozessluft....................................................................................................
4.2.1 Olfaktometrie......................................................................................z*
4.2.2 Bestimmung des TOC........................................................................37
4.2.3 Analytische Methoden.......................................................................38
4.2.3.1 Methoden zur Anreicherung der geruchsrelevanten Stoffe............39
4.2.3.1.1 Anreicherung mit Aktivkohle..............................................J
4.2.3.1.2 Anreicherung in Lösungsmitteln.........................................40
4.2.3.2. Analysen.........................................................................................41
4.3 Eignung der Methodik unter Praxisbedingungen............................»—.42
4.3.1 Standardisierung der Geruchsmessungen..........................................
4.3.2 Qualitätsanforderungen an die TOC-Messung..................................
4.3.3 Anforderungen an die Stoffanalytik und Unsicherheiten..................47
5 VERSUCHSABLAUF....................................................................................49
5.1 Methodenanpassung.................................................................................—
5.1.1 Vorversuche zur Aktivkohle-Adsorption und
Desorptionsoptimierung....................................................................
5.1.2 Vorversuche zur Absorption in einem Lösungsmittel.......................5
5.1.3 Wahl des Lösungsmittels...................................................................^
5.2 Versuchsablauf vor Ort...........................................................................-
5.2.1 Erste Versuchsreihe............................................................................• $
5.2.2 Zweite Versuchsreihe.........................................................................56
6 ERGEBNISSE______________________________________________________^
6.1 Geruchsstoffkonzentrationen.____________________________.----------—•—OT
£Q
6.1.1 Prüfergebnisse der Probandenauswahl..............................................
6.1.2 Geruchsstoffkonzentrationen in unterschiedlichen Rottephasen......61
6.1.3 Geruchsstoffkonzentrationen und TOC im Abbauprozess................*
6.1.4 Wirkungsgrad der Desodorierung des Kompostierungsverfahrens ..66
III
6.1.4.1 Geruchsminimierung durch optimierte Luftführung und
Wasserentzug..........................................................................66
6.1.4.2 Wirkungseffizienz der biologischen Abluftreinigung............67
6.1.4.3 Berechnung des Gesamtwirkungsgrades der Desodorierung
im System................................................................................68
6.1.4.4 Abhängigkeit der Geruchsemissionen von der Temperatur
der Reinluft.............................................................................69
6.2 Bewertung der TOC-Gehalte im Gas........................................................70
6.2.1 Geruchsstoffkonzentration in Abhängigkeit von TOC-Gehalt.........71
6.2.2 TOC-Werte als Maß für Abbauleistungen des biologischen
Filtersystems......................................................................................72
6.3 Ammoniakgehalte und Geruchsstoffkonzentration im Abbauprozess..74
6.4 GC-MS Screening........................................................................................75
6.5 GC-Sniffing..................................................................................................79
6.5.1 Vergleich der Geruchsnoten vor und nach Wasserentzug.................83
6.5.2 Wirksamkeit des Biofilters auf die Geruchsqualität..........................84
6.6 Sniffing und Stoffidentifizierung_____________________________86
6.7 Quantifizierung von Stoffen und Stoffgruppen und ihr direkter
Einfluss auf die Geruchsstoffkonzentration.............................................87
6.7.1 Wiederfindungsraten im Vergleich Adsorption/Ausfrieren..............88
6.7.2 Ergebnisse der Charakterisierung nach Adsorptionsmethode...........90
6.7.2.1 Reihentest................................................................................90
6.7.2.2 Prozesstest...............................................................................93
6.7.3 Ergebnisse der Charakterisierung und Quantifizierung nach
Ausfrieren in CS2..............................................................................95
6.7.3.1 Intensivrottetest.......................................................................95
6.7.4 Reinigungswirkung der Biofilter anhand der Quantifizierung von
Einzelkomponenten.........................................................................100
