DE29521085U1 - Festbett-Bioreaktor zur anaeroben Behandlung von Abwässern - Google Patents
Festbett-Bioreaktor zur anaeroben Behandlung von AbwässernInfo
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Description
Festbett-Bioreaktoren zur anaeroben Behandlung von Abwässern
Die Erfindung betrifft einen Festbett-Bioreaktor zur anaeroben Behandlung von Abwässern.
Die Erfindung wird in der Abwasserbehandlung, insbesondere zur Vorbehandlung hochbelasteter Abwasser angewendet.
Aus der Literatur und der Praxis sind bereits verschiedene Verfahren und Bioreaktoren
zur anaeroben Behandlung von industriellen Abwässern bekannt. In der DE 33 16 720 A1 sind ein Fermenter und ein Verfahren beschrieben, wobei der
Fermenter aus mehreren, in Fließrichtung hintereinander angeordneten Kammern mit
abnehmendem Flüssigkeitsspiegel besteht. Die einzelnen Kammern sind mit Trägern für
den Bewuchs mit Mikroorganismen ausgerüstet. Der Zufluß kann über mehrere Kammern
verteilt erfolgen. Die Kammern sind mit Trennwänden versehen, die an ihrem unteren Ende Öffnungen für durchströmende Flüssigkeit und an ihrem oberen Ende
Gasstromlöcher aufweisen. Die ersten beiden Kammern weisen Abscheideräume auf, aus denen mitgeführtes festes Material abgezogen werden kann. Der Reaktor wird horizontal
durchströmt und die abgebaute Flüssigkeit wird nach dem Verlassen des Reaktors in zwei Teilströme aufgeteilt, wobei ein Teilstrom wieder in den Reaktor zurückgeführt
wird.
Aus der DE 34 14 999 A1 ist ein Verfahren bekannt, bei dem zusätzlich auch behandeltes
Substrat strömungsmäßig getrennt vom Filterbett im Aufwärtsstrom durch die Behandlungszone
geleitet und im oberen Bereich der Behandlungszone direkt aus dem Aufwärtsstrom abgezogen wird, wobei der Aufwärtsstrom an den fest fixierten Mikroorganismen
vorbeigeführt wird. Das Filterbett ist von mindestens einem Steigrohr durchsetzt,
das im oberen Bereich des Reaktors an die Ableitung für behandeltes Substrat angeschlossen
ist.
Zur Begünstigung der Transportvorgänge um die Mikroorganismen ist es aus der
DE 36 41 260 A1 bekannt, auf das durch den Reaktor hindurchströmende Wasser über
ein Pulspumpe eine Schwingung zu übertragen.
Eine ähnliche Lösung ist in der EP 0205 465 B1 beschrieben, gemäß der eine Relativbewegung
zwischen Substrat und der Bakterienbiomasse auf dem Trägermaterial rhythmisch erfolgt, während gleichzeitig das Substrat pfropfstromartig vom Eingang des
Filters zu dessen Ausgang bewegt wird. Dabei kommt es zu einer Überlagerung der
beiden Bewegungen.
Ferner sind ein Verfahren und die dazugehörige Vorrichtung zur Behandlung von Abwasser
bekannt {WO 91/16270), bei dem der Festbett-Bioreaktor durch Trennwände in mehrere Segmente unterteilt ist. Die ersten Segmente sind mit Packungen für den Aufwuchs
von Mikroorganismen gefüllt, die jeweils von oben nach unten, entgegen der aufwärtsströmenden feinverteilten Luft, vom Wasser durchströmt werden. Dazwischen
sind schmale Kammern für die Aufwärtsbewegung des Wasser angeordnet. Der sich anschließende
Schrägklärer zum Trennen des Schlammes vom geklärtem Wasser ist in den Behälter integriert. Die Anzahl, Größe und Anordnungen der einzelnen Bioreaktoren bzw.
