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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen Reaktor zur anaeroben Reinigung
von Abwasser, insbesondere von Abwasser aus der Papierindustrie,
umfassend einen Reaktorbehälter,
wenigstens eine im unteren Bereich des Reaktorbehälters angeordnete Zulaufleitung
mit jeweils mindestens einer Austrittsöffnung zur Zuführung von
zu reinigendem Abwasser in den Reaktor, wenigstens einen Zulaufverteiler
zur Vermischung des dem Reaktor zugeführten Abwassers mit dem in
dem Reaktor befindlichen Medium, wenigstens einen am oberen Reaktorbehälter angeordneten Überlauf
zum Abführen
von gereinigtem Wasser sowie wenigstens einen Abscheider. Des Weiteren
betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur anaeroben Reinigung
von Abwasser.
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Zur
Abwasserreinigung sind eine Vielzahl von mechanischen, chemischen
sowie biologischen Verfahren und entsprechende Reaktoren bekannt. Bei
der biologischen Abwasserreinigung wird das zu reinigende Abwasser
mit aeroben oder anaeroben Mikroorganismen kontaktiert, welche die
in dem Abwasser enthaltenen organischen Verunreinigungen im Falle
von aeroben Mikroorganismen überwiegend zu
Kohlendioxid und Wasser und im Falle von anaeroben Mikroorganismen
vorwiegend zu Kohlendioxid und Methan abbauen. Dabei werden die
biologischen Abwasserreinigungsverfahren in jüngster Zeit zunehmend mit anaeroben
Mikroorganismen durchgeführt, weil
bei der anaeroben Abwasserreinigung zum einen nicht unter hohem
Energieaufwand Sauerstoff in den Bioreaktor eingeführt werden
muss und zum anderen bei der Reinigung energiereiches Biogas erzeugt
wird, welches nachfolgend zur Energiegewinnung eingesetzt wer den
kann. Je nach der Art und Form der eingesetzten Biomasse werden
die Reaktoren für
die anaerobe Abwasserreinigung in Kontaktschlammreaktoren, UASB-Reaktoren,
EGSB-Reaktoren, Festbettreaktoren und Fließbettreaktoren unterteilt.
Während
die Mikroorganismen bei Festbettreaktoren an ortsfesten Trägermaterialien
und die Mikroorganismen bei Fließbettreaktoren auf frei beweglichen,
kleinem Trägermaterial
anhaften, werden die Mikroorganismen bei den UASB- und EGSB-Reaktoren
in Form von sogenannten Pellets eingesetzt. Im Unterschied zu UASB-(upflow anaerobic
sludge blanket; anaerobe Aufströmschlammbett)-Reaktoren sind EGSB-(expanded
granular sludge bed; expandierte, granuläre Schlammbett)-Reaktoren höher und weisen
bei gleichem Volumen eine deutlich kleinere Grundfläche auf,
wobei ein Teil des zu reinigenden Abwassers im Kreislauf geführt wird.
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Bei
den UASB- und EGSB-Reaktoren wird dem Reaktor über einen Zulauf im unteren
Reaktorbereich kontinuierlich zu reinigendes Abwasser zugeführt und
durch ein oberhalb des Zulaufs befindliches, Mikroorganismenpellets
enthaltendes Schlammbett geführt.
Beim Abbau der organischen Verbindungen aus dem Abwasser bilden
die Mikroorganismen insbesondere Methan und Kohlendioxid enthaltendes
Gas (welches auch als Biogas bezeichnet wird), das sich teilweise
in Form kleiner Bläschen an
den Mikroorganismenpellets anlagert und teilweise in Form freier
Gasbläschen
in dem Reaktor nach oben steigt. Aufgrund der angelagerten Gasbläschen sinkt
das spezifische Gewicht der Pellets, weshalb die Pellets in dem
Reaktor nach oben steigen. Um das gebildete Biogas und die aufsteigenden
Pellets von dem Wasser zu trennen, sind in dem mittleren und/oder
oberen Teil des Reaktors Abscheider zumeist in Form von Gashauben
angeordnet, unter deren First sich Biogas ansammelt, welches ein
Gaspolster ausbildet, worunter eine Flotationsschicht aus Mikroorganismenpellets
und Abwasser befindlich ist. Von Gas und Mikroorganismenpellets
befreites, ge reinigtes Wasser steigt in dem Reaktor nach oben und
wird am oberen Ende des Reaktors über Überläufe abgezogen. Derartige Verfahren
und entsprechende Reaktoren sind beispielsweise in der
EP 0 170 332 A1 und in der
EP 1 071 636 B1 beschrieben.
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Besonders
wichtig bei den zuvor beschriebenen Verfahren ist die gleichmäßige Verteilung
des dem Reaktor über
den Zulauf zugeführten
Abwassers über
den Reaktorquerschnitt, um eine gute Vermischung der in dem Reaktor
befindlichen Schlammpellets, des in dem Reaktor befindlichen Wassers und
des zugefügten
Abwassers zu erreichen. Um diese Erfordernisse zu erfüllen, wurden
bereits eine Vielzahl an mit entsprechenden Zulaufverteilern ausgestattetes
Reaktoren vorgeschlagen.
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Aus
der
EP 0 539 430 B1 ist
ein Bioreaktor mit einem Reaktorbehälter bekannt, welcher an dem unteren
Ende des Reaktorbehälters
ein wenigstens eine Zulaufleitung umfassendes Zulauf-Einlasssystem
aufweist, welches durch eine im Wesentlichen kegelförmig angeordnete
Abtrennung von der die Mikroorganismenpellets enthaltenden Reaktionskammer
getrennt ist, wobei sich die Abtrennung über den gesamten Reaktorquerschnitt
erstreckt. Dabei sind die Ausströmöffnungen
der Zulaufleitungen wenigstens teilweise tangential ausgerichtet
und an der Abtrennung ist wenigstens ein radialer Schlitz vorgesehen,
der durch zwei radiale Kantenstreifen gebildet wird, die einander
in einem gewissen vertikalen Abstand überlappen, wobei der wenigstens
eine radiale Schlitz eine Verbindung zwischen der Zulauf-Einlasskammer
und der Reaktionskammer bildet. Durch die Orientierung der Ausströmöffnung(en)
der Zulaufleitung(en) und des wenigstens einen radialen Schlitzes
soll eine bezüglich
der Reaktorlängsachse
kreisförmige
Strömung
des Zulaufwassers erreicht werden und durch die Anordnung der radialen
Schlitze soll insbesondere nach Abschalten des Reaktors ein Eindringen
von Feststoffen in das Zulauf- Einlassystem
verhindert werden. Allerdings weist dieser Reaktor und das damit
betriebene Verfahren eine Vielzahl von Nachteilen auf.