6.8 Berechnung des Geruchsäquivalenzindexes für ausgewählte
Komponenten________________.____________.______________104
6.9 Zusammenfassung der Ergebnisse._____._______..._____________110
IV
7 DISKUSSION................................................................................................115
7.1 Bewertung der Methoden zur Geruchsemissionsaufnahme.................115
7.1.1 Olfaktometrie und Aussagen zur Prozessoptimierung....................115
7.1.2 Bewertung des Summenparameters TOC........................................H?
7.1.3 Anwendbarkeit von Stoffanalysemethoden zur Darstellung der
Emissionsverhältnisse vor Ort........................................................1 ^
7.2 Beurteilung der Geruchsemissionen relevanter Stoffldassen...............118
7.2.1 Relevanz der Monoterpene..............................................................119
7.2.2 Organische Säuren, Ketone, Ester, Aldehyde und Alkohole...........120
7.2.3 Schwefelhaltige organische Verbindungen.....................................121
7.2.4 Stickstoffhaltige Verbindungen, besonders in Bezug auf NH3.......121
7.2.5 Stoffabbau und Geruchswirkungsgrad von Biofiltern.....................122
7.3 Empfehlung zur Messung von Geruchsemissionen auf der Basis von
Stoffklassenbewertungen........................................................................-123
7.4 Strategie zur Entwicklung eines kontinuierlichen
Geruchsüberwachungsverfahrens in Kompostierungsanlagen-------125
8 ZUSAMMENFASSUNG..............................................................................i28
9 LITERATURVERZEICHNIS....................................................................132
ANHANG______................... ...................144
V
ABBILDUNGSVERZEICHNIS
Abbildung 1: Methoden zur Abluftanalyse nach EITNER (1987), verändert ...7
Abbildung 2: Voraussetzungen für Geruchsbelästigung
(HANGARTNER 1983).............................................................16
Abbildung 3: Schema der Probenahmeanordnung bei Adsorption an
Aktivkohle...................................................................................40
Abbildung 4: Probenahmeskizze zur Anreicherung in Lösungsmitteln...........41
Abbildung 5: Vor- und Nachteile des FID-Verfahrens gegenüber der
TOC-Messung (VDI 3481 Blatt 6).............................................47
Abbildung 6: Emissionserfassung, 1. und 2. Versuchsreihe............................54
Abbildung 7: Zusammenfassung der Versuche mit der Art ihrer Ausführung
und ihren Versuchszielen............................................................57
Abbildung 8: Ergebnisse der Geruchsmessungen in den einzelnen
Rottephasen.................................................................................62
Abbildung 9: Spannweiten der Geruchskonzentrationsmessungen.................64
Abbildung 10: Geruchsstoffkonzentration in dB odor und Reinlufttemperatur 70
Abbildung 11: Darstellung Geruchsstoffkonzentration cod in dB odor und
TOC in mg/m3.............................................................................72
Abbildung 12: Darstellung des Filterwirkungsgrades, errechnet nach
Geruchsstoffkonzentrationen in GE/m3 und TOC-Gehalten
in mg/m3......................................................................................73
Abbildung 13: Übersicht zu Sniffing und Stoffgruppen in DCM......................81
Abbildung 14: Olfaktogramm mit Identifizierung der Geruchsstoffe................87
Abbildung 15: Berechnung der Wirkungsgrade rj der Entwässerung nach
Geruchskonzentrationsmessungen c«/ und
VOC Bestimmungen, Reihentest................................................92
Abbildung 16: Geruchsstoffkonzentration coj in dB odor und
Rottetemperatur, Prozesstest.......................................................94
Abbildung 17: Berechnung der Wirkungsgrade rj der Entwässerung nach
Geruchskonzentrationsmessungen cOd und
VOC Bestimmungen, Intensivrottetest.......................................98
Abbildung 18: Korrelation von Konzentrationen an Dimethyldisulfid und
Geruchsstoffkonzentration..........................................................99
VI
Abbildung 19: Korrelation von Konzentrationen an Mercaptopropionsäure
und Gemchsstofrkonzentration.................................................100
Abbildung 20: Chromatogramm mit markierten Flächeninhalten, die als
Anteile in die Berechnung des Geruchsäquivalenzindexes
eingehen....................................................................................106
Abbildung 21: Strategie zur apparativen Geruchsmessung..............................127
VII
VERZEICHNIS DER TABELLEN
Tabelle 1: Zusammenfassung der Zielsetzung....................................................5
