DE19956948A1 - Aufwuchskörper für Mikroorganismen und/oder zur Immobilisierung von Mikroorganismen, Verfahren zur Herstellung eines Aufwuchskörpers sowie Biofilter und Biowäscher und biologischer Reaktor - Google Patents
Aufwuchskörper für Mikroorganismen und/oder zur Immobilisierung von Mikroorganismen, Verfahren zur Herstellung eines Aufwuchskörpers sowie Biofilter und Biowäscher und biologischer ReaktorInfo
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Abstract
Aufwuchskörper für Mikroorganismen und/oder zur Immobilisierung von Mikroorganismen in Form eines porösen Formkörpers aus mindestens einem Nebenprodukt der Naturgewinnung, insbesondere Hanf oder Flachs, und einem im wesentlichen vollständig biologisch abbaubaren Bindemittel, Verfahren zur Herstellung eines Aufwuchskörpers für Mikroorganismen und/oder zur Immobilisierung von Mikroorganismen sowie Biofilter und Biowäscher und biologischer Reaktor mit mindestens einem Aufwuchskörper.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Aufwuchskörper für Mikroorganismen und/oder zur
Immobilisierung von Mikroorganismen, ein Verfahren zur Herstellung eines Aufwuchskör
pers für Mikroorganismen und/oder zur Immobilisierung von Mikroorganismen sowie Bio
filter, Biowäscher und biologische Reaktoren.
Das Grundprinzip der biologischen Abluft- und Abwasserreinigung ist seit langem bekannt.
Es besteht darin, daß die Abluft/das Abwasser durch eine Anlage geleitet wird, in der sich
entweder auf einem Trägermaterial (Biofilter) oder im Wasser (Biowäscher) Mikroorganis
men befinden, die die Schadstoffe aus der Abluft/dem Abwasser zu CO2, Wasser und Bio
masse verstoffwechseln.
In Abwasserreinigungsanlagen können zudem die nützlichen Eigenschaften von Biofilmen
verwendet werden. Dazu ist es notwendig, in der Abwasserreinigungsanlage genügend geeig
nete Oberflächen zur Verfügung zu stellen, an denen sich die Biofilme durch Immobilisierung
von Mikroorganismen ausbilden können. Durch die besondere Strukturierung der Biofilme
finden Abbauspezialisten, die im Regelfall eine relativ geringe Vermehrungsgeschwindigkeit
aufweisen, hier günstigere Entwicklungsmöglichkeiten als in Suspensionen. In Folge der An
wesenheit dieser hochspezialisierten Mikroorganismen können auch biologisch schwer ab
baubare Substanzen (z. B. Xenobiotika) in Biofilmen eliminiert werden. Im Prozeß der biolo
gischen Abwasserreinigung kann die Nutzung von Biofilmen zu einer erhöhten Nitrifikati
onsleistung führen und die Prozeßstabilität bei Belastungsschwankungen erhöhen. Der Stoff
transport innerhalb eines Biofilms erfolgt diffusionslimitiert, so daß sich bei entsprechenden
Abbaugeschwindigkeiten Konzentrationsgradienten ausbilden. Aufgrund der geringen Lös
lichkeit von Sauerstoff in wässerigen Medien können sich innerhalb eines Biofilms neben
aeroben auch anoxische bzw. anaerobe Zonen ausbilden, die wiederum die Denitrifikation
ermöglichen.
Die bisherige Entwicklungen versuchen mit Hilfe von synthetischen Trägermaterialien, die an
Stützkörpern befestigt werden, einen optimalen Abbau der Schadstoffe zu ermöglichen. Die
entstehende Biomasse, die sich auf dem Trägermaterial ansammelt, führt in der Regel zu an
steigendem Druckverlust über den Biofilter und schließlich zum Verstopfen des Systems.
Der Einsatz von nachwachsenden Rohstoffen in biologischen Abluft- und Abwasserreini
gungsanlagen erfolgt bisher überwiegend im Bereich der Abluftreinigung. Bei den bisher ein
gesetzten nachwachsenden Rohstoffen handelt es sich beispielsweise um gerissenes Wurzel
holz, Heidekraut oder die Grobabsiebung aus Pflanzenkompostieranlagen, die mit anorgani
schen Stützmaterialien, beispielsweise Blähton oder Styropor, versetzt werden, um eine be
stimmte Porosität zu erzielen, die innerhalb der Standzeit weitestgehend erhalten bleibt. Das
gemischte Filtermaterial wird als Schüttung in den Filter eingebracht und ist bei einem Wech
sel des Filtermaterials nach Erreichen der Standzeit bzw. bei übermäßigem Anstieg des
Druckverlustes in der Filterschicht über einen zulässigen Grenzwert hinaus nur aufwendig zu
trennen bzw. zu fraktionieren.
