DE19633889C1

DE19633889C1 - Aerobic waste water treatment reactor incorporating air inlet within lower layer

Info

Publication number: DE19633889C1
Application number: DE1996133889
Authority: DE
Inventors: Kristin Dipl Chem Jatzkowski; Jerzy Dipl Ing Kwapien; Fred Dipl Ing Holl; Richard Dipl Ing Jesko
Original assignee: Mannesmann AG
Current assignee: Vodafone GmbH
Priority date: 1996-08-14
Filing date: 1996-08-14
Publication date: 1997-10-30
Anticipated expiration: 2016-08-15

Abstract

A standing waste water anaerobic treatment vessel (1) has an upper waste water inlet (14) and an outlet (26) at its base. A perforated base plate (4) sub-divides the vessel into a reaction chamber (30) and a lower chamber (3), and discharges treated waste water to the outlet (26) via a number of jets (4a). A pipe (20) discharges compressed air into the reaction chamber (30). The perforated base plate (4) is covered by a granular layer (2) under a finer granular layer which acts as a substrate for micro-organism growth. The novelty is that: (a) an air distributor (5) connected to the air inlet (20) is located within the lower layer (2) of grain substrate; (b) the lower layer (2) consists of rough and abrasion-resistant hard PVC grains of diameter less than 10 mm dia., and with a specific weight in the range 1.1 to 2 g/cm<3>, pref. 1.4 to 1.5 g/cm<3>; (c) the inter-particle gaps between the PVC grains are filled by 2-10% by weight pref. 5% by weight fine-grained chalk; (d) the PVC is free of any softening agent; (e) the density of the PVC grains is 500 to 1,000 kg/m<3> pref. 750 to 800 kg/m<3>; (f) the PVC grain size is in the range 2-5 mm.

Description

Die Erfindung betrifft einen Bioreaktor zum Schadstoffabbau und zur Abwasserfiltrierung gemäß dem Gattungsbegriff des Patentanspruchs 1, der insbesondere für die aerobe Abwasserbehandlung einsetzbar ist.The invention relates to a bioreactor for pollutant degradation and Waste water filtration according to the preamble of claim 1, the can be used in particular for aerobic wastewater treatment.

Aus der DE 43 31 434 C1 ist ein gattungsgemäßer Bioreaktor bekannt. Dieser Bioreaktor, der zur Endreinigung von organisch belastetem Abwasser im Rahmen einer mehrstufigen Abwasserreinigung vorgesehen ist, weist einen geschlossenen Behälter auf, der im unteren Teil einen Düsenboden aufweist, auf dem eine Stützschicht aus Kies angeordnet ist. Auf der Stützschicht wiederum ist eine Schüttung aus einem körnigen Trägermaterial aufgebracht. Der Behälter weist im oberen Teil eine Abwasserzuleitung für unbehandeltes und unterhalb des Düsenbodens eine Abwasserableitung für gereinigtes Abwasser auf. Die Durchströmung des Behälters erfolgt also von oben nach unten (Abstromprinzip). Von der Abwasserableitung zweigt eine mit einer Umwälzpumpe versehene Rückführleitung ab, die eine Rezirkulierung eines Teilstroms des Abwassers in den Behälter ermöglicht. Das zurückgeführte Abwasser wird über ein Düsensystem, das in einem mittleren Bereich der Trägermaterialschüttung angeordnet ist, über den gesamten Querschnitt des Reaktors verteilt. Mittels eines Injektors kann ein O₂-haltiges Gas in Bläschenform in den zu rezirkulierenden Abwasserstrom der Rückführleitung eingetragen und teilweise im Abwasser gelöst werden. Aus dem Düsensystem strömt daher ein Zwei-Phasen-Medium (Gas/Abwasser) aus. Die Austriftsgeschwindigkeit ist dabei so hoch, daß die Trägermaterialschüttung oberhalb und im Bereich der Austrittsebene des Düsensystems ein Wirbelbett bildet, während unterhalb des Düsensystems die Trägermaterialschüttung als Festbett unbewegt bleibt. Der Querschnitt des Behälters ist in Abhängigkeit von der Förderleistung der Rückführleitung derart ausgelegt, daß die Durchströmung des Festbetts mit einer mittleren Geschwindigkeit von 10 bis 100 m/h erfolgt. Als Trägermaterial werden Aktivkohle, Hydroanthrazit, Blähton oder Bims eingesetzt.A generic bioreactor is known from DE 43 31 434 C1. This Bioreactor used for the final purification of organically contaminated wastewater a multi-stage wastewater treatment is provided, has a closed Container on which has a nozzle bottom in the lower part, on the one Support layer made of gravel is arranged. There is a bed on the support layer applied from a granular carrier material. The container points in the upper part a sewage pipe for untreated and below the nozzle bottom Wastewater discharge for treated wastewater. The flow through the container thus takes place from top to bottom (outflow principle). Branches from the sewage system a return line provided with a circulation pump, which is a recirculation allows a partial flow of waste water into the tank. The returned Wastewater is fed through a nozzle system that is located in a central area of the Carrier material is arranged over the entire cross section of the reactor distributed. By means of an injector, an O₂-containing gas can be in the form of bubbles recirculating wastewater flow of the return line entered and partially in Wastewater can be solved. A two-phase medium therefore flows out of the nozzle system (Gas / waste water). The discharge speed is so high that the Carrier material fill above and in the area of the exit plane of the Nozzle system forms a fluidized bed, while below the nozzle system Backing material as a fixed bed remains stationary. The cross section of the container is designed depending on the delivery rate of the return line in such a way that the flow through the fixed bed at an average speed of 10 to 100 m / h takes place. Activated carbon, hydroanthracite, expanded clay or pumice are used as the carrier material used.

Während des Betriebs des Bioreaktors bildet sich auf den Teilchen des Trägermaterials ein Biofilm aus Mikroorganismen, die den Abbau der im Abwasser enthaltenen Schadstoffe unter Verwertung des eingetragenen gelösten Sauerstoffs besorgen. Im Vergleich zu einem Betrieb ohne Trägermaterial kann sich eine erheblich größere Menge an aktivem Biomaterial bilden (sessile Mikroorganismen). Grundsätzlich ist es auch möglich, einen solchen Reaktor z. B. in Intervallen unter anaeroben Bedingungen zu betreiben, um etwa eine Denitrifikation zu bewirken.During the operation of the bioreactor, the Carrier material is a biofilm of microorganisms that break down the waste water contained pollutants by utilizing the entered dissolved oxygen to get. Compared to an operation without a backing material, one can be significant form a larger amount of active biomaterial (sessile microorganisms). In principle, it is also possible to use such a reactor, for. B. at intervals operate anaerobic conditions, for example to cause denitrification.

Der als Festbett ausgebildete Teil der Trägermaterialschüttung und die darunterliegende Stützschicht aus Kies wirken als Filterschicht und halten den feinteiligen Abrieb des Trägermaterials und des Biomaterials wirksam zurück, so daß das aus dem Reaktor abgeführte behandelte Abwasser klar ist. Dieser bekannte Reaktor hat sich im Betrieb als außerordentlich wirksam für einen hohen Sauerstoffeintrag bei der Endreinigung von Abwasser erwiesen.The part of the carrier material bed designed as a fixed bed and the underlying gravel support layer acts as a filter layer and holds it finely divided abrasion of the carrier material and the biomaterial effectively back, so that the treated wastewater discharged from the reactor is clear. This well-known Reactor has proven to be extremely effective for a high operating Evidence of oxygen in the final purification of waste water has been proven.