Segmente werden bestimmt durch die Durchflußrate bzw. die Abbaurate bzw. die Zielstellung
der Reinigung. Die Segmentierung ist unflexibel und fest. Die Anordnung von Bioreaktoren und Schrägklärem in einem Behälter schränkt die Flexibilität entscheidend
ein. Mit der Erweiterung der biologischen Stufe geht eine zwangsläufige proportionale
Erweiterung des Schrägklärers einher und verlangt demzufolge eine völlig neue Behältergröße.
Aus der WO 92/00464 ist ein Festbett-Bioreaktor bekannt, mit dem eine zweistufige Behandlung
des Abwassers durchgeführt wird. Die einzelnen Stufen umfassen Trägerpakete, die aus einzelnen Festbettelementen bestehen, die parallel zur Strömungsrichtung
angeordnet sind. Die Elemente sind konzentrisch ringförmig im Trägerpaket angeordnet, wobei die einzelnen Ringe unterschiedliche Durchmesser aufweisen, so daß
in den übereinander befindlichen Paketen sich jeweils Platte über Zwischenraum und
umgekehrt befinden. In den Zwischenräumen zwischen den Paketen erfolgt eine Absaugung
und Wiederzufuhr, so daß durch eine frei wählbare Kombination der schlaufenartig
durchströmten Pakete die Geschwindigkeit variiert werden kann. Durch entsprechende
Prallplatten und der Hauptstromrichtung entgegengerichtete Eintrittsöffnungen soll eine
gute regelmäßige Gleichverteilung der Flüssigkeitsmenge über dem Reaktorquerschnitt
erzielt werden, wobei eine Rückvermischung stattfindet.
Der Nachteil der bekannten Verfahren und Bioreaktoren besteht darin, daß mit diesen
nur eine zweistufige Verfahrensweise realisierbar ist. Die Reaktorgrößen werden im
voraus festgelegt und ermöglichen somit keine nachträgliche Korrektur bzw. Anpassung
an die tatsächlich vorhandenen Prozeßbedingungen, wie z. B. Volumenstrom und Konzentration.
Der Wartungsaufwand ist relativ groß und es treten lange Stillstandszeiten auf, z.B. bei
der Regenerierung einer durch zu hohe Schadstoffkonzentrationen gestörten Biologie.
Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, einen Festbett-Bioreaktor zur anaeroben Behandlung
von Abwässern zu schaffen, der eine variable Anpassung an die jeweiligen sich verändernden Prozeßbedingungen ermöglicht, sich durch eine effektive Betriebsweise
auszeichnet, nahezu ohne Stillstandszeiten arbeitet, kostengünstig herstellbar ist
und bei dem die Behälter bzw. Module während des Betriebes ausgetauscht werden können.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale
gelöst. Weitere Ausgestaltungsvarianten der Erfindung sind in den Ansprüchen 2 bis 6
angegeben.
Der Festbett-Bioreaktor besteht aus mehreren zu einer Kaskade zusammengeschlossenen,
austauschbaren, identischen Behältern mit einer konstanten Querschnittsfläche, wobei die einzelnen Behälter jeweils über die Zu- oder Abflußöffnung
miteinander in Verbindung stehen und einen gemeinsamen kompartimentierten, durchströmbaren
Reaktionsraum bilden und der Zwischenraum zwischen Zu- und Ablauf in den einzelnen Behältern zumindest teilweise mit einem wasserdurchlässigen Aufwuchsmittel
für Mikroorganismen gefüllt ist. Die einzelnen Behälter weisen jeweils einen Gasraum oberhalb des Biofilters mit mindestens einer Gasaustrittsöffnung auf. Vorteilhafterweise
sind die Gasaustrittsöffnungen der einzelnen Behälter über eine gemeinsame Sammelleitung miteinander verbunden. Zwei benachbarte Behälter stehen jeweils
über eine oberhalb oder unterhalb des Biofilters angeordnete Öffnung oder Leitung
miteinander in Verbindung. Innerhalb einer Kaskade ist eine fortlaufend konstante
Strömungsrichtung vorgegeben. Der Zulauf eines jeden Behälters ist mit einem flächenförmigen
