GEBIET DER ERFINDUNG
Die Erfindung betrifft Reaktoren mit Membranmodulen, die verwendet
werden, um ein Gas in eine Flüssigkeit zu übertragen oder daraus zu entfernen,
und ein Verfahren, das einen membrangestützten Biofilm zur Aufbereitung von
Abwasser nutzt, um daraus mindestens einen der Stoffe Stickstoff, Phosphor, BOD
und/oder COD zu entfernen.
HINTERGRUND ZU DER ERFINDUNG
Eine Übertragung von Gasen in eine Flüssigkeit oder ein
Entfernen daraus wird meistens durchgeführt, indem ein Blasendiffusor in der
Flüssigkeit bereitgestellt wird. Während in der Flüssigkeit Blasen
aufsteigen, überqueren Gase unter der Wirkung der relativen Partialdrücke
des Gases in der Blase und in der Flüssigkeit die Blasengrenzfläche. Ein
derartiges Verfahren weist große Nachteile auf, beispielsweise hohe Energiekosten,
die Schwierigkeit, ein Mischen der Flüssigkeit unabhängig zu steuern,
Schaumbildung auf der Flüssigkeitsoberfläche und ein Mangel an Kontrolle
über das Gas, das durch die Blasen freigegeben wird, wenn diese an der Oberfläche
der Flüssigkeit platzen. Gasdurchlässige Membranmodule stellen ein weiteres
Mittel dar, um Gas in eine Flüssigkeit zu übertragen oder daraus zu entfernen,
und finden bisher in vielfältigen Reaktorkonstruktionen Verwendung. Im folgenden
werden einige Beispiele beschrieben.
Die US-Patentschrift 4 416 993 (ausgegeben am 22. November 1983 an
McKeown) beschreibt ein Membranmodul in Form einer hohlen Platte. Die Platten basieren
auf einem starren Rahmen, der in ein poröses "Netzgewebe" eingewickelt ist,
das aus PTFE hergestellt ist, das an ein gewebtes Nylongewebe laminiert ist. Die
Platten sind an einem überlappenden Streifen befestigt, der eine Einlassöffnung
und eine Auslassöffnung aufweist.
In "Bubble-Free Aeration Using Membranes: Mass Transfer Analysis"
(Journal of Membrane Science, 47 (1989) 91–106) und "Bubble-Free Aeration
Using Membranes: Process Analysis." (Journal Water Pollution Control Federation,
1988, Bd. 60, Nr. 11, 1986–1992) beschreiben Cote et al. die Verwendung von
Siliconkautschukschläuchen, um Sauerstoff in Wasser zu übertragen, ohne
in dem Wasser Blasen zu erzeugen. Die Einrichtung für diese Lehren enthält
ein Modul mit vertikal ausgerichteten Rohren, die zwischen einem Einlassverteilerrohr
und einem Auslassverteilerrohr aufgehängt sind. Das Modul ist in einem Behälter
eingetaucht, der Wasser enthält, das von einer Pumpe umgewälzt wird, um
in dem Behälter einen horizontalen Strom zu erzeugen.
In "Studies of a Membrane Aerated Bioreactor for Wastewater Treatment"
(MBR 2 – 2. Juni 1999, Cranfield University), beschreiben Semmens et al.
ein Membranmodul mit mikroporösen Polypropylen-Hohlfasern, die miteinander
vermascht sind, um ein Gewebe zu bilden. Das Gewebe ist zwischen einem Gaseinlassverteilerrohr
und einem Gasauslassverteilerrohr befestigt, so dass die Fasern horizontal ausgerichtet
sind. Das Modul ist in einem offenen Reaktor in Wasser eingetaucht, wobei Wasser
von einer Pumpe umgewälzt wird, um in dem Reaktor einen horizontalen Strom
zu erzeugen.
Obwohl vielfältige Konstruktionen verfügbar sind, war den
Gasübertragungsmembranen bisher ein breiter wirtschaftlicher Erfolg versagt.
Allgemein wird an Modulen oder Reaktoren bemängelt, (a) dass die Festigkeit
der Membranenmaterialien nicht ausreichend, um in aggressiven Umgebungen zu bestehen,
(b) dass die Membranoberfläche unzureichend ist, insbesondere im Falle eines
Behälters mit einer feststehenden und vorab ausgewählten Größe,
(c) dass übermäßige Bewegung der Flüssigkeit erforderlich ist,
was in großen Systemen hohe Kosten der Verwirklichung verursacht, (d) dass
sich das Wachstum von Biofilm auf den Membranen nur unter Schwierigkeiten mit einer
kontrollierten Dicke bremsen oder aufrecht erhalten lässt, und (e) dass schon
geringe Undichtigkeiten oder Fehlstellen in den Membranen eine erhebliche Minderung
der Systemkapazität hervorrufen.
Gasübertragung wird für eine Reihe von Verfahren verwendet,
beispielsweise für die Aufbereitung von Abwasser. Ein Einleiten von Abwasser,
das große Mengen an Kohlenstoff (BOD oder COD), Stickstoff und Phosphor enthält,
in einen natürlichen Wasserkörper ruft Eutrophierung, Algenbeläge,
Umweltverschmutzung und Gesundheitsprobleme hervor. Um Kohlenstoff-, Stickstoff-
und/oder Phosphoranteile ganz oder teilweise zu entfernen wurden vielfältige
Abwasseraufbereitungsverfahren entwickelt, von denen einige im folgenden zusammenfassend
beschrieben sind.
Belebtschlamm mit chemischer Phosphorentfernung
In einem typischen Belebtschlammprozess durchströmt Abwasser
nacheinander einen anoxischen Reaktor, einen aeroben Reaktor und einen Klarifikator.
Aus dem Klarifikator stammendes Reinwasser wird in die Umgebung entlassen. Belebtschlamm
vom Grund des Klarifikators wird zu einem Teil in den anoxischen Reaktor zurückgeführt
und zum Teil abgesondert. Um Stickstoff spürbar zu entfernen, ist eine erhebliche
Rückführungsrate erforderlich, um das Abwasser abwechselnd zu nitrifizieren
und zu denitrifizieren.
Phosphor wird entfernt, indem eine Dosis von löslichen
Metallsalzen, z.B. Eisenchlorid oder Aluminiumsulfat, an einer oder mehreren Stellen
in dem Verfahren in den aeroben Reaktor zugegeben wird, um Phosphatmetallsalze auszufällen.
Das Abwasser enthält jedoch viele unterschiedliche Ionen, die unerwünschte
Nebenreaktionen hervorrufen. Als Folge hiervon und besonders in Fällen, wo
sehr niedrige Gesamtphosphorpegel in dem Reinwasser verlangt werden, kann das Ausfällen
von Phosphor ein Hinzufügen der 2-6-fachen stöchiometrischen Menge des
Metallsalzes erfordern. Diese Verfahren sind daher mit hohen Chemikalienkosten,
einer erheblichen Schlammproduktion und einem hohen Pegel an metallischen Schadstoffen
in dem Schlamm verbunden.
Belebtschlamm mit biologischer Phosphorentfernung
Belebtschlammtechniken können auch modifiziert werden, um Mikroorganismen
zur Speicherung von Phosphaten zu verwenden. Beispielsweise erörtert das US-Patent
4 867 883 ein Verfahren mit dem Ansatz, die Auswahl und das Wachstum von Bio-P-Organismen
zu unterstützen, die Phosphor in einer Menge aufnehmen, die die normalerweise
für das Zellwachstum erforderliche Menge übersteigt. Im Allgemeinen basiert
das Verfahren auf einer anaeroben Zone, einer anoxischen Zone, einer aeroben Zone
und einem Klarifikator. In der anaeroben Zone, wird lösliches BOD assimiliert
und durch die Bio-P-Organismen gespeichert, und Phosphor wird freigegeben. Daran
anschließend wird das gespeicherte BOD in der anoxischen und aeroben Zone abgereichert,
und löslicher Phosphor wird im Überschuss aufgenommen und durch die Bio-P-Organismen
in Form von Polyphosphaten gespeichert. In dem Klarifikator setzt sich Schlamm,
der Phosphate enthält, von dem zu reinigenden Abwasser ab. Es existiert ein
denitrifizierter Rücklauf von der anoxischen Zone zu der anaeroben Zone, ein
nitrifizierter Rücklauf von der aeroben Zone zu der anoxischen Zone und ein
Belebtschlammrücklauf von dem Klarifikator zu der anoxischen Zone. Die Schlammrückführung
wird in mehreren Phasen durchgeführt, um sicherzustellen, dass keine Nitrate
in die anaerobe Zone zurückgeführt werden, was die Freigabe von Phosphor
be grenzen würde. Der biologische Mechanismus, durch den Bakterien in dem anaeroben
Abschnitt Phosphor freigeben, beinhaltet der Aufnahme von auf einfache Weise assimilierten
organischen Verbindungen, beispielsweise flüchtigen Fettsäuren (VFA =
volatile fatty acid). Abhängig von dem Pegel an VFA in dem unbehandelten Abwasser
kann am Beginn des Prozesses ein zusätzlicher anaerober Abschnitt angefügt
werden.
Ein Problem im Zusammenhang mit diesem Verfahren ist, dass die Absetzungscharakteristik
des Schlamms in dem Klarifikator wesentliche Konstruktionsbeschränkungen auferlegt.