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Aufgrund
der 100 % des Reaktorquerschnitts ausfüllenden Abtrennung zwischen
dem Zulauf-Einlasssystem und der Reaktorkammer sammeln sich in dem
zugeführten
Abwasser enthaltende Feststoffe innerhalb des Zulauf-Einlasssystems
an und gelangen nicht in die Reaktionskammer. In dem Zulauf-Einlasssystem,
das heißt
unterhalb der kegelförmigen
Abtrennung, abgelagerter Feststoff ist jedoch nur schwer aus dem
Reaktor zu entfernen. Zudem muss für eine Entfernung der Feststoffe
aus dem Zulauf-Einlasssystem der Reaktor abgeschaltet werden. Zum
anderen kristallisiert in der Reaktorkammer insbesondere bei zu
reinigendem Abwasser mit hohem Kalkgehalt an den Pellets Kalk aus,
so dass ein Teil der Mikroorganismenschlammpellets, an denen der
Kalk kristallisiert, ein hohes spezifisches Gewicht aufweist, so
dass diese Pellets in dem Reaktor sedimentieren und sich am unteren
Ende der kegelförmigen
Abtrennung im Bereich der Reaktorwand absetzen. Auch diese Sedimente
lassen sich nur unter höchstem
Aufwand aus dem Reaktor entfernen. Zudem verringert sich durch das
Sediment an der Reaktorwand der effektive Durchmesser des Reaktors,
so dass sich das effektive Reaktionsvolumen verringert. Ferner werden
durch die Sedimente mit zunehmender Betriebszeit des Reaktors die
radialen Schlitze blockiert bzw. verstopft, was in einem großen Druckanstieg
in dem Verteilersystem resultiert. Dies kann dazu führen, dass
der Wasserspiegel in dem Gasabscheider signifikant ansteigt, weswegen
es zu einem Stau in dem Gasabscheider kommen kann, was zu der Notwendigkeit
des Abschaltens des Zulaufs führen
kann. Weil aus diesem Grund zudem Kohlendioxid aus dem Gasseparator
ausströmt, steigt
in dem Gasseparator und in der Abwasserrückführleitung der pH-Wert signifikant
an, was zu einer Präzipitation
von Kalk in dem Zulaufbereich führt,
so dass das Präzipitat
nach Stilllegen des Reaktors unter ho hem Kostenaufwand entfernt
werden muss. Aus diesen Gründen
ist der vorgenannte Reaktor zur Reinigung von feststoffhaltigem
Abwasser, wie Abwasser aus der Papierindustrie, das zum einen sedimentierbare
Verunreinigungen in Form von Papierfüllstoffen und dergleichen enthält und zum
anderen einen hohen Kalkgehalt aufweist, verbesserungsbedürftig.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es, einen Reaktor mit einem Zulaufverteiler
bereitzustellen, mit dem die vorgenannten Nachteile vermieden werden.
Insbesondere soll der Reaktor zur Reinigung von feststoffbeladenem
Abwasser, insbesondere von Abwasser aus der Papierindustrie, geeignet
sein und eine gleichmäßige Verteilung
des Zulaufs über
den gesamten Reaktorquerschnitt ermöglichen. Zudem soll eine Verstopfung
im Zulaufbereich, insbesondere im Bereich des Zulaufverteilers,
zuverlässig
vermieden werden und eine Anreicherung von Feststoffen im Bereich
des Zulaufverteilers, insbesondere die Bildung von Toträumen aufgrund
von Feststoffsedimenten, zuverlässig
verhindert werden.
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Erfindungsgemäß wird diese
Aufgabe gelöst durch
einen Reaktor mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und insbesondere
durch einen Reaktor zur anaeroben Reinigung von Abwasser, umfassend einen
Reaktorbehälter,
wenigstens eine im unteren Bereich des Reaktorbehälters angeordnete
Zulaufleitung mit jeweils mindestens einer Austrittsöffnung zur Zuführung von
zu reinigendem Abwasser in den Reaktor, wenigstens einen Zulaufverteiler
zur Vermischung des dem Reaktor zugeführten Abwassers oder von recyceltem
Material mit dem in dem Reaktor befindlichen Medium, wenigstens
einen am oberen Reaktorbehälter
angeordneten Überlauf
zum Abführen
von gereinigtem Wasser sowie wenigstens einen Abscheider, wobei
der Zulaufverteiler wenigstens ein Ablenkmittel umfasst, wobei das
wenigstens eine Ablenkmittel derart ausgestaltet ist, dass aus der
Austrittsöffnung
der wenigstens einen Zulaufleitung austretendes Abwas ser in eine,
vom Reaktorquerschnitt aus gesehen, kreisförmige Strömung umgelenkt wird, und, wobei
10 bis 80 % des Reaktorquerschnitts von dem wenigstens einen Ablenkmittel
ausgefüllt werden.
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Durch
den wenigstens ein Ablenkmittel umfassenden Zulaufverteiler und
die derartige Ausgestaltung des Ablenkmittels, dass aus der Austrittsöffnung der
wenigstens einen Zulaufleitung austretendes Abwasser in eine vom
Reaktorquerschnitt aus gesehen, kreisförmige Strömung umgelenkt wird, wird eine
hervorragende Durchmischung des dem Reaktor zugeführten Abwassers
mit dem in dem Reaktor befindlichen Medium ermöglicht. Des Weiteren ermöglicht die
durch die Ablenkmittel bewirkte Strömungsführung des Zulaufabwassers eine
gleichmäßige Verteilung
des Zulaufwassers über
den gesamten Reaktorquerschnitt. Indem das wenigstens eine Ablenkmittel
des Zulaufverteilers weniger als 80 % des Reaktorquerschnitts ausfüllt, wird
eine vollständige
räumliche
Trennung des Zulauf-Einlasssystems und
der darüber
angeordneten Reaktionskammer vermieden, so dass sich zum einen in
dem Zulauf enthaltene Feststoffe nicht in dem Bereich des Zulaufverteilers
ansammeln, sondern durch die aufwärts gerichtete Strömung in
dem Reaktor nach oben strömen,
und zum anderen aus dem oberen Reaktorbereich nach unten sinkende
Sedimente nicht im Bereich des Zulaufverteilers sedimentieren. Insbesondere
wird so die Ausbildung von Toträumen,
welche den effektiven Reaktorquerschnitt verringern, vermieden.
Insbesondere kann so auch ein Druckanstieg im Verteilersystem zuverlässig verhindert
werden, so dass ein Anstieg des Wasserspiegels in dem Gasabscheider
vermieden wird. Aufgrund dessen eignet sich der erfindungsgemäße Reaktor
insbesondere zur anaeroben Reinigung von feststoffbeladenem Abwasser
und insbesondere zur anaeroben Reinigung von Abwasser aus der Papierindustrie, welches
sedimentierbare Verunreinigungen in Form von Papierfüllstoffen
sowie einen hohen Kalkgehalt aufweist.
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Vorzugsweise
füllt das
wenigstens eine Ablenkmittel 20 bis 70 % und besonders bevorzugt
30 bis 60 % des Reaktorquerschnitts aus. Darunter wird im Sinne
der vorliegenden Erfindung verstanden, dass das Integral des Anteils
des/der Ablenkmittel(s) an jeder Querschnittsfläche des Reaktors 20 bis 70 %
bzw. 30 bis 60 % beträgt.
Indem das wenigstens eine Ablenkmittel wenigstens 10 % bzw. 20 %
bzw. 30 % des Reaktorquerschnitts ausfüllt, wird erreicht, dass das
dem Reaktor zugeführte
Abwasser in eine stabile, vom Reaktorquerschnitt aus gesehen kreisförmige Strömung umgelenkt
wird, so dass eine exzellente Vermischung des dem Reaktor zugeführten Abwassers
mit dem im Reaktor befindlichen Medium erreicht wird. Durch die
Ausfüllung
von maximal 80 % bzw. 70 % bzw. 60 % des Reaktorquerschnitts durch das/die
Ablenkmittel wird zudem erreicht, dass in dem zugeführten Abwasser
enthaltene Feststoffe durch die kreisförmige, nach oben gerichtete
Wasserströmung
in den Bereich der Schlammpelletzone des Reaktors aufsteigen und
zum anderen aus dem oberen Reaktorbereich herabsinkender Feststoff
mit hoher spezifischer Dichte sich nicht im Bereich des Zulaufverteilers
ansammelt, sondern bis auf den Reaktorboden absinkt.