Verteiler verbunden. Die Aneinanderreihung gleichgestalteter Reaktionsräume, die von dem zu behandelnden Abwasser nacheinander und unter Ausschluß der Rückvermischung
durchströmt werden, führt mit dem schrittweisen Abbau der darin enthaltenen Verbindungen zu einem Konzentrationsgefälle dieser Wasserinhaltsstoffe. Darüber
hinaus beeinflussen entstehende Intermediate die vorangegangenen Reaktionen nicht,
da sie im Verlauf ihrer Bildung aus dem jeweils aktuellen Reaktionsraum in den darauffolgenden überführt werden, indem sie dem weiteren Abbau durch andere, der
neuen Stoffzusammensetzung angepaßte Mikroorganismen unterliegen. Aus dieser Anordnung und Ausbildung der Behälter entsteht eine Reaktionskaskade, die neben
dem üblichen Konzentrationsgefälle durch eine fortwährende Veränderung der Zusammensetzung des Mediums durch Abbau von Schadstoffen und Entstehen von
Stoffwechselprodukten charakterisiert ist. Bei ausreichender Länge einer solchen
Kaskade ist es möglich, alle Stufen des anaeroben Abbaus zu integrieren. Aufgrund der
Gleichgestaltigkeit des gesamten Reaktionsraumes - ungeachtet des darin ablaufenden
Prozesses - ist es unerheblich, welchem Anteil die einzelnen Teilstufen der Faulung an
der Gesamtverweilzeit einnehmen. In Abhängigkeit des Fortschrittes der Metabolisierung,
von der Hydrolyse über die Versäuerung, die Acetogenese bis hin zur Methanbildung,
siedeln sich in dem jeweils entstehenden Milieu die dafür notwendigen Mikroorganismenpopulationen
an. Die zu einer Reaktionskaskade zusammengeschalteten Behälter ergeben einen Reaktionsraum, der trotz seiner langgestreckten meanderförmigen
Bauweise über eine Kompartimentierung verfügt, die eine Rückvenmischung ausschließt. Auf diese Weise können sich, in Abhängigkeit von der Reaktionsgeschwindigkeit
in den einzelnen Stufen des anaeroben Prozesses, die jeweils den Teilprozeß bewirkenden Mikroorganismen in räumlicher Folge anordnen. Durch
Vor-, Zwischen- oder Nachschaltung weiterer Elemente läßt sich das Volumen des gesamten Reaktors, aber vor allem der einzelnen, fließend ineinander übergehenden
Stufen, beliebig variieren. Die Zwangsführung des Abwassers durch den kompartimentierten
Reaktor unter Ausschluß der Rückvermischung führt über den gesamten Reaktionsweg zu einer Ausbildung unterschiedlicher Biozönosen entsprechend der
Sequenz des anaeroben Abbaus. Der durchgehend einheitliche Reaktionsraum ermöglicht
eine, der Geschwindigkeit der einzelnen Teilprozesse angepaßte Dimensionierung durch Anfügen oder Weglassen von Behältern bzw. Modulen. Die Behälter bzw. Module
sind in standardisierter Baugröße kostengünstig herstellbar und können bei fortlaufendem
Betrieb innerhalb der Reaktorkaskade ausgetauscht werden. Die zeitweilig beliebige
Entkopplung von Modulen in der Reaktorkaskade und deren unabhängiger Betrieb unter
den jeweiligen, ihrer Stellung im mehrstufigen Prozeß des anaeroben Abbaus entsprechenden
Bedingungen reduziert die Zeiträume bei Inbetriebnahme und schließt Stillstandszeiten bei der Regenerierung einer, etwa durch zu hohe Schadstoffkonzentrationen,
gestörten Biologie aus. Die standardisierten Behälter bzw. Module sind besonders
gut für einen Einsatz mobiler Abwasserbehandlungsanlagen geeignet. Zur Erhöhung der Konzentration und zur räumlichen Fixierung des am Stoffumsatz beteiligten
Belebtschlammes ist es notwendig, den Reaktionsraum mit einem Festbett zu füllen. Die
Festbettelemente können mit bereits vorkultiviertem Biofilm ausgerüstet sein, um den im
allgemeinen langsam verlaufenden Anfahrprozeß zu beschleunigen. Auch das Einfügen von Modulen mit bereits vorkultiviertem Biofilm in die jeweiligen
Prozeßstufen ermöglicht eine effektive Behandlung von Abwässern.
