DE3208977A1 - Verfahren und vorrichtung zum mikrobiellen abbau organisch belasteter substrate - Google Patents
Verfahren und vorrichtung zum mikrobiellen abbau organisch belasteter substrateInfo
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Description
- Verfahren und Vorrichtung zum mikrobiellen
- Abbau organisch belasteter Substrate Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zum mikrobiellen Abbau organisch belasteter Substrate.
- Organische als auch anorganische Abfallverbindungen können durch Mikroorganismen sowohl aerob als auch anaerob abgebaut werden.
- Es ist bekannt, daß bei der aeroben Behandlung die Abfallstoffe unter ständiger Sauerstoffzufuhr in Belebungsbecken durch Bakterien zu Kohlensäure und Biomasse disproportioniert werden. Die hierbei frei werdende Energie wird in Form von Wärme an die Umgebung abgegeben. Die Biomasse (Sekundrschlamm), die bei aerober Abwasserbehandlung zwangsläufig entsteht, wird oft in einer zweiten Behandlungsstufe (Faulturm) stabilisiert. Dabei entsteht Methan und Kohlensäure.
- Aerobe und anaerobe Behandlungen organischer Abfallstoffe können für sich als eigenständige Disproportionierungsverfahren betrieben werden. Der anaerobe Abbau organischer Substanzen läuft z. B. in mehreren Schritten ab, nämlich, 1. fermentativer Schritt -hier werden die organischen Bestandteile zu organischen Säuren u. ä.
- abgebaut, wobei neben anderem Wasserstoff (H2) und Kohlensäure (C02) entstehen, 2. methanogener Schritt - hier wird durch verschiedene Methanbakterien hauptsächlich aus Essigsäure bzw. Wasserstoff (H2) und Kohlensäure (CO2) Methan (CH4) gebildet.
- Der fermentative Schritt zeigt folgendes Charakteristikum: Die Essigäurekonzentration respektive die Wasserstoffkonzentration steuert die Stoffwechselwege und die Aktivität der fermentativen Biozönose, d. h.,hat die Essigsäure (H ) eine bestimmte Konzentration erreicht, werden andere Fettsäuren gebildet. Unter Umständen entsteht sogar Butanol oder Äthanol. Buttersäure beispielsweise ist jedoch für die bisher bekannten Methanbakterien nicht verwertbar. Es ist folglich eine weitere Bakteriengruppe notwendig, um diese "nicht methanogenen" Substanzen zu direkt verwertbaren wie Essigsäure umzuwandeln. Diese Reaktionen sind häufig thermodynamisch nur dann möglich, wenn sie durch exergone Reaktionen, wie sie die Methanbildungsreaktion aus Essigsäure darstellt, gezogen wird (bioenergetische Symbiosen).
- Für anaerobe Disproportionierungsverfahren ist eine einstufige Prozeßführung (Lit. 1) bekannt, die jedoch anfällig für Substratstöße (Übersäuerung u.ä.) ist. Zur Erhöhung der prozeßstabilität wurde deshalb schon eine zweistuflge Prozeßführung (Lit. 2) diskutiert. So wird beispielsweise nach einer anderen Verfahrensweise (Lit. 3) der Reaktorraum so unterteilt, daß das Substrat zunächst den ersten Raum durchströmt und dabei Fettsäuren gebildet werden, und dann anschließend in den zweiten Teil des Behälters einströmt, in dem die Fettsäuren in Methan umgesetzt werden.
- Bei diesem zweistufigen Verfahren bleibt aber der Nachteil, daß eine Änderung der Parameter in der ersten Stufe, wie z. B. pH-Wert-Anderung, Druckänderung, Temperaturänderung usw. sich zwangsläufig in die zweite Stufe fortsetzt.
- Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zum mikrobiellen Abbau organisch belasteter Substrate zu schaffen, wobei diese Nachteile vermieden werden sollen. Es soll vielmehr erreicht werden, daß in jeder Stufe alle Verfahrensparameter unabhängig voneinander zu verändern sind, so daß der Abbau in den einzelnen Stufen unter optimalen Bedingungen und in einer erheblich kürzeren Zeit als bisher erfolgen kann.
