DE4333175A1 - Wirbelbettreaktor zur aeroben Reinigung von Abwasser - Google Patents
Wirbelbettreaktor zur aeroben Reinigung von AbwasserInfo
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Description
Die Erfindung betrifft einen Wirbelbettreaktor zur aeroben Reinigung von Abwasser, in
vertikaler, zylindrischer Bauart, der mit einem Zu- und Ablauf sowie einer
Belüftungseinrichtung versehen ist und in dessen Innerem sich Trennwände und
fluidisierbare Trägerkörper befinden.
Es ist bekannt, zur Intensivierung aerober und/oder anaerober Prozesse bei der
biologischen Abwasserbehandlung Bakterien auf Trägerkörpern zu immobilisieren.
Neben Festbettschüttungen hat sich insbesondere der Einsatz schwimmender oder
fluidisierbarer Bewuchsträger bewährt, da die beweglichen Träger einen guten
Nährstofftransport gewährleisten und außerdem zu dick aufgewachsener
Bakterienrasen leichter abgestoßen werden kann. Schwimmende Bewuchsträger mit
einem Dichteverhältnis zu Wasser von höchstens 1 haben jedoch den Nachteil, daß sie
in einer sich bildenden Schaumschicht zum Aufrahmen neigen. Außerdem sind
derartige Trägerkörper im Ablauf der Behandlungsanlage nicht problemlos von im
Wasser suspendierten Feststoffen zu trennen. Darüber hinaus beeinflußt der
aufwachsende Biorasen die Schwimmeigenschaften der Trägerkörper stark.
Andererseits erfordert der Einsatz von Trägerkörpern mit einem Dichteverhältnis von
über 2 (z. B. Sand) eine hohe Fluidisierungsenergie, wodurch eine sehr hohe
Scherbeanspruchung des Biorasens bewirkt wird. Für suspendierte Feststoffe im
Wasser hat das Festbett außerdem die Wirkung eines Filters, so daß die Trägerteilchen
nach kurzen Standzeiten gereinigt werden müssen. Deshalb sind die Vorteile der
Prozeßintensivierung durch die bekannten Verfahren insbesondere bei feststoffhaltigen
Abwässern kaum nutzbar.
In der DD 3 00 362 A5 ist auch schon vorgeschlagen worden, zur gleichzeitigen
biologischen Behandlung von Abwasser mit einer erhöhten Kohlenstoff-, Phosphor-
und Stickstoff-Eleminierungsleistung Wirbelbettreaktoren einzusetzen, die durch
Trennwände in unterschiedliche Zonen unterteilt sind. Aber auch derartige Reaktoren
sind bei feststoffhaltigen Abwässern nur bedingt einsetzbar.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Wirbelbettreaktor der
eingangs genannten Art so auszugestalten, daß auch Abwässer mit suspendierten
Feststoffen problemlos gereinigt werden können.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zwei Trennwände I und II
achsparallel unter dem Flüssigkeitsspiegel angeordnet sind, wobei die Trennwand I bis
zum Reaktorboden reicht und mit der Reaktorwandung eine kreissegmentartige
Kammer bildet, in die der am Reaktorkopf vorhandene Ablauf mündet, und die
Trennwand II, axial bis ca. zur Mitte der Reaktorhöhe reichend, so gehaltert ist, daß in
Bodennähe eine Durchströmöffnung zwischen ihr und dem Boden verbleibt, der Boden
einseitig, kreissegmentartig angeschrägt ist und in diese gebildete Schräge die
Belüftungseinrichtung mündet.
Vorzugsweise ist als Belüftungseinrichtung ein Druckstrahler vorgesehen. Gemäß einer
anderen Ausführungsform der Erfindung ist als Belüftungseinrichtung ein
Strahlstoßbegaser installiert.
Das Verhältnis von Reaktordurchmesser zu Reaktorhöhe beträgt vorteilhafterweise 1 : 3
bis 1 : 5.
Vorzugsweise sind Trägerkörper mit einem Dichteverhältnis zu Wasser von höchstens
1,3 vorgesehen.
