DD241406B1 - SOIL-FREE GIANT FILM REACTOR FOR THE CONTINUOUS ELIMINATION OF GELOUS WATER INGREDIENTS - Google Patents

SOIL-FREE GIANT FILM REACTOR FOR THE CONTINUOUS ELIMINATION OF GELOUS WATER INGREDIENTS

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DD241406B1 DD85281359A DD28135985A DD241406B1 DD 241406 B1 DD241406 B1 DD 241406B1 DD 85281359 A DD85281359 A DD 85281359A DD 28135985 A DD28135985 A DD 28135985A DD 241406 B1 DD241406 B1 DD 241406B1
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Description

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Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Die Erfindung betrifft einen düsenbodenlosen Rieselfilmreaktorzur kontinuierlichen Eliminierung gelöster Wasserinhaltsstoffe aus weitestgehend schwebstofffreien Wässern, wie z. B. Grundwasser, durch vorwiegend oxydative Prozesse. Der Einsatzder Vorrichtung kann durch nachträgliche Ausrüstung vorhandener umbauter Räume, die nicht für den vollständigen Wassereinstau geeignet sind, erfolgen.The invention relates to a nozzle bottomless trickle-film reactor for the continuous elimination of dissolved water ingredients from largely water-free wafers, such. As groundwater, by predominantly oxidative processes. The use of the device can be done by retrofitting existing enclosed spaces that are not suitable for complete water retention.

Charakteristik der bekannten technischen LösungenCharacteristic of the known technical solutions In der Wasseraufbereitung werden als wesentliche Aufbereitungsstufen Filteranlagen mit körnigem FiltermaterialIn water treatment, filtration systems with granular filter material are used as essential treatment stages

verschiedenen Durchmessers betrieben. Entsprechend der Aufbereitungszielstellung dienen diese Anlagen als mechanischeoperated with different diameters. According to the preparation target position, these systems serve as mechanical

Filter und/oder das Füllkörpermaterial wird als Reaktionsträger für katalytische Prozesse bzw. Aufwuchsträger fürFilter and / or the filler material is used as a reaction support for catalytic processes or growth carrier for Mikroorganismen.bei der biologisch/biochemischen Konvertierung von Wasserinhaltsstoffen genutzt.Mikroorganismen.bei the biological / biochemical conversion of water constituents used. Es sind Schnellsandfilter zur Entmanganung und/oder Enteisenung sowie biologisch wirksame Langsamsandfilter bekannt.Quick sand filters for manganese removal and / or iron removal as well as biologically effective slow sand filters are known. Hierbei handelt es sich um Filteranlagen, die im Überstau betrieben werden, das eingesetzte Filtermaterial weist Korngrößen vonThese are filter systems that are operated in an overflow, the filter material used has particle sizes of

etwa 0,5-2,5mm auf.about 0.5-2.5mm.

Die Reinigung dieser Filter erfolgt durch Rückspülung (Schnellfilter) bzw. Abtrag der oberen Schicht (Langsamsandfilter). ZurThese filters are cleaned by backwashing (quick filter) or removal of the upper layer (slow sand filter). to Aufbereitung industrieller und kommunaler Abwässer werden seit Jahrzehnten Tropfkörper eingesetzt. Diese ReaktorenThe treatment of industrial and municipal wastewater has been using trickling filters for decades. These reactors

erreichen hohe biochemische Abbauleistungen.achieve high levels of biochemical degradation.

Auch ist die Reduzierung von Inhaltsstoffen durch oxydative Prozesse bekannt.Also, the reduction of ingredients by oxidative processes is known. Als Füllkörpermaterial dienen vorwiegend Schlacken mit einem Korndurchmesser von 5-IOcm.As a filler material are mainly used slags with a grain diameter of 5-IOcm. Durch entsprechende Porengrößen wird überschüssige Biomasse durch die hydraulische Belastung selbständig abgespült. BeiBy appropriate pore sizes excess biomass is rinsed off by the hydraulic load independently. at

einer starken Verschlammung ist der Ausbau des Füllkörpermaterials erforderlich.a strong silting the expansion of the filler material is required.