Für den Fall, daß die Filterschicht durch Faservliese (im weiteren Sinne) realisiert wird,
kommen in der Regel Papier oder anorganische Materialien, beispielsweise Glasfasern, zum
Einsatz, die bei einem Filterwechsel aufwendig zu entsorgen sind.
Gerade die bei Schüttschichtfiltern auftretenden Setzungs- und Verdichtungseffekte des Fil
termaterials sowie die physikalisch bedingte Randgängigkeit der Gasströmung im Filter ma
chen eine Vorhersage über die Standzeit und die effektive Reinigungsleistung nur sehr schwer
möglich. Die Stützmaterialien sind nicht in der Lage, die Filterschicht so weit zu stabilisieren,
daß die Porosität in befriedigender Weise aufrechterhalten wird. Die Setzungs- und Verdich
tungsvorgänge führen dazu, daß sich das Rieselwasser im Filtermaterial Kanäle schafft, durch
die es bevorzugt abströmen kann. Hierdurch kommt es zwangsläufig zu einer starken Un
gleichverteilung der Feuchtigkeit, wodurch große Bereiche im Filtermaterial austrocknen. An
diesen Stellen kommt es dann zum Filterdurchbruch, das heißt zu einem Zustand, bei dem die
sogenannte Massentransportzone das Ende der Stoffübertragungsanlage (in Strömungsrich
tung der fluiden Phase) erreicht hat, wobei die Massentransportzone derjenige Bereich ist,
innerhalb dessen ein Stofftransport aus der fluiden Phase an das Adsorbens stattfindet, solan
ge das Adsorbens nicht gesättigt ist. Dies bedeutet nichts anderes, als das der Biofilter stark
inhomogen ist.
In der DE 42 32 992 A1 wird ein Verfahren zur biologischen Abluftreinigung beschrieben,
welches durch gezielte Berieselung der Mikroorganismen auf den Tropfkörper eine erhöhte
biologische Abbauleistung der in der Abluft befindlichen Schadstoffe zur Folge hat. Dieses
Verfahren sieht jedoch für die Entfernung der Biomassen nach Anstieg des Druckverlustes
den Austausch des gesamten Trägermaterials vor, welche wiederum sehr arbeitsaufwendig
und kostenintensiv ist. Die Bildung von Biomasse kann durch gezielte Nährsalzlimitierung
oder auch Nährsalzerhöhung reduziert bzw. beeinflußt werden, welche im VDI-Bericht 1104
biologische Abgasreinigung, VDI-Verlag GmbH, Düsseldorf, 1994, beschrieben ist, jedoch
den Austausch des Materials mit der entstandenen Biomasse nicht erübrigt.
Eine Möglichkeit zum Austrag der überschüssigen Biomasse ist der DE-OS 32 27 678 zu ent
nehmen. Das darin offenbarte Verfahren eignet sich jedoch ausschließlich für schwimmfähige
Füllkörper, da die Füllkörper dadurch gereinigt werden, daß der Reaktionsraum mit Wasser
geflutet wird. Die Reinigung erfolgt durch den natürlichen Auftrieb der Trägerkörper und die
Relativbewegung zueinander. Im Falle eines starken Bewuchses mit Biomasse wird die Rei
nigung durch auftretender Scherwirkungen erschwert.
Eine ähnliches Verfahren ist in der DE 196 09 053 C1 offenbart, welches ebenfalls mit Hilfe
einer Wasserflutung des Reaktors die Biomasse von den Füllkörpern entfernt. Dies wird
durch abwechselndes Durchleiten eines ansteigenden Luftstromes unterstützt. Die Biomasse
schert bei diesen Vorgängen ab, flotiert beim Fluten mit Wasser und sammelt sich oberhalb
der Füllkörperschüttung an. Das beanspruchte Verfahren benötigt für die aufwendige Biomas
senentfernung einen hohen Kenntnisstand des Personals, damit es nicht zu verminderten Ab
bauleistungen durch Kanalbildung und Totzonen kommt.
