DE3608667C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Reaktorgefäß für biotechnische Reaktionen gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruchs. Für bio­ chemische Reaktionen kommt es darauf an, daß Bakterien in einer gewünschten, im allgemeinen gleichmäßigen, Verteilung siedeln können und ein gleichmäßiges Nährstoffangebot erhal­ ten. Deshalb ist eine gleichmäßige Verteilung von Nährflüssig­ keiten wichtig.

Bei einem aus der Zeitschrift "Chem.-Ing.-Techn.", 52 (1980) Nr. 12, Seiten 951 bis 965 bekannten Loch- und Siebboden- Kaskadenreaktor als Bioreaktor wird eine Verteilung der Nähr­ flüssigkeit durch zusätzliche, mechanisch bewegte Einbauten erreicht. Eine Einstellbarkeit der Strömungsgeschwindigkeit entlang der Böden ist dort nicht vorgesehen.

Daraus ergibt sich die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe, eine veränderbare Strömungsgeschwindigkeit zu ermöglichen, bei der die Bakterienstämme noch hinreichend Nährstoffe erhalten, aber nicht durch die Strömungsgeschwindigkeit des Substrats aus ihrem Trägermaterial herausgespült werden können.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Hauptanspruch angegebenen Merkmale gelöst.

Mit der Erfindung wird eine Einstellung der Strömung über die Böden ermöglicht, die unterschiedlichen Bakterien und Nähr­ stoffangeboten angepaßt werden kann. Dabei sind verschiedene Ausführungsformen möglich, wie später näher erläutert wird.

Die Durchlässe können vorteilhaft Langlöcher sein, deren Überdeckung verändert wird. Die Durchlässe können aber auch schräge Wände aufweisen und mit gegenläufig schrägen Verschlußstücken versehen sein.

Zur Verstellung kann einer der Böden in seiner Ebene verschiebbar angeordnet sein. Die Verschiebung kann zum Beispiel durch eine Drehung um seinen Mittelpunkt erfolgen, so daß die üblicher Weise zylindrische Form des Reaktorgefäßes beibehalten werden kann. Als Ver­ stellmittel kommt vorzugsweise eine Stellschraube zwischen dem verstellbaren Boden und dem Gehäuse in Frage. Es ist aber auch möglich, Kraftantriebe einzu­ setzen, zum Beispiel Elektromotore, Magnete oder Druckmittelantriebe.

Zur näheren Erläuterung der Erfindung werden anhand der Zeichnung Ausführungsbeispiele beschrieben. Dabei zeigt

Die Fig. 1 ein Gefäß für biotechnische Reaktionen, das zum Beispiel zur Abwasserbehandlung in der Papier erzeu­ genden Industrie eingesetzt wird.

Die Fig. 2 eine Draufsicht auf einen Boden des Gefäßes nach Fig. 1.

Der Boden ist mit dem in Fig. 3 in größerem Maßstab dargestellten Verstellmechanismus einstellbar.

In Fig. 4 ist zu sehen, daß ein Boden um die Mittelachse des Gefäßes drehbar ausgebildet ist.

Die Form der Durchlässe zeigt Fig. 5 in einer Drauf­ sicht.

In Fig. 6 ist eine andere Ausbildung der Durchlässe ge­ zeichnet, die bei der Drehverstellung nach Fig. 4 ver­ wendet werden kann.

In Fig. 7 ist in einem Querschnitt dargestellt, daß die Durchlässe schräge Wände haben.

Die Fig. 8 zeigt Einzelheiten der Ausbildung nach Fig. 7 in größerem Maßstab.

Das Reaktorgefäß für biotechnische Reaktionen hat ein zylindrisches Gehäuse 1. Der Zylinderdurchmesser beträgt zum Beispiel 1,0 m, seine Höhe kann ca. 4,5 m betragen. Unten ist das Gefäß mit einem Klöpperboden 2 abgeschlos­ sen. Kurz oberhalb des Klöpperbodens 2 ist ein Einlaßstutzen 3 im Mantel 4 des Gefäßes 1 angebracht. Die Oberseite des Gefäßes 1 ist mit einem Klöpperboden 6 verschlossen. In diesem sitzt ein zentraler Auslaßstutzen 8 für Gase. Seitlich ist im Zylindermantel 1 ein Auslaßstutzen 10 für das in dem Bioreaktor umgesetzte Produkt angebracht. Sämtliche vorgenannten Teile bestehen aus nichtrostendem Stahl mit Wandstärken von einigen Millimetern.

Das Gehäuse 1 enthält als Trägermaterial für Bakterien, z. B. Poroton-Kugeln, Basaltschlacke, Sand u. a., das auf einem unteren ebenen Boden 12 aufsitzt. Die Obergrenze des Trägermaterials ist durch zwei parallelliegende ebene Böden 14 und 15 gegeben, die in ihrer Ausbildung in den Fig. 2 und 3 näher dargestellt sind und die unmittelbar aneinander anliegen. Vorzugsweise trägt der Boden 15 den Boden 14.