Bei der Reinigung von Abwässern, in denen in der Endstufe noch sehr schwer abbaubare organische Abwasserinhaltsstoffe zu beseitigen sind, kann der Betrieb des bekannten Reaktors gelegentlich zu Problemen führen. Dies kann insbesondere bei der Reinigung von bestimmten hochproblematischen Färbereiabwässern der Fall sein, wenn das gereinigte Abwasser direkt in ein Oberflächengewässer eingeleitet werden soll und daher einen vorgeschriebenen Schadstoffhöchstgehalt nicht überschreiten darf (z. B. max. 15 mg BSB₅). Ganz besonders bei Verwendung von silikatischem Trägermaterial kann es dann zu erheblichem Abrieb an Biomasse und Trägermaterial kommen wegen der zur Sicherstellung eines ausreichenden Reinigungsgrades erforderlichen hohen Umwälzleistung. Dies führt zu einer Verstärkung der Verschlammung der filtrierenden Festbettschicht und läßt den Strömungswiderstand entsprechend ansteigen. Dabei kann es leicht zu ungleichmäßigen Verteilungen des Gas- und Abwassergemisches im Festbett kommen. Diese Erscheinung wird auch als Kanalbildung bezeichnet, da sich Zonen bilden, die zu schnell durchströmt werden, was einen zu geringen Schadstoffabbau bedeutet, während in anderen Zonen, die völlig verstopft sind, lokale unkontrollierte anaerobe Prozesse ablaufen. Um diese unerwünschte Entwicklung in Grenzen zu halten, sind dann in kurzen Zeitintervallen Rückspülvorgänge nötig, in denen das Abriebmaterial mitsamt den suspendierten Bioflocken weitgehend aus dem Reaktor ausgetragen wird, bevor der ordnungsgemäße Reinigungsbetrieb wieder anlaufen kann. Bei der Rückspülung wird das Festbett umgekehrt durchströmt und aufgelockert, indem in den Raum unterhalb des Düsenbodens Druckluft und Druckspülwasser eingeleitet wird. Die ausgespülten Feststoffe werden mit dem Spülwasser über gesonderte Ableitungen abgezogen und können in die vorgelagerten Stufen der Abwasserreinigung zurückgeführt werden. Da während der Rückspülung der Reaktor keine Reinigungsleistung zur Verfügung stellt, sind diese Phasen des Betriebs selbstverständlich unerwünscht und sollten möglichst selten notwendig sein.When cleaning waste water, in which in the final stage it is still very difficult degradable organic wastewater constituents can be eliminated, the operation of the known reactor occasionally cause problems. This can be particularly the case with the cleaning of certain highly problematic dyeing wastewater, if the treated wastewater is discharged directly into surface water should and should therefore not exceed a prescribed maximum pollutant content may (e.g. max. 15 mg BOD₅). Especially when using silicate Carrier material can then cause considerable abrasion of biomass and carrier material come because of ensuring a sufficient degree of cleaning required high circulation rate. This leads to an amplification of the Silting of the filtering fixed bed layer and leaves the flow resistance increase accordingly. It can easily lead to uneven distributions of the Coming gas and wastewater mixture in the fixed bed. This phenomenon is also called Channel formation refers to the fact that zones form that flow through too quickly, which means too little pollution, while in other zones the are completely blocked, local uncontrolled anaerobic processes take place. Around To keep undesired development within limits are then in short time intervals Backwashing operations are necessary in which the abrasion material together with the suspended Bioflakes are largely discharged from the reactor before the proper cleaning operation can start again. When backwashing reversely flowed through the fixed bed and loosened up by entering the room below compressed air and flushing water are introduced into the bottom of the nozzle. The rinsed out Solids are drawn off with the rinse water via separate drains and can be returned to the upstream wastewater treatment stages. There during the backflushing the reactor does not provide cleaning performance, these phases of operation are of course undesirable and should be avoided if possible rarely be necessary.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen gattungsgemäßen Bioreaktor dahingehend zu verbessern, daß er auch bei besonders schwer abbaubaren organischen Abwasserinhaltsstoffen eine hohe Reinigungsleistung zeigt und die Zeitintervalle zwischen den erforderlichen Rückspülvorgängen deutlich verlängert werden. Dieser Reaktor soll außerdem mit möglichst geringem Energieaufwand für die Flüssigkeitsförderung betreibbar sein.The object of the invention is to provide a generic bioreactor improve that he even with particularly difficult to degrade organic Waste water ingredients shows a high cleaning performance and the time intervals between the necessary backwashing operations can be significantly extended. This The reactor should also use as little energy as possible Liquid delivery can be operated.

Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen 2 bis 25.According to the invention, this object is achieved by the characterizing features of claim 1. Advantageous further developments of the invention result from subclaims 2 to 25.

Der erfindungsgemäße Reaktor hält an dem bewährten Abstromprinzip bei der Durchströmung des Reaktorbehälters fest, da es eine sehr gute Filtrierung des Abwassers ermöglicht und einen Trägermaterialaustrag beim Reinigungsbetrieb vermeidet. Im Unterschied zur gattungsbildenden DE 43 31 434 C1 entfällt die Rezyklierung eines Teilstroms des aus dem Reaktor abgeführten behandelten Abwassers. Das für den Schadstoffabbau benötigte O₂-haltige Gas kann daher nicht in die bisher vorhandene Rückführleitung gegeben werden, sondern wird über ein System von Gasdüsen (Luftverteiler), das innerhalb der unteren Hälfte der Trägermaterialschüttung angeordnet und an eine Druckluftzuleitung angeschlossen ist, eingetragen. Weiteres wesentliches Merkmal der Erfindung ist der Einsatz eines andersartigen körnigen Trägermaterials für die Ansiedlung von Mikroorganismen (Biofilm). Es wird nämlich ein abriebfester Kunststoff verwendet, der mit einem spezifischen Gewicht im Bereich 1,1 bis 2,0 g/cm³, vorzugsweise 1,4 bis 1,5 g/cm³, schwerer als Wasser ist, aber durch vergleichsweise geringe Auftriebskräfte (Gasbläschen) in Bewegung gehalten werden kann. Die Korngröße des Trägermaterials sollte unter 10 mm, vorzugsweise unter 5 mm liegen. Die Oberfläche der Trägermaterialkörnchen ist rauh, so daß sich gute Ansiedlungsmöglichkeiten für die Mikroorganismen ergeben. Bevorzugter Kunststoff für das Trägermaterial ist PVC, insbesondere Hart-PVC, und zwar möglichst ohne Weichmacher. Die Beständigkeit des Kunststoffs erhöhende Stabilisatoren können dem Material zweckmäßig zugesetzt sein. Ganz besonders empfiehlt sich die Zugabe von feinteiligen Füllstoffen, insbesondere Kreide, in den Kunststoff, da dann eine rauhe und poröse Oberfläche, die für die Bildung und Beständigkeit des Biofilms wichtig ist, gefördert wird. Die Füllstoffieilchen im Oberflächenbereich des Trägermaterials lassen sich nämlich durch Auswaschung im Betrieb unter Bildung entsprechender Hohlräume vielfach aus dem Kunststoffverbund austragen. Bewährt hat sich der Zusatz von 2 bis 10 Gew.-%, insbesondere etwa 5 Gew.-%, an Kreide. Die Schüttdichte des Trägermaterials liegt zweckmäßig im Bereich von 500 bis 1000 kg/m³, vorzugsweise bei 750 bis 850 kg/m³.The reactor according to the invention adheres to the tried and tested outflow principle Flow through the reactor vessel firmly, since there is a very good filtration of the Wastewater enables and a carrier material discharge at the cleaning company avoids. In contrast to the generic DE 43 31 434 C1, the Recycling a partial stream of the treated discharged from the reactor Sewage. The O₂-containing gas required for pollutant degradation can therefore not in the previous return line will be given, but will be via a System of gas nozzles (air distributor) that is within the lower half of the Carrier material is arranged and connected to a compressed air supply line, registered. Another essential feature of the invention is the use of a different type of granular carrier material for the settlement of microorganisms (Biofilm). An abrasion-resistant plastic is used, which with a specific weight in the range of 1.1 to 2.0 g / cm³, preferably 1.4 to 1.5 g / cm³, is heavier than water, but due to the comparatively low buoyancy (Gas bubbles) can be kept in motion. The grain size of the Backing material should be less than 10 mm, preferably less than 5 mm. The surface the carrier material granule is rough, so that there are good opportunities for settlement the microorganisms result. The preferred plastic for the carrier material is PVC, especially hard PVC, if possible without plasticizers. The durability stabilizers of the plastic can expediently be added to the material be. The addition of finely divided fillers is particularly recommended, especially chalk, in the plastic, because then a rough and porous surface, which is important for the formation and durability of the biofilm. The Filler particles in the surface area of the carrier material can namely through Leaching in the company with the formation of appropriate cavities in many cases from the Apply plastic composite. The addition of 2 to 10% by weight has proven useful, especially about 5% by weight of chalk. The bulk density of the carrier material is Appropriately in the range from 500 to 1000 kg / m³, preferably at 750 to 850 kg / m³.