In DE 195 19 325 A1 wird die Verwendung von inerten, strukturstabilen Trägermaterialien
aus Kunstfasern offenbart, die an Stützkörpern befestigt sind. Die verwendeten Kunstfasern
aus Polyamid oder Polyester besitzen jedoch den Nachteil, daß sie aufwendig entsorgt werden
müssen.
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, die Biomassenentfernung und -entsorgung
in biologischen Abluft- und Abwasserreinigungsanlagen zu erleichtern.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch einen Aufwuchskörper für Mikroorganis
men und/oder zur Immobilisierung von Mikroorganismen in Form eines porösen Formkörpers
aus mindestens einem Nebenprodukt der Naturfasergewinnung, insbesondere Hanfoder
Flachs, und einem im wesentlichen vollständig biologisch abbaubaren Bindemittel.
Zudem wird diese Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung eines Aufwuchskör
pers für Mikroorganismen und/oder zur Immobilisierung von Mikroorganismen, das die fol
genden Schritte umfaßt:
- a) Zerkleinern eines Nebenprodukts der Naturfasergewinnung, insbesondere Hanfoder Flachs,
- b) Größenklassieren des Zerkleinerungsprodukts,
- c) Vermischen des größenklassierten Zerkleinerungsprodukts mit einem im wesentlichen vollständig biologisch abbaubaren Bindemittel und
- d) Herstellen eines porösen Formkörpers aus dem Zerkleinerungsprodukt-Bindemittel- Gemisch.
Außerdem wird diese Aufgabe gelöst durch einen Biofilter und Biowäscher und biologischen
Reaktor mit mindestens einem Aufwuchskörper nach einem der Ansprüche 1 bis 14.
Bei dem Aufwuchskörper kann vorgesehen sein, daß er eine Porosität im Bereich von 40 bis
99 Vol% aufweist. Dies wird durch Kürzen des faserigen Nebenproduktes auf eine relativ
einheitliche Faserlänge/Partikellänge erreicht.
Vorzugsweise weist der Aufwuchskörper eine Porosität im Bereich von 75 bis 98 Vol% auf.
Gemäß einer weiteren besonderen Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, daß
die Porosität räumlich konstant ist.
Günstigerweise weist der Aufwuchskörper Fasern und/oder Partikeln mit einer Länge im Be
reich von 1 mm bis 100 mm auf. Die optimale Länge der Fasern oder Partikeln hängt vom
jeweiligen Durchmesser der Fasern oder der Partikeln ab.
Insbesondere kann dabei vorgesehen sein, daß der Aufwuchskörper Fasern und/oder Partikeln
mit einer Länge im Bereich von 5 mm und 25 mm aufweist.
Andererseits kann auch vorgesehen sein, daß der Aufwuchskörper Fasern und/Partikeln mit
einer Länge im Bereich von 3 mm und 300 mm aufweist. Dies ist bei der biologischen Be
handlung von flüssigen Medien erforderlich, da sich in dem Fall die Faser- bzw. Partikellänge
zusätzlich noch nach der Dicke des biologischen Rasens richtet. Dieser darf den zwischen den
Fasern oder Partikeln entstehenden Raum nicht zuwachsen lassen.
Vorzugsweise ist das Bindemittel ein handelsüblicher Kleber. Ein derartiger Kleber verfügt
bei ausreichender Wasserbeständigkeit noch über eine gute Haftwirkung und eine gewisse
biologische Abbaubarkeit.
Weiterhin kann vorgesehen sein, daß das Bindemittel Stärke oder Harz oder Pflanzenöl oder
eine beliebige Kombination derselben ist.
Günstigerweise liegt der Anteil des Bindemittels im Bereich von 1 Gew.-% bis 20 Gew.-% des
Nebenproduktrohmaterials. Der Anteil hängt dabei von der Art des Bindemittels ab.
Besonders bevorzugt liegt der Anteil des Bindemittels im Bereich von 3 Gew.-% bis 5 Gew.-%
des Nebenproduktrohmaterials.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, daß der Form
körper die Gestalt eines Kegelmantels aufweist.
