DE102008029384A1

DE102008029384A1 - Trägermedium zur Immobilisierung von Mikroorganismen

Info

Publication number: DE102008029384A1
Application number: DE200810029384
Authority: DE
Inventors: Markus Dr. Geiger
Original assignee: MULTI UMWELTTECHNOLOGIE AG
Current assignee: MULTI UMWELTTECHNOLOGIE AG
Priority date: 2008-06-23
Filing date: 2008-06-23
Publication date: 2009-12-24

Abstract

Es ist die Aufgabe der Erfindung ein Trägermaterial zur Immobilisierung von Mikroorganismen zu schaffen mit Trägerelementen, auf denen sich Biofilme dauerhaft etablieren können, die lange Standzeiten auch in turbulenten aeroben und/oder anaeroben Flüssigkeitsströmen aufweisen und das eine an die Aufgabenstellung optimierte Porenverteilung und Dichte hat als bisher bekannt und entsprechend an die jeweilige Aufgabenstellung angepasst eine wesentlich höhere Raum-Zeit-Ausbeute sicherstellt. Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Fig. 1 als gebogene Scheibe dargestellt. Die Figur 2 zeigt einen Schnitt durch ein Trägerelement. In der äußeren Oberfläche befinden sich offene Poren. Die in der Kunststoffmatrix eingelagerten Gasblasen sind sichtbar. Das Anwendungsgebiet betrifft die Wasser- und Abwasseraufbereitung.

