DE4208120A1

DE4208120A1 - Microorganism carrier for anaerobic processing of sewage - comprises old tyres

Info

Publication number: DE4208120A1
Application number: DE19924208120
Authority: DE
Inventors: Horst Dipl Ing Kliche; Helmut Dr Rueckauf; Willi Prof Dr Neumann; Reinhard Dr Rer Nat Panning
Original assignee: Schwermaschinenbau Kombinat Ernst Thalmann VEB
Current assignee: Schwermaschinenbau Kombinat Ernst Thalmann VEB
Priority date: 1992-03-11
Filing date: 1992-03-11
Publication date: 1993-09-16
Anticipated expiration: 2012-03-12
Also published as: DE4208120C2

Abstract

The carrier material for microorganisms, for microbial degrading of fluid matter contaminated by organic matter such as communal and industrial sewage, is composed of old vehicle tyres. The tyres, of different sizes or the same size, are arranged separately or in prepared packets or in layers. They are laid as whole tyres, with or without perforations in the tyre walls and treads. They can also be laid as tyre segments of the same or different configuration and specific surfaces. They have a constant or variable inner dia:height ratio and/or inner dia:reactor dia. ratio. USE/ADVANTAGE - The carrier material for the microorganisms is for the breakdown of communal and industrial sewage and also effluent from animal husbandry. The tyres give a manageable and low cost carrier material for the microorganisms within a reactor, with a long life under anaerobic conditi

Description

Die Erfindung betrifft ein Trägermaterial für Mikroorganismen, das bei der Entsorgung durch mikrobiellen Abbau für flüssige organisch belastete Abprodukte aus dem kommunalen und industriellen Bereich sowie aus der Tierhaltung eingesetzt wird.The invention relates to a carrier material for microorganisms, that with disposal through microbial degradation for liquid organically contaminated waste products from the municipal and industrial area as well as from animal husbandry is used.

Die Verwendung von trägerfixierten Mikroorganismen zur aeroben und anaeroben Abwasserreinigung ist Stand der Technik (S.M. Stronach u.a.: Anaerobic digestion, Springer Verlag, Berlin, Heidelberg, New York, Tokyo 1986), lit. Stand, zur aeroben Abwasserreinigung.The use of carrier-fixed microorganisms for Aerobic and anaerobic wastewater treatment is state of the art (S.M. Stronach et al .: Anaerobic digestion, Springer Verlag, Berlin, Heidelberg, New York, Tokyo 1986), lit. Stand, for aerobic wastewater treatment.

Dabei stehen folgende Charakteristika im Vordergrund:The focus is on the following characteristics:

(1) Carrier fixation enables high microorganism concentrations through microorganism retention. Associated with this is an increase in the rate of degradation and thus an increase in the space Time yield one.
(2) Carrier-fixed biomass are much less sensitive against fluctuations in the product composition and the process parameter.
(3) The re-commissioning of bioreactors with carrier-fixed Biomass is, in contrast to conventional Reactors, possible in a few days. you are therefore also suitable for seasonal operation.
(4) With fixed bed reactors currently used for biological Wastewater treatment are used and with irregularly shaped chunk material from mineral Fabrics, plastic, glass and packaging Metal moldings can be filled in a number of ways Requirements to be imposed on fixed bed reactors be fulfilled. This includes the concentration of active biomass, the decoupling of hydraulic Residence time and active biomass concentration, the distribution of nutrients over the entire cultivation volume and the setting of certain milieu conditions (Temperature, pH, pressure).

Weitere Anforderungen, die aus typischen Stoffsystemen und der Bauart der eingesetzten Reaktoren resultieren, sind mit dem Einsatz bekannter Füll- und Trägermaterialien nicht mehr zu erfüllen.Other requirements arising from typical fabric systems and the design of the reactors used are with the use of known fillers and substrates to fulfill more.

Dazu zählen die Vermeidung von Mikroorganismenschädigungen durch eine gleichförmige Versorgung mit Nährstoffen, das Zuwachsen und Überwuchern mit Mikroorganismen, wodurch die Trägermaterialfüllung bzw. -packung undurchlässig wird und verstopft. Weiterhin ist es mit den bekannten Füll- und Trägermaterialien nur schwer möglich, eine an das zu behandelnde Stoffsystem (Anteil an Feststoffen und der Konzentration der organischen Verunreinigungen) angepaßte Trägermaterialpackung mit definierter spezifischer Oberfläche in gegebenen Reaktoren (meist behälterartige Bauwerke aus Beton, Stahl, Kunststoff bzw. Verbundwerkstoffen) herzustellen.This includes avoiding damage to microorganisms through a uniform supply of nutrients, the overgrowth and overgrowth with microorganisms, whereby the carrier material filling or packing impermeable gets and clogs. Furthermore, it is with the known Filling and carrier materials are difficult, one at a time the substance system to be treated (proportion of solids and adapted to the concentration of organic impurities) Carrier material pack with defined specific Surface in given reactors (mostly container-like Structures made of concrete, steel, plastic or composite materials) to manufacture.

