DD267026B3

DD267026B3 - Anaerober schachtartiger vertikalreaktor zur wasserbehandlung

Info

Publication number: DD267026B3
Application number: DD87311155A
Authority: DD
Inventors: Ernst Dr-Ing Boehler; Christian Dipl-Ing Scholze; Lutz Dr Rer Nat Haldenwang; Dieter Dr-Ing Eichhorn; Otto Dipl-Ing Mueller; Hans-Georg Dipl-Ing Knorr
Original assignee: Boehler Ernst Dr Ing; Scholze Christian Dipl Ing; Haldenwang Lutz; Eichhorn Dieter Dr Ing; Mueller Otto Dipl Ing; Knorr Hans Georg Dipl Ing
Priority date: 1987-12-24
Filing date: 1987-12-24
Publication date: 1993-03-04
Also published as: DD267026A1

Description

Hierzu 1 Seite Zeichnung

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft einen schachtartigen Vertikalreaktor mit schwimmfähigem körnigem Trägermaterial zur Erhöhung der Biomassekonzentrotion. Das Anwendungsgebiet ist vorzugsweise die Nitratentfernung hei der Trinkwasseraufbereitung.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Zur Behandlung von Abwasser ist bekannt, Bioreaktoren als vertikale Schächte mit verhältnismäßig geringem Durchmesser im Vergleich zur Höhe auszuführen. Das Abwasser-Luft-Gemisch wird in einem Fallschenkel dos Schachtes bis zur Sohlo geführt und gelangt über einen Steigschenkel wieder zur Oberfläche. Das Abwasser wird in diesem als Tiefschacht ausgebildeten Belebtschlammreaktor aerob biologisch gereinigt,

Seit Anfang der siebziger Jahre werden Wirbelschichtreaktoren zur Wasserbehandlung eingesetzt, um hohe Biomassekonzentrationen und Raumleistungen zu erreichen. Gemäß DE-OS 2841011 wird im Abwärtsstrom schwimmfähiges Trägermaterial verwendet, das aus Polystyrolgranulat mit einer Dichte kleiner 0,99g/cm² und oiner Körnung von 0,2-3,0 mm besteht,

Es erfolgt Luft- oder Mothanoleintrag entsprechend der jeweils zu lösenden Aufgabe, Gemäß US-PS 4 256573 wird ein Reaktor zur Abwasserbehandlung beschrieben, bei dem eine abwärts durchströmte Wirbelschicht aus schwimmfähigem porösem Trägermaterial vorhanden ist. Ein Einsatzgebiet dieses Reaktors ist die anaerobe Denitrifikation des Abwassers unter Einsatz eines Kohlenstoff'/Wasserstoffdonators. Eine Kreislaufführung des Wassers mittels Umwälzpumpe ist dabei möglich.

Die DD 256122 beschreibt einen kombinierten Reaktor zur biologischen Behandlung von Wasser, Der schachtartige Reaktor nutzt aerobe und anaerobe Zonen in einem fallenden und einem steigendem Strom. Im Reaktor sind Aufwuchsträger suspendiert. Das Wirbelbett in der anaeroben Zone wird durch Kreislaufförderung erzeugt.

Zur Nitratentfernung aus Trinkwasser sind eine Reihe von Festbett· und Wirbelschichtreaktoron bekannt.

Bei den Wirbelschichtreaktoren, meist mit Sand als Trägermaterial, wird Wert auf eine Entfernung des Sauerstoffs vor Eintritt in das Wirbelbett gelegt, da er eine ungestörte Denitrifikation behindert. Aus Untersuchungen ist bekannt, daß bei der Aufbereitung von sauerstoff- und nitrathaltigem Rohwasser ohne vorherige Entfernung des Sauerstoffs im Ablauf der Wirbelschichtreaktoron zum Teil erhebliche Nitritkonzentrationen auftraten. Bei dem Wirbelschichtreaktor mit Kreislaufführung nach DD 256122 wurden in der Anaerobstufe zwar Raumleistungen von etwa 300-35Og Nitrat/m³ Reaktorvolumen und Stunde bei Verwendung von Ethanol erreicht, jedoch wurden Nitritkonzentrationen von 0,3-0,6mg/l festgestellt. Weitere Nachteile von Wirbelschichtreaktoren zur Denitrifikation mit Ab- oder Aufströmgeschwindigkeiten von 10-25mg/h und Geiamthöhen von 4 bis 7 m sind im Vergleich zu Rohrrektoren die gedrungone Bauart und eine dementsprechend ungleichmäßige, zum Teil ungorichtete Strömung mit Rückvermischung und damit einem breiten Verweilzeitspektrum.

Bei den Wirbelschichtreaktoren zur Denitrifikation von Abwasser wurde besonderer Wert auf die Begrenzung der Wirbelschicht innerhalb des Reaktors gelegt. Zu dick umwachsene Träger wurden mit Rührwerken im Reaktor gereinigt oder seitli^i aus dem Reaktor abgezogen.

