DE102008007530A1

DE102008007530A1 - Rotationsverfahren und Reaktor zur biologischen Reinigung von Wasser, Prozesswasser und Abwasser

Info

Publication number: DE102008007530A1
Application number: DE200810007530
Authority: DE
Inventors: Bernd Rauch; Markus Dr. Geiger
Original assignee: MULTI UMWELTTECHNOLOGIE AG
Current assignee: MULTI UMWELTTECHNOLOGIE AG
Priority date: 2008-02-05
Filing date: 2008-02-05
Publication date: 2009-08-06

Abstract

Es ist die Aufgabe der Erfindung mit Hilfe von einem Rotationsreaktor das biochemische Potential von Biofilmen auf Trägerelementen mit großer Oberfläche optimal zu nutzen. Die notwendige Sauerstoffversorgung der Biofilme erfolgt in einer sauerstoffhaltigen Atmosphäre, indem die Trägerelemente mit Hilfe von gelochten Schöpfgefäßen abgesiebt, durch die sauerstoffhaltige Atmosphäre transportiert und wieder in den mit Wasser gefüllten Teil des Reaktors fallen. Anwendungsgebiet Das Anwendungsgebiet betrifft die Wasser- und Abwasseraufbereitung.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur biologischen Reinigung von Wasser, beispielsweise Abwasser, wobei ein Rotationsreaktor mit Trägermaterialien benutzt wird, bei dem als Trägermaterial Kunststoffelemente benutzt werden die mit Hilfe eines Schöpfgefäßes vom Wasser in die Gasatmosphäre transportiert werden und dort der wesentliche Gasaustausch stattfindet.
Es ist bekannt, Tauchkörper als Ansiedlungsflächen für einen biologischen Bewuchs zu verwenden ( WO 98/11025 ). Es werden senkrechte Kunststoffscheiben, die sich auf einer horizontalen Welle in geringen Abständen aufgereiht sind verwendet. Diese Tauchkörper werden Scheiben-Tauchtropfkörper genannt. Die Mikroorganismen haften auf den Scheiben und werden beim Durchgang durch das Abwasser mit den Schmutzstoffen in Kontakt gebracht und beim Durchgang durch die Luft mit dem nötigen Sauerstoff versorgt. Ebenso bekannt ist ein Walzen-Tauchtropfkörper ( DE 29802186 U1 ). Dieser besteht aus einer Wasser- und luftdurchlässigen Walze, die mit einer Vielzahl von Kunststoffelementen oder Körpern aus anderen Materialien in loser Schüttung voll gefüllt ist. Dadurch kann die Oberfläche des Materials größer sein als beim Scheibentauchkörper, nämlich zwei- bis dreimal so groß.
In dem Patent EP 0 793 622 B1 wird ein Trägermaterial und ein Verfahren zur Herstellung dieses Trägermediums beschrieben das dadurch gekennzeichnet ist, dass ein Teil der Poren zuvor geschlossene Zellen sind, die durch den Überdruck eines Gases in den Zellen aufgebrochen sind und dass die Scheiben oder Ringe ein Verhältnis zwischen Oberfläche und Volumen zwischen 120.000 und 150.000 m²/m³ haben. Wird ein solches Trägermaterial in einem Walzen-Tauchtropfkörper benutzt kommt es zu einer Sauerstofflimitierung der aktiven Biomasse im System. Damit kann das Potential des Trägermaterials nicht ausgenutzt werden.
Es ist die Aufgabe der Erfindung das biochemische Potential von Biofilmen auf Kunststoffelemente mit großer Oberfläche ( EP 0793622 B1 oder DE 102006019446 ) optimal zu nutzen und zwar dadurch, dass ein optimales Verhältnis der Substrate (u. a. ausreichend Sauerstoff) zur biochemischen Umwandlung von Schmutzstoffen in einem Rotationsreaktor zur Verfügung gestellt wird. Der erfindungsgemäße Rotationsreaktor besteht aus einem Schaufelrad oder Schöpfwerk welches aus einer mit Wasser gefüllten Wanne Kunststoffelemente absiebt und in eine sauerstoffhaltige Gasphase transportiert. Die Aufenthaltszeit der Kunststoffteile in der Gas- bzw. Wasserphase wird durch die Eintauchtiefe und die Geschwindigkeit des Schaufelrads bzw. Schöpfwerks bestimmt. Durch die Verwendung von Kunststoffelementen mit großer Oberfläche ist die Oberfläche im Rotationsreaktor wesentlich größer als im Walzen-Tauchkörper, nämlich 5 bis 150 mal so groß.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im Folgenden näher beschrieben. Die 1 und 2 zeigen gelochte Schaufeln (1) die an Seitenwangen (2) befestigt und auf einer zentralen Achse (3) gelagert sind. Alternativ dazu können auch frei bewegliche, hängende Schaufeln benutzt werden (3). Bei beiden Ausführungsformen ist es möglich ein inneres Mischblech (4 und 5(6)) zu verwenden.
6 zeigt das Verfahren und den Rotationsreaktor. Das Schaufelrad befindet sich in einem feststehenden Reaktionsbehälter der unten geschlossen ist. Über der Wasseroberfläche kann der Reaktionsbehälter offen oder mit einem Berührschutz ausgebildet sein. Abwasser fließt in den Reaktionsbehälter (7). Entsprechend der Höhe des Ablaufs (8) stellt sich ein Wasserspiegel (11) im Reaktionsbehälter ein. Im Reaktionsbehälter befindet sich Trägermaterial. Durch die Bewegung des Schaufelrades wird ein Teil des Trägermaterials durch die gelochten Schaufeln abgesiebt und aus dem Wasser in die Luftatmosphäre transportiert. Während der Aufenthaltszeit in der Luftatmosphäre diffundiert Sauerstoff in das dem Trägermaterial anhaftende Wasser. Dem Biofilm auf dem Trägermaterial steht nun Sauerstoff zur Oxidation der Abwasserschmutzstoffe zur Verfügung. Das Trägermaterial bleibt solange in der Schaufel bis es auf Grund der Neigungsänderung aus der Schaufel rutscht und in den mit Wasser gefüllten Trog zurückfällt (12). Die Mischbleche (6) sorgen für eine zusätzliche Durchmischung des Abwassers mit dem Trägermaterial im Reaktionsbehälter.
In einer weiteren Ausführung (7) kann ein (oder mehrere) Schaufelrad in einen allseitig offenen, beispielsweise aus Lochblech bestehende, Reaktionsbehälter (13) eingebaut werden der mit Hilfe von Schwimmkörpern (14) auf einer Wasseroberfläche schwimmt. Durch den Wasseraustausch zwischen Reaktionsbehälter und dem Gewässer (See, Teich, Fischzuchtbecken) kann der Rotationsreaktor direkt im zu reinigenden Medium eingesetzt werden.
Sollte die Sauerstoffversorgung aus der Luft nicht ausreichen um den Biofilm auf dem Trägermaterial ausreichend zu versorgen, so kann in einer weiteren Ausführungsform ein gasdichter Reaktionsbehälter verwendet werden (9, 17) der mit technischem Sauerstoff (16) versorgt wird.
10 und 11 zeigen einen Vollschnitt durch den Rotationsreaktor. Der Antrieb kann dabei über die zentrale Achse (10, 3, 18) oder indirekt über ein Reibrad, Ritzel oder Kettenrad (11, 19) erfolgen.

