DE19652938A1 - Festbett für die biologische Behandlung von Abwasser und Vorrichtung zur Verwendung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Festbett für Anlagen zur biologischen Behandlung von kommunalem und industriellem Abwasser. Derartige Anlagen enthalten Reaktoren mit belüftetem Festbett bzw. Tauchkörpern, welche von Mikroorganismen besiedelt sind. Die Mikroorganismen bewirken einen Abbau der in dem Abwasser enthaltenen Nährstoffe.

Weiterhin wird eine Vorrichtung zur optimalen Verwendung dieses Festbettes vorgeschlagen.

Die Tauchkörperreaktoren bestehen aus einem Behälter, in dem eine Welle horizontal angeordnet ist. Auf dieser sind vertikal, nebeneinander Scheiben, bzw. aus Ausschnitten zusammengesetzte Scheiben drehfest befestigt (DE OS 31 40 372). Die Welle befindet sich etwa in Höhe des Flüssigkeitsspiegels, so daß durch die Rotation die auf den Scheiben angesiedelten Mikroorganismen abwechselnd mit dem Abwasser und der Umgebungsluft in Berührung kommen.

In einem weiteren Lösungsprinzip werden auf einer Welle koaxial angeordnete Zylinder mit einer Füllung aus Kugeln bzw. kugelähnlichen Körpern, gitterartig strukturiertem Trägermaterial (BIO-NET von NSW AG Nordenham) oder Kunststoffwürfeln als Festbett verwendet.

Reaktoren mit stationärem Festbett verfügen über Einrichtungen zur Belüftung des Abwassers. Im allgemeinen sind diese unter dem Festbett angeordnet, so daß die Luftblasen und das Abwasser durch das Festbett strömen. Das Festbett besteht aus porigem Gestein, Tafeln, strukturiertem Kunststoffmaterial usw.

Die Leistung dieser Anlagen ist wesentlich von der von den Mikroorganismen zu besiedelnden Oberfläche und der Belüftungsintensität abhängig. Der Abstand der Bewuchsflächen darf aber einen Mindestwert nicht unterschreiten, da die Zwischenräume sonst durch die Mikroorganismen zuwachsen können. Weiterhin ist eine gleichmäßige Durchströmung des Abwassers bzw. der Luftblasen zu sichern.

Kugelförmige Körper bzw. Kunststoffwürfel erfordern eine Mindestgröße, um eine Durchströmbarkeit der Packung zu ermöglichen. Dadurch ist die Vergrößerung der Oberfläche durch kleinere Körper begrenzt. Zur Senkung des Strömungswiderstandes sind für diese Gattung ebenfalls gitterartige Strukturen entwickelt worden (Dinpac, Top-Pak, Pallring u. a.). Eine wesentliche Oberflächenvergrößerung wird aber nicht erreicht. Zur Erhöhung der Bewuchsdicke wurde auch schon vorgeschlagen, strukturiertes Gewebe auf Tauchkörpern zu befestigen. In den Ausstülpungen soll sich eine intensive Mikrobiologie entwickeln und nebeneinander aerob und anaerob wirken. Die Herstellung der Beschichtung ist aber sehr aufwendig.

Offenporiger Kunststoff, Schaumglas oder poröse keramische Körper bewirken durch die Mikrostruktur eine sehr große Oberfläche und fördern im Inneren gleichzeitig einen anaeroben Abbau. Allerdings können die Poren bei Nichtbeachtung von entsprechenden Betriebshinweisen zuwachsen. Größere Körper sind somit bei stärkerer Belastung wenig wirkungsvoll in der Abwasserreinigung. Eine Anwendung findet deshalb bisher nur als Filtermaterial bei geringer Belastung, z. B. bei der Trinkwasseraufbereitung statt. In der DE OS 43 09 779 wird vorgeschlagen, einen flächigen Trägerkörper aus Kunststoffteilchen unter Einschluß von feinporösen Teilchen (Blähton) herzustellen. Der Einschluß dieser Teilchen behindert z. T. den Stoffaustausch und fördert ein Zuwachsen der Poren.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Festbett für verschiedenartige Reaktortypen zur mikrobiologischen Behandlung zu schaffen, das eine größere Oberfläche pro Volumen bei einer geringen Zuwachsgefährdung hat. Eine weitere Aufgabe ist die einfache Herstellung und eine variable Struktur für spezifische Einsatzfälle und die Gestaltung eines Rotations-Bio-Reaktors für dieses Festbett.

Gelöst wird diese Aufgabe bei einem Festbett, bestehend aus räumlich strukturierten Körpern mit Hohlräumen, in dem in sphärische Kunststoffüllkörper mit Rippenstruktur mikroporige Füllkörper fest angeordnet sind.

Mit dieser Gestaltung lassen sich Festbetten mit wesentlich größerer Oberfläche kostengünstig und variabel herstellen und einsetzen. Zunächst wird die Oberfläche um den Wert des mikroporigen Füllkörpers erhöht. Das neuerungsgemäße Zusammenfügen der zwei an sich bekannten Festbettmaterialien ergibt aber weitere besondere Wirkungen.