Beispielsweise sind die Verfahren nicht in der Lage, bei sehr hohen Prozessfeststoffpegeln
oder hohen Schlammretentionszeiten zu arbeiten, insbesondere, wenn hohe Beseitigungsraten
sowohl für Stickstoff als auch für Phosphor gefordert sind. Als Folge
hiervon wird das System im Allgemeinen als ineffizient erachtet und es die Entstehungsrate
von Abfallschlamm ist hoch. In manchen Fällen werden am Ende des Prozesses
Sandfilter hinzugefügt, um das Entfernen von aus einem überlasteten Klarifikator
mitgerissenen Feststoffen zu erleichtern und den Phosphoranteil in dem Reinwasser
zu reduzieren.
Ein weiteres Problem im Zusammenhang mit diesen Verfahren ist die
Bildung von Phosphaten in dem System. Der Überschussbelebtschlamm enthält
Bio-P-Organismen, die reich an Phosphor sind. Wenn die Organismen in dem Überschussbelebtschlamm
abgebaut werden, geben sie Phosphor frei, der gewöhnlich in Form eines Abbauüberstands
in den Prozess zurückgegeben wird. Dies führt zu einem reduzierten Wirkungsgrad
der Phosphorentfernung in dem Verfahren, und zu höheren Phosphorpegel in dem
Reinwasser. Zum Teil wird dieses Problem dadurch gelöst, dass ein als "Phos-Pho-Entfernung"
bezeichneter Seitenstromprozess eingesetzt wird, wie er in dem US-Patent 3 654 147
beschrieben ist. In diesem Verfahren strömt Belebtschlamm von dem Klarifikator
zu einem Phosphorabscheider. In dem Abscheider wird Phosphor durch Erzeugen anaerober
Bedingungen, Einstellen des pH-Werts oder ausgiebige Belüftung in den Filtratstrom
freigegeben. Der sich ergebende phosphatreiche Filtratstrom strömt zu einer
chemischen Ausfällungsanlage. Der phosphatfreie Abwasserstrom wird dem Hauptreinwasserstrom
hinzugefügt, wobei der aus der Ausfällungsanlage stammende, die Phosphate
enthaltende Abfallproduktestrom ausgesondert wird, und der phosphatabgereicherte
Belebtschlamm in den Hauptprozess zurückgeführt wird.
Membran-Bioreaktor mit chemischer Ausfällung
Ein Membran-Bioreaktor kann mit chemischen Ausfällungstechniken
kombiniert werden. In einem einfachen Beispiel werden in einen aeroben Behälter,
der ein Membranfilter enthält oder an ein solches angeschlossen ist, ausfällende
Chemikalien hinzugefügt. Wie oben sind jedoch zum Erreichen von geringen Spiegeln
von Phosphaten in dem Reinwasser Dosierungen von ausfällenden Chemikalien erforderlich,
die die stöchiometrische Menge von Phosphaten wesentlichen übersteigen.
Dies führt zu einer übermäßigen Schlammentstehung und dem Auftreten
metallischer Präzipitate, die die Rate der Membranverschmutzung erhöhen
oder den Anwender zwingen, das System mit einer ineffizienten kurzen Schlammretentionszeit
zu betreiben.
Membrangestützter Biofilm
Die US-Patentschrift 4 181 604 beschreibt ein Modul mit mehren Schlingen
von hohlen Hohlfasermembranen, die an beiden Enden mit einem Rohr am Grund eines
Behälters verbunden sind, der Abwasser enthält. Das Rohr leitet ein sauerstoffhaltiges
Gas den Lumina der Membranen zu, durch die hindurch das Gas dem Abwasser und einem
auf der Außenfläche der Membranen wachsenden aeroben Biofilm zugeführt
wird. In der US-Patentschrift 4 746 435 wird die gleiche Einrichtung verwendet,
allerdings wird die Menge an zugeführten sauerstoffhaltigen Gas gesteuert,
um einen Biofilm mit aeroben Zonen und anaeroben Zonen, und 1 bis 7 ppm Sauerstoff
in dem Abwasser zu erzeugen. Dieses Verfahren ermöglicht zwar eine gleichzeitige
Nitrifizierung und Denitrifizierung ohne Schlammrückführung, jedoch keine
Phosphorentfernung.
Die US-Patentschrift 5 116 506 beschreibt einen Reaktor mit einer
sauerstoffhaltigen gasdurchlässigen Membrane, die einen Reaktor in ein Flüssigkeitsabteil
und ein Gasabteil aufteilt. Das Flüssigkeitsabteil enthält Abwasser. Dem
Gasabteil wird Sauerstoff zugeführt, der durch die Membrane diffundiert, um
eine Biofilmschicht zu tragen. Die Biofilmschicht basiert auf zwei Teilen, nämlich
einer benachbart der Membrane angeordneten aeroben Schicht und einer benachbart
dem Abwasser angeordneten anaeroben Schicht. Dieses Verfahren ermöglicht ebenfalls
eine gleichzeitige Nitrifizierung und Denitrifizierung, jedoch auch in diesem Fall
keine Phosphorentfernung.
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Membranmodul zu
verwenden, um ein Gas in eine Flüssigkeit einzutragen oder aus einer Flüssigkeit
zu entfernen. Solche Module können beispielsweise zum Tragen und Anreichern
eines Biofilms mit Sauerstoff, zur Wasserentgasung, zur Befeuchtung, zur Vaporisation
und zur Luftreinigung verwendet wer den. Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung
ist es, einen Prozess zur Aufbereitung von Abwasser zu schaffen, um Reinwasser mit
reduzierten Konzentrationen von Stickstoff, Phosphor und/oder Kohlenstoff (BOD oder
COD) hervorzubringen. Diese Aufgaben werden durch die Kombination von Merkmalen,
Schritten oder beiden, wie in den Ansprüchen dargelegt, erfüllt.
In einem Aspekt schafft die Erfindung einen Reaktor zur Aufbereitung
von Abwasser, Konzentrationen von einem oder mehr von BOD, COD, Stickstoff und/oder
Phosphor zu verringern, umfassend:
- (a) einen anaeroben Abschnitt, der anaeroben gemischten Liquor enthält;
- (b) mehrere Gasübertragungsmembranmodulen in Kommunikation mit einer Sauerstoffquelle
zum Tragen und Anreichern des Biofilms auf der Oberfläche der Gasübertragungsmembranen
mit Sauerstoff, wobei der Biofilm sich in Fluidkommunikation mit dem anaeroben Abschnitt
befindet und aerobe und anoxische Zonen aufweist; und
- (c) einen aeroben Abschnitt, der sich in Fluidkommunikation mit dem anaeroben
Abschnitt befindet und aeroben gemischten Liquor enthält;
- (d) einen Abwassereinlass; und
- (e) einen Auslass,
wobei Abwasser in den Reaktor durch den Einlass eintritt und durch den Reaktor
fließt, um in dem anaeroben Abschnitt, dem aeroben Abschnitt und durch Kontakt
mit dem Biofilm behandelt zu werden, bevor dasselbe den Reaktor durch den Auslass
verlässt.
In einem weiteren Aspekt schafft die Erfindung einen Reaktor zur Aufbereitung
von Abwasser, um Konzentrationen von einem oder mehr von BOD, COD, Stickstoff und
Phosphor zu verringern, der folgende Merkmale aufweist:
- (a) einen ersten Abschnitt, der eine mehrere Gasübertragungsmembranmodulen
enthält, die mit einer Sauerstoffquelle verbunden sind, die wirksam ist, um
einen Biofilm auf der Oberfläche der Gasübertragungsmembranen zu züchten,
der aerobe und anoxische Zonen aufweist, während ein anaerober Zustand, der
allgemein in dem ersten Abschnitt besteht, nicht gestört wird;
- (b) einen zweiten Abschnitt, der eine Sauerstoffquelle aufweist, die wirksam
ist, um aerobe Bedingungen in dem zweiten Abschnitt zu schaffen;
- (c) einen Abwassereinlass zu dem ersten Abschnitt;
- (d) einen Auslass aus dem zweiten Abschnitt; und
- (e) einen Durchlass von dem ersten Abschnitt zu dem zweiten Abschnitt und einen
zweiten Durchlass von dem zweiten Abschnitt zu dem ersten Abschnitt,
wobei Abwasser in den Reaktor durch den Einlass eintritt und durch den Reaktor
fließt, um in dem anaeroben Abschnitt, dem aeroben Abschnitt und durch Kontakt
mit dem Biofilm behandelt zu werden, bevor dasselbe den Reaktor durch den Aus lass
verlässt.
In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung einen Prozess zur
Aufbereitung von Abwasser, um Konzentrationen von einem oder mehr von BOD, COD,
Stickstoff und Phosphor zu verringern, der folgende Schritte aufweist:
- (a) Behandeln des Abwassers durch anaeroben Abbau außerhalb des Biofilms
von Schritt (b);
- (b) Kontaktieren des Abwassers, während sich dasselbe allgemein in einem
anaeroben Zustand befindet, mit einem Biofilm, der auf einer Gasübertragungsmembran
getragen wird und aerobe und anoxische Zonen aufweist; und
- (c) Behandeln des Abwassers durch aeroben Abbau außerhalb des Biofilms
von Schritt (b).