Tabelle 2: Empfindlichkeit von GC-Detektoren und der menschlichen Nase
(WILKEN1993).............................................................................11
Tabelle 3: Prozessschritte des Kompostierungsverfahrens..............................25
Tabelle 4: Parameter zur Emissionserfassung..................................................28
Tabelle 5: Stufennummern und Verdünnungsverhältnis
(MANNEBECK 1992)....................................................................35
Tabelle 6: Prüfergebnisse der Probandenauswahl, Messgruppe 1...................60
Tabelle 7: Prüfergebnisse der Probandenauswahl, Messgruppe 2...................60
Tabelle 8: Mittlere Temperatur in den Rottephasen bei Probenahme..............61
Tabelle 9: Anzahl der Geruchsmessungen in den Rottephasen........................62
Tabelle 10: Mittelwerte an organischen Kohlenstoffverbindungen als TOC
und CO2 in der Kompostierungsluft über drei Versuche................65
Tabelle 11: Geruchskonzentrationsabnahme durch Entwässerung der Abluft ..67
Tabelle 12: Wirkungsgrad des Biofilters in vier Filterversuchen......................68
Tabelle 13: Gesamtwirkungsgrad der Desodorierung anhand der Mittel-
werte von Roh- und Reingas in den Messreihen............................69
Tabelle 14: Errechneter Wirkungsgrad nach Geruchs- und nach
TOC-Messungen und Bestimmung des Faktors.............................74
Tabelle 15: Ammoniakgehalte im Mittel und andere Messwerte.......................75
Tabelle 16: Substanzen, die in CS2 und DCM gaschromatographisch
nachgewiesen sind...........................................................................76
Tabelle 17: Substanzen, die in DCM gaschromatographisch nachgewiesen
sind..................................................................................................77
Tabelle 18: Substanzen, die in CS2 gaschromatographisch nachgewiesen sind 78
Tabelle 19: Vergleich der Geruchsnoten, Zusammenfassung mehrerer Eluate
in DCM und CS2.............................................................................80
Tabelle 20: Prozentualer Anteil der Geruchsklassen im Vergleich der
DCM- und CS2- Eluaten.................................................................82
Tabelle 21: Vergleich von Sniffmgs vor und nach Wasserentzug der Rohluft..83
vra
Tabelle 22: Geruchsklassen und Anteile in Eluaten vor und nach
Wasserentzug..................................................................................^
Tabelle 23: Sniffings der Abluft vor und nach Biofilter....................................85
Tabelle 24: Geruchsklassen und Anteile in Eluaten vor und nach Biofilter......86
Tabelle 25: Wiederfindungsraten nach der Adsorptionsmethode und
Desorption in DCM.........................................................................88
Tabelle 26: Berechnung der Wiederfindungsraten der Standardreihen 3
und 4 für Versuchsreihe 1...............................................................™
Tabelle 27: Wiederfindungsraten nach der Ausfriermethode.............................90
Tabelle 28: Messungen und Temperaturbereiche im Reihentest........................90
Tabelle 29: Struktur des Intensivrottetests..........................................................96
Tabelle 30: Stoffgruppen und Stoffe als Standards zur Quantifizierung
sowie ihre Wasserlöslichkeit..........................................................*
Tabelle 31: Geruchsabnahme und Abnahme der VOCs in der Luft durch
Entwässerung..................................................................................™
Tabelle 32: Formale Korrelationen von Stoffgehalten und
Geruchsstoffkonzentrationen im Roh- und Reingas....................^
Tabelle 33: Wirkungsgrade r] der biologischen Luftreinigung in Bezug auf
Einzelstoffe...................................................................................102
Tabelle 34: Zusammenfassung der Wirkungsgrade rj anhand der Konzen-
trationen in den Stoffgruppen und der Geruchsstoffkonzentrationen
............................................103
Tabelle 35: Vergleich der Wirkungsgrade r durch Stoffquantifizierung,
TOC-Messungen und Olfaktometrie............................................l04
Tabelle 36: Stoffspezifische Geruchsschwellen...............................................W
Tabelle 37: Geruchsäquivalenzindizes (GI) für ausgewählte Komponenten... 109
Tabelle 38: Komponenten mit besonders hohen Geruchsäquivalenz
indizes(GI)....................................................................................*10
Tabelle 39: Geruchsstoffkonzentrationen c^, Reihentest................................*
Tabelle 40: Geruchsstoffkonzentrationen coi, Prozesstest...............................
