CZ305698B6 - Nosič biomasy pro bioreaktor - Google Patents
Nosič biomasy pro bioreaktor Download PDFInfo
- Publication number
- CZ305698B6 CZ305698B6 CZ2014-484A CZ2014484A CZ305698B6 CZ 305698 B6 CZ305698 B6 CZ 305698B6 CZ 2014484 A CZ2014484 A CZ 2014484A CZ 305698 B6 CZ305698 B6 CZ 305698B6
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- biomass
- linear
- immobilizing
- structures
- carrier according
- Prior art date
Links
- 239000002028 Biomass Substances 0.000 title claims abstract description 129
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 claims abstract description 62
- 230000003100 immobilizing effect Effects 0.000 claims description 40
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims description 38
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 claims description 19
- 239000012783 reinforcing fiber Substances 0.000 claims description 19
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 8
- 229920001410 Microfiber Polymers 0.000 claims description 6
- 230000002209 hydrophobic effect Effects 0.000 claims description 6
- 239000003658 microfiber Substances 0.000 claims description 6
- 239000002121 nanofiber Substances 0.000 claims description 6
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims description 6
- 230000005661 hydrophobic surface Effects 0.000 claims description 4
- 238000004381 surface treatment Methods 0.000 claims description 4
- 239000011258 core-shell material Substances 0.000 claims description 3
- 229920001600 hydrophobic polymer Polymers 0.000 claims 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 abstract description 15
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 abstract description 15
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 7
- 244000005700 microbiome Species 0.000 description 7
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 6
- 239000012943 hotmelt Substances 0.000 description 5
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 4
- 238000004065 wastewater treatment Methods 0.000 description 4
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 3
- 229920000728 polyester Polymers 0.000 description 3
- 238000007711 solidification Methods 0.000 description 3
- 230000008023 solidification Effects 0.000 description 3
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 3
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 description 3
- 229920002292 Nylon 6 Polymers 0.000 description 2
- 239000004952 Polyamide Substances 0.000 description 2
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 2
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 2
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 239000011295 pitch Substances 0.000 description 2
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 2
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 2
- 229920002647 polyamide Polymers 0.000 description 2
- 229920000098 polyolefin Polymers 0.000 description 2
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 2
- 239000011265 semifinished product Substances 0.000 description 2
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 2
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 2
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 2
- 239000003440 toxic substance Substances 0.000 description 2
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 2
- 239000004677 Nylon Substances 0.000 description 1
- 208000012868 Overgrowth Diseases 0.000 description 1
- 239000004809 Teflon Substances 0.000 description 1
- 229920006362 Teflon® Polymers 0.000 description 1
- 238000001994 activation Methods 0.000 description 1
- 238000005273 aeration Methods 0.000 description 1
- 238000005054 agglomeration Methods 0.000 description 1
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 1
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 230000032770 biofilm formation Effects 0.000 description 1
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 description 1
- 238000010924 continuous production Methods 0.000 description 1
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 1
- 239000000112 cooling gas Substances 0.000 description 1
- 239000001064 degrader Substances 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 239000005038 ethylene vinyl acetate Substances 0.000 description 1
- 150000004676 glycans Chemical class 0.000 description 1
- 230000001788 irregular Effects 0.000 description 1
- 238000005304 joining Methods 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 229920001778 nylon Polymers 0.000 description 1
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 1
- 231100000614 poison Toxicity 0.000 description 1
- 229920001282 polysaccharide Polymers 0.000 description 1
- 239000005017 polysaccharide Substances 0.000 description 1
- 229920001296 polysiloxane Polymers 0.000 description 1
- -1 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 1
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 1
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 description 1
- 239000004814 polyurethane Substances 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 230000035755 proliferation Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 description 1
- 238000004062 sedimentation Methods 0.000 description 1
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 1
- 230000002269 spontaneous effect Effects 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 1
- 230000003746 surface roughness Effects 0.000 description 1
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 1
- 230000008961 swelling Effects 0.000 description 1
- 231100000167 toxic agent Toxicity 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002676 xenobiotic agent Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
- Y02W10/00—Technologies for wastewater treatment
- Y02W10/10—Biological treatment of water, waste water, or sewage
Landscapes
- Biological Treatment Of Waste Water (AREA)
- Immobilizing And Processing Of Enzymes And Microorganisms (AREA)
Abstract
Vynález se týká nosiče biomasy pro bioreaktor, který obsahuje soustavu (1) lineárních vlákenných útvarů (2) pro imobilizaci biomasy, které jsou spojené a vzájemně zafixované v pevných roztečích alespoň jedním lineárním útvarem (3) a/nebo sítí plošných útvarů (4) pojiva na alespoň jednom povrchu soustavy (1).
Description
Nosič biomasy pro bioreaktor
Oblast techniky
Vynález se týká nosičů biomasy pro bioreaktor, zejména pro bioreaktor pro biologické čištění odpadní vody.