In letzter Zeitsind Bemühungen erkennbar, die Leistungsfähigkeit der Aufbereitungsverfahren durch neue füllkörpermaterialienEfforts are recognizable lately, the efficiency of the processing methods by new filler materials

bzw. neue Verfahrensführungen zu erhöhen, die Anwendungsmöglichkeit zu erweitern oder den Bedienungs- undor to increase new procedures, to expand the application or the operating and

Wartungsaufwand für den Einsatz der Verfahren/Reaktoren zu verringern. In der DD-129162 wird ein Naßfiltrationsverfahren mitTo reduce maintenance costs for the use of procedures / reactors. In DD-129162 a wet filtration method with

schwimmfähigen Schaumpolystyrolkugeln beschrieben, bei dem die Schaumkugeln durch Filtration im Aufwärtsstrom gegen eine oben angebrachte Düsenplatte gedrückt werden. Der Reinwasserabzug erfolgt im oberhalb der Düsenplatte liegenden Stauraum.floatable foam polystyrene spheres described in which the foam balls are pressed by filtration in an upward flow against a top mounted nozzle plate. The clean water discharge takes place in lying above the nozzle plate storage space.

Durch Abschieben des Zulaufes und Rückfluten des Wassers im Überstauraum wird die Filtermaterialschicht gelockert und derBy pushing off the inlet and flooding the water in the Überstauraum the filter material layer is loosened and the Schmutz mit dem rückflutenden Wasser abgezogen. .Dirt depleted with the refluxing water. , Tropfkörper mit Feinkornmaterial werden z. B. in der DE-OS 2116000 beschrieben, bei denen nach Einstau des schwimmfähigenTrickler with fine grain material z. As described in DE-OS 2116000, in which after congestion of buoyant Materials eine Umwälzung mittels Druckluft mit anschließendem Schmutzwasserabzug erfolgt. Der Einsatz erfolgt hier jedochMaterial a circulation by means of compressed air followed by discharge of sewage water. The use is here, however

nur für Abwasser.only for wastewater.

In der DE-OS 2722459 wird ein Reaktor beschrieben, in dem eine Zwangsbelüftung durch Anlegen von Vakuum erfolgt und derIn DE-OS 2722459 a reactor is described in which a forced ventilation by applying vacuum takes place and the

als mehrstufiger Reaktor beschrieben werden kann.can be described as a multi-stage reactor.

ImWP 209354 wird erstmalig ein Feinkorntropfkörper mit Füllkörper aus Schaumpolystyrol für die Reduzierung der organischenImWP 209354 is the first time a fine grain drip body with packing made of foam polystyrene for the reduction of organic Inhaltsstoffe sowie der Schwebstoffe von belastetem Oberflächenwasser zu Trinkwasser eingesetzt.Ingredients and the suspended solids used by contaminated surface water to drinking water. Der im WP 209354 vorgeschlagene Tropfkörper besitzt eine Bodentasse in der sich eine Stützschicht aus grobem MaterialThe trickling filter proposed in WP 209354 has a base cup in which there is a support layer of coarse material

befindet und einer aufgesetzten Umfassungswand in Leichtbauweise. Als Füllmaterial wird Schaumpolystyrol mit feinemlocated and an attached wall in lightweight construction. As filling material is foam polystyrene with fine

Korndurchmesser von 3 bis 20 mm benutzt. Der obere Teil der Bodentasse umschließt die Umfassungswand in einem gewissenGrain diameter of 3 to 20 mm used. The upper part of the bottom cup encloses the enclosure wall in a certain Abstand. Außerdem weist der untere Teil der Umfassungswand Belüftungsöffnungen auf.Distance. In addition, the lower part of the enclosure wall has ventilation openings. Die Bodentasse enthält grobes Material einer Dichte größer als 1 g/m3. Dieses dient nur zur Rückhaltung derThe bottom cup contains coarse material of a density greater than 1 g / m 3 . This serves only for the retention of Schaumpolystyrolkugeln, um ein Austragen über die Überlauföffnungen bzw. den Rohwasserabzug zu verhindern. DerFoam polystyrene balls to prevent discharge through the overflow openings or raw water extraction. The

beschriebene Reaktor besitzt nur eine Trockenfilterzone. Die Ausbildung einer Naßfilter- bzw. Sedimentationszone ist nicht gegeben und wird auch nicht bezweckt. Der im beschriebenen Prozeß entstehende Schlamm setzt sich in der Bodentassenschicht ab. Die Reinigung geschieht mittels teiiweisem Einstau, wobei keine vollständige Umwälzung, sondern nur ein Anheben derdescribed reactor has only one dry filter zone. The formation of a Naßfilter- or sedimentation is not given and is not intended. The resulting in the process described sludge settles in the soil cup layer. The cleaning is done by teiiweisem congestion, with no complete circulation, but only lifting the