Die Erfindung schafft auf diese Weise einen hybriden Abwasseraufbereitungsreaktor,
der einen membrangestützten Biofilm und suspendierte Züchtungsbiomasse
kombiniert. Der Reaktor weist einen ersten Abschnitt auf, der mehrere an eine Sauerstoffquelle
angeschlossene Gasübertragungsmembranmodule und einen zweiten Abschnitt aufweist,
der eine Sauerstoffquelle enthält, die geeignet ist, in dem zweiten Abschnitt
aerobe Bedingungen zu schaffen. In dem ersten Abschnitt wird die Zufuhr von Sauerstoff
zu den Membranmodulen so gesteuert, dass auf der Oberfläche der Membranen,
die aerobe und anoxische Zonen aufweisen, ein Biofilm gezüchtet wird, und dass
vor allem in dem ersten Abschnitt die Züchtung eines anaeroben gemischten Liquors
gefördert wird. In dem zweiten Abschnitt fördern die Diffusoren und die
Sauerstoffquelle die Züchtung eines aeroben gemischten Liquors. Das Abwasser
tritt in den Reaktor durch einen Einlass zu dem ersten Abschnitt ein und strömt
durch den Reaktor, um in dem anaeroben Abschnitt, in dem aeroben Abschnitt und durch
Kontakt mit dem Biofilm aufbereitet zu werden, bevor es den Reaktor durch einen
stromabwärts des zweiten Abschnitts angeordneten Feststoff-Flüssigkeit-Separator
verlässt. Ein Teil des abgesetzten Schlamms am Grund des Klarifikators wird
in den ersten Abschnitt rückgeführt.
Biologisches Aufschließen von BOD, COD, Stickstoff und Phosphor
wird wie im Folgenden zusammenfassend beschrieben erreicht:
- – Eine grobe Entfernung von BOD oder COD und Stickstoff erfolgen in dem
Biofilm.
- – Eine verfeinerte Denitrifizierung und Schlammreduktion erfolgen in
dem anaeroben gemischten Liquor.
- – Eine Assimilation von flüchtigen Fettsäuren (VFA = Volatile
Fatty Acid) und Freigabe von Phosphor erfolgt in dem anaeroben gemischten Liquor.
- – Die Entfernung von COD und BOD, die Nitrifizierung und die biologische
Phosphoraufnahme werden in dem aeroben gemischten Liquor verfeinert.
- – Phosphor wird als überschüssige Biomasse extrahiert, indem
ein Teil des in dem Klarifikator abgesetzten Schlamms abgesondert wird.
In einem weiteren Aspekt schafft die Erfindung einen modifizierten
Reaktor, in dem Phosphor ferner als ein chemisches Präzipitat extrahiert wird.
Der anaerobe gemischte Liquor befindet sich die meiste Zeit in Ruhe, so dass sich
der anaerobe gemischte Liquor teilweise absetzen kann, wodurch nahe seiner Oberfläche
eine phosphorreiche Lösung entsteht. In einer Abwandlung wird ein Teil des
anaeroben gemischten Liquors in einer Feststoff-Flüssigkeit-Trennvorrichtung
behandelt, um eine phosphorreiche Lösung hervorzubringen. Die phosphorreiche
Lösung wird in einem Ausfällungszweig behandelt, der eine Quelle für
Phosphorausfällungsmittel, beispielsweise Metallsalze, und eine Fällprodukttrennvorrichtung
enthält, beispielsweise einen Klarifikator oder ein Hydrozyklon.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden
im folgenden mit Bezug auf 12 und 13
beschrieben, während 1 bis 11
dem Verständnis der Erfindung dienen.
1 und 2 zeigen eine erste
Einrichtung in Draufsicht bzw. in geschnittener Ansicht.
3, 4 und 5
zeigen eine zweite Einrichtung in Draufsicht, in Schnittansicht bzw. Ansicht ohne
Frontverkleidung.
6 und 7 zeigen eine dritte
Einrichtung in Draufsicht bzw. in geschnittener Ansicht.
8 und 9 veranschaulichen
in schematischer Draufsicht zwei Reaktoren für den Einsatz in der ersten, zweiten
oder dritten Einrichtung.
10 und 11 veranschaulichen
abgewandelte Konfigurationen der ersten Einrichtung.
12 zeigt in einer schematischen Darstellung einen Reaktor
gemäß der Erfindung zur Aufbereitung von Abwasser.
13 zeigt in einer schematischen Darstellung einen zweiten
Reaktor gemäß der Erfindung zur Aufbereitung von Abwasser.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSBEISPIELEN
1 und 2 zeigen eine erste
Einrichtung 10 mit einer Membrane 12, einem Abstandhalter
14, einer Einlassleitung 16, einer Auslassleitung 18
und einem nicht starren Halterungssystem 20.
Die Membrane 12 basiert auf einem Folienmaterial, das sich
in vielfältige Konstruktionen nähen oder kleben lässt. In dem veranschaulichten
Ausführungsbeispiel wird ein geeignet bemessenes Folienmaterialstück,
das aus mehreren kleineren Stücke gefertigt sein kann, zur Hälfte um den
Abstandhalter 14 gefaltet und in sich mit einer Naht 22 oder mit
Klebstoff befestigt. Sämtliche Reihen von Nähten 22 der ersten
Einrichtung 10 (und sämtlicher nachfolgenden Einrichtungen, wie sie
unten beschrieben sind), die erwartungsgemäß mit Wasser in Berührung
kommen, werden durch Beschichtung derselben mit flüssigem Siliconkautschuk
oder einem anderen wasserfesten Klebstoff abgedichtet. Die Membrane
12 schließt auf diese Weise einen Innenraum 24 ein, in dem
der Abstandhalter 14 aufgenommen ist. Der Abstandhalter 14 und
die Membrane 12 bilden gemeinsam ein ebenes Element 26.
Die Membrane 12 ist elastisch und gasdurchlässig, jedoch
für flüssiges Wasser undurchlässig. Der Bergriff "für flüssiges
Wasser undurchlässig" bedeutet in dem hier verwendeten Sinne, dass Wassermoleküle
in der Lage sind, unter der Wirkung einer geeigneten Kraft (falls beispielsweise
die Feuchtigkeit des Gases in dem Innenraum 24 geringer als 100 % ist)
durch die Membrane 12 zu diffundieren, während Wasser im flüssigen
Aggregatszustand die Membrane 12 nicht passieren wird. Eine bevorzugte
Membrane 12 basiert auf einem gewebten oder vliesartigen Textilgewebe,
z.B. Nylon, das mit einer Schicht beschichtet oder imprägniert ist, die zwar
gasdurchlässig, jedoch nicht wasserundurchlässig ist. Siliconkautschuk
wird wegen seiner hohen Durchlässigkeit für Sauerstoff und wegen seiner
Verfügbarkeit in Form von Flüssigkeiten oder Sprays für die Schicht
bevorzugt, allerdings muss die Schicht sorgfältig inspiziert werden, um sicherzustellen,
dass sie frei von Poren ist. In Abwandlungen können Membranen auf mikroporösen
hydrophobischen Materialien basieren, die unter typischen hydrostatischen Drücken
wasserabstoßend sind, beispielsweise Polypropylen oder PTFE. Der Abstandhalter
14 ist elastisch und für einen im Wesentlichen parallel zu der Membrane
12 strömenden Gasstrom offen. Geeignete Materialien sind im Handel
für den Einsatz als Abstandhalter in Reversosmosemodulen erhältlich, beispielsweise
als von Valtex hergestelltes VexarTM.
Die Einlassleitung 16 und die Auslassleitung 18
weisen erste Enden 16a und 18a auf, die mit dem Innenraum
24 strömungsmäßig verbunden sind. Die Einlassleitung
16 und die Auslassleitung 18 weisen außerdem jeweils zweite
Enden 16b und 18b auf, die sich von dem ersten ebenen Element
26 in Richtung nach außen erstrecken. An den Stelle, an der die Einlassleitung
16 und die Auslassleitung 18 aus dem ebenen Element
26 austreten, wird wasserfester Klebstoff aufgetragen, um das Eindringen
von Wasser in den Innenraum 24 zu verhindern.
Die Einlassleitung 16 und die Auslassleitung 18
sind aus einer Verbundkonstruktion gefertigt. Ein Teil in Nähe der zweiten
Enden 16b und 18b der Leitungen 16 und 18 ist
ein elastischer kompakter Schlauch. Das zweite Ende 16b der Einlassleitung
16 weist ein abnehmbares wasserdichtes Anschlusselement zu einem (nicht
dargestellten) Verteilerrohr auf. Das zweite Ende 18b der Auslassleitung
18 kann in einigen Anwendungen druckentlastet in die Atmosphäre führen,
kann jedoch auch in ein (nicht dargestelltes) Verteilerrohr einmünden. Jeder
elastische Schlauch endet kurz unterhalb des Beginns des Abstandhalters
14. Ab dieser Stelle basiert jede der Leitungen 16,
18 auf einem Abschnitt des Abstandhalters 14 oder der Membrane
12. Wie zu sehen, basieren die Leitungen 16, 18 auf einem
Abschnitt des Abstandhalters 14, der aufgerollt ist, um ein poröses
Rohr zu erzeugen, das in den elastischen Schlauch mündet und sich längs
einer Seite des ersten ebenen Elements 26 erstreckt. In einer Abwandlung
kann der Abstandhalter 14 in sich gefaltet sein, um die Leitungen
16, 18 zu bilden, oder es kann in einem tubulären Abschnitt
der Membran 12 benachbart zu dem Abstandhalter 14 eine elastische
Feder eingesetzt sein, um Leitungen 16, 18 zu bilden.