Dosavadní stav techniky
Biologické čištění je optimální a nejrozšířenější metodou odstraňování biologicky rozložitelných xenobiotik z ekosystému a současně největší biotechnologií z hlediska množství biomasy a transformovaných látek vůbec. Jednou z nejefektivnějších metod biologického čištění je využití biofilmových aplikací s imobilizovanými mikroorganismy ve formě biofilmových reaktorů. Využití mikroorganismů schopných vytvářet přirozený biofilm totiž nabízí nespornou výhodu danou zejména jejich obecně vyšší rezistencí k toxikantům a možností udržení i pomalu rostoucích mikroorganismů v systému. Biofilm tvořený extracelulámími polymery (zejména různými polysacharidy) totiž vytváří přirozenou difuzní barieru pro mikroorganizmy uvnitř biofilmu a umožňuje tak jejich proliferaci i při vyšších koncentracích toxických látek, a současně zvyšuje sorpční kapacitu biomasy, a tím umožňuje vyšší kapacitu vyrovnání nerovnoměrného látkového zatížení. Fixace degradérů specifického znečištění ve formě přirozeného biofilmu je přímo podmiňující nejen v případě primárně pomalu rostoucích mikroorganismů, ale i v situacích, kdy rozhodující mikroorganismus roste pomalu ve specifických podmínkách (druh a koncentrace substrátu, salinita a teplota).
Pro biologické čištění odpadní vody se pak používají dva typy nosičů biomasy - pevné, které jsou nepohyblivě spojené s konstrukcí bioreaktoru, a pohyblivé, které se v bioreaktoru volně pohybují ve fluidním loži, a jsou v něm zadržovány prostřednictvím odtokových sít.
Stávající pevné nosiče se používají zejména v reaktorech s pevným ložem (FBBR - Fixed Bed Biological Reactor) nebo v aerobních reaktorech s ponořeným pevným nosičem biofilmu (SAFF - Submerged Aerobic Fixed Film), přičemž ve srovnání s klasickým aktivačním procesem umožňují výrazné navýšení množství biomasy v systému, a tedy i zvýšení stávající kapacity čistírny odpadních vod, a současně i snadnou stabilizaci systému, která umožňuje eliminovat některé potenciální provozní problémy, např. stabilizaci nitrifikace, omezení vláknitého bytnění, apod. Charakteristické pro tuto technologii je také velmi efektivní kontakt mezi složkami znečištění obsaženými ve vodě a vlastním biofilmem.
Pevné nosiče biomasy jsou zpravidla tvořeny profilovanými plastovými útvary, jejichž nevýhodou je zejména nízká drsnost povrchu a ne zcela eliminovaná možnost jejich zarůstání biomasou.
Pohyblivé nosiče se pak používají zejména v reaktorech s pohyblivými nosiči biomasy (MBBR Moving Bed Biofilm Reactor) a jsou tvořeny různě velkými a různě tvarovanými, nejčastěji inertními dutými plastovými tělísky, která jsou, díky proudění kapaliny v bioreaktoru, v neustálém pohybu. Jejich nevýhodou je určená hustota daná typem polymeru a nižší rychlost tvorby biofilmu způsobená morfologií jejich povrchu, zejména jeho hladkostí.
Cílem vynálezu je navrhnout nový nosič biomasy (pevný í pohyblivý) pro bioreaktor, který by odstranil nevýhody stávajících nosičů, a zejména umožnil rychlou imobilizaci biomasy a případně i její kontrolovaný růst.
- 1 CZ 305698 B6
Podstata vynálezu
Cíle vynálezu se dosáhne nosičem biomasy pro bioreaktor, jehož podstata spočívá v tom, že obsahuje soustavu lineárních vlákenných útvarů pro imobilizaci biomasy, které jsou spojené a vzá5 jemně zafixované v pevných roztečích alespoň jedním lineárním útvarem pojivá a/nebo sítí plošných útvarů pojivá na alespoň jednom povrchu této soustavy. Tyto lineární vlákenné útvary jsou alespoň na svém povrchu přizpůsobeny pro imobilizaci biomasy, a jejich plošným nebo prostorovým uspořádáním lze do značné míry řídit hustotu a tvar vytvářeného biofilmu.
io Nosič biomasy, resp. jeho soustava lineárních vlákenných útvarů pro imobilizaci biomasy může být buď plošná, přičemž může být tvořena například mřížkou lineárních vlákenných útvarů pro imobilizaci biomasy, nebo může být prostorově tvarovaná, kdy může být tvořena např. svinutím plošné soustavy. V této variantě jsou pak s výhodou alespoň některé lineární vlákenné útvary pro imobilizaci biomasy uspořádány v zákrytu nebo v podstatě v zákrytu. Prostorový tvar soustavy 15 lineárních vlákenných útvarů pro imobilizaci biomasy přitom může být zajištěn alespoň jedním lineárním útvarem pojivá, který je připojen k jinému lineárnímu útvaru, k jiné části stejného lineárního útvaru a/nebo k jiné části sítě plošných útvarů pojivá, a/nebo alespoň částí sítě plošných útvarů pojivá, která je připojená k lineárnímu útvaru pojivá a/nebo k jiné části sítě plošných útvarů pojivá.