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Um
eine stabile Kreislaufführung
des dem Reaktor zugeführten
Wassers zu erreichen, hat es sich zudem als vorteilhaft erwiesen,
in dem Zulaufverteiler wenigstens zwei Ablenkmittel, besonders bevorzugt
zwei bis fünf
Ablenkmittel und ganz besonders bevorzugt zwei oder drei Ablenkmittel,
vorzusehen. Indem in dem Zulaufverteiler mehrere Ablenkmittel vorgesehen
sind, ist es möglich,
die einzelnen Ablenkmittel gleichmäßig über dem Querschnitt des Reaktors
zu verteilen, so dass in dem Zulaufverteiler, bezogen auf den Reaktorquerschnitt,
mehrere ablenkmittelfreie Bereiche vorhanden sind und die Querschnittsfläche der
einzelnen Ablenkmittel vergleichsweise gering ist. Dadurch wird
ein guter Stoffaustausch zwischen dem unterhalb des Zulaufverteilers
angeordnete Reaktorteil und dem darüber befindlichen Reaktorteil
ermöglicht
und insbesondere sichergestellt, das in dem dem Reaktor zugeführten Abwasser
enthaltene Feststoffe über
die ablenkmittelfreien Querschnittsbereiche des Zulaufverteilers
in den oberen Reaktorteil gelangen können und andererseits aus dem
oberen Reaktorteil herabsinkende Feststoffe mit hohem spezifischen
Gewicht über
den ablenkmittelfreien Querschnitt des Zulaufverteilers in den unteren
Reaktorbereich absinken können,
ohne sich auf den Ablenkmitteln zu sammeln oder gar den Zulaufverteiler
zu verstopfen. Die konkrete Anzahl der Ablenkmittel hängt dabei
insbesondere von der Größe des Reaktorquerschnitts
ab.
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In
Weiterbildung des Erfindungsgedanken wird vorgeschlagen, wenigstens
eines der Ablenkmittel ringförmig
auszugestalten. Durch eine ringförmige Ausgestaltung
lässt sich
eine Ablenkung des dem Reaktor zugeführten Abwassers in eine kreisförmige Strömung besonders
einfach und zuverlässig
erreichen.
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Unter
ringförmig
wird im Sinne der vorliegenden Erfindung nicht nur ein Kreisring
verstanden, sondern allgemein ein durch einen in seinem Radialschnitt
in Bezug auf den Gesamtquerschnitt des Ringes dünnen Ringkörper gebildeten Ring, wobei
die Grundfläche
des Ringkörpers
jede beliebige geometrische Form, beispielsweise eine kreisrunde,
rechteckige, ovale, elliptische oder polygonale Form, annehmen kann.
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Gemäß einer
weiteren bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist der Ringkörper des wenigstens einen ringförmigen Ablenkmittels
innen hohl und nach unten offen. Dadurch wird erreicht, dass durch
die Umfangsflächen
des innen hohlen und nach unten offenen Ringkörpers das dem Reaktor zugeführte Abwasser
wirksame umgelenkt wird. Bei dieser Ausführungsform ist die Austrittsöffnung der
dem Ablenkmittel zugeordneten Zulaufleitung vorzugsweise in den
inneren Hohlraum des Ringkörpers
und besonders bevorzugt tangential zu einem gedachten, konzentrisch
um die Reaktorlängsachse
verlaufenden Kreis orientiert, so dass das aus der Austrittsöffnung der
Zulaufleitung austretende Wasser auf die innere Oberfläche des
Ringkörpers
trifft und dadurch entsprechend umgelenkt wird. Dabei wird eine
kreisförmige
Umlenkung des dem Reaktor zugeführten
Wassers insbesondere dann zuverlässig
erreicht, wenn das ringförmige
Ablenkmittel senkrecht zu der Reaktorlängsachse und konzentrisch um
die Reaktorlängsachse
herum angeordnet ist.
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Besonders
gute Ergebnisse werden zudem erhalten, wenn der Ringkörper des
wenigstens einen ringförmigen
Ablenkmittels im Radialschnitt umgekehrt v-förmig, umgekehrt u-förmig, rechteckig,
trapezförmig
oder polygonal ausgestaltet ist. Insbesondere durch die umgekehrt
v-förmige
und umgekehrt u-förmige
Ausgestaltung des Ringkörpers
im Radialschnitt wird erreicht, dass sich von oben auf das Ablenkmittel
herabfallende Feststoffe nicht auf dem Umfang des Ringkörpers ansammeln
können,
sondern über
die Umfangsfläche
des Ringkörpers
abrutschen und in dem Reaktor weiter nach unten absinken, bis diese
den tiefsten Punkt des Reaktors erreichen.
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Alternativ
dazu kann der Ringkörper
des wenigstens einen ringförmigen
Ablenkmittels im Radialschnitt auch kreisförmig ausgestaltet sein, wobei
der untere Teil des kreisförmigen
Radialschnitts offen ist und an den beiden Öffnungsenden im Radialschnitt jeweils
eine von dem Ringkörper
weg weisende Schräge
angebracht ist, mithin der Ringkörper
des wenigstens einen ringförmigen
Ablenkmittels einen im Wesentlichen schlüssellochartigen Radialschnitt aufweist.
Dadurch wird zum einen erreicht, dass von oben auf das Lenkmittel
herabsinkende Feststoffe von der Umfangsfläche des Ringkörpers herabfallen und
weiter nach unten in dem Reaktor sinken und andererseits verhindert,
dass Feststoffe durch eine Seitenströmung von unten in den Hohlraum
des Ringkörpers
eindringen und sich dort ablagern können.
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Eine
andere Alternative ist es, den Ringkörper des wenigstens einen ringförmigen Ablenkmittels im
Radialschnitt rautenförmig
auszugestalten, wobei der untere Teil des rautenförmigen Radialschnitts
offen ist und an einem der beiden Öffnungsenden oder an beiden Öffnungsenden
eine Schräge
angebracht ist, welche vorzugsweise von dem Ringkörper nach außen führend angeordnet
ist. Auch hierdurch wird zuverlässig
vermieden, dass sich im Reaktor von oben auf das Ablenkmittel herabfallende
Feststoffe auf dem Ablenkmittel ansammeln und dass Feststoffe von
unten in den Hohlraum des Ringkörpers
des Ablenkmittels eindringen können.
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Alternativ
dazu kann der Ringkörper
des wenigstens einen ringförmigen
Ablenkmittels im Radialschnitt auch jede andere bekannte geometrische Form
aufweisen, solange durch die Ausgestaltung des Ringkörpers sichergestellt
wird, dass keine Feststoffe in den Hohlraum des Ringkörpers eintreten oder
sich Feststoffe oben auf der Umfangsfläche des Ringkörpers ansammeln
können.
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Auch
bezüglich
der Grundfläche
des ringförmigen
Ablenkmittels ist die vorliegende Erfindung nicht beschränkt. Besonders
gute Ergebnisse werden insbesondere erhalten, wenn das wenigstens eine
ringförmige
Ablenkmittel eine runde, eine ovale, eine elliptische oder eine
polygonale Grundfläche aufweist.
