DE102004055152A1

DE102004055152A1 - Fixed bed reactor for biological purification of fluids, especially waste water, with continuous supplementation of loose bodies of the bed during operation

Info

Publication number: DE102004055152A1
Application number: DE200410055152
Authority: DE
Inventors: Waldemar Dr.-Ing. Dinkel; Franz-Bernd Prof. Dr.-Ing. Frechen; Andreas Dinkel
Original assignee: Universitaet Kassel
Current assignee: Universitaet Kassel
Priority date: 2004-11-16
Filing date: 2004-11-16
Publication date: 2006-05-18
Anticipated expiration: 2024-11-17
Also published as: DE102004055152B4

Abstract

In a fixed bed reactor for biological purification of fluids comprising a reactor vessel (10) containing a fixed bed of loose bodies (20), a number of the loose bodies can be introduced into the reactor vessel during operation of the reactor. An independent claim is included for a corresponding method for charging a fixed bed reactor, involving introducing a number of the loose bodies into the reactor vessel during operation of the reactor.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Festbettreaktor zur biologischen Reinigung eines Fluids, insbesondere von Abwasser, gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 und ein Verfahren zur biologischen Reinigung eines Fluids, insbesondere von Abwasser, gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 10.The The present invention relates to a fixed bed biological reactor Purification of a fluid, in particular wastewater, according to the preamble of claim 1 and a method for the biological purification of a Fluids, in particular of wastewater, according to the preamble of the claim 10th

Aus der DE 36 32 093 A1 ist ein Festbett-Drehrohreaktor bekannt, in dessen im wesentlichen horizontal angeordneten Reaktorbehälter eine Vielzahl von Schüttkörpern angeordnet sind. Dabei wird der Reaktorbehälter von einem Fluid durchströmt und über die an den Schüttkörpern anhaftenden Mikroorganismen gereinigt. Während des Betriebs dieses Festbett-Drehrohrreaktors lösen sich aufgrund der Reibung einige Schüttkörper auf, so dass das Festbett im Laufe der Zeit immer kleiner wird mit der Folge, dass die Reinigungsleistung nachlässt. Aus diesem Grunde muss der Festbett-Drehrohrreaktor in regelmäßigen Abständen abgeschaltet werden, damit das Festbett ergänzt werden kann.From the DE 36 32 093 A1 a fixed-bed rotary tube reactor is known, in whose substantially horizontally disposed reactor vessel a plurality of bulk solids are arranged. In this case, the reactor vessel is traversed by a fluid and purified by adhering to the bulk solids microorganisms. During operation of this fixed-bed rotary kiln reactor due to friction some bulk solids dissolve, so that the fixed bed is getting smaller over time with the result that the cleaning performance decreases. For this reason, the fixed-bed rotary kiln reactor must be switched off at regular intervals, so that the fixed bed can be supplemented.

Davon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zu Grunde, einen Festbettreaktor und ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, mit dem ein kontinuierlicher und damit kostengünstiger Betrieb möglich ist.From that The present invention is based on the object, a fixed bed reactor and a method of the type mentioned to create, with a continuous and thus more cost-effective Operation possible is.

Als technische Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß ein Festbettreaktor gemäß den Merkmalen des Anspruches 1 und ein Verfahren gemäß den Merkmalen des Anspruches 10 vorgeschlagen. Vorteilhafte Weiterbildungen dieses Festbettreaktors und dieses Verfahrens sind den jeweiligen Unteransprüchen zu entnehmen.When technical solution This object is achieved according to the invention a fixed bed reactor according to the features of claim 1 and a method according to the features of the claim 10 proposed. Advantageous developments of this fixed bed reactor and this method are entitled to the respective subclaims remove.

