DE19654030C2

DE19654030C2 - Textiler Aufwuchsträger, insbesondere für Organismen

Info

Publication number: DE19654030C2
Application number: DE1996154030
Authority: DE
Inventors: Rolf Arnold; Anna-Maria Bartl; Evelin Hufnagl; Dietrich Prof Dr Uhlmann; Isolde Prof Dr Roeske
Original assignee: Saechsisches Textilforschungsinstitut STFI eV
Current assignee: Saechsisches Textilforschungsinstitut STFI eV
Priority date: 1996-12-21
Filing date: 1996-12-21
Publication date: 1999-01-07
Anticipated expiration: 2016-12-22
Also published as: DE19654030A1

Description

Die Erfindung betrifft einen textilen Aufwuchsträger insbesondere für Organismen in Bioreaktoren zur Abwasserbehandlung, bestehend aus einem flächigen Textilgebilde mit einer gitter- oder streifenartigen Oberflächenstruktur, der eine extrem poröse Oberfläche mit einer starken Grenzflächen-Erneuerung als Grundlage einer hohen mikrobiellen Aktivität verbindet. Zur Beseitigung organischer Stoffe aus Abwässern werden in biologischen Abwasserreinigungsverfahren als Reinigungsmedium Bakterien eingesetzt, deren Konzentration bzw. Aktivität durch die Anwendung spezieller Aufwuchsmaterialien erhöht werden kann.

In den letzten Jahren wurden textile Flächengebilde unterschiedlicher Konstruktion als Trägermaterial eingesetzt. Die Aktivität der Organismen steigt dabei bis zu einem Optimum mit der Intensität der Grenzflächenerneuerung durch verbesserte Versorgung mit Sauerstoff, abbaubaren organischen Substanzen, Ammonium bzw. Nitrat. Als Aufwuchsträger werden neben vielfältigen Plastprofilen verschiedene textile Flächengebilde verwendet, deren Einsatzbereich sich ständig erweitert. Dabei handelt es sich um textile Tauchkörper aus Synthesefasern, die in Form linearer und flächenförmiger Textilgebilde zum Einsatz kommen. (Ringlace-System, Ökoband). Dieser bezeichnete Ringlace-Vorhang nach DE-OS 41 25 319 besitzt beispielsweise eine frottierartige Struktur, wobei zur Verbesserung der Anordnung in Bioreaktoren die bändchenförmigen Frottierabschnitte durch dünne Drähte miteinander zu einem Vorhang verbunden werden. Die textile Breitware weist am oberen Ende Ösen zur Befestigung auf und wird am unteren Ende mit Gewichten beschwert oder befestigt. Durch die relativ dichte feinfädige Oberfläche der Frottierstruktur kann bei diesem Trägermaterial nur im beschränkten Umfang ein Biofilm gebildet werden, da die Sauerstoffversorgung der inneren Schichten begrenzt ist. Weitere Nachteile ergeben sich daraus, daß die vorhangartige Struktur durch die starre untere Befestigung in ihrer Lage fixiert ist, so daß ein Durchströmen im Winkel zur Längsachse weitestgehend verhindert wird. Durch die geringe turbulente Diffusion erhöht sich die Stärke der Prandtl-Grenzschicht.

In der DE-OS 44 44 331 wird ein Trägermaterial für Mikroorganismen für die biologische Abluftreinigung vorgschlagen, bei dem der eigentliche Aufwuchsträger von Effektfäden gebildet wird, die als freie Schußfadenabschnitte beidseitig aus einem bandförmigen Gewirke herausragen.

Bei allen bisher aus dem Stand der Technik bekannten textilen Aufwuchsträgern bilden feinfädige Bindungselemente in Form von Frottierschlingen oder Schußfadenabschnitten die eigentlichen Anwuchsflächen mit den bereits oben aufgeführten Nachteilen.

Die Aufgabe der Erfindung besteht nun darin, einen gitterblattartigen voluminösen Aufwuchsträger mit einer extrem porösen Oberfläche zu schaffen, der allseitig angeströmt werden kann und der durch seine Struktur und Anordnung eine weitestgehend freie Beweglichkeit im Wasser besitzt. Darüberhinaus soll der Anwuchsträger auch in Großanlagen wirtschaflich und in der Handhabung leicht einsetzbar und austauschbar sein.

Gelöst wird die Aufgabe durch die in dem Anspruch 1 beschriebenen Erfindungsmerkmale. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen 2 bis 9 beschrieben.