Dabei kann vorgesehen sein, daß der Kegelmantel eine kreisrunde Grundfläche aufweist.
Alternativ kann auch vorgesehen sein, daß der Kegelmantel eine eckige Grundfläche aufweist.
Bei dem Verfahren kann vorgesehen sein, daß das Zerkleinern durch Mahlen, Schneiden,
Brechen oder Häckseln vorgenommen wird.
Weiterhin kann vorgesehen sein, daß das Größenklassieren durch Sieben oder Sichten vorge
nommen wird.
Entsprechend einer weiteren besonderen Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen
sein, daß das Vermischen durch Anordnen des größenklassierten Nebenprodukts und des Bin
demittels in einem Gefäß und Rühren derselben vorgenommen wird.
Andererseits kann auch vorgesehen sein, daß das Vermischen durch Besprühen des größen
klassierten Zerkleinerungsprodukts mit dem Bindemittel vorgenommen wird.
Günstigerweise wird das Zerkleinerungsprodukt-Bindemittel-Gemisch zum Herstellen des
Formkörpers in eine Form eingerüttelt. Dies liefert große Lückengrade.
Gemäß einer weiteren besonderen Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, daß
das Vermischen und Herstellen des Formkörpers gleichzeitig durchgeführt wird, indem der
Formkörper durch abwechselndes Aufbringen des größenklassierten Zerkleinerungsprodukts
und des Bindemittels hergestellt wird. Damit lassen sich auch große Formkörper herstellen.
Vorzugsweise ist das Bindemittel Stärke oder Harz oder Pflanzenöl oder eine beliebige Kom
bination derselben.
Bei dem Biofilter und Biowäscher und biologischen Reaktor können mindestens zwei mein
andergeschachtelte Aufwuchskörper nach einem der Ansprüche 1 bis 14 vorgesehen sein.
Ferner können mindestens zwei zueinander parallel angeordnete Aufwuchskörper nach einem
der Ansprüche 1 bis 14 vorgesehen sein.
Vorzugsweise sind die Aufwuchskörper in einem Gehäuse angeordnet, das eine Halterungs
einrichtung zum Halten der Aufwuchskörper und eine verschließbare Öffnung zum Heraus
nehmen eines belegten Aufwuchskörpers aufweist.
Schließlich kann vorgesehen sein, daß das Gehäuse eine Einrichtung aufweist, die ein Ein
bringen eines neuen Aufwuchskörpers ermöglicht.
Der Erfindung liegt die überraschende Erkenntnis zugrunde, daß durch die Bereitstellung des
erfindungsgemäßen Aufwuchskörpers eine kostengünstige Entsorgung der Biomasse, bei
spielsweise in Form von Kompostierung oder Vergasung, durch einfaches Entfernen des ge
samten Aufwuchskörpers ermöglicht wird. Zudem läßt sich mit Hilfe des erfindungsgemäßen
Aufwuchskörpers verfahrenstechnisch jeder beliebige Betriebszustand einer Abluft- oder
Abwasserproblematik durch eine optimale Anpassung der Verfahrensdurchführung an die
Gegebenheiten der jeweiligen Schadstoffsituation in den zu reinigenden Abluft- und Abwas
serströmen einstellen.
Weiterhin läßt sich durch Verwendung eines natürlichen Rohstoffes, der durch Zerkleinerung
und Klassierung Faser oder Partikeln von gleicher Größe und Struktur hervorbringt, und
durch Verwendung eines Bindemittels, welches im Herstellungsprozeß eine gleichmäßige und
während der Betriebszeit stabile Porosität erzeugt, eine gleichmäßige Durchströmung des
Aufwuchskörpers und damit der Filtereinrichtung erzeugen. Hierdurch wird der Abluft oder
dem Abwasser die maximal mögliche Fläche für einen biologischen Rasen entgegengebracht.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und aus der
nachstehenden Beschreibung, in der Ausführungsbeispiele anhand der schematischen Zeich
nungen im einzelnen erläutert sind. Dabei zeigt:
Fig. 1 schematisch eine biologische Abluftreinigungsanlage mit einem Biofilter, der mehrere
Aufwuchskörper gemäß der vorliegenden Erfindung aufweist;
Fig. 2a eine Seitenansicht eines Aufwuchskörpers gemäß einer besonderen Ausführungs
form;
Fig. 2b einen Schnitt entlang der Linie A-A Fig. 2a in Draufsicht;
Fig. 2c eine Seitenansicht einer weiteren besonderen Ausführungsform des Aufwuchskör
pers gemäß der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2d einen Schnitt entlang der Linie B-B von Fig. 2c in Draufsicht;
Fig. 3a mehrere ineinandergeschachtelte Aufwuchskörper vor der Verwendung in einer Ab
luft- bzw. Abwasserreinigungsanlage;
Fig. 3b die Aufwuchskörper von Fig. 3a nach Verwendung in einer Abluft- bzw. Abwas
serreinigungsanlage;
Fig. 4 eine besondere Ausführungsform eines Biofilters gemäß der vorliegenden Erfindung;
und
Fig. 5 schematisch eine biologische Abwasserreinigungsanlage mit einem Biofilter, der
mehrere Aufwuchskörper gemäß der vorliegenden Erfindung aufweist.