Gleiches gilt für die Gestaltung der hydrodynamischen Verhältnisse im Reaktor (Bildung von Totzonen) und die Verhinderung von Schwimm- und Sedimentschichten durch aufsteigende bzw. absinkende Inhaltsstoffe des zu reinigenden Stoffsystems. Nachteilig ist weiterhin, daß die mit dem bekannten Füll- und Trägermaterial hergestellten Packungen nicht geeignet sind, die Milieubedingungen im Reaktor (z. B. Temperatur) zu einem energetisch günstigeren Niveau hin zu verhändern bzw. bei Ausfall der Prozeßenergieversorgung durch Speichereigenschaften des Trägermaterials und einem reduzierten radialen Stofftransport den Wärmeinhalt des Reaktors zu erhalten.The same applies to the design of the hydrodynamic conditions in the reactor (formation of dead zones) and prevention of floating and sediment layers through ascending or sinking ingredients of the to be cleaned Material system. Another disadvantage is that with the known packings and carrier material produced packs the environmental conditions in the reactor are not suitable (e.g. temperature) to an energetically more favorable level to change or if the process energy supply fails through storage properties of the carrier material and a reduced radial mass transfer To maintain the heat content of the reactor.

Der Erfindung liegt das Problem der Schaffung eines einfach aufgebauten und leicht handhabbaren kostengünstigen Bioträgermaterialsystems, das an den biologischen Abwasserreinigungsprozeß, das zu behandelnde Abwasser und den jeweiligen Bioreaktor anpaßbar ist und unter anaeroben Bedingungen über einen längeren Zeitraum genutzt werden kann, zugrunde. The invention has the problem of creating a simple constructed and easy to handle inexpensive bio-carrier material system, the biological wastewater treatment process, the wastewater to be treated and the each bioreactor is adaptable and under anaerobic conditions be used over a longer period of time can, under.

Es wurde ermittelt, daß Altreifen von unterschiedlicher oder gleicher Größe, geordnet oder als Zufallsschüttung, einzeln oder in vorgefertigten Paketen, als komplette Reifen mit und ohne Perforation der Reifenseiten und Reifenlaufflächen, oder als Segmentformteile unterschiedlicher Konfiguration und mit unterschiedlichen oder gleichen spezifischen Oberflächen, mit variablem Innendurchmesser- Höhenverhältnis und variablem Verhältnis des Trägersysteminnendurchmesser zum Reaktorinnendurchmesser, unter Beibehaltung aller im Altreifen enthaltenen Materialkomponenten als Bioträgermaterialsystem in einem abgeschlossenen Reaktionsvolumen (Reaktor) eingesetzt werden können. So wird durch das lose Einbringen ganzer Altreifen, perforierter ganzer Altreifen, von Altreifenteilen, von aus Altreifen hergestellten Segmenten unterschiedlicher Konfiguration in einem abgeschlossenen Reaktionsraum in Form einer Zufallsschüttung oder geordneten Ablage eine disperse Phase mit einer definierten spezifischen Oberfläche und einem definierten spezifischen Reaktionsvolumen hergestellt. Die Schüttung oder Packung ist dabei so aufgebaut, daß die Bildung von durchgehenden Kanälen vermieden wird und dadurch die gesamte zur Verfügung stehende Trägeroberfläche mit Mikroorganismen besiedelt sind und diese gleichförmig mit Nährstoffen versorgt werden und die bei der mikrobiellen Behandlung entstehenden Produkte (Biogas) gleichmäßig aus dem Reaktionsraum abgeführt werden können.It has been determined that used tires are of different types or of the same size, ordered or as a random filling, individually or in prefabricated packages, as complete Tires with and without perforation on the tire sides and tire treads, or different as segment molded parts Configuration and with different or same specific surfaces, with variable inner diameter Height ratio and variable ratio of the carrier system inner diameter to the inside diameter of the reactor, below Retention of all material components contained in the old tire as a bio-carrier material system in a closed Reaction volume (reactor) can be used. The loose insertion of old tires makes it more perforated whole old tires, from old tire parts, from old tires manufactured segments of different configuration in a closed reaction space in the form of a Random fill or orderly filing a disperse Phase with a defined specific surface and a defined specific reaction volume produced. The bed or pack is constructed in such a way that the formation of continuous channels is avoided and thereby the entire available Carrier surface are populated with microorganisms and they are supplied with nutrients uniformly and those arising from microbial treatment Products (biogas) evenly from the reaction space can be dissipated.