Mit der Einbindung einer dreidimensionalen gitterartigen Maschenstruktur als Fadensystem in Längs- und/oder Querrichtung in einem flächenartigen Textilgebilde ist es möglich, einen sehr voluminösen Aufwuchsträger mit einer extrem porösen Oberflächenstruktur, mit der eine sehr große Besiedelungsfläche für die Organismen gewährleistet wird. Durch den Einsatz von Polypropylen-Plastbändchen für die Bildung der Maschenstruktur schwimmen die von dem Aufwuchsträger gebildeten sogenannten Gitterblätter in eine vertikale Position auf. Diese sind mit einfachen Mitteln in Schwingung zu versetzen, wodurch eine Anströmung im Winkel zur Längsachse der Blätter erfolgt. Hierdurch wird der Sauerstoff und Substrattransport zu den Besiedlungsflächen der Bakterien wesentlich verbessert.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll anhand eines Ausführungsbeispieles nachfolgend näher beschrieben werden. Die dazugehörigen Zeichnungen zeigen in

Fig. 1 die schematische Darstellung eines Abschnittes der Maschenstruktur,

Fig. 2 eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Aufwuchsträgers als Gewebe mit in Kettrichtung eingebundener Maschenstruktur,

Fig. 3 eine schematische Darstellung des Aufwuchsträgers mit in Kett- und Schuß richtung eingebundener Maschenstruktur,

Fig. 4 eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Aufwuchsträgers als Kettengewirke mit mäanderförmig eingebundener Maschenstruktur,

Fig. 5 eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Aufwuchsträgers mit eingearbeiteter Haltevorrichtung.

In der Fig. 1 ist ein Abschnitt einer seilartigen dreidimensionalen Maschenstruktur 1 dargestellt, die aus mehreren, beispielsweise vier in Längsrichtung verlaufenden Maschenreihen 2, 3, 4, 5 und Maschenstäbchen, die spiralförmig am Umfang angeordnet sind, gebildet. Die Maschenreihen 2 bis 5 sind aus steifen bändchenförmigen Kunststoffmaterial, wie es beispielsweise als Umreifungsband für Verpackungsautomaten eingesetzt wird, gebildet. Durch den Einsatz des maschenbildenden Bandmaterials bestehen die Maschenreihen 2 bis 5 aus relativ große Einzelmaschen, die innerhalb der Maschenstruktur 1 zu einem großen Strangvolumen führen, da zwischen den Maschen innerhalb einer Maschenreihe 2, 3, 4, 5 und zwischen den Maschen benachbarter Maschenreihen 2, 3, 4, 5 sehr große Distanzen vorhanden sind, die für die eingesetzten Organismen eine große Besiedlungsfläche darstellen und die besonders gut mit Sauerstoff durchströmt werden kann. Es ist jedoch auch möglich, die dreidimensionale Maschenstruktur 1 als extrem grobe Rechts/Rechts-Struktur auszubilden.

Für die Bildung des erfindungsgemäßen Aufwuchsträgers ist die seilartige dreidimensionale Maschenstruktur 1 gemäß Fig. 1 als mindestens ein Fadensystem eines textilen Flächengebildes eingebunden. In der Fig. 2 ist die seilartige Maschenstruktur 1 beispielsweise als Kettfadensystem 6 in einem Gewebe eingebunden, wobei der Abstand a zwischen den Kettfäden 6 variierbar ist. Möglich ist auch, daß die Kettfäden 6 dicht aneinander liegen. Als Schußfäden 7 werden vorzugsweise Fäden aus synthetischen Material, beispielsweise Polyäthylenbänder von 30 mm Breite und 25 µm Dicke; eingesetzt, um den Flächenquerschnitt des Gewebes an des Kreuzungspunkten der Kettfäden 6 und Schußfäden 7 zu dezimieren. Es besteht aber auch die Möglichkeit, die für die dreidimensionale Maschenstruktur 1 eingesetzten steifen Plastbänder gleichzeitig als Schußfäden 6 einzusetzen. Mit dem Einbinden der Maschenstruktur 1 als Kettfäden 5 entstehen aufgrund der extrem porösen Oberfläche der Maschenstruktur 1 entsprechend offenporige Flächenabschnitte 7 in Längsrichtung des Aufwuchsträgers, in denen sich Organismen vorteilhaft ansiedeln und gleichzeitig eine ausreichende Durchströmung garantiert wird. Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Aufwuchsträgers ist vorgesehen, daß die Maschenstruktur 1 entsprechend der Fig. 3 gleichzeitig als Kett- und Schußfäden 5, 6 eingebunden ist, so daß ein besonders dicker, extrem offenporiger Aufwuchsträger und damit einer bisher nicht erreichten umfangreichen Besiedlungsfläche für Organismen geschaffen wird. Dabei kann der Abstand a zwischen den Kettfäden 5 und den Schußfäden 6 wiederum variiert werden, um durch zusätzliche Hohlräume 8 das Volumen des Aufwuchsträgers zu erhöhen. Möglich ist auch, daß die Kett- und Schußfäden 5 und 6 dicht aneinander liegen.