1: gelochte Schaufel (Schöpfgefäß)
2: Seitenwange
3: Achse, Antriebsachse
4: beweglich, frei hängend, gelochte Schaufel
5: Verbindung zwischen den Seitenwangen
6: inneres Mischblech
7: Zulauf
8: Ablauf
9: Reaktionsbehälter feststehend, unten geschlossen
10: Luftsauerstoff
11: Wasserspiegel
12: Trägermaterial
13: Reaktionsbehälter, allseitig offen, aus Lochblech
14: Schwimmkörper
15: Umwälzpumpe
16: techn. Sauerstoff
17: Reaktionsbehälter, gasdicht
18: Antrieb, direkt
19: Antrieb, indirekt über Reibrad, Ritzel, Kettenrad

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- WO 98/11025 [0002]
- DE 29802186 U1 [0002]
- EP 0793622 B1 [0003, 0004]
- DE 102006019446 [0004]

Claims

Verfahren und Reaktor zur biologischen Reinigung von Wasser unter Verwendung von festen Körpern, die in einem Reaktor im Schwebezustand und in ständiger Bewegung gehalten werden und an denen ein Biofilm haftet, dadurch gekennzeichnet, dass die festen Körper mit Hilfe eines gelochten Schöpfgefäßes aus dem Wasser abgesiebt, durch eine sauerstoffhaltige Atmosphäre transportiert und anschließend zurück in den mit Wasser gefüllten Teil des Reaktors zurückfallen.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei verschiedene Trägerelemente verwendet werden.
Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass das spezifische Gewicht der Trägerelemente in einem Bereich von 0,3 bis 1,4 g/cm³ liegt.
Verfahren nach Anspruch 1, 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass sich das spezifische Gewicht der verwendeten Träger unterscheidet.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis zwischen Trägerelement 1 und Trägerelement 2 zwischen 1% und 50% eingestellt werden kann.
Verfahren und Reaktor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Reaktor mit Hilfe von Schwimmkörpern auf einer Wasseroberfläche schwimmt.
Verfahren und Reaktor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Reaktionsbehälter gasdicht ausgeführt wird und mit technischem Sauerstoff begast wird.