Werden schäumende Medien behandelt, so ist zweckmäßigerweise am Reaktorkopf
zentrisch ein Schaumzerstörer befestigt, so daß die Abluft über den Schaumzerstörer
geführt werden kann.
Im folgenden soll die Wirkungsweise des Wirbelbettreaktors bei Verwendung eines
Strahlstoßbegasers als Belüftungseinrichtung kurz erläutert werden:
Aus der kreissegmentartigen Kammer wird trägermaterialfreies Wasser von einer
Umlaufpumpe angesaugt und einem Strahlbegasungsapparat zugeführt. Der
Strahlbegasungsapparat saugt Umgebungsluft an, die in den Wirbelbettreaktor
feinblasig eingetragen wird. Der vom Strahlbegasungsapparat gebildete Gas-
Flüssigkeits-Zweiphasenfreistrahl wird in die sedimentierende Trägerschicht geblasen,
die sich in dem von der Trennwand II und der Reaktorwand begrenzten Raum bildet.
Der Gas-Flüssigkeits-Zweiphasenfreistrahl bewirkt eine Fluidisierung der Trägerkörper.
Da die Trennwand II nur bis ca. zur Mitte der Reaktorhöhe reicht, tritt im oberen Bereich
des Reaktors eine Querschnittsvergrößerung auf, die eine Strömungsberuhigung
bewirkt. Daher erfolgt trotz des Gasaufstieges eine Abscheidung der Trägerkörper. Im
oberen Bereich des Reaktors tritt das Wasser mit einem Teil der Trägerkörper in den
von der Trennwand II und der Trennwand I begrenzten Raum über und strömt in
diesem nach unten. Der angeschrägte Boden des Reaktors dient zur Verbesserung der
Trägerzirkulation durch die von der Trennwand II und dem Boden gebildeten
Durchströmöffnung. Behandeltes Wasser wird über einen getauchten Überlauf aus der
kreissegmentartigen Kammer abgezogen.
Mit dem erfindungsgemäßen Wirbelbettreaktor wird ein weitgehender Aufschluß der
Feststoffe im zirkulierenden Trägerbett und eine sichere Trennung von Restfeststoffen
von den Trägerkörpern erreicht. Durch die spezielle Reaktorkonstruktion ist beim
Betrieb mit minimiertem Energieeintrag gewährleistet, daß die Trägerkörper mit den
aufgewachsenen Bakterien durch Zirkulation im Reaktionsraum ständig optimal mit
Nährstoffen versorgt werden. Außerdem erfolgt auf hydraulischem Wege eine gute
Trennung von Trägermaterial und suspendierten Feststoffen. Darüber hinaus
ermöglichen die zwei durch die Trennwände gebildeten Reaktionszonen eine intensive
Vor- sowie anschließende Feinreinigung des Wassers in einem Reaktor.
Als Trägerkörper kommen insbesondere Schaumstoffwürfel in Betracht, deren Dichte
durch Zuschlagstoffe eingestellt werden kann. Eine weitere Intensivierung der
Abwasserreinigung ist durch eine gleichzeitige Enzymeinlagerung in das Trägermaterial
möglich, wodurch ein zellexterner Substrataufschluß stattfinden kann.
Der Wirbelbettreaktor kann mit Vorteil bei allen feststoffhaltigen Abwässern verwendet
werden, insbesondere eignet er sich für Abwässer der Nahrungsgüterindustrie.
Im folgenden soll die Erfindung anhand eines in der Figur schematisch dargestellten
Ausführungsbeispiels näher erläutert werden:
In einem zylindrischen Reaktor 1 mit 3 Meter Durchmesser und 12 Meter Höhe und
einem Volumen von 85 m³ ist ein einseitig, kreissegmentartig angeschrägter Boden mit
einem um 30° gegen die Horizontale geneigten Bodensegment 2 angeordnet, das in
zwei Meter Abstand von der Reaktorwand ein horizontales Bodensegment 3 erreicht. In
0,5 Meter Abstand von der Reaktorwand ist dem geneigten Bodensegment 3 die
Trennwand I aufgesetzt, die bis zu einer Höhe von 9 Meter reicht. Die Trennwand II ist
achsparallel zur Trennwand I angeordnet und reicht von einer Höhe von 2 Meter bis zu
einer Höhe von 6 Meter über den Reaktorboden.
