DE102020210005A1 - Verfahren und Vorrichtung zum biologischen Abbau von organischen Kohlenwasserstoffen im Wasser - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zum biologischen Abbau von organischen Kohlenwasserstoffen im Wasser Download PDF

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Abstract

Ein Verfahren zum biologischen Abbau von organischen Kohlenwasserstoffen im Wasser, wobei das Wasser, das die organischen Kohlenwasserstoffe enthält, mittels einer unter Druck stehenden Beschickungsleitung 4 mindestens einem unter Druck betriebenen Festbettreaktor 1 zugeführt wird, wobei Sauerstoff in das Wasser eingebracht wird, bevor das Wasser dem Festbettreaktor 1 zugeführt wird, und eine Vorrichtung zum biologischen Abbau von organischen Kohlenwasserstoffen im Wasser, umfassend mindestens einen unter Druck betriebenen Festbettreaktor 1 und eine Sauerstoffdosierungseinrichtung 6.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum biologischen Abbau von organischen Kohlenwasserstoffen im Wasser.
  • Ziel des biologischen Abbaus ist es organische Verbindungen durch Stoffwechseltätigkeit von Mikroorganismen abzubauen und aus dem betrachteten System zu entfernen. Biologische Abbauverfahren und die dazugehörigen Vorrichtungen sind bekannt und werden seit Jahren erfolgreich zur Sanierung von Böden und Gewässern, zur Behandlung von Abwasser in Kläranlagen oder zur Aufbereitung von Grundwasser in Wasserwerken benutzt.
  • Je nach Anwendungsgebiet kommen dabei unterschiedliche Verfahren und Vorrichtungen in Frage. Zumeist werden jedoch sogenannte Festbettreaktoren eingesetzt. Festbettreaktoren weisen eine Schüttung aus körnigem und/oder porösem Trägermaterial auf, das mit Mikroorganismen bewachsen ist. Die Schüttung wird dabei als Festbett bezeichnet. Die Mikroorganismen bauen die organischen Verbindungen während des Betriebs des Festbettreaktors ab. Beispiele für den biologischen Abbau von organischen Verbindungen sind die Nitrifikation, Denitrifikation und die Entfernung von halogenierten Kohlenwasserstoffen und Phosphor aus Abwasser. Daneben können auch anorganische Stoffe wie Eisen oder Mangan mittels biologischen Abbau in einem Festbettreaktor aus Wasser entfernt werden.
  • Der biologische Abbau kann unter Verwendung von Sauerstoff (aerob) oder ohne Sauerstoff (anaerob) geschehen. Für den aeroben Abbau wird das Wasser mit Sauerstoff vermischt, damit eine Oxidation oder Nitrifikation der Substanzen durch die Mikroorganismen stattfinden kann. Die Vermischung mit Sauerstoff findet dabei meist direkt im Festbettreaktor statt, wobei Umgebungsluft in den Reaktor geleitet wird.
  • Problematisch bei den bekannten aeroben biologischen Abbauverfahren ist jedoch die relativ lange Verweilzeit im biologischen Festbett. Die benötigte Verweilzeit ist unter anderem abhängig von der Höhe und der Durchlässigkeit des Festbetts sowie der Abbaugeschwindigkeit der organischen Substanzen durch die Mikroorganismen. Letztere wiederum richtet sich unter anderem nach der Verfügbarkeit von Sauerstoff für den biologischen Abbau.
  • Im Lichte der voranstehenden Ausführungen liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Abbaugeschwindigkeit der organischen Kohlenwasserstoffe durch die Mikroorganismen im Festbettreaktor zu erhöhen und dadurch eine Verkürzung der Verweilzeit im biologischen Festbett zu ermöglichen, was wiederum zu einer Verkürzung der Dauer des Abbauverfahrens führt.