Vorzugsweise sind die Einlassleitung 16 und die Auslassleitung
18 an gegenüberliegenden Seiten des ebenen Elements 26 angeordnet,
so dass in die Einlassleitung 16 eintretendes sauerstoffhaltiges Gas über
das ebene Element 26 strömt, bevor es durch die Auslassleitung
18 entweicht. Ferner erstrecken sich sämtliche Leitungen
16, 18 vorzugsweise im Wesentlichen längs ihrer entsprechenden
gegenüberliegenden Seiten des ebenen Elements 26 und sind über
einen beträchtlichen Abschnitt ihrer Länge hinweg innerhalb des ebenen
Elements 26 poröse. Auf diese Weise wird begünstigt, dass das
Gas in einem gut verteilten Strömungsmuster über das ebene Element
26 strömt. Optional kann das Gas dazu veranlasst werden, abwärts
oder vorzugsweise aufwärts zu strömen, indem die Leitungen 16,
18 längs der horizontalen Seiten des ebenen Elements 26 anstelle
längs der senkrechten Wände des ebenen Elements 26 angeordnet
werden.
Ferner kann ein Abflussrohr 28 vorgesehen sein, das ein erstes
Ende, das strömungsmäßig mit dem Grund des ebenen Elements
26 verbunden ist, und ein aus dem ebenen Element 26 herausragendes
zweites Ende aufweist. Das Abflussrohr 28 ist an der Stelle, wo es aus
dem ebenen Element 26 austritt mit Klebstoff abgedichtet. Das zweite Ende
des Abflussrohrs 28 ist mit einem Anschlussstück versehen, so dass
es sich mit einer Pumpe verbinden lässt, die dazu dient Wasser aus dem Innenraum
24 des ebenen Elements 26 zu entfernen. Unter idealen Bedingungen
ist ein derartiges Abflussrohr 28 nicht erforderlich. Von Zeit zu Zeit
können jedoch winzige Fehlstellen in dem ebenen Element 26 entstehen,
die geringe Mengen Wasser eintreten lassen. Darüber hinaus kann unter gewissen
Bedingungen Wasserdampf kondensieren und sich in dem Innenraum 24 ansammeln.
In beiden Fällen kann durch die Verwendung eines Abflussrohr 28 darauf
verzichtet werden, die erste Einrichtung 10 periodisch zu entfernen, um
Wasser aus dem Innenraum 24 zu beseitigen. In einer Abwandlung kann das
Abflussrohr 28 durch die Auslassleitung 18 hindurch in den Grund
des ebenen Elements 26 eingeführt werden.
Das Halterungssystem 20 basiert auf einer Serie
von spannbaren Elementen in. Form von Schlingen 30, die vorzugsweise aus
demselben Material wie die Membrane 12 oder aus einem anderen geeigneten
Gewebe hergestellt sind. Die Schlingen 30 sind an die Ränder des ebenen
Elements 26 genäht oder geklebt, um eine Reihe von Befestigungspunkten
vorzusehen. Es können auch Ösen, Haken oder sonstige Befestigungsmittel
verwendet werden, solange sie in der Lage sind, jede zu erwartende Last geeignet
zu verteilen, so dass ein Reißen der Ränder des ebenen Elements
26 vermieden ist. Das Halterungssystem 20 ermöglicht es,
das ebene Element 26 fest, jedoch nicht starr, in einer ausgewählten
Position in einem ausgewählten Reaktor zu halten, indem ein an dem Reaktor
befestigter Draht bzw. ein Seil durch die Schlingen 30 geführt wird.
In manchen Fällen kann der Draht oder das Seil eine gekrümmte Gestalt
annehmen. In diesen Fällen sind die Längen der Schlingen 30 vorzugsweise
unterschiedlich bemessen, um an die gekrümmte Gestalt angepasst zu sein, so
dass die auf das ebene Element 26 ausgeübte Zugkraft gleichmäßig
auf die Schlingen 30 übertragen wird. In einer Abwandlung kann eine
verhältnismäßig große Zahl von gespannten Drähten oder
Seilen mit Klemmanschlüsse, wie sie beispielsweise zur Befestigung von Planen
verwendet werden, an einem Ende mit einem Reaktor und an dem anderen Ende mit dem
ebenen Element 26 verbunden sein. In diesem Fall erfüllt der Rand
des ebenen Elements den Zweck des spannbaren Elements und ist nach Bedarf verstärkt.
Eine Abwandlung der ersten Einrichtung 10' ist in
10 gezeigt. In dieser Abwandlung weist ein Halterungssystem
20' Schwimmer 32 auf, die geeignet bemessen sind, um die Oberseite
der ersten Einrichtung 10' oberhalb einer Wasseroberfläche zu halten.
Der Grund der ersten Einrichtung 10' wird mit spannbaren Elementen versenkt
gehalten, die auf an Ösen 36 befestigten Drähten 34a
basieren. Wenn für eine Wartung oder dergleichen der Wasserstand gesenkt oder
das Wasser abgelassen wird, erfüllen an Ösen 36 befestigte zweite
Drähte 34b die Funktion der Schwimmer 32, um die Oberseite
der ersten Einrichtung 10' zu halten. Die Einlassleitung 16' ist
ein kurzer Abschnitt am oberen Ende der ersten Einrichtung 10', in dem
der Abstandhalter 14' der Atmosphäre ausgesetzt ist. Die Auslassleitung
18' erstreckt sich entlang einer Seite nach unten und quer über den
Grund der ersten Einrichtung 10', ist jedoch lediglich längs des Grundes
der ersten Einrichtung 10' porös. Die Auslassleitung 18'
ist mit einer Saugpumpe verbunden, um Luft von oben nach unten durch die erste Einrichtung
10' hindurch anzusaugen. Geringe Mengen von Wasser, die in die erste Einrichtung
10' gelangen, werden periodisch abgezogen, indem die Saugwirkung an der
Auslassleitung 18' erhöht wird.
11 zeigt in Draufsicht eine weitere Abwandlung der
ersten Einrichtung 10''. In dieser Abwandlung sind ein oder mehrere ebene
Elemente 26'' der ersten Einrichtung 10'' zu einer Spirale gewunden.
Die Schichten der Spirale sind durch eine oder mehrere lose Federn 38 oder
sonstige offene Abstandhalter getrennt, die vorzugsweise längs der Achse der
Spirale in gleichmäßigen Intervallen voneinander beabstandet sind. Gas
strömt durch Leitungen 16'' und 18'' ein bzw. aus, jedoch
kann die veranschaulichte Reihenfolge der gegenseitigen Anordnungen der Leitungen
16'' und 18'' umgekehrt sein. Die erste Einrichtung
10'' ist vorzugsweise in einem zylindrischen Gefäß
39 angebracht, das ein Behälter oder ein großes Rohr sein kann.
Der durch das Gefäß 39 strömende Wasserstrom kann dazu veranlasst
werden, der Spirale der ersten Einrichtung 10'' zu folgen, indem der Einlass
oder der Auslass im Zentrum des Gefäßes angeordnet wird, und die jeweils
übrige Öffnung, an dem Umfang des Gefäßes 39 angeordnet
wird. In einer Abwandlung kann dafür gesorgt werden, dass der durch das Gefäß
39 strömende Wasserstrom, beispielsweise in Fällen, in denen
das Gefäß 39 ein Rohr ist, parallel zu der Achse der Spirale
strömt, indem an dem einen Ende des Rohrs ein Einlass und an dem anderen Ende
des Rohrs ein Auslass vorgesehen wird, und indem die erste Einrichtung
10'' zwischen dem Einlass und dem Auslass angeordnet wird. Abhängig
davon, wie fest die erste Einrichtung 10'' in dem Rohr sitzt, werden möglicherweise
keine spannbaren Elemente benötigt, um die erste Einrichtung 10''
an Ort und Stelle zu halten, allerdings sind spannbare Elemente oder ein sonstiges
Halterungssystem gewöhnlich erforderlich, falls das Gefäß
39 ein großer Behälter ist.
3, 4 und 5
zeigen eine zweite Einrichtung 110, die dazu dient, einen eingetauchten
Biofilm zu Tragen und mit Sauerstoff anzureichern. Die zweite Einrichtung
110 enthält eine Membrane 112, einen Abstandhalter
114, eine Einlassleitung 116, eine Auslassleitung 118
und ein nicht starres Halterungssystem 120.
Die Membrane 112 und der Abstandhalter 114 sind
aus demselben Material, wie es im Zusammenhang mit dem ersten Ausführungsbeispiel
beschrieben ist. Die Membrane 112 ist in ähnlicher Weise um den Abstandhalter
114 gefaltet und mit einer Naht 122 oder Klebstoff in sich befestigt.
Zusätzliche Reihen von Nähten 122 werden verwendet, um die Einlassleitung
116, die Auslassleitung 118 und ein zweites Halterungssystem
120 in den gezeigten Positionen zu fixieren. Die Membrane 112
umschließt auf diese Weise einen Innenraum 124, in dem der Abstandhalter
114 aufgenommen ist, und der Abstandhalter 114 und die Membrane
112 bilden zusammen ein ebenes Element 126.
Die Einlassleitung 116 und die Auslassleitung 118
weisen erste Enden 116a und 118a auf, die mit
dem Innenraum 124 strömungsmäßig verbunden sind. Die Einlassleitung
116 und die Auslassleitung 118 weisen außerdem jeweils zweite
Enden 116b und 118b auf, die sich von dem ebenen Element
126 in Richtung nach außen erstrecken. An der Stelle, wo die Leitungen
116, 118 aus dem zweiten ebenen Element 126 austreten,
wird wasserfester Klebstoff aufgetragen, um ein Eindringen von Wasser in den Innenraum
124 zu verhindern.
