DE4214004C1

DE4214004C1 - Bio-film reactor for biological treatment of waste water - comprising vertical reaction chamber contg. perforated impact wall to separate biomass

Info

Publication number: DE4214004C1
Application number: DE19924214004
Authority: DE
Inventors: Gerd-Uwe Dr. O-1501 Gross-Glienicke De Meylahn
Original assignee: Fischtechnik Fredelsloh Dr Gerhard Mueller 3413 Moringen De GmbH
Current assignee: FA. DR. GERHARD MUELLER, 37186 MORINGEN, DE
Priority date: 1992-04-29
Filing date: 1992-04-29
Publication date: 1993-05-19
Anticipated expiration: 2012-04-30

Abstract

Bio-film reactor for biological treatment of waste water, partic. from fish tanks, has a vertical reaction chamber (4) with a bottom inlet (10) for organically-polluted water and contg. biofilm carrier particles (5). A cleaning chamber (12) contains a perforated (21) impact wall (20) to separate the biomass which has grown on the particles. Reaction and cleaning chambers are linked at the top and the cleaning chamber outlet (18) is on the side remote from the impact wall. ADVANTAGE - Wear is avoided by absence of moving parts;

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Biofilmreaktor zur biologischen Behandlung von organisch belastetem Abwasser, insbesondere aus Fischbecken, mit einem gestreckt ausgebildeten, vertikal ausgerichteten Reaktionsraum, der einen unteren Einlaß für das organisch belastete Abwasser aufweist und zur Aufnahme von Biofilm-Träger-Teilchen bestimmt ist, mit einer Reinigungsvorrichtung für die Biofilm-Träger-Teilchen und mit einem oberen Auslaß für das behandelte Abwasser. Das behandelte Abwasser kann zweckmäßig im Kreislauf dann wieder in das Fischbecken zurückgeleitet werden. Die Erfindung läßt sich für die Wasser- und Abwasserbehandlung, aber auch auf dem Gebiet der Aquaristik und der Aquakultur, einsetzen.The invention relates to a biofilm reactor biological treatment of organically polluted wastewater, especially from fish tanks, with one stretched trained, vertically aligned reaction space, the a lower inlet for the organically polluted wastewater has and for receiving biofilm carrier particles is intended with a cleaning device for the Biofilm carrier particles and with an upper outlet for that treated wastewater. The treated wastewater can be useful then circulated back into the fish tank will. The invention can be used for water and Wastewater treatment, but also in the field of aquaristics and aquaculture.

Ein Biofilmreaktor der eingangs beschriebenen Art ist aus dem DBGM 90 16 202.1 bekannt. In einem aufrechtstehenden Behälter mit etwa zylindrischer Wandung und kegelförmigem Boden ist ein Reaktionsraum gebildet, durch den das organisch belastete Abwasser von unten nach oben hindurchgeführt wird. Im Reaktionsraum befinden sich Biofilm-Träger-Teilchen, vorzugsweise aus Kunststoff in Granulatform, wobei diese Teilchen etwa einen Durchmesser und eine Länge von je 2,5 mm aufweisen können. Durch die von unten nach oben gerichtete Durchströmung des Reaktionsraums werden die Biofilm-Träger- Teilchen fluidisiert, so daß sie sich etwa über die gesamte Höhe des Reaktionsraums ausdehnen. Die Biofilm-Träger- Teilchen, deren spezifische Masse zwischen 1,1 und 1,6 kg/dm³ beträgt, erreichen in ihrem schwebenden Zustand unterschiedliche Steighöhen, je nach aufgewachsener Biomasse. Mit aufwachsender Biomasse wächst auch die Steighöhe, so daß eine Reinigung der Biofilm-Träger-Teilchen von der aufgewachsenen Biomasse erforderlich wird. Dies geschieht bei den bekannten Biofilmreaktor dadurch, daß im oberen Bereich des Reaktionsraums bzw. des Behälters ein angetriebenes Flügelrad in Verbindung mit einem Lamellensieb vorgesehen ist. Die mit Biomasse bewachsenen Biofilm-Träger-Teilchen werden vom Flügelrad erfaßt und Scherkräften ausgesetzt, so daß die Biofilm-Träger-Teilchen nach der Reinigung wieder im Reaktionsraum absinken und eine geringere Steighöhe einnehmen. Die Abscheidung der Biomasse ist bei dem bekannten Biofilmreaktor nicht unproblematisch. Das Lamellensieb muß eine Spaltweite in der Größenordnung von 1 mm aufweisen, damit die Biofilm-Träger-Teilchen nicht in den Ablauf gelangen können. Andererseits besteht die Gefahr, daß das Sieb verschmutzt und einer möglichst kontinuierlichen Reinigung unterzogen werden muß. Die bewegten Teile, also insbesondere das Flügelrad, erfordern die Zuführung einer Antriebsenergie. Durch die Verstopfung des Lamellensiebs kann es erforderlich werden, eine höhere Pumpleistung für den Umlauf des organisch belasteten Wassers zur Einwirkung zu bringen. Durch das Flügelrad besteht die Gefahr, daß an den Biofilm-Träger-Teilchen Verschleiß auftritt und diese damit ihre Größe verändern, so daß das wirksame Zurückhalten vermittels des Lamellensiebs nicht in allen Fällen gewährleistet ist.A biofilm reactor of the type described in the opening paragraph is known from DBGM 90 16 202.1. A reaction chamber is formed in an upright container with an approximately cylindrical wall and a conical bottom, through which the organically contaminated wastewater is passed from bottom to top. In the reaction chamber there are biofilm carrier particles, preferably made of plastic in granular form, whereby these particles can have a diameter and a length of 2.5 mm each. The biofilm carrier particles are fluidized by the flow through the reaction chamber from bottom to top, so that they extend approximately over the entire height of the reaction chamber. The biofilm carrier particles, whose specific mass is between 1.1 and 1.6 kg / dm ³ , reach different heights in their floating state, depending on the grown biomass. As the biomass grows, the height of rise also increases, so that cleaning of the biofilm carrier particles from the grown biomass is necessary. This takes place in the known biofilm reactor in that a driven impeller is provided in connection with a lamellar sieve in the upper region of the reaction space or the container. The biofilm carrier particles overgrown with biomass are grasped by the impeller and subjected to shear forces, so that the biofilm carrier particles sink back into the reaction space after cleaning and assume a lower rise. The separation of the biomass is not without problems in the known biofilm reactor. The lamellar screen must have a gap of the order of 1 mm so that the biofilm carrier particles cannot get into the drain. On the other hand, there is a risk that the sieve must be contaminated and cleaned as continuously as possible. The moving parts, in particular the impeller, require the supply of drive energy. Due to the clogging of the lamellar sieve, it may be necessary to apply a higher pump capacity for the circulation of the organically contaminated water. Due to the impeller there is a risk that wear will occur on the biofilm carrier particles and thus change their size, so that the effective retention by means of the lamellar sieve is not guaranteed in all cases.