Eine nach dieser technischen Lehre ausgebildeter Festbettreaktor und ein nach dieser technischen Lehre ausgeführtes Verfahren haben den Vorteil, dass durch die quasi Online erfolgende Einbringung von Schüttkörpern in den Reaktorbehälter der Betrieb des Festbettreaktors nicht unterbrochen werden braucht und kontinuierlich fortgeführt werden kann. Durch diese kontinuierliche Arbeitsweise erhöht sich die Wirtschaftlichkeit des erfindungsgemäßen Festbettreaktors erheblich.A according to this technical teaching trained fixed bed reactor and A method carried out according to this technical teaching has the advantage that through the quasi-online introduction of bulk solids in the reactor vessel the operation of the fixed bed reactor does not need to be interrupted and continuously continued can be. This continuous process increases the economy of the fixed bed reactor according to the invention considerably.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist im Reaktorbehälter ein drehbares Halteelement vorgesehen, welches an einer vertikal ausgerichte ten Welle gehalten ist. Dabei hat es sich als vorteilhaft erwiesen, diese Welle hohl auszuführen und an deren oberen Ende eine Beschickungsöffnung und an deren unteren Ende nahe des unteren Randes des Halteelementes eine Ausgabeöffnung vorzusehen. Hierdurch wird es möglich, die einzelnen Schüttkörper über die Beschickungsöffnung in die hohle Welle zu bringen, wobei die Schüttkörper von der hohlen Welle über die Ausgabeöffnung in den Reaktorbehälter gelangen. Dies kann während des Betriebes des Reaktorbehälters geschehen, da das Innere der hohlen Welle keinen Beitrag zur Reinigung des Fluids leistet.In a preferred embodiment is in the reactor vessel a rotatable retaining element is provided, which on a vertical aligned th shaft is held. It has to be advantageous proved to perform this wave hollow and at the upper end a loading opening and at its lower end near the lower edge of the retaining element a dispensing opening provided. This will make it possible the individual bulk solids over the loading port to bring into the hollow shaft, whereby the bulk bodies of the hollow wave over the discharge opening in the reactor vessel reach. This can be done during the operation of the reactor vessel happen because the inside of the hollow shaft does not contribute to the cleaning of the fluid.

Auch ist es vorteilhaft, die Welle so lang auszugestalten, dass die Beschickungsöffnung außerhalb des Reaktorbehälters liegt, um eine einfache und schnelle Beschickung zu ermöglichen.Also It is advantageous to design the shaft so long that the feed opening outside of the reactor vessel to allow easy and quick loading.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist in das Innere der Welle ein Schieber einführbar, mit dem vorzugsweise schwimmende Schüttkörper in das Fluid des Festbettreaktors gedrückt werden können. Dabei werden die schwimmenden Schüttkörper entgegen ihrer Auftriebskraft mit dem Schieber so weit nach unten gedrückt, dass die einzelnen Schüttkörper über die Ausgabeöffnung in die einzelnen Kammern des Halteelementes gelangen.In a preferred embodiment is in the interior of the shaft, a slider insertable with the preferably Floating bulk solids in the Pressed fluid of the fixed bed reactor can be. The floating bulk bodies are contrary to their buoyancy with the slider pushed down so far that the individual bulk bodies on the discharge opening get into the individual chambers of the holding element.

In einer vorteilhaften Weiterbildung ist am Schieber ein Deckel vorgesehen, mit dem die Beschickungsöffnung der Welle während der Benutzung des Schiebers verschlossen werden kann um zu verhindern, dass während dieser Zeit durch die Beschickungsöffnung ein Teil des Mediums entweichen kann.In According to an advantageous development, a cover is provided on the slide, with the the loading opening the wave during the use of the slide can be closed to prevent that while This time through the feed opening a part of the medium can escape.

In einer bevorzugten Ausführungsform hat es sich als vorteilhaft erwiesen, im Inneren der Welle am unteren Rand der Ausgabeöffnung einen Konus vorzusehen, damit die Schüttkörper vom Konus geleitet besser in die Kammern des Halteelementes gelangen können.In a preferred embodiment it has proven to be advantageous inside the shaft at the bottom Edge of the dispensing opening to provide a cone so that the bulk material passed by the cone better can get into the chambers of the holding element.

