DE19512965C2

DE19512965C2 - Bioreaktor zur biologischen Behandlung belasteter Abwässer

Info

Publication number: DE19512965C2
Application number: DE1995112965
Authority: DE
Inventors: Erhard Dipl Ing Knedel; Petra Dipl Biol Kauer
Original assignee: KNEDEL ERHARD
Current assignee: KNEDEL ERHARD
Priority date: 1995-04-10
Filing date: 1995-04-10
Publication date: 1999-08-05
Anticipated expiration: 2015-04-11
Also published as: DE19512965A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Bioreaktor zur biologischen Behandlung belasteter Abwässer, insbesondere ölbelasteter Abwässer, mit in einem Reaktorbehälter angeordneten Trägere lementen für Mikroorganismen und mit unterhalb der Trägerelemente angeordneten Be lüftungsöffnungen.

Als Festbettreaktoren ausgebildete Bioreaktoren der genannten Gattung sind grundsätzlich bereits bekannt, wobei in diesen Bioreaktoren die Eigenschaft der Mikroorganismen genutzt wird, sich an den Trägerelementen der Festbetteinsätze anzusiedeln. Grundsätzlich weisen derartige Festbettreaktoren den Vorteil auf, daß die Mikroorganismen im System verbleiben und nicht ausgetragen werden. Für eine hohe Effektivität derartiger Bioreaktoren ist es von Bedeutung, daß den Mikroorganismen eine möglichst große Oberfläche zur Besiedelung zur Verfügung gestellt wird. Nachteilig ist es, daß es bei den bekannten Bioreaktoren durch fa denbildende Mikroorganismen zu einem Zuwachsen der Zwischenräume zwischen den Oberflächen der Festbetteinsätze kommt. Als Folge davon läßt die Leistung derartiger Bioreaktoren mit zunehmender Betriebsdauer nach.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den genannten Nachteil zu vermeiden und insbe sondere ein Zuwachsen der Zwischenräume zwischen benachbarten Oberflächen zu verhin dern.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Die wei tere Ausgestaltung der Erfindung ist den Unteransprüchen zu entnehmen. Dadurch daß die Trägerelemente strangförmig, als Netzschläuche ausgebildet und an einer Halterung im Reaktorbehälter gegeneinander frei beweglich aufgehängt sind, wobei in den Netzschläuchen eine Füllung mit einer großen Oberfläche als Träger für die Mikroorganismen angeordnet ist, wird erreicht, daß diese durch die aus den Be lüftungsöffnungen nach oben perlende Luft und durch die so erzeugte Bewegung des Wassers in ständiger pendelnder Bewegung gehalten werden. Zwischen den strangförmigen Trägerelementen kann sich infolge dieser Pendelbewegung kein übergreifender Bewuchs aufgrund einer Ansiedlung fadenbildender Mikroorganismen ausbilden.

Insgesamt wird durch die Anordnung der Vielzahl von strangförmigen Trägerelementen, in mehreren Reihen nebeneinander, zusätzlich die für die Ansiedlung von Mikroorganismen zur Verfügung stehende Oberfläche vergrößert. Die Oberfläche der Trägerelemente wird dabei im Reaktorbehälter aufgrund ihrer speziellen, stets gut zugänglichen Anordnung von dem im Bioreaktor befindlichen Abwasser sehr intensiv kontaktiert. Es hat sich gezeigt, daß sich auch aus der Vergrößerung der gut angeströmten zu besiedelnden Flächen eine Tendenz der Mikroorganismen ergibt, an der Oberfläche zu verbleiben und insgesamt, in vergleichsweise geringem Umfang, einen flächenübergreifenden Bewuchs auszubilden. Aufgrund der guten Immobilisierung der Mikroorganismen entsteht zudem kaum Überschußschlamm.

Die Netzschläuche ermöglichen zudem eine sehr vorteilhafte strangförmige Gestaltung der Trägerelemente, woraus sich der weitere Vorteil ergibt, daß am Rahmen eine Vielzahl von Netzschläuchen, in mehreren Reihen nebeneinander, angeordnet werden kann. Zwischen den Netzschläuchen kann weitgehend ungehindert das Abwasser an deren mit Mikroorganismen besiedelte Füllung gelangen.

Im Rahmen der Erfindung ist es vorgesehen, daß die Füllung der Trägerelemente aus Fest körpern mit einer zerklüfteten großen Oberfläche besteht. Es kann sich dabei z. B. um mi neralische Materialien bzw. auch um Kunststoffe handeln. Die Festkörper liegen vorzugs weise in Form von Keramikbruch oder von Granulat vor. Die Materialauswahl richtet sich danach, welche Mikroorganismen angesiedelt werden sollen. So kommen für den Abbau von Kohlenwasserstoffen andere Mikroorganismen zum Einsatz, als zur Nitrifikation. Es ist im übrigen durchaus auch denkbar, z. B. ein Naßspinnfließ in Strangform anzuordnen, auf dem sich die Mikroorganismen ansiedeln können.