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Gemäß einer
weiteren bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung sind zwei identische oder im Wesentlichen
gleiche ringförmige Ablenkmittel übereinanderliegend
angeordnet. Beispielsweise können
zwei ringförmige
Ablenkmittel mit jeweils einem umgekehrt v-förmigen Radialschnitt und einer
kreisförmigen
Grundfläche übereinander liegend
angeordnet werden, so dass sich für diesen Aufbau ein Radialschnitt
in Form eines "Doppeldachs" ergibt. Bei dieser
Ausführungsform
ist es auch möglich,
einzelne Bereiche der Grundfläche
der beiden ringförmigen
Ablenkmittel zu verschließen, während die
anderen Bereiche der beiden ringförmigen, innen hohlen Ablenkmittel
unten offen sind.
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Alternativ
zu dem wenigstens einen vorgenannten ringförmigen Ablenkmittel oder zusätzlich zu dem
wenigstens einen vorgenannten ringförmigen Ablenkmittel kann der
erfindungsgemäße Reaktor wenigstens
ein innen hohles, haubenförmig
ausgestaltetes Ablenkmittel enthalten, wobei das obere Teil der
Haube geschlossen und das untere Teil der Haube offen ist. Vorzugsweise
ist auch dieses Ablenkmittel senkrecht zur Reaktorlängsachse
und konzentrisch um die Reaktorlängsachse
herum angeordnet. Allerdings kann das Ablenkmittel auch in der Peripherie
des Reaktorquerschnitts angeordnet sein.
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In
Weiterbildung des Erfindungsgedankens wird vorgeschlagen, dass das
wenigstens eine haubenförmige
Ablenkmittel die Form eines an der Grundfläche offenen, aber an den anderen
Flächen geschlossenen
Hohlkegels, Hohlkegelstumpfes, Hohlhalbkugel oder Hohlpyramidenstumpfes
aufweist. Durch jede der vorgenannten Ausgestaltungen wird erreicht,
dass sich von oben aus dem Reaktor herabfallende Feststoffe nicht
auf dem haubenförmigen
Ablenkmittel absetzen, sondern über
die Mantelflächen
des Ablenkmittels abrutschen. Zudem wird durch diese Ablenkmittel
eine kreisförmige
Strömung des
dem Reaktor zugeführten
Abwassers er reicht. Selbstverständlich
können
die Deck- und/oder Mantelflächen
der vorgenannten Ablenkmittel zur Entlüftung kleine Öffnungen
in Form von Löchern
oder dergl. aufweisen. Auch solche Öffnungen umfassende Deck- und/oder Mantelflächen der
Ablenkmittel werden im Sinne der vorliegenden Erfindung als geschlossene
Flächen
bezeichnet.
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Auch
bei dieser Ausführungsform
ist die vorliegende Erfindung nicht auf die geometrische Form der
Grundfläche
des Hohlkegels, Hohlkegelstumpfes oder des Hohlpyramidenstumpfes
beschränkt.
Gute Ergebnisse werden insbesondere erhalten, wenn die Grundfläche des
Hohlkegels oder des Hohlkegelstumpfes rund, oval oder elliptisch
bzw. die Grundfläche
des Hohlpyramidenstumpfes polygonal, rechteckig oder quadratisch
ist.
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Alternativ
zu einem ringförmigen
und/oder haubenförmigen
Ablenkmittel oder zusätzlich
zu einem ringförmigen
Ablenkmittel und/oder haubenförmigen
Ablenkmittel kann der erfindungsgemäße Reaktor wenigstens ein Ablenkmittel
aufweisen, welches die Form eines an der Grundfläche und an der Deckfläche offenen,
aber an der Mantelfläche
geschlossenen Hohlkegelstumpfes oder Hohlpyramidenstumpfes aufweist.
Auch bei dieser Ausgestaltung des Ablenkmittels ist dieses vorzugsweise
senkrecht zu der Reaktorlängsachse
und konzentrisch um die Reaktorlängsachse
herum angeordnet. Bei dieser Ausführungsform wird der den Reaktorquerschnitt
ausfüllende
Querschnitt des Ablenkmittels im Vergleich zu einem auch an der
Deckfläche
geschlossenen Hohlkegelstumpfes oder Hohlpyramidenstumpfes weiter
verringert, so dass der Anteil der ablenkmittelfreien Querschnittsfläche des
Reaktors ansteigt. Zudem wird auch bei dieser Ausführungsform
ein Absetzen der von oben aus dem Reaktor herabfallenden Feststoffe
mit hohem spezifischem Gewicht auf der Deckfläche des Ablenkmittels verhindert.
Auch bei dieser Ausführungsform
können
die Mantelflächen
der vorgenannten Ablenkmittel zur Entlüftung kleine Öffnungen in
Form von Löchern oder
dergl. aufweisen. Zudem kann auch bei dieser Ausführungsform
das Ablenkmittel, wenn auch weniger bevorzugt, in der Peripherie
des Reaktorquerschnitts angeordnet sein.
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Die
Anzahl und die Form der Ablenkmittel in dem Reaktor hängen unter
anderem von dem Querschnitt des Reaktors und von der Menge des dem Reaktor
pro Zeiteinheit zugeführten
Abwassers ab. Während
bei kleineren Reaktoren bereits ein Ablenkmittel ausreichend sein
kann, beträgt
die Anzahl der Ablenkmittel bei mittleren und größeren Reaktoren vorzugsweise
zwischen zwei und fünf
und besonders bevorzugt zwei oder drei. Insbesondere bei für die Reinigung
von Abwasser aus der Papierindustrie dimensionierten Reaktoren hat
es sich sowohl unter dem Gesichtspunkt der Erzeugung einer kreisförmigen Strömung des
dem Reaktor zugeführten
Abwassers als auch unter dem Gesichtspunkt des Vermeidens des Absetzens
von Feststoffpartikeln auf den Ablenkmitteln als vorteilhaft erwiesen,
wenn der Zulaufverteiler ein haubenförmig ausgestaltetes Ablenkmittel
oder ein Ablenkmittel in der Form eines an der Grundfläche und
an der Deckfläche
offenen, aber an der Mantelfläche
geschlossenen Hohlkegelstumpfes oder Hohlpyramidenstumpfes aufweist
und der Zulaufverteiler zusätzlich
wenigstens ein, bevorzugt zwei bis fünf, besonders bevorzugt zwei
bis vier und ganz besonders bevorzugt drei, ringförmige Ablenkmittel
umfasst, wobei alle der Ablenkmittel oder ein Teil der Ablenkmittel
senkrecht zu der Reaktorlängsachse
und konzentrisch um die Reaktorlängsachse herum
angeordnet sind.
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Vorzugsweise
sind die oberen Begrenzungen aller in dem Reaktor enthaltenen Ablenkmittel
im Wesentlichen jeweils auf derselben Höhe des Reaktors angeordnet.
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Um
eine gute Verteilung des dem Reaktor zugeführten Abwassers in dem Reaktor
und insbesondere um eine effektive Umlenkung des dem Reaktor zugeführten Abwassers
in eine kreisförmige Strömung zu
erreichen, wird in Weiterbildung des Erfindungsgedankens vorgeschlagen,
in dem Zulaufverteiler pro Ablenkmittel wenigstens eine Zulaufleitung
vorzusehen. Besonders gute Ergebnisse werden nach den Erkenntnissen
der vorliegenden Erfindung erhalten, wenn in dem Zulaufverteiler
pro Ablenkmittel zwei bis fünf
und besonders bevorzugt pro Ablenkmittel zwei bis drei Zulaufleitungen
vorgesehen sind, wobei jede Zulaufleitung bevorzugt eine Austrittsöffnung aufweist
und diese Austrittsöffnung besonders
bevorzugt tangential zu einem gedachten, konzentrisch um die Reaktorlängsachse
verlaufenden Kreis orientiert ist.