Obwohl die Durchströmung des erfindungsgemäßen Reaktors von oben nach unten erfolgt, wird durch den direkten Eintrag von O₂-haltigem Gas in die Trägermaterialschüttung infolge der Auftriebwirkung durch die aufsteigenden Gasblasen eine gewisse Bewegung der Trägermaterialteilchen oberhalb des Luftverteilers bewirkt. Diese sollte so stark eingestellt werden, daß sich oberhalb des Luftverteilers ein Schwebebett ausbildet. Die einzelnen Teilchen sollten sich möglichst nicht so stark bewegen, daß sie wie in einem Wirbelbett herumgewirbelt werden, sondern sollten ihre Ortsposition in etwa beibehalten, d. h. um eine mittlere Ortsposition herum pendeln, so daß ein aufgelockertes Trägermaterialbett entsteht. Durch die erfindungsgemäße Verwendung eines für die Ansiedlung von Mikroorganismen besonders freundlichen Trägermaterials wird die Ausbildung eines sehr starken und daher für den Schadstoffabbau außerordentlich effektiven Biofilms gewährleistet. Dies wiederum erlaubt es, den Reaktor für den erforderlichen Schadstoffabbau lediglich in einem einzigen Durchgang, also ohne Rezyklierung, zu durchströmen. Dadurch kann die mittlere Strömungsgeschwindigkeit vergleichsweise niedriggehalten werden. Das wiederum hält den Abrieb an Biofilm und Trägermaterial in engen Grenzen. Letzterer ist aufgrund der Abriebfestigkeit des Trägermaterials ohnehin praktisch nicht vorhanden. Although the flow through the reactor according to the invention from top to bottom is done by the direct entry of O₂-containing gas in the Backing material as a result of the uplift effect of the ascending Gas bubbles cause some movement of the carrier material particles above the Air distributor causes. This should be set so high that above the Air distributor forms a floating bed. The individual particles should look as possible do not move so much that they are whirled around like in a fluidized bed, but should approximately maintain their position, d. H. around a middle position commute around so that a loosened carrier material bed is created. Through the Use according to the invention for the settlement of microorganisms particularly friendly carrier material is the formation of a very strong and therefore extremely effective biofilms guaranteed for the degradation of pollutants. This in turn, it only allows the reactor for the required pollutant degradation to flow through a single pass, i.e. without recycling. This can the mean flow velocity can be kept comparatively low. The in turn, the abrasion of biofilm and carrier material is kept within narrow limits. The latter is practically not anyway due to the abrasion resistance of the carrier material available.

Somit ergibt sich der große Vorteil, daß im Reaktor stets ein außerordentlich hoher Gehalt an aktiver Biomasse verfügbar bleibt, so daß auch eine entsprechend gesteigerte Abbauleistung ermöglicht wird. Außerdem verlängert sich wegen des stark verminderten Anfalls an filtrierbaren Feststoffabrieb die Betriebsdauer zwischen zwei Rückspülvorgängen zur Regenerierung des Reaktors ganz beträchtlich. Auch die Lebensdauer der Trägermaterialschüttung ist um ein Vielfaches höher als bei herkömmlichen Materialien, so daß die Betriebskosten entsprechend reduziert werden. Außerdem wirkt sich der Verzicht auf eine Rezyklierung eines Teilstroms des behandelten Abwassers nicht nur wegen des Entfallens einer entsprechenden Umwälzpumpe, sondern auch wegen des Entfallens der zu deren Betrieb erforderlichen Antriebsenergie deutlich kostensenkend aus.This has the great advantage that the reactor is always extremely high Active biomass content remains available, so that a corresponding one increased mining performance is made possible. It also lengthens because of the strong reduced amount of filterable solid abrasion the operating time between two Backwashing operations to regenerate the reactor quite considerable. Also the The lifespan of the bulk material is many times longer than at conventional materials, so that the operating costs are reduced accordingly. In addition, the waiver of recycling a partial flow of the treated wastewater not only because of the absence of a corresponding one Circulation pump, but also because of the elimination of their operation required drive energy significantly reduces costs.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand des in den Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.The invention is explained in more detail below on the basis of the exemplary embodiment illustrated in FIGS. 1 and 2.

Fig. 1 zeigt einen schematischen Längsschnitt eines erfindungsgemäßen Reaktors, während Fig. 1 shows a schematic longitudinal section of a reactor according to the invention, while

Fig. 2 ausschnittsweise in einem Teilschnitt eine mögliche Ausführung einer Vorrichtung zur Absenkung des Wasserstandes im Reaktor zeigt. Fig. 2 shows a partial section of a possible embodiment of a device for lowering the water level in the reactor.

