DE2358701C3

DE2358701C3 - Vorrichtung zur Aufzucht von Algen

Info

Publication number: DE2358701C3
Application number: DE2358701A
Authority: DE
Inventors: Winfried 2800 Bremen Selke
Original assignee: Erno Raumfahrttechnik 2800 Bremen GmbH
Current assignee: Erno Raumfahrttechnik 2800 Bremen GmbH
Priority date: 1973-11-24
Filing date: 1973-11-24
Publication date: 1981-01-22
Also published as: DE2358701A1; FR2252052A1; FR2252052B3; DE2358701B2; GB1451699A

Description

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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Aufzucht von Algen in Nährstoffe enthaltendem Wässer, in der .das Wasser durch belichtete und dunkle Zonen hindurchbewegt wird, wobei die Verweilzeit in den dunklen Zonen länger ist als in den belichteten, Algen enthalten mehr als fünfzig Prozent Protein und sind daher Von großem ernährungspolitischen Interesse. Die Wachstumsbedingunge'n für Algen sind nicht nur von im Wasser gelösten Nährstoffen sondern auch von den für die Photosynthese erforderlichen Belichtungsverhält» nissen abhängig. Nährstoffe für Algen fallen u.a. als Oxidationsprodukte in aerogen geklärten Abwässern an. Dabei bewirkt die Aufnahme dieser Oxidationsprodukte durch die Algen eine weitgehende Enthärtung, aber auch eine Entkeimung des Wassers, so daß die Verwendung von Algen bei der Wasserreinigung eine Alternative zur chemischen Fällung der Oxidationsprodukte darstellt. Die Qualität des so gereinigtem Wassers erlaubt nach Aufbereitung eine Wiedereinspeisung in das Trinkwasserversorgungsnetz. Aufgrund der ungünstigen natürlichen Belichtungsverhältnisse in Mitteleuropa setzt allerdings eine wirtschaftlich vertretbare Anwendung des Wasserreinigungsverfahrens mit Hilfe von Algen die Verwendung von künstlichen Lichtquellen voraus. Dabei wächst mit der Belichtungsstärke die fotochemische Wirksamkeit des Lichtes, die allerdings einem Sättigungswert zustrebt, so daß mit einem weiteren Ansteigen der Belichtungsstärke kein Gewinn der fotochemischen Wirksamkeit mehr erreichbar ist. Bei großen Belichtungsstärken wirkt sich ein intermittierender Hell-Dunkelbetrieb vorteilhaft aus.

Bei einer bekannten derartigen Vorrichtung (US-Patentschrift 32 43 918) werden die in einer Nährflüssigkeit enthaltenen Algen intermittierend einer Beeinflussung von Helligkeit und Dunkelheit ausgesetzt, indem die NährflüssigkÄ- in einem Behälter durch am Boden desselben angeordnete Wirbeleinrichtungen in eine turbulente Strömung versetzt wird. Die Algen gelangen dadurch aus den dunklen in den belichteten Bereich, wobei nachteilig ist, daß die Verweilzeiten in den einzelnen B' reichen nicht exakt zu kontrollieren sind. Die Behäl'ertiefe einerseits und die Belichtungsstärke andererseits sorgen dafür, daß die Dunkelzeit für die Algen wesentlich länger ist als die Hellzeit. Diese Vorrichtung kann ferner nur diskontinuierlich betrieben werden.

Bei einer anderen bekannten Vorrichtung (französische Patentschrift 8 86 719) wird die die Algen enthaltende Flüssigkeit zwischen belichteten und unbelichteten Behältern hin- und hergepumpt. Dies führt zwar zu kontrollierbaren Belichtungszeiten. Dabei sind die Hell- und Dunkelzeiten allerdings gleich lang. Auch diese Vorrichtung kann nur diskontinuierlich betrieben werdin.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zur Aufzucht von Algen ohne die Nachteile der genannten bekannten Vorrichtungen zu schaffen, bei der die Algen gleichmäßig längeren Dunkelzonen und kürzeren Hellzonen ausgesetzt werden und die einen kontinuierlieh, wirtschaftlichen Betrieb gewährleisten.