- Das erfindungsgemäße Verfahren, mittels dem dies zu bewerkstelligen ist, ist dadurch gekennzeichnet, daß der Abbau in zwei oder mehreren Stufen vorgenommen wird und in voneinander getrennten Behältern abläuft, derart, daß der Druck, die Temperatur, der pH-Wert und/oder die chemische und/oder mikrobielle Zusammensetzung der einzelnen Stufen für sich jeweils unabhängig von den übrigen Stufen eingesellt werden und daß dabei in jeder Stufe das Substrat und die darin wachsenden Mikroben einer jeweils definierten Scherung bzw. Mischung ausgesetzt werden.
- Zweckmäßig ist es hierbei, durch Erzeugung eines vorzugsweise diskontinuierlichen und/oder periodischen Unterdruckes in den einzelnen Behältern das im Substrat entstehende Gas auszutragen, wobei das aus einem Behälter ausgetragene Gas in einen anderen Behälter eingetragen werden kann.
- Vorteilhaft ist es des weiteren, die Mischung in bestimmten Zeitabständen zu unterbrechen, damit eine Sedimentation eintreten kann.
- Ferner sollte das Substrat einer derartigen Scherung ausgesetzt werden, daß die bioenergetischen Symbiosen mit höchstem Wirkungsgrad ablaufen.
- Die Vorrichtung zur Anwendung dieses Verfahrens ist in einfacher Ausgestaltung dadurch gekennzeichnet, daß jeder Stufe ein gesonderter Behälter zugeordnet ist und daß die räumlich voneinander getrennten Behälter über mit Pumpen und/oder Ventilen versehenen Leitungen miteinander verbunden sind.
- Die Behälter können hierbei konzentrisch ineinander angeordnet werden, wobei der Behälter mit der jeweils höheren Betriebstemperatur in dem Behälter mit der nächst niederen Betriebstemperatur installiert sein sollte.
- Zur Scherung und Mischung der Substrate in den Behältern können ein oder mehrere Wendelrührer oder dgl. vorgesehen werden, die jeweils ein gewendeltes Rührerblatt aufweisen, das an einer drehbaren Achse angebracht und mit einer Vielzahl von Ausnehmungen in Form von Löchern versehen ist.
- Zur Scherung und Mischung des Substrates können aber auch in den Behältern Einbauten eingesetzt sein, die als etwa achssenkrecht zur Strömungsrichtung des Substrates angeordnete Lochplatten mit gleichmäßiger oder ungleichmäßiger Lochung oder als Düsenplatten ausgebildet sind.
- Die Düsenplatten können hierbei mit in Reihe und/oder gegeneinander versetzt angeordneten Freisparungen oder Einstanzungen versehen sein, die jeweils einen durch eine Ausbiegung gebildeten Ein- oder Auslaßkanal aufweisen.
- Die Behältereinbauten können aber auch als Füllkörper ausgebildet sein, wobei diese aus auf Kreisringen mit seitlichem Abstand nebeneinander angeordneten Stegen bestehen können.
- Zum Anströmen der Behältereinbauten und/oder zur Überführung des Substrates von einem Behälter in einen anderen Behälter ist es des weiteren zweckmäßig, in diese jeweils eine durch Druckmittel bewegbare Membran einzusetzen.
- Ferner können zwischen je zwei miteinander verbundenen Behältern in deren Verbindungsleitung eine Kolben- oder Membranpumpe eingesetzt werden, mittels der die in den Behältern eingebaute Membrane wechselweise beaufschlagbar sind.
- Mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens bzw. der Vorrichtung zur Anwendung dieses Verfahrens ist es möglich, alle Verfahrensparameter wie Druck, pH-Wert, chemische Zusammensetzung oder mikrobielle Zusammensetzung in jeder Stufe unabhängig voneinander zu ändern, das Substrat und die darin entstehenden Mikroben einer definierten Scherung bzw. Mischung auszusetzen und durch einen in bestimmten Zeitabständen erzeugten Unterdruck das im Substrat entstehende Gas auszutragen. Unter definierter Scherung soll dabei verstanden werden, daß eine bestimmte Gruppe von Mikroorganismen einer für sie optimalen Scherbeanspruchung ausgesetzt wird.