Tabelle 41: Geruchsstoffkonzentrationen cod, Geruchsemissionstest.............. ^
Tabelle 42: GeruchsstofTkonzentrationen cod, Intensivrottetest.......................^
IX
Tabelle 43: Ergebnisse der Geruchsstoffkonzentationsminderung r durch
Biofilter.........................................................................................147
Tabelle 44: MS Screening, Eluat des Rohgases 1, in DCM.............................148
Tabelle 45: MS Screening, Eluat des Rohgases 2, in DCM.............................149
Tabelle 46: MS Screening, Eluat des Rohgases 3, in CS2................................150
Tabelle 47: MS Screening, Eluat des Rohgases 4, in CS2................................151
Tabelle 48: Konzentrationen ausgewählter Terpene in der Rohluft,
Reihentest......................................................................................152
Tabelle 49: Konzentrationen von Komponenten im Roh- und Reingas,
Filtertest 1......................................................................................153
Tabelle 50: Konzentrationen von Komponenten im Roh- und Reingas,
Filtertest 2, Messreihe 1 und 2......................................................154
Tabelle 51: Konzentrationen von Komponenten im Roh- und Reingas,
Filtertest 2, Messreihe 3 und 4......................................................155
Tabelle 52: Konzentrationen von Komponenten im Roh- und Reingas,
Filtertest 4......................................................................................156
Tabelle 53: Stoffkonzentrationen, Intensivrottetest, Rottephase 1...................157
Tabelle 54: Stoffkonzentrationen, Intensivrottetest, Rottephase 2...................158
Tabelle 55: Stoffkonzentrationen, Intensivrottetest, Rottephase 3...................159
Tabelle 56: Stoffkonzentrationen, Intensivrottetest, Rottephase 3-4...............160
FORMELVERZEICHNIS
Formel 1: Geruchsstoffkonzentration...............................................................30
Formel 2: Arithmetischer Mittelwert................................................................30
Formel 3: Standardabweichung bei olfaktometrischer Auswertung................30
Formel 4: Konzentration an der Geruchsschwelle............................................31
Formel 5: Perzentil der Verteilung der positiven Antworten...........................31
Formel 6: Grenzen des 95 %igen Vertrauensbereichs......................................31
Formel 7: Genichspegel....................................................................................32
Formel 8: Intensität der olfaktorischen Empfindung nach Weber-Frechner....32
Formel 9: Intensität der olfaktorischen Empfindung nach Stevens..................32
Formel 10: Berechnung der Anteile an organischem Kohlenstoff nach
FID-Messung...................................................................................38
Formel 11: Präzision der olfaktometrischen Messungen....................................45
Formel 12: Ausreißertest.....................................................................................63
Formel 13: Berechnung des Filterwirkungsgrades.............................................66
Formel 14: Geruchsäquivalenzindex (OHLOFF 1990, S.62 in Anlehnung).... 105
|
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| spelling | Bartsch, Brigitte Verfasser aut Geruchsemissionen bei der biologischen Abfallbehandlung Ergebnisse zur kontinuierlichen Messbarkeit von Geruchsemissionen Brigitte Bartsch. [Universität Kassel - Witzenhausen, Fachgebiet Abfallwirtschaft & Altlasten] 1. Aufl. Witzenhausen Univ., Fachgebiet Abfallwirtsch. und Altlasten 2001 XI, 160 S. graph. Darst. : 21 cm txt rdacontent n rdamedia nc rdacarrier Abfall-Wirtschaft Zugl.: Kassel, Univ., Diss., 2000 u.d.T.: Bartsch, Brigitte: Ermittlung von Grundlagen zur Identifizierung von geruchsintensiven Leitsubstanzen im Prozess der biologischen Abfallbehandlung als Voraussetzung für kontinuierliche Emissionsmessprozesse Geruchsemission (DE-588)4156902-7 gnd rswk-swf Biologische Abfallbehandlung (DE-588)4289080-9 gnd rswk-swf (DE-588)4113937-9 Hochschulschrift gnd-content Biologische Abfallbehandlung (DE-588)4289080-9 s Geruchsemission (DE-588)4156902-7 s DE-604 HBZ Datenaustausch application/pdf http://bvbr.bib-bvb.de:8991/F?func=service&doc_library=BVB01&local_base=BVB01&doc_number=009538545&sequence=000002&line_number=0001&func_code=DB_RECORDS&service_type=MEDIA Inhaltsverzeichnis |
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