Die Erfindung soll nachstehend näher erläutert werden. In der zugehörigen Zeichnung
zeigen
Fig. 1 ein einzelnes Modul einer Reaktorkaskade in vereinfachter Darstellung als
Vorderansicht,
Fig. 2 einen Schnitt gemäß der Linie A-A in Figur 1, Fig. 3 die Anordnung einer Reaktorkaskade in schematischer Darstellung im
Querschnitt,
Fig. 4 eine Seitenansicht der Reaktorkaskade gemäß Fig. 3.
Fig. 4 eine Seitenansicht der Reaktorkaskade gemäß Fig. 3.
Das in den Figuren 1 und 2 dargestellte Anaerob-Festbett-Modul besteht aus einem
rechteckigen offenen Behälter 1, der mit einem Deckel 2 verschließbar ist. Der Behälter 1
weist einen in Relation zum Volumen kleinen Querschnitt auf, wobei ein bevorzugtes
Verhältnis der Maße Höhe/Länge/Breite 10/8/1 ist. An einer der beiden Schmalseiten des
Behälters 1 sind jeweils Stutzen 3 und 4 für die Zu- bzw. Abführung des flüssigen
Mediums vorgesehen. Der Stutzen 3 befindet sich oberhalb des Festbettes 5 und der
Stutzen 4 unterhalb des Festbettes S. Die Stutzen 3,4 dienen je nach der gewählten
Strömungsrichtung des zu behandelnden Mediums, entweder vertikal aufwärts oder vertikal
abwärts, als Zu- bzw. Abfluß. Innerhalb einer Kaskade, wie in den Figuren 3 und 4
dargestellt, sind die beiden unmittelbar nebeneinander liegenden Stutzen 3, 3' und 4, 4'
zweier Behälter 1 über Schlauchleitungen oder Rohrverbindungen 6 miteinander verbunden.
Innerhalb einer Reaktorkaskade dient z.B. der Stutzen 3 des ersten Behälters als
Zulauf- und der Stutzen 3' des letzten Behälters als Ablauf. Der Zulaufstutzen 3 des
ersten Behälters 1 innerhalb der Reaktorkaskade ist mit einem Verteilungselement 7, z.B.
einer Verteilungsrinne oder einem mit Öffnungen versehenen Verteilungsrohr, verbunden,
um eine gleichmäßige Verteilung des flüssigen Mediums zu gewährleisten. Das Verteilungselement, das leicht herausnehmbar angeordnet ist, erstreckt sich in etwa
mittig über die gesamte Länge des Behälters. Der Reaktionsraum 8 der einzelnen Module
ist mit einem Festbett S, z.B. als Schüttung oder Packung, ausgefüllt. In dem Festbett
siedeln sich die entsprechenden Mikroorganismen an und das Festbett wirkt als Biofilter.
Die Festbettelemente 5 können auch bereits mit einem vorkultivierten Biofilm an Mikroorganismen beimpft sein. Dadurch wird eine Beschleunigung des an sich langsam
verlaufenden Anfahrprozesses bewirkt.
Wie in den Figuren 3 und 4 gezeigt, können mehrere Module bzw. Behälter 1 flexibel in
Reihenschaltung miteinander verbunden sein. Innerhalb einer solchen Reaktorkaskade
wird somit ein annähernd gleichgestaltiger Reaktionsraum gebildet. Der innerhalb der
Reaktorkaskade bewirkte meanderförmige Strömungsverlauf gewährleistet eine Kompartimentierung
und schließt eine Rückvermischung aus.