Die Einlassleitung 116 und die Auslassleitung 118
sind aus elastischen kompakten Schläuchen gefertigt. Das zweite Ende
116b der Einlassleitung 116 weist ein abnehmbares wasserdichtes
Anschlusselement zu einem (nicht dargestellten) Verteilerrohr auf. Das zweite Ende
118b der Auslassleitung 118 kann in einigen Anwendungen druckentlastet
in die Atmosphäre führen, kann jedoch auch in ein (nicht dargestelltes)
Verteilerrohr einmünden. Kurz unterhalb des Anfangs des Abstandhalters
114 beginnend weist jedes Rohr eine Anzahl Durchlöcherungen
40 auf, um ein poröses Rohr zu erzeugen. Wie im Falle des ersten Ausführungsbeispiels
sind die Einlassleitung 116 und die Auslassleitung 118 vorzugsweise
an gegenüberliegenden Seiten des ebenen Elements 126 angeordnet, erstrecken
sich im Wesentlichen entlang dessen entsprechenden gegenüberliegenden Seiten
und sind längs eines beträchtlichen Abschnitts ihrer Länge innerhalb
des zweiten ebenen Elements 126 porös. Optional kann das Gas dazu
veranlasst werden, abwärts oder vorzugsweise aufwärts zu strömen,
indem die Leitungen 116, 118 längs der horizontalen Seiten
des zweiten ebenen Elements 126 anstelle längs der senkrechten Wände
des ersten ebenen Elements 126 angeordnet werden. Ferner kann ein (nicht
dargestelltes) Abflussrohr vorgesehen sein.
Das Halterungssystem 120 basiert auf einem spannbaren Element
in Form eines Drahtes oder Seiles 42, das um einen wesentlichen Teil des
Umfangs des ebenen Elements 126 genäht oder geklebt ist. Der Draht
oder das Seil 42 ragt aus dem ebenen Element 126 an mehreren Stellen
hervor, um Befestigungspunkte 44 vorzusehen. Vorzugsweise sind vier Befestigungspunkte
44 vorgesehen, und zwar einer an jeder Ecke des ebenen Elements
126. Das Halterungssystem 120 ermöglicht es, das ebene Element
126 fest, jedoch nicht starr in einer ausgewählten Position in einem
ausgewählten Reaktor zurückzuhalten, indem die Befestigungspunkte
44 über Seile oder Draht mit einem Reaktor verbunden sind. Diese Befestigung
kann begünstigen, dass der Draht oder das Seil 42 eine gekrümmte
Form annimmt. In diesen Fällen sind die maßgebenden Ränder des ebenen
Elements 126 ähnlich gekrümmt gestaltet.
6 und 7 zeigen eine dritte
Einrichtung 210. Die dritte Einrichtung 210 enthält eine
Membrane 212, einen Abstandhalter 214, eine Einlassleitung
216, eine Auslassleitung 218 und ein nicht starres Halterungssystem
220.
Die Membrane 212 basiert, wie für die vorangehenden
Ausführungsbeispiele beschrieben, auf einem Folienmaterial. Der Aufbau der
dritten Einrichtung unterscheidet sich jedoch insofern, als die Membrane
212 getrennt durch einen elastischen jedoch undurchlässigen Separator
50, vorzugsweise eine Kunststofffolie, um zwei Schichten des Abstandhalters
214 gefaltet ist. Die Ränder der Membran sind durch wasserfesten Klebstoff
oder eine mit Siliconkautschukspray oder -klebstoff wasserfest gemachte Naht
222 miteinander verbunden. Die Membrane 212 umschließt auf
diese Weise einen Innenraum 224, der den Abstandhalter 214 enthält,
und der Abstandhalter 214 und die Membrane 212 bilden zusammen
ein ebenes Element 226.
Die Einlassleitung 216 und die Auslassleitung 218
weisen erste Enden 216a, 218a auf, die mit dem Innenraum
224 strömungsmäßig verbunden sind. Die Einlassleitung
216 und die Auslassleitung 218 weisen ferner zweite Enden
216b, 218b auf, die sich von dem ebenen Element 226 in
Richtung nach außen erstrecken. In der dritten Einrichtung 210 umfassen
die Leitungen 216, 218 einen Teil des ebenen Elements
226 und ein Verteilerrohr 52. Das ebene Element 226 ist
in das Verteilerrohr 52 mittels gasundurchlässigen Klebstoffs
54 eingebettet, um eine luftundurchlässige Dichtung mit der Membrane
212 herzustellen, wobei der Abstandhalter 214 jedoch strömungsmäßig
mit einer Einlasskammer 56 und einer Auslasskammer 58 des Verteilerrohrs
52 verbunden bleibt. Die Einlasskammer 56 und die Auslasskammer
58 sind durch die undurchlässige Schicht 50 getrennt. Das
Verteilerrohr 52 stellt eine obere Befestigung bereit, um die Oberseite
des ebenen Elements 226 in einem ausgewählten Reaktor in einer ausgewählten
Position starr zu befestigen.
Gas tritt in die dritte Einrichtung 210 durch ein Rohr
62 ein, das mit einem Ende strömungsmäßig mit einer Gasquelle
verbunden ist, und dessen zweites Ende strömungsmäßig mit der Einlasskammer
56 des Verteilerrohrs 52 verbunden ist. Von der Einlasskammer
56 ausgehend tritt das Gas durch den exponierten Rand des Abstandhalters
214 in das ebene Element 226 ein. Das Gas strömt zunächst
abwärts und anschließend durch den Abstandhalter 214 hindurch
aufwärts. Das Gas verlässt das ebene Element 226 durch den anderen
exponierten Rand des Abstandhalters 214 in die Auslasskammer
58 des Verteilerrohrs 52, von wo aus es durch einige Ausstoßkanäle
64, oder in einer Abwandlung durch ein Rohr, zu einem (nicht dargestellten)
Auslassverteilerrohr abströmt. Ferner kann ein (nicht dargestelltes) Abflussrohr
mit einem ersten Ende, das strömungsmäßig mit dem Grund des ebenen
Elements 226 verbunden ist, und mit einem zweiten Ende, das aus
dem ebenen Element 226 her ausragt, vorgesehen sein.
Da das Verteilerrohr 52 oberhalb des Wassers angebracht werden
soll, befindet sich ein Abschnitt der Membran 212 entweder außerhalb
des Wassers oder in einer Wassertiefe, die nicht ausreicht, um die Membrane
212 gegen den Abstandhalter 214 gedrückt zu halten. In diesem
Abschnitt, der vorzugsweise weniger als die Hälfte der Fläche des ebenen
Elements 226 beträgt, befestigen weitgehend parallel zu der Hauptrichtung
des Gasstroms verlaufende Klebstofflinien 66 in ausgewählten Intervallen
die Membrane 212 an dem Abstandhalter, um ein Ausbeulen der Membran
212 zu verhindern. Ähnliche Klebstofflinien können in geeigneten
Richtungen im Bedarfsfall in der ersten Einrichtung 10 und in der zweiten
Einrichtung 110 verwendet werden. In jenen Fällen ist es jedoch bevorzugt,
dass die erste Einrichtung 10 und die zweite Einrichtung 110 mit
Blick auf den verwendeten Gasdruck ausreichend tief eingetaucht sind, um dem Wasserdruck
zu erlauben, die Membrane 212 gegen den Abstandhalter 214 zu halten.
Der Abschnitt der Membran 212, der sich außerhalb des
Wassers befindet, kann zulassen, dass etwas Gas in die Atmosphäre diffundiert.
In Fällen, wo das innerhalb der Membrane 212 strömende Gas Luft
ist, lässt sich insbesondere bei einem Luftdruck von weniger als 10 kPa die
außerhalb des Wassers befindliche Länge der Membrane 212 mit
Blick auf die Stelle steuern, an der die Diffusion in die Atmosphäre angemessen
ist. In Fällen, wo ein reines Gas, beispielsweise Sauerstoff, innerhalb der
Membrane 212 strömt, kann die Diffusion in die Atmosphäre allerdings
beträchtlich sein, und der der Atmosphäre ausgesetzte Abschnitt der Membran
212 vorzugsweise mit einer gasundurchlässigen Beschichtung abgedichtet
sein.
Das Halterungssystem 220 enthält das Verteilerrohr
52, das in einem Reaktor starr angebracht sein kann, und ein am Grund des
ebenen Elements 226 befestigtes Gewichtelement 68. Um dies zu
verwirklichen, erstreckt sich die Membrane 212 über das untere Ende
des Abstandhalters 214 hinaus, und das Gewichtelement 68 ist in
zwei Hälften an der Membrane 212 mittels Nieten 70 oder sonstiger
Befestigungsmittel angebracht. Das Gewichtelement ist ausreichend bemessen, um das
ebene Element 226 von dem Verteilerrohr 52 vertikal herabhängend
zu halten. In einer Abwandlung können am unteren Ende des dritten ebenen Elements
226 Schlingen vorgesehen sein, um eine Anbindung an den Grund des Reaktors
mit Seilen oder Drähten zu ermöglichen.
Membrangestützte Biofilmreaktoren für Abwasseraufbereitung
8 zeigt einen Reaktor 80 mit einem Behälter
82, einem Einspeisungseinlass 84 zu dem Behälter
82, einem Reinwasserauslass 86 aus dem Behälter
82, einem Strömungspfad 88 zwischen dem Einspeisungseinlass
84 und dem Reinwasserauslass 86 und mehreren der dritten Einrichtungen
210. Die dritte Einrichtung 210 ist lediglich als ein Beispiel
gezeigt, und mit geeigneten Änderungen kann auch die zweite Einrichtung
110 oder die erste Einrichtung 10 im Zusammenhang mit dem Reaktor
80 verwendet werden.