Pokud je nosič biomasy určen pro použití jako pevný nosič biomasy, je výhodné, pokud je jeho soustava lineárních vlákenných útvarů pro imobilizaci biomasy fixovaná v/na tuhém plošném rámu.
Alespoň některé lineární vlákenné útvary pro imobilizaci biomasy jsou tvořené lineárním vlákenným útvarem typu jádro-plášť, u kterého je plášť obsahující polymemí nanovlákna fixován k povrchu lineárního vlákenného jádra ovinutím alespoň jednou krycí nití a/nebo je uložen na vláknech vystupujících nad povrch jádra, a je s nimi spojen přirozenou fyzikální adhezí.
Jinou variantou lineárního vlákenného útvaru pro imobilizaci biomasy je pak mikrovlákenná nit, s výhodou nezatažená mikrovlákenná nit.
Vzhledem k tomu, že uvažovaná biomasa používá pro přirozenou kolonizaci extracelulámí polymery, které jsou převážně hydrofobní povahy, je výhodné, pokud jsou lineární vlákenné útvary 35 pro imobilizaci biomasy opatřeny hydrofobní povrchovou vrstvou nebo povrchovou úpravou, případně pokud jsou vytvořeny z hydrofobního materiálu.
V případě potřeby může soustava lineárních vlákenných útvarů pro imobilizaci biomasy obsahovat výztužná vlákna a/nebo výztužné lineární vlákenné útvary, jejichž ohybová tuhost je vyšší 40 než ohybová tuhost lineárních vlákenných útvarů pro imobilizaci biomasy, které poskytují nosiči biomasy dostatečnou tuhost pro zachování jeho tvaru i při jeho zatížení.
Objasnění výkresů
Na přiložených výkresech jsou na obr. la až le schematicky znázorněna čtyři různá provedení plošné varianty nosiče biomasy pro bioreaktor podle vynálezu, na obr. 2 fotografie prostorové varianty nosiče biomasy pro bioreaktor podle vynálezu, a na obr. 2a příčný průřez nosičem biomasy podle obr. 2 ve výhodné variantě provedení.
-2CZ 305698 B6
Příklady uskutečnění vynálezu
Nosič biomasy (tj. mikroorganismů pro biologické čištění, zejména pro biologické čištění odpadních vod) pro bioreaktor podle vynálezu (viz obr. la až obr. 2a) obsahuje soustavu 1 lineárních vlákenných útvarů 2 pro imobilizaci biomasy, které jsou zafixované v předem zvolených roztečích alespoň jedním lineárním útvarem 3 pojivá naneseným na alespoň jednom povrchu této soustavy 1 a/nebo sítí plošných útvarů 4 pojivá nanesených na alespoň jednom povrchu této soustavy 1. Pokud je tato soustava 1 prostorově tvarovaná (viz např. obr. 2 a 2a), je alespoň jedním lineárním útvarem 3 pojivá a/nebo sítí plošných útvarů 4 pojivá s výhodou současně zajištěn i její prostorový tvar, a to buď pouze tuhostí lineárního útvaru 3 pojivá a/nebo sítě plošných útvarů 4 pojivá, a/nebo např. spojením alespoň jednoho lineárního útvaru 3 pojivá a/nebo části sítě plošných útvarů 4 pojivá s jiným lineárním útvarem 3 pojivá a/nebo s jinou částí stejného lineárního útvaru 3 pojivá a/nebo s jinou částí sítě plošných útvarů 4 pojivá.
Jako lineárním vlákenný útvar 2 pro imobilizaci biomasy lze použít zejména lineární vlákenný útvar 2 typu jádro-plášť, jehož plášť je vytvořen z polymemích nanovláken a je fixován k povrchu lineárního vlákenného jádra ovinutím alespoň jednou kiycí nití (např. dle CZ PV 2009797), neboje uložen na vláknech vystupujících nad povrch jádra, a je s nimi spojen přirozenou fyzikální adhezí (např. dle CZ PV 2013-694), nebo mikrovlákennou nit, s výhodou nezataženou mikrovlákennou nit, případně jiný lineární vlákenný útvar s podobnou morfologií povrchu. Díky specifické morfologii povrchu těchto materiálů má k nim uvažovaná biomasa vysokou afinitu, takže se na nich velmi dobře zachytává (jak v případě, kdy se na ně předem nanese, tak i v případě, kdy se na nich zachytí až po vložení nosiče do bioreaktoru) a velmi ochotně kolonizuje celý jejich povrch, na kterém vytváří biofilm. V rámci jednoho nosiče biomasy přitom lze použít jeden typ výše uvedených lineárních vlákenných útvarů 2 pro imobilizaci biomasy, nebo libovolnou kombinaci alespoň dvou z nich.