- In der Zeichnung sind einige Ausführungsbeispiele der gemäß der Erfindung ausgebildeten Vorrichtung zum mikrobiellen Abbau organisch belasteter Substrate dargestellt und nachfolgend im einzelnen erläutert. Hierbei zeigen, jeweils in schematischer Darstellung: Fig. 1 die aus zwei voneinander getrennt angeordneten Behältern bestehende Vorrichtung, Fig. 2 die Vorrichtung nach Fig. 1 mit ineinander angeordneten Behältern, Fig. 3 einen zur Mischung vorgesehenen Wendelrührer, Fig. 4 einen mit einer aufblasbaren Membran und Behältereinbauten versehenen Behälter, Fig. 5 eine Draufsicht auf eine der Behältereinbauten des Behälters nach Fig. 4, Fig. 6, 7 und 8 jeweils einen mit einer eingespannten Membran als Impulsgeber und unterschiedlich ausgebildeten Behältereinbauten versehenen Behälter, Fig. 9 einen Ausschnitt der als Düsenplatte ausgebildeten Einbauten der Behälter nach den Fig. 6 bis 8, Fig. 1o zwei mit Membranen ausgestattete und über eine Kolbenpumpe miteinander verbundene Behälter und Fig. 11 einen als Füllkörper ausgebildeten Behältereinbau.
- Die in Fig. 1 dargestellte und mit 1 bezeichnete Vorrichtung zum mikrobiellen Abbau organisch belasteter Substrate besteht aus zwei voneinander getrennten aber miteinander verbundenen Behältern 11 und 21, wobei der Behälter 11 mit einem Substrateintrag 12 und der Behälter 21 mit einem Substrataustrag 23 versehen sind. Über Leitungen 13 und 22, die über eine Pumpe 22 miteinander verbunden sind, sind die beiden Behälter 11 und 21 aneinander angeschlossen. Jeder der Behälter 11 und 21 ist mit einer Rückführungsleitung 14 bzw. 24 und einem Sedimentaustrag 15 bzw. 25 ausgestattet. In die Rückführungsleitungen 14 und 24, die an die jeweiligen Austragsleitungen 13 bzw. 23 angeschlossen sind, sind hierbei ebenfalls Pumpen 19 bzw. 29 eingesetzt.
- Ferner weisen die Behälter 11 und 21 jeweils einen Gasaustrag 16 bzw. 26 auf, der mit einem Absperrventil 17 bzw. 27 versehen ist. Bei geöffneten Ventilen 17 bzw. 27 kann das in den Behältern 11 bzw. 21 erzeugte Gas über Überdruckventile 18 bzw. 28 abströmen.
- Das in dem Behälter 11, in dem die Stufe 1 des mikrobiellen Abbaues organisch belasteter Substrate beispielsweise bei Temperaturen von 32 - 38 C vorgenommen wird, erzeugte Gas kann aber auch dem Behälter 21, der für die Stufe II, die z. B. bei Temperaturen von So - 60 C abläuft, zugeführt werden. Dazu ist der Gasaustrag 16 über eine Leitung 30 mit dem Behälter 21 verbunden. In die Leitung 30 ist eine Pumpe 31 eingesetzt, so daß das Gas aus dem Behälter 11 abgepumpt und somit ein Unterdruck erzeugt werden kann. Auf diese Weise wird die Gasbildung erhöht. Das in dem Behälter 21 unter Druck anfallende Gas kann mit Hilfe einer in eine Leitung 32 eingesetzten Pumpe 33 abgesaugt und verbraucht werden. Das Beheizen der Behälter 11 und/oder 21 kann auf herkömmliche Art erfolgen.
- Die Vorrichtung 1' nach Fig. 2 entspricht in allen Einzelheiten der Vorrichtung 1 nach Fig. 1, jedoch sind bei dieser Ausgestaltung die Behälter 11' und 21' ineinander angeordnet. Die einzelnen Teile der Vorrichtung 1' sind daher mit den gleichen Bezugsziffern versehen, zur Unterscheidung wurden diese jedoch jeweils mit einem (') gekennzeichnet.
- Das in den Behältern 11 bzw. 11' eingebrachte Substrat wird in diesem in einer Stufe 1 abgebaut, wobei die einzelnen Verfahrensparameter unabhängig von den Verfahrensparametern der Stufe II, die nachfolgend in den Behältern 21 bzw. 21' abläuft, beeinflußbar sind.
- Der in Fig. 3 dargestellte Wendelrührer 41 besteht aus einem gewendelten Rührerblatt 43, das an einer Achse 42 angebracht ist und Löcher 44 aufweist. Die Zahl und Größe der Löcher 44 sowie die Wendelsteigung können je nach dem Verwendungszweck gewählt werden. Wird ein Behälterdurchmesser von 20 cm gewählt, sollte der Rührerdurchmesser beispielsweise 19 cm sein. Bei einer Achsenlänge von ca.