Die ebenen Elemente 226 sind geeignet bemessen, um zu dem
Behälter 82 zu passen und um einen erheblichen Teil seines Volumens
ausfüllen. Die ebenen Elemente 226 weisen keinen vorgefertigten oder
starren Rahmen auf und werden daher vorzugsweise maßgeschneidert angepasst,
um eine effiziente Nutzung des in dem Behälter 82 verfügbaren
Raums zu erreichen. Beispielsweise können die ebene Elementen 226
Maße im Bereich von 0,5 m bis 2 m Breite und 2 bis 10 m Tiefe aufweisen. Die
ebenen Elemente 226 sind vorzugsweise in dem Behälter 82
in mehreren Reihen angeordnet, wobei eine einzelne derartige Reihe in
8 gezeigt ist. Die ebenen Elemente 226 können
mit einer Dicke im Bereich von 0,5 bis 2 mm bemessen sein, und benachbarte Reihen
sind in dem Behälter 82 in einem Abstand von 5 bis 15 mm nebeneinander
angeordnet, um eine Biofilmzüchtung und einen Abwasserstrom zwischen benachbarten
ebenen Elementen 226 zu erlauben.
Der Behälter 82 ist länger als tief, und es ist
bevorzugt, einen im Allgemeinen horizontalen Strömungspfad 88 mit
minimalem Mischen zu fördern. Dies wird erreicht, indem in Nähe der Enden
(d.h. nahe dem Einlass 84 und dem Auslass 86) des Behälters
82 etwas Raum übrig gelassen wird, um dem Wasser eine vertikale Bewegung
zu ermöglichen, und indem an dem oberen Ende, am Grund und an den Seiten des
Behälters 82 ein minimaler Freiraum belassen wird. Ferner kann stromaufwärts
des Reinwasserauslasses 86 eine Ablenkplatte 90 angeordnet sein,
um zu veranlassen, dass der Strömungspfad 88 darunter verläuft.
Ein Schlammauslass 92 ist vorgesehen, um überschüssigen Schlamm
abzuführen.
Der Strömungspfad 88 ist zwischen dem Einspeisungseinlass
84 und dem Reinwasserauslass 86 im Allgemeinen über einen
beträchtlichen Abschnitt des Behälters 82 hinweg geradlinig.
Jede der dritten Einrichtungen 210 wird durch ihre Verteilerrohre
52, die an einem Rahmen 90 befestigt sind, und durch ihr Gewichtelement
68 in dem Tank 82 gehalten. Die Verteilerrohre 52, der
Rahmen 90 und die Gewichtelemente 68 halten jede der dritten Einrichtungen
210
in dem Reaktor 80 an Ort und Stelle, wobei das ebene
Element 226 jeder der dritten Einrichtungen 210 im Wesentlichen
parallel zu dem Strömungspfad 88 verläuft. Vorzugsweise sind
mehrere ebene Elemente 226 in Reihe längs des Strömungspfads
88 beabstandet angeordnet, so dass der Reaktor 80 dazu neigt eine
Pfropfenströmungscharakteristik aufzuweisen. Aufzubereitendes Abwasser kann
teilweise aus dem Reinwasserauslass 86 in den Einspeisungseinlass
84 zurückgeführt werden. Eine solche Rückführung kann
die Gasübertragungsrate steigern, indem die Geschwindigkeit des Abwassers längs
des Strömungspfads 88 erhöht wird, jedoch ist es bevorzugt, das
Rückführungsverhältnis gering zu halten, um keine Tendenz zu einer
Mischströmungscharakteristik in dem Reaktor 80 hervorzurufen.
Sauerstoffhaltiges Gas wird jeder der dritten Einrichtungen
210 über deren Einlassleitung 216 zugeführt, die mit
einem oberhalb des aufzubereitenden Wassers angeordneten Einlasskrümmer
94 verbunden ist. Dadurch dass der Einlasskrümmer 94 oberhalb
des Wassers angeordnet ist, wird eine in einer beliebigen der dritten Einrichtungen
210 auftretende Undichtigkeit kein Wasser in den Verteiler oder in eine
der übrigen dritten Einrichtungen 210 eindringen lassen. Gas verlässt
jede der dritten Einrichtungen 210 durch deren mit einem Auslasskrümmer
95 verbundene Auslassleitung 218. Obwohl es nicht unbedingt erforderlich
ist, die Gase aufzufangen, die jede der dritten Einrichtungen 210 verlassen,
bietet dies dennoch einige Vorteile. Beispielsweise ist das Gas in dem Auslasskrümmer
95 möglicherweise erheblich mit flüchtigen organischen Verbindungen
angereichert, die im Inneren eines Gebäudes, in dem der Reaktor 80
untergebracht ist, Geruchsbelästigungen oder Gesundheitsrisiken hervorrufen
können. Diese Gase werden vorzugsweise weiter behandelt oder zumindest aus
dem Gebäudes ins Freie entlassen.
Vorzugsweise wird das Gas unter einem geeigneten Druck bereitgestellt,
so dass sich in dem aufzubereitenden Wasser keine Blasen bilden, und, eher bevorzugt,
beträgt dieser Druck weniger als 10 kPa. Dieser Druck wird von dem Druck des
aufzubereitenden Wassers ab der Tiefe von einem Meter überschritten. Vorzugsweise
befindet sich wenigstens die Hälfte der Fläche der dritten ebenen Elemente
226 unterhalb dieser Tiefe. Der Wasserdruck verhindert auf diese Weise
zumindest für die Hälfte der Oberfläche der Membranen 12
ein Ausbuchten.
Sauerstoff diffundiert durch die Membranen 12. Die auf diese
Weise diffundierte Menge an Sauerstoff reicht vorzugsweise aus, benachbart der ebenen
Elemente 226 einen aeroben Biofilm zu züchten, benachbart des aeroben
Biofilms einen anoxischen Biofilm zu züchten und das aufzubereitende Abwasser
in einem anaeroben Zustand zu halten. Ein derartiger Biofilm ermöglicht eine
gleichzeitige Nitrifizierung und Denitrifizierung. Eine Schütteleinrichtung
96 wird von Zeit zu Zeit aktiviert, um zu veranlassen, dass die ebenen
Elemente 226 akkumulierten Biofilm freigeben. Eine geeignete Schütteleinrichtung
basiert auf einer Serie von Grobblasendurchlüftern 98, die dem aufzubereitenden
Wasser ausreichend wenig Sauerstoff zuführen, um zu verhindern dass dieses
anaerob wird.
9 zeigt einen zweiten Reaktor 180 mit einem
Behälter 182, einem Einspeisungseinlass 184, einem Reinwasserauslass
186, einem Strömungspfad 188 und mehreren der ersten Einrichtungen
10. Die erste Einrichtung 10 ist lediglich als Beispiel gezeigt,
und die zweite Einrichtung 110 oder dritte Einrichtung 210 können
mit geeigneten Änderungen ebenfalls im Zusammenhang mit dem zweiten Reaktor
180 verwendet werden.
Jede der ersten Einrichtungen 10 wird durch ihre um Drähte
100 gewickelte Schlingen 30 oder durch an dem Behälter
182 befestigte Seile gehalten. Die Schlingen 30 und Drähte
100 halten jede der ersten Einrichtungen 10 in dem zweiten Reaktor
180 in einer Position, wobei das ebene Element 26 jeder ersten
Einrichtung 10 im Wesentlichen parallel zu dem Strömungspfad
188 angeordnet ist.
Die ersten ebenen Elemente 26 sind geeignet bemessen, um
zu dem Behälter 182 zu passen und um einen erheblichen Teil seines
Volumens ausfüllen. Wie die dritten ebenen Elemente 226 weisen die
ersten ebenen Elemente 26 keinen vorgefertigten oder starren Rahmen auf
und werden vorzugsweise maßgeschneidert angepasst, um eine effiziente Nutzung
des in dem Behälter 182 verfügbaren Raums zu erreichen. Die ersten
ebenen Elemente 26 können mit einer Dicke im Bereich von 0,25 bis
1 mm bemessen sein und sind in einem Abstand von 5 bis 15 mm nebeneinander angeordnet,
um eine Biofilmzüchtung und einen Abwasserstrom zwischen benachbarten ersten
ebenen Elementen 26 zu erlauben.
Der Behälter 182 ist tiefer als lang, und es ist bevorzugt,
einen geraden und im Wesentlichen vertikalen Strömungspfad 188 über
einen beträchtlichen Abschnitt des Behälters 182 hinweg mit minimalem
Mischen zu begünstigen. Dies wird erreicht, indem in Nähe der Enden und
Seiten des Behälters 82 ein minimaler Raum übrig gelassen wird,
während in Nähe der Ober- und Unterseite des Behälters
82 ein beträchtlicher Raum belassen wird. Aufzubereitendes Wasser
kann teilweise aus dem Reinwasserauslass 86 in den Einspeisungseinlass
84 zurückgeführt werden, jedoch ist es bevorzugt, die Rückführungsrate
gering zu halten.