In einer vorteilhaften Weiterbildung ist dieser Konus fluiddicht ausgebildet, damit das verbleibende Ende der Welle verschlossen wird und sich in diesem Teil der Welle kein Fluid ansammelt.In According to an advantageous development of this cone is fluid-tight, so that the remaining end of the shaft is closed and itself no fluid accumulates in this part of the shaft.

In einer weiteren, bevorzugten Weiterbildung hat es sich als vorteilhaft erwiesen, an der Ausgabeöffnung eine Rückschlagklappe vorzusehen, um zu vermeiden, dass einzelne Schüttkörper unbeabsichtigt in das Innere der Welle gelangen.In Another preferred embodiment, it has to be advantageous proved, at the discharge opening a non-return valve be provided to prevent individual bulk material inadvertently in the Get inside the shaft.

Weitere Vorteile des erfindungsgemäßen Festbettreaktors und des erfindungsgemäßen Verfahrens ergeben sich aus der beigefügten Zeichnung und den nachstehend beschriebenen Ausführungsformen. Ebenso können die vorstehend genannten und die noch weiter ausgeführten Merkmale erfindungsgemäß jeweils einzeln oder in beliebigen Kombinationen miteinander verwendet werden. Die erwähnten Ausführungsformen sind nicht als abschließende Aufzählung zu verstehen, sondern haben vielmehr beispielhaften Charakter. Es zeigen:Further advantages of the fixed bed reactor according to the invention and the method according to the invention will become apparent from the accompanying drawings and the embodiments described below. Likewise, according to the invention, the above-mentioned features and those which are still further developed can be used individually or in any desired combinations with one another. Which he Embodiments are not to be understood as an exhaustive list, but rather have exemplary character. Show it:

1a) eine geschnitten dargestellte Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Festbettreaktors, geschnitten entlang Linie I-I in 3, mit einem Schieber in einer ersten Position; 1a) a sectional side view of a fixed bed reactor according to the invention, cut along line II in FIG 3 with a slider in a first position;

1b) eine geschnitten dargestellte Seitenansicht des Festbettreaktors gemäß 1a, mit dem Schieber in einer zweiten Position; 1b) a sectioned side view of the fixed bed reactor according to 1a with the slider in a second position;

1c) eine geschnitten dargestellte Seitenansicht des Festbettreaktors gemäß 1a, mit dem Schieber in einer dritten Position; 1c) a sectioned side view of the fixed bed reactor according to 1a with the slider in a third position;

2 eine Ausschnittsvergrößerung eines Teiles des Festbettreaktors gemäß 1c, vergrößert entlang Linie II-II in 1c; 2 an enlarged detail of a part of the fixed bed reactor according to 1c , enlarged along line II-II in 1c ;

3 eine geschnitten dargestellte Draufsicht auf den Festbettreaktor gemäß 1a, geschnitten entlang Linie III-III in 1a. 3 a sectional top view of the fixed bed reactor according to 1a , cut along line III-III in 1a ,

In den 1 bis 3 ist ein erfindungsgemäßer Festbettreaktor dargestellt. Dieser umfasst einen vertikal angeordneten Reaktorbehälter 10, in dem ein aus einem Gitterdraht gebildetes Halteelement 12 drehbar gelagert ist. Unterhalb des Reaktorbehälters 10 ist ein Rührkessel 14 mit einem Rührwerk 16 vorgesehen, in dem das zu reinigende Fluid zunächst mittels eines Fluideintritts 18 einströmt und dort homogenisiert wird. Das derart homogenisierte Fluid steigt dann nach oben und wird an einem aus einer Vielzahl von schwimmenden Schüttkörpern 20 gebildeten Festbett vorbeigeleitet, welches in dem fluiddurchlässigen Halteelement 12 gehalten ist. Dabei dreht sich das Halteelement 12 um seine Hochachse und rotiert das Festbett innerhalb des Reaktorbehälters 10. Während dieses Prozesses bildet sich im Reaktorbehälter 10 eine gleichmäßige und homogene Pfropfenströmung aus.In the 1 to 3 an inventive fixed bed reactor is shown. This includes a vertically arranged reactor vessel 10 in which a retaining element formed from a grid wire 12 is rotatably mounted. Below the reactor vessel 10 is a stirred tank 14 with a stirrer 16 provided in which the fluid to be cleaned first by means of a fluid inlet 18 flows in and is homogenized there. The thus homogenized fluid then rises and becomes at one of a plurality of floating bulk bodies 20 formed fixed bed passed, which in the fluid-permeable support member 12 is held. The holding element rotates 12 around its vertical axis and rotates the fixed bed inside the reactor vessel 10 , During this process forms in the reactor vessel 10 a uniform and homogeneous plug flow out.

