DE4316934A1

DE4316934A1 - Bioreaktor-Festbett mit einer sich ändernden Bettzustandsgröße

Info

Publication number: DE4316934A1
Application number: DE4316934A
Authority: DE
Inventors: Hans Dieter Dipl Ing Stelzer; Klaus Dipl Ing Krueger; Willi Prof Dr Ing Neumann
Original assignee: HOELZEMANN METALLVERARBEITUNG
Current assignee: HOELZEMANN METALLVERARBEITUNG
Priority date: 1993-05-21
Filing date: 1993-05-21
Publication date: 1994-11-24

Description

Die Erfindung betrifft ein Bioreaktor-Festbett mit einer sich ändernden Bettzustandsgröße, bei dem eine gezielte Verän derung der Bettzustandsgröße in Durchströmrichtung vorgesehen ist und dem eine Trägermaterial-Packungsdichte zugeordnet ist.

Bei einem bekannten (DE-OS 42 35 084) Bioreaktor-Festbett dieser Art ist die sich in Durchströmrichtung ändernde Bett zustandsgröße der durchströmte Querschnitt des Bettmaterials. Dies setzt eine entsprechende Gestaltung eines das Trägerma terial aufnehmenden Gehäusemantels des Bioreaktor-Festbettes voraus. Die erwünschte Änderung der Bettzustandsgröße läßt sich also bei einem einen gleichbleibenden Querschnitt auf weisenden Gehäusemantel nicht ohne weiteres vorsehen. Dieses Festbett wird mit einer über die Schütthöhe konstanten Packungsdichte bzw. äußere Porosität bzw. ungeordneten Schüttung oder Packung verwirklicht. Gegenwärtig werden Fest betten mit konstantem Bettquerschnitt als über die Betthöhe volumenbeständig angesehen. Bei dem bekannten Festbett lassen sich Dispersionen, d. h. Abweichungen vom idealen Strömungs verhalten feststellen, welche den erwünschten Stoffübergang zwischen dem Festbett und dem durchströmenden Fluidum beein trächtigen.

Eine Aufgabe der Erfindung ist es nun, ein Bioreaktor-Fest bett der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem der Stoffübergang unabhängig vom Querschnitt des Festbettes ver bessert ist. Das erfindungsgemäße Bioreaktor-Festbett ist, diese Aufgabe lösend, dadurch gekennzeichnet, daß die sich in Durchströmrichtung ändernde Bettzustandsgröße die Packungs dichte ist.

Es läßt sich nämlich der Stoffübergang zwischen durchströmen dem Fluidum und Festbett verbessern, indem Dispersionen im Festbett in Durchströmrichtung durch eine gezielte Änderung der Packungsdichte bzw. des Zwischenraumvolumens bzw. der äußeren Porosität des Trägermaterials verhindert werden. Durch die erfindungsgemäße Verteilung bzw. Anordnung des Trä germaterials bzw. der Füllkörper werden das Expansionsstreben eines das Festbett durchströmenden Gases berücksichtigt und so die Dispersionen vermieden. Es sind bei dem Bioreaktor- Festbett in Strömungsrichtung des Gases die äußere Porosität, das Zwischenraumvolumen und die Packungsdichte des Träger materials geändert.

Die Änderung der Packungsdichte des Trägermaterials über die durchströmte Höhe des Festbettes erfolgt in Durchströmrich tung in der Regel in Abhängigkeit von der Gasgeschwindigkeit und dem Druckgradienten über dem Festbett bzw. der Schüttung. Durch die erfindungsgemäß angeordnete bzw. gestaltete Schüttung bzw. Packung des Trägermaterials bzw. der Füllkör per wird für das durchströmende Gas eine konstante bzw. quasi konstante Verweilzeitverteilung über das Festbett hin erreicht.

Besonders zweckmäßig und vorteilhaft ist es, wenn die Packungsdichte in Durchströmrichtung kontinuierlich abnimmt. Diese kontinuierlich zunehmende äußere Porosität ergibt, bei einem in der Regel über die Betthöhe gleichbleibenden Bett querschnitt, zumeist die angestrebte Verbesserung in prak tisch brauchbarer Weise.

In der Zeichnung ist eine bevorzugte Ausführungsform der Er findung dargestellt, und zwar im Schnitt ein Bioreaktor-Fest bett mit einer sich ändernden Bettzustandsgröße.

Das Bioreaktor-Festbett 1 gemäß Zeichnung befindet sich auf einem durchlässigen Boden 2 eines Gehäusemantels 3, der oben von einer durchlässigen Decke abgeschlossen ist. Es wird unten zu reinigendes Fluidum, z. B. Gas, über einen Kanal 5 zugeführt und oben gereinigtes Fluidum über einen Kanal 6 ab geführt. Es wird ein biologisches Gasreinigungsverfahren mit Naturstoffen wie Torf oder Kompost als Trägermaterial durch geführt. Den Naturstoffen sind zur Strukturverbesserung Zuga ben an Blähton, Styropor oder Aktivkohle beigemischt. Das Festbett 1 und der Gehäusemantel 2 weisen über die Höhe gleichbleibenden Querschnitt auf.

In dem Festbett 1 wird mit einem Durchmesser von 150 mm und einer Betthöhe bzw. Schüttschichthöhe von 1000 mm eine Trä germaterial- bzw. Füllkörperschüttung realisiert, bei der ein Gasvolumendurchsatz von 4 Nm³/h bzw. eine spezifische Reak torflächenbelastung von 225 Nm³/(m²h) erfolgt. Die Gestaltung der Füllkörperschüttung ist derart erfolgt, daß die äußere Porosität sich von der Anströmseite des Festbettes her konti nuierlich von 0,58 über die Betthöhe bis zu einem Wert von 0,8 vergrößert. Durch entsprechend durchgeführte Messungen der Verweilzeiten des Gases wird der Effekt des verbesserten Stoffübergangs sowie ein entsprechendes Verweilzeitverhalten des Gases nachgewiesen.

Claims

1. Bioreaktor-Festbett mit einer sich ändernden Bettzustands größe, bei dem eine gezielte Veränderung der Bettzustandsgröße in Durchströmrichtung vorgesehen ist und dem eine Trägermate rial-Packungsdichte zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die sich in Durchströmrichtung ändernde Bettzustands größe die Packungsdichte ist.

2. Bioreaktor-Festbett nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß die Packungsdichte in Durchströmrichtung konti nuierlich abnimmt.