Der in Fig. 1 dargestellte Reaktor weist einen Behälter 1 auf, der vorzugsweise geschlossen ausgeführt ist, um die Schaumbildung bei problematischen Abwässern dämpfen zu können. Ein offener Behälter 1 ist grundsätzlich ebenfalls im Rahmen der Erfindung verwendbar. In der Nähe seines oberen Endes weist der Behälter 1 eine Abwasserzuleitung 14 zur Einleitung von zu behandelndem Abwasser auf. An diese Abwasserzuleitung 14 ist ein Spülwasserablauf 16 angeschlossen, der durch ein Ventil 15 verschließbar ist. Weiterhin ist im oberen Teil eine Oberlaufleitung 17 an den Behälter 1 angeschlossen. Sie dient als zweiter Spülwasserablauf ggf. zur Absicherung eines Störungsfalls, bei dem der Wasserstand im Behälter 1 unkontrolliert ansteigen würde. Am Boden des Behälters 1 befindet sich eine Ablaufleitung 26 für behandeltes Abwasser, das aus einer Abflußkammer 3 des Behälters 1 abgeleitet wird. Die Abflußkammer 3 wird durch einen vorzugsweise mit Grobfilterdüsen 4a bestückten Lochboden (Düsenboden 4) von einem darüber im Inneren des Behälters 1 befindlichen Reaktionsraum 30 abgetrennt. Auf dem Düsenboden 4 liegt eine flüssigkeitsdurchlässige Stützschicht 2, die vorzugsweise aus mindestens zwei Teilschichten 2a, 2b eines Materials von jeweils unterschiedlicher Körnung besteht. Dabei wird die Körnung von unten nach oben feiner. Die unterste Teilschicht muß eine Körnung aufweisen, die größer ist als die Löcher des Düsenbodens 4, damit keine Teilchen der Stützschicht 2 in die Abflußkammer 3 gelangen können. Als Material für die Stützschicht 2 eignet sich besonders Kies. Auf die Stützschicht 2 ist eine Schüttung eines körnigen Trägermaterials aufgebracht, die den Reaktionsraum 30 nur zu einem Teil ausfüllt. Die Höhe dieser Schüttung liegt zweckmäßig im Bereich von 1,5 bis 3 m.The reactor shown in Fig. 1 has a container 1 , which is preferably designed to be closed in order to dampen the foam formation in problematic wastewater. An open container 1 can in principle also be used in the context of the invention. In the vicinity of its upper end, the container 1 has a waste water feed line 14 for the introduction of waste water to be treated. A rinsing water outlet 16 is connected to this waste water supply line 14 and can be closed by a valve 15 . Furthermore, an upper overflow line 17 is connected to the container 1 in the upper part. It serves as a second rinse water outlet, possibly to safeguard a malfunction in which the water level in tank 1 would rise uncontrollably. At the bottom of the container 1 there is a drain line 26 for treated waste water which is discharged from a drain chamber 3 of the container 1 . The drainage chamber 3 is separated by a perforated plate (nozzle plate 4 ), preferably equipped with coarse filter nozzles 4 a, from a reaction chamber 30 located above it in the interior of the container 1 . On the nozzle base 4 is a liquid-permeable support layer 2 , which preferably consists of at least two sub-layers 2 a, 2 b of a material of different grain size. The grain size becomes finer from bottom to top. The lowermost part layer must have a particle size which is larger than the holes can reach the nozzle plate 4, so that no particles of the support layer 2 in the discharge chamber. 3 Gravel is particularly suitable as the material for the support layer 2 . A bed of a granular carrier material is applied to the support layer 2 and only partially fills the reaction space 30 . The height of this bed is expediently in the range from 1.5 to 3 m.

Mindestens auf einer Höhe von 500 mm oberhalb der Stützschicht 2 sollte eine Einrichtung (Luftverteiler 5) zur direkten Zuführung eines O₂-haltigen Gases (vorzugsweise Druckluft) in den Reaktionsraum 30 vorgesehen sein, und zwar innerhalb der unteren Hälfte der Schüttung des Trägermaterials. Der Luftverteiler 5 ist über eine mittels Ventil 23 absperrbare Prozeßluftzuleitung 21 an eine Druckluftzuleitung 20 angeschlossen. Der Luftverteiler 5 ist zweckmäßig mit Feinbelüftungsdüsen bestückt, um möglichst feine Gasbläschen im Abwasser erzeugen zu können, damit der Sauerstoff möglichst effektiv gelöst werden kann. Vorteilhaft ist besonders die Verwendung von Kreuzverteilern zur grobflächigen, über den gesamten Reaktorquerschnitt verteilten Einleitung von Luft. Die Kreuzverteiler sollten dabei mit zahlreichen Membranrohrbelüftern bestückt sein, die sehr feine Schlitzöffnungen besitzen und aufgrund der Elastizität des Materials die Verstopfungsgefahr minimieren sowie das Eindringen des Abwassers ins Innere des Luftverteilers 5 verhindern.At least at a height of 500 mm above the support layer 2 , a device (air distributor 5 ) for the direct supply of an O₂-containing gas (preferably compressed air) should be provided in the reaction space 30 , namely within the lower half of the bed of the carrier material. The air distributor 5 is connected to a compressed air supply line 20 via a process air supply line 21 which can be shut off by means of a valve 23 . The air distributor 5 is expediently equipped with fine aeration nozzles in order to be able to generate gas bubbles in the wastewater that are as fine as possible so that the oxygen can be dissolved as effectively as possible. The use of cross distributors for the large-area introduction of air distributed over the entire reactor cross section is particularly advantageous. The cross distributors should be equipped with numerous membrane tube diffusers, which have very fine slot openings and, due to the elasticity of the material, minimize the risk of clogging and prevent the ingress of the waste water into the interior of the air distributor 5 .

Die Druckluftzuleitung 20 ist durch eine ebenfalls mittels eines Ventils 24 absperrbare Spülluftleitung 22 auch mit der Abflußkammer 3 verbindbar. Oberhalb der Schüttung des Trägermaterials ist im Behälter 1 eine Absenkvorrichtung 13 angeordnet, mit der der Wasserstand im Reaktionsraum 30 bei Bedarf abgesenkt werden kann. Die Absenkvorrichtung 13, die weiter unten anhand der Fig. 2 noch näher erläutert wird, weist eine durch ein Ventil 18 absperrbare Ableitung 19 auf. Die bereits erwähnte Ablaufleitung 26 ist über ein Absperrventil 28 an einen Überlaufsiphon 9 angeschlossen, dessen Aufgabe die Einstellung der Füllstandshöhe im Behälter 1 ist. Hierzu ist der Überlaufsiphon 9 zweckmäßig durch eine in seinem Schaltbereich angeschlossene Entlüftungsleitung 10 mit dem Behälterinneren verbunden. Die Entlüftungsleitung 10 endet mit einem Schwimmerventil 11 im Bereich des für den Reinigungsbetrieb vorgegebenen maximal zulässigen Füllstandes, schließt also, wenn der Füllstand darüber hinauszugehen versucht. Außerdem ist geringfügig über diesem maximalen Füllstand ein Niveauschalter 12 vorgesehen, mit dem im Bedarfsfall die Zuleitung von unbehandeltem Abwasser unterbunden werden kann, indem z. B. das Ventil 15 geöffnet wird, so daß das frische Abwasser vor Eintrift in den Behälter 1 über den Spülwasserablauf 16 abgeführt wird. Die Ablaufleitung 26 ist mit einer durch ein Ventil 27 absperrbaren Spülwasserleitung 25 für den noch zu erläuternden Rückspülvorgang verbunden.The compressed air supply line 20 can also be connected to the drain chamber 3 by a purge air line 22, which can also be shut off by means of a valve 24 . Above the bed of the carrier material, a lowering device 13 is arranged in the container 1 , with which the water level in the reaction space 30 can be lowered if necessary. The lowering device 13 , which will be explained in more detail below with reference to FIG. 2, has a discharge line 19 which can be shut off by a valve 18 . The drain line 26 already mentioned is connected via a shut-off valve 28 to an overflow siphon 9 , the function of which is to adjust the fill level in the container 1 . For this purpose, the overflow siphon 9 is expediently connected to the interior of the container by a vent line 10 connected in its switching area. The vent line 10 ends with a float valve 11 in the range of the maximum permissible fill level specified for the cleaning operation, and therefore closes when the fill level tries to go beyond it. In addition, a level switch 12 is provided slightly above this maximum fill level, with which, if necessary, the supply of untreated wastewater can be prevented by z. B. the valve 15 is opened so that the fresh wastewater is discharged into the tank 1 via the flushing water outlet 16 before it enters the tank. The drain line 26 is connected to a rinsing water line 25, which can be shut off by a valve 27, for the backwashing process to be explained.