Filterschicht möglich ist. Bei hartnäckigen Verschmutzungen sollen diese durch Zugabe von Desinfektionsmitteln beseitigtFilter layer is possible. For stubborn dirt they should be removed by adding disinfectants

werden, wobei die negative Beeinflussung der biologisch aktiven Aufwuchsorganismen nicht ausgeschlossen werden kann.whereby the negative influence on the biologically active growth organisms can not be excluded.

Ziel der ErfindungObject of the invention

Ziel der Erfindung ist die Schaffung einer Aufbereitungsanlage zur Reduzierung gelöster Wasserinhaltsstoffeausweitestgehend schwebstofffreien Wässern, wie z. B. Grundwasser.The aim of the invention is to provide a treatment plant for the reduction of dissolved Wasserinhaltsstoffeausweitestgehend Schwebstofffreien waters such. B. groundwater.

Neben der Errichtung von Neuanlagen soll diese Anlage durch vergleichsweise geringen Aufwand bei der Rekonstruktion von vorhandenen Anlagen, die nicht für den vollständigen Wassereinstau geeignet sind, eine sichere und wartungsarme Wasseraufbereitung sowie eine Steigerung deren Leistungsfähigkeit ermöglichen.In addition to the construction of new plants, this system is to enable a safe and low-maintenance water treatment and an increase in their performance by relatively little effort in the reconstruction of existing facilities that are not suitable for the complete water retention.

Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen düsenbodenlosen Rieselfilmreaktor zu entwickeln, der kontinuierlich betrieben werden kann und dabei die Vorteile einer Trockenfilter-, Naßfilter- und Sedimentationsstufe vereint. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß der düsenbodenlose Rieselfilmreaktor als freischwimmendes Füllkörpermaterial Schaumpolystyrol mit einer Korngröße von 1-10mm enthält und eine Einstauhöhenregulierung aufweist. Durch die Schwimmfähigkeit des feinkörnigen Füllkörpermaterials werden durch dessen teilweises Eintauchen eine Trockenfilter-, eine Naßfilter- und eine Sedimentationsstufe ausgebildet. Entsprechend der Einstauhöhe muß der Reaktor nur im unteren Teil hydromechanisch belastbar sein.The invention has for its object to develop a nozzle bottomless trickle film reactor, which can be operated continuously and combines the advantages of a dry filter, Naßfilter- and sedimentation. According to the invention the object is achieved in that the nozzle bottomless trickle film reactor contains as free-floating packing material foam polystyrene having a particle size of 1-10mm and has a Einstauhöhenregulierung. Due to the buoyancy of the fine-grained packing material, a dry filter, a wet filter and a sedimentation stage are formed by its partial immersion. According to the storage height of the reactor must be hydromechanically stable only in the lower part.

