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Dokumentenidentifikation DE3738295C2 06.08.1992
Titel Reaktor zum biologischen Reinigen von schadstoffhaltigem Wasser
Anmelder Tecon GmbH, 3392 Clausthal-Zellerfeld, DE
Vertreter Fitzner, U., Dipl.-Ing. Dr.-Ing. Dr.-jur., Pat.-Anw.; Fitzner, U., Dr.jur., Rechtsanw., 4030 Ratingen
DE-Anmeldedatum 11.11.1987
DE-Aktenzeichen 3738295
Offenlegungstag 16.03.1989
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 06.08.1992
Veröffentlichungstag im Patentblatt 06.08.1992
IPC-Hauptklasse C02F 3/22
IPC-Nebenklasse C02F 3/12   

Beschreibung[de]

Gegenstand der Erfindung ist ein Reaktor zum biologischen Reinigen von schadstoffhaltigem Wasser in einem geschlossenen Gefäß mittels Schlaufenbetriebs.

Für die Entfernung von Schadstoffen aus Abwässern ist eine Vielzahl von biologischen Verfahren bekannt, die in der einschlägigen Literatur ausführlich beschrieben sind (vgl. z. B. Rehm H. J.: Industrielle Mikrobiologie, 2. Aufl., Berlin-Heidelberg-New York 1981; Präve B.: Handbuch der Biotechnologie, Wiesbaden 1982; Einsele A.: Mikrobiologische und biochemische Verfahrenstechnik, Weinheim 1985; Fritsche W.: Umwelt-Mikrobiologie, Berlin 1985). Vielfach werden solche Verfahren in flachen Belebungsbecken und in davon getrennten Sedimentationsbecken durchgeführt. Die Nachteile solcher Verfahren liegen insbesondere in der Geruchsbelästigung, der Lärmbelästigung, dem großen Platzbedarf sowie den hohen Investitions- und Betriebskosten.

Weiterhin ist bekannt, Abwasser in hohen zylindrischen Türmen oder Blasensäulen zu reinigen. Der Raumbedarf für diese Anlagen ist aber verhältnismäßig groß. Andererseits erfordert die Hochbauweise große Investitions- und Betriebskosten.

In der DE-OS 31 08 629 wird eine Abwasseraufbereitungsanlage beschrieben, bei der in einem vertikalen zylindrischen Außenrohr mit einem inneren Strömungsleitrohr das Abwasser mittels einer Pumpe umgewälzt wird. Dabei wird das abgepumpte Abwasser dem inneren Strömungsleitrohr, welches das Flüssigkeitsniveau der Aufwärtsstromkammer überragt, von oben zugeführt. Außerdem wird über ein Gebläse in das Strömungsleitrohr sauerstoffhaltiges Gas eingespeist. Um die Lösungsfähigkeit des Abwassers für Sauerstoff zu erhöhen, sollen die beiden, die Umwälzkammern bildenden Außen- und Innenrohre bis zu einer Tiefe von 100 m führen. Hieraus ist ersichtlich, welche Dimensionen eine solche Anlage aufweist. Weil es sich um eine offene Anlage handelt, sind Geruchsbelästigungen nicht auszuschließen.

Die EP-A-00 03 547 betrifft einen geschlossenen Reaktor zur biologischen Abwasserreinigung, der ein inneres Strömungsrohr aufweist, in das mittels einer Düse Abwasser und Luft eingebracht werden. Aus der FR-A-23 26 384 ist ferner bekannt, mittels einer Triebstrahldüse Abwasser zu belüften und in ein offenes Becken einzutragen. In der DE-A-15 57 018 wird ebenfalls geschildert, Triebstrahldüsen in Reaktoren zum Vermischen von Gasen und Flüssigkeiten zu verwenden. In der EP-A-01 30 499 ist ein Gerät zur biologischen Abwasserreinigung dargestellt. Es handelt sich hierbei um ein geschlossenes Reaktorgefäß, welches vertikal und konzentrisch zu seinem äußeren Mantel angeordnet ein inneres Strömungsleitrohr enthält. Dem Strömungsleitrohr wird das Abwasser und ein sauerstoffhaltiges Gas über eine Zweistoffdüse zugeführt. Sofern es sich um besonders hoch belastete Abwasser handelt und die Reinigung demzufolge nicht ausreichend ist, wird das Abwasser noch einem zweiten Reaktor zugeführt und dort in einer zweiten Stufe behandelt. Bei einer solchen Doppelanlage kann außerdem das sich oben im Reaktorgehäuse ansammelnde Gas wieder dem Abwasser zugemischt werden.