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Eine
besonders gute Umlenkung des dem Reaktor zugeführten Abwassers in die gewünschte Strömung wird
erreicht, wenn die Austrittsöffnung(en) der
Zulaufleitung(en) jeweils in den Hohlraum des/der Ablenkmittel(s)
mündet/münden.
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Insbesondere
wenn der Reaktor mehrere Ablenkmittel enthält, ist eine größere Anzahl
an Zulaufleitungen notwendig, um das dem Reaktor zugeführte Abwasser
effektiv auf die einzelnen Ablenkmittel zu verteilen. In diesem
Fall hat es sich als zweckmäßig erwiesen,
eine Zulaufsammelleitung vorzusehen, von der aus die einzelnen Zulaufleitungen
zu den Ablenkmitteln führen.
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Gemäß einer
weiteren bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung hat es sich als vorteilhaft erwiesen,
den Reaktor unterhalb des Zulaufverteilers im Wesentlichen in der
Form eines sich nach unten verjüngenden
Trichters vorzusehen. Dadurch wird erreicht, dass aus dem oberen
Reaktorteil herabsinkende Feststoffe mit hohem spezifischem Ge wicht
bis an die Spitze des Trichters herabsinken und dort abgeführt werden
können.
Hierdurch kann eine Ansammlung von Sedimenten im Bereich des Zulaufverteilers,
welcher zu der Bildung von Toträumen
und zu einer Reduzierung des effektiven Reaktorquerschnitts führt, zuverlässig vermieden
werden. Zudem kann durch die trichterförmige Ausgestaltung des Reaktorunterteils
verhindert werden, dass sich das Sediment an den Reaktorwänden ansammelt und
dort mechanisch entfernt werden muss. Indem die Sedimente in die
Spitze des Trichter absinken, können
diese dort über
eine angeordnete Abfuhrleitung bei Bedarf einfach aus dem Reaktor
abgezogen werden.
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In
Weiterbildung des Erfindungsgedankens wird vorgeschlagen, im unteren
Bereich des Trichters eine Zulaufleitung vorzusehen, über die
Abwasser und/oder Frischwasser in den unteren, trichterförmigen Reaktorbereich
eingeführt
werden kann. Dadurch kann bei Bedarf eine Spülung des Reaktorbodens erfolgen.
Dies ist beispielsweise dann sinnvoll, wenn Sediment aus dem unteren
Reaktorbereich abgezogen wurde, um etwaige an den unteren Reaktorwänden anhaftende
Sedimentreste aufzuwirbeln, so dass diese an dem untersten Punkt
des Trichters absinken und über
die Abfuhrleitung aus dem Reaktor abgezogen werden können.
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Um
die Mikroorganismenpellets und das in dem Reaktor enthaltene Wasser
im Kreislauf führen zu
können,
weist der Reaktor vorzugsweise eine konzentrisch um die Reaktorlängsachse
angeordnete Sinkleitung auf, deren oberes Ende mit dem Gasabscheider
verbunden ist und über
deren untere Austrittsöffnung
in dem Gasabscheider abgetrennte Mikroorganismenpellets und Wasser
in den unteren Reaktorbereich zugeführt werden können. Sofern
die Austrittsöffnung
der Sinkleitung oberhalb der Ablenkmittel mündet hat es sich als zweckmäßig erwiesen, ein
ebenfalls konzentrisch um die Reaktorlängsachse angeordnetes haubenförmig ausgestalte tes
Ablenkmittel vorzusehen, beispielsweise in Form eines innen hohlen,
an der Grundfläche
offenen, aber an den anderen Flächen
(Mantel- und Deckfläche)
geschlossenen Hohlkegels, Hohlkegelstumpfes, Hohlhalbkugel oder
Hohlpyramidenstumpfes. Dadurch kann zum einen verhindert werden,
dass das unmittelbar oberhalb der Ablenkmittel zurückgeführte Medium
die durch den Zulaufverteiler erzeugten Strömungsverhältnisse negativ beeinflusst,
und zum anderen verhindert werden, dass durch die Sinkleitung zugeführte Schlammpellets
von unten in die Ablenkmittel eintreten.
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Wenn
die untere Austrittsöffnung
der konzentrisch um die Reaktorlängsachse
angeordneten Sinkleitung unterhalb der oberen Begrenzung des Zulaufverteilers
bzw. der Ablenkmittel mündet,
kann anstelle eines haubenförmig
ausgestalteten Ablenkmittels auch ein Ablenkmittel in der Form eines
an der Grundfläche
und der Deckfläche
offenen, aber an der Mantelfläche
geschlossenen Hohlkegelstumpfes oder Hohlpyramidenstumpfes vorgesehen
sein, der ebenfalls konzentrisch um die Reaktorlängsachse angeordnet ist. Alternativ
dazu kann im Bereich der Austrittsöffnung der Sinkleitung auch
ein konzentrisch um die Reaktorlängsachse
angeordnetes, ringförmig
ausgestaltetes Ablenkmittel vorgesehen sein.
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Allerdings
ist die vorliegende Erfindung nicht auf Reaktoren beschränkt, welche
eine konzentrisch um die Reaktorlängsachse angeordnete Sinkleitung aufweisen.
Vielmehr kann der erfindungsgemäße Reaktor
auch ohne Sinkleitung betrieben werden. Zudem kann die Sinkleitung,
bezogen auf den Reaktorquerschnitt, auch an jeder beliebigen Stelle
angeordnet sein. Schließlich
ist es auch möglich,
die Sinkleitung außerhalb
des Reaktorbehälters
vorzusehen. Beispielsweise kann die Sinkleitung außerhalb
des Reaktorbehälters
angeordnet sein und an deren unteren Ende in die Sinkleitung eine
Zufuhrleitung einmünden, über die
der Sinkleitung zu reini gendes Abwasser, Frischwasser oder eine
Mischung hiervon zugeführt
wird, bevor die Sinkleitung vorzugsweise im Bereich des Zulaufverteilers
in den Reaktor führt.
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Aufgrund
der vorgenannten Eigenschaften und Vorteile des erfindungsgemäßen Reaktors
ist dieser insbesondere als UASB-Reaktor oder als EGSB-Reaktor geeignet.
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Ein
weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren
zur anaeroben Reinigung von Abwasser, wobei einem Reaktor umfassend
einen Reaktorbehälter,
wenigstens einen am oberen Reaktorbehälter angeordneten Überlauf
zum Abführen
von gereinigtem Wasser, wenigstens einen Abscheider, wenigstens
eine im unteren Bereich des Reaktorbehälters angeordnete Zulaufleitung
mit jeweils mindestens einer Austrittsöffnung zur Zuführung von
zu reinigendem Abwasser in den Reaktor sowie wenigstens einen Zulaufverteiler
zur Vermischung des dem Reaktor zugeführten Abwassers mit dem in
dem Reaktor befindlichen Medium, wobei der Zulaufverteiler wenigstens
ein Ablenkmittel umfasst, von dem 10 bis 80 % des Reaktorquerschnitts
ausgefüllt
werden, zu reinigendes Abwasser zugeführt wird, wobei die Austrittsöffnung der
wenigstens einen Zulaufleitung derart angeordnet ist, das wenigstens eine
Ablenkmittel derart ausgestaltet ist und die Geschwindigkeit des
zugeführten
Abwassers derart eingestellt wird, dass das aus der Austrittsöffnung der wenigstens
einen Zulaufleitung austretende Abwasser in dem Zulaufverteiler
in eine, vom Reaktorquerschnitt aus gesehen, kreisförmige Strömung umgelenkt
wird.