In den Hohlräumen der Trockenfilterstufe können durch hohe Turbulenz besonders oxydative Prozesse mit hohem Sauerstoffbedarf ablaufen, wobei die Naßfilterzone besonders für autokatalytische Prozesse wirksam wird. In der Sedimentationszone erfolgt der Reinwasserabzug. Dieser Raum kann gleichzeitig bei Einbau eines Schutzes, zur Verhinderung von Kurrschlußströmungen, als Sedimentationsraum mit kontinuierlichem bzw. diskontinuierlichem Abzug von Sinkstoffen genutzt werden. Ein kontinuierlicher Betrieb wird jedoch erst durch eine Einstauhöhenregulierung möglich. Diese bewirkt, daß sich die beiden angrenzenden Zonen, Trockenfilterzone und Naßfilterzone, unabhängig von der Beaufschlagung mit Rohwasser stets auf dem gleichen Niveau befinden. Eine Entlüftungsöffnung am Überlauf verhindert das ungewollte Entleeren des Reaktors. Für einen eventuell höheren Bedarf an Sauerstoff sind, vorrangig in der Naßfilterzone, ein oder mehrere Belüftungssysteme vorgesehen, wodurch sauerstoffbedarfsabhängig gegenstrombelüftet werden kann. Ist eine zusätzliche Reinigung neben der selbsttätigen Ausspülung im Bedarfsfall notwendig, kann sie durch Veränderung der Einstauhöhe und der damit verbundenen Umlagerung des Füllkörpermaterials, ggf. durch Änderung der Beaufschlagung mit Rohwasser und/oder der Gegenstrombelüftungsmenge erreicht werden. Dadurch ist eine vollständige Umwälzung des Füllkörpermaterials möglichIn the cavities of the dry filter stage particularly high-turbulence oxidative processes can occur with high oxygen demand, the wet filter zone is particularly effective for autocatalytic processes. In the sedimentation zone, the pure water withdrawal takes place. This space can be used at the same time when installing a protection, to prevent Kurrschlußströmungen, as sedimentation with continuous or discontinuous withdrawal of suspended matter. Continuous operation, however, becomes possible only through a regulation of the leveling of the settlements. This causes the two adjacent zones, dry filter zone and wet filter zone, regardless of the application of raw water are always at the same level. A vent at the overflow prevents unwanted emptying of the reactor. For a possibly higher demand for oxygen, one or more ventilation systems are provided, primarily in the wet filter zone, which can be countercurrent-ventilated depending on oxygen demand. If an additional cleaning in addition to the automatic rinsing necessary if necessary, it can be achieved by changing the storage height and the associated rearrangement of the filler material, possibly by changing the application of raw water and / or the counterflow. As a result, a complete circulation of the filler material is possible

Durch die wartungsarme Betriebsweise des Reaktors ist ein hoher Automatisierungsgrad erreichbar. Due to the low-maintenance operation of the reactor, a high degree of automation can be achieved.