Erfindungsgemäß ist diese Aufgabe, ausgehend von der an erster Stelle genannten bekannten Vorrichtung, dadurch gelöst, daß sie einen wechselweise in unterschiedlich lange belichtete Zonen und Dunkelzonen unterteilten Strömungskanal aufweist, durch den das die Algen enthaltende Wasser in mindestens nahe/u laminarer Strömung hindurchgeleitet wird.

Die Dunkelzonen sind etwa zehnmal so lang wie die belichteten Zonen. Es ist zweckmäßig, den Strömungskanal in Abständen mit Fenstern zu versehen, durch die eine vorzugsweise gerichtete Belichtung des den Kanal durchströmenden Wassers erfolgt. Die zur Belichtung erforderlichen Lichtquellen können so ausgewählt sein, daß das von ihnen ausgestrahlte Spektrum dem für die Phötösynthese durch die Algen erforderlichen Energiebereich angepaßt ist. In einer bevorzugten ÄusführungS' form ist der Strömungskanal in einen Behälter eingebaut« der durch Wechselweise mit zwei einander

gegenüberliegenden Wänden verbundene Querschotten den Strömungskanal bildet. Dabei können die Querschotten als Lichtschächte ausgebildet sein, an deren einem Ende künstliche Lichtquellen angeordnet sind, und die seitlich Fenster aufweisen, durch die über im Innern der Lichtschächte angeordnete Spiegel das Licht in den Strömungskana! geleitet ist. Eine andere Ausführungsform weist unterhalb des Behälters künstlich beleuchtete Lichtschächte mit Spiegeln auf, über die das Licht durch im Boden des Behälters angeordnete Fenster in den Strömungskanal geleitet ist. Zweckmäßig sind die Lichtschächte auf ihrer Innenseite mit Ausnahme der Fenster verspiegelt. Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt, entlang den Querschotten im Strömungskanal eine Belüftung des den Kanal durch- H strömenden Wassers vorzusehen.

in den Zeichnungen sind zwei Ausführungsformen der erfindungsgemäBen Vorrichtung dargestellt. Und zwar zeigt

F i g. I eine Vorrichtung, bei der die Querschotten als Lichtschächte ausgebildet sind,

F i g. 2 eine Draufsicht auf eine Vorrichtung, bei der die Lichtschächte unterhalb des Strömungskanals angeordnet sind und

Fig. 3 einen Schnitt durch die Fig. 2 nach der -"> Schnittlinie III/III.

In einem Behälter 1 sind wechselweise mit den Seitenwänden 2, 3 verbundene Querschotten 4 eingebaut, die einen Strömungskanal 5 bilden. Dieser Strömungskanal 5 ist einerseits mit einem Wassereinlaß J< > 6 andererseits mit einem Wasserauslaß 7 verbundt-n. Die Strömungsrichtung des Wassers ist durch Pfeile 8 dargestellt Die Querschotten sind ais keilförmige Lichtschächte 4 ausgebildet, an deren einem Ende Lichtquellen 9 im Brennpunkt von Parabolspiegeln 10 angeordnet sind. Die keilförmigen Wände der Querschotten 4 weisen in Abständen Fenster 11 auf, hinter denen im Innern der Querschotten Spiegel 12 angeordnet sind, die das von der Lichtquelle 9 ausgestrahlte Licht als schmale Lichtbänder in Richtung -ό der Pfeile 13 in den Strömungskanal leiten.

Bei dieser Anordnung durchströmt das Wasser im Strömungskanal nacheinander schmale belichtete Zonen und breite dunkle Zonen, deren Längenverhältnis durch Abstand und Breite der Fenster 11 festgelegt ist.