In Fig. 1 ist ein vereinfachtes Schaltbild einer Abluftreinigungsanlage dargestellt, die einen
Biofilter 5 umfaßt, in dem fünf Aufwuchskörper 8 ineinandergeschachtelt angeordnet sind.
Über einen Ansaugstutzen 1 wird die mit Geruchs- und Schadstoffen belastete Abluft (Roh
gas) der Abluftreinigungsanlage zugeführt, wobei zum Ansaugen des Rohrgases ein Ventila
tor 2 verwendet wird. Das Rohgas wird vor dem Eintritt in den Biofilter 5 in einer Kolonne 3
im Gegenstrom befeuchtet. Eine Vorlage 4 dient als Reservoir für die Befeuchtungsflüssig
keit, die ebenfalls Mikroorganismen enthält, die schon einen Anteil der wasserlöslichen
Schadstoffe abbauen. Das ablaufende Wasser wird in der Vorlage 4 gesammelt, bei Bedarf
mechanisch und/oder biologisch gereinigt und erneut zum Befeuchten der in dem Biofilter 5
vorhandenen Aufwuchskörper 8 genutzt. Der Wasserkreislauf wird über Ventile 7 und eine
Pumpe 9 geregelt, so daß eine Einstellung der in der Zeiteinheit eingebrachten Wassermenge
in die Kolonne 3 und den Biofilter 5 möglich ist. Die Verweilzeit des feuchten Rohgases wird
über die Porosität, den Volumenstrom und die Anzahl der ineinandergeschachtelten Auf
wuchskörper 8 eingestellt. Das gereinigte Rohgas verläßt die Abluftreinigungsanlage über
einen Austrittsstutzen 6 als Reingas.
In Fig. 2a ist eine Seitenansicht eines Aufwuchskörpers gemäß einer ersten besonderen Aus
führungsform der Erfindung dargestellt. Der Aufwuchskörper 8 liegt in Gestalt eines Kegel
mantels mit einer kreisrunden Grundfläche 10 (siehe Fig. 2b) vor. Je höher die zum Herstel
len des Formkörpers verwendeten Preßdrücke sind, desto mehr wird damit die spätere Poro
sität abgesenkt. Es sollte daher von hohen Preßdrücken Abstand genommen werden.
Fig. 2c zeigt eine weitere besondere Ausführungsform eines Aufwuchskörpers gemäß der
vorliegenden Erfindung. Der Aufwuchskörper 8 weist die Gestalt eines Kegelmantels mit
einer quadratischen Grundfläche 10 mit abgerundeten Ecken auf (siehe Fig. 2d).
In Fig. 3a sind mehrere ineinandergeschachtelte Aufwuchskörper 8 vor der Verwendung in
einer Abluftreinigungsanlage und in Fig. 3b nach der Verwendung in einer Abluftreini
gungsanlage dargestellt. Die zu reinigende Abluft trifft in Fig. 3a oben auf die Kegelman
telaußenfläche (Anströmfläche 11) des obersten Aufwuchskörpers 8 und verläßt die ineinan
dergeschachtelten Aufwuchskörper 8 an dem gegenüberliegenden Ende (in Fig. 3a unten).