Organisch belastetes Abwasser ist nach gründlicher mechanischer Reinigung zwar klar, es weist jedoch noch hohe Ammonium- bzw. Ammoniakkonzentrationen auf. Diese müssen unbedingt beseitigt werden, wenn das Abwasser beispielsweise aus einer Fischproduktionsanlage entstammt und in dieser wieder Verwendung finden soll. Durch aerobe Bakterien läßt sich Ammonium bzw. Ammoniak zu Nitrit und dann zu Nitrat umetzen. Während Ammonium bzw. Ammoniak eine für Fische giftige Substanz darstellt, ist Nitrat in der Regel als ungiftig anzusehen. Mit Hilfe anerober Bakterien ist ergänzend die Umwandlung von Nitrat in Stickstoff möglich. Organically contaminated wastewater is more thorough after mechanical cleaning is clear, but it still shows high Ammonium or ammonia concentrations. These must absolutely be removed if the wastewater for example comes from and in a fish production plant should be used again. Leaves through aerobic bacteria ammonium or ammonia to nitrite and then to nitrate implement. While ammonium or ammonia is one for fish represents toxic substance, nitrate is usually considered to look non-toxic. With the help of anerobic bacteria in addition, the conversion of nitrate into nitrogen is possible.

Diese Umwandlung ist ihrerseits wiederum ein wesentlicher Schritt der Trinkwasseraufbereitung. Alle drei hier genannten Umwandlungsschritte vom Ammonium bzw. Ammoniak zum Nitrit, vom Nitrit zum Nitrat und vom Nitrat zum Stickstoff lassen sich durch vergleichbare Maßnahmen initiieren bzw. fördern. Für die jeweils notwendigen Bakterien sind Anlagerungsmöglichkeiten vorzusehen, an denen das organisch belastete Wasser vorbeigeführt wird. Die ersten beiden Umwandlungen lassen sich zudem durch Sauerstoffzugabe fördern, während für die letzte geringe Sauerstoffkonzentrationen, die nur unter Sauerstoffabschluß zu erzielen sind, notwendig sind.This transformation is in turn an essential one Drinking water treatment step. All three mentioned here Conversion steps from ammonium or ammonia to nitrite, let from nitrite to nitrate and from nitrate to nitrogen initiate or promote themselves through comparable measures. For the bacteria required in each case To provide for investment opportunities that are organic contaminated water is led past. The first two Conversions can also be done by adding oxygen promote while for the last minor Oxygen concentrations that are only with the exclusion of oxygen to be achieved are necessary.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Biofilmreaktor der eingangs beschriebenen Art bereitzustellen, bei dem ein Verschleiß an den bewegten Teilen vermieden wird, um so der Gefahr von Betriebsstörungen vorzubeugen.The invention has for its object a Biofilm reactor of the type described in the introduction Provide wear on the moving Sharing is avoided so as to reduce the risk of breakdowns to prevent.

Erfindungsgemäß wird dies bei dem Biofilmreaktor der eingangs beschriebenen Art dadurch erreicht, daß als Reinigungsvorrichtung ein ebenfalls mit Abwasser gefüllter Reinigungsraum vorgesehen ist, in dem eine vertikal ausgerichtete und mit Durchbrechungen versehene Prallwand zum Abscheiden auf die Biofilm-Träger-Teilchen aufgewachsener Biomasse angeordnet ist, daß der Reaktionsraum und der Reinigungsraum im oberen Bereich miteinander verbunden sind, und daß der Auslaß oben am Reinigungsraum auf der der Prallwand abgekehrten Seite angeordnet ist.According to the invention, this is the case with the biofilm reactor described type achieved in that as Cleaning device also filled with waste water Cleaning room is provided, in which a vertical aligned and perforated baffle for Deposits grown on the biofilm carrier particles Biomass is arranged that the reaction space and the Cleaning room are connected in the upper area, and that the outlet on top of the cleaning room on the Baffle side is arranged.

