DE4441866A1 - Vorrichtung zum mehrstufigen anaeroben mikrobiellen Abbau organischer Substrate - Google Patents
Vorrichtung zum mehrstufigen anaeroben mikrobiellen Abbau organischer SubstrateInfo
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Description
Zum Abbau organischer Substrate, wie häusliche, industrielle und landwirtschaftliche
Abwässer oder Abprodukte der Biotechnologie und Pharmaindustrie, werden meist
einstufige Bioreaktoren oder aerobe Belebungsverfahren eingesetzt. Die Nachteile dieser
Verfahren sind neben einer langen Verweilzeit zum Abbau der Abwässer in der Anlage ein
hoher schwer entwässerbarer Schlammanfall, sowie eine nicht unwesentliche
Geruchsbelästigung der Umgebung durch Abgase.
Abwässer mit Mischsubstraten aus leicht abbaubaren Kohlehydraten bis zu schwer
abbaubaren ringförmigen Kohlenwasserstoffen und Eiweißen erfordern einen stufenweisen
enzymatischen Aufschluß der Substratanteile durch wechselnde spezialisierte
Mikrobengemeinschaften mit gegenseitiger Konkurrenz. Die dazu erforderlichen
mehrstufigen Reaktoren sind aufwendig und teuer und benötigen eine umfangreiche
Regelung oder Bedienung.
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum mehrstufigen anaeroben
biologischen Abbau organischer Substrate in einem kompakten Reaktor. Dabei wird der
Vorteil anaerober Prozesse mit einem bis zu siebenfach schnelleren Abbau und einem
Restschlammanfall von nur etwa 10% gegenüber aeroben Verfahren genutzt. Es ist ein
weitgehend selbstregulierendes System, das zwar mehrstufig, aber in einem Reaktor abläuft
und alle Anforderungen mehrstufiger Reaktoren, wie Substratdosierung,
Abproduktabführung, Biomasseernte, Abbau von umsatzhemmenden Diffusionsbarrieren,
Distanz zu konkurrierenden Bakterienarten, Gewährleistung im Prozeßablauf steigender
Forderung an Aufwuchsfläche, Verweilzeit und Temperatur erfüllt.
Anhand beigefügter Zeichnung soll der Erfindungsgedanke näher erläutert werden.
In einem Behälter in Form einer Wanne A befinden sich zwei Scheiben B aus Metall oder
einem anderen geeigneten Metall, die auf den beiden einander zugewandten Flächen mit
einer saugfähigen Schwammschicht C, vorzugsweise einem elastischen offenporigem
Schaumstoff aus Polyurethan oder ähnlichem versehen sind. Die Scheiben sind auf einer
Hohlwelle D gelagert, die auf der Unterseite perforiert ist und den Zulauf des abzubauenden
Substrats darstellt. Durch den Überlauf E ist gewährleistet, daß der Flüssigkeitsspiegel des
Substrats immer so hoch gehalten wird, das die Scheiben B zur Hälfte eintauchen. In Höhe
des Flüssigkeitsspiegels sind zwei drehende Quetschwalzen F angebracht. Die beiden
Scheiben B werden durch einen geeigneten Antrieb in gegenläufige langsame Rotation
versetzt. Durch die Quetschwalzen wird die Schwammschicht C in Höhe der Oberfläche der
Substratflüssigkeit zusammengepreßt, so daß beim Austauchen die Flüssigkeit
ausgequetscht und beim Eintauchen Flüssigkeit aufgesaugt wird.
Im folgenden wird der Prozeßablauf dargestellt.
Das abzubauende Substrat, z. B. zu reinigendes Abwasser, wird durch die Hohlwelle D dem
Reaktor zugeführt und tritt durch die Perforation der Hohlwelle im Zentrum der Scheiben in
die Reaktorwanne aus, wird durch die Schwammschicht aufgesogen und untergetaucht.
durch die im Porenraum des Schwammes im zentralen Teil der Scheiben angesiedelten
Mikroben werden besonders die leicht aufschließbaren Kohlenhydrate abgebaut. Nach einer
halben Umdrehung der Scheiben wird die Flüssigkeit ausgequetscht und von der
gegenüberliegenden gegenläufigen Schwammscheibe wieder aufgesogen. Durch das aus der
Hohlwelle D nachfließende Abwasser wandert das in den Schwammporen befindliche
Substrat nach jeder Halbumdrehung etwas weiter nach außen und gelangt in den Bereich
von Mikrobengemeinschaften, die auf schwerer abbaubare Substratanteile spezialisiert sind.