Vzhledem k tomu, že uvažovaná biomasa používá pro přirozenou kolonizaci extracelulámí polymery, které jsou převážně hydrofobní povahy, je výhodné, pokud jsou i lineární vlákenné útvary 2 pro imobilizaci biomasy vytvořeny z hydrofobního materiálu a/nebo pokud jsou lineární vlákenné útvary 2 pro imobilizaci biomasy opatřeny hydrofobní povrchovou úpravou. U lineárních vlákenných útvarů 2 pro imobilizaci biomasy typu jádro-plášť postačuje, pokud je z hydrofobního materiálu vytvořen, a/nebo hydrofobní povrchovou úpravou opatřen, pouze jejich plášť.
V soustavě 1 lineárních vlákenných útvarů 2 pro imobilizaci biomasy jsou s výhodou zařazena také výztužná vlákna a/nebo výztužné lineární útvary 20, jejichž ohybová tuhost je vyšší než ohybová tuhost lineárních vlákenných útvarů 2 pro imobilizaci biomasy, a které poskytují nosiči biomasy dostatečnou tuhost pro zachování jeho tvaru i při jeho zatížení způsobeným např. hydropneumatickou aerací v bioreaktoru. Výhodnými výztužnými vlákny 20 jsou např. silonová a/nebo polyamidová vlákna, atd.
Vhodným pojivém pro vytvoření lineárního útvaru/lineámí útvarů 3 pojivá a/nebo plošných útvarů 4 pojívaje pak např. tavné pojivo na bázi amorfního polyolefinu, kopolymeru etylen vinyl acetátu (EVA), apod.
Nosič biomasy v plošných variantách provedení znázorněných na obr. la až le se připraví tak, že se nejprve vytvoří soustava 1 lineárních vlákenných útvarů 2 pro imobilizaci biomasy (která v případě potřeby obsahuje i výztužná vlákna a/nebo výztužné lineární útvary 20), a na ni se alespoň z jedné její strany neznázoměným nanášecím zařízením s nanášecí tryskou/tryskami a/nebo štěrbinou/štěrbinami nanese alespoň jeden lineární útvar 3 a/nebo plošný útvar 4 tvořený předem daným množstvím roztaveného pojivá. Tento útvar 3, 4 překryje předem zvolený počet sousedních lineárních vlákenných útvarů 2 pro imobilizaci biomasy (a případně i výztužných vláken a/nebo výztužných lineárních útvarů 20) a volných prostorů 5 mezí nimi, resp. Předem zvolenou část alespoň jednoho rozměru soustavy 1. Roztavené pojivo se přitom s výhodou nanáší tak, že
-3 CZ 305698 B6 vytvářený útvar 3 pojívaje kolmý nebo téměř kolmý k podélné ose většiny lineárních vlákenných útvarů 2 pro imobilizaci biomasy, avšak obecně se může nanášet pod v podstatě libovolným úhlem vůči nim. Dle charakteru použitých lineárních vlákenných útvarů 2 pro imobilizaci biomasy (a případně i výztužných vláken a/nebo výztužných lineárních útvarů 20) pak roztavené pojivo proniká alespoň do části jejich vnitřní struktury a/nebo obaluje alespoň část jejich příčného průřezu, načež je po svém zatuhnutí fixuje v nastaveném uspořádání, resp. v předem nastavených roztečích. Přitom současně jeho útvar/útvary 3, 4 tvoří pevný a pružný spojovací a výztužný systém, který chrání soustavu 1 lineárních vlákenných útvarů 2 pro imobilizaci biomasy alespoň ze strany, na které je/jsou nanesen/naneseny, aniž by přitom díky svým malým rozměrům bránil zachycení a kolonizaci nosiče biomasou nebo přístupu čištěné odpadní vody k uloženému biofilmu. Alespoň jeden lineární útvar 3 pojivá se s výhodou uloží přes celý rozměr dané soustavy (viz např. horní část obr. la a obr. le), avšak dostatečného propojení všech lineárních vlákenných útvarů 2 pro imobilizaci biomasy (a případně i výztužných vláken a/nebo výztužných lineárních útvarů 20) lze dosáhnout i skupinou lineárních útvarů 3 pojivá, z nichž každý je uložený jen na části jejího rozměru (viz např. spodní část obr. la), případně sítí plošných útvarů 4 pojivá. Různé útvary 3, 4 pojívaje přitom možné kombinovat dle konkrétní potřeby (viz např. obr. la a obr. Id).