Der in der Fig. 4 gezeigte Aufwuchsträger besteht aus einem Kettengewirke 13, vorzugsweise einem Rechts/Rechts-Kettengewirke, extrem grober Struktur, in dem mittels Maschenstäbchen 10 die Maschenstruktur 1 mäanderförmig in Form von Querschüsse 9 eingebunden ist. Die Maschenstäbchen 10 bestehen vorteilhaft aus dem gleichen steifen bändchenförmigen Material wie die Maschenstruktur 1, um einen genügend großen Abstand c zwischen den einzelnen Querschüssen 9 zu gewährleisten. Mit dem Abstand c zwischen den Querschüssen 9, der in jeder Reihe gleich oder unterschiedlich groß sein kann, wird die erforderliche Dichtheit des Aufwuchsträgers bestimmt. Eine Erweiterung des Volumens des Aufwuchsträgers und damit der Besiedlungsfläche für Organismen ist dadurch gegeben, daß zu den mäanderförmig eingebundenen Querschüssen 9 zusätzliche parallel in Längsrichtung verlaufende Maschenstrukturen 1 als Kettfäden 5 in dem Kettengewirke angeordnet sind.

Eine weitere Vergrößerung der Besiedlungsfläche für Organismen ist möglich, indem freie Enden 11 der Maschenstruktur 1 als Kettfaden 5 bzw. Schußfaden 6 an den Rändern des Aufwuchsträgers herausragen.

Für die Befestigung des Aufwuchsträgers am Reaktorboden bzw. für das Einhängen des Trägers in den Reaktor können Stäbe, Rohre, Schläuche, Bänder 12 im oberen und/oder unteren Bereich 14, 15 des Aufwuchsträger in Schußrichtung angeordnet sind, die in festangeordnete Rahmen, Ösen oder andere geeignete Haltevorrichtungen am Reaktor fixiert werden können. Vorteilhaft ist, daß derartige Halteeinrichtung 12 direkt im Herstellungsprozeß des Aufwuchsträgers als Bindeelement Schuß eingearbeitet werden können.

Weitere Möglichkeiten zur Schaffung eines voluminösen extrem porösen Aufwuchsträgers bestehen darin, das zwei oder mehrere, gleichartig und/oder unterschiedlich gestaltete Aufwuchsträger entsprechend der Fig. 2 bis 4 gleichzeitig übereinander angeordnet und miteinander verbunden sind.

Claims

1. Textiler Aufwuchsträger, bestehend aus einem flächenartigen Textilgebilde mit einer gitter- oder streifenartigen Oberflächenstruktur, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Fadensystem aus einer seilartigen dreidimensionalen Maschenstruktur (1) aus steifem bändchenförmigen Kunststoffmaterial besteht, in deren Bereichen voluminöse und offenporige Flächenabschnitte (7) im Textilgebilde vorhanden sind, die die Anwuchsflächen für Mikroorganismen bilden.

2. Textiler Aufwuchsträger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Maschenstruktur (1) als Bindungselement Schuß in Längs- und/oder Querrichtung eingebunden ist.

3. Textiler Aufwuchsträger nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Maschenstruktur (1) mäanderförmig in ein Kettengewirke (13) eingebunden ist, wobei die Maschen (10) der Gewirkestruktur vorzugsweise aus steifen bändchenförmigen Kunststoffmaterial bestehen.

4. Textiler Aufwuchsträger nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Maschenstruktur (1) in Längs- und/oder Querrichtung dicht nebeneinander angeordnet ist.

5. Textiler Aufwuchsträger nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Maschenstruktur (1) in gleich oder unterschiedlich großen Abständen (a, b) in Längs- und/oder Querrichtung eingebunden ist.

6. Textiler Aufwuchsträger nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Maschenstruktur (1) in bestimmten Längenabschnitten als freie Enden (11) herausragen.

7. Textiler Aufwuchsträger nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere gleichartige oder unterschiedliche flächenartige Textilgebilde übereinander angeordnet und verbunden sind.

8. Textiler Aufwuchsträger nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet dadurch, daß der Aufwuchsträger blattförmig ausgebildet und im Abwasser vertikal schwingend angeordnet ist.

9. Textiler Aufwuchskörper nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß am oberen und/oder unteren Ende des Aufwuchsträgers (14, 15) Haltevorrichtungen 12 eingearbeitet sind.