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Besonders
gute Ergebnisse werden insbesondere erhalten, wenn das erfindungsgemäße Verfahren
in einem zuvor beschriebenen Reaktor durchgeführt wird.
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Nachfolgend
wird die vorliegende Erfindung rein beispielhaft anhand vorteilhafter
Ausführungsformen
und unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
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Dabei
zeigen:
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1 eine
schematische Längsschnittsansicht
eines Reaktors zur anaeroben Reinigung von Abwasser gemäß eines
Ausführungsbeispiels
der vorliegenden Erfindung,
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2 eine
perspektivische Ansicht eines in dem erfindungsgemäßen Reaktor
enthaltenden Zulaufverteilers gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung,
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3 schematische perspektivische, Radialschnittansichten
von in dem Zulaufverteiler des erfindungsgemäßen Reaktors einsetzbaren ringförmigen Ablenkmitteln
gemäß fünf verschiedenen
Ausführungsbeispielen
(3a–3e),
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4 eine
Draufsicht auf ein in dem Zulaufverteiler des erfindungsgemäßen Reaktors
einsetzbaren, teilringartigen Ablenkmittels,
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5 einen
schematischen Radialschnitt eines haubenförmig, konzentrisch um eine
Sinkleitung angeordneten Ablenkmittels sowie
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6 einen
schematischen Radialschnitt eines ringförmigen, konzentrisch um eine
Sinkleitung angeordneten Ablenkmittels.
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Der
in der 1 schematisch im Längsschnitt dargestellte Bioreaktor 10 umfasst
einen Reaktorbehälter 12,
der in seinem mittleren und oberen Teil zylindrisch ausgestaltet
ist und sich in seinem unteren Teil 14 trichterförmig verjüngt. In
dem Bereich des Übergangs
zwischen dem hohlzylindrischen Reaktorbehälterteil und dem unteren, sich
nach unten konisch verjüngenden
Reaktorbehälterteil 14 befindet
sich ein Zulaufverteiler 16, der aus zwei ringförmigen Ablenkmitteln 18, 18', deren Ringkörper einen umgekehrt
v-förmigen
Radialschnitt aufweisen und innen hohl sind, sowie einem haubenförmigen Ablenkmittel 20 besteht.
Der Zulaufverteiler 16 kann aber auch unterhalb des Übergangs
zwischen dem hohlzylindrischen Reaktorbehälterteil und dem unteren, sich
nach unten konisch verjüngenden
Reaktorbehälterteil 14,
d.h. in dem konischen Reaktorbehälterteil 14,
angeordnet sein und bspw. über
Halterungen an dem konischen Reaktorbehälterteil 14 befestigt
sein.
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Im
mittleren und oberen Reaktorbehälter 12 befinden
sich zwei Abscheider 22, 24, welche jeweils mehrere
Gashauben 26 aufweisen. In der Praxis besteht jeder der
Abscheider aus mehreren Lagen an Gashauben; in der vorliegenden 1 ist
jedoch aus Einfachheitsgründen
pro Abscheider jeweils nur eine Lage Gashauben dargestellt. Alternativ
dazu kann der Reaktor anstelle von zwei verschiedenen Abscheidern 22, 24 auch
nur einen Abscheider umfassen. Oberhalb des oberen Abscheiders 24 befinden sich Überläufe 28, 28', über welche
das gereinigte Wasser aus dem Reaktor abgezogen wird.
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Auf
dem Reaktor ist eine Gastrenneinrichtung 30 angeordnet,
die mit den beiden Abscheidern 22, 24 über die
Leitungen 32, 32' verbunden
ist. Zudem führt
von dem Boden der Gastrenneinrichtung 30 eine Sinkleitung 34 in
den unteren Teil des Reaktors 10, welche in der Höhe des Zulaufvertei lers 16 endet.
In der dargestellten Ausführungsform
mündet die
Sinkleitung 34 in das haubenförmige Ablenkmittel 20.
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Des
weiteren befindet sich im unteren Teil des Reaktors 10,
nämlich
im unteren Teil des sich trichterförmig nach unten verjüngenden
Reaktorbehälterteils 14,
eine Abfuhrleitung 36 sowie eine Zufuhrleitung 38,
wobei über
die Abfuhrleitung 36 Feststoffe bzw. eine Suspension aus
Feststoff und Flüssigkeit
aus dem Reaktor 10 abgezogen werden können und über die Zufuhrleitung 38 Flüssigkeit
zum Spülen
des unteren Reaktorbehälterteils 14 eingeführt werden
kann. Schließlich
sind in dem Reaktor 10 mehrere Zulaufleitungen 40, 40' vorgesehen,
die zu den einzelnen zu den einzelnen Ablenkmitteln 18, 18', 20 führen, von
denen der Übersicht
halber in der 1 nur einige dargestellt sind.
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Beim
Betrieb des Reaktors wird über
die Zulaufleitungen 40, 40' zu reinigendes Abwasser in die Hohlräume der
Ablenkmittel 18, 18', 20 eingebracht und über die
Ablenkmittel 18, 18', 20 in
eine, bezogen auf den Reaktorquerschnitt, kreisförmige Bewegung versetzt. Dadurch
kommt es zu einer innigen Vermischung zwischen dem zugeführten Abwasser
und dem in dem Reaktor befindlichen Medium, welches aus bereits
teilweise gereinigtem Abwasser, Mikroorganismenpellets, welche in
der 1 durch kleine Punkte angedeutet sind, und kleinen
Gasbläschen besteht.
Das eingeführte
Abwasser strömt
von dem Zulaufverteiler 16 in dem Reaktorbehälter 12 langsam
aufwärts,
bis es in die mikroorganismenhaltige Schlammpellets enthaltende
Fermentationszone gelangt. Die in den Pellets enthaltenen Mikroorganismen
zersetzen die in dem Abwasser enthaltenen organischen Verunreinigungen
hauptsächlich
zu Methan- und Kohlendioxidgas. Durch die erzeugten Gase entstehen
Gasbläschen,
von denen sich die größeren von
den Pellets ablösen
und in Form von Gasblasen durch das Medium perlen, wohingegen kleine
Gasbläschen
an den Schlammpellets haften bleiben. Diejenigen Pellets, an denen
kleine Gasbläschen
anhaften und welche daher ein geringeres spezifisches Gewicht als
die anderen Pellets und das Wasser aufweisen, steigen in dem Reaktorbehälter 12 auf,
bis sie den unteren Abscheider 22 erreichen.
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Die
freien Gasbläschen
fangen sich in den Gashauben 26 und bilden unter dem First
der Gashauben 26 ein Gaspolster. Direkt unterhalb des Gaspolsters
bildet sich eine Flotationsschicht bestehend aus Mikroorganismenpellets
mit daran anhaftenden kleinen Gasbläschen. Das in den Gashauben 26 gesammelte
Gas sowie Pellets und Wasser aus der Flotationsschicht werden beispielsweise über eine
in der Stirnseite der Gashauben vorhandene Öffnung (nicht dargestellt)
aus den Gashauben abgeführt,
gegebenenfalls über
eine Mischkammer (nicht dargestellt) miteinander vermischt und über eine
Leitung 32 in die Gastrenneinrichtung 30 geführt.