Der wesentliche Vorteil des neuen Biofilmreaktors besteht darin, daß er keine bewegten Teile mehr aufweist. Zur Ausbildung der Reinigungsvorrichtung ist ein gesonderter Reinigungsraum vorgesehen, der in einem Behälter untergebracht ist. Dieser Reinigungsraum ist mit dem Reaktionsraum im oberen Bereich verbunden, so daß mit Biomasse bewachsene Biofilm-Träger-Teilchen mit hohem Bewachsungsgrad im Reaktionsraum hoch aufsteigen und über eine Verbindungsleitung, ein Rohr o. dgl. in den Reinigungsraum übertreten. Dabei werden die Biofilm-Träger- Teilchen gegen eine Prallwand geschleudert, so daß damit die Ablösung aufgewachsener Biomasse von der Oberfläche der Biofilm-Träger-Teilchen stattfindet. Die Prallwand weist Durchbrechungen auf, so daß die abgelöste Biomasse durch die Prallwand hindurchtreten kann. Andererseits sind die gereinigten Biofilm-Träger-Teilchen aufgrund ihrer Größe und der relativen Größe der Durchbrechungen in der Prallwand gehindert, durch die Prallwand hindurchzutreten. Die Biofilm- Träger-Teilchen werden an der Prallwand nach unten geführt und gelangen in den unteren Bereich des Reinigungsraums, wo sie entnommen und dem Reaktionsraum wieder zugeführt werden können. Die Rückführung der Biofilm-Träger-Teilchen kann auf verschiedene Art und Weise erfolgen.The main advantage of the new biofilm reactor is in that it has no moving parts. For Training of the cleaning device is a separate one Cleaning room provided in a container is housed. This cleaning room is with the Reaction chamber connected in the upper area, so that with Biomass-covered biofilm carrier particles with high Degree of vegetation in the reaction chamber rise up and over a connecting line, a pipe or the like in the Cross cleaning room. The biofilm carrier Particles thrown against a baffle, so that the Detachment of grown biomass from the surface of the Biofilm carrier particles takes place. The baffle points Breakthroughs so that the detached biomass through the Baffle can pass through. On the other hand, they are cleaned biofilm carrier particles due to their size and the relative size of the openings in the baffle prevented from passing through the baffle. The biofilm Carrier particles are guided down the baffle and get into the lower area of the cleaning room, where they are removed and returned to the reaction chamber can. The return of the biofilm carrier particles can be different ways.

An dem neuen Biofilmreaktor wird durch die Realisierung des Reinigungsraums eine Sedimentationsfalle geschaffen. Nur überdurchschnittlich mit Biomasse bewachsene Biofilm-Träger- Teilchen gelangen in den Reinigungsraum und unterliegen dem Aufprall auf die im übrigen rauh ausgebildete Prallwand, so daß entsprechende Scherkräfte auf die Biomasse einwirken. Der Übertritt der bewachsenen Biofilm-Träger-Teilchen richtet sich in seiner Menge nach dem Verschmutzungsgrad des Wassers. Bei einem Fischbecken schwankt dieser Verschmutzungsgrad entsprechend dem Lebensrhythmus der Fische. Die Reinigung der mit Biomasse bewachsenen Biofilm-Träger-Teilchen erfolgt durch Aufprallen und Scheuern an der Prallwand. Zusätzlich können auf die rückzuführenden Biofilm-Träger-Teilchen Scherkräfte im Bereich des unteren kegelförmigen Bodens des Reinigungsraums ausgeübt werden, insbesondere bei Anwendung einer Venturidüse oder einer sonstigen, mit Unterdruck arbeitenden Abzugseinrichtung. Schließlich ist auch noch im unteren Bereich des Reaktionsraums ein Turbulenzfeld gebildet, in welchem die dort turbulente Strömung eine Nachreinigung der Biofilm-Träger-Teilchen bewirkt.On the new biofilm reactor, the implementation of the Cleaning room created a sedimentation trap. Just Biofilm carriers overgrown with biomass Particles get into the cleaning room and are subject to it Impact on the otherwise roughly formed baffle, see above that corresponding shear forces act on the biomass. The Crosses the overgrown biofilm carrier particles in its amount according to the degree of pollution of the water. This degree of pollution fluctuates in a fish tank according to the life rhythm of the fish. The cleaning of the biomass-covered biofilm carrier particles by bouncing and rubbing against the baffle. In addition can on the recycled biofilm carrier particles Shear forces in the area of the lower conical bottom of the Cleaning room are exercised, especially when using a Venturi nozzle or another, with negative pressure working fume cupboard. Finally, is also in the a turbulence field at the bottom of the reaction chamber formed in which the turbulent flow there is a Post-cleaning of the biofilm carrier particles causes.