Ziel der Erfindung

Es ist das Ziel der Erfindung, bei der Nitratontfernung zum Zwecke dor Trinkwasseraufbereitung die gesonderte Vorbehandlung zur Sauerstoffentfernung einzusparen und damit einen anaeroben vertikalen Rohrreaktor vorzuschlagen, bei dem dieser Verfahrensschritt sowie die Denitrifikation in einem einzigen Reaktor erfolgen.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen anaeroben vertikalen Rohrreaktor zur Nitratentfernung aus Trinkwasser unter Einsatz eines Kohlenstoff'/Wasserstoffdonators und schwimmender, körniger Trägermaterialien zu entwickeln, bei dem innerhalb eines Reaktors zuerst der gelöste Sauerstoff entfernt wird und anschließend eine ungestörte Denitrifikation erfolgt. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß sich im Fallschenkel des schachtartigen Vertikalreaktors schwimmfähiges Trügermaterial mit einem Dichtebereich über die gesamte Breite von 0,2 bis 0,6 g/cm³ befindet. Dem Reaktorablauf ist eine Materialfangvorrichtung nachgeordnet.

Durch die Abwärtsströmung des zu behandelnden Abwassers und die unterschiedliche Dichte des Trägermaterials bildet sich eine Wirbelschicht mit unterschiedlichen Zonen mit prozeßtyplachen Mikroorganismen für unterschiedlich!) Aufgaben aus.

Dabei befindet sich das Trägermaterial nahe 0,2 g/cm³ für den Sauerstoffabbau im oberen und das Trägermaterial nahe 0,6 g/cm³ für den Nitratabbau im unteren Bereich der Wirbelschicht. Aufgrund des hohen Schlankheitsgrades von schachtartigon Vertikalroaktoren wird eine ausgeprägte Pfropfenströmung mit engem Verweilzeitspektrum erzwungen, ci.ie Rückverrnischung durch Querströmungen tritt faktisch nicht oin. Damit laufen die Prozesse der Sauerstoffentfornung und der Denitrifikation ungestört nacheinander ab.

Der Abzug des behandelten Wassers erfolgt durch eine Steigleitung und mündet in eine Fangvorrichtung für zu dick bewachsene und damit mit dem Wasserstrom ausgetragene Trägerteilchen.

Die Rückführung des gereinigton Trägermaterial geschieht von obon in den Fallschenkel.

Der gebildete gasförmige Stickstoff sammelt sich zum Toll im Reaktorkopf an und wird dort in die Atmosphäre abgeleitet. Zum Teil werden Gasbläschen mit dem Trägermaterial bis in die Fangvorrichtung ausgetragen.

Zur Vermeidung von Eintrag an Luftsauorstoff ist der Reaktorkopf quasi gasdicht abgeschlossen.

Das Reaktorprinzip ist aulier für die Nitratentfernung aus Trinkwasser auch für vergleichbare Aufgaben der Abwasserbehandlung anwendbar.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel anhand der zugehörigen Zeichnung erläutert werden.

Der anaerobe vertikale Rohrreaktor besteht aus einem Fallschenkol 1 und dem Steigschonkel 2.

Das körnige Trägermaterial, gesintertes Schaumpolystyren Im Dichtebereich von 0,2 bis 0,6 g/cm³ und einer Korngröße von 2 bis 6mm, schichtet sich bei Beaufschlagung mit dem zu behandelndem Rohwasser, dessen Einspeisung über dem Zulauf 3 erfolgt, entsprechend seiner Körnung und Dichte ein, d.h. im oberen Teil das Trägermaterial I mit einer Dichte nahe 0,2g/cm³ und darunter das Trägermaterial Il mit einer Dichte naheO,6g/cm³.

Vor der Einspeisung des Rohwassers erfolgt die Dosierung 4 der C/H-Quelle, wie z. B. Ethanol.

Der schachtartige Vertikalreaktor besitzt einen hohen Schlankheitsgrad von DurchmesseriHöhe gleich 1:35.

Im Fallschenkel bildet sich bei entsprechender Strömungsgeschwindigkeit ein Wirbelbett mit den Zonen 5 und 6 aus. In der Zone 5 wird der Sauerstoff und in der Zone 6 das Nitrat abgebaut. Durch die hohe Reaktionsgeschwindigkeit kann auf eine Kreislaufführung verzichtet werden.

Der Ablauf des behandelten Wassers erfolgt über das Steigrohr 2 und die Leitung 7 und mündet in einer Fangvorrichtung 8 für ausgetragenes Trägermaterial. Die Rückführung des gereinigten Trägermaterials erfolgt über die Rohrleitung 9 in den Kopfteil des Fallschenkels 1. Das Bezugszeichen 10 bezeichnet eine als Siphon wirkende Gassperre.

Claims

1. Anaerober schachtartiger Vertikalreaktor zur Wasserbehandlung, bestehend aus einem Falischenkol und einem Steigschenkel, wobei sich schwimmfähiges körniges Trägermaterial im Vert^:kalreaktor befindet, gekennzeichnet dadurch, daß das schwimmfähige^ Trägermaterial einen Dicittebereich über die gesamte Breite von 0,2-0,6g/cm³ aufweist und sich im Fallschenkel des Vertikalreaktors befindet.

2. Anaerober schachtartiger Vertikalreaktor nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß dem Ablauf (7) eine Materialfangvorrichtung (9) nachgeordnet ist.