  • Diese Aufgabe wird durch die vorliegende Erfindung gelöst. Danach stellt die Erfindung ein Verfahren zum biologischen Abbau von organischen Kohlenwasserstoffen im Wasser bereit, wobei das Wasser, das die organischen Kohlenwasserstoffe enthält, mittels einer unter Druck stehenden Beschickungsleitung mindestens einem unter Druck betriebenen Festbettreaktor zugeführt wird, der ein Festbett aufweist, das mit Mikroorganismen bewachsen ist, die die organischen Kohlenwasserstoffe abbauen können, und wobei zusätzlicher Sauerstoff in das Wasser eingebracht wird, vorzugsweise bevor das Wasser dem Festbettreaktor zugeführt wird.
  • Die Erfindung stellt außerdem eine Vorrichtung zum biologischen Abbau von organischen Kohlenwasserstoffen im Wasser bereit, umfassend mindestens einen unter Druck betriebenen Festbettreaktor und eine Sauerstoffdosierungseinrichtung, wobei der Festbettreaktor einen Zulauf und einen Ablauf umfasst, wobei der Zulauf mit einer unter Druck stehenden Beschickungsleitung verbunden ist, die der Beschickung des Festbettreaktors mit dem Wasser dient, das die organischen Kohlenwasserstoffe enthält, wobei der Festbettreaktor ein Festbett aufweist, das mit Mikroorganismen bewachsen ist, die die organischen Kohlenwasserstoffe abbauen können, und wobei die Sauerstoffdosierungseinrichtung es ermöglicht, zusätzlichen Sauerstoff in das Wasser einzubringen.
  • In erfindungsgemäßer Weise ist zunächst erkannt worden, dass durch den Betrieb des Festbettreaktors unter Druck, der Sauerstoffgehalt im Wasser erhöht werden kann, insbesondere, wenn zusätzlicher Sauerstoff in das Wasser eingebracht wird, und somit den Mikroorganismen mehr Sauerstoff zum Abbau der organischen Kohlenwasserstoffe zur Verfügung steht.
  • Der zusätzliche Sauerstoff kann in das Wasser zu jedem Zeitpunkt des Verfahrens eingebracht werden, sodass er den Mikroorganismen im Festbettreaktor bereitsteht.
  • In einer vorteilhaften Ausführungsform kann der zusätzliche Sauerstoff in das Wasser eingebracht werden, bevor das Wasser dem Festbettreaktor zugeführt wird. Beispielsweise ist die Sauerstoffdosierungseinrichtung an der Beschickungsleitung angeordnet und ermöglicht es, den Sauerstoff in die unter Druck stehende Beschickungsleitung einzubringen. Dadurch wird erreicht, dass neben einer höheren Einlösung des Sauerstoffs in das Wasser, dem Festbettreaktor bereits sauerstoffreiches Wasser zuströmt und damit eine gleichmäßige und zügige Sauerstoffverteilung im Festbettreaktor erzielt wird.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung umfassen „organische Kohlenwasserstoffe“ neben chemischen Verbindungen, die nur aus Kohlenstoff und Wasserstoff bestehen, auch chemische Verbindungen, die auf Kohlenstoff basieren. Entsprechend können die organischen Kohlenwasserstoffe als Elemente neben Kohlenstoff auch Wasserstoff, Sauerstoff, Stickstoff, Schwefel und/oder Halogene enthalten.
  • Grundsätzlich können mit der hier beschriebenen Erfindung jegliche organischen Kohlenwasserstoffe entfernt werden, die mittels Mikroorganismen abgebaut werden können. Bevorzugt werden jedoch organische Kohlenwasserstoffe abgebaut, die über konventionelle Verfahren nicht ohne Weiteres abgebaut und/oder entfernt werden können. In einer bevorzugten Ausführungsform können daher die organischen Kohlenwasserstoffe ausgewählt sein aus Vinylchlorid, cis-1,2-Dichlorethen und 2,6-Dimethylmorpholin.