Der Reinigungsraum ist in seinem unteren Bereich mit einer Einrichtung zum Rückführen gereinigter Biofilm-Träger- Teilchen in den Reaktionsraum versehen. Damit ist es möglich, die Biofilm-Träger-Teilchen in einem Kreislauf zu bewegen bzw. zu halten, wobei eine kontinuierliche Reinigung von aufgewachsener Biomasse stattfindet. Für die Realisierung dieser Einrichtung bieten sich dem Fachmann verschiedene Möglichkeiten an. Beispielsweise ist es möglich, eine Zellenradschleuse zu verwenden, um hierüber eine Rückführung zu ermöglichen. Besonders vorteilhaft besteht die Einrichtung jedoch aus einer in der Einlaßleitung zum Reaktionsraum angeordneten Injektordüse, die Abwasser und gereinigte Biofilm-Träger-Teilchen aus dem Reinigungsraum ansaugt und in den Reaktionsraum überführt. Dabei wird die ohnehin erforderliche Pumpleistung für den Umlauf des zu reinigenden Abwassers auch gleichzeitig dazu genutzt, um über die Saugwirkung der Injektordüse die gereinigten Biofilm-Träger- Teilchen aus dem Reinigungsraum abzusaugen und in den Reaktionsraum zu verbringen.The cleaning area is in the lower area with a Device for returning cleaned biofilm carriers Provide particles in the reaction space. It is possible to move the biofilm carrier particles in a cycle or to keep, with a continuous cleaning of grown biomass takes place. For the realization this facility offers the expert various Possibilities. For example, it is possible to use a To use cellular wheel sluice for a return to enable. The device is particularly advantageous however from one in the inlet line to the reaction space arranged injector nozzle, the wastewater and cleaned Biofilm carrier particles are sucked in and out of the cleaning room transferred the reaction space. Doing so will required pump power for the circulation of the to be cleaned Wastewater also used to over the Suction effect of the injector nozzle the cleaned biofilm carrier Aspirate particles from the cleaning room and into the To spend reaction space.

Die Prallwand ist im Reinigungsraum im oberen Bereich an Wandungen des Reinigungsraums anschließend vorgesehen, während sie im unteren Bereich offen endet, so daß die Biofilm-Träger-Teilchen in einem so gebildeten Niederführungskanal nach unten geleitet werden, während die abgetrennte Biomasse durch die Durchbrechungen der Prallwand in den der Prallwand abgekehrten Teil des Reinigungsraums übertreten kann. Die Durchbrechungen in der Prallwand haben jedoch nicht nur die Funktion, abgelöste Biomasse übertreten zu lassen, sondern sie erhöhen zugleich auch die Rauhigkeit der Prallwand und begünstigen damit die Ablösewirkung der Prallwand für die Biomasse von den Biofilm-Träger-Teilchen. The baffle is on in the cleaning area in the upper area Walls of the cleaning room are then provided, while it ends openly in the lower area, so that the Biofilm carrier particles in one thus formed Down channel while the separated biomass through the openings in the baffle in the part of the cleaning room facing away from the baffle can cross. Have the openings in the baffle however, not only the function of replacing detached biomass but also increase the roughness the baffle and thus favor the detaching effect of the Baffle for the biomass from the biofilm carrier particles.

Die Prallwand kann im Reinigungsraum vorzugsweise so angeordnet sein, daß die horizontale Durchströmfläche des Niederführungskanals etwa 10% der horizontalen Gesamtfläche des Reinigungsraums einnimmt. In Verbindung mit dem Auslaß bzw. der Auslaßleitung, die oben am Reinigungsraum bzw. an dem den Reinigungsraum aufnehmenden Behälter angeordnet ist, werden unterschiedliche Strömungsgeschwindigkeiten im Bereich des Niederführungskanals und im übrigen Teil des Reinigungsraums gebildet, die zudem unterschiedlich gerichtet sind.The baffle can preferably in the cleaning room be arranged that the horizontal flow area of the Down channel about 10% of the total horizontal area of the cleaning room. In connection with the outlet or the outlet line, the top of the cleaning room or the container accommodating the cleaning space is arranged, are different flow velocities in the area of the lowering channel and the rest of the Cleaning room formed, which also directed differently are.

Zur weiteren Begünstigung der Abreinigung der Biofilm-Träger- Teilchen von aufgewachsener Biomasse können im Niederführungskanal Einbauten zur Verlangsamung der Strömung vorgesehen sein. Damit wird die Kontaktzeit der Biofilm- Träger-Teilchen an der Prallwand erhöht.To further favor the cleaning of the biofilm carrier Particles of grown biomass can be found in the Downflow channel internals to slow down the flow be provided. The contact time of the biofilm Carrier particles on the baffle increased.

Der Reaktionsraum kann mit dem Reinigungsraum über eine Leitung oder eine oder mehrere Rohrstücke verbunden sein, die einen die Strömung beschleunigenden Querschnitt aufweisen. Damit ist im Bereich dieser Leitung eine Verengung gebildet, so daß die Strömung und auch die mit aufgewachsener Biomasse behafteten Biofilm-Träger-Teilchen in Richtung auf die Prallwand beschleunigt.The reaction room can be connected to the cleaning room via a Line or one or more pipe sections connected, the have a cross section which accelerates the flow. This creates a constriction in the area of this line, so that the flow and also that with grown biomass afflicted biofilm carrier particles towards the Baffle accelerates.

Für die Realisierung des Reaktionsraums und des Reinigungsraums gibt es verschiedene Bauformen. So kann beispielsweise der Reaktionsraum und der Reinigungsraum in zwei weitgehend identisch ausgebildeten Behältern mit zylindrischer Wandung und kegeligem unterem Boden angeordnet sein. Hierdurch wird die Herstellung der Behälter in Serie begünstigt. Selbst die im oberen Bereich angeordneten Stützen können identisch ausgebildet sein, wobei der eine Stutzen zum Einfüllen der Biofilm-Träger-Teilchen in den Reaktionsraum dient, während der andere Stutzen den Auslaß aus dem Reinigungsraum darstellt. Es ist aber auch möglich, daß der Reaktionsraum und der Reinigungsraum konzentrisch zueinander in einem Behälter untergebracht sind, der dann doppelwandig ausgebildet ist. Dabei bestehen besondere Vorteile, die Rückführung der Biofilm-Träger-Teilchen auf einfache Weise zu bewerkstelligen.For the realization of the reaction space and the There are different designs for the cleaning room. So can for example the reaction space and the cleaning space in two largely identical containers with cylindrical wall and tapered bottom be. As a result, the production of the containers in series favored. Even the supports arranged in the upper area can be of identical design, the one nozzle for Filling the biofilm carrier particles into the reaction space serves, while the other nozzle the outlet from the Represents cleaning room. But it is also possible that the Reaction space and the cleaning space concentric to each other are housed in a container, which is then double-walled is trained. There are special advantages that Return of the biofilm carrier particles in a simple way accomplish.