- 1 m besteht der Rührer aus 10 Vollwendeln. Die Lochdurchmesser variieren zwischen ca. o,5 und 2 cm. Die Lochzahl pro Vollwendel ergibt sich aus der Gesamtlochfläche pro Einzelwendel. Von Mikrobenart zu Mikrobenart verschieden kann es sich auch als günstig erweisen, die Lochgröße von unten nach oben zu variieren.
- Im Fall der konzentrischen Anordnung der Behälter 11' und 21 gemäß Fig. 2 kann der Rührer 43 im Außenbehälter als Ringwendel ausgebildet sein. Die Antriebe der Rührer können, falls erforderlich, unabhängig voneinander sein. Die flächig wirkende Schervorrichtung (Wendelrührer) unterstützt das Ausscheiden der Gase aus der flüssigen Phase.
- Bei den Ausgestaltungen nach den Fig. 4, 6, 7 und 8 ist in den Behälter 11 jeweils eine Membran 51 bzw. 61 eingesetzt, um das Substrat in Bewegung halten zu können.
- Außerdem sind feste Behältereinbauten 54 bzw. 64 vorgesehen, die bei der Ausführung nach den Fig. 4 und 5 aus mit Löchern 56 versehenen Blechen 55 bestehen. Die Behältereinbauten 64 können aber auch als Düsenplatten 66 ausgebildet werden, in dem gemäß Fig. 9 in diese schlitzartige Freisparungen 67 und sich an diese anschließende Ausbiegungen 68 eingearbeitet Sind, so daß Strömungskanäle 69 entstehen. Das Substrat wird somit gezwungen, durch die Kanäle 69 hindurchzuströmen. Auf diese Weise erfolgt eine gute Vermischung.
- Da die Behältereinbauten 64' und 64'' bei den Ausgestaltungen nach den Fig. 7 und 8 unterschiedlich gerichtete Strömungskanäle aufweisen, werden mittels der Membran 61 auch unterschiedliche Substratströme erzeugt. Durch die eingezeichneten Pfeile ist dies gekennzeichnet. Auf diese Weise wird zusätzlich die Vermischung des Substrates unterstützt.
- Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 ist die Membran 51 als Blase ausgebildet, in deren Druckraum 52 über eine Leitung 53 Druckmittel einführbar ist. Gemäß den Fig. 6 bis 8 kann die Membran 61 mit ihrem Randbereich aber auch als Trennwand fest in den Behälter 11 eingespannt werden, so daß bei einer Druckmittelzuführung über die Leitung 63 in den dadurch gebildeten Druckraum 62 eine pulsierende Bewegung, die auf das Substrat übertragen wird, hervorgerufen wird.
- Und durch das Anströmen der Behältereinbäuten 54 bzw. 64 wird dieses einer definierten Scherung unterworfen.
- Gemäß Fig. lo können die Druckräume der in die Behälter 11 und 21 eingebauten Membran 61 auch durch eine Leitung 71 miteinander verbunden sein, in die eine Kolbenpumpe 72 eingesetzt ist. Die Membranen 61 und 61' , mittels denen der Eintrag, der Ubertrag und der Austrag von Substrat vorgenommen werden kann, sind somit wechselweise beaufschlagbar.
- Als Behältereinbau kann auch ein Füllkörper 57 verwendet werden, wie dieser beispielsweise in Fig. 11 dargestellt ist. Auf Kreisringen 58 sind hierbei mit Abstand zueinander Stege 59 angeordnet, so daß eine große Oberfläche geschaffen ist, auf der sich Mikroben ansiedeln können.
- Die Behältereinbauten 54, 57 und 64, die zum Scheren des Substrats verwendet werden, unterstützen das Ausscheiden von Gasen aus der flüssigen Phase Der beim fermentativen Schritt entstehende Wasserstoff hat mit zunehmender Konzentration eine Inhibitorwirkung. Verstärkt wird dieser Effekt durch Feststoffe (Schlammpartikel oder gningerüste), an welchen sich lokale Nester von Wasserstoff bilden. Der Vorteil dieser Erfindung ist es daher, daß das Substrat in den öffnungen der Behältereinbauten so geschert wird, daß solche Nester zerstört werden, ohne jedoch dabei Scherkräfte zu erreichen, die die Mikroorganismen in ihrer Produktion negativ beeinflussen. Durch geeignete Ausbildung des Wendelrührers (Wendelsteigung/Lochfläche) bzw. der Behältereinbauten (Zahl, Anordnung, Lochform, -fläche) ist es darüberhinaus möglich, Entmischungseffekte an der Oberfläche der Substratsäule bzw. am Boden zu vermeiden oder zu fördern.