  • Der Begriff „Abbau“, wie er hier verwendet wird, bezieht sich auf das vollständige oder teilweise Zerlegen von Ausgangsstoffen. Der Begriff bezieht sich somit auch auf die teilweise oder vollständige Entfernung des Ausgangsstoffs aus dem betrachteten System. Entsprechend ist der Begriff „biologische Abbau“ die teilweise oder vollständige Zerlegung eines Ausgangsstoffs mittels Mikroorganismen, insbesondere Bakterien, oder Enzymen.
  • Für den biologischen Abbau von großen Mengen an organischen Kohlenwasserstoffen kann es vorteilhaft sein, mehrere Festbettreaktoren zu betreiben, um die Dauer des Verfahrens gering zu halten. Mehrere Festbettreaktoren können dafür in Reihe oder parallel zueinander betrieben werden. Des Weiteren kann es vorteilhaft sein, mehrere Festbettreaktoren nacheinander in Reihe zu betreiben, um den Abbaugrad der organischen Kohlenwasserstoffe zu erhöhen. Dafür kann das Wasser, das einen ersten Festbettreaktor durchlaufen hat, einem weiteren Festbettreaktor zugeführt werden.
  • Wasser kann unter gegebenen Bedingungen nur ein gewisses Maß an Sauerstoff lösen. Dabei ist die Löslichkeit von Sauerstoff in Wasser unter anderem druckabhängig. Der Festbettreaktor kann insbesondere bei einem Druck zwischen 0,1 bar und 10 bar betrieben werden.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist der Differenzdruck des Festbetts kleiner als 1 bar. Dadurch wird vermieden, dass der Großteil des gelösten Sauerstoffs, nachdem das Wasser das Festbett durchlaufen hat, aus dem Wasser ausgast.
  • Es ist vorteilhaft, dass der Festbettreaktor in Form eines Druckbehälters ausgebildet ist, wobei der Druckbehälter vorzugsweise zylindrisch sein kann.
  • Des Weiteren muss der Druck im Festbettreaktor und/oder der Beschickungsleitung kontrollierbar sein. Dafür können der Festbettreaktor und/oder die Beschickungsleitung einen oder mehrere Druckmessaufnehmer und/oder Druckregler aufweisen.
  • Für das Wachstum und die biologischen Abbauprozesse benötigen die Mikroorganismen Sauerstoff. Damit der Sauerstoff für die Mikroorganismen in ausreichender Menge verfügbar ist, wird dem Wasser Sauerstoff hinzugefügt. Da sich der Sauerstoffverbrauch mit zunehmender Anzahl an Mikroorganismen erhöht, ist es nötig, die Sauerstoffzufuhr entsprechend zu regeln. Dafür wird der Sauerstoffgehalt im Wasser bestimmt, das den Festbettreaktor durchlaufen hat, und mit einem Sollwert vergleichen. Es hat sich gezeigt, dass bei einem Sauerstoffüberschuss von etwa 5 mg/L, gemessen am Reaktorablauf, im Reaktor ein besonders günstiges Milieu für das kontinuierliche Wachstum der Mikroorganismen sowie für den biologischen Abbau von organischen Kohlenwasserstoffen vorliegt. In einer vorteilhaften Ausführungsform kann daher die Menge an Sauerstoff, die in das Wasser eingebracht wird, in Abhängigkeit eines Sollwerts des Sauerstoffgehalts des Wassers, das den Festbettreaktor durchlaufen hat, dosiert werden. Der Sollwert des Sauerstoffgehalts ist dabei vorzugsweise größer als 5 mg/l.