Description

Die Erfindung betrifft ein Trägermedium zur Immobilisierung von Biofilmen in einer Flüssigkeit, beispielsweise einem Wasser oder Abwasser, mit einer Vielzahl von Trägerelemente mit einer porösen Oberfläche.
Es ist bekannt, feste Körper, insbesondere Hohlkörpern, zur biologischen Reinigung von Abwasser, die im Schwebezustand und in ständiger Bewegung gehalten werden und an denen ein bakterieller Bewuchs haftet, zu verwenden ( DE 3017439 ). Geeignete Trägermaterialien wurden in der in der Folge beschrieben.
Ein solches Trägermedium ist beispielsweise aus der offen gelegten DE 40 22 522 A1 bekannt, die ein poröses Filtermaterial beschreibt, das aus harten Materialien bestehen kann, etwa Ton, Glas, Schaumglas, Perlit, Steingut, Keramiken, Porzellan und Quarz, es kann auch ein steifes und hartes Kunststoffmaterial verwendet werden. Das erwähnte Filtermaterial hat Poren in der Form von kapillaren Röhrchen, die die Wirkung haben, gleichzeitig eine nicht erwünschte, unkontrollierbare aerobische und anaerobische Reaktion zu erlauben.
In dem Patent GB 1,034,760 wird ein der Luft ausgesetztes Filter zum biologischen Reinigen von Abwasser beschrieben. Das Filter ist aus gepackten Elementen in der Form beispielsweise von Kugeln, Kuben, Ringen, Röhren, Kegeln, Gittern und Netzen gebildet. Für die Herstellung dieser Elemente werden inaktive expandierte polymere Materialien verwendet, beispielsweise Polyurethan, Polyvinylchlorid, Polystyren, Polypropylen oder Polyamid. Das Material kann steif sein, um die gepackten Filter ausreichend selbsttragend zu machen, jedenfalls müssen die Elemente eine solche Form haben, dass sie zu einem Filter gepackt werden können, wobei sie die Passage für Luft und Flüssigkeit durch den Filter erlauben. Dies schließt aus, dass die Elemente die Form von flachen Scheiben oder Kalotten haben, die durch ein Packen sich selbst aufeinander legen würden, das vollständig oder teilweise die Passage durch das Filter verhindern würde.
Es wird weiter angenommen, dass die Filterelemente, um einander in einem oder mehreren Bereichen abstützen zu können, während gleichzeitig ein ausreichend großer Abstand zwischen den Elementen vorhanden sein muss, um es dem Filter zu erlauben, effektiv zu wirken, eine so große räumliche Erstreckung haben, dass, ein dicker Biofilm gebildet wird, wo unkontrollierte aerobische und anaerobische Reaktionen stattfinden können.
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.
Es hat sich in vielen Labor- und Pilotversuchen gezeigt, dass mit diesem Trägermaterial mit einem Verhältnis zwischen Oberfläche und Volumen zwischen 120.000 und 150.000 m²/m³, aufgrund der kleinen Poren, der Substrataustausch (z. B. Kohlenstoff, Ammonium, Nitrat, Sauerstoff, Kohlendioxid, Methan) zwischen Biofilm und Wasser nicht optimal ablaufen kann. Darüber hinaus ist es aufgrund des im Trägermaterial eingeschlossenen Gasvolumens und der daraus resultierenden Dichte nicht möglich das Trägermaterial ohne erheblichen Energieaufwand ins Wasser einzumischen. Für viele Anwendungen in der Wasser- und Abwassertechnik (z. B. Denitrifikation, Nitrifikation, schwachbelüftete CSB-Stufen, Anaerobstufen) ist das Trägermaterial deshalb ungeeignet.
Es ist die Aufgabe der Erfindung ein Trägermaterial der eingangs genannten Art zu schaffen mit Trägerelementen, auf denen sich Biofilme dauerhaft etablieren können, die lange Standzeiten auch in turbulenten aeroben und/oder anaeroben Flüssigkeitsströmen aufweisen und die eine an die Aufgabenstellung optimierte Porenverteilung und Dichte aufweisen als bisher bekannt und deshalb eine wesentlich höhere Raum-Zeit-Ausbeute erzielt wird, bei gleichzeitig minimiertem Energieeintrag für die Durchmischung.
Diese Eigenschaften des Trägermaterials werden erreicht durch eine Porengröße von 10 bis 500 μm. Dadurch wird sichergestellt, dass immobilisierte Bakterien und/oder Pilze auch in den Poren einen weitgehend ungehinderten Zugang zu den Substraten haben und gleichzeitig deren Produkte (z. B. Kohlendioxid, Ammonium, Nitrat, Methan) weitgehend ungehindert ins umgebende Milieu abgegeben werden können. Die in der Kunststoffmatrix eingeschlossenen Gasblasen vermindern die Dichte des Trägermaterials und werden mit Hilfe von Zusätzen bei der Produktion (z. B. Kalziumkarbonat oder Bariumsulfat) kompensiert bzw. so eingestellt, dass die gewünschte Dichte erreicht wird.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben. Die 1 zeigt eine Ausführungsform des Trägermaterials als gebogene Scheibe. Die 2 zeigt einen Schnitt durch ein Trägerelement. In der äußeren Oberfläche befinden sich offene Poren. Die in der Kunststoffmatrix eingelagerten Gasblasen sind sichtbar.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 3017439 [0002]
- DE 4022522 A1 [0003]
- GB 1034760 [0004]
- EP 0793622 B1 [0006]

Claims

Ein Trägermaterial als Aufwuchsfläche für einen Biofilm in einer Flüssigkeit, bestehend aus einer Vielzahl von Kunststoffkörpern in Form von gebogenen Scheiben und/oder hyperbolischen Paraboloiden mit einer porösen Oberfläche, dadurch gekennzeichnet, dass der mittlere Porendurchmesser durch den Herstellungsprozess zwischen 10 bis 500 μm gezielt eingestellt werden kann, dass die Dichte der Trägerelemente entsprechend der Anwendung zwischen 0,7 und 2,5 g/cm³ eingestellt wird und dass die Scheiben und/oder Paraboloide ein Verhältnis zwischen Oberfläche und Volumen zwischen 2.000 und 100.000 m²/m³ haben.
Ein Trägermaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerteile eine Dicke zwischen 0,1 und 10 mm, insbesondere zwischen 0,5 und 5 mm haben.
Ein Trägermaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerteile rund sind und einen Durchmesser zwischen 5 und 50 mm haben.
Ein Trägermaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerteile eine Länge von 5 bis 50 mm und eine Breite zwischen 5 und 50 mm haben.