Von Vorteil ist es, wenn die Maschenweite der Netzschläuche der Trägerelemente nur ge ringfügig kleiner als der Durchmesser der im Innern angeordneten Festkörper ist. Es ist somit der freie Zutritt des zu reinigenden Abwassers sichergestellt. Eine weitere Opti mierung der Zugänglichkeit für das Abwasser ist erzielbar, sofern die Trägerelemente im Reaktorbehälter, in mehreren Reihen gegeneinander versetzt, nebeneinander aufgehängt sind.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im fol genden näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1, einen Bioreaktor im Querschnitt;

Fig. 2, den offenen Bioreaktor gemäß Fig. 1, in einer Draufsicht von oben;

Fig. 3, einen Abschnitt eines Trägerelementes in vergrößerter Darstellung;

Fig. 4, eine schematische Darstellung einer Abwasserreinigungsanlage mit dem Bioreak tor, gemäß Fig. 1.

In der Zeichnung ist mit 1 ein Bioreaktor mit einem Reaktorbehälter 2 bezeichnet, dem über einen Zulauf 2 belastetes Abwasser zugeführt wird. Über einen Ablauf 4 strömt das biolo gisch gereinigte Abwasser ab. Der Ablauf 4 bestimmt gleichzeitig die Höhe des Wasserstandes im Reaktorbehälter 2.

Im Reaktorbehälter 2 des Bioreaktors 1 ist eine Halterung 5 auf einer Auflage 6 aufliegend angeordnet. An der Halterung 5 sind strangförmige Trägerelemente 7 aufgehängt. Die Trä gerelemente 7 hängen im übrigen gegeneinander frei beweglich im Reaktorbehälter 2. Wie aus der Fig. 3 ersichtlich ist, sind die Trägerelemente 7 von Netzschläuchen 8 gebildet, in denen eine Füllung 9 angeordnet ist, die aus Festkörpern mit einer zerklüfteten großen Oberfläche besteht. Die Maschenweite der Netzschläuche 8 ist dabei geringfügig kleiner als der Durchmesser der Festkörper der Füllung 9 und dient lediglich der Halterung in den Netzschläuchen 8.

In den Reaktorbehälter 2 ist außerdem eine Belüftungsleitung 10 geführt, an der im Innern Belüftungsöffnungen 11 angeordnet sind. Die Belüftungsöffnungen 11 sind unterhalb der Trägerelemente 7 angeordnet. Der Reaktorbehälter 2 des Bioreaktors 1 ist an seiner Ober seite durch einen Deckel 12 verschlossen, in dem ein Abluftaustritt 13 angeordnet ist.

Aus der Fig. 4 ist ersichtlich, daß dem Bioreaktor 1 eine mechanische Reinigungsstufe 14 vorgeschaltet ist, der das belastete Abwasser über eine Zulaufleitung 15 zugeführt wird. Bei dieser mechanischen Reinigungsstufe 14 handelt es sich für den Fall, daß ölbelastete Ab wässer geklärt werden sollen, vorzugsweise auch um einen Leichtflüssigkeitsabscheider. Aus der mechanischen Reinigungsstufe 14 gelangt das Abwasser über eine Leitung 16 in den Reaktorbehälter 2 des Bioreaktors 1. Von dem Bioreaktor 1 wird das Wasser über eine Leitung 17 z. B. in ein städtisches Kanalnetz 18 geleitet. Über eine Leitung 19 ist zudem wahlweise auch eine Einleitung in einen Behälter 20 für Kreislaufwasser möglich.

Aufgrund der erfindungsgemäßen Ausbildung des Bioreaktors 1 wird erreicht, daß über den Zulauf 3 in den Reaktorbehälter 2 eintretendes belastetes Abwasser von der über die Be lüftungsöffnungen 11 eintretenden Luft langsam an den Trägerelementen 7 vorbeibewegt wird. Dabei wird eine ständige leichte Pendelbewegung der im Reaktorbehälter 2 frei auf gehängten Trägerelemente 7 erzeugt. Diese Pendelbewegung verhindert den Aufbau von übergreifenden Strukturen der Mikroorganismen, die einen Zutritt des Abwassers zur Füllung 9 der Trägerelemente 7 verhindern. Das Abwasser kann folglich auch nach längerer Betriebsdauer des Bioreaktors 1 die Zwischenräume zwischen den Trägerelementen 7 in innigem Kontakt mit deren Oberfläche leicht passieren. Die Folge ist eine hohe Wirksamkeit der dort angesiedelten Mikroorganismen. Zudem wird über die in den Netzschläuchen 8 an geordnete Füllung 9 aus Festkörpern mit zerklüfteter Oberfläche insgesamt eine große Oberfläche für die Besiedelung mit den Mikroorganismen zur Verfügung gestellt.