Die bereits erwähnte Absenkvorrichtung 13 in Fig. 2 soll zur Vorbereitung des Rückspülvorgangs eine rasche Absenkung des Füllstands auf das mit "min." gekennzeichnete Niveau (Höhe h1) ermöglichen, ohne daß dabei Partikel der Trägermaterialschüttung ausgetragen, d. h. mit dem durch die Ableitung 19 ausströmenden Abwasser fortgerissen werden. Entsprechende Siebeinrichtungen zur Feststoffabtrennung sind wegen der hohen Verstopfungsgefahr und des erforderlichen Reinigungsaufwandes an sich nicht erwünscht. Daher ist in Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, daß die Ableitung 19 in einem vertikal verlaufenden Abschnitt in den Behälter 1 mündet und in ihrem Einlaufbereich eine trichterförmige Erweiterung (Abzugglocke 29) aufweist. Dadurch wird der Durchmesser D des Eintrittsquerschnitts der Absenkvorrichtung 13 um ein Vielfaches größer als der Durchmesser d der Ableitung 19. Das wiederum führt zu einer gegenüber der Strömungsgeschwindigkeit in der Ableitung 19 drastisch verminderten Strömungsgeschwindigkeit im Bereich des Eintriftsquerschnitts während der Absenkung des Wasserspiegels und somit zu einer Minimierung der Sogwirkung des ablaufenden Abwassers. Oberhalb der Abzugglocke 29 ist in der Ableitung 19 eine Rückschlagklappe 31 (vorzugsweise aus PVC) angeordnet, die während des normalen Reinigungsbetriebs aufgrund des Füllstandes geschlossen bleibt. Allerdings ist die Abzugglocke 29 dabei in ihrem oberen Bereich mit einem Luftpolster gefüllt, das sich infolge der Einbringung des O₂-haltigen Gases dort ansammelt. Hierzu ist das Volumen der Abzugglocke und der Rohrleitung 19 bis zum Ventil 18 so ausgelegt worden, daß unter Berücksichtigung des Drucks durch die maximale Füllstandshöhe (Höhe h1 + h2) stets ein solches Druckluftpolster gewährleistet ist. Dies verhindert, daß das Abwasser bis direkt an die Rückschlagklappe gelangen kann, so daß sich keine Trägermaterialteilchen, die z. B. durch Schaumbildung hochgedrückt werden könnten, im horizontalen Teil der Ableitung 19 ansammeln können, die bei einem Absenkvorgang sonst ausgetragen würden. Die Rückschlagklappe ist auch zweckmäßig, weil im Falle einer Leckage an dem Ventil 18 beim Füllen der Abzugglocke 29 die Trägermaterialteilchen sicher zurückgehalten werden.The already mentioned lowering device 13 in FIG. 2 is intended to rapidly lower the fill level to that with “min.” In preparation for the backwashing process. marked level (height h1) without particles of the carrier material being discharged, ie being carried away with the wastewater flowing out through the discharge line 19 . Corresponding screening devices for solids separation are not desirable per se because of the high risk of clogging and the required cleaning effort. It is therefore provided in a further development of the invention that the discharge line 19 opens into the container 1 in a vertical section and has a funnel-shaped extension (discharge bell 29 ) in its inlet area. As a result, the diameter D of the inlet cross section of the lowering device 13 is many times larger than the diameter d of the derivative 19 . This in turn leads to a drastically reduced flow velocity in the area of the inlet cross-section during the lowering of the water level compared to the flow velocity in the discharge line 19 and thus to a minimization of the suction effect of the effluent being discharged. A check valve 31 (preferably made of PVC) is arranged in the discharge line 19 above the discharge bell 29 and remains closed during normal cleaning operation due to the fill level. However, the trigger bell 29 is filled in its upper region with an air cushion that accumulates there due to the introduction of the O₂-containing gas. For this purpose, the volume of the discharge bell and the pipeline 19 up to the valve 18 has been designed in such a way that such a compressed air cushion is always guaranteed, taking into account the pressure due to the maximum fill level (height h1 + h2). This prevents the wastewater from reaching the check valve directly, so that no carrier material particles, e.g. B. could be pushed up by foam formation, can accumulate in the horizontal part of the derivative 19 , which would otherwise be carried out in a lowering process. The check valve is also expedient because in the event of a leak at the valve 18 when the trigger bell 29 is filled, the carrier material particles are reliably retained.

Der Betrieb des erfindungsgemäßen Reaktors läuft wie folgt ab:
Im normalen Reinigungsbetrieb sind die Ventile 15,18, 24, 27 geschlossen, während das Ventil 28 geöffnet ist. Dadurch ist ein Zulauf von frischem Abwasser oben in den Behälter 1 und der Ablauf von gereinigtem Abwasser unten aus der Abflußkammer 3 möglich. Durch den Überlaufsiphon 9 bleibt der Wasserstand mindestens auf der minimalen Höhe h1, da bei einem Unterschreiten dieses Füllstandes kein gereinigtes Abwasser die Scheitelhöhe des belüfteten Überlaufsiphons 9 erreichen könnte, also auch kein Abfluß möglich wäre. Im Normalfall läuft genau so viel Wasser ab, wie zuläuft. Währenddessen wird durch den Luftverteiler 5 in feinen Bläschen ein O₂-haltiges Gas, vorzugsweise Druckluft, eingeblasen. Da der Wasserdruck im Behälter 1 verfahrensbedingt sehr klein gehalten werden kann (unter 1 bar), kann auch die Bereitstellung der Druckluft auf einem vergleichsweise niedrigen Niveau und damit sehr kostengünstig erfolgen. Der Luftverteiler 5 und die Druckluftführung sind zweckmäßig so ausgelegt, daß sich während des normalen Reinigungsbetriebs über dem Luftverteiler 5 in der Trägermaterialschüttung durch die Auftriebswirkung der Luftbläschen ein Schwebebett 6 ausbildet, das in Fig. 1 schraffiert dargestellt ist. Der untere Teil der Trägermaterialschüttung stellt ein Festbett 7 dar, dessen Teilchen unbewegt bleiben und das in Fig. 1 mit einer anderen Schraffur versehen wurde. Die Dicke des Festbettes 7 sollte mindestens 500 mm betragen, da hierdurch der Grad der Filtrierung von Feststoffen auf ein ausreichendes Maß angehoben wird. Die Höhe des Schwebebetts 6 sollte etwa 2- bis 5-mal größer sein. Die minimale Füllstandshöhe mit Abwasser sollte etwa 500 mm über der Oberseite des Schwebebetts 6 liegen. Der mit Abwasser ausgefüllte Belebungsraum über dem Schwebebett 6 ist in Fig. 1 mit dem Bezugszeichen 8 versehen worden. Oberhalb des maximalen Füllstandes für den Reinigungsbetrieb befindet sich ein Gasraum, der ggf. auch mit Schaum gefüllt sein kann.The operation of the reactor according to the invention proceeds as follows:
In the normal cleaning operation, the valves 15,18, 24, 27 are closed while the valve is open 28th As a result, an inflow of fresh waste water into the container 1 at the top and the discharge of purified waste water out of the drain chamber 3 is possible. Due to the overflow siphon 9 , the water level remains at least at the minimum height h1, since if the fill level falls below this, no purified waste water could reach the apex height of the ventilated overflow siphon 9 , so that no drain would be possible. Normally, as much water runs off as it runs in. In the meantime, an O₂-containing gas, preferably compressed air, is blown through the air distributor 5 into fine bubbles. Since the water pressure in the container 1 can be kept very low due to the process (below 1 bar), the compressed air can also be provided at a comparatively low level and thus very inexpensively. The air distributor 5 and the compressed air guide are expediently designed such that a floating bed 6 is formed in the carrier material bed during the normal cleaning operation above the air distributor 5 by the buoyancy effect of the air bubbles, which is shown hatched in FIG. 1. The lower part of the bed of carrier material represents a fixed bed 7 , the particles of which remain stationary and which has been provided with a different hatching in FIG. 1. The thickness of the fixed bed 7 should be at least 500 mm, since this increases the degree of filtration of solids to a sufficient level. The height of the floating bed 6 should be about 2 to 5 times larger. The minimum fill level with waste water should be about 500 mm above the top of the floating bed 6 . The activation space filled with waste water above the floating bed 6 has been given the reference symbol 8 in FIG. 1. Above the maximum level for the cleaning operation is a gas space, which can also be filled with foam if necessary.