Die DE-OS 25 42 965 betrifft einen Reaktor, der für ein Verfahren zur Sauerstoffanreicherung von Flüssigkeiten verwendet wird, bei dem die Flüssigkeit zur Entfernung der in dieser gelösten Gase vor Einleitung des Sauerstoffs oder des sauerstoffhaltigen Gases Druckstößen und/oder Vibrationen ausgesetzt wird. Der Reaktor enthält vertikal und konzentrisch zu seinem Mantel und zueinander ein Einsteckrohr und ein Leitrohr. Beide Rohre sind nur nach unten offen. Aus dem inneren Ringkanal kann aus Abwasser nur durch seitliche im oberen Teil angeordnete Schlitze in das Einsteckrohr eintreten. An dessen unteren Ende sind zwei Platten angebracht. Sie befinden sich seitlich am unteren Austritt des Einsteckrohres. Durch diese Konstruktion wird lediglich erreicht, daß das seitlich austretende Biomasse-Wasser-Gas-Gemisch scharf umgelenkt wird, so daß es in den inneren Ringkanal gelangt. Es wird jedoch nicht verhindert, daß ein Großteil des gashaltigen Flüssigkeitsgemischs direkt in den Abfluß strömt.

Die Verwendung der genannten Schlaufenreaktoren hat zwar erhebliche Vorteile. Aber zur Aufrechterhaltung der Schlaufenströmung bedarf es eines großen Leistungseintrags, so daß der spezifische Energiebedarf solcher Verfahren relativ hoch ist. Ein weiterer Nachteil dieser Verfahren ist, daß ein Teil der mit dem gereinigten Wasser aus dem Belebungsraum mitgeführten Biomasse in den Belebungsraum zurückgeführt werden muß, um ein Auswaschen der Biomasse aus dem Belebungsraum zu vermeiden. Daher sind Einrichtungen zur Abtrennung der Biomasse von dem gereinigten Abwasser erforderlich.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen Reaktor zum biologischen Reinigen von schadstoffhaltigem Wasser mittels Schlaufenbetriebs in einem geschlossenen Gefäß, in welchem

  • a) vertikal und konzentrisch zu seinem Mantel und zueinander
    • - ein Einsteckrohr, in das zwecks Zuleitung des zu reinigenden Biomasse-Wasser-Gas-Gemischs eine Düse vom oberen Ende her hineinragt, und
    • - ein Leitrohr, das mit dem innenliegenden Einsteckrohr einen inneren Ringraum und mit dem Reaktormantel einen äußeren Ringraum bildet, und
  • b) mindestens ein konisch ausgebildeter Sedimentationsraum im unteren Teil angeordnet sind,


bei dem die oben angeführten Nachteile der mehrstufigen Anlagen vermieden werden.

Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß

  • a) das Einsteck- und Leitrohr beiderseits offen sind.
  • b) das Leitrohr oben und unten über die Enden des Einsteckrohrs hinausragt, und
  • c) eine Prallplatte unterhalb des Einsteckrohrs aber innerhalb des Leitrohrs so angeordnet ist, daß ein Teil des Biomasse-Wasser-Gas-Gemischs durch den inneren Ringraum nach oben strömt und der andere Teil nach unten fließt, wobei von dem nach unten fließenden Anteil ein Teil in den äußeren Ringraum nach oben umgelenkt wird, während ein anderer Teil in ein Ansaugrohr gelangt, um der von oben hereinragenden Düse zugeführt zu werden.


Der Sedimentationsraum kann mit Räumeinrichtungen zur Entfernung der Biomasse ausgestattet sein. Hierfür kommen beispielsweise Saugräumer in Betracht. Als Düse kann eine Zweistoffdüse verwendet werden, durch deren Düsenaustrittsquerschnitt ein mit Sauerstoff versorgtes Einsteckrohr geführt ist. Eine solche Düse ist beispielsweise in der europäischen Patentschrift 01 30 499 beschrieben. Der innere und der äußere Ringraum können mit Einbauten zwecks Immobilisierung von Mikroorganismen versehen sein. Als Trägermaterial für die Mikroorganismen können auch Füllkörper verwendet werden.

Das Prinzip des erfindungsgemäßen Reaktors beruht darauf, daß Wasser durch Begasen eines Biomasse-Wasser-Gemischs in einen Reaktor eingetragen wird. Auf diese Weise werden dem Belebungsraum kontinuierlich Wasser und Gas zugeführt. Gleichzeitig wird aus dem Sedimentationsraum kontinuierlich ein Biomasse-Wasser-Gemisch abgezogen und in den Belebungsraum zurückgeführt. Zugleich werden das gereinigte Wasser und die überschüssige Biomasse kontinuierlich entnommen.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Figur, die einen schematischen Aufbau einer Anlage zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens in beispielhafter Ausführung zeigt, näher erläutert.