Auf diese Weise können sich, in Abhängigkeit der Reaktionsgeschwindigkeit in den
einzelnen Stufen des anaeroben Prozesses, die jeweils den Teilprozeß bewirkenden
Mikroorganismen in räumlicher Folge anordnen.
Im Deckel 2 eines jeden Behälters 1 befindet sich eine Öffnung 9 zum Austritt des sich
während des anaeroben Prozesses bildenden Gases. Die Gasaustrittsöffnungen 9 der
einzelnen Behälter 1 können über eine gemeinsame Sammelleitung 10 miteinander verbunden
sein. Im Bereich der Austrittsöffnung der Sammelleitung 10 kann dann noch ein
gesonderter Geruchsfilter vorgesehen sein.
In bestimmten Anwendungsfällen kann es auch vorkommen, daß die Behälter bzw.
Module ohne Deckel betrieben werden. Der Deckel 5 kann entweder lose aufgesetzt werden, z.B. wenn eine Denitrifikation erfolgen soll, oder gasdicht verschlossen sein,
wenn eine Faulung bewirkt werden soll. Jeder Behälter bzw. jedes Modul besitzt über
dem Boden eine verschließbare Öffnung zur Entfernung des abgesetzten Schlamms. Der Ablauf des Verfahrens zur anaeroben Behandlung ist folgender. Eine größere Anzahl
an Behältern, in der Regel sind es mehr als 20, werden miteinander zu einer Kaskade
verbunden, wobei die Behälter jeweils mit der Breitseite zueinander stehen. Nach der
Montage der Behälter werden die Festbettelemente eingesetzt und die jeweiligen Deckel
aufgesetzt. Die Festbettelemente können bereits mit den erforderlichen Mikroorganismen
beimpft sein. Dabei können innerhalb einer langen Reaktionskaskade verschiedene Prozeßbereiche gebildet werden, in denen das zu behandelnde flüssige Medium in einem
Zyklus einer Hydrolyse, Versäuerung, Acetogenese und Methanogenese unterworfen werden kann.
Das über den Zulaufstutzen eingeleitete zu behandelnde Abwasser wird im ersten Modul
bzw. Behälter gleichmäßig über dem Festbettelement verteilt und strömt nach unten,
wobei eine Strömungsgeschwindigkeit von mindestens 0,5 mm/s eingehalten werden sollte. Die Strömungsrichtung im ersten Modul ist vertikal abwärts. Das Abwasser strömt
durch das untere Verbindungsstück in den zweiten Behälter und infolge der aufrechterhaltenen
Strömungsgeschwindigkeit wird das Festbett von unten nach oben durchströmt. Dieser Vorgang wird alternierend bis zum letzten Modul weitergeführt. Während
des Durchströmens des Abwassers durch die Festbettelemente siedeln sich in diesen
die für den anaeroben Prozeß benötigten Mikroorganismen an und bilden die erforderliche
Organismendichte.
Zum Anfahren des Prozesses können einzelne Bereiche des Reaktionsraumes gemäß der
zu erwartenden Teilprozesse des anaeroben Abbaus mit dem zu behandelnden Abwasser
bzw. im letzten Drittel mit Essigsäure im Kreislauf vorkultiviert werden. Alternativ
ist auch eine kontinuierlich Verfahrensweise möglich, indem, beginnend mit einer oder
• · &zgr;·°.
wenigen Kammern, schrittweise eine Kammer nach der anderen bis zu vollen Kaskade
einbezogen wird.
Im stationären Betriebszustand durchströmt dann das zu behandelnde Abwasser kontinuierlich
die einzelnen Prozeßstufen, in denen sich der Abbau der Schadstoffe vollzieht. Das erfindungsgemäße Verfahren wird bevorzugt zur Vorbehandlung von hochbelasteten
Abwässern eingesetzt, deren Inhaitsstoffe ausreichend gut biologisch abbaubar sind. Insbesondere für eine nachfolgende aerobe Behandlung mit Hilfe von Festbett-Technik
ist eine weitgehende Senkung des "Biologischen Sauerstoffbedarfes" (BOD) notwendig, um eine Verstopfung der Aufwuchskörper durch übermäßigen Zuwachs an
Mikroorganismen zu vermeiden.