Das fortwährend mit Sauerstoff angereicherte Abwasser durchströmt den Reaktionsraum 30 langsam von oben nach unten, wobei durch die Aktivität der insbesondere im Schwebebett 6 anwesenden Mikroorganismen ein weitestgehender Abbau der organischen Belastung stattfindet. Dieser Abbau setzt sich aber auch in dem als Filterschicht wirkenden Festbett 7 fort, da feine Luftbläschen mit der Abströmung nach unten mitgenommen werden, so daß der Sauerstoff in Lösung gehen und für den Abbau wirksam werden kann. Die Abwasserdurchsatzgeschwindigkeit (errechnet als Quotient aus Durchflußrate und Reaktorquerschnittsfläche) sollte dabei 8 m/h nicht überschreiten. Die in entsprechender Weise berechnete Prozeßluftdurchsatzgeschwindigkeit sollte je nach Sauerstoffbedarf für den Abbau der vorliegenden Schadstoffbelastung im Bereich von etwa 5 bis 30 m/h liegen. Unter diesen Bedingungen ist die Ausbildung eines für den Schadstoffabbau sehr effektiven Schwebebetts 6 gewährleistet.The wastewater, which is continually enriched with oxygen, flows slowly through the reaction space 30 from top to bottom, the activity of the microorganisms present in particular in the floating bed 6 largely reducing the organic load. However, this degradation also continues in the fixed bed 7 , which acts as a filter layer, since fine air bubbles are carried along with the outflow downward, so that the oxygen can dissolve and become effective for the degradation. The wastewater throughput rate (calculated as the quotient of the flow rate and reactor cross-sectional area) should not exceed 8 m / h. The process air throughput rate calculated in a corresponding manner should be in the range of approximately 5 to 30 m / h, depending on the oxygen requirement for reducing the present pollutant load. Under these conditions, the formation of a floating bed 6 , which is very effective for reducing pollutants, is ensured.

Mit zunehmender Betriebszeit ergibt sich unvermeidbar eine Anreicherung der im Festbett 7 und in der Stützschicht 2 ausfiltrierten Feststoffe (insbesondere ausgeschwemmte Biofilmmasse). Dadurch steigt der Strömungswiderstand im Behälter 1 an. Das bedeutet, daß bei gleichem Durchfluß von frischem Abwasser ein höherer Druck im Behälter erforderlich ist, um die gleiche Menge je Zeiteinheit im Abfluß durch die Ablaufleitung 26 beibehalten zu können. Solange der mit zunehmendem Strömungswiderstand erforderliche höhere Druck (statischer Druck durch Höhendifferenz zwischen Füllstand im Behälter 1 und Höhe des Scheitels des Ablaufsiphons 9) noch nicht verfügbar ist, vermindert sich die Abflußmenge entsprechend, so daß der Füllstand im Behälter 1 ansteigt, bis eine ausreichende Druckerhöhung vorliegt. Wenn der Füllstand die maximal zulässige Höhe erreicht hat, wird die Entlüftungsleitung 10 selbsttätig durch das Schwimmerventil 11 geschlossen. Dadurch kann sich im Siphon 9 eine zusammenhängende Flüssigkeitssäule bilden, so daß sofort eine höhere Druckdifferenz (entsprechend der Füllstandshöhe und dem tiefsten Punkt der Flüssigkeitssäule im Leitungsstrang 26, 9 des Ablaufs) einstellt, die wieder zu einer kurzfristigen Füllstandsabsenkung führt (Hebewirkung). Dadurch öffnet sich aber wieder das Schwimmerventil 11 der Entlüftungsleitung 10, so daß die Druckdifferenz bald wieder absinkt. Diese Vorgänge wiederholen sich, so daß der Füllstand in dieser Phase des Reinigungsbetriebs stets um den maximal zulässigen Wert pendelt. Irgendwann wird jedoch der Punkt erreicht werden, wo auch bei geschlossener Entlüftungsleitung 10 die abfließende Menge an gereinigtem Abwasser kleiner ist als die frisch zulaufende Abwassermenge. In diesem Fall wird eine Rückspülung des Reaktors unumgänglich. Diese wird durch einen Niveauschalter 12 ausgelöst, der etwas oberhalb des vorgesehenen maximalen Füllstands angeordnet ist. Er bewirkt, daß das zulaufende Abwasser, wie bereits erwähnt, über das geöffnete Ventil 15 in den Spülwasserablauf 16 umgeleitet wird.As the operating time increases, there is inevitably an accumulation of the solids filtered out in the fixed bed 7 and in the support layer 2 (in particular, flushed out biofilm mass). This increases the flow resistance in container 1 . This means that with the same flow of fresh wastewater, a higher pressure is required in the container in order to be able to maintain the same amount per unit time in the drain through the drain line 26 . As long as the higher pressure required with increasing flow resistance (static pressure due to the height difference between the fill level in container 1 and the height of the apex of the drain siphon 9 ) is not yet available, the outflow quantity decreases accordingly, so that the fill level in container 1 increases until a sufficient pressure increase is present. When the fill level has reached the maximum permissible level, the vent line 10 is automatically closed by the float valve 11 . As a result, a coherent liquid column can form in the siphon 9 , so that a higher pressure difference (corresponding to the fill level and the lowest point of the liquid column in the pipeline 26 , 9 of the drain) immediately occurs, which again leads to a short-term fill level reduction (lifting effect). As a result, however, the float valve 11 of the vent line 10 opens again, so that the pressure difference soon drops again. These processes are repeated so that the fill level always oscillates around the maximum permissible value in this phase of the cleaning operation. At some point, however, the point will be reached where, even when the vent line 10 is closed, the amount of purified waste water flowing out is smaller than the amount of freshly incoming waste water. In this case, backwashing the reactor becomes inevitable. This is triggered by a level switch 12 which is arranged somewhat above the intended maximum fill level. It causes the incoming wastewater, as already mentioned, to be diverted into the rinsing water outlet 16 via the opened valve 15 .

Selbstverständlich wäre es im Rahmen der Erfindung auch möglich, den Füllstand im Behälter 1 auf anderem Wege zu regulieren. Beispielsweise könnte dies durch eine entsprechende Steuerelektronik geschehen, die auf Mengenregelventile im Ablauf und/oder Zulauf des Abwassers wirkt. Die vorliegende Form der Regulierung mittels Überlaufsiphon 9 hat nicht nur den Vorteil einer einfachen, robusten, preiswerten und betriebssicheren Bauweise, sondern bewirkt auch durch die Möglichkeit einer schlagartigen Druckerhöhung im Reaktor bei Erreichen des maximalen Füllstandes eine erhebliche Verlängerung des Betriebszyklusses zwischen zwei Rückspülvorgängen.Of course, it would also be possible within the scope of the invention to regulate the fill level in the container 1 in another way. For example, this could be done by means of appropriate control electronics which act on quantity control valves in the outflow and / or inflow of the waste water. The present form of regulation by means of an overflow siphon 9 not only has the advantage of a simple, robust, inexpensive and reliable construction, but also, due to the possibility of a sudden pressure increase in the reactor when the maximum fill level is reached, considerably extends the operating cycle between two backwashing processes.