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Das
Wasser, die aufsteigenden Mikroorganismenpellets und die Gasblasen,
die nicht bereits in dem unteren Abscheider 22 abgetrennt
wurden, steigen in dem Reaktorbehälter 12 weiter nach
oben bis zu dem oberen Abscheider 24. Aufgrund der Abnahme
des hydrostatischen Drucks zwischen dem unteren Abscheider 22 und
dem oberen Abscheider 24 lösen sich die letzten kleinen
Gasbläschen
von den in den oberen Abscheider 24 gelangten Mikroorganismenpellets
ab, so dass das spezifische Gewicht der Pellets wieder zunimmt und
die Pellets nach unten sinken. Die restlichen Gasblasen werden in
den Gashauben 26 des oberen Abscheiders 24 aufgefangen und
wiederum an den Stirnseiten der einzelnen Gashauben 26 in
eine Gassammelleitung überführt, von der
das Gas über
die Leitung 32' in
den Gasseparator 30 geführt
wird. Das nunmehr gereinigte Wasser steigt von dem oberen Abscheider 24 weiter
nach oben, bis es über
die Überläufe 28 aus
dem Reaktor abgezogen und durch eine Wasserabfuhrleitung (nicht
dargestellt) abgeleitet wird.
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In
dem Gasseparator trennt sich das Gas von dem restlichen Wasser und
den Mikroorganismenpellets, wobei die Suspension aus Pellets und dem
Abwasser über
die Sinkleitung 34 in den Reaktorbehälter 12 rezirkuliert
wird. Dabei mündet
die Austrittsöffnung
der Sinkleitung 34 in das haubenartige Ablenkmittel 20,
wo die rückgeführte Suspension aus
Pellets und Abwasser mit dem dem Reaktor 10 über die
Zulaufleitungen 40, 40' zugeführten Abwasser vermischt und
in eine kreisförmige
Strömung
versetzt wird, wonach der Kreislauf von neuem beginnt.
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Je
nach Ursprung des dem Reaktor 10 über die Zulaufleitungen 40 zugeführten Abwassers
enthält
das Abwasser mehr oder weniger Feststoffe. Abwasser aus der Papierindustrie
beispielsweise enthält
signifikante Konzentrationen an festen Füllmaterialien und Kalk. Nachdem
das feststoffhaltige Abwasser über
die Zulaufleitungen 40, 40' in die Hohlräume der Ablenkmittel 18, 18', 20 eingeführt wurde, wird
dieses über
die Ablenkmittel 18, 18', 20 in eine bezogen auf
den Querschnitt des Reaktors 10 kreisförmige Strömung überführt und steigt, nachdem dies die
Ablenkmittel 18, 18', 20 verlassen
hat, über
die ablenkmittelfreien Bereiche des Zulaufverteilers 16 nach
oben in den zylinderförmigen
Reaktorbehälterteil.
Der Anteil der in dem Abwasser enthaltenen Feststoffe, der ein Mindestmaß an spezifischer
Dichte übersteigt,
sinkt bereits in den Hohlräumen
des Ablenkmittels oder nach deren Verlassen in den unteren, sich
trichterförmig
nach unten verjüngenden Reaktorbehälterteil 14 ab
und sammelt sich in der unteren Spitze des Trichters 14.
Ferner kristallisiert ein Teil des in dem Abwasser enthaltenden
Kalkes, nachdem das Abwasser in die Schlammbettzone aufgestiegen
ist, an den Schlammpellets aus, welche insoweit als Kristallisationszentren
wirken. Dadurch übersteigt
ein Teil der Schlammpellets eine kritische spezifische Dichte und
sinkt infolge dessen aus dem Schlammbett ab und sammelt sich ebenfalls
an der unte ren Spitze des sich trichterförmig nach unten verjüngenden
Reaktorbehälterteils 14.
Aufgrund der Geometrie der Ablenkmittel 18, 18', 20,
wobei die ringförmigen
Ablenkmittel 18 einen umgekehrt v-förmigen Radialschnitt und das
haubenförmige
Ablenkmittel 20 einen halbkugelförmigen Radialschnitt aufweist,
wird sichergestellt, dass die schweren von oben nach unten sinkenden
Pellets sich nicht auf den Ablenkmitteln ablagern, sondern von dem
Umfang der Ablenkmittel 18, 20 abrutschen und
sich ebenfalls in der unteren Spitze des sich trichterförmig von
oben nach unten verjüngenden
Reaktorbehälterteils 14 ansammeln. Über die
Abfuhrleitung 36 kann das sich an der unteren Spitze des
Reaktors 10 sammelnde Sediment je nach Bedarf kontinuierlich
oder chargenweise aus dem Reaktor 10 abgezogen werden.
Zudem kann über
die Zufuhrleitung 38 ebenfalls nach Bedarf kontinuierlich
oder chargenweise Wasser in den unteren, trichterförmigen Reaktorbehälterteil 14 eingeführt werden,
um etwaige an den Wandungen des trichterförmigen Reaktorbehälterteils 14 anhaftende
Sedimente aufzuwirbeln, infolge dessen diese Sedimente ebenfalls über die
Abfuhrleitungen 36 aus dem Reaktor 10 abgezogen
werden können.
Bei dem dem Reaktor 10 über
die Zufuhrleitung 38 zugeführten Wasser kann es sich um
zu reinigendes Abwasser, rezirkuliertes Abwasser aus dem Reaktor,
Frischwasser oder eine Mischung hiervon handeln.
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In
der 2 ist ein Zulaufverteiler 16, der im Wesentlichen
dem in der 1 dargestellten entspricht,
sowie der untere, sich trichterförmig
nach unten verjüngende
Reaktorbehälterteil 14 in
perspektivischer Ansicht dargestellt. Der Zulaufverteiler 16 umfasst
zwei ringförmige
Ablenkmittel 18, 18',
welche konzentrisch um die Reaktorlängsachse angeordnet sind. Die
Ringkörper
beider Ablenkmittel 18, 18' weisen einen umgekehrt v-förmigen Radialschnitt auf,
wobei die Ringkörper
innen hohl und nach unten offen sind, wie dies insbesondere aus
der 3a, in der ein Radialschnitt des Ringkörpers des
Ablenkmittels 18 perspektivisch dargestellt ist, ersichtlich
ist. Zudem umfasst der Zulaufverteiler 16 ein haubenförmiges,
konzentrisch um die Reaktorlängsachse
angeordnetes Ablenkmittel 20, welches in seinem unteren
Teil einen Hohlkegelstumpfabschnitt 42 und in seinem oberen
Teil einen hohlkugelförmigen
Abschnitt 44 umfasst. Auch das haubenförmige Ablenkmittel 20 ist
innen hohl und nach unten, d.h. an der Grundfläche des Hohlkegelstumpfes 42,
offen.
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Der
Zulaufverteiler 16 befindet sich an dem Übergang
zwischen dem zylinderförmig
ausgestalteten Reaktorbehälter 12 (nicht
dargestellt) und dem sich nach unten verjüngenden trichterförmigen Reaktorbehälterteil 14. Über die
Zulaufleitungen 40, 40', 40'', 40''', 40'''' wird jeweils
zu reinigendes Abwasser in den Hohlraum der einzelnen Ablenkmittel 18, 18' und 20 eingeführt. Sämtliche
Zulaufleitungen 40, 40', 40'', 40''', 40'''' entspringen
einer zentralen Zulaufsammelleitung 46, welche kreisringförmig ausgestaltet
ist und konzentrisch um den Zulaufverteiler 16 herum angeordnet
ist.