Pro kontinuální nebo téměř kontinuální výrobu nosiče biomasy je výhodné, pokud jsou jednotlivé lineární vlákenné útvary 2 pro imobilizaci biomasy a případně i výztužná vlákna a/nebo výztužné lineární útvary 20 navinuty na neznázoměných osnovních válech, nebo uloženy v zásobníku, odkud se dle potřeby odebírají, a svým vedením se uvedou do požadované vzájemné polohy, případně pokud jsou všechny nebo alespoň některé lineární vlákenné útvary 2 pro imobilizaci biomasy a/nebo výztužná vlákna a/nebo výztužné lineární útvary 20 navinuty na jednom společném válu. Během nanášení roztaveného pojívaje pak soustava 1 lineárních vlákenných útvarů 2 pro imobilizaci biomasy (a případně i výztužných vláken a/nebo výztužných lineárních útvarů 20) s výhodou uložena na podkladu z materiálu, ke kterému má nanášené pojivo co nej nižší přilnavost, jako např. polytetrafluorethylenu (teflonu), silikonového papíru, nebo z jiného materiálu s takovým nebo podobným povrchem. Tento podklad je přitom buď statický a soustava 1 se vůči němu pohybuje, nebo se např. ve formě válu nebo nekonečného pásu pohybuje společně s ní, případně ji přímo nese. Nanášecí zařízení roztaveného pojivá (jedno nebo více) je přitom buď statické, nebo pohyblivé alespoň vjednom směru soustavy L Nanášení pojivá pak probíhá buď během pohybu soustavy 1 a/nebo při jeho přerušení. Tímto způsobem se přímo vytvoří nosič biomasy požadované velikosti a tvaru, nebo se vytvoří polotovar, ze kterého se nosič biomasy požadované velikosti a tvaru vystřihne, vyřízne nebo vysekne, případně jinak vydělí.
V jiné variantě se lineární vlákenné útvary 2 pro imobilizaci biomasy (a případně i výztužná vlákna a/nebo výztužné lineární ůtvaiy 20) uloží do pravidelné, nepravidelné nebo částečně pravidelné mřížky (viz obr. Id), ve které se fixují nanesením ůtvaru/ůtvarů 3,4 roztaveného tavného pojivá. Tyto ůtvaiy 4 přitom mohou být plošné, přičemž překrývají pouze místa křížení dvou či více lineárních vlákenných útvarů 2 pro imobilizaci biomasy (a/nebo výztužných vláken a/nebo výztužných lineárních útvarů 20). takže tvoří bodovou mřížku (viz horní a spodní část na obr. Id), a/nebo mohou být alespoň některé z nich lineární, kdy jsou vedeny alespoň po části jednoho rozměru soustavy X (viz např. obr. la až obr. le).
Pro dosažení požadovaných mechanických vlastností vytvořeného nosiče X biomasy lze v kterékoliv variantě alespoň na jednom jeho povrchu kombinovat lineární útvary 3 a/nebo plošné útvary 4 jednoho pojivá nebo více pojiv s různými vlastnostmi (např. odlišnou teplotou tání, rychlostí tuhnutí, apod.).
Ve všech výše popsaných variantách pak tuhnutí naneseného tavného pojiva/pojiv probíhá buď samovolně, nebo je řízeno, např. urychleno chlazením v chladicí komoře a/nebo chladicím médiem, např. proudem chladicího plynu (vzduchu), apod.
-4CZ 305698 B6
Pro hlubší a/nebo rychlejší průnik roztaveného pojivá do struktury lineárních vlákenných útvarů 2 pro imobilizaci biomasy a/nebo výztužných vláken a/nebo výztužných lineárních útvarů 20, se na útvary 3,4 tohoto pojivá při jejich nanášení a/nebo po jejich nanesení může působit zvýšeným tlakem.
Pro zabránění možnosti vytrhnutí lineárních vlákenných útvarů 2 pro imobilizaci biomasy a/nebo výztužných vláken a/nebo výztužných lineárních útvarů 20 z vytvořeného nosiče je dále výhodné, pokud se útvary 3, 4 pojivá nebo různých poj i v nanesou na obě strany soustavy 1, a to buď v zrcadlovém uspořádání, takže se překrývají, nebo se na každou její stranu nanesou v jiném plošném uspořádání.
Všechny lineární vlákenné útvary 2 pro imobilizaci biomasy (a případně i výztužná vlákna a/nebo výztužné lineární útvary 20) jsou v různých variantách provedení uspořádány rovnoměrně v konstantních roztečích (obr. la), rovnoměrně v alespoň dvou různých, pravidelně nebo nepravidelně se opakujících roztečích (obr. 1b a Id), nebo v různých (náhodných) roztečích (obr. 1c).
Popsaným způsobem vytvořený nosič 1 biomasy může být při vhodné velikosti použit jako pohyblivý nosič 1 biomasy v reaktoru s pohyblivými nosiči biomasy (MBBR - Moving Bed Biofilm Reactor), nebo jako pevný nosič biomasy v reaktoru s pevným ložem/nosičem biomasy (FBBR Fixed Bed Biological Reactor), v aerobním reaktoru s ponořeným pevným nosičem biofirmu (SAFF - Submerged Aerobic Fixed Film, případně jako nosič biomasy v technologii hybridních bioreaktorů s kombinovanou suspenzní a imobilizovanou biomasou. V první variantě dostačují pro dosažení jeho dostatečné tuhosti útvary 3, 4 tavného pojivá (z nichž jsou alespoň některé s výhodou umístěny na jeho obvodu nebo v jeho blízkosti), v druhé variantě je výhodné, pokud je opatřen tuhým rámem 6, resp. pokud je uložen v/na tuhém rámu 6 - viz např. obr. le, přičemž může být k rámu 6 připojen prostřednictvím útvarů 3,4 pojivá.
