DE69317536T2 - Wärmedruckgerät - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft Thermodruckvorrichtungen und insbesondere den Aufbau von Mitteln zur Zuführung von Gegenständen hinter einen Thermodruckkopf zum Drucken von Bildern auf die Gegenstände. Die Zuführmittel sind insbesondere zur Verwendung von Frankiermaschinen zur Zuführung von Poststücken hinter einen Thermodruckkopf bestimmt.
• Häufig sind Frankiermaschinen vorgeschlagen worden, bei denen Thermodruckköpfe zum Drucken von Frankierbildern auf Poststücke verwendet werden. Die Thermodruckköpfe schließen eine Mehrzahl von Thermodruckelementen ein, die in einer Reihe angeordnet sind, die sich transversal zur Zuführrichtung der Poststücke erstreckt. Ein Thermotintenübertragungsband, welches einen rückwärtigen Film aufweist, der eine Tintentransferschicht trägt, wird zwischen die Thermodruckelemente und die Poststücke zugeführt, wobei der rückwärtige Film in Kontakt mit den Thermoelementen ist und die Tintenschicht in Kontakt mit der Oberfläche der Poststücke ist. Eine selektive Beheizung der Thermoelemente ist, wenn ein Poststück hinter die Elemente zugeführt wird, wirksam, um selektiv Tinte auf das Poststück zu übertragen und Reihe für Reihe ein Frankierbild auf dem Poststück aufzubauen. Das Thermodrucken macht es erforderlich, daß das Tintentransferband in Wärmeübertragungsbeziehung mit den Thermoelementen aufrechterhalten wird und daß die vordere Oberfläche des Poststückes, welches das Frankierbild empfangen soll, in Tintentransfereingriff mit der Tintenschicht gehalten wird. Dementsprechend ist bei bekannten Konstruktionen einer Frankiermaschine, die einen Thermodruckkopf und ein Thermotransfertintenband verwendet, eine Rolle gegenüberliegend zu den Druckelementen angeordnet, und diese wendet Druck auf eine hintere Oberfläche des Poststückes an, um sicherzustellen, daß die erforderliche Wärmetransferbeziehung zwischen dem Band und den Thermoelementen und der erforderliche Tintentransfereingriff zwischen dem Poststück und der Tintenschicht während des Druckens aufrechterhalten wird. Die Rolle ist so konstruiert, daß sie elastisch deformierbar ist, oder sie ist auf einem schwenkbaren Gestell befestigt, welches es der Rolle erlaubt, sich zu und weg von den Thermoelementen zu bewegen, um diese für Poststücke verschiedener Dicke anzupassen.
• Erfindungsgemäß ist eine Thermodruckvorrichtung mit einem Gehäuse, einem Zuführbett für ein druckempfangenes Medium auf dem Gehäuse, einem Thermodruckkopf, der Thermodruckelemente einschließt und fest auf dem Gehäuse in räumlichem Abstand zu dem Zuführungsbett angeordnet ist, und mit einer Druckrolle vorgesehen, die drehbar gegenüberliegend zu den Thermodruckelementen angeordnet ist, wobei die Druckrolle zu und von den Druckelementen bewegbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckrolle eine zylindrische Form mit einem zylindrischen Oberflächenbereich und einem ebenen Oberflächenbereich aufweist, wobei der ebene Oberflächenbereich im wesentlichen koplanar mit dem Zuführbett vor einem Druckvorgang ist, um einer Führungskante des druckempfangenen Mediums zu erlauben, zwischen den ebenen Oberflächenbereich und den Druckkopf einzutreten, und daß Antriebsmittel vorgesehen sind, die betätigbar sind, um die Druckrolle zu drehen, um die zylindrische Oberfläche in Reibungseingriff mit dem druckempfangenen Medium zu bringen und dabei das druckempfangene Medium hinter die Thermodruckelemente des Thermodruckkopfes in Druckbeziehung mit den Thermodruckelementen zu bringen.
• Eine Ausführungsform der Erfindung wird nachfolgend beispielhaft mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben, in denen:
• Fig. 1 eine Vorderansicht im Schnitt eines Mechanismus zur Zuführung von Poststücken ist,
• Fig. 2 eine Schnittansicht gemäß der Linie 2-2 der Fig. 1 des Zuführmechanismus ist,
• Fig. 3 eine Rückansicht entlang der Linie 3-3 der Fig. 2 ist und
• Fig. 4 eine Ansicht ähnlich der Fig. 1 ist, die ein zugeführtes Poststück zeigt.
• Mit Bezugnahme zunächst auf die Figuren 1, 2 und 3 der Zeichnungen weist eine Druckvorrichtung einer Frankiermaschine ein Hauptgehäuse 10 mit einer Grundfläche 11 und Seitenwänden 12, 13 auf. Ein Zuführbett 14 für Poststücke erstreckt sich über die Oberseite des Gehäuses von der oberen Kante der Seitenwand 12 zur oberen Kante der Seitenwand 13. Eine rechtwinklige Öffnung 15 ist in einem zentralen Teil des Zuführbettes vorgesehen und eine weitere Öffnung 16 ist benachbart zur Seitenwand 13 in dem Zuführbett vorgesehen. Eine Führung 52 für Poststücke erstreckt sich entlang einer hinteren Kante des Zuführbettes 14.