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Wie
zudem aus der 2 ersichtlich, führt die
konzentrisch um die Reaktorlängsachse
angeordnete, von der Gastrenneinrichtung 30 kommende Sinkleitung 34 in
das haubenförmige
Ablenkmittel 20, wobei die Austrittsöffnung der Sinkleitung 34,
wie auch in der 5 dargestellt, knapp unterhalb
der oberen Begrenzung des Ablenkmittels 20 mündet. Wie
bereits dargelegt, wird über
die Sinkleitung 34 während
des Reaktorbetriebs eine Suspension aus Abwasser und Mikroorganismenpellets
in den Bereich des Zulaufverteilers 16 zurückgeführt. Um
eine Verstopfung der Sinkleitung 34 beispielsweise infolge einer
hohen Konzentration von Pellets in der Suspension oder infolge eines
Druckabfalls in der Sinkleitung 34 zu verhindern, kann
eine weitere Zulaufleitung (nicht dargestellt) oberhalb der oberen
Begrenzung des haubenförmigen
Ablenkmittels 20 in die Sinkleitung 34 münden, um
an der Mündungsstelle
in der Sinkleitung 34 eine turbulente Strömung zu
erzeugen, durch welche etwaige Verstopfungen oder Pelletagglomerate
aufgrund von Scherkräften
beseitigt werden.
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In
den 3a bis 3e sind
fünf verschiedene
Ausführungsbeispiele
für Ringkörper des
bzw. der ringförmigen
Ablenkmittel 18, 18' im
Radialschnitt dargestellt. Danach kann der Ringkörper des Ablenkmittels 18, 18' einen umgekehrt
v-förmigen
Radialschnitt (3a), einen umgekehrt u-förmigen Radialschnitt
(3b), einen rechteckigen Radialschnitt (3c),
einen schlüssellochartigen
Radialschnitt (3d) oder einen rautenförmigen Radialschnitt, wobei
eine, nämlich
die nach außen
gerichtete Flanke der Raute, lang gezogen ist (3e),
aufweisen. In allen diesen Ausführungsbeispielen
ist der Ringkörper
des ringförmigen
Ablenkmittels 18, 18' innen hohl und nach unten offen.
Der Vorteil der Ausführungsformen
gemäß den 3d und 3e besteht darin,
dass die untere Öffnung
der Ringkörper
durch zwei Schrägen 48, 48' (3d)
oder durch eine Schräge 48'' (3e) flankiert
ist, so dass ein Eindringen von Feststoffpartikeln von außen in den Hohlraum
der Ringkörper
verhindert werden kann.
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In
den fünf
in den 3a bis 3e dargestellten
Ausführungsbeispielen
sind die Ringkörper über den
gesamten Umfang des Ringkörpers
nach unten offen. Alternativ dazu, wenn auch weniger bevorzugt,
ist es möglich,
Teilabschnitte des Ringkörpers
nach unten offen auszugestalten und andere Teilabschnitte desselben
Ringkörpers
unten zu verschließen.
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Alternativ
dazu, wenn auch weniger bevorzugt, ist es ebenfalls möglich, anstelle
von Vollringen ringförmige
Ablenkmittel 18'' vorzusehen,
welche, wie in der 4 dargestellt, Teilringe sind,
in denen zwischen den einzelnen Ringkörperabschnitten 50, 50', 50'', 50''' ablenkmittelfreie
Bereiche vorgesehen sind.
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In
der 5 ist der den unteren Teil der Sinkleitung 34 und
das haubenförmige
Ablenkmittel 20 umfassende Teil eines Zulaufverteilers 16 im
schematischen Radialschnitt dargestellt, der dem in der 2 dargestellten
Zulaufverteiler 16 entspricht ausgenommen, dass das haubenförmige Ablenkmittel 20 in
dessen oberen Teil anstelle eines hohlkugelförmigen Abschnitts einen hohlkegelförmigen Abschnitt aufweist.
Beim Betrieb des Reaktors 10 wird über die Zulaufleitungen 40, 40' zu reinigendes
Abwasser in den Hohlraum des haubenförmigen Ablenkmittels 20 eingeführt. Ferner
gelangt über
die Sinkleitung 34 eine Suspension an rezirkuliertem Abwasser
und Mikroorganismenpellets in den Hohlraum des haubenförmigen Ablenkmittels 20.
Die Strömungswege
an den Austrittsöffnungen
der Zulaufleitungen 40, 40' und der Sinkleitung 34 sind
in der 5 durch Pfeile angedeutet. Durch die Strömungsverhältnisse
entsteht in dem Hohlraum des haubenförmigen Ablenkmittels 20 eine
Mischzone, welche in der 5 durch den gepunkteten Kreis
angedeutet ist, in der aus der Sinkleitung 34 austretende
Suspension aus Abwasser und Mikroorganismenpellets mit dem über die
Zulaufleitungen 40, 40' zugeführten, zu reinigendem Abwasser
innig miteinander vermischt wird.
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In
der 6 ist eine alternative Ausführungsform zu dem Ausführungsbeispiel
der 5 dargestellt. Bei dem in der 6 gezeigten
Ausführungsbeispiel
ist ein ringförmiges
Ablenkmittel 18 mit einem umgekehrt v-förmigen Radialschnitt konzentrisch
um die Sinkleitung 34 herum angeordnet. Die Austrittsöffnung der
Sinkleitung 34 befindet sich in etwa auf Höhe des unteren
Endes des Ringkörpers. Auch
in diesem Ausführungsbeispiel
sind die Strömungsverhältnisse
des durch die Sinkleitung 34 zugeführten Abwassers und der zurückgeführten Pellets
sowie des durch das ringförmige
Ablenkmittel 18 umgelenkten, zu reinigenden Abwassers durch
Pfeile angedeutet. Auch bei diesem Ausführungsbeispiel entsteht eine
in der 6 punktförmig
angedeutete Mischzone, in der das über die Zulaufleitungen 40 (nicht
dargestellt) zugeführte
Abwasser sowie das über
die Sinkleitung 34 rezirkulierte Abwasser sowie die Pellets
innig miteinander vermischt werden.
-
- 10
- (Bio)reaktor
- 12
- Reaktorbehälter
- 14
- unterer,
trichterförmiger Reaktorbehälterteil
- 16
- Zulaufverteiler
- 18,
18', 18''
- ringförmiges Ablenkmittel
- 20
- haubenförmiges Ablenkmittel
- 22
- unterer
Abscheider
- 24
- oberer
Abscheider
- 26
- Gashaube
- 28,
28'
- Überlauf
- 30
- Gastrenneinrichtung
- 32,
32'
- Leitung
- 34
- Sinkleitung
- 36
- Abfuhrleitung
- 38
- Zufuhrleitung
- 40,
40', 40'', 40''', 40''''
- Zulaufleitung
zum Ablenkmittel
- 42
- Hohlkegelstumpfabschnitt
des haubenförmigen
Ablenkmittels
- 44
- hohlkugelförmiger Abschnitt
des haubenförmigen
Ablenkmittels
- 46
- Zulaufsammelleitung
- 48,
48', 48''
- Schräge
- 50,
50', 50'', 50'''
- Ringkörperabschnitt