Die Rückspülung selbst erfolgt zweckmäßig in der Weise, daß bei geöffnetem Ventil 15 und geschlossenen Ventilen 23, 24 nach Verstreichen einer Ruhepause, in der sich das Schwebebett 6 absetzt und die noch vorhandenen Luftbläschen entweichen können, zunächst der Füllstand im Behälter 1 bis auf den vorgesehenen minimalen Stand abgesenkt wird. Dies könnte auch allein durch den Ablauf durch die Ablaufleitung 26 bewirkt werden, würde aber relativ lange dauern, also die Stillstandszeit drastisch erhöhen. Daher erfolgt die Absenkung vorzugsweise mittels der speziellen Absenkvorrichtung 13, indem das Ventil 18 (z. B. pneumatische Absperrklappe) in der Ableitung 19 geöffnet wird. Zur besseren Regulierung der Ausströmgeschwindigkeit empfiehlt sich der Einbau einer Staublende oder Feinregulierklappe (nicht dargestellt) hinter dem Ventil 18. Nach Erreichen des vorgesehenen minimalen Füllstandes erfolgt der Rückspülvorgang, indem der Reaktor in umgekehrter Richtung durchströmt wird. Hierzu wird zweckmäßig zunächst Druckluft über das geöffnete Ventil 24 und die Leitung 22 in die Abflußkammer 3 eingeblasen, während das Ventil 28 zum Ablaufsiphon 9 geschlossen ist. Die Druckluft entweicht in Blasenform über die Löcher des Düsenbodens 4 nach oben und bewirkt eine Auflockerung der Stützschicht 2 und der Trägermaterialschüttung. Anschließend wird nach Öffnung des Ventils 27 durch die Leitungen 25, 26 Spülwasser unter Druck in die Abflußkammer 3 eingeführt und strömt mit vergleichsweise hoher Geschwindigkeit ebenfalls durch die Teilchenschüttungen der Stützschicht und des Trägermaterials. Das Ventil 28 ist während dieser Rückspülung weiterhin geschlossen. Der schnell aufströmende Spülwasserstrom spült die ausfiltrierten Feststoffteilchen aus der Stützschicht 2 und dem Festbett 7 aus, befördert sie auch durch die Zone des Schwebebetts 6 und bringt sie in den Belebungsraum 8. Dort steigt der Füllstand entsprechend an. Um die ausgespülten Feststoffteilchen aus dem Reaktor zu entfernen, kann das Spülwasser im vorliegenden Beispiel der Fig. 1 wahlweise (einzeln oder gemeinsam) über die Ableitung 19 der Absenkvorrichtung 13, über die Überlaufleitung 17 oder über die Zuleitung 14 und den Spülwasserablauf 16 (kleiner weißer Pfeil in Fig. 1) ausgetragen und in vorgelagerte, nicht dargestellte, Abwasserreinigungsstufen zurückgeführt werden. Selbstverständlich ist es auch möglich, einen Rückspülvorgang zur Regenerierung des Reaktors von Hand auszulösen. Als Spülwasser wird zweckmäßig auf bereits gereinigtes Abwasser zurückgegriffen, das in einem entsprechenden Becken vor der endgültigen Ableitung zwischengespeichert werden kann.The backwashing itself is expediently carried out in such a way that, with the valve 15 open and the valves 23 , 24 open, after a pause in which the floating bed 6 settles and the air bubbles still present can escape, the fill level in the container 1 to the intended level minimum level is lowered. This could also be caused solely by the drain through the drain line 26 , but would take a relatively long time, ie drastically increase the downtime. The lowering is therefore preferably carried out by means of the special lowering device 13 in that the valve 18 (for example pneumatic shut-off flap) in the discharge line 19 is opened. For better regulation of the outflow speed, the installation of a dust cover or fine regulating flap (not shown) behind the valve 18 is recommended. After the intended minimum fill level has been reached, the backwashing process takes place by flowing through the reactor in the opposite direction. For this purpose, compressed air is first expediently blown into the drain chamber 3 via the open valve 24 and the line 22 , while the valve 28 to the drain siphon 9 is closed. The compressed air escapes in bubble form upwards through the holes in the nozzle base 4 and loosens up the support layer 2 and the bulk material. Subsequently, after opening the valve 27 , rinsing water is introduced under pressure into the drain chamber 3 through the lines 25 , 26 and also flows through the particle beds of the support layer and the carrier material at a comparatively high speed. The valve 28 is still closed during this backwash. The rapidly flowing flushing water stream rinses the filtered-out solid particles from the support layer 2 and the fixed bed 7 , also transports them through the zone of the floating bed 6 and brings them into the activation space 8 . There the fill level rises accordingly. In order to remove the flushed out solid particles from the reactor, the flushing water in the present example of FIG. 1 can be selected (individually or together) via the drain 19 of the lowering device 13 , via the overflow line 17 or via the feed line 14 and the flushing water outlet 16 (smaller white one Arrow in Fig. 1) discharged and returned to upstream, not shown, wastewater treatment stages. Of course, it is also possible to trigger a backwashing process to regenerate the reactor by hand. It is advisable to use already cleaned wastewater as rinsing water, which can be temporarily stored in a corresponding basin before final discharge.

Dem im Rahmen der Erfindung verwendeten Material des Trägermittels für die Ansiedlung der Mikroorganismen kommt eine entscheidende Bedeutung zu. Hier hat es sich als besonders vorteilhaft erwiesen, ein Granulat aus abriebfestem Hart-PVC ohne Weichmacher vorzusehen. Eine bevorzugte Materialzusammensetzung besteht aus ca. 91 Gew.-% Roh-PVC-Pulver, ca. 4 Gew.-% Stabilisierungsmittel und ca. 5 Gew.-% Kreide als Füllstoff. Das spezifische Gewicht beträgt etwa 1,44 g/cm³. Das bevorzugte Granulat weist eine Schüttdichte von etwa 800 kg/m³ auf und besitzt jeweils eine Teilchenform von kleinen, im wesentlichen zylindrischen Scheiben mit einem Durchmesser von etwa 3 mm und einer Höhe von etwa 1,5 bis 2 mm. Wie allgemein bekannt, weisen kugelförmige Teilchen des Trägermaterials die kleinste Oberfläche im Verhältnis zu ihrem Volumen auf. Besonders günstig im Hinblick auf den Erhalt des Biofilms auf der Oberfläche des Trägermaterials ist eine Scheibenform, bei der die eine Flachseite konvex und die andere konkav gewölbt ist. Die Oberfläche selbst ist rauh, so daß sich eine spezifische Oberfläche von ca. 1000 m²/m³ ergibt. Die Rauhigkeit der Oberfläche wird zusätzlich durch die Füllstoffzugabe verbessert. Die Herstellung des Granulats sollte im Unterschied zur üblichen Granulatherstellung für die Kunststoffverarbeitung in der Weise erfolgen, daß das Zerschneiden des plastifizierten extrudierten Rohmaterials bei möglichst hoher Temperatur erfolgt und dann eine sofortige Abkühlung mit Luft vorgenommen wird, bevor das Granulat zur weiteren Abkühlung in ein Wasserbad gelangt. The material of the carrier used for the invention for the The settlement of the microorganisms is of crucial importance. Here has it has proven to be particularly advantageous to use granules made of abrasion-resistant hard PVC without providing plasticizers. A preferred material composition exists from approx. 91% by weight of raw PVC powder, approx. 4% by weight of stabilizing agent and approx. 5 % By weight chalk as filler. The specific weight is about 1.44 g / cm³. The preferred granulate has a bulk density of about 800 kg / m³ and has each with a particle shape of small, essentially cylindrical disks a diameter of about 3 mm and a height of about 1.5 to 2 mm. How generally known, spherical particles of the carrier material have the smallest Surface in relation to their volume. Particularly favorable with regard to the preservation of the biofilm on the surface of the carrier material is a disk shape, where one flat side is convex and the other concave. The surface itself is rough, so that there is a specific surface of approx. 1000 m² / m³. The Roughness of the surface is additionally improved by adding the filler. The Production of the granulate should differ from the usual granulate production for the plastics processing take place in such a way that the cutting of the plasticized extruded raw material takes place at the highest possible temperature and then an immediate cooling with air is carried out before the granulate is used further cooling in a water bath.