Das im Bioreaktor 1 behandelte Abwasser tritt am Ablauf 4 aus dem Reaktorbehälter 2 aus. Der Ablauf 4 begrenzt gleichzeitig die Höhe des Wasserstandes im Reaktorbehälter 2. Der Deckel 12 verschließt den Reaktorbehälter 2. Die Abluft tritt über den im Deckel 12 an geordneten Abluftaustritt 13 aus.

Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, sind die Trägerelemente 7 nebeneinander versetzt in Reihen im Reaktorbehälter 2 angeordnet. Es ergibt sich so eine große wirksame Oberfläche. Die sich ergebende Vielzahl von offenen Zwischenräumen 22 zwischen den Trägerelementen 7 kann von dem Abwasser und von der aus den Belüftungsöffnungen 11 ausströmenden Luft gut passiert werden.

Aus der Fig. 4 ist ersichtlich, daß der erfindungsgemäße Bioreaktor 1, sofern er zur Reinigung kohlenwasserstoffhaltiger Abwässer eingesetzt wird, vorzugsweise hinter einer mechanischen Reinigungsstufe 14 angeordnet wird, die insbesondere hier einen Leichtflüs sigkeitsabscheider aufweist. Grobe Verunreinigungen werden somit vor Eintritt in den Bioreaktor 1 entfernt. Außerdem werden Benzinreste, etc., abgeschieden. Im Bioreaktor 1 werden dann vorrangig die im Abwasser enthaltenen emulgierten Kohlenwasserstoffanteile vermindert, die sonst den Einsatz einer Emulsionsspaltanlage erfordert hätten. Nach Pas sieren des Bioreaktors 1 gelangt das Wasser, je nach Bedarf, z. B. in ein städtisches Kanal netz 18, oder aber in einen Behälter 20 für Kreislaufwasser, aus dem es einer nochmaligen Nutzung zugeführt wird.

Der erfindungsgemäße Bioreaktor 1 ist vorzugsweise dazu bestimmt, in bereits vorhandene Abwasseranlagen, z. B. in Kraftfahrzeugwerkstätten und Tankstellen, installiert zu werden. Insbesondere auch seine kleine Baugröße und sein einfacher Aufbau, ermöglicht einen nachträglichen Einbau. Dabei sind die strangförmigen Trägerelemente 7 sehr gut zu warten, d. h. leicht auszutauschen.

Sofern der Bioreaktor 1 in die Abwasseranlage hinter eine mechanische Reinigungsstufe 14 eingefügt wird, hat es sich gezeigt, daß insbesondere auch die Beseitigung der emulgierten Kohlenwasserstoffanteile soweit möglich ist, daß das behandelte Abwasser beispielsweise einer Fahrzeugwaschanlage zugeführt werden kann. Der Einsatz einer der üblichen, aufgrund des Einsatzes von Chemikalien die Umwelt zusätzlich belastenden Emulsionsspaltanlagen ist nicht erforderlich.

Bezugszeichenliste

1

Bioreaktor

2

Reaktorbehälter

3

Zulauf

4

Ablauf

5

Halterung

6

Auflage

7

Trägerelemente

8

Netzschläuche

9

Füllung

10

Belüftungsleitung

11

Belüftungsöffnungen

12

Deckel

13

Abluftaustritt

14

mechanische Reinigungsstufe

15

Zulaufleitung

16

Leitung

17

Leitung

18

Behälter

19

Leitung

20

Behälter

22

Zwischenräume

Claims

1. Bioreaktor (1) zur biologischen Behandlung belasteter Abwässer, insbesondere ölbelasteter Abwässer, mit in einem Reaktorbehälter (2) angeordneten Trägerelementen (7) für Mikroorganismen und mit unterhalb der Trägerelemente (7) angeordneten Belüftungsöffnungen (11), dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerelemente (7) strangförmig, als Netzschläuche (8) ausgebildet und an einer Halterung (5) im Reaktorbehälter (2) gegeneinander frei beweglich aufgehängt sind wobei in den Netzschläuchen (8) eine Füllung (9) mit einer großen Oberfläche als Träger für die Mikroorganismen angeordnet ist.

2. Bioreaktor (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerelemente (7) in mehreren Reihen nebeneinander frei beweglich aufgehängt sind.

3. Bioreaktor (1) nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, daß die Füllung (9) der Trägerelemente (7) aus Festkörpern mit einer zerklüfteten Oberfläche aus mineralischen Materialien bzw. aus Kunststoffen besteht.

4. Bioreaktor (1) nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, daß die Maschenweite der Netzschläuche (8) der Trägerelemente (7) geringfügig kleiner als der Durchmesser der Festkörper der Füllung (9) ist.

5. Bioreaktor (1) nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, daß die Trägerelemente (7) im Reaktorbehälter (2), in mehreren Reihen gegen einander in Strömungsrichtung versetzt, nebeneinander aufgehängt sind.