• Eine Druckrolle 17 ist auf einer Welle 18 angeordnet und drehbar relativ zu der Welle. Die Welle 18 ist drehbar von Seitenarmen 19 eines Gestelles getragen, welches an Trennwänden 41, 42 des Hauptgehäuses 10 durch Schwenklager 20 angelenkt ist. Die Seitenarme des Gestelles sind fest durch ein Querelement 21 miteinander verbunden, das in Figur 1 durch eine unterbrochene Linie dargestellt ist. Die Druckrolle 17 ist so angeordnet, daß sie sich durch die Öffnung 15 im Zuführbett 14 erstreckt. Ein Thermodruckkopf 22, der ein Substrat 23 aufweist, welches eine Mehrzahl von Thermodruckelementen 24 trägt, die sich in einer Reihe erstrecken, ist (wie in Figur 1 dargestellt) über und räumlich getrennt vom Zuführbett 14 angeordnet.
• Der Thermodruckkopf ist so angeordnet, daß die Reihe der Thermodruckelemente 24 sich transversal zum Zuführbett und parallel zur Drehachse der Druckrolle erstreckt und in Flucht mit der Achse der Druckrolle ist. Eine Auswurfrolle 25 ist auf einer Welle 51 angeordnet, die drehbar von den Seitenarmen 19 des Gestelles benachbart zur Seitenwand 13 des Gehäuses getragen ist. Federmittel (nicht dargestellt), die auf das Gestell einwirken, sind vorgesehen, um das Gestell so zu beaufschlagen, daß es sich in Uhrzeigerrichtung verschwenkt und dabei die Druckrolle gegen den Druckkopf drückt. Die Druckrolle 17 hat eine teilweise zylindrische Oberfläche 26 und eine ebene Oberfläche 27 und hat somit eine angenäherte "D"-Querschnittform. Anfangs vor Ausführung einer Frankierdruckoperation hat die Druckrolle eine Dreh- Orientierung derart, daß ihre ebene Oberfläche 27 parallel zum Zuführbett 14 ist und Halter (nicht dargestellt) begrenzen die Schwenkbewegung des Gestelles in Uhrzeigerrichtung derart, daß die ebene Oberfläche 27 der Druckrolle in gleicher Ebene wie die Oberfläche des Zuführbettes liegt. Wenn ein Poststück 28 auf dem Zuführbett angeordnet wird, mit einer oberen Kante des Poststückes in Eingriff mit der Führung 52 und einem Führungsende 44 des Poststückes benachbart zur Druckrolle angeordnet, treiben Antriebsmittel (die nachfolgend beschrieben werden) die Druckrolle an, um sich in Uhrzeigerrichtung zu drehen, wie durch den Pfeil 29 angedeutet. Federn 43 drücken das Poststück gegen die Druckrolle 17, so daß eine Reibung zwischen der Oberfläche der Druckrolle und dem Poststück wirksam ist, um das Poststück in Richtung des Pfeiles 30 hinter die Thermodruckelemente gegen die Auswurfrolle 25 zu führen, wie in Figur 3 dargestellt.
• Ein Thermotransfertintenband, welches aus Klarheitsgründen in den Zeichnungen nicht dargestellt ist, erstreckt sich entlang eines Weges zwischen dem Poststück und den Druckelementen des Druckkopfes. Während der Zuführung des Poststückes durch die Druckrolle gerät die obere Oberfläche des Poststückes in Kontakt mit einer Tintenschicht auf dem Thermotransfertintenband und zieht das Tintenband entlang mit dem Poststück. Entsprechend der Dicke des Poststückes entfernt das Poststück die Druckrolle weg vom Druckkopf und das Gestell weg von seiner Grenzposition gegen die Kraft der Fedem, die auf das Gestell wirken. Dadurch drücken die Federn die Druckrolle, um den Reibungseingriff mit dem Poststück aufrechtzuerhalten und um den Eingriff des Poststückes mit der Tintenschicht und den Eingriff des Bandes mit den Druckelementen aufrechtzuerhalten. Während der Zuführung des Poststückes durch Drehung der Druckrolle werden die Thermodruckelemente selektiv und wiederholt erhitzt, um Tinte von der Tintenschicht des Thermotransfertintenbandes zum Drucken eines Druckbildes Reihe für Reihe auf das Poststück zu über tragen. Die selektive und wiederholte Betätigung der Thermodruckelemente des Thermodruckkopfes ist bekannt und bildet keinen Teil der erfindungsgemäßen Substanz der vorliegenden Erfindung und wird deshalb nicht im Detail beschrieben. Nach Passieren des Druckkopfes wird das Führungsende des Poststückes in einem Spalt zwischen der Auswurfrolle 25 und einer kooperierenden Leerlaufrolle 31 empfangen. Wie nachfolgend beschrieben, wird die Auswurfrolle durch die Antriebsmittel für die Druckrolle angetrieben und fördert das Poststück weiter und wirft es dann aus dem Zuführbett der Frankiermaschine heraus.
• Mit Bezugnahme auf die Figuren 2 und 4 werden nun die Antriebsmittel zum Drehen der Druckrolle und der Auswurfrolle zum Fördern und Auswerfen des Poststückes beschrieben. Ein Antriebsmotor 32 und ein Getriebe 33 ist auf einem Seitenarm 19 des Gestelles angeordnet. Der Motor treibt über das Getriebe eine Ausgangswelle 34 an. Ein erstes Zahnrad 35 ist an der Ausgangswelle befestigt und treibt durch eine Einwegkupplungsanordnung ein zweites Zahnrad 36 an. Das zweite Zahnrad 36 kämmt mit einem dritten Zahnrad 37, das an der Welle 18 der Druckrolle 17 befestigt ist. Das dritte Zahnrad 37 hat einen Bereich 38 ohne Zähne und vor dem Beginn des Antriebes der Druckrolle ist der Bereich 38 in Flucht mit dem zweiten Zahnrad 36. Dementsprechend ist der Antriebsmotor mit dem Bereich 38 in Flucht mit dem zweiten Zahnrad 36 unfähig, einen Antrieb über das zweite Zahnrad zum dritten Zahnrad zum Antreiben der Druckrollenwelle zu übertragen.
• Ein Betätigungselement 39 ist an der Welle 18 befestigt und erstreckt sich radial von der Welle durch einen Schlitz 40 in der Druckrolle, so daß ein freies Ende des Betätigungselementes aus der ebenen Oberfläche 27 der Druckrolle hervorsteht, und somit steht in der Anfangsposition der Druckrolle das Betätigungselement über die Oberfläche des Zuführbettes 14 hervor, wie in Figur 1 dargestellt. Die radiale Länge des Betätigungselementes ist annähernd gleich dem Radius der zylindrischen Oberfläche 26. Der Schlitz hat eine größere winkelförmige Erstreckung als das Betätigungselement, so daß das Betätigungselement eine begrenzte Freiheit für eine winkelförmige Bewegung innerhalb des Schlitzes hat. Anfangs vor der Betätigung des Antriebsmotors liegt das Betätigungselement gegen ein hinteres Ende 45 des Schlitzes und wird in diese Position durch elastische Mittel gedrückt (nicht dargestellt). Wenn ein Poststück auf dem Zuführbett angeordnet und entlang des Bettes bewegt wird, kommt das Führungsende 44 des Poststückes in Eingriff mit dem Betätigungselement und schwenkt das Betätigungselement relativ zur Druckrolle zusammen mit der Druckrollenwelle 18 um die Achse der Welle 18. Diese Verschwenkung der Welle 18 verursacht eine ähnliche winkelförmige Drehbewegung des dritten Zahnrades 37, um die Zähne des dritten Zahnrades in Kämmeingriff mit dem zweiten Zahnrad 36 zu bringen. Die Einwegkupplung zwischen dem ersten und zweiten Zahnrad erlaubt eine Drehung des zweiten Zahnrades 36, wenn die Zähne des dritten Zahnrades 37 in Kämmkontakt mit dem zweiten Zahnrad 36 gebracht worden sind.
• Eine Tachometersensorscheibe 46 ist an der Welle 18 befestigt und Schlitze 47 auf der Scheibe werden von einer Sensorvorrichtung 48 abgetastet. Eine Verschwenkung der Welle 18, die aus dem Eingriff des Führungsendes des Poststückes mit dem Betätigungselement resultiert, verursacht eine Drehung der Sensorscheibe 46 und somit der Schlitze 47, die sich relativ zur Sensorvorrichtung 48 bewegen. Als Resultat gibt die Sensorvorrichtung 48 ein Signal aus, welches eine Energieversorgung des Antriebsmotors 32 initiiert. Dementsprechend treibt das zweite Zahnrad 36, das nun in Kämmkontakt mit dem dritten Zahnrad 37 steht, das dritte Zahnrad 37 und die Welle 18 an. Das Betätigungselement 39 wird von der Welle 18 in Richtung des Pfeiles 29 gedreht und nach Eingriff des Betätigungselementes mit dem Führungsende 49 des Schlitzes 40 wird der Antrieb durch das Betätigungselement der Druckrolle übermittelt. Wenn die Welle 18 sich um eine vollständige Umdrehung gedreht hat, ist der Bereich 38 des dritten Zahnrades 37 wieder in Flucht mit dem zweiten Zahnrad 36, so daß der Antrieb der Welle 18 beendet wird. Rastmittel (nicht dargestellt) sind vorgesehen, um die Druckrolle in ihrer Ausgangsposition zu halten, in welcher die ebene Fläche in Flucht mit dem Zuführbett ist, und um den Bereich 38 ohne Zähne des dritten Zahnrades 37 in Flucht mit dem zweiten Zahnrad 36 zu halten. Das Betätigungselement ist so ausgebildet, daß es fähig ist, sich in eine ebene Position mit dem Zuführbett zu verbiegen, bis das Poststück bis zu einem Maße zugeführt worden ist, welches für das hintere Ende des Poststückes ausreicht, um das Betätigungselement freizumachen. Das Betätigungselement nimmt dann wieder seine Anfangsposition ein, um einen Eingriff durch die Führungskante des nächsten Poststückes zu erwarten.
• Ein viertes Zahnrad 50, das an der Welle 51 der Auswurfrolle 25 befestigt ist, kmmt mit dem ersten Zahnrad 35, und wenn somit der Antriebsmotor mit Energie versorgt wird, wird die Auswurfrolle angetrieben. Die Energieversorgung des Antriebsmotors wird nach Beendigung des Antriebes der Druckrollenwelle 18 fortgesetzt, bis das Poststück aus dem Spalt zwischen der Auswurfrolle und der Leerlaufrolle ausgeworfen worden ist.
• Die Auswurfrolle 25 weist einen im wesentlichen festen zylindrischen Körper 53 und einen elastisch deformierbaren äußeren Bereich 54 auf, um Poststücke unterschiedlicher Dicke zwischen der Auswurfrolle 25 und der Leerlaufrolle 31 aufnehmen zu können.
• Die Federn 43 sind auf einem Stützelement 55 angeordnet, das schwenkbar am Gehäuse befestigt ist. Das Stützelement 55 ist mittels eines Verbindungsarmes 56 mit dem Gestell gekoppelt, an dem die Druckrolle befestigt ist. Der Verbindungsarm 56 ist wirksam, um das Stützelement zu schwenken, um die Federn weiter vom Zuführbett weg anzuheben, wenn das Gestell in einem relativ großen Maße aufgrund dicker Poststücke entfernt wird, die zuzuführen sind.
• Auch wenn der Zuführmechanismus für Gegenstände, die von einem Thermodruckkopf bedruckt werden, in bezug auf seine Verwendung in einer Frankiermaschine beschrieben worden ist, ist es offensichtlich, daß dieser Mechanismus auch verwendet werden kann für die Zuführung von anderen Gegenständen als Poststücken in einer Vorrichtung anders als in einer Frankiermaschine. Dementsprechend sind die Bezugnahmen auf Poststücke und Frankiermaschinen nur als Beispiele verwendet worden und sind nicht zu verstehen als Beschränkung der Erfindung.

Claims (9)

1. Thermodruckvorrichtung mit einem Gehäuse (12), einem Zuführbett (14) für ein druckempfangenes Medium (28) auf dem Gehäuse, einem Thermodruckkopf (22), der Thermodruckelemente (24) einschließt und fest auf dem Gehäuse in räumlichem Abstand zu dem Zuführbett angeordnet ist, und mit einer Druckrolle (17), die drehbar gegenüberliegend zu den Thermodruckelementen angeordnet ist, wobei die Druckrolle zu und von den Druckelementen bewegbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckrolle (17) eine zylindrische Form mit einem zylindrischen Oberflächenbereich (26) und einem ebenen Oberflächenbereich (27) aufweist, wobei der ebene Oberflächenbereich (27) im wesentlichen koplanar mit dem Zuführbett (14) vor einem Druckvorgang ist, um einer Führungskante (44) des druckempfangenen Mediums (28) zu erlauben, zwischen den ebenen Oberflächenbereich (27) und den Druckkopf (22) einzutreten, und daß Antriebsmittel (32,33,34,36,37,18) vorgesehen sind, die betätigbar sind, um die Druckrolle zu drehen, um die zylindrische Oberfläche in Reibungseingriff mit dem druckempfangenen Medium zu bringen und dabei das druckempfangene Medium hinter die Thermodruckelemente des Thermodruckkopfes in Druckbeziehung mit den Thermodruckelementen zu bringen.

2. Thermodruckvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Antriebsmittel (32,33,34,36,37,18) ein erstes Zahnrad (36), das mit einem Antriebsmotor (32) gekoppelt ist, und ein zweites Zahnrad (37) aufweisen, das mit der Druckrolle gekoppelt ist, wobei das zweite Zahnrad (37) Zähne, die am Umfang desselben angeordnet sind, und einen Umfangsbereich (38) ohne einen Zahn aufweist, wobei das zweite Zahnrad (37) vor einem Druckvorgang mit diesem Umfangsbereich (38) in Ausrichtung mit dem ersten Zahnrad (36) orientiert ist, so daß das erste Zahnrad unfähig ist, eine Antriebsverbindung zu dem zweiten Zahnrad herzustellen, und wobei Betätigungsmittel (39) vorgesehen sind, die betätigbar sind in Antwort auf die Gegenwart der Führungskante (44) des druckempfangenen Mediums benachbart zu der Druckrolle, um das zweite Zahnrad (37) um einen Winkel zu drehen, der ausreicht, um das Zahnrad in Kämmverbindung mit dem ersten Zahnrad (36) zu bringen, um dem ersten Zahnrad zu ermöglichen, den Antrieb über das zweite Zahnrad zur Druckrolle zu übertragen.

3. Thermoddruckvorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Druckrolle (17) auf einer Welle (18) drehbar zu dieser angeordnet ist, wobei das zweite Zahnrad (37) an dieser Welle befestigt ist und wobei die Betätigungsmittel (39) ein Element (39) einschließen, das an der Welle (18) befestigt ist und sich radial von dieser Welle erstreckt, um sich über den ebenen Bereich (27) der Druckrolle hinaus zu erstrecken, wobei das Element (39) durch die Führungskante (44) des druckempfangenen Mediums (28) in Eingriff bringbar ist, um die Drehung des Elementes (39), der Welle (18) und des zweiten Zahnrades (37) zu bewirken und dabei das zweite Zahnrad (37) in Kämmverbindung mit dem ersten Zahnrad (36) zu bringen, wobei Anschlagmittel (49) auf der Druckrolle (17) vorgesehen sind, die von dem Element (39) in Eingriff gebracht werden, um den Antrieb von dem Element (39) auf die Druckrolle (17) zu übertragen.

4. Thermodruckvorrichtung nach irgendeinem vorangehenden Anspruch, wobei eine angetriebene Auswurfrolle (25) zum Auswerfen des druckempfangenen Mediums (28) aus der Druckvorrichtung vorgesehen ist.

5. Thermodruckvorrichtung nach irgendeinem vorangehenden Anspruch, wobei die Druckrolle (17) in einem Gestell (19) getragen ist, das relativ zum Gehäuse schwenkbar ist.

6. Thermodruckvorrichtung nach Anspruch 5, wobei Federmittel vorgesehen sind, die auf das Gestell einwirken, um die Druckrolle gegen den Thermodruckkopf zu drücken.

7. Thermodruckvorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, wobei die Auswurfrolle (25) von dem Gestell (19) getragen ist und von einem dritten Zahnrad (50) angetrieben wird, das mit dem ersten Zahnrad (36) kämmt.

8. Thermodruckvorrichtung nach Anspruch 7, wobei eine Leerlaufrolle (31) vorgesehen ist, die mit der Auswurfrolle (25) ein Klemmelement zum Aufnehmen des druckempfangenen Mediums bildet.

9. Thermodruckvorrichtung nach Anspruch 7, wobei der Antriebsmotor (32) von dem Gestell (19) getragen ist. wichtigen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Abgas-Rezirkulation zum Sammeln und Rückführen flüchtiger Kohlenwasserstoffe zum Reaktorsystem für die Behandlung verwendet. Die meisten aromatischen Kohlenwasserstoffe können in einem kontinuierlichen Durchlaufsystem bioabgebaut werden, vorausgesetzt, daß die Verweilzeit in Kontakt mit den Mikroben größer als die minimal zulässige kinetische Rate der Zersetzung (i. e. gewöhnlicherweise 0,2 bis 0,5 hr&supmin;¹ für aromatische Kohlenwasserstoffe) ist. Spezifisch ist es zu sehen, daß das Verfahrensabgas bei 17 nach Durchlauf eines Vakuumentlüftungsregulators 8 und eines CO&sub2;-Entfernreaktors 9 als CO&sub2;-armes Recycle-Gas (also sauerstoffarm) über Leitung 25 und Leitung 27 zu den verschiedenen Reaktoren rückgeführt wird. Zusätzlicher Sauerstoff, der durch eine Sauerstoffan lage 12 bereitgestellt wird, kann, falls erforderlich, über Leitung 26 zugeführt werden. Die Verwendung der Abgas- Rezirkulation, um die flüchtigeren toxischen Bestandteile, typischerweise Benzol, Toluol, Xylole und Naphthalen, zu sammeln und dem Reaktorsystem rückzuführen, ermöglicht einen kompletteren mikrobiellen Abbau. Zusätzlich stellt dies sowohl eine Emissionskontrolle der flilohtigen organischen Verbindung als auch einen Mechanismus zur Erhöhung des mikrobiellen Abbaus der beständigeren organischen Verbindungen, zum Beispiel höhermolekulargewichtiger PAHs wie Benzo(a)anthracen, Benzo(b)fluoranthen, bereit. So entfernt das Abgas-Rezirkulationssystem Kohlendioxid aus dem Gasstrom und ist für die Sauerstoffzugabe soweit erforderlich, um die metabolischen Notwendigkeiten der Verfahrensmikroben zu erfüllen.

Es ist ein weiterer Aspekt der Erfindung, daß der Prozeß auch unter anaeroben Bedingungen durch Nichtbereitstellung von Sauerstoff zu dem rezirkuliertem Abgas betrieben werden kann, wenn es zu den Reaktoren rückgeführt wird. Hier können die prinzipellen Arten des energieverbrauchenden Metabolismus entweder Fermentation oder anaeroben Respirationsreihen sein. Bei der Fermentation dienen die organischen Verbindungen sowohl als Elektron endonatoren wie als Elektronenakzeptoren. Gewöhnlicherweise verursachen zwei aus einem fermentierbaren Substrat sich ableitende verschiedene Metabolite eine Mischung von Endprodukten, von denen einige mehr oxidiert sind als das Substrat und die anderen mehr reduziert. Bei der anaeroben Respiration dienen die organischen Verbindungen als Elektronendonatoren und eine andere oxidierte organische Verbindung als Sauerstoff dient als letzter Elektronenakzeptor. Die Verbindungen, die so wirken können, sind Sulfate, Nitrate und Carbonate.

Teile des Verfahrens werden unter anaeroben Bedingungen betrieben, um die Erzeugung mikrobieller Lösungsmittel für die effektive Abfallösung zu erzielen und/oder einen Grad der reduktiven Dehalogenierung bestimmter Reinigungshalogenkohlenstoffe und polychlorierter Biphenyle zu bewirken, um die aeroben Bioabbauten, die in den späteren Stufen des Behandlungsablaufs auftreten, zu erhöhen.

Ein geschlossenes Abgas-Schleifenrezirkulationssystem erlaubt auch die Zugabe ausgewählter flüchtiger aromatischer Kohlenwasserstoffe zu dem Prozeßstrom 29. Diese werden primär als Co-Substrate zugesetzt, um das Wachstum der in dem Verfahren verwendeten Bakterien-Gattungen Pseudomonas und Acinetobacter zu stimulieren. Die flüchtigen aromatischen Kohlenwasserstoff-Co-Substrate sind Toluol und Paraxylol, da sie sowohl als Wachstumssubstrate und Cometabolite für den erhöhten vielkernigen aromatischen Kohlenwasserstoff-Bioabbau wirken. Das bevorzugte Verfahren der Zugabe ist als abgemessenes Flüssigreagenz zu dem Bioreaktor der zweiten Stufe. Wegen ihrer Flüchtigkeit treten sowohl Toluol als auch p-Xylol schnell in die Gäsphase ein und verteilen sich gleichförmig über das ganze Abgas- Rezirkulationssystem.

Co-Substrate können auch direkt der Schlammphase des Verfahrens zugesetzt werden, wie es in der Figur als Wachstumsnährstoffadditive 30 gezeigt ist. Dies sind Verbindungen, die die Mikroben als Nährstoff oder als eine Energiequelle verwenden können. Die Verbindungen der Wahl beinhalten phenolische Verbindungen wie einfaches Phenol und para-Cresol, Phenyldecan, Hexadecan, para-Naphthalinsäure, Biphenyl, Benzoat, Campfer, Pyren und Butanon. Im allgemeinen tritt die Wachstumsnährstoffzugabe jenseits der Bioreaktors der zweiten Stufe ein.

Alle diese Verbindungen wirken als Wachs tumssubstrate zusätzlich zu der Metabolisierung des Bioabbaus der normal persistierenden Giftmüllbestandteile (e. g. Benzo(a)pyren, Benzo(b)fluoraanthen). Es ist ein wichtiger Aspekt der Erfindung, daß Wachstumssubstrate den Mikroorganismen zur Verfügung gestellt werden, um den Bioabbau persistierender Kohlenwasserstoffe durch eine rasche Erhöhung im Ausmaß des Bioabbaus, der von der Gegenwart wachstumsstimulierender Nährstoffzusätze abhängt, zu erhöhen. Es ist allgemein verständlich, daß eine cometabolisierende Mikrobe nützliche Energie nicht von der Oxidation der Co-Substrate allein erhält. Aus diesem Grund wird die Bakterienanzahl einer cometabolisierenden Population nicht schnell über die Zeit wachsen oder ein hohes Maß an Bioabbau ohne die Gegenwart der vorstehend erwähnten Wachstumsnährstoffzusätze erreichen.

Die Mikroorganismen, die die Flockungssuspension insbesondere in der zweiten und den nachfolgenden Stufen bilden, sind primär für die Abfallösung verantwortlich und sind fakultativ Anaerobier, i. e. sie führen einen aeroben Respirationsstoffwechsel in einer aeroben Umgebung durch, aber werden auch unter anaeroben Bedingungen unter Verwendung einer Energiequelle aus entweder der Fermentation oder anaeroben Respiration wachsen. Es wird angenommen, daß in dem Abfallltsungsreaktor die primäre Art des energieverbrauchenden Metabolismus die Fermentation ist, in dem das durchschnittliche Oxidationsniveau des Endprodukts identisch mit dem des unbehandelten Abfalls ist.

Die Verwendung eines geschlossenen Schleifenaufbaus wie in dem vorliegenden System ermöglicht den Betrieb der Bioreaktoren unter anaeroben Bedingungen mit derselben Leichtigkeit wie unter aeroben Bedingungen. Sauerstoff kann nur aus den geschlossenen Schleifen ausgeschlossen werden, was schnell zu einer anoxischen Umgebung in den Bioreaktoren führt. Es ist ein weiterer Aspekt der Erfindung, daß die individuellen Bioreaktoren aus der Abgas-Rezirkulationsschleife des Hauptverfahrens abgetrennt und unter anaeroben Bedingungen gehalten werden können, um die spezifische Verfahrenszieldurchführung zu erreichen (e. g. reduktive Dehalogenierung, Biolösungsmittelproduktion). Dies wird durch die Installierung einer zusätzlichen Vakuumpumpe vom Schleuderverdrängungstyp und eines Abgas-Leitungssystems erreicht, welches dem(den) anaeroben Reaktor(en) gewidmet ist. Ein Aspekt des vorliegenden Verfahrens kann die Verwendung alternierender anoxischer und aerober Rührtankreaktoren beinhalten, um eine Kombination reduktiver und oxidativer Dehalogenierung chlorierter Kohlenwasserstoffe in einem Giftmüll und/oder Erdreich zu bewirken. In der Praxis wurde gefunden, daß wenn ein solcher Weg verwendet wird, primär die niedrigchlorierten Isomere durch die Hauptgattungen der in dem Verfahren unter kombinierten anoxischen und aeroben Bedingungen verwendeten Bakterien abgebaut werden (e. g. chlorierte Isomere des PCB mit Molekulargewichten von weniger als denen des Pentachlorbiphenyls). Nichtsdestoweniger tritt anaerobe Behandlung oder, genauer, Fermentation in den anoxischen Reaktoren auf, was zu einer erhöhten Behandlung der Bestandteile in dem teerartig öligen Abfall sowie den Teeren und Ölen in den nachfolgenden aeroben Stufen des Verfahrens führt.

Das System ermöglicht die Bearbeitung unter strikt anaeroben Bedingungen, um eine Bedingung der reduktiven Dehalogenierung von PCB-Congeneren mit höheren Molekulargewichten als Pentachlorbiphenyl zu bewirken. Dies ist eine nichtmethanogene Bedingung, da die Methanproduktion sehr wahrscheinlich nicht eintritt. Die anaerobe Stufe wird - wie vorstehend diskutiert - von einer Reihe von aeroben Stufen gefolgt.

Beispiel 1

Ein in Figur 1 gezeigtes System, das in Übereinstimmung mit den vorstehenden Prinzipien betrieben wird, wurde bei der Behandlung eines Abfallmaterials aus der petroleum- und petrochemischen Bearbeitung verwendet. Der Abfall war. eine Kombination eines teerartigen-öligen Schlammes und ölkontaminierten Erdreiches. Der teerartig-ölige Schlamm bestand aus 47 Gew.-% Feststoff und 25 Gew.-% Petroleum-Kohlenwasserstoff. Die Kohlenwasserstoffkontamination bestand aus 25% gesättigten Kohlenwasserstoffen, 40% aromatischen Kohlenwasserstoffen und 35% Kohlenwasserstoffharzen. Die in sowohl dem teerartig-öligen Schlamm und ölkontaminierten Erdreich identifizierten toxischen organischen Schadstoffe waren aromatische Verbindungen des Petroleums, vielkernige aromatische Kohlenwasserstoffe, Reinigungshalogenkohlens