  • Der in der Erfindung verwendete Sauerstoff kann aus der Umgebungsluft stammen oder in Form von technischem Sauerstoff aus Druckbehältern, wie etwa Druckgasflaschen oder Gastanks, hinzugegeben werden. Während Umgebungsluft neben Stickstoff und weiteren Gasen, etwa 21 Vol.-% Sauerstoff aufweist, besteht technischer Sauerstoff zu mehr als 99,5 Vol.-% aus Sauerstoff. Die Verwendung von technischem Sauerstoff ist daher vorteilhaft, da sich damit die Sauerstoffkonzentration im Wasser unter Druck im Vergleich mit Luftsauerstoff weiter erhöhen lässt. Außerdem ist dafür ein geringeres Volumen nötig, verglichen mit Umgebungsluft. Eine präzisere Dosierung ist daher mit technischem Sauerstoff möglich. Sauerstoff aus Umgebungsluft ist jedoch von Vorteil, da er kostenfrei und in nahezu unendlichen Mengen zur Verfügung steht. Ein Nachteil von Umgebungsluft ist jedoch, dass neben Sauerstoff eventuell auch andere Gase in das Wasser eingelöst werden, die den biologischen Abbau behindern können.
  • Demnach kann in einer weiteren Ausführungsform der Sauerstoff Luftsauerstoff aus der Umgebungsluft oder technischer Sauerstoff sein. In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Sauerstoff technischer Sauerstoff.
  • Durch den Betrieb des Festbettreaktors kommt es mit zunehmender Betriebszeit des Festbettreaktors durch den biologischen Abbau und durch eventuelle Schwebstoffe im Wasser zu Ablagerungen und Verstopfungen des Festbetts. Um diese Ablagerungen und Verstopfungen zu lösen und auszutragen, wird der Festbettreaktor bei Bedarf entgegengesetzt zur Betriebsrichtung rückgespült. Abhängig von dem Material des Festbetts kommen unterschiedliche Rückspülarten in Betracht. Eine Rückspülung mit Wasser ist ausreichend für leichte Materialen, die durch den Wasserstrom aufgewirbelt werden können. Schwere Festbettmaterialen, die schnell absinken, werden hingegen mit einem zusätzlichen Luftstrom aufgewirbelt. Demnach kann in einer weiteren Ausführungsform, in Abhängigkeit der Betriebszeit des Festbettreaktors und/oder dem Grad der Verstopfung des Festbetts, eine Rückspülung des Festbettreaktors durchgeführt wird, wobei die Rückspülung vorzugsweise eine Wasserrückspülung oder eine Luft-/Wasserrückspülung ist. In vorteilhafter Weise umfasst der Festbettreaktor dafür ferner einen Zulauf und einen Ablauf für eine entsprechende Rückspülung.
  • Da der Festbettreaktor sowohl im Aufstrom als auch im Abstrom betrieben werden kann, sind die jeweiligen Zu- und Abläufe für das zu reinigende Wasser und für die Rückspülung entsprechend der Betriebsart des Festbettreaktors angeordnet.
  • Um die Stoffwechselprozesse der Mikroorganismen im Festbettreaktor zu kontrollieren, kann der Sauerstoffgehalt im Wasser gemessen werden, das den Festbettreaktor durchlaufen hat. Daher kann der Ablauf eine Sauerstoffmesseinrichtung aufweisen, die den Sauerstoffgehalt im Wasser bestimmt, das den Festbettreaktor durchlaufen hat.
  • Für die Regelung der Sauerstoffzufuhr kann der Sauerstoffdosiereinrichtung eine Reglungsvorrichtung vorgeschaltet sein. Diese Regelungsvorrichtung kann ein Schwebekörperdurchflussmesser oder ein Regelventil aufweisen. Ein Schwebekörperdurchflussmesser ist eine einfache und günstige Möglichkeit, die Menge an Sauerstoff zu bestimmen und zu regeln. Für die Regelung wird der Schwebekörperdurchflussmesser mit einem Ventil bestückt, beispielsweise einem Nadelventil. Der Vorteil eines Regelventils ist, dass dieses in einfacher Weise durch ein Stellsignal den Zustrom an Sauerstoff regeln kann. Dieses Stellsignal kann das unterschreiten eines bestimmten Sauerstoffsollwertes am Ablauf des Festbettreaktors sein. Entsprechend wirken der Sauerstoffmesser am Ablauf des Festbettreaktors und der Schwebekörperdurchflussmesser oder das Regelventil zusammen, indem die Menge an Sauerstoff, die in das Wasser eingebracht wird abhängig ist, von dem gemessenen Sauerstoffgehalt im Wasser, das den Festbettreaktor durchlaufen hat.