Die Fig. 2 zeigt, daß die Böden 14 und 15 ebenso wie der Boden 12 parallel verlaufende Langlöcher 16 aufweisen. Die Länglöcher 16 haben zum Beispiel eine Breite von 6 mm und eine Länge von 30 mm. Die Überdeckung der Langlöcher 16 in den Böden 14 und 15 kann durch eine Verschiebung der Böden 14, 15 gegeneinander variiert werden.

In Fig. 3 ist zu sehen, daß an dem Mantel 4 des Gehäuses 1 der untere Boden 15 befestigt ist, er kann zum Beispiel an einzelnen Stellen durch die Wand des Mantels 4 hindurchragen. Der darüberliegende Boden 14, der aus Polytetrafluoräthylen gefertigt ist, gleitet auf dem Boden 15. Er ist zu diesem Zweck mit einer Stellein­ richtung 20 in Form einer Stellschraube 21 versehen, die in eine mit dem Boden 14 verbundene Wandermutter 22 eingreift. Die Stellschraube 21 ist durch den Mantel 4 ge­ führt und dort mit einer Stopfbuchse 24 abgedichtet. Außerhalb des Mantels 4 sitzt eine an dem Gehäuse 1 festgelegte Rändelmutter 25 auf der Stellschraube 21, durch deren Drehen die Wandermutter 22 auf der Stellschraube 21 in Längsrichtung verstellt wird, z. B. zur Position 22′. Für die Größe der Verstellung ist ein Anzeigestab 26 vorge­ sehen, der über eine Skala 27 gleitet. Mit der Stell­ einrichtung 20 läßt sich also die Überdeckung der Lang­ löcher 16 und durch Querschnittsverengung die gewünschte Strömungsgeschwindigkeit des Durchflusses einstellen.

Bei dem Reaktorgefäß nach Fig. 4 ist der untere der beiden im Oberteil des Mantels 4 angeordneten Böden, nämlich der Boden 15 wiederum fest angeordnet. Der darüberliegende Boden 14′ ist drehbar ausgebildet. Dazu ist er an einer Achse 30 befestigt, die mit einer Stopfbuchse 31 dicht durch den Klöpperboden 6 des Gefäßes 1 geführt ist. Eine an die hohle Achse 30 angeschlossene Verbindungsleitung 32 ist flexibel ausgeführt. Die Böden 14′ und 15 haben bei dieser Ausführungsform zum Beispiel längs Kreisen verlaufende Langlöcher 16′, wie die Fig. 5 zeigt. Eine andere Möglichkeit besteht darin, daß in den Böden 14′ und 15 radial verlaufende Schlitze 16′′ bzw. Kreissegmente als Langlöcher vorgesehen sind. Sie werden ebenfalls in ihrer Überdeckung durch die Drehung der Achse 30 eingestellt, wie ersichtlich ist.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 7 sind die Böden 15 und 14′′ nicht in ihrer Ebene, sondern quer dazu relativ zueinander verstellbar. Vorzugsweise steht der Boden 15 wieder fest. Die Durchlässe 16 haben dabei, wie in Fig. 8 in einer Einzelheit in größerem Maßstab dargestellt ist, schräge Wände 35. Die Neigung beträgt zum Beispiel 45°. In die so gebildeten Durchlässe 16 greifen dann Verschlußstücke 36 des darüberliegenden Bodens 14′′, die komplementär geneigte schräge Wände 37 haben. Daraus ergibt sich eine gut regelbare Spaltform 38, wobei die Längsverstellung des Bodens 14′′ wiederum durch Schrauben 40 als Stellantriebe erfolgen kann. Es können aber auch Hubzylinder eingesetzt werden.

Claims (6)

1. Reaktorgefäß für biotechnische Reaktionen mit mehreren im wesentlichen ebenen Böden (12, 14, 15) in seinem Gehäuse (1), die übereinander angeordnet sind und räumlich begrenzte Durch­ lässe (16) aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Boden (14) beweglich angeordnet und mit Verstellmitteln (20) versehen ist, so daß die Überdeckung seiner Durchlässe (16) mit denen in einem benachbarten Boden (15) variabel ist.

2. Reaktorgefäß nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der verstellbare Boden (14) in seiner Ebene verschiebbar angeordnet ist.

3. Reaktorgefäß nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der verstell­ bare Boden (14) um seinen Mittelpunkt drehbar angeordnet ist.

4. Reaktorgefäß nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Durch­ lässe (16) Langlöcher sind.

5. Reaktorgefäß nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Durch­ lässe (16) schräge Wände (35) aufweisen und mit gegenläufig schrägen Verschlußstücken versehen sind.

6. Reaktorgefäß nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Ver­ stellmittel (20) eine Stellschraube (21) zwischen dem verstell­ baren Boden (14) und dem Gehäuse (1) vorgesehen ist.