- Die Ausbildung der Behältereinbauten schafft eine sehr große Oberfläche, auf der sich die Mikroben in Form eines Rasens niederlassen. Dadurch steigt die Mikrobenkonzentration in den Behältern, weil mit dem Substrat weniger Mikroben ausgetragen werden. Zwischen Mikrobenkonzentration und Verweilzeit des Substrates in einem Behälter gibt es aber einen unmittelbaren Zusammenhang derart, daß mit zunehmender Mikrobenkonzentration die Verweilzeit abnimmt. Daher wird die Zeit, die erforderlich ist, um den organischen Anteil der Substrate abzubauen, verkürzt.
- Durch die erfindungsgemäße apparative Trennung der Stufen ist es auch möglich, durch Erzeugung eines Unterdruckes die Entgasung des Substrates in der jeweiligen Stufe noch weiter zu unterstützen und diese Gase aus dem Einzelbehälter zu entfernen. Der Gasstrom aus einzelnen Behältern kann durch die Trennung in andere Behälter zur mikrobiellen Weiterverarbeitung eingebracht werden. Darüberhinaus kann in jeder Stufe die für das jeweilige Substrat im Laborversuch gefundenen optimalen Verfahrensparameter wie Druck, Temperatur, pH-Wert, chemische und mikrobielle Zusammensetzung eingestellt und auch geregelt werden. Auf diese Weise ist es möglich, die bisher noch sehr langen Verweilzeiten in derartigen anaeroben Verfahren auf einen Bruchteil zu senken.
- Literatur 1: DE-AS 27 28 585 Literatur 2: Lettinga et al Biotechnology and Bioengeneering 22, 1980,S.699-734 Literatur 3:"Biogasanlage" Druckschrift der Firma MBB-Raumfahrt, ,w1ünchen und Planungsbüro und landwirtschaftlicher Anlagenbau Schraufstetter, Ismaning.
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Claims (16)
- Patentansprüche: 1. Verfahren zum mikrobiellen Abbau organisch belasteter Substrate, dadurch gekennzeichnet, daß der Abbau in zwei oder mehreren Stufen (I, lT) vorgenommen wird und in voneinander getrennten Behältern (11, 21; 11', 21') abläuft, derart, daß der Druck, die Temperatur, der pH-Wert und/oder die chemische und/oder mikrobielle Zusammensetzung der einzelnen Stufen (I, II) für sich jeweils unabhängig von den übrigen Stufen eingestellt werden und dabei in jeder Stufe ( I, II das Substrat und die darin wachsenden Mikroben einer jeweils definierten Scherung bzw. Mischung ausgesetzt werden.
- 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch Erzeugung eines vorzugsweise diskontunierlichen und/oder periodischen Unterdruckes in den einzelnen Behältern (11, 21; 11', 21') das im Substrat entstehende Gas ausgetragen wird.
- 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß das aus einem Behälter (11; 11') ausgetragene Gas in einen anderen Behälter (21; 21') eingetragen wird.
- 4. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischung in bestimmten Zeitabständen unterbrochen wird.
- 5. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t daß das Substrat einer derartigen Scherung ausgesetzt ist, daß die bioenergetischen Symbiosen mit höchstem Wirkungsgrad ablaufen.
- 6. Vorrichtung zum mikrobiellen Abbau organisch belasteter Substrate zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Stufe (I, II) ein gesonderter Behälter (11, 21; 11', 21') zugeordnet ist und daß die räumlich voneinander getrennten Behälter (11, 21; 11', 21') über mit Pumpen und/oder Ventilen (20, 20') versehenen. Leitungen (13, 22; 13', 22') miteinander verbunden sind.
- 7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Behälter (11', 21') konzentrisch ineinander angeordnet sind.
- 8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Behälter (11', 21') derart ineinander angeordnet sind, daß der Behälter mit der jeweils höheren Betriebstemperatur in dem Behälter mit der nächst niederen Betriebstemperatur installiert ist.
- 9. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß zur Scherung und Mischung der Substrate in den Behältern (11; 21) ein oder mehrere Wendelrührer (41) oder dgl. vorgesehen sind.