Výše popsaný plošný nosič biomasy lze dále v kterékoliv jeho variantě prostorově tvarovat, např. jeho alespoň jedním přeložením a/nebo jeho složením do požadovaného tvaru a/nebo jeho svinutím, nebo jinak, čímž se vytvoří prostorový nosič biomasy. Na obr. 2 je znázorněný prostorový nosič biomasy vytvořený svinutím plošného nosiče biomasy vytvořeného výše popsaným způsobem do útvaru, jehož příčný průřez má díky vrstvení plošného nosiče biomasy tvar spirály. Vzhledem k tomu, že v této variantě byly lineární vlákenné útvary 2 pro imobilizaci biomasy plošného nosiče biomasy fixovány ve stejných roztečích, vyplňují prostor prostorového nosiče biomasy nerovnoměrně, resp. nepravidelně. Ve variantě provedení znázorněné na obr. 2a jsou lineární vlákenné útvary 2 pro imobilizaci biomasy ve výchozím plošném nosiči biomasy uspořádány s průběžně se měnící roztečí, takže se po svinutí nachází v zákrytech nebo v podstatě v zákrytech (naznačeno přerušovanými čárami). Tato varianta je výhodná zejména v případech vysoké produkce biomasy, neboť biomasa se zachycuje pouze na lineárních vlákenných útvarech 2 a formuje se podél nich do lamel, mezi kterými zůstává volný prostor. Díky tomu se zabrání úplnému zaplnění nosiče biomasy biomasou a současně se podstatným způsobem zvětší povrch finálního biofilmu. Prostorový tvar nosiče biomasy se přitom zajistí buď pouze tuhostí lineárního útvaru 3 pojivá a/nebo sítě plošných útvarů 4 pojivá, a/nebo např. spojením alespoň jednoho lineárního útvaru 3 pojivá a/nebo části sítě plošných útvarů 4 pojivá s jiným lineárním útvarem 3 pojivá a/nebo s jinou částí stejného lineárního útvaru 3 pojivá a/nebo s jinou částí sítě plošných útvarů 4 pojivá.
V jiné variantě pro výrobu prostorově tvarovaného nosiče biomasy podle vynálezu se ten to nosič připraví fixováním předem prostorově tvarované soustavy lineárních vlákenných útvarů 2 pro imobilizaci biomasy (a případně i výztužných vláken a/nebo výztužných lineárních útvarů 20) uložené v k tomu určené formě nebo přípravku, alespoň jedním lineárním útvarem 3 pojivá a/nebo sítí plošných útvarů 4 pojivá.
-5CZ 305698 B6
Prostorově tvarovaný nosič biomasy může být použit zejména jako pohyblivý nosič biomasy v reaktoru s pohyblivými nosiči biomasy (MBBR - Moving Bed Biofilm Reactor), případně jako nosič biomasy v technologii hybridních bioreaktorů s biomasou suspenzní i imobilizovanou. Při jeho plošném uspořádání (vytvořeným např. přeložením nebo složením výchozího plošného nosiče biomasy) však může sloužit i jako pevný nosič biomasy v reaktoru s pevným ložem/nosičem biomasy (FBBR - Fixed Bed Biological Reactor) nebo v aerobním reaktoru s ponořeným pevným nosičem biofirmu (SAFF - Submerged Aerobic Fixed Film). V takovém případě je výhodné, pokud je opatřen tuhým rámem, resp. pokud je uložen v/na tuhém rámu.
Zejména u pohyblivých nosičů biomasy podle vynálezu je výhodné, pokud se jejich výsledná hustota po nárůstu biofilmu co nejvíce blíží hustotě odpadní vody (cca 900 až 1200 kg/m3), aby nedocházelo k jejich sedimentaci u dna bioreaktorů nebo jejich shlukování u hladiny odpadní vody.
Nosič biomasy znázorněný na obr. 2 se vytvořil tak, že se rovnoběžným uspořádáním polyesterových (PL) nití 176 f 36x1x3 opatřených pláštěm tvořeným vrstvou polyuretanových (PU) nanovláken dle CZ PV 2009-797, uspořádaných v pravidelných roztečích 6 mm a vláken polyamidu 6 (PA 6) o průměru 0,45 mm, uspořádaných v roztečích 18 mm a vedených v příslušných mezerách mezi trojicemi polyesterových nití vytvořila soustava lineárních vlákenných útvarů 2 pro imobilizaci biomasy o šířce 300 mm. Na ni se kolmo k lineárním vlákenným útvarům 2 pro imobilizaci biomasy přes celou šířku soustavy 1, v pravidelně se střídavě opakujících roztečích 5 mm a 25 mm, nanesly lineární útvary 3 roztaveného pojivá na bázi amorfního polyolefínu o teplotě 165 °C, každý o měrné hmotnosti 2 g/m. Při samovolném zchlazení roztaveného pojivá na teplotu okolí, došlo k jeho zatuhnutí a v důsledku toho k fixaci soustavy 1. resp. jejích lineárních vlákenných útvarů 2 pro imobilizaci biomasy a výztužných vláken 20 v nastaveném uspořádání. Takto vytvořený polotovar se následně po šíři rozdělil na proužky (pásky) o šířce 30 mm a délce 300 mm. Dělení se provedlo vždy ve volném prostoru mezi lineárními útvary 3 tavného pojivá vzdálenými 5 mm, takže okraje vniklých proužků (pásků) byli tvořeny těmito lineárními útvary 3. Takto připravené proužky (pásky) se následně po délce svinuly a jejich tvar se zafixoval natavením konců lineárních útvarů 3 tavného pojivá a jejich připojením k lineárním útvarům 3 tavného pojivá v předcházející vrstvě. Tvar tohoto nosiče biomasy je přitom ve dvou osách zajištěn těsným svinutím lineárních útvarů 3 z tavného pojivá a ve třetí ose rovnoběžné s osou tohoto útvaru výztužnými polyamidovými vlákny.