Sauerstoffhaltiges Gas wird jeder ersten Einrichtungen 10
durch ihre Einlassleitung 16 zugeführt, die mit
einem oberhalb des aufzubereitenden Wassers angeordneten Krümmer
94 verbunden ist. Dadurch dass der Einlasskrümmer 94 oberhalb
des Wassers angeordnet ist, wird eine in einer beliebigen der ersten Einrichtungen
10 auftretende Undichtigkeit nicht dazu führen, dass Wasser in den
Verteiler oder in eine der übrigen ersten Einrichtungen 210 eindringen
kann. Die Auslassleitungen 18 sind oberhalb der Oberfläche des aufzubereitenden
Wassers an einer geeigneten Stelle, beispielsweise an dem Einlasskrümmers
94, befestigt. Vorzugsweise wird das Gas unter einem Druck von weniger
als 10 kPa zugeführt, und die ebenen Elemente 26 sind mehr als 1 m
tief in dem Behälter 182 angeordnet. Auf diese Weise wird der Gasdruck
von dem Druck des aufzubereitenden Wassers übertroffen, was ein Ausbeulen der
Membranen 12 verhindert. (Nicht gezeigte) Klebstofflinien, die vorzugsweise
nicht mehr als die Hälfte der Fläche der ebenen Elemente 26 betreffen,
können verwendet werden, um einen Teil der ebenen Elemente 26 zu verstärken,
falls diese nicht ausreichend tief angebracht werden können.
In einer Abwandlung wird ein durch das erste Element 10 strömender
Gasstrom erzeugt, indem an die Auslassleitungen 18 ein Saugdruck angelegt
wird, der vorzugsweise nicht mehr als 10 kPa unterhalb des atmosphärischen
Drucks liegt. Die Einlassleitungen 16 sind strömungsmäßig
mit der Atmosphäre verbunden. Durch dieses Verfahren wird die Gasdiffusionsrate
über die Membrane 12 geringfügig reduziert, jedoch ist unabhängig
von der Tiefe des ersten Elements 10 keine Verstärkung der Membran
12 (beispielsweise durch Klebstofflinien) erforderlich.
Sauerstoff diffundiert durch die Membranen 12 vorzugsweise
so, dass benachbart der ebenen Elemente 26 ein aerober Biofilm gezüchtet
wird, benachbart des aeroben Biofilms ein anoxischer Biofilm gezüchtet wird,
und das aufzubereitende Abwasser in einem anaeroben Zustand gehalten wird. Eine
zweite Schütteleinrichtung 196 wird von Zeit zu Zeit aktiviert, um
zu veranlassen, dass die ersten ebenen Elemente 26 akkumulierten Biofilm
freigeben. Eine geeignete Schütteleinrichtung basiert auf einer Serie von mechanischen
Mischern 102.
Andere Reaktoren.
Die oben beschriebene Einrichtung kann auch in abgewandelten Verfahren
oder Anordnungen verwendet werden. Beispielsweise kann Gasübertragung in eine
Flüssigkeit in einer Konfiguration mit totem Ende, d.h. ohne eine Auslassleitung
verwirklicht werden. In diesem Fall ist es allerdings bevorzugt, eine kleine Ablassentlüftung
vorzusehen, um Kondensation in dem freiliegenden Raum zu reduzieren und von der
Flüssigkeit ausgetragene Gase in den freiliegenden Raum der Einrichtung zu
entlüften. Um Gase aus einer Flüssigkeit zu entfernen, kann auch eine
Konfiguration mit totem Ende verwendet werden, bei der keine Einlassleitung vorgesehen
ist. Die Verwendung der Einrichtung in einigen anderen Anwendungen wird im folgenden
beschrieben.
a) Wasserentgasung und Vaporisation.
Bei der Wasserentgasung fließt Wasser, das aufgelöste Gase
wie Stickstoff, Sauerstoff oder Kohlendioxid enthält, in einen Behälter.
Ebene Elemente, wie sie oben beschrieben sind, werden in den Behälter getaucht.
Ein Reinigungsgas strömt durch das ebene Element, oder es wird ein Vakuum auf
das ebene Element angewandt (die Einlassleitung ist weggelas sen). In der Flüssigkeit
vorhandene Gase durchqueren die Membrane zu dem Innenraum des ebenen Elements, aus
dem sie über die Auslassleitung entfernt werden. Von den gelösten Gasen
abgereichertes Wasser verlässt den Behälter. Ein derartiges Verfahren
ist beispielsweise nützlich im Zusammenhang mit der Erzeugung von hochreinem
Wasser. Vaporisation wird mit einem ähnlichen Reaktor erreicht, allerdings
enthält das zugeführte Wasser flüchtige organische Verbindungen,
die zu dem Innenraum der ebenen Elemente diffundieren.
b) Befeuchtung
Bei einer Befeuchtung werden ebene Elemente in ein Wasserbad eingetaucht.
In die ebenen Elemente tritt trockene Luft ein. Wasserdampf durchquert die Membrane
zu dem Innenraum des ebenen Elements, und feuchte Luft verlässt die ebenen
Elemente.
c) Luftreinigung
Bei der Luftreinigung werden ebene Elemente in ein Wasserbad eingetaucht,
das mit Nährmittel angereichert ist, und es wird auf den ebenen Elementen ein
Biofilm gezüchtet. Luft, die flüchtige organische Verbindungen enthält,
strömt in die ebenen Elemente, und die flüchtigen organischen Verbindungen
diffundieren durch die Membranen der ebenen Elemente zu dem Biofilm. Aus den ebenen
Elementen tritt Luft aus, die arm an flüchtigen organischen Verbindungen ist.
Hybrider membrangestützter Biofilmprozess mit biologischer
Entfernung von Phosphor
12 zeigt einen Reaktor 410 gemäß
der Erfindung zur Aufbereitung von Abwasser mit einem zweiten Behälter
412, der in erste und zweite biologische Reaktionsabschnitte unterteilt
ist, die als ein membrangestützter Biofilm-(MSB = Membrane Supported Biofilm)-Abschnitt
414 bzw. ein belüfteter Abschnitt 416 bezeichnet werden.
Die beiden Abschnitte 414, 416 können in Form eines einzelnen
zweiten Behälters 412 oder als mehrere Behälter vorgesehen sein.
Der MSB-Abschnitt 414 weist ein oder mehrere Gasübertragungsmembranmodule
418 auf, die mit einer Sauerstoffzufuhr 420 verbunden sind. Die
Sauerstoffzufuhr 420 basiert gewöhnlich auf einer Pumpe, die Luft
aus der Atmosphäre oder aus einer Sauerstoffquelle oder einer Quelle für
mit Sauerstoff angereicherte Luft ansaugt. Die Sauerstoffzufuhr 420 führt
den Membranmodulen 418 ein sauerstoffhaltiges Gas unter einem Druck zu,
der bewirkt, dass Sauerstoff durch die Membranmodule 418 strömen.
Der Sauerstoff strömt durch die Membranmodule 418 aufgrund von Diffusion,
ohne Blasen zu erzeugen. Geeignete Konstruktionen für derartige Membranmodule
418 sind aus dem Stand der Technik bekannt. Beispiele sind in der US-Patentschrift
5 116 506 und in der vorstehenden Beschreibung der Einrichtung 10, der
zweiten Einrichtung 110 und der dritten Einrichtung 210 beschrieben.
Die Membranmodule 418 belegen zwischen 2 und 20 % des Volumens des MSB-Abschnitts
414. Der Rest des MSB-Abschnitts 414 ist in einem anaeroben Teil
des MSB-Abschnitts 414, der mit der Außenseite der Membranmodule
418 strömungsmäßig verbunden ist, durch anaeroben gemischten
Liquor 426 besetzt.
Aufzubereitendes gesiebtes Abwasser 422 strömt durch
einen Einlass 424 in den MSB-Abschnitt 414, in dem es Teil des
anaeroben gemischten Liquors 426 wird. Nährstoffe fördern in
dem anaeroben gemischten Liquor 426 in Zusammenwirken mit durch die Membranmodule
418 strömendem Sauerstoff das Wachstum eines Biofilms auf der Oberfläche
der Membranmodule 418. Die Sauerstoffzufuhr 420 wird geeignet
gesteuert, so dass ausreichend Sauerstoff zugeführt wird, um vorzugsweise in
unmittelbarer Nähe der Membranmodule 418 eine aerobe Zone in dem Biofilm
aufrecht zu erhalten. Die Sauerstoffzufuhr reicht allerdings nicht aus, um einen
vollkommen aeroben Biofilm zu erzeugen. Außerdem sind anoxische und mögliche
anaerobe Zonen in dem Biofilm vorzugsweise in Schichten vorhanden – die anoxische
Zone in einer Schicht benachbart zu der aeroben Schicht, und die anaerobe Zone,
falls überhaupt vorhanden, benachbart zu der anoxischen Zone. Die Sauerstoffzufuhr
reicht ebenfalls nicht aus, um den anaeroben gemischten Liquor 426, der
wenigstens in einem Bereich um die Membranmodule 418 herum in einem anaeroben
Zustand ist, mit Sauerstoff anzureichern. Der anaerobe gemischte Liquor
426 wird, um ein vollständiges Absetzen des anaeroben gemischten Liquors
426 zu verhindern, und um die Dicke des an den Membranmodulen
418 haftenden Biofilms zu kontrollieren, periodisch mittels des Betriebs
eines mechanischen Mischers 460, mittels Pumpen durch lokale Rückführungsschleifen
oder mittels Grobblasendurchlüftung (jeweils dazu eingerichtet, keine übermäßigen
Mengen von Sauerstoff in den anaeroben gemischten Liquor 426 zu übertragen)
in Bewegung gehalten.
Anaerober gemischter Liquor 426 strömt durch einen in
einer Trennwand 427 ausgebildeten Durchlasskanal zu dem belüfteten
Abschnitt 416, der in erster Linie eine aerober Abschnitt ist. Blasen
428 aus sauerstoffhaltigen Gas werden in den belüfteten Abschnitt
416 durch Diffusoren 430 eingeführt, die durch eine zweite
Sauerstoffzufuhr 432, gewöhnlich ein Gebläse, betrieben werden.