  • Folglich kann die Sauerstoffdosierungseinrichtung in vorteilhafter Weise mit einer Sauerstoffleitung verbunden sein, die eine Regelungsvorrichtung zur Regelung der Sauerstoffzufuhr aufweist, die mit der Sauerstoffmesseinrichtung am Ablauf zusammenwirkt.
  • Das Festbett kann aus verschiedenen Materialien bestehen, die unterschiedlich für den Bewuchs mit Mikroorganismen geeignet sind und noch weitere Wirkungen, wie etwa Filterwirkung, aufweisen. Während körnige Materialien, wie Kies oder Kunststoffpartikel, vorrangig dem Bewuchs mit Mikroorganismen dienen, haben poröse Materialien, wie Aktivkohle oder Lavagestein, zusätzlich noch eine Filterwirkung. In einer bevorzugten Ausführungsform kann also das Festbett aus körnigen und/oder porösem Material bestehen, wobei das Material vorzugsweise ausgewählt ist aus Quarzkies, Aktivkohle, Lavagestein, Bims, Blähton, Basalt, Anthrazit oder Kunststoff.
  • Um den Abbaugrad und damit die Effizienz des Festbettreaktors zu bestimmen, kann der Gehalt an organischen Kohlenwasserstoffen im Wasser am Zulauf und am Ablauf bestimmt werden. In einer vorteilhaften Ausführungsform kann daher der Zulauf und der Ablauf des Festbettreaktors Messeinrichtungen zum Bestimmen des Gehalts der organischen Kohlenwasserstoffe im Wasser aufweisen.
  • In vorteilhafter Weise können die Mikroorganismen standorteigene Mikroorganismen oder bereits etablierte Kulturen von Mikroorganismen sein. Ein Vorteil bei der Verwendung von standorteignen Mikroorganismen ist, dass sie ohne weitere Kosten, wie sie bei Anreicherung und Animpfung entstehen, genutzt werden können. Ebenfalls sind standorteigene Mikroorganismen besonders gut an die jeweiligen, spezifischen Standortbedingungen angepasst, was einen stabileren und damit optimierten Betrieb des Festbettreaktors ermöglicht. Ein weiterer Vorteil von standorteigenen Mikroorganismen ist, dass die Einfahrphase des inerten Festbetts während des regulären Betriebes der Anlage durch engmaschige Überwachung des Sauerstoffgehalts sowie Bestimmung des Gehalts an organischen Kohlenwasserstoffen im Wasser erfolgen kann. Die Mikroorganismen besiedeln während des Betriebs das Festbett. Eine Kreislaufführung vor der regulären Inbetriebnahme ist daher nicht erforderlich. Diese Vorgehensweise wird üblicherweise durchgeführt, da sie, insbesondere bei einem Einsatz in Grundwassersanierungsprojekten, einen raschen Beginn des Sanierungsbetriebes/Reinigungsbetriebes ermöglicht.
  • Bei einem Einsatz von Mikroorganismen, die zuvor isoliert und angereichert wurden, ist zunächst ein Kreislaufbetrieb des Festbettreaktors nötig, um ein Aufwachsen der Mikroorganismen zu ermöglichen. In diesem Fall kann zunächst kein regulärer Durchlaufbetrieb realisiert werden. Vorteilhaft ist jedoch, dass das Festbett in kürzerer Zeit bewachsen ist und der Festbettreaktor somit schneller die erwünschten Abbaugrade aufweist.
  • Um die Etablierung der Mikroorganismen auf dem Festbett zu unterstützen und/oder die Mikroorganismen im Festbettreaktor aufrecht zu erhalten, können dem Festbettreaktor weitere Stoffe zur Versorgung der Mikroorganismen zugeführt werden. In diesem Fall kann der Festbettreaktor oder die Beschickungsleitung entsprechende Dosierungseinrichtungen aufweisen.