Beim Passieren der Ausquetschwalzen wird im Schwammgefüge eine hohe mechanische
Turbulenz und Spülwirkung ausgelöst, bei der Stoffwechselendprodukte und tote Biomasse
ausgeschwemmt werden. An der Oberfläche des erneut aufsaugenden gegenüberliegenden
Aufwuchsträgersegments werden diese Abproduktflocken an der Oberfläche zurückgehalten
und das teilabgebaute Substratfiltrat gegen eine veränderte Mikrobengemeinschaft mit
weitergehendem Substrataufschlußvermögen exponiert. Je weiter außen der Abbau erfolgt,
um so größer ist die verfügbare Aufwuchsträgerfläche, um so geringer die Mikrobendichte,
um so größer die Artenvielfalt infolge geringerem Konkurrenzdruckes um so höher die
Substrattemperatur infolge exothermer Reaktionsabläufe. Bei der aufgezeigten Prozeßfolge
werden die Grundsubstanzen organischer Substrate, wie Kohlenstoff-, Wasserstoff-,
Stickstoff- und Schwefelverbindungen weitestgehend als gasförmige Verbindungen
eliminiert.
Damit sind bei optimaler Regelung des Substratdurchsatzes und der Scheibendrehzahl alle
Voraussetzungen für einen weitestgehenden Substratumsatz durch die vorliegende
Erfindung gegeben.
Claims (5)
1. Vorrichtung zum mehrstufigen anaeroben mikrobiellen Abbau organischer Substrate,
dadurch gekennzeichnet, daß in einem Reaktorgehäuse zwei oder mehr Scheiben mit einem
elastischen, saugfähigen Aufwuchsträger versehen auf einer perforierten Hohlwelle
angeordnet sind und durch einen geeigneten Antrieb in jeweils gegenläufige Drehung
versetzt werden, wobei die Scheiben bis zur Hälfte in das abzubauende flüssige Substrat
eintauchen und durch zwischen den Scheiben angebrachte Quetschwalzen die
Aufwuchsträger beim Auftauchen ausgequetscht werden, während die gegenüberliegende
Scheibe das ausgequetschte Substrat aufsaugt und damit eintaucht.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das abzubauende Substrat
über die perforierte Hohlwelle zugeführt und durch die gegenläufigen Scheiben und das
abwechselnde Ausquetschen und Aufsaugen pendelnd nach außen transportiert wird.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich durch das
pendelnd nach außen geführte Substrat auf den Aufwuchsträgerscheiben radial
unterschiedliche Mikrobengemeinschaften ansiedeln und das Substrat stufenweise abbauen.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß durch das
intervallmäßige Ausquetschen des Aufwuchsträgers partikuläre Verunreinigungen, gebildete
Flocken und umsatzhemmende Diffusionsbarrieren abfiltriert und in der Gasse zwischen den
Scheiben nach außen abgeführt werden.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die atmosphärische
Sauerstoffnachlieferung unterbrochen wird durch die stauspiegelbegrenzende Lage der
Quetschwalzen und die Verlagerung des frischen Substrats in den Porenraum der
Aufwuchsträger.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19944441866 DE4441866A1 (de) | 1994-11-17 | 1994-11-17 | Vorrichtung zum mehrstufigen anaeroben mikrobiellen Abbau organischer Substrate |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19944441866 DE4441866A1 (de) | 1994-11-17 | 1994-11-17 | Vorrichtung zum mehrstufigen anaeroben mikrobiellen Abbau organischer Substrate |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE4441866A1 true DE4441866A1 (de) | 1996-05-23 |
Family
ID=6534061
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19944441866 Withdrawn DE4441866A1 (de) | 1994-11-17 | 1994-11-17 | Vorrichtung zum mehrstufigen anaeroben mikrobiellen Abbau organischer Substrate |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE4441866A1 (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1260485A1 (de) * | 2001-05-25 | 2002-11-27 | Grundfos A/S | Vorrichtung zur biologischen Fluidbehandlung |
-
1994
- 1994-11-17 DE DE19944441866 patent/DE4441866A1/de not_active Withdrawn
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1260485A1 (de) * | 2001-05-25 | 2002-11-27 | Grundfos A/S | Vorrichtung zur biologischen Fluidbehandlung |
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