In allen Fällen kann im kegeligen unteren Boden des Reaktionsraums dem Einlaß zugekehrt ein vorzugsweise kugelförmiger Einbaukörper zur Erzeugung einer Turbulenz vorgesehen sein. Diese Turbulenz ergibt eine Art Nachreinigung der Biofilm-Träger-Teilchen und verhindert andererseits die Bildung einer Kurzschlußströmung durch Bereiche des Reaktionsraums. Damit wird auch die gleichmäßige Ausdehnung des fluidisierten Betts der Biofilm-Träger- Teilchen begünstigt.In all cases, the tapered bottom of the Reaction chamber preferably facing the inlet spherical installation body for generating turbulence be provided. This turbulence results in a kind Post-cleaning of the biofilm carrier particles and prevented on the other hand, the formation of a short-circuit flow through Areas of the reaction space. This also makes the uniform Expansion of the fluidized bed of the biofilm carrier Particles favored.

Bevorzugte Ausführungsformen des neuen Biofilmreaktors sind beispielhaft in den Zeichnungen dargestellt und werden im Folgenden beschrieben. Es zeigtPreferred embodiments of the new biofilm reactor are exemplified in the drawings and are in Described below. It shows

Fig. 1 eine erste Bauart des Biofilmreaktors in schematisierter Schnittdarstellung, Fig. 1 shows a first design of the biofilm reactor in a schematic sectional illustration,

Fig. 2 eine abgewandelte Ausführungsform des Biofilmreaktors, Fig. 2 shows a modified embodiment of the biofilm reactor,

Fig. 3 eine konzentrische Bauweise des Biofilmreaktors, Fig. 3 is a concentric design of the biofilm reactor,

Fig. 4 einen Schnitt gemäß der Linie IV-IV in Fig. 3, Fig. 4 shows a section according to line IV-IV in Fig. 3,

Fig. 5 eine achsparallele Anordnung des Biofilmreaktors, Fig. 5 is an axially parallel arrangement of the biofilm reactor,

Fig. 6 einen Schnitt gemäß der Linie VI-VI in Fig. 5, Fig. 6 shows a section according to line VI-VI in Fig. 5,

Fig. 7 eine konzentrische Bauweise des Biofilmreaktors und Fig. 8 einen Schnitt gemäß der Linie VIII-VIII in Fig. 7. Fig. 7 is a concentric design of the biofilm reactor and Fig. 8 a section along the line VIII-VIII in Fig. 7.

In Fig. 1 ist eine erste Ausführungsform des Biofilmreaktors 1 dargestellt. In einem ersten Behälter 2 mit vertikal angeordneter Achse 3 ist ein Reaktionsraum 4 gebildet, in welchem sich Biofilm-Träger-Teilchen 5 befinden. Der Reaktionsraum 4 ist ansonsten mit Abwasser gefüllt, wobei sich die Biofilm-Träger-Teilchen 5 in Form eines fluidisierten Betts über die gesamte Höhe des Reaktionsraums 4 ausdehnen. Der Behälter 2 besitzt eine im wesentlichen zylindrische Wandung 6, einen kegeligen Boden 7 und im oberen Bereich einen Deckel S. Der Deckel 8 trägt einen Stutzen 9, der zum Einfüllen der Biofilm-Träger-Teilchen 5 vor Inbetriebnahme des Biofilmreaktors 1 dient. Am kegeligen Boden 7 ist ein Einlaufstutzen 10 angeordnet. Dem Einlaufstutzen 10 zugekehrt im Reaktionsraum 4 ist ein kugelförmiger Einbaukörper 11 untergebracht.In Fig. 1 a first embodiment of the biofilm reactor 1 is illustrated. A reaction chamber 4 , in which biofilm carrier particles 5 are located, is formed in a first container 2 with a vertically arranged axis 3 . The reaction space 4 is otherwise filled with waste water, the biofilm carrier particles 5 extending in the form of a fluidized bed over the entire height of the reaction space 4 . The container 2 has an essentially cylindrical wall 6 , a conical bottom 7 and a lid S in the upper region. The lid 8 carries a nozzle 9 which serves to fill in the biofilm carrier particles 5 before the biofilm reactor 1 is started up. An inlet nozzle 10 is arranged on the conical bottom 7 . A spherical installation body 11 is accommodated in the reaction space 4 , facing the inlet connection 10 .