Claims (13)
1. Nosič biomasy pro bioreaktor, vyznačující se tím, že obsahuje soustavu (1), která obsahuje lineární vlákenné útvary (2) pro imobilizaci biomasy a výztužná vlákna a/nebo výztužné lineární vlákenné útvary (20), jejichž ohybová tuhost je vyšší než ohybová tuhost lineárních vlákenných útvarů (2) pro imobilizaci biomasy, přičemž lineární vlákenné útvary (2) a výztužná vlákna a/nebo výztužné lineární vlákenné útvary (20) jsou spojené a vzájemně zafixované v pevných roztečích alespoň jedním lineárním útvarem (3) pojivá a/nebo sítí plošných útvarů (4) pojivá uloženým/uloženou na alespoň jednom povrchu soustavy (1).
2. Nosič biomasy podle nároku 1, vyznačující se tím, že soustava (1) lineárních vlákenných útvarů (2) pro imobilizaci biomasy je plošná.
-6CZ 305698 B6
3. Nosič biomasy podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že soustava (1) lineárních vlákenných útvarů (2) pro imobilizaci biomasy je tvořena mřížkou lineárních vlákenných útvarů (2) pro imobilizaci biomasy.
5
4. Nosič biomasy podle libovolného z nároků laž3, vyznačující se tím, že sou- stava (1) je fixovaná v/na tuhém plošném rámu (6).
5. Nosič biomasy podle nároku 1, vyznačující se tím, že soustava (1) lineárních vlákenných útvarů (2) pro imobilizaci biomasy je prostorově tvarovaná.
6. Nosič biomasy podle nároku 5, vyznačující se tím, že soustava (1) lineárních vlákenných útvarů (2) pro imobilizaci biomasy je tvořená plošnou soustavou (1) svinutou do prostorového útvaru, přičemž alespoň jeden lineární útvar (3) pojivá tvoří spirálu.
15
7. Nosič biomasy podle nároku 5 nebo 6, vyznačující se tím, že alespoň některé lineární vlákenné útvary (2) pro imobilizaci biomasy jsou uspořádány v zákrytu nebo v podstatě v zákrytu.
8. Nosič biomasy podle libovolného z nároků 5až7, vyznačující se tím, že ale20 spoň jeden lineární útvar pojivá (3) je připojen a/nebo alespoň část sítě plošných útvarů (4) pojívaje připojena k jinému lineárnímu útvaru (3), k jiné části stejného lineárního útvaru (3), a/nebo k jiné části sítě plošných útvarů (4) pojivá, čímž je zajištěn prostorový tvar soustavy (1) lineárních vlákenných útvarů (2) pro imobilizaci biomasy.
25
9. Nosič biomasy podle libovolného z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že alespoň některé lineární vlákenné útvary (2) pro imobilizaci biomasy jsou tvořené lineárním vlákenným útvarem (2) typu jádro-plášť, u kterého je plášť obsahující polymerní nanovlákna fixován k povrchu lineárního vlákenného jádra ovinutím alespoň jednou krycí nití.
30
10. Nosič biomasy podle libovolného z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že alespoň některé lineární vlákenné útvary (2) pro imobilizaci biomasy jsou tvořené vlákenným útvarem (2) typu jádro-plášť, u kterého je plášť obsahující polymerní nanovlákna uložen na vláknech vystupujících nad povrch jádra, a je s nimi spojen přirozenou fyzikální adhezí.
35
11. Nosič biomasy podle nároku 9 nebo 10, vyznačující se tím, že nanovlákna jsou vytvořena z hydrofobního polymeru.
12. Nosič biomasy podle libovolného z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že alespoň některé lineární vlákenné útvary (2) pro imobilizaci biomasy jsou tvořené mikrovlá40 kennou nití, s výhodou nezataženou mikrovlákennou nití.