Der erfindungsgemäße Reaktor hat sich insbesondere für die Endreinigung von Abwässern mit schwer abbaubaren organischen Belastungen als außerordentlich wirksam erwiesen. Er ermöglicht wesentlich längere Phasen des Reinigungsbetriebs bei Verbesserung des Abbaugrades der Schadstoffe infolge eines verstärkten Wachstums und einer wirksamen Zurückhaltung des aktiven Biofilms auf dem Trägermaterial. Der Zulauf in den Reaktor kann im freien Gefälle, also drucklos erfolgen. Während des Reinigungsbetriebs wird keine Rezyklierung von Abwasser vorgenommen. Der erforderliche Druck für die Einspeisung des benötigten Sauerstoffs ist vergleichsweise gering, so daß der Energieaufwand beim Betrieb sehr niedrig liegt.The reactor according to the invention is particularly suitable for the final cleaning of Waste water with organic substances that are difficult to decompose as extraordinary proven effective. It enables much longer phases of cleaning operations when the degree of degradation of the pollutants improves as a result of an increased Growth and effective restraint of active biofilm on the Backing material. The feed into the reactor can be in a free gradient, that is to say without pressure respectively. There is no recycling of waste water during the cleaning operation performed. The pressure required to supply the required oxygen is comparatively low, so that the energy consumption during operation is very low.

Claims

1. bioreactor for pollutant degradation and for wastewater filtration, in particular for aerobic wastewater treatment, with an upright container ( 1 ), in the upper area of which a wastewater supply line ( 14 ) opens and at the lower end of which a drain line ( 26 ) for purified wastewater is connected,
with a perforated plate (nozzle plate 4 ) which is arranged at a distance from the lower end and divides the inside of the container ( 1 ) into a reaction chamber ( 30 ) and a discharge chamber ( 3 ) arranged below it,
furthermore with a compressed air supply line ( 20 ) for the introduction of an O₂-containing gas into the reaction space ( 30 )
and with on the apertured plate (nozzle plate 4) arranged granular support layer (2) and a about located the reaction chamber (30) in the idle state, only a part of filling up bed of a granular support material for the growth of microorganisms, characterized in that
that an air distributor ( 5 ) is arranged within the lower half of the carrier material bed, which is connected to the compressed air supply line ( 20 ), and that the carrier material bed consists of abrasion-resistant plastic particles with a rough surface, a grain size below 10 mm and a specific weight in the range 1.1 up to 2 g / cm³ is formed.

2. bioreactor according to claim 1, characterized, that the specific weight of the plastic particles in the range 1.4 to 1.5 g / cm³ lies.

3. bioreactor according to one of claims 1 to 2, characterized, that the plastic particles essentially made of PVC, especially hard PVC, consist.

4. bioreactor according to one of claims 1 to 3, characterized, that the plastic particles contain finely divided fillers.

5. bioreactor according to claim 4, characterized, that 2 to 10% by weight of chalk, in particular about 5% by weight of chalk, are added to the plastic.

6. bioreactor according to one of claims 1 to 5, characterized, that the plastic is free of plasticizers.

7. bioreactor according to one of claims 1 to 6, characterized, that the bulk density of the bulk material in the range 500 to 1000 kg / m³, in particular in the range 750 to 800 kg / m³.

8. bioreactor according to one of claims 1 to 7, characterized, that the grain size of the plastic particles is less than 5 mm and more than 2 mm.

9. bioreactor according to one of claims 1 to 8, characterized, that the plastic particles are essentially in the form of small disks, are designed in particular as disks with a cylindrical lateral surface.

10. bioreactor according to claim 9, characterized, that the slice thickness approximately in the range of 1.0 to 2.5 mm and the Disc diameter is approximately in the range of 2.5 to 4 mm.

11. Bioreactor according to one of claims 9 to 10, characterized, that the two flat sides of the disk-shaped carrier material particles are curved are, with one being curved outwards and the other inwards.

12. Bioreactor according to one of claims 1 to 11, characterized, that the height of the carrier material is in the range of 1.5 to 3 m.

13. Bioreactor according to one of claims 1 to 12, characterized in that the air distributor ( 5 ) is arranged at least 500 mm above the support layer ( 2 ).

14. Bioreactor according to claim 13, characterized in that the air distributor ( 5 ) is equipped with fine ventilation nozzles.

15. Bioreactor according to claim 13, characterized in that the air distributor ( 5 ) is formed from cross distributors which are equipped with numerous membrane tube aerators.

16. Bioreactor according to one of claims 13 to 15, characterized in that the air distributor ( 5 ) and the compressed air supply are designed such that a floating bed ( 6 ) is formed in the carrier material bed in the cleaning operation above the air distributor ( 5 ).

17. Bioreactor according to one of claims 1 to 16, characterized in that the support layer ( 2 ) consists of at least two superimposed sub-layers ( 2 a, 2 b), the particle size of a higher sub-layer ( 2 a) is smaller than that of the underlying layers ( 2 b) and the grain size of the bottom layer ( 2 b) is larger than the hole size in the perforated plate (nozzle plate 4 ).

18. Bioreactor according to claim 17, characterized in that the partial layers ( 2 a, 2 b) of the support layer ( 2 ) consist of gravel fillings.

19. Bioreactor according to one of claims 1 to 18, characterized in that the holes in the perforated base are equipped with coarse filter nozzles ( 4 a).

20. Bioreactor according to one of claims 1 to 19, characterized in that the discharge chamber ( 3 ) can be connected to the compressed air supply line ( 20 ) by a purge air supply line ( 22 ).

21. Bioreactor according to one of claims 1 to 20, characterized in that for adjusting the waste water level in the reaction chamber ( 30 ) the drain line ( 26 ) is connected to an overflow siphon ( 9 ) which in turn can be vented through a vent line ( 10 ) which leads into the upper part of the reaction chamber ( 30 ) and can be automatically closed there by a float valve when a predetermined maximum water level is reached.

22. Bioreactor according to one of claims 1 to 21, characterized in that a separate lowering device ( 13 ) for lowering the water level in the reaction chamber ( 30 ) is provided to a minimum level.

23. Bioreactor according to claim 22, characterized in that the lowering device ( 13 ) is designed in the form of a discharge line ( 19 ) which can be closed by a valve ( 18 ), the inlet side of which projects into the reaction chamber ( 30 ) and points downward, the inlet To achieve a significantly lower flow velocity in the inlet cross section compared to the flow velocity in the discharge line ( 19 ) has a funnel-shaped extension (discharge bell 29 ).

24. Bioreactor according to one of claims 1 to 23, characterized in that the container ( 1 ) is designed closed.

25. Bioreactor according to one of claims 1 to 24, characterized in that the discharge line ( 26 ) can be connected to a rinsing water supply line ( 25 ).