Der mikroporige Füllkörper wird großräumig überwiegend frei im Raum gehalten und allseitig umströmt. Die Oberfläche wird durch die Strömung größeren Scherkräften ausgesetzt, wodurch ein Zuwachsen der Poren verhindert wird. Der nebeneinander bestehende aerobe und anaerobe Biofilm bewirkt einen größeren Nährstoffabbau als eine getrennte Anwendung dieser Festbettmaterialien.

Das neuerungsgemäße Festbett ist besonders effektiv als Füllung in Trommeltauchkörpern und in ähnlichen biologischen Reinigungsstufen einsetzbar. Der mikroporige Füllkörper ist als Kerapor, Hacketon, Blähton u. a. erhältlich.

Eine Kombination mit anderen Festbettmaterialien, z. B. RIGA 2000, ist möglich. Hierbei werden verschiedene Kanalquerschnitte zusammengefügt.

Eine neue Gestaltung eines Bio-Rotationsreaktors ermöglicht, das Schlammvolumen zu regulieren, so daß ein Zuwachsen der mikroporigen Füllkörper verhindert wird.

Nachfolgend wird die Neuerung an einem Beispiel erläutert.

Fig. 1 zeigt kugelförmige, sphärische Rippenkörper und die im Inneren anzuordnenden mikroporigen Füllkörper.

Fig. 2 und 3 zeigen die Vorrichtungen für die Abwasserreinigung und Schlammsteuerung, einschließlich eine Nachklärung des Abwassers im Trichterbecken.

Der sphärische Rippenkörper 1 ist ein bekanntes Festbettmaterial aus Kunststoff. Der überwiegende Teil der Rippen 2 befindet sich in der Ebene der "Oberfläche". Einige Stege 3 verlaufen im Körperinneren, um die Stabilität zu erhöhen. Der Rippenkörper 1 kann im Äquator geteilt sein. Die Verbindung erfolgt kraft- und formschlüssig durch Noppen o. ä.

Im Inneren ist vor dem Zusammenfügen ein Stück mikroporiger Füllkörper 4 eingebracht. Durch die Stege 3 wird dieser elastisch und überwiegend frei festgehalten.

Eine größere Anzahl dieser Rippenkörper 1 wird in einem besonderen Behälter oder direkt in einen Bioreaktor eingebracht. In der Schichtung ist eine allseitige Umströmung der Rippen 2 und des mikroporigen Füllkörpers 4 gesichert.

Ein bekannter Rotations-Bio-Reaktor ist in Fig. 2 in der Seitenansicht dargestellt. Die beiden nachgeordneten Trichterbecken besitzen getrennte Schlammsammelräume. Diese sind über Rohrleitungen und Pumpe mit dem Bioreaktor verbunden. Ein nicht dargestelltes Meßgerät überwacht das Schlammvolumen, das über den Rücklaufschlamm (RüS) beeinflußt wird.

Je nach Schlammgehalt erfolgt also eine gezielte Schlammrückführung, so daß das Schlammvolumen 200-400 ml/l nicht übersteigt.

Die Fig. 3 zeigt räumlich das mehrteilige Trichterbecken.

Claims (8)

1. Festbett für die biologische Behandlung, insbesondere von Abwasser mittels Trägerbiologie, bestehend aus räumlich strukturierten Körpern mit Hohlräumen, dadurch gekennzeichnet, daß in sphärischen Kunststoffüllkörpern mit Rippenstruktur und angeordneten natürlichen Rohrbelüftern im Kunststoffblock (RIGA 2000), mikroporige Füllkörper fest angeordnet sind, insbesondere bei Einsatz von Rotations-Bio-Reaktoren nach Fig. 2 und 3.

2. Festbett nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die sphärischen Kunststoffüllkörper mit Rippenstruktur bzw. prismatische oder zylindrische Kunststoffe seitlich oder mittig der Trommel auf einer Welle mittels Keil-, Zahn- oder Noppenriemen und -scheiben angetrieben und in Rotation gebracht werden.

3. Festbett nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die mikroporigen Füllkörper aus offenporigen Keramikkörpern, Kunststoffen oder feinporigen anderen Materialien bestehen.

4. Festbett nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die mikroporigen Füllkörper durch Rippen im Inneren des Kunststoffüllkörpers kraftschlüssig gehalten sind.

5. Festbett nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die mikroporigen Füllkörper einen Durchmesser/Diagonale von 5 bis 30% des Kunststoffüllkörpers besitzen.

6. Festbett nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere stückige mikroporige Füllkörper in dem Kunststoffüllkörper angeordnet sind.

7. Vorrichtung zur Verwendung des Festbettes, nach Anspruch 1 bis 6, bestehend aus mindestens einem Bioreaktor mit einer auf einer Welle befestigten Trommel, die mit erfindungsgemäßen Festbettkörpern gefüllt und in einem Behälter angeordnet ist, und nachgeordneten Klärbecken, dadurch gekennzeichnet, daß jedem Reaktor mindestens zwei Klärbecken nachgeschaltet sind, deren Schlammsammelräume über Rückführungen mit diesem verbunden und so geschaltet sind, daß ein Schlammvolumen im Rotations-Bio-Reaktor von 200-400 ml nicht überschritten wird.

8. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß seitlich oder mittig der Trommel eine Antriebsscheibe für einen Keil-, Zahn- oder Noppenriemenantrieb angeordnet ist, dessen Drehzahl in Abhängigkeit vom Schlammvolumen im Bioreaktor veränderbar ist.