- 10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Wendelrührer (41) ein gewendeltes Rührerblatt (43) aufweist, das an einer drehbaren Achse (42) angebracht ist und mit einer Vielzahl von Ausnehmungen in Form von Löchern (44) versehen ist.
- 11. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 6 bis lo, dadurch gekennzeichnet, daß zur Scherung und Mischung des Substrates die Behälter (11; 21) mit Einbauten (54; 64; 64'; 64'') versehen sind, die als etwa achssenkrecht zur Strömungsrichtung des Substrates angeordnete Lochplatten (55) mit gleichmäßiger oder ungleichmäßiger Lochung (56) oder als Düsenplatten (66) ausgebildet sind.
- 12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsenplatten (66) mit in Reihe und/oder gegeneinander versetzt angeordneten Freisparungen (67) oder Einstanzungen versehen sind, die jeweils eine durch eine Ausbiegung (68) gebildeten Ein- oder Auslaßkanal (69) aufweisen.
- 13. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 6. bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Behältereinbauten als Füllkörper (57) ausgebildet sind.
- 14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Füllkörper (57) aus. auf Kreisringen (58) mit seitlichem Abstand nebeneinander angeordneten Stegen (59) bestehen.
- 15. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß zum Anströmen der Behältereinbauten (54; 64, 64', 64'') und/oder zur Überführung des Substrates von einem Behälter (11) in einen anderen Behälter (21) in diese jeweils eine durch Druckmittel bewegbare Membran (51; 61) eingesetzt ist.
- 16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen je zwei miteinander verbundenen Behältern (11, 21) in deren Verbindungsleitung (71) eine Kolben-oder Membranpumpe (72) eingesetzt ist, mittels der die in den Behältern (11, 21) eingebautm Membrane (61) wechselweise beaufschlagbar sind.
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Cited By (7)
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---|---|---|---|---|
WO1986003481A1 (en) * | 1984-12-07 | 1986-06-19 | Biowatt Ag | Dynamic anaerobic filter |
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US5037551A (en) * | 1988-12-19 | 1991-08-06 | Weyerhaeuser Company | High-flow rate capacity aerobic biological dehalogenation reactor |
US5057221A (en) * | 1988-12-19 | 1991-10-15 | Weyerhaeuser Company | Aerobic biological dehalogenation reactor |
WO1994022567A1 (en) * | 1993-03-29 | 1994-10-13 | British Technology Group Limited | Processing of mixtures by means of pulsations |
WO1996026160A1 (de) * | 1995-02-21 | 1996-08-29 | Peter Bergen | System zur reinigung von rohwasser, insbesondere abwasser |
WO1997043432A1 (en) * | 1996-05-13 | 1997-11-20 | Biomass Recycling Ltd. | An improvement in the treatment of wastes |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE8030385U1 (de) * | 1980-11-13 | 1982-02-11 | Schneider, Hans, Dipl.-Ing., 6393 Wehrheim | Reaktionskammer zur gewinnung von methangas aus biomasse |
-
1982
- 1982-03-12 DE DE3208977A patent/DE3208977C2/de not_active Expired
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE8030385U1 (de) * | 1980-11-13 | 1982-02-11 | Schneider, Hans, Dipl.-Ing., 6393 Wehrheim | Reaktionskammer zur gewinnung von methangas aus biomasse |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1986003481A1 (en) * | 1984-12-07 | 1986-06-19 | Biowatt Ag | Dynamic anaerobic filter |
FR2580294A1 (fr) * | 1985-04-16 | 1986-10-17 | Sgn Soc Gen Tech Nouvelle | Procede de fermentation et perfectionnement aux fermenteurs a garnissage |
US5037551A (en) * | 1988-12-19 | 1991-08-06 | Weyerhaeuser Company | High-flow rate capacity aerobic biological dehalogenation reactor |
US5057221A (en) * | 1988-12-19 | 1991-10-15 | Weyerhaeuser Company | Aerobic biological dehalogenation reactor |
WO1994022567A1 (en) * | 1993-03-29 | 1994-10-13 | British Technology Group Limited | Processing of mixtures by means of pulsations |
WO1996026160A1 (de) * | 1995-02-21 | 1996-08-29 | Peter Bergen | System zur reinigung von rohwasser, insbesondere abwasser |
WO1997043432A1 (en) * | 1996-05-13 | 1997-11-20 | Biomass Recycling Ltd. | An improvement in the treatment of wastes |
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Publication number | Publication date |
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