Der Reaktor 1 ist bis zum Ablauf 4 in 11 Meter Höhe mit Abwasser gefüllt. Über den
Ablauf 4 fließt so viel gereinigtes Abwasser ab, wie über den Zulauf 5 an
unbehandeltem Abwasser in den Zwischenraum 11 zwischen den Trennwänden I und
II zugeführt wird.
Im Abwasser befindet sich eine Schüttung aus Trägerkörpern 6, die 25 Vol.-% des
Reaktorvolumens einnimmt. Die Schüttung besteht aus porösen Trägerkörpern mit
einem ausgeglichenen Korngrößenspektrum von 3 bis 5 mm Durchmesser. Die
Trägerkörper weisen ein Dichteverhältnis zu Wasser von 1,02 auf und sind nach einer
Anfahrphase mit einem biologischen Rasen bewachsen.
Eine Kreiselpumpe 13 saugt aus der von der Reaktorwand und der Trennwand I
gebildeten kreissegmentartigen Kammer 7 weitgehend trägermaterialfreie Flüssigkeit
an. Diese wird in dem Strahlstoßbegaser 8 mit selbsttätig über Leitung 9 angesaugter
Luft vermischt. Der gebildete Zweiphasenstrahl wird in den Raum 10 zwischen der
Trennwand II und der Reaktorwand eingeblasen. In der Zeichnung sind die Gasblasen
mit der Bezugsziffer 15 bezeichnet. Das im Wasser feindispergierte Gas gewährleistet
einerseits einen guten Sauerstoffeintrag in die Flüssigkeit zur Versorgung der aeroben
Bakterienflora. Andererseits erzeugt das Gas aufgrund seines Auftriebes eine
Flüssigkeitszirkulation im Reaktor 1, der durch den abwärts gerichteten Zulauf auf der
Gegenseite der Trennwand II im Zwischenraum 11 unterstützt wird. Die aufwärts
gerichtete Flüssigkeitsströmung im Raum 10 mit einer Leerrohrgeschwindigkeit von ca.
5 m/h reicht aus, um die Trägerkörper 6 zu fluidisieren. Oberhalb der Trennwand II
verringert sich die Geschwindigkeit der Flüssigkeitsströmung aufgrund der
Querschnittserweiterung und durch überlagerte abwärts gerichtete Strömungsanteile,
so daß kaum noch Trägerkörper 6 mit der Flüssigkeitsströmung mitgeschleppt werden.
Aus der fluidisierten Schüttung ausgetragene Trägerkörper 6 werden über eine
gasarme Rückströmung im Zwischenraum 11 zwischen der Trennwand I und der
Trennwand II wieder nach unten in die Trägerkörperschüttung zurückgeführt. Durch das
geneigte Bodensegment 2 werden Ablagerungen in strömungsarmen Zonen verhindert.
Am oberen Ende des Reaktors ist ein Schaumzerstörer 12 angeordnet, der einen
Schaumaustritt mit der Abluft verhindert.
Gereinigtes Abwasser tritt über die Trennwand I in die kreissegmentartige Kammer 7
über. Über die Trennwand I wird kein Trägermaterial ausgetragen. Über ein Tauchrohr
14 und den Ablauf 4 wird das gereinigte Abwasser schließlich aus dem Reaktor 1
abgezogen.
Die intensiven biologischen Abbaureaktionen durch die immobilisierten Bakterien
gestatten eine hohe Schadstoffraumbelastung des Reaktors von 12 kg/m³/Tag und
GSB bei Zulaufkonzentrationen von 1000 mg/l und 80%igem Umsatz. Mit dem
Wirbelbettreaktor ist somit eine hocheffektive Betriebsweise ohne externe
Bioschlammabtrennung und Bioschlammrückführung möglich. Der Abwasserdurchsatz
beträgt 900 m³/Tag.