Die Größe der Anströmfläche 11 richtet sich nach dem zulässigen Druckverlust in der Abluf
treinigungsanlage. Das Maß hierfür ist die Anströmgeschwindigkeit. Sie liegt zwischen 0,001 m/s
und 2 m/s und richtet sich ebenfalls nach der Partikelgröße oder Faserlänge des Neben
produkts der Naturfasergewinnung, aus dem die Aufwuchskörper bestehen. Als besonders
vorteilhaft haben sich Geschwindigkeiten zwischen 0,1 m/s und 0,3 m/s erwiesen.
In Fig. 3b hat sich bereits ein biologischer Rasen (dunkel dargestellt), und zwar an der An
strömseite am stärksten, gebildet. Gleichzeitig tragen Ablagerungen von Aerosolen auf der
Anströmseite zu einer Verringerung der Porosität und zu einer Erhöhung des Druckverlustes
bei.
Fig. 4 zeigt einen Biofilter 5, der ein Gehäuse 12 aufweist, in dem fünf ineinandergeschach
telte Aufwuchskörper 8 angeordnet sind. Die Aufwuchskörper 8 sind so in das Gehäuse 12
eingebracht, daß sie entweder von oben oder von unten, jedoch immer von deren Außenseite
(hier Kegelmantelaußenfläche) mit der zu reinigenden Abluft 13 oder im Falle einer Abwas
serreinigungsanlage dem Abwasser durchströmt werden. Das Gehäuse 12 weist eine ver
schließbare Öffnung in Form eines Deckels 14 auf. Dadurch wird es möglich, nach Erreichen
eines gewissen Druckverlustes aufgrund ansteigendem Biomassenbewuchs den äußeren Auf
wuchskörper 8 auszutauschen, indem nach Öffnen des Deckels 14 der belegte Aufwuchskör
per 8 entfernt und beispielsweise durch Umstellung von Halterungen 15, die auch den Abluft
strom am Aufwuchskörper vorbei verhindern, die Aufwuchskörper um eine Stufe nach oben
verschoben werden, so daß von unten durch Herausziehen eines Rostes 16 ein neuer Auf
wuchskörper in den Biofilter 5 eingebracht werden kann. Selbstverständlich sind auch andere
Ausgestaltungen zum Zwecke eines schnellen Aufwuchskörperwechsels möglich und in ana
loger Weise bei einer Durchströmung von unten nach oben zu gestalten. Der herausgenom
mene Aufwuchskörper muß nicht fraktioniert werden, sondern kann im weiteren Verfahrens
schritten, beispielsweise Kompostierung oder Vergasung, zugeführt werden. Die Entfernung
der Biomasse erfolgt nicht durch Austauschen des gesamten Filterbetts, sondern durch ge
zielte Entfernung des Aufwuchskörpers an der Anströmseite. Es läßt sich somit ein leichtes
Entfernen der entstehenden Biomasse insoweit durchführen, als daß der Aufwuchskörper auf
der Anströmseite bei Erreichen eines spezifischen Druckverlustes entfernt und auf der Ab
strömseite durch einen neuen Aufwuchskörner ersetzt wird.
In Fig. 5 ist ein vereinfachtes Schaltbild einer Abwasserreinigungsanlage dargestellt, die
einen Biofilter 5 umfaßt, in dem jeweils fünf ineinandergeschachtelte Aufwuchskörper 8 par
allel angeordnet sind. Über einen Wasserzulaufstutzen 17 wird das mit Schadstoffen belastete
Abwasser über einen Rechen 27 (Grobgutabscheidung) einer Abwasservorlage 18 zugeführt.
Über ein Ventil 17 gelangt das Abwasser in eine mechanische Klärung 19, in der ebenfalls
vorhandene Partikel abgetrennt werden. Die in der Abwasservorlage 18 und der mechani
schen Klärung 19 absinkenden Partikel werden in einem Schlammfang 20 gesammelt. Die
mechanische Klärung ist notwendig, um den Biofilter nicht unnötig mit Partikeln zu belasten.
Das grob geklärte Abwasser 24 geht nun in den Biofilter 5. In dem Biofilter 5 sind fünf inein
andergeschachtelte Aufwuchskörper 8 parallel angeordnet. Die Aufwuchskörper 8 befinden
sich in separaten Bereichen, sogenannten herausziehbaren Käfigen 23, die auf der Unterseite
durch ein Sieb 22 und an der Oberseite vollständig für die Wasserzirkulation geöffnet sind.