  • Grundsätzlich ist bei dem erfindungsgemäßen Verfahren keine Vorbehandlung des Wassers notwendig. Bei größeren Schwebstoffmengen kann eine Sedimentation vorgeschaltet werden. Das Erfordernis einer Nachreinigung ist abhängig von den erzielten Abbauraten und den zu eliminierenden Stoffen. In der Nachreinigung kann ein Wasseraktivkohlefilter eingesetzt werden, der auch eine „Polizeifunktion“ besitzen kann, d.h. er dient als Sicherheitsstufe, falls die Konzentrationen an organischen Kohlenwasserstoffen nach dem Festbettreaktor nicht den geforderten Reinigungsgrenzwerten entsprechen sollten. Bei Stoffen, die schwer an Aktivkohle adsorbierbar sind, können auch andere Verfahren, wie z.B. die Strippung eingesetzt werden. Dadurch, dass das Wasser jedoch den Festbettreaktor durchlaufen hat, ist im Vergleich zu anderen Filter- oder Abbauverfahren eine geringe Menge an Material für die Nachreinigung nötig.
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann mobil eingesetzt werden, was vorteilhaft für die temporäre Grundwassersanierung ist. Die Vorrichtung kann aber auch festinstalliert und stationär betrieben werden. Das ist vor allem von Vorteil, wenn große Volumina an Wasser behandelt werden müssen.
  • Es gibt nun verschiedene Möglichkeiten, die Lehre der vorliegenden Erfindung in vorteilhafter Weise auszugestalten und weiterzubilden. Dazu ist einerseits auf die den Ansprüchen 1 und 6 nachgeordneten Ansprüche und andererseits auf die nachfolgende Erläuterung bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung zu verweisen. In Verbindung mit der Erläuterung der bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung werden auch im Allgemeinen bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Lehre erläutert. In den Zeichnungen zeigen
    • 1 in einem Fließschema ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung,
    • 2 in einem Fließschema ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung,
    • 3 in einem Fließschema ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
  • 1 zeigt in einem Fließschema einen Festbettreaktor 1 mit einem Festbett 2, einem Zulauf 3a und einem Ablauf 3b. Der Festbettreaktor 1 wird in 1 im Abstromverfahren betrieben. Der Betrieb des Festbettreaktors 1 kann jedoch auch ohne Weiteres im Aufstromverfahren betrieben werden. Dazu werden der Zulauf 3a und der Ablauf 3b entsprechend über- beziehungsweise unterhalb des Festbetts 2 am Festbettreaktor 1 angeordnet. Das Festbett 2 kann für den biologischen Abbau mit Mikroorganismen bewachsen sein. Der Zulauf 3a ist mit einer unter Druck stehenden Beschickungsleitung 4 verbunden. Die Beschickungsleitung 4 wird mittels einer Fördereinrichtung 5, die in Form einer Pumpe ausgebildet sein kann, mit dem Wasser versorgt, das organische Kohlenwasserstoffe enthalten kann.
  • An der Beschickungsleitung 4 ist eine Sauerstoffdosierungseinrichtung 6 angeordnet, die mit einer Sauerstoffleitung 7 verbunden ist, die gasförmigen Sauerstoff aus einer Sauerstoffquelle 8 zu der Sauerstoffdosierungseinrichtung 6 leitet. Die Sauerstoffquelle 8 kann dabei Umgebungsluft oder technischer Sauerstoff sein, der aus Druckbehältern bereitgestellt wird. Der Sauerstoff kann über die Sauerstoffdosierungseinrichtung 6 in die Beschickungsleitung 4 eingebracht werden, um ihn in das Wasser einzulösen. Die Sauerstoffdosierungseinrichtung 6 kann dafür in Form einer Impfstelle ausgebildet sein. Das mit Sauerstoff angereicherte Wasser wird über den Zulauf 3a dem Festbettreaktor 1 zugeführt und durchläuft das Festbett 2. Während das Wasser das Festbett 2 durchläuft, werden die organischen Kohlenwasserstoffe von den Mikroorganismen abgebaut.