Da der Strahlstoßbegaser in das geneigte Bodensegment 2 mündet, wird eine
Änderung der Strömungsrichtung von horizontal zu vertikal sowie eine Reflexion an
der Reaktorwand erreicht, wodurch hohe Turbulenzen im Bodenbereich des Reaktors
auftreten, die Totzonen mit Feststoffablagerungen sicher verhindern.
Zur Gewährleistung des für den vorstehend genannten CSB-Abbau benötigten
Sauerstoffeintrages ist die Kreiselpumpe 13 so ausgelegt, daß sie den
Strahlstoßbegaser mit 180 m³/h Flüssigkeit beaufschlagt und dabei 230 m³/h
Umgebungsluft ansaugt. Die Sauerstoffausnutzung liegt bei 50% und hängt sowohl
von der Reaktorgeometrie als auch vom Stoffübergang im speziellen Abwasser ab.
Claims (6)
1. Wirbelbettreaktor zur aeroben Reinigung von Abwasser, in vertikaler, zylindrischer
Bauart, der mit einem Zu- und Ablauf sowie einer Belüftungseinrichtung versehen
ist und in dessen Innerem sich Trennwände und fluidisierbare Trägerkörper
befinden, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Trennwände I und II achsparallel
unter dem Flüssigkeitsspiegel angeordnet sind, wobei die Trennwand I bis zum
Reaktorboden reicht und mit der Reaktorwandung eine kreissegmentartige
Kammer (7) bildet, in die der am Reaktorkopf vorhandene Ablauf (4) mündet, und
die Trennwand II, axial bis ca. zur Mitte der Reaktorhöhe reichend, so gehaltert ist,
daß in Bodennähe eine Durchströmöffnung zwischen ihr und dem Boden verbleibt,
der Boden einseitig, kreissegmentartig angeschrägt ist und in diese gebildete
Schräge die Belüftungseinrichtung (8) mündet.
2. Wirbelbettreaktor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als
Belüftungseinrichtung (8) ein Druckstrahler vorgesehen ist.
3. Wirbelbettreaktor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als
Belüftungseinrichtung (8) ein Strahlstoßbegaser vorgesehen ist.
4. Wirbelbettreaktor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß
das Verhältnis von Reaktordurchmesser zu Reaktorhöhe 1 zu 3 bis 1 zu 5 beträgt.
5. Wirbelbettreaktor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß
Trägerkörper (6) mit einem Dichteverhältnis zu Wasser von höchstens 1,3
vorgesehen sind.
6. Wirbelbettreaktor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß
am Reaktorkopf zentrisch ein Schaumzerstörer (12) befestigt ist.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19934333175 DE4333175A1 (de) | 1993-09-29 | 1993-09-29 | Wirbelbettreaktor zur aeroben Reinigung von Abwasser |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19934333175 DE4333175A1 (de) | 1993-09-29 | 1993-09-29 | Wirbelbettreaktor zur aeroben Reinigung von Abwasser |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE4333175A1 true DE4333175A1 (de) | 1995-03-30 |
Family
ID=6498959
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19934333175 Withdrawn DE4333175A1 (de) | 1993-09-29 | 1993-09-29 | Wirbelbettreaktor zur aeroben Reinigung von Abwasser |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE4333175A1 (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0738688A1 (de) * | 1995-04-21 | 1996-10-23 | Degremont | Vorrichtung zur biologischen Reinigung von Flüssigkeiten, insbesondere von Abwasser |
-
1993
- 1993-09-29 DE DE19934333175 patent/DE4333175A1/de not_active Withdrawn
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0738688A1 (de) * | 1995-04-21 | 1996-10-23 | Degremont | Vorrichtung zur biologischen Reinigung von Flüssigkeiten, insbesondere von Abwasser |
FR2733164A1 (fr) * | 1995-04-21 | 1996-10-25 | Degremont | Dispositif de traitement biologique de liquide, notamment d'eaux residuaires |
US5698094A (en) * | 1995-04-21 | 1997-12-16 | Degremont | Device for biological treatment of liquid, especially sewage |
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