Ausführungsbeispielembodiment

Nachfolgend soll die Erfindung an einem Ausführungsbeispiel und einer zugehörigen Zeichnung näher erläutert werden. Grundwasser wird zum Zweck der Oxydation von gelösten Inhaltsstoffen (Nitrifikation, Enteisenung, Entmanganung) dem erfindungsgemäßen Reaktor durch eine Rohwasserzuführung 1, die für eine feinstrahlige und gleichmäßige Verteilung sorgt,. zugeführt. Der Reaktor 11 ist mit Schaumpolystyrolkugeln 10 einer Dichte von 0,02g/cm3 und einer Korngröße von 1 bis 10mm gefüllt. Der Reaktor 11 ist im unteren Bereich eingestaut. Durch das spezifisch leichte Füllkörpermaterial 10 ist der Reaktor 11 in drei funktioneile Zonen, der Trockenfilterzone 2, der Naßfilterzone 3 und der Sedimentationszone 4 unterteilt. Das feinverteilte Wasser rieselt durch das Füllkörpermaterial 10 im Abwärtsstrom hindurch. Durch die auf eine bestimmte Höhe eingestellte Einstauhöhenregulierung 8 stellt sich beim Betrieb ein konstanter Flüssigkeitsspiegel ein. In den beiden Füllkörper enthaltenden Zonen erfolgt eine Eliminierung von gelösten Inhaltsstoffen. Zur Bedarfsdeckung von zusätzlich benötigtem Sauerstoff ist eine Belüftungseinrichtung 7 für Luft angeordnet. Aus der Sedimentationszone 4 erfolgt der Abzug des gereinigten Wassers über ein Düsensystem und am konischen Boden des Reaktors 11 ein Abzug von Sinkstoffen 5. Ein Schutz 12 verhindert Kurzschlußströmungen und somit einen unmittelbaren Austrag von Sinkstoffen. Die Ausspülung der sich im Füllkörpermaterial 10 angesetzten Schmutzstoffe erfolgt größtenteils selbständig. Bei Bedarf erfolgt über eine zweite Stellung der Einstauhöhenregulierung 8 eine Anhebung des Flüssigkeitsspiegels. Bei gleichzeitiger Belüftung über die Belüftungseinrichtung 7 erfolgt eine Verwirbelung des Füllkörpermaterials 10 und somit eine Ablösung der Schmutzstoffe. Ihr Austrag erfolgt bei normalem Betrieb nach Absetzen im Sedimentationsraum 4 über den Sinkstoffabzug. Bei einer Versuchsanlage mit 3mm Schichthöhe und Gegenstrombelüftung wurde bei einer Oberflächenbelastung von 5,6m3/m2h und Eingangswerten von 13mg/NH4/l eine Eliminierungsleistung von 96% (Ausgangswert 0,5mg NH4/I) erreicht. Bei einer Versuchsdurchführung ohne Gegenstrombelüftung wurden bei einer Ausgangskonzentration von 2,5 mg NH4ZI80% Ammonium sowie 55% Mangan (Ausgangswert 0,35mg Mn/I) eliminiert.The invention will be explained in more detail using an exemplary embodiment and an associated drawing. Groundwater is for the purpose of oxidation of dissolved ingredients (nitrification, iron removal, Entmanganung) the reactor of the invention by a raw water supply 1, which ensures a fine-grained and uniform distribution. fed. The reactor 11 is filled with foam polystyrene beads 10 having a density of 0.02 g / cm 3 and a grain size of 1 to 10 mm. The reactor 11 is packed in the lower area. Due to the specific light packing material 10, the reactor 11 is subdivided into three functional zones, the dry filter zone 2, the wet filter zone 3 and the sedimentation zone 4. The finely divided water trickles through the packing material 10 in the downward flow. By setting to a certain height Einstauhöhenregulierung 8 turns during operation, a constant level of fluid. In the two packing zones containing elimination of dissolved ingredients. To meet demand for additionally required oxygen, a ventilation device 7 is arranged for air. From the sedimentation zone 4, the withdrawal of the purified water via a nozzle system and at the conical bottom of the reactor 11, a deduction of suspended matter 5. A protection 12 prevents short-circuit currents and thus an immediate discharge of suspended matter. The rinsing of the impurities deposited in the filler material 10 is largely independent. If necessary, via a second position of the storage height regulation 8 an increase of the liquid level takes place. With simultaneous ventilation via the ventilation device 7 there is a turbulence of the packing material 10 and thus a detachment of contaminants. Their discharge takes place during normal operation after settling in sedimentation space 4 via the suspended matter. In a test facility with 3mm bed height and countercurrent ventilation at a surface load of 5.6m 3 / m 2 h and input values of 13mg / NH 4 / l an elimination performance of 96% (initial value 0.5mg NH 4 / I) was achieved. In a test procedure without countercurrent venting at a starting concentration of 2.5 mg NH 4 ZI80% ammonium and 55% manganese (initial value 0.35 mg Mn / I) were eliminated.

Claims (2)

1. Düsenbodenloser Rieselfilmreaktorzur kontinuierlichen Eliminierung gelöster Wasserinhaltsstoffe aus weitestgehend schwebstofffreien Wässern, wie z. B. Grundwasser, wobei der Rohwasserdurchsatz über ein feinkörniges Füllkörpermaterial erfolgt und am Boden ein Sinkstoff abzug vorgesehen ist, gekennzeichnet dadurch, daß der Reaktor als freischwimmendes Füllkörpermaterial Schaumpolystyrol mit einer Korngröße von 1-10mm enthält und eine Einstauhöhenregulierung aufweist.1. Nozzle soil-free trickle film reactor for the continuous elimination of dissolved water ingredients from largely water-free wafers, such. B. groundwater, the raw water flow through a fine-grained Füllkörpermaterial and the bottom of a sediment is deduction deduction, characterized in that the reactor contains as free-floating packing material foam polystyrene with a grain size of 1-10mm and has a Einstauhöhenregulierung. 2. Düsenbodenloser Rieselfilmreaktor nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß an der Einstauhöhenregulierung eine Entlüftungsöffnung vorgesehen ist.2. Nozzle soil Rieselfilmktorktor according to claim 1, characterized in that a vent opening is provided at the Einstauhöhenregulierung.
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