Ein Reinigungsraum 12 ist in einem weiteren Behälter 13 untergebracht, dessen Achse 14 ebenfalls vertikal ausgerichtet und parallel zur Achse 3 des Behälters 2 vorgesehen ist. Auch der Behälter 13 besitzt eine im wesentlichen zylindrische Wandung 15 mit einem kegeligen Boden 16 und einem Deckel 17, der einen Ablaufstutzen 18 trägt. Im Bereich des kegeligen Bodens 16 ist ein Auslaßstutzen 19 angeordnet. In dem Reinigungsraum 12 ist eine Prallwand 20 untergebracht, die mit Durchbrechungen 21 versehen ist. Die Prallwand 20 kann als Siebwandung oder auch als mit Schlitzen versehene Wandung ausgebildet sein. Sie ist im oberen Bereich des Reinigungsraums 12 an der Wandung 15 und dem Deckel 17 angeschlossen, während ihr unteres Ende 22 offen in den Reinigungsraum 12 übergeht. Die Prallwand 20 ist so relativ in dem Reinigungsraum 12 angeordnet, daß von ihr der Strömung zugekehrt ein Niederführungskanal 23 gebildet wird, dessen horizontale Durchströmfläche etwa 10% der gesamten horizontalen Fläche des Behälters 13 ausmacht. Im oberen Bereich ist der Reaktionsraum 4 über eine Leitung 24 an den Reinigungsraum 12 angeschlossen. Der freie Durchströmquerschnitt der Leitung 24 ist so ausgelegt, daß an dieser Stelle die Strömung beschleunigt wird. Im Niederführungskanal 23 können die Strömung verlangsamende Einbauten 25 untergebracht sein.A cleaning room 12 is accommodated in a further container 13 , the axis 14 of which is also aligned vertically and is provided parallel to the axis 3 of the container 2 . The container 13 also has an essentially cylindrical wall 15 with a conical bottom 16 and a lid 17 which carries a drainage nozzle 18 . In the area of the conical bottom 16 , an outlet nozzle 19 is arranged. A baffle 20 is provided in the cleaning space 12 and is provided with openings 21 . The baffle 20 can be designed as a sieve wall or as a wall provided with slots. It is connected in the upper region of the cleaning space 12 to the wall 15 and the cover 17, while its lower end passes over into the cleaning space 22 is open 12th The baffle wall 20 is arranged relative to the cleaning chamber 12 so that the flow of their faces, a low guide channel 23 is formed, the horizontal flow area accounts for about 10% of the entire horizontal surface of the container. 13 In the upper area, the reaction space 4 is connected to the cleaning space 12 via a line 24 . The free flow cross section of line 24 is designed so that the flow is accelerated at this point. The flow-reducing internals 25 can be accommodated in the downflow channel 23 .

An den Ablaufstutzen 18 ist eine Rückführleitung 26 angeschlossen, die zu einem nur schematisch angedeutete Fischbecken 27 führt. Von dort führt eine Leitung 28 über eine Pumpe 29 und ein Ventil 30 vorbei an dem Auslaßstutzen 19 des Behälters 13 bis zum Einlaufstutzen 10 des Behälters 2 bzw. des Reaktionsraums 4. Unterhalb des kegeligen Bodens 16 des Behälters 13 besitzt die Leitung 28 eine Einrichtung 31, die als Injektordüse, Venturirohr o. dgl. ausgebildet sein kann. Über ein Leitungsstück 32 ist somit der Auslaßstutzen 19 an die Leitung 28 angeschlossen.A return line 26 is connected to the outlet connection 18 and leads to a fish tank 27 , which is only indicated schematically. From there, a line 28 leads via a pump 29 and a valve 30 past the outlet connector 19 of the container 13 to the inlet connector 10 of the container 2 or the reaction chamber 4 . Below the conical bottom 16 of the container 13 , the line 28 has a device 31 which can be designed as an injector nozzle, venturi tube or the like. The outlet connection 19 is thus connected to the line 28 via a line piece 32 .

Die Pumpe 29 fördert das organisch belastete Abwasser über die Leitung 28 aus dem Fischbecken 27 in Richtung auf den Biofilmreaktor 1, wobei es im Bereich des kegeligen Bodens 7 und des dort vorgesehenen Einlaufstutzens 20 unten in den Reaktionsraum 4 eintritt. Durch den Einbaukörper 11 findet eine Verwirbelung unter starker Turbulenzwirkung statt, so daß einerseits eine Kurzschlußströmung durch den Reaktionsraum 4 vermieden wird. Die aufsteigende Strömung fluidisiert auch die Biofilm-Träger-Teilchen 5, auf denen Biomasse aufwächst. Je nach dem Bewachsungsgrad steigen die betreffenden Biofilm-Träger-Teilchen im Reaktionsraum 4 weiter nach oben auf. Besonders stark bewachsene Biofilm- Träger-Teilchen 5 gelangen über die Leitung 24 unter Beschleunigung gegen die Prallwand 20, so daß hier bereits der größte Teil der Biomasse abgelöst wird. Diese Biomasse kann durch die Durchbrechungen 21 der Prallwand 20 hindurchtreten, während es für die gereinigten Biofilm Träger-Teilchen 5 nicht möglich ist. Diese werden in verlangsamter Strömung gemäß Pfeil 33 im Niederführungskanal 23 nach unten geleitet, wobei die Strömung zusätzlich durch Einbauten 25 verlangsamt wird. Diese gereinigten Biofilm- Träger-Teilchen 5 sammeln sich im unteren Bereich des kegeligen Bodens 16 des Behälters 13 an und werden über die Einrichtung 31 von der Strömung in der Leitung 28 abgesaugt und damit in gereinigter Form über den Einlaufstutzen 10 dem Reaktionsraum 4 wieder zugeführt. Das gereinigte Abwasser gelangt über den Ablaufstutzen 18 und die Rückführleitung 26 zurück in das Fischbecken 27. Die dem Pfeil 33 entgegengesetzt gerichtete Strömung in dem der Prallwand 20 abgekehrten Teil des Reinigungsraums 12 bewegt sich gemäß Pfeil 34 nach oben, wobei die Strömung hier gegenüber der Strömung im Niederführungskanal 23 noch einmal verlangsamt ist, so daß keine Gefahr besteht, daß die gereinigten Biofilm-Träger-Teilchen 5 von dieser Aufwärtsströmung mitgenommen und über den Ablaufstutzen 18 ausgetragen werden.The pump 29 conveys the organically contaminated waste water via the line 28 from the fish tank 27 in the direction of the biofilm reactor 1 , it entering the reaction chamber 4 at the bottom in the region of the conical bottom 7 and the inlet connector 20 provided there. The built-in body 11 causes turbulence under strong turbulence, so that on the one hand a short-circuit flow through the reaction space 4 is avoided. The rising flow also fluidizes the biofilm carrier particles 5 on which biomass grows. Depending on the degree of vegetation, the relevant biofilm carrier particles rise further upward in the reaction space 4 . Particularly heavily overgrown biofilm carrier particles 5 accelerate against the baffle wall 20 via the line 24 , so that most of the biomass is already detached here. This biomass can pass through the openings 21 of the baffle 20 , while it is not possible for the cleaned biofilm carrier particles 5 . These are conducted downwards in a slowed flow according to arrow 33 in the downflow channel 23 , the flow being additionally slowed down by internals 25 . These cleaned biofilm carrier particles 5 accumulate in the lower region of the conical bottom 16 of the container 13 and are sucked off from the flow in the line 28 via the device 31 and thus returned to the reaction chamber 4 in a cleaned form via the inlet connection 10 . The cleaned wastewater flows back into the fish tank 27 via the outlet connection 18 and the return line 26 . The flow directed in the opposite direction to the arrow 33 in the part of the cleaning chamber 12 facing away from the baffle wall 20 moves upwards according to arrow 34 , the flow here being slowed down again compared to the flow in the downflow channel 23 , so that there is no danger that the cleaned biofilm Carrier particles 5 are carried along by this upward flow and are discharged via the outlet connection 18 .