Die geringere Energieausbeute des anaeroben gegenüber dem aeroben Stoffwechsel
führt - auch bei Einsatz des erfindungsgemäßen Bioreaktors - durch geringe Zunahme
des Biofilms zu ausreichend langen Standzeiten. Andererseits erhöht die Immobilisierung
anaerober Bakterien, ungeachtet der geringeren Wachstumsgeschwindigkeit dieser Spezies, die für den Prozeß notwendige Organismendichte im Reaktionsraum.
Neben der Reduzierung organischer Schadstoffe ist das Verfahren auch hervorragend
zur Denitrifizierung geeignet.
Das zu behandelnde Abwasser weist folgende Schadstoffbelastungen auf
(Durchschnittswerte):
| CSB | 3700 | mg/l |
| Fette | 650 | mg/l |
| Eiweiß | 3800 | mg/l |
| Nitrat | 25 | mg/l |
| Ammonium | 450 | mg/l |
| Phosphat | 85 | mg/l |
Das Abwasser wird kontinuierlich in einem Festbett-Bioreaktor der zuvor beschriebenen
Art behandelt.
Dieser besteht aus einer Reaktorkaskade mit 36 Modulen, die miteinander verbunden
sind. Die einzelnen Festbettelemente bestehen aus strukturierten Kunststoffpackungen
(tiefgezogene PVC-Folie einer Dicke von 0,2 bis 0,4 mm), die zickzackförmig senkrecht
verlaufende Kanäle mit einem Querschnitt von ca. 20 &khgr; 20 mm aufweisen und eine spezifische
Oberfläche von 200 m2/m3 haben.
Das Abwasser durchströmt das erste Festbettelement vertikal abwärts und das zweite
Festbettelement vertikal aufwärts und in analoger Weise alle weiteren Elemente. Die
Strömungsgeschwindigkeit beträgt 0,5 mm/s.
Die einzelnen Festbettelemente sind bereits mit einem Biofilm vorkultiviert, der aus dem
Abwasser des Schlachthofes isoliert wurde. Im ersten Drittel der Kaskade ist das Abwasser
mit dem Biofilm und im zweiten Drittel der Kaskade mit Essigsäure angereichert. Der Biofilm enthielt u.a. Spezies der Gattung Enterobacter, Klepsiella, Pseudomonas,
Salmonella, Shigella, Proteus, Clostridium, Streptococcus und Staphylococcus.
Die einzelnen Prozeßstufen des anaeroben Abbaus, identifiziert anhand des Vorkommens
typischer Organismen und entsprechenden Stoffwechselprodukten in den einzelnen Festbettbereichen, finden in folgenden Modulen statt:
Hydrolyse 1 bis 14 (von 1 bis 6 fand eine Auszehrung des Restsauerstoffes
statt)
Versauern ng 12 bis 22
Acetogenese 20 bis 33
Methanogenese beginnend ab 34.
Mit beginnender Methanogenese wurde die Behandlung abgebrochen, da für die Versuchsreihe
keine weiteren Module zur Verfügung standen.
Während der stationären Betriebsphase haben sich in den Kammern 20 bis 36 zunehmend
Anaerobier und nitratabbauende Spezies etabliert, während Vertreter der Gattungen
Enterobacter, Klebsiella, Pseudomonas und Proteus in allen Bereichen der Kaskade
nachgewiesen werden konnten. Im stationären Betriebsprozeß beträgt die mittlere
Verweilzeit des behandelten Abwassers 6 Stunden.
Das aus dem letzten Modul der Reaktionskaskade austretende Abwasser weist noch folgende
Schadstoffbelastungen auf:
| CSB | 1250 mg/l |
| Fette | 148 mg/l |
| Eiweiß | 270 mg/l |
| Nitrat | 11 mg/l |
| Ammonium | 536 mg/l |
| Phosphat | 46 mg/l. |
1 ·*
Infolge der durch den anaeroben Prozeß eingetretenen Schadstoffreduzierungen kann
das behandelte Abwasser einer aeroben Nachbehandlung zugeführt werden.