Die Zirkulation des Abwassers durch die Aufwuchskörper 8 wird durch eine Luftzufuhr 21
hervorgerufen. Die Verweilzeit des Abwassers im Biofilter wird die über Porosität, den Vo
lumenstrom und die Anzahl der ineinandergeschachtelten Aufwuchskörper 8 eingestellt. Das
gereinigte Abwasser verläßt die Abwasserreinigung über einen Austrittsstutzen 26. Die sich
auf den Aufwuchskörpern ansammelnde Biomasse verringert die Porosität, so daß auch in der
Abwasserreinigungsanlage vorzugsweise angelehnt an Fig. 4 der Austausch der Aufwuchs
körper erfolgt.
Schließlich soll noch ein Beispiel einer besonderen Ausführungsform des Verfahrens zur Her
stellung eines Aufwuchskörpers für Mikroorganismen und/oder zur Immobilisierung von Mi
kroorganismen gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben werden:
Es werden 30 Liter Hanfschäben (handelsüblich, als Pferdeeinstreu) über ein 2 mm-Sieb von Feinstpartikeln, Staub und Schnittmehl befreit und in einen 50 Liter PVC-Behälter gegeben.
Es werden 30 Liter Hanfschäben (handelsüblich, als Pferdeeinstreu) über ein 2 mm-Sieb von Feinstpartikeln, Staub und Schnittmehl befreit und in einen 50 Liter PVC-Behälter gegeben.
200 ml eines handelsüblichen Holzklebers werden mit der fünffachen Menge an Wasser und
5 ml eines Tensids (z. B. Pril) vermischt und in eine Sprühflasche für Blumenpflege gegeben.
Unter Rühren der Schäben wird der verdünnte Holzkleber gleichmäßig auf dem Schäbenmate
nal versprüht und untergemischt. Anschließend wird die Masse in eine mit einem Trennmittel
besprühte Form (Matrize) gegeben und unter Rütteln 5 Minuten verdichtet. Danach wird die
innere Ausschalung sofort entfernt. Nach 48 Stunden kann der fertige Formkegel der äußeren
Ausschalung entnommen werden. Die angegebenen Mengen ergeben einen stabilen kegeligen
Aufwuchskörper mit einer Grundfläche mit einem Durchmesser von 60 cm, einer Höhe von
80 cm und einer Wandstärke von 4,5 cm. Die Stabilität wird dabei durch den Holzkleber er
zielt.
Die in der vorstehenden Beschreibung; in den Zeichnungen sowie in den Ansprüchen offen
barten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebigen Kombinationen
für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen wesentlich
sein.
1
Ansaugstutzen
2
Ventilator
3
Kolonne
4
Vorlage
5
Biofilter
6
Austrittsstutzen
7
Ventil
8
Aufwuchskörper
9
Pumpe
10
Grundfläche
11
Anströmfläche
12
Gehäuse
13
Abluft
14
Deckel
15
Halterung
16
Rost
17
Wasserzulaufstutzen
18
Abwasservorlage
19
mechanische Klärung
20
Schlammfang
21
Luftzufuhr
22
Sieb
23
Käfig
24
Abwasser
26
Austrittsstutzen
27
Rechen
Claims (28)
1. Aufwuchskörper für Mikroorganismen und/oder zur Immobilisierung von Mikroorganis
men in Form eines porösen Formkörpers aus mindestens einem Nebenprodukt der Natur
fasergewinnung, insbesondere Hanfoder Flachs, und einem im wesentlichen vollständig
biologisch abbaubaren Bindemittel.
2. Aufwuchskörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er eine Porosität im Be
reich von 40 bis 99 Vol% aufweist.
3. Aufwuchskörper nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß er eine Porosität im Be
reich von 75 bis 98 Vol% aufweist.
4. Aufwuchskörper nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Porosität
räumlich konstant ist.
5. Aufwuchskörper nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß
er Fasern und/oder Partikeln mit einer Länge im Bereich von 1 mm bis 100 mm aufweist.
6. Aufwuchskörper nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß er Fasern und/oder Parti
keln mit einer Länge im Bereich von 5 mm und 25 mm aufweist.
7. Aufwuchskörper nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß er Fa
sern und/oder Partikeln mit einer Länge im Bereich von 3 mm und 300 mm aufweist.