Das zu reinigende Wasser wird über die Leitung 13 gemeinsam mit dem zurückgeführten Biomasse-Wasser-Gemisch über die Pumpe 14 und die Rückführleitung 5 von oben mittels einer Zweistoffdüse 6 konzentrisch in das Einsteckrohr 7eingeleitet. Dabei wird zusätzlich Gas über das Ansaugrohr 9, das mittig in dem Düsenaustrittsquerschnitt 8 angeordnet ist, aus einem gashaltigen Raum 21 angesaugt oder unter Druck zugeführt. Durch die Förderwirkung des Treibstrahls der Zweistoffdüse bewegt sich das Gas-Biomasse-Wasser-Gemisch in dem Einsteckrohr nach unten und wird an der Prallplatte 10 zum Leitrohr 11 hin in den inneren Ringraum 22 umgelenkt, so daß ein Teil des Gemischs in diesem Ringraum zwischen Einsteckrohr und Leitrohr nach oben strömt. Dort wird ein Teil des mitgeführten Gases über den Filter 12 abgeführt. Der Rest des Gemischs strömt nach unten ab und wird über das Ansaugrohr 20 der Zweistoffdüse zugeführt. Ein anderer Teil des Wassers strömt in dem äußeren Ringraum 23 nach oben und verläßt über das Abflußrohr 2 als gereinigtes Wasser den Reaktor. In dem äußeren Ringraum findet eine Nachbehandlung des Wassers statt, vorzugsweise eine Nitrifizierung. Die Nachbehandlung kann mit Hilfe trägergebundener Mikroorganismen durchgeführt werden. Als Träger kommen feste Einbauten oder Füllkörper in Betracht. Die im unteren, konisch ausgeführten Teil 15 des Reaktors sich absetzende Biomasse wird mittels der Pumpe 17 über das Entnahmerohr 16 dem Reaktor entnommen. Die Biomasse kann auch über die Leitung 18 in den Reaktor rückgeführt werden. Eine andere Möglichkeit besteht darin, daß die Biomasse über die Verbindungsleitung 19 zusammen mit dem über das Ansaugrohr 20 aus dem Reaktor abgeflossenen Gas-Wasser-Biomasse-Gemischs mittels der Pumpe 14 über die Zweistoffdüse 6 in den Reaktor zurückgeführt wird. Das dem Reaktor zufließende Abwasser kann vor dem Eintritt in den Reaktor mit gereinigtem Wasser vermischt werden. Das zulaufende Abwasser kann auch auf der Saugseite der Pumpe (14) mit dem im Kreis geführten und über die Leitung (20) abgesaugten Volumenstrom vermischt werden.

Als Gas können atmosphärische Luft, mit Sauerstoff angereicherte Luft oder reiner Sauerstoff verwendet werden.

Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens können insbesondere Abwässer, Schadstoffe enthaltendes Grundwasser und Industrieabwasser gereinigt werden.


Anspruch[de]
  1. 1. Reaktor zum biologischen Reinigen von schadstoffhaltigem Wasser mittels Schlaufenbetriebs in einem geschlossenen Gefäß (1), in welchem
    1. a) vertikal und konzentrisch zu seinem Mantel und zueinander
      1. - ein Einsteckrohr (7), in das zwecks Zuleitung des zu reinigenden Biomasse-Wasser-Gas-Gemischs eine Düse (6) vom oberen Ende her hineinragt, und
      2. - ein Leitrohr (11), das mit dem innenliegenden Einsteckrohr (7) einen inneren Ringraum (27) und mit dem Reaktormantel einen äußeren Ringraum (23) bildet, und
    2. b) mindestestens ein konisch ausgebildeter Sedimentationsraum im unteren Teil angeordnet sind,
  2. dadurch gekennzeichnet, daß
    1. c) das Einsteck- (7) und Leitrohr (11) beiderseits offen sind,
    2. d) das Leitrohr (11) oben und unten über die Enden des Einsteckrohrs (7) hinausragt, und
    3. e) eine Prallplatte (10) unterhalb des Einsteckrohrs (7) aber innerhalb des Leitrohrs (11) so angeordnet ist, daß ein Teil des Biomasse-Wasser-Gas-Gemischs durch den inneren Ringraum nach oben strömt und der andere Teil nach unten fließt, wobei von dem nach unten fließenden Anteil ein Teil in den äußeren Ringraum (23) nach oben umgelenkt wird, während ein anderer Teil in ein Ansaugrohr (20) gelangt, um der von oben hereinragenden Düse (6) zugeführt zu werden.
  3. 2. Reaktor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Düse eine Zweistoffdüse (6) verwendet wird.
  4. 3. Reaktor nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß der äußere und/oder innere Ringraum mit Einbauten (24) zwecks Immobilisierung von Mikroorganismen versehen ist.
  5. 4. Reaktor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der äußere und/oder innere Ringraum Füllkörper als Trägermaterial für die Mikroorganismen enthalten.






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