25001 keramischer Füllkörper einer Adsorptionskolonne, die zur Abgasreinigung eingesetzt
waren, wurden nach der Demontage zerkleinert und gewaschen. Das anfallende
Abwasser wies eine Nitratbelastung von 200 bis 100 mg/l auf. Das Abwasser wurde in einem Festbett-Bioreaktor der zuvor beschriebenen Art behandelt.
Die Reaktorkaskade und die Festbettelemente entsprechen in ihrem Aufbau und der Struktur dem Bioreaktor gemäß Beispiel 1, die Festbettelemente wurden jedoch nicht
mit einem Biofiim vorkultiviert.
Da im Rahmen der Analyse des Abwassers in diesem ein Mangel an organischen Verbindungen
festgestellt wurde, wurde dem Abwasser als Energie- und Kohlenstoffquelle Methanol in einer Konzentration von 1g/l zudosiert, das während des Behandlungsprozesses
vollständig umgesetzt wird.
Das Abwasser wurde mit einer Strömungsgeschwindigkeit von 0,5 mm/s durch den Bioreaktor
geleitet und die mittlere Verweilzeit des Abwassers betrug 10 Stunden. Das aus dem Bioreaktor austretende behandelte Abwasser wies nur noch eine Nitratbelastung
von 8 + 6 mg N/l auf.
Aus dem direkten Vergleich mit Ergebnissen in einem gerührten Reaktor - in dem mit
übereinstimmenden Parametern in Temperatur, pH-Wert, Konzentration der Inhaltsstoffe
und Mikroorganismendichte für diese Abbauleistungen mehr als 24 Stunden benötigt
wurden - und der ermittelten Konzentrationen in den einzelnen Kammern der Reaktorkaskade
zeigt sich, daß die Beschleunigung des Prozesses in diesem Fall durch den entstehenden Konzentrationsgradient - infolge des Ausschlusses der Rückvermischung
- hervorgerufen wird.
Claims (6)
1. Festbett-Bioreaktor zur anaeroben Behandlung von Abwässern, bestehend aus
einem gasdichten Behälter mit einer Zufluß- und einer Abflußöffnung sowie einer Gasaustrittsöffnung und einem zwischen der Zu- und Abflußöffnung angeordneten
Biofilter, dadurch gekennzeichnet, daß der Reaktor aus mehreren zu einer Kaskade
zusammengeschlossenen, austauschbaren, identischen Behältern (1) mit einer konstanten Querschnittsfläche besteht, wobei die einzelnen Behälter (1) jeweils über
die Zu- oder Abflußöffnung (3, 31, 4, 41) miteinander in Verbindung stehen und einen
gemeinsamen kompartimentierten, durchströmbaren Reaktionsraum (8) bilden und
der Zwischenraum zwischen Zu- und Ablauf in den einzelnen Behältern zumindest teilweise mit einem wasserdurchlässigen Aufwuchsmittel für Mikroorganismen gefüllt
ist.
2. Bioreaktor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Behälter
jeweils einen Gasraum oberhalb des Biofilters mit mindestens einer Gasaustrittsöffnung
(9) aufweisen.
3. Bioreaktor nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die
Gasaustrittsöffnungen (9) der einzelnen Behälter (1) über eine gemeinsame Sammelleitung
(10) miteinander verbunden sind.
4. Bioreaktor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwei benachbarte
Behälter (1) jeweils über eine oberhalb oder unterhalb des Biofilters angeordnete
Leitung (3, 3', 4, 4') miteinander in Verbindung stehen.
5. Bioreaktor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb
einer Kaskade eine fortlaufend konstante Strömungsrichtung vorgegeben ist.