Bei der Vorrichtung nach Fig.2 und 3 bildet wiederum ein Behälter 21 mit einer Wassereintrittsöffnung 26 und einer Wasseraustrittsöffnung 27 durch wechselweise mit den Seitenwänden 22, 23 verbundenen Querschotten 24 einen Strömungskanal 25. In den Boden des Behälters 21 sind schmale Fenster 31 eingelassen. Unterhalb des Behälters 21 sind keilförmige Lichtschächte 34 angeordnet, an deren einem Ende Lichtquellen 29 im Brennpunkt von Parabolspiegeln 30 vorgesehen sind. Auf der Unterseite dieser Lichtschächte 34 sind im Bereich der Fenster 31 Spiegel 32 befestigt, über die das von der Lichtquelle 29 ausgestrahlte Licht durch die Fenster 31 als schmales Lichtband in den Strömutigskanal 25 in Richtung der Pfeile 33 geleitet wird. Entlang den Querschotten Ia und den Seitenwänden 22, 23 sind im Boden des Behälters 21 Belüftungsschläuche 35 verlegt, die zur Belüftung des den Strömungskanal in Richtung des PFeiles 28 durchströmenden Wassers dienen. Diese Belüftung bewirk¹ eine quei zur Hauptstromrichtung liegende Bewegung des Wassers und verhindert damit weitgehend ein Beschlagen der Wände des Strömungskanals und der Fenster.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Aufzucht von Algen kann als eine der aeroben Klärstufe nachgeschaltete Stufe in einer Abwasserreinigungsanlage verwendet werden. Eine derartige Vorrichtung zur Aufzucht von Algen weist erhebliche Vorteile dadurch auf, daß bei ihr leistungsstarke Lampen mit hoher Lichtausbeute kontinuierlich betrieben werden können, da die Gesamtanlage als solche kontinuierlich arbeiten kann, wobei die Strömungskanallänge und die mittlere Strömungsgeschwindigkeit so aufeinander abgestimmt werden, daß die Verweilzeiten des Wassers im Strömungskanal gleich der erforderlichen Reaktionszeit ist.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Aufzucht von Algen in Nährstoffe enthaltendem Wasser, in der das Wasser durch belichtete und dunkle Zonen hindurchbewegi wird, wobei die Verweilzeit in den dunklen Zonen länger ist als in den belichteten, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen wechselweise in unterschiedlich lange belichtete Zonen und Dunkelzonen unterteilten Strömungskanal (5, 25) aufweist, durch den das die Algen enthaltende Wasser in mindestens nahezu laminarer Strömung hindurchgeleitet wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dunkelzonen etwa zehnmal so lang sind wie die belichteten Zonen.

3. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche I oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in mindeste s eine Wand des Strömungskanals (5, 25) in Abständen Fenster (11; 21) eingebaut sind, durch die eine vorzugsweise gerichtete Belichtung des den Kanal durchströmenden Wassers erfolgt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquellen (9; 29) so ausgewählt sind, daß das von ihnen ausgestrahlte Spektrum dem für die Photosynthese duren die Algen erforderlichen Energiebereich angepaßt ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Strömungskanal (5; 25) in einen Behälter (1; 21) eingebaut ist, der durch wechselweise mit zwei einander gegenüberliegenden Wänden (2, 3; 22, 23) verbundene Querschotten (4; 24) den St-. ömungskanal bildet.

6. Vorrichtung nach Anspr Λ 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Querschotten als Lichtschächte (4) ausgebildet sind, an deren einem Ende künstliche Lichtquellen (9) angeordnet sind und die seitlich mit Fenstern (11) versehen sind, durch die über im Innern der Lichtschächte angeordnete Spiegel (12) das Licht in den Sirömungskanal (5) geleitet ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß unterhalb des Behälters (21) künstlich belichtete Lichtschächte (34) mit Spiegeln (32) angeordnet sind, über die das Licht durch im Boden des Behälters (21) angeordnete Fenster (31) in den Strömungskanal (25) geleitet ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtschächte (4; 34) auf ihrer Innenseite mit Ausnahme der Fenster (11; 31) verspiegelt sind.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine Belüftungseinrichtung (35) entlang den Querschotten (4; 24) angeordnet ist.