Die Blasen 428 sind vorzugsweise fein und übertragen Sauerstoff in
den anaeroben gemischten Liquor 426, wobei sie diesen in einen im Wesentlichen
aeroben gemischten Liquor 434 umwandeln. In einer Abwandlung können
in dem zweiten Abschnitt andere geeignete Belüftungsvorrichtungen oder Sauerstoffquellen
verwendet werden, die geeignet sind, um aerobe Bedingungen zu schaffen.
Ein Teil des aeroben gemischten Liquors 434 wird durch eine
in einem zweiten Durchlasskanal oder in einer Rückführschleife
438 angeordnete Pumpe 436 in den MSB-Abschnitt 414 zurückgegeben.
Anoxische Bedingungen werden in dem MSB-Abschnitt 414 in einem örtlich
begrenzten Bereich erzeugt, wo der rückgeführte aerobe gemischte Liquor
434 sich zunächst mit dem anaeroben gemischten Liquor 426
mischt. Ein weiterer Teil des aeroben gemischten Liquors 434 strömt
zu einem Klarifikator 440 (oder zu einer sonstigen Flüssigkeit-Feststoff-Trennvorrichtung,
beispielsweise zu einem Membranfilter) und wird in aufbereitetes Reinwasser
442 und abgesetzten Belebtschlamm 444 aufgeteilt. Ein Teil des
Schlamms 444 wird durch eine in einer zweiten Rückführschleife
448 angeordnete zweite Pumpe 446 in den MSB-Abschnitt
414 rückgeführt. Ein weiterer Teil des Schlamms 444
wird ausgeschieden oder als Überschussbelebtschlamm 445 weiter behandelt.
Der Klarifikator 440 und die zweite Schlammrückführschleife
448 können kleiner dimensioniert sein als ein Klarifikator in herkömmlichen
Belebtschlammsystemen, um den als ein Film an den Membranmodulen 418 haftenden
Teil der Gesamtbiomasse zu berücksichtigen. Desgleichen kann die Rückführschleife
438 kleiner dimensioniert sein als die aerob-anoxische Rückführung
in einem herkömmlichen Belebtschlammprozess für biologische Nährmittelentfernung,
da ein erheblicher Teil der Nitrifizierung und Denitrifizierung in dem an den Membranmodulen
418 haftenden Biofilm stattfindet.
Der MSB-Abschnitt 414 ist ein komplexer Reaktor mit mehreren
Reaktionszonen. Eine (gewöhnlich durch die Anwesenheit von aufgelöstem
Sauerstoff signalisiert) aerobe Reaktionszone ist in der Biofilmschicht auf den
Membranmodulen vorhanden. Anoxische Zonen oder Abschnitte (die gewöhnlich dadurch
angezeigt sind, dass NO3 anwesend, jedoch aufgelöster Sauerstoff
abwesend ist) existieren in der Biofilmschicht und in dem anaeroben gemischten
Liquor 426 dort, wo der rückgeführte aerobe gemischte Liquor
434 in den MSB-Abschnitt 414 eintritt. Eine (gewöhnlich durch
die Abwesenheit von NO3 und aufgelösten Sauerstoff signalisierte)
anaerobe Zone liegt im Allgemeinen in dem anaeroben gemischten Liquor
426 vor. Diese Zusammenstellung an Reaktionszonen ermöglicht in dem
MSB-Abschnitt 414 das Auftreten der folgenden Prozesse:
- – Eine grobe Entfernung von BOD oder COD erfolgt in dem Biofilm.
- – Eine grobe Entfernung von Stickstoff tritt in dem Biofilm mittels abwechselnder
Nitrifizierung und Denitrifizierung in dem aeroben und anoxischen Abschnitt des
Biofilms auf.
- – Eine verfeinerte Denitrifizierung erfolgt in dem anaeroben gemischten
Liquor 426.
- – Flüchtige Fettsäuren (VFA) werden durch Fermentation in dem
anaeroben gemischten Liquor 426 erzeugt.
- – Eine Freigabe von Phosphor und Assimilation von VFA durch Bio-Organismen
erfolgt in dem anaeroben gemischten Liquor 426.
- – Eine anaerobische Reduktion von Schlamm erfolgt in dem anaeroben gemischten
Liquor 426.
- – Partielle Sedimentation des anaeroben gemischten Liquors
426 erzeugt nahe der Oberfläche des aeroben gemischten Liquors
426 eine phosphorreiche Lösung.
Der blasendurchlüftete Abschnitt 416 ist ein einfacher
Reaktor, der jedoch dennoch mehrere Funktionen erfüllt, zu denen eine verfeinerte
Entfernung von COD und BOD, eine verfeinerte Nitrifizierung und biologische Phosphoraufnahme
gehören. Diese Prozesse ergänzen jene, die in dem MSB-Abschnitt
414 auftreten. Beispielsweise fördert ein periodische Überführen
von gemischtem Liquor zwischen einem anaeroben und einem aeroben Zustand die Schlammreduktion
durch Aufschließen. Der aufgenommene Phosphor wird mit dem Überschussbelebtschlamm
445 entsorgt. Das den Klarifikator 440 verlassende Reinwasser
442 weist auf diese Weise reduzierte Spiegel für sämtliche Stoffe
aus der aus COD, BOD, Stickstoff und Phosphor bestehenden Gruppe auf.
Hybrider membrangestützter Biofilmprozess mit chemischer
Phosphorentfernung
13 zeigt einen weiteren Reaktor 510 gemäß
der Erfindung, der dem Reaktor 410 in Konstruktion und Funktion ähnelt.
In dem dritten Reaktor 510 ist allerdings ein chemischer Ausfällungszweig
450 vorgesehen, der ein Fluid aus dem anaeroben gemischten Liquor
426 aufnimmt, und zwar vorzugsweise von der Oberseite des MSB-Abschnitts
414. Der Einlass zu dem chemischen Ausfällungszweig 450 ist
von dem Einlass 424 und dem Auslass aus der Rückführschleife
438 entfernt an geordnet, so dass der chemische Ausfällungszweig
450 Flüssigkeit aus einem tatsächlich anaeroben Teil des anaeroben
gemischten Liquors 426 empfängt. Weiter wird der anaerobe gemischte
Liquor 426 mit Ausnahme einer periodischen Beseitigung des Biofilms von
den Membranmodulen 418 nicht gerührt, mit der Folge, dass sich der
anaerobe gemischte Liquor 426 zum Teil absetzt. Die Flüssigkeit in
Nähe der Oberseite des MSB-Abschnitts 414 wird daher in der suspendierten
Biomasse reduziert sowie reich an aufgelöstem Phosphor, der durch suspendierte
Organismen freigegeben wird, die sich aus einer aeroben Umgebung (in dem belüfteten
Abschnitt 416) in eine anaerobe Umgebung bewegen. In einer Abwandlung kann
durch einen Klarifikator, eine Membrane oder eine sonstige Feststoff-Flüssigkeit-Trennvorrichtung
eine feststoffarme Flüssigkeit aus dem MSB-Abschnitt 414 extrahiert
werden, was zwar eine zusätzliche Ausrüstung erfordert, jedoch in dem
MSB-Abschnitt 414 kein Absetzen voraussetzt, so dass der Mischer
460 fortlaufend betrieben werden kann. Von derartigen Flüssigkeit-Trennvorrichtungen
stammende feststoffreiche Flüssigkeit wird an den dritten Reaktor
510 vorzugsweise im den belüfteten Abschnitt 416 rückgeführt.
Die nahe der Oberseite des MSB-Abschnitts 414 befindliche
Flüssigkeit fließt gewöhnlich aufgrund der Schwerkraft in eine Ausfällungsleitung
454, obwohl auch eine Pumpe verwendet werden kann. In die Ausfällungsleitung
454 werden Metallsalze 456 hinzu gegeben, um einen amorphen Schlamm
oder ein kristallines Material zu erzeugen, das in einem Klarifikator
458 oder einem sonstigen Präzipitattrennungsverfahren, beispielsweise
mittels eines Hydrozyklons, entfernt wird. Aufgrund der reduzierten Menge von suspendierter
Biomasse in der Flüssigkeit, die dem MSB-Abschnitt 414 entzogen wird,
und der höheren Konzentration von Phosphor gegenüber herkömmlichen
Belebtschlammsystemen mit chemischer Phosphorentfernung, lässt sich Phosphor
mit Dosen ausfällen, die eher an stöchiometrische Dosen der Metallsalze
heranreichen. Das sich ergebende Reinwasser kann entweder abgeführt oder zu
dem dritten Reaktor 510, vorzugsweise in den belüfteten Abschnitt
416 rückgeführt werden, und der sich ergebende Schlamm oder das
kristalline Material kann entsorgt oder weiter verarbeitet werden.
Das Entfernen von Phosphor in dem chemischen Ausfällungszweig
450 reduziert die Konzentration von Phosphor in dem Überschussbelebtschlamm
445. Hierdurch wird die Gefahr reduziert, dass Phosphor durch Schlammverarbeitung
freigegeben und zu dem dritten Reaktor 510 rückgeführt wird.
Nachdem ein geringeres Volumen an chemischen Schlamm abgesondert wird, lässt
sich dessen Phosphorgehalt leichter bewältigen.
Ähnliche Ausführungsbeispiele wie die oben beschriebenen
können in vielen abgewandelten Konfigurationen verwirklicht und gemäß
vielen abgewandelten Verfahren innerhalb der Lehre der Erfindung durchgeführt
werden, deren Schutzumfang in den folgenden Ansprüchen definiert ist.