13. Nosič biomasy podle libovolného z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že lineární vlákenné útvary (2) pro imobilizaci biomasy jsou vytvořené z hydrofobního materiálu a/nebo jsou opatřené hydrofobní povrchovou úpravou.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ2014-484A CZ2014484A3 (cs) | 2014-07-11 | 2014-07-11 | Nosič biomasy pro bioreaktor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ2014-484A CZ2014484A3 (cs) | 2014-07-11 | 2014-07-11 | Nosič biomasy pro bioreaktor |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CZ305698B6 true CZ305698B6 (cs) | 2016-02-10 |
| CZ2014484A3 CZ2014484A3 (cs) | 2016-02-10 |
Family
ID=55311028
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CZ2014-484A CZ2014484A3 (cs) | 2014-07-11 | 2014-07-11 | Nosič biomasy pro bioreaktor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CZ (1) | CZ2014484A3 (cs) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2226181C1 (ru) * | 2002-10-28 | 2004-03-27 | Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт нетканых материалов" | Материал-носитель биомассы для обработки воды, преимущественно сточных вод |
| WO2005095289A1 (ja) * | 2004-03-30 | 2005-10-13 | Kumamoto Technology And Industry Foundation | アンモニア含有廃水の処理方法 |
| US20060138048A1 (en) * | 2004-12-27 | 2006-06-29 | Kang Na Hsiung Enterprise Co., Ltd. | Method for treating a contaminated fluid, system for treating a contaminated fluid, and method for making a biomass carrier suitable for treating a contaminated fluid |
-
2014
- 2014-07-11 CZ CZ2014-484A patent/CZ2014484A3/cs unknown
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2226181C1 (ru) * | 2002-10-28 | 2004-03-27 | Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт нетканых материалов" | Материал-носитель биомассы для обработки воды, преимущественно сточных вод |
| WO2005095289A1 (ja) * | 2004-03-30 | 2005-10-13 | Kumamoto Technology And Industry Foundation | アンモニア含有廃水の処理方法 |
| US20060138048A1 (en) * | 2004-12-27 | 2006-06-29 | Kang Na Hsiung Enterprise Co., Ltd. | Method for treating a contaminated fluid, system for treating a contaminated fluid, and method for making a biomass carrier suitable for treating a contaminated fluid |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| KRIKLAVOVÁ, L., NOVÁK, L., DUB, T., KORTUSOVÁ D., LEDERER T.: Vývoj alternativních nosicu biomasy pro biologické cistení odpadních vod. Vodní hospodárství 2013, 63 (5), 151-155. * |
| L. Kriklavová, T. Lederer: Vývoj nanovlákenného nosice pro hybridní bioreaktory s imobilizovanou biomasou a vyuzití obrazové analýzy pro hodnocení biofilmových struktur. Bulletin Ceskoslovenské spolecnosti mikrobiologické. 2014, roc. 55, c. 1, s. 31-42. * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CZ2014484A3 (cs) | 2016-02-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US8444855B2 (en) | Method and device for removing contaminates from fluid-material | |
| JP5171942B2 (ja) | シームレス膜物質を有する膜袋、その使用及びそれを用いる濾過装置 | |
| US9902634B2 (en) | Modules for use in and operation of a membrane biofilm reactor with reduced biofouling | |
| AU2015399495B2 (en) | Assembly for supporting mixed biofilm | |
| CN102826657A (zh) | 碳纤维湿地式生态浮床及其设置方法 | |
| US11541418B2 (en) | Carrier element for wastewater treatment and carrier element modification method | |
| JP4807777B2 (ja) | 汚染流体を処理する方法、汚染流体を処理するシステム、および汚染流体を処理するのに適したバイオマスキャリアを作る方法 | |
| WO2009135529A1 (en) | Membrane bags with seamless membrane substance, uses thereof, filtration units therewith and manufacturing processes. | |
| CN102395534A (zh) | 容纳和维持流体清洁结构的生物膜培养物的支架嵌装件 | |
| CZ305698B6 (cs) | Nosič biomasy pro bioreaktor | |
| CN106698677A (zh) | 一种水处理净化装置及其水处理方法 | |
| CZ27401U1 (cs) | Nosič biomasy pro bioreaktor | |
| WO2018146692A1 (en) | Method and system for treatment of water bodies | |
| JP6641380B2 (ja) | 排水処理担体モジュール、排水処理担体ユニット及び排水処理装置 | |
| JP2007098195A (ja) | 生物接触ろ材および水処理方法 | |
| WO2015181576A1 (en) | Biofilm carrier made of yarns | |
| EP2637975A2 (en) | In-situ, microbial bio-remediation of aquatic environments | |
| RU2751854C1 (ru) | Объемный носитель биомассы в установках очистки воды | |
| KR102066161B1 (ko) | 식물성 담체 및 그의 제조 방법 | |
| JP2012115818A (ja) | 微生物担体およびその製造方法 | |
| Kriklavova et al. | The use of composite fibers for production of biomass carriers | |
| RU2692372C1 (ru) | Блок биологической загрузки | |
| CN120383385A (zh) | 一种生物接触氧化装置 | |
| KR20030091385A (ko) | 신규한 끈상 미생물 접촉부재 및 이를 이용한 수질정화장치 | |
| CN114506918A (zh) | 一种用于污水处理的纤维复合填料及其制备方法 |