Damit findet ein kontinuierlicher Kreislauf statt, in dem die aufgewachsene Biomasse von den Biofilm-Träger-Teilchen 5 kontinuierlich abgereinigt und die Teilchen in den Prozeß zurückgeführt werden. Der Reinigungsraum 12 stellt gleichsam eine Sedimentationsfalls dar.A continuous cycle thus takes place in which the grown biomass is continuously cleaned of the biofilm carrier particles 5 and the particles are returned to the process. The cleaning room 12 represents a sedimentation case.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 1 können die Behälter 2 und 13 baugleich ausgebildet sein.In the embodiment according to FIG. 1, the containers 2 and 13 can be constructed identically.

Die in Fig. 2 dargestellte Ausführungsform stimmt mit der Ausführungsform gemäß Fig. 1 weitgehend überein. Lediglich das Volumen des Reinigungsraums 12 ist hier kleiner ausgebildet und der Behälter 13 besitzt eine geringere Höhe.The embodiment shown in FIG. 2 largely corresponds to the embodiment according to FIG. 1. Only the volume of the cleaning space 12 is made smaller here and the container 13 has a lower height.

Bei der Ausführungsform des Biofilmreaktors 1 gemäß den Fig. 3 und 4 ist ein doppelwandiger Behälter 35 vorgesehen, in welchem koxial der Reaktionsraum 4 und als Ringraum der Reinigungsraum 12 untergebracht sind. Die Prallwand 20 ist hier zylinderförmig ausgebildet und es sind mehrere Leitungen 24 über den Umfang verteilt angeordnet. Der Niederführungskanal 23 ist als zylindrischer Ringraum ausgebildet. Infolge der koaxialen Bauweise gestaltet sich die Überführung der im Niederführungskanal 23 nach unten geführten, gereinigten Biofilm-Träger-Teilchen 5 besonders einfach. Der Reinigungsraum 12 kann oben offen ausgebildet sein.In the embodiment of the biofilm reactor 1 according to FIGS. 3 and 4, a double-walled container 35 is provided, in which the reaction space 4 is housed coaxially and the cleaning space 12 as an annular space. The baffle 20 is cylindrical in shape here and a plurality of lines 24 are arranged distributed over the circumference. The down duct 23 is designed as a cylindrical annular space. As a result of the coaxial construction, the transfer of the cleaned biofilm carrier particles 5, which are guided downwards in the downflow channel 23 , is particularly simple. The cleaning room 12 can be open at the top.

Die Ausführungsform der Fig. 5 und 6 kennzeichnet sich wieder durch achsparallele Bauweise, wobei der Behälter 2 mit seinem Reaktionsraum 4 zylindrisch ausgebildet ist, während der Behälter 13 mit dem Reinigungsraum 12 etwa rechteckigen Querschnitt aufweist, wie dies insbesondere aus Fig. 6 ersichtlich ist.The embodiment of FIGS. 5 and 6 is again characterized by an axially parallel design, the container 2 with its reaction space 4 being cylindrical, while the container 13 with the cleaning space 12 has an approximately rectangular cross section, as can be seen in particular from FIG. 6.