6. Bioreaktor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Zulauf
eines jeden Behälters (1) mit einem flächenförmigen Verteiler (7) verbunden ist.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE29521085U DE29521085U1 (de) | 1995-03-15 | 1995-03-15 | Festbett-Bioreaktor zur anaeroben Behandlung von Abwässern |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE29521085U DE29521085U1 (de) | 1995-03-15 | 1995-03-15 | Festbett-Bioreaktor zur anaeroben Behandlung von Abwässern |
| DE19509294 | 1995-03-15 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE29521085U1 true DE29521085U1 (de) | 1996-11-14 |
Family
ID=26013378
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE29521085U Expired - Lifetime DE29521085U1 (de) | 1995-03-15 | 1995-03-15 | Festbett-Bioreaktor zur anaeroben Behandlung von Abwässern |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE29521085U1 (de) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE10350503A1 (de) * | 2003-10-29 | 2005-06-16 | Herding Gmbh Filtertechnik | Reaktor zur anaeroben Abwasserbehandlung |
| DE102007024378A1 (de) * | 2007-05-23 | 2008-12-11 | Wilhelm Gantefort | Fermenter zur Erzeugung von Biogas aus pumpbarem organischen Material |
| DE102012104320A1 (de) * | 2012-05-18 | 2013-11-21 | Edwin Bailer | Faulbehältereinheit |
| WO2014114378A1 (en) * | 2013-01-23 | 2014-07-31 | Zufiaur Fernandez De Beto O Alfredo | Multi-compartment device for the treatment of vertical flow wastewater |
| DE102007020443B4 (de) * | 2007-04-27 | 2016-01-07 | Martin Horn | Verfahren zur in situ-Entsäuerung schwefelsauren Wassers in einem Gewässer |
| CN116478815A (zh) * | 2023-04-24 | 2023-07-25 | 江苏大学 | 一种餐厨垃圾连续发酵制备中链羧酸的方法及装置 |
| DE102022000244A1 (de) | 2022-01-24 | 2023-07-27 | Haase Tank Gmbh | Biogasfermenter mit wabenförmigem Festbett |
-
1995
- 1995-03-15 DE DE29521085U patent/DE29521085U1/de not_active Expired - Lifetime
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE10350503A1 (de) * | 2003-10-29 | 2005-06-16 | Herding Gmbh Filtertechnik | Reaktor zur anaeroben Abwasserbehandlung |
| DE102007020443B4 (de) * | 2007-04-27 | 2016-01-07 | Martin Horn | Verfahren zur in situ-Entsäuerung schwefelsauren Wassers in einem Gewässer |
| DE102007024378A1 (de) * | 2007-05-23 | 2008-12-11 | Wilhelm Gantefort | Fermenter zur Erzeugung von Biogas aus pumpbarem organischen Material |
| DE102007024378B4 (de) * | 2007-05-23 | 2009-06-04 | Beck, Jürgen, Dr. | Fermenter zur Erzeugung von Biogas aus pumpbarem organischen Material |
| WO2008142007A3 (de) * | 2007-05-23 | 2009-07-16 | Wilhelm Gantefort | Fermenter zur erzeugung von biogas aus pumpbarem organischen material |
| EA016682B1 (ru) * | 2007-05-23 | 2012-06-29 | Вильгельм Гантефорт | Ферментер для получения биогаза из поддающегося перекачке насосом органического материала |
| US8877490B2 (en) | 2007-05-23 | 2014-11-04 | Wilhelm Gantefort | Fermenter for generating biogas from pumpable organic material |
| DE102012104320A1 (de) * | 2012-05-18 | 2013-11-21 | Edwin Bailer | Faulbehältereinheit |
| WO2014114378A1 (en) * | 2013-01-23 | 2014-07-31 | Zufiaur Fernandez De Beto O Alfredo | Multi-compartment device for the treatment of vertical flow wastewater |
| DE102022000244A1 (de) | 2022-01-24 | 2023-07-27 | Haase Tank Gmbh | Biogasfermenter mit wabenförmigem Festbett |
| CN116478815A (zh) * | 2023-04-24 | 2023-07-25 | 江苏大学 | 一种餐厨垃圾连续发酵制备中链羧酸的方法及装置 |
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