  • Nachdem das Wasser das Festbett 2 durchlaufen hat, verlässt es für den weiteren Gebrauch den Festbettreaktor 1 über den Ablauf 3b.
  • In 2 ist im Wesentlichen ein Fließschema gemäß 1 gezeigt. Im Unterschied zum Fließschema gemäß 1 ist bei dem Fließschema gemäß 2 ein Zulauf 9a und ein Ablauf 9b für eine Rückspülung angeordnet. In Abhängigkeit der Betriebsrichtung des Festbettreaktors 1, kann die Anordnung von sowohl dem Zulauf 3a und dem Ablauf 3b des Festbettreaktors 1, als auch dem Zulauf 9a und dem Ablauf 9b für die Rückspülung getauscht werden.
  • Des Weiteren ist im Fließschema nach 2 eine Sauerstoffmesseinrichtung 10 am Ablauf 3b des Festbettreaktors 1 angeordnet, die mit einer an der Sauerstoffleitung 7 angeordneten Regelungsvorrichtung 11 zusammenwirkt, um die Zufuhr der Sauerstoffmenge zu regulieren, die in die Beschickungsleitung 4 eingebracht wird.
  • In 3 ist im Wesentlich ein Fließschema gemäß 2 gezeigt. Im Unterschied zum Fließschema gemäß 2 sind in dem Fließschema gemäß 3 weitere mögliche Armaturen und Messaufnehmer abgebildet, die in der erfindungsgemäßen Vorrichtung angeordnet sein können. Zusätzlich ist gezeigt, dass die Sauerstoffdosiereinrichtung 6, eine Rückschlagklappe 12 und ein Absperrventil 13 aufweist. Dadurch wird vermieden, dass Wasser oder Sauerstoff aus der unter Druck stehenden Beschickungsleitung 4 in die Sauerstoffleitung 7 gelangt.
  • Hinsichtlich weiterer vorteilhafter Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird zur Vermeidung von Wiederholungen auf den allgemeinen Teil der Beschreibung sowie auf die beigefügten Ansprüche verwiesen.
  • Schließlich sei ausdrücklich darauf hingewiesen, dass die voranstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Vorrichtung lediglich zur Erörterung der beanspruchten Lehre dienen, diese jedoch nicht auf die Ausführungsbeispiele einschränken.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Festbettreaktor
    2
    Festbett
    3a
    Zulauf Festbettreaktor
    3b
    Ablauf Festbettreaktor
    4
    Beschickungsleitung
    5
    Fördereinrichtung
    6
    Sauerstoffdosierungseinrichtung
    7
    Sauerstoffleitung
    8
    Sauerstoffquelle
    9a
    Zulauf Rückspülung
    9b
    Ablauf Rückspülung
    10
    Sauerstoffmesseinrichtung
    11
    Regelungsvorrichtung
    12
    Rückschlagklappe
    13
    Absperrventil

Claims (14)

  1. Verfahren zum biologischen Abbau von organischen Kohlenwasserstoffen im Wasser, wobei das Wasser, das die organischen Kohlenwasserstoffe enthält, mittels einer unter Druck stehenden Beschickungsleitung (4) mindestens einem unter Druck betriebenen Festbettreaktor (1) zugeführt wird, der ein Festbett (2) aufweist, das mit Mikroorganismen bewachsen ist, die die organischen Kohlenwasserstoffe abbauen können, und wobei zusätzlicher Sauerstoff in das Wasser eingebracht wird, vorzugsweise bevor das Wasser dem Festbettreaktor (1) zugeführt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Festbettreaktor (1) bei einem Druck zwischen 0,1 bar und 10 bar betrieben wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei die Menge an Sauerstoff, die in das Wasser eingebracht wird, in Abhängigkeit eines Sollwerts des Sauerstoffgehalts des Wassers, das den Festbettreaktor (1) durchlaufen hat, dosiert wird, wobei der Sollwert vorzugsweise größer als 5 mg/l ist.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Sauerstoff Luftsauerstoff aus der Umgebungsluft oder technischer Sauerstoff ist.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei in Abhängigkeit der Betriebszeit des Festbettreaktors (1) und/oder dem Grad der Verstopfung des Festbetts (2) eine Rückspülung des Festbettreaktors durchgeführt wird, wobei die Rückspülung vorzugsweise eine Wasserrückspülung oder eine Luft-/Wasserrückspülung ist.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die organischen Kohlenwasserstoffe ausgewählt sind aus Vinylchlorid, cis-1,2-Dichlorethen und 2,6-Dimethylmorpholin.