Das Halteelement 12 ist an einer vertikal angeordneten Welle 22 gehalten, die auf einer Stütze 24 am unteren Rand des Rührkessels 14 aufsitzt. Die Welle 22 ist hohl ausgebildet und reicht an ihrem oberen Ende aus dem Reaktorbehälter 10 heraus. An diesem, aus dem Reaktorbehälter 10 herausragenden Ende der Welle 22 ist eine Beschickungsöffnung 26 vorgesehen, welche mit einem abnehmbaren Deckel 27 verschlossen ist. In einem unteren Bereich der Welle 22 ist im Bereich des unteren Randes des Halteelementes 12 eine Ausgabeöffnung 28 ausgebildet, die sich über sämtliche Kammern des Halteelementes 12 erstreckt. Diese Ausgabeöffnung 28 ist vorzugsweise über den Umfang der Welle 22 umlaufend ausgebildet und liegt noch innerhalb des Halteelementes 12. Unterhalb der Ausgabeöffnung 28 ist das Innere der Welle 22 mit einem Konus 29 verschlossen, damit der darunter liegende Teil der Welle 22 nicht mit Fluid gefüllt wird. Dieser Konus 29 reicht dabei mit seinem äußeren Rand bis an den unteren Rand der Ausgabeöffnung 28, damit einzelne Schüttkörper 20 zielsicher vom Inneren der Welle 22 in das Halteelement 12 geleitet werden. Über diese Aus gabeöffnung 28 füllt sich das Innere der Welle 22 teilweise ebenfalls mit Fluid, jedoch trägt dieses nicht zur Reinigung des Fluids bei.The holding element 12 is on a vertically arranged shaft 22 held on a prop 24 at the bottom of the stirred tank 14 seated. The wave 22 is hollow and extends at its upper end from the reactor vessel 10 out. At this, from the reactor vessel 10 outstanding end of the wave 22 is a loading opening 26 provided, which with a removable cover 27 is closed. In a lower part of the shaft 22 is in the region of the lower edge of the retaining element 12 a dispensing opening 28 formed, which extends over all chambers of the holding element 12 extends. This issue opening 28 is preferably over the circumference of the shaft 22 formed circumferentially and is still within the retaining element 12 , Below the dispensing opening 28 is the inside of the shaft 22 with a cone 29 closed so that the underlying part of the shaft 22 not filled with fluid. This cone 29 extends with its outer edge to the bottom of the discharge opening 28 , so that individual bulk bodies 20 unerringly from the inside of the shaft 22 in the holding element 12 be directed. About this issue 28 fills the interior of the wave 22 partly also with fluid, but this does not contribute to the purification of the fluid.

Die Beschickungsöffnung 26 eröffnet nun die Möglichkeit, eine Anzahl von Schüttkörpern 20 in das Innere der Welle 22 zu bringen. Da die Schüttkörper 20 vorzugsweise schwimmend ausgestaltet sind, werden diese zunächst in dem in der Welle 22 befindlichen Fluid schwimmen. Nun kann über die Beschickungsöffnung 26 ein Schieber 30 ins Innere der Welