Verfahren und Vorrichtung zur anaeroben biologischen Reinigung von Abwasser
专利汇可以提供Verfahren und Vorrichtung zur anaeroben biologischen Reinigung von Abwasser专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且Zur anaeroben biologischen Reinigung von organische Verunreinigungen enthaltendem Abwasser mit Hilfe von anaeroben Mikroorganismen wird ein entsprechendes Abwasser durch mindestens einen Reaktor 1 mit einem Zulauf 3, einem Ablauf 4 und mit einer Gasabzugsleitung 6 für Faulgas geleitet, in dem die anaeroben Mikroorganismen auf einem Trägermaterial 2 angesiedelt werden.
Um eine hohe Prozeßstabilität zu erreichen, ist vorgesehen, als Trägermaterial 2 für die anaeroben Mikroorgansimen makroporöse Stoffe mit offenen Makroporen von 0,1 bis 5 mm und mit einem spezifischen Gewicht von 10 bis 200 kg/m 3 , wie insbesondere Stoffe aus organischen Polymerverbindungen, zu verwenden. Der Reaktor ist als Rührreaktor, als Festbettreaktor oder als Wirbelbettreaktor zu betreiben.，下面是Verfahren und Vorrichtung zur anaeroben biologischen Reinigung von Abwasser专利的具体信息内容。
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur anaeroben biologischen Reinigung von organischen Verunreinigungen enthaltendem Abwasser mit Hilfe von anaeroben Mikroorganismen, bei dem das Wasser durch mindestens einen Reaktor geleitet wird, in dem die anaeroben Mikroorganismen auf einem Trägermaterial, angesiedelt werden, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
Solche anaeroben Abwasserreinigungsverfahran sind seit langem bekannt. Das Trägermaterial, das in üblicher Weise aus Gesteinsbrocken, Schlacken oder Aktivkohle besteht, dient dabei dazu, zum einen ein Ausschwemmen der anaeroben Mikroorganismen aus dem Reaktor mit dem behandelten Abwasser zu verhindern und zum anderen im Reaktor einen möglichst guten Kontakt zwischen zu behandelndem Abwasser und Biomasse herzustellen. Nachteilig bei solchen Verfahren ist jedoch, daß sich das Abwasser in den Reaktoren bevorzugte Wege sucht und somit nur ein Teil der Oberfläche des Trägermaterials mit dem Abwasser in Kontakt kommt. Weiterhin ist eine langsame Bewegung der Trägerteilchen, die den Stoffumsatz intensiviert, aufgrund der Materialbeschaffenheit nicht ohne weiteres möglich und würde in jedem Falle zu großem Stoffabrieb am Trägermaterial selbst führen. Darüber hinaus ist besonders bei Verwendung von Reaktoren, die ein relativ hohes Verhältnis von Länge zu Durchmesser und damit eine Strömung mit nur geringer Rückvermsichung aufweisen, die Gefahr gegeben, daß bei hoher Konzentration des organischen Substrats die anaeroben Bakterien in ihrem Wachstum gehemmt oder sogar zerstört werden. Aber selbst wenn die Beladung des Trägermaterials mit Substrat niemals so hoch wird, daß die Biomasse geschädigt werden kann, besteht dann immer noch die Gefahr, daß insbesondere bei geringer laminarer Strömung des zu behandelnden Abwassers durch den Reaktor die Biomasse unbeeinflußbar so üppig auf dem Trägermaterial gedeiht, daß es zu einer Verstopfung des Reaktors kommen kann.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens so auszugestalten, daß auf einfache und vor allem wirtschaftliche Weise der Abbau zumindest eines wesentlichen Anteils der in dem zu behandelnden Abwasser enthaltenen Verunreinigungen mit hoher Prozeßstabilität ermöglicht wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in dem Reaktor als Trägermaterial für die anaeroben Mikroorganismen makroporöse Stoffe mit geringem spezifischen Gewicht angeordnet werden.
Mit dem Einsatz eines makroporösen Stoffs mit geringem spezifischen Gewicht als Trägermaterial wird den am Anaerobprozeß beteiligten, nur sehr langsam wachsenden Mikroorganismen eine große aktive Oberfläche zur Ansiedlung zur Verfügung gestellt, auf der sie sich gleichmäßig und fest fixiert verteilen.Damit kann es nicht zu solchen Verlusten an Bakterienmasse kommen, die die Leistung des Reaktors vermindern oder im Extremfall zum Erliegen bringen.Durch die Makroporen des Trägermaterials werden dabei die Bakterien zu einem dezentralisierten Wachstum gezwungen,wodurch sich zum einen eine wesentlich größere Stoffaustauschfläche als bei herkömmlichen Verfahren mit anderen Trägermaterialien ergibt und zum anderen ein übermässiges Wachstum von vornherein behindert ist. Zudem wird durch das geringe spezfisiche Gewicht der makroporösen Stoffe erreicht, daß diese, im Falle sie aus einzelnen Stoffteilchen bestehen, schon bei geringen Strömungsgeschwindigkeiten des zu behandelnden Abwassers aufgewirbelt werden können,woruch der Stoffumsatz intensiviert wird.
Aufgrund der großen Austauschflächen und der dadurch erzielbaren hohen Reinigungsleistung kann das erfindungsgemäße Verfahren allein ohne weitere Behandlung des Abwassers für eine möglichst weitgehenden Reinigung von Abwasser bis zu End-BSBS-Gehalten von 50 mg/1 unter Berücksichtigung einer hohen Betriebssicherheit eingesetzt werden,wobei verhältnismäßig kurze Faulzeiten möglich sind. Besonders wirtschaftlich läßt sich das erfindungsgemäße Verfahren jedoch als Vorreinigung mit nachgeschalteter Endreinigungsstufe einsetzten, wobei dann nur End-BSBS-Werte in der Vorreinigung von einigen 100 mg/1 erreicht werden müssen. Aufgrund der großen Stoffaustauschflächen sind dann kurze Behandlungszeiten von wenigen Tagen oder gar Stunden möglich.
Wird der anaerobe Abbauprozeß in zwei Reaktoren durchgeführt, kann im ersten Reaktor die Säurebildungsphase und im zweiten Reaktor die Methanbildungsphase ablaufen.Dabei kann entweder in beiden Reaktoren oder nur im zweiten Reaktor ein erfindungsgemäßes Trägermaterial vorhanden sein.
Zweckmäßig ist es dabei, als Trägermaterial Stoffe mit einem spezifischen Gewicht von 10 bis 200 kg/m3 und mit offenen Makroporen von 0,1 bis 5 mm Durchmesser zu verwenden. Bei dieser Größe der Makroporen wird gewährleistet,daß den am Anaerobprozeß beteiligten Bakterien eine große Oberfläche zur Ansiedlung zur Verfügung gestellt und ein Verstofpen der Poren weitgehend ausgeschlossen ist. Darüber hinaus ist bei dem angegebenen geringen spezifischen Gewicht ein Aufwirbeln der Stoffteilchen auch bei langsamen Strömungsgeschwindigkeiten des zu behandelnden Abwassers leicht möglich.
Als Trägermaterialien, die die vorstehenden Bedingungen erfüllen, werden vorteilhafterweise Stoffe aus organischen Polymerverbindungen verwendet. Insbesondere Polyurethan-Schaumstoff oder -Schaumgummi, oder ähnliche Stoffe mit offenen Makroporen, wie sie in der kunststoffverarbeitenden Industrie anfallen,erfüllen die vorstehend genannten Forderungen,wobei noch dazu preisgünstige Rest- und Abfallstücke zum Einsatz kommen können.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens werden als Trägermaterialien einzelne Stoffteilchen mit einem Durchmesser von 10 bis 50 mm verwendet. Diese Größe der einzelnen Stoffteilchen erlaubt eine hohe Biomassenkonzentration. Außerdem können Teilchen mit einer solchen Größe leicht aufgewirbelt werden, um, wie bereits erwähnt, den Stoffumsatz noch weiter zu intensivieren.
Aus diesem Grund ist es auch besondres vorteilhaft,mit dem Trägermaterial ein Wirbelbett zu bilden,wobei das Abwasser von unten nach oben durch den Reaktor mit entsprechender Geschwindigkeit geleitet wird.
Ebenso vorteilhaft ist es aber auch zu dem gleichen Zweck,den Reaktor als Rührreaktor zu betreiben. Bei einer langsamen Umdrehungsgeschwindigkeit des Rührers von ca. 1 bis 10 U/min. ist dabei die mechanische Beanspruchung der Stoffteilchen so gering, daß diese nicht zerschlagen werden. Andererseits ist die Umdrehungsgeschwindigkeit dennoch groß genug, um die einzelnen Stoffteilchen so zu bewegen, daß ein intensiver Stoffaustausch möglich ist. Der Rührer kann dabei beispielsweise aus einem einfachen flexiblen Kunststoffstab gebildet sein.
Falls jedoch ein hochbelastetes Abwasser behandelt werden soll, ist es zweckmäßiger, mit dem Trägermaterial ein Festbett zu bilden, um eine ausreichende Stoffwechseltätigkeit zu erreichen. Insbesondere bei Verwendung einzelner Stoffteilchen als Trägermaterial muß dann die Strömungsgeschwindigkeit des Abwassersentsprechend eingestellt werden. Anstelle der Verwendung einzelner Stoffteilchen besteht aber auch die Möglichkeit, einen einzigen großen Block aus organischen Polymerverbindungen in dem Reaktor vorzusehen. Die Zellenstruktur eines solchen Blockes verhindert dabei genügend,daß die an dem Anaerobprozeß beteiligten Bakterien zu einer dichten Schicht zusammenwachsen, was ein Verstopfen des Reaktors zur Folge hätte.
Eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens umfaßt mindestens einen Reaktor,der einen Zulauf für organische Verunreinigungen enthaltendes Abwasser,einen Ablauf für behandeltes Abwasser sowie eine Abzugsleitung für Faulgas aufweist und in dem einTrägermaterial für anaerobe Mikroorganismen angeordnet ist.Erfindungsgemäß sind in dem Reaktor als Trägermaterial für die anaeroben Mikroorganismen makroporöse Stoffe mit geringem spezfischen Gewicht angeordnet.
Zum Zurückhalten des Trägermaterials im Reaktor ist zweckmäßigerweise am Ablauf des Reaktors eine Trenneinrichtung,wie beispielsweise ein einfaches Sieb,angeordnet.
Da bei einer solchen erfindungsgemäßen Vorrichtung sich zum einen die am Anaerobprozeß beteiligten Bakterien in den Makroporen des Trägermaterials festsetzen und zum anderen das Trägermaterial mit Hilfe der Trenneinrichtung in dem Reaktor zurückgehalten werden kann, besteht die Möglichkeit, falls eine solche Vorrichtung nur zur Vorreinigung eines Abwassers eingesetzt werden soll, diese ohne Zwischenschalten einer Zwischenklärung an eine nachgeschaltete Endreinigungsstufe anzuschließen.
In der Zeichnung ist ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens schematisch dargestellt,das nachstehend näher erläutert wird:
- In der Figur ist mit 1 ein zylindrischer, gegen die Atmosphäre geschlossener Reaktor bezeichnet.In dem Reaktor 1 ist ein Trägermaterial 2 für an einem Anaerobprozeß beteiligte. Mikroorganismen,vorzugsweise aus Schaumstoff oder Schaumgummi, angeordnet. Das zu behandelnde Abwasser wird über einen Zulauf 3 am oberen Ende des Behälters 1 eingeleitet,während das behandelte Abwasser am unteren Ende über einen Ablauf 4, dem eine Trenneinrichtung 5 vorgeschaltet ist,die beispielsweise ein einfaches Sieb sein kann,abgezogen wird.Am oberen Ende des Reaktors 1 ist desweiteren eine Abzugsleitung 6 für das beim Anaerobprozeß entstehende Faulgas sowie eine Zuleitung 7 für Natriumhydroxid oder andere basische Stoffe zur Einstellung des pH-Wertes angeschlossen.
Anstelle des dargestellten Festbettes aus Schaumstoff-Flocken oder Kompaktschaumfstoff besteht auch die Möglichkeit, ein Wirbelbett nur aus Schaumstoff-Flocken zu bilden, und dabei das Abwasser mit entsprechender Geschwindigkeit von unten nach oben durch den Reaktor zu leiten. Das gereinigte Abwasser wird dann über den oben angeordneten Ablauf mit Trenneinrichtung abgezogen. Welche Prozeßführung gewählt wird, hängt im wesentlichen von der Konzentration des zu behandelnden Abwassers ab.
Nachstehend sind Zahlenangaben für ein Auslegungsbeispiel zur Reinigung eines hochbelasteten Abwasser in einem erfindungsgemäß mit Schaumstoff gefüllten Anaerobreaktor angegeben:
- Trägermaterial: Polyurethan-Schaumstoffwürfel mit 2 cm Kantenlänge
- Trägermasse: 1100 kg ≙ 20 kg pro m3 Reaktorbett
- Reaktorvolumen: 65 m3 (zylindrisch)
- Reaktorbettvolumen:55 m3
- Höhe/Durchmesser: 3:1
- Zulaufmenge: 4 m3/h
- Verweilzeit: 14 h
- BSB5-Zulauf: 5000 mg/1
- BSB5-Ablauf: < 500 mg/1
- Temperatur im Reaktor: 35 - 39°C
- pH-Wert im Reaktor:6,5 - 7,5
- CH4-Gehalt im Abgas: > 75 Vol.%
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