Überraschenderweise wurde gefunden, daß durch die Varianz der Reifengrößen, der Konfiguration der aus Altreifen vorgefertigten Bioträgersysteme, den definiert einstellbaren spezifischen Oberflächen und Reaktionsvolumina an den biologischen Reinigungsprozeß, das Stoffsystem und den Reaktor anpaßbare Schüttungen oder Packungen hergestellt werden können, sich dadurch optimale Strömungsverhältnisse im Reaktionsraum einstellen, Temperaturgradienten abgebaut werden, und die auf dem Trägermaterial angeordneten Mikroorganismen optimal mit Nährstoffen versorgt werden. Surprisingly, it was found that the variance the tire sizes, the configuration of the used tires prefabricated biocarrier systems that are defined adjustable specific surfaces and reaction volumes the biological cleaning process, the material system and customizable beds or packages can be optimal flow conditions set in the reaction chamber, temperature gradients are degraded, and that on the substrate arranged microorganisms optimally supplied with nutrients will.

Weiterhin wurde festgestellt, daß sich auf der Trägermaterialoberfläche ein relativ dünner Biofilm ausbildet, an dessen Oberfläche, meist einlagig, die zur Durchführung der mikrobiellen Abwasserbehandlung benötigten Mikroorganismen angeordnet sind. Außerdem wurde gefunden, daß durch die versetzte Anordnung des Altreifenbioträgersystems das Aufsteigen von organischen Abwasserinhaltsstoffen vermieden wird, dadurch die in den Zwischenschichten angeordneten Mikroorganismen optimal mit Nährstoffen versorgt werden und eine Schwimmdeckenbildung vermieden wird, weiterhin konnte festgestellt werden, daß dadurch das Absinken von Feststoffen verhindert wird, wodurch das Sediment über die Schüttung verteilt wird und den in suspendierter Form im Stoffsystem vorliegenden Mikroorganismen Besiedlungszonen angeboten werden, die zu einer wesentlichen Steigerung der Raum-Zeit-Ausbeute führt und das Blockieren von Reaktionsbereichen vermieden wird. Außerdem erhöht sich dadurch die Standzeit des Festbettsystems auf das 4-5fache gegenüber konventionellen Festbettreaktoren.It was also found that the Carrier surface forms a relatively thin biofilm, on the surface, mostly single-layered, for the Implementation of the microbial wastewater treatment required Microorganisms are arranged. Besides, was found that by the staggered arrangement of the used tire carrier system the rise of organic waste water constituents is avoided, thereby the in the intermediate layers arranged microorganisms optimally with nutrients be cared for and a floating blanket formation avoided , it was also found that this prevents the sinking of solids, whereby the sediment is distributed over the bed and those in suspended form in the material system Microorganisms colonization zones are offered that too a significant increase in the space-time yield leads and the blocking of reaction areas avoided becomes. It also increases the service life of the Fixed bed system 4-5 times that of conventional Fixed bed reactors.

Weiterhin wurde festgestellt, daß durch die Herausbildung des stabilen Biofilmsystems auf den Trägermaterialien aus Altreifen die Stabilität des mikrobiellen Prozesses gegenüber Stoßbelastungen wesentlich größer ist und der Prozeß auf einem energetisch günstigeren Niveau bei hoher Stabilität des erzeugten Biofilms betrieben werden kann.It was also found that through the formation of the stable biofilm system on the carrier materials Used tires against the stability of the microbial process Shock loads is much larger and the Process at an energetically more favorable level high stability of the biofilm produced can.

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden:The invention is based on an exemplary embodiment are explained in more detail:

In einem 2 m³ Stahlreaktor wurde eine Trägerfüllung, bestehend aus Altreifen von Klein-PKW's eingebracht, (spezifische Oberfläche 50 m²/m³, freier Querschnitt 0,4 m²/m², Gashold-up 75%, Flüssigkeitshold-up 10%). A carrier filling was placed in a 2 m³ steel reactor, consisting of used tires from small cars, (specific surface 50 m² / m³, free cross-section 0.4 m² / m², gas hold-up 75%, liquid hold-up 10%).

Nach einer Inbetriebnahmezeit von 16 Tagen konnte der Reaktor mit Mischquelle (50 Ma. % Rinderquelle/50 Ma.-% Schweinegülle) mit einer mittleren Verweilzeit der Flüssigphase von 5 Tagen betrieben werden. Es wurde eine Substratausfaulung von 73% bei einer Faulraumbelastung von 12 kg/m³ d erreicht.After a commissioning time of 16 days, the Reactor with mixed source (50 Ma.% Cattle source / 50 Ma.% Pig manure) with an average residence time of the liquid phase operated from 5 days. There was substrate digestion of 73% with a foul space load of 12 kg / m³ d reached.

Claims

Carrier material for microorganisms, in particular for the microbial degradation of liquid organically contaminated waste products from the municipal and industrial sectors and from animal husbandry, characterized in that this carrier material used tires of different or the same size, individually or in prefabricated packages or layers, as whole tires with and without perforation of the tire sides and tire treads, as segment molded parts of different or the same configuration, with different or the same specific surfaces, a constant or variable inside diameter / height ratio and / or inside diameter / reactor diameter ratio.