Das Ausführungsbeispiel der Fig. 7 und 8 verdeutlicht wiederum eine koaxiale Bauweise, bei der der Reinigungsraum 12 gleichsam im Reaktionsraum 4 angeordnet ist, wobei der Behälter 2 doppelwandig ausgebildet ist. Diese Bauart ist besonders vorteilhaft. Die Überführung der an der Prallwand 20 gereinigten Biofilm-Träger-Teilchen 5 in das untere Ende des Reaktionsraums 4 gestaltet sich besonders einfach. Der Boden 16 des Behälters 13 bildet hier gleichsam einen Einbaukörper und erbringt eine ähnliche Funktion wie der Einbaukörper 11 bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1. The embodiment of FIGS. 7 and 8 again illustrates a coaxial construction in which the cleaning space 12 is arranged in the reaction space 4 , as it were, the container 2 being of double-walled design. This design is particularly advantageous. The transfer of the biofilm carrier particles 5 cleaned on the baffle 20 into the lower end of the reaction space 4 is particularly simple. The bottom 16 of the container 13 here forms a built-in body, as it were, and performs a function similar to that of the built-in body 11 in the exemplary embodiment in FIG. 1.

BezugszeichenlisteReference list

1 = Biofilmreaktor
2 = Behälter
3 = Achse
4 = Reaktionsraum
5 = Biofilm-Träger-Teilchen
6 = Wandung
7 = Boden
8 = Deckel
9 = Stutzen
10 = Einlaufstutzen
11 = Einbaukörper
12 = Reinigungsraum
13 = Behälter
14 = Achse
15 = Wandung
16 = Boden
17 = Deckel
18 = Ablaufstutzen
19 = Auslaßstutzen
20 = Prallwand
21 = Durchbrechung
22 = Ende
23 = Niederführungskanal
24 = Leitung
25 = Einbauten
26 = Rückführleitung
27 = Fischbecken
28 = Leitung
29 = Pumpe
30 = Ventil
31 = Einrichtung
32 = Leitungsstück
33 = Pfeil
34 = Pfeil
35 = Behälter 1 = biofilm reactor
2 = container
3 = axis
4 = reaction space
5 = biofilm carrier particles
6 = wall
7 = floor
8 = lid
9 = nozzle
10 = inlet connection
11 = installation body
12 = cleaning room
13 = container
14 = axis
15 = wall
16 = floor
17 = lid
18 = drain connector
19 = outlet connection
20 = baffle
21 = breakthrough
22 = end
23 = down duct
24 = line
25 = internals
26 = return line
27 = fish tank
28 = line
29 = pump
30 = valve
31 = facility
32 = pipe section
33 = arrow
34 = arrow
35 = container

Claims

1. Biofilm reactor for the biological treatment of organically polluted wastewater, in particular from fish tanks, with a stretched, vertically arranged reaction chamber ( 4 ) which has a lower inlet ( 10 ) for the organically polluted wastewater and for receiving biofilm carrier particles ( 5 ) is intended with a cleaning device for the biofilm carrier particles ( 5 ) and with an upper outlet for the treated wastewater, characterized in that a cleaning chamber ( 12 ), also filled with wastewater, is provided as the cleaning device, in which a vertical Aligned and provided with openings ( 21 ) baffle ( 20 ) for separating biomass grown on the biofilm carrier particles ( 5 ) is arranged that the reaction space ( 4 ) and the cleaning space ( 12 ) are connected to each other in the upper region and that the outlet is arranged on the cleaning room ( 12 ) on the side facing away from the baffle.

2. Biofilm reactor according to claim 1, characterized in that the cleaning space ( 12 ) is provided in its lower region with a device ( 31 ) for returning cleaned biofilm carrier particles ( 5 ) into the reaction space ( 4 ).

3. Biofilm reactor according to claim 2, characterized in that the device ( 31 ) consists of an in the inlet line ( 28 ) to the reaction chamber ( 4 ) arranged injector nozzle, the waste water and cleaned biofilm carrier particles ( 5 ) from the cleaning room ( 12 ) sucked in and transferred into the reaction chamber ( 4 ).

4. Biofilm reactor according to one or more of claims 1 to 3, characterized in that the baffle ( 20 ) in the cleaning room ( 12 ) in the upper region adjoins walls of the cleaning room ( 12 ) and ends open in the lower region, so that the biofilm Carrier particles ( 5 ) are guided downwards in a downflow channel ( 23 ) thus formed, while the separated biomass can pass through the openings ( 21 ) in the baffle wall ( 20 ).

5. Biofilm reactor according to one or more of claims 1 to 4, characterized in that the baffle ( 20 ) in the cleaning room ( 12 ) is arranged so that the horizontal passage area of the corset guide channel ( 23 ) about 10% of the total horizontal area of the cleaning room ( 12 ) occupies.

6. Biofilm reactor according to one or more of claims 1 to 5, characterized in that internals ( 25 ) are provided for slowing down the flow in the downflow channel ( 23 ).

7. A biofilm reactor according to claim 1, characterized in that the reaction chamber ( 4 ) is connected to the cleaning chamber ( 12 ) via a line ( 24 ) or one or more pipe sections which have a cross section which accelerates the flow.

8. Biofilm reactor according to one or more of claims 1 to 7, characterized in that the reaction space ( 4 ) and the cleaning space ( 12 ) in two largely identical containers ( 2 , 13 ) with a cylindrical wall and conical lower bottoms ( 7 , 16th ) are arranged.

9. Biofilm reactor according to one or more of claims 1 to 7, characterized in that the reaction space ( 4 ) and the cleaning space ( 12 ) are housed concentrically to one another in a container ( 35 ).

10. Biofilm reactor according to claim 8 or 9, characterized in that in the conical lower bottom ( 7 ) of the reaction chamber ( 4 ) facing the inlet ( 10 ) a preferably spherical installation body ( 11 ) is provided for generating turbulence.