8. Aufwuchskörper nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß
das Bindemittel ein handelsüblicher Kleber ist.
9. Aufwuchskörper nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Bindemittel Stärke
oder Harz oder Pflanzenöl oder eine beliebige Kombination derselben ist.
10. Aufwuchskörper nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß
der Anteil des Bindemittels im Bereich von 1 Gew% bis 20 Gew.-% des Nebenproduktroh
materials liegt.
11. Aufwuchskörper nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil des Binde
mittels im Bereich von 3 Gew.-% bis 5 Gew.-% des Nebenproduktrohmaterials liegt.
12. Aufwuchskörper nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß
der Formkörper die Gestalt eines Kegelmantels aufweist.
13. Aufwuchskörper nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Kegelmantel eine
kreisrunde Grundfläche aufweist.
14. Aufwuchskörper nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Kegelmantel eine
eckige Grundfläche aufweist.
15. Verfahren zur Herstellung eines Aufwuchskörpers für Mikroorganismen und/oder zur
Immobilisierung von Mikroorganismen, das die folgenden Schritte umfaßt:
- a) Zerkleinern eines Nebenprodukts der Naturfasergewinnung, insbesondere Hanfoder Flachs,
- b) Größenklassieren des Zerkleinerungsprodukts,
- c) Vermischen des größenklassierten Zerkleinerungsprodukts mit einem im wesentlichen vollständig biologisch abbaubaren Bindemittel und
- d) Herstellen eines porösen Formkörpers aus dem Zerkleinerungsprodukt-Bindemittel- Gemisch.
16. Verfahren nach Anspruch 1 S. dadurch gekennzeichnet, daß das Zerkleinern durch Mahlen,
Schneiden, Pressen oder Häckseln vorgenommen wird.
17. Verfahren nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Größenklassieren
durch Sieben oder Sichten vorgenommen wird.
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß das Ver
mischen durch Anordnen des größenklassierten Nebenprodukts und des Bindemittels in
einem Gefäß und Rühren derselben vorgenommen wird.
19. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß das Vermi
schen durch Besprühen des größenklassierten Zerkleinerungsprodukts mit dem Bindemit
tel vorgenommen wird.
20. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß das Zerklei
nerungsprodukt-Bindemittel-Gemisch zum Herstellen des Formkörpers in eine Form ein
gerüttelt wird.
21. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß das Vermi
schen und Herstellen des Formkörpers gleichzeitig durchgeführt wird, indem der Form
körper durch abwechselndes Aufbringen des größenklassierten Zerkleinerungsprodukts
und des Bindemittels hergestellt wird.
22. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Form
körper mit Hilfe eines Matrizenverfahrens über Pressen oder/und Schütteln hergestellt
wird.
23. Verfahren nach einem der Ansprüch 15 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß das Binde
mittel Stärke oder Harz oder Pflanzenöl oder eine beliebige Kombination derselben ist.
24. Biofilter oder Biowäscher oder biologischer Reaktor mit mindestens einem Aufwuchskör
per (8) nach einem der Ansprüche 1 bis 14.
25. Biofilter oder Biowäscher oder biologischer Reaktor nach Anspruch 24, gekennzeichnet
durch mindestens zwei ineinandergeschachtelte Aufwuchskörper (8) nach einem der An
sprüche 1 bis 14.
26. Biofilter oder Biowäscher oder biologischer Reaktor nach Anspruch 24, gekennzeichnet
durch mindestens zwei zueinander parallel angeordnete Aufwuchskörper (8) nach einem
der Ansprüche 1 bis 14.
27. Biofilter oder Biowäscher oder biologischer Reaktor nach einem der Ansprüche 24 bis 26,
dadurch gekennzeichnet, daß die Aufwuchskörper (8) in einem Gehäuse (12) angeordnet
sind, das eine Halterungseinrichtung zum Halten der Aufwuchskörper (8) und eine ver
schließbare Öffnung zum Herausnehmen eines belegten Aufwuchskörpers (8) aufweist.
28. Biofilter oder Biowäscher oder biologischer Reaktor nach einem der Ansprüche 24 bis 27,
dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (12) eine Einrichtung aufweist, die ein Einbrin
gen eines neuen Aufwuchskörpers (8) ermöglicht.
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