  7. Vorrichtung zum biologischen Abbau von organischen Kohlenwasserstoffen im Wasser, umfassend mindestens einen unter Druck betriebenen Festbettreaktor (1) und eine Sauerstoffdosierungseinrichtung (6), wobei der Festbettreaktor (1) einen Zulauf (3a) und einen Ablauf (3b) umfasst, wobei der Zulauf (3a) mit einer unter Druck stehenden Beschickungsleitung (4) verbunden ist, die der Beschickung des Festbettreaktors (1) mit dem Wasser dient, das die organischen Kohlenwasserstoffe enthält, wobei der Festbettreaktor (1) ein Festbett (2) aufweist, das mit Mikroorganismen bewachsen ist, die die organischen Kohlenwasserstoffe abbauen können, und wobei die Sauerstoffdosierungseinrichtung (6) es ermöglicht, zusätzlichen Sauerstoff in das Wasser einzubringen.
  8. Vorrichtung nach Anspruch 7, wobei die Sauerstoffdosierungseinrichtung (6) an der Beschickungsleitung (4) angeordnet ist und es ermöglicht den Sauerstoff in die Beschickungsleitung (4) einzubringen.
  9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder Anspruch 8, wobei der Festbettreaktor (1) bei einem Druck zwischen 0,1 bar und 10 bar betrieben wird.
  10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, wobei der Ablauf (3b) eine Sauerstoffmesseinrichtung (10) aufweist, die den Sauerstoffgehalt im Wasser bestimmt, das den Festbettreaktor (1) durchlaufen hat.
  11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 10, wobei die Sauerstoffdosierungseinrichtung (6) mit einer Sauerstoffleitung (7) verbunden ist, die eine Regelungsvorrichtung (11) zur Regelung der Sauerstoffzufuhr aufweist, die vorzugsweise mit der Sauerstoffmesseinrichtung (10) zusammenwirkt.
  12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche Anspruch 7 bis 11, wobei der Zulauf (3a) und der Ablauf (3b) Messeinrichtungen zum Bestimmen des Gehalts der organischen Kohlenwasserstoffe im Wasser aufweisen.
  13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 12, wobei der Festbettreaktor (1) ferner einen Zulauf (9a) und einen Ablauf (9b) für eine Rückspülung umfasst, wobei die Rückspülung vorzugsweise eine Wasserrückspülung oder eine Luft-/Wasserrückspülung ist.
  14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 13, wobei die organischen Kohlenwasserstoffe ausgewählt sind aus Vinylchlorid, cis-1,2-Dichlorethen und 2,6-Dimethylmorpholin.
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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2608899C3 (de) 1976-03-04 1982-12-30 Müller, Wolf-Rüdiger, Dipl.-Ing., 7000 Stuttgart Verfahren zur Verbesserung des Rückspülvorganges bei Filtern aus körnigen Materialien durch den Einsatz von Wasserstoffperoxid (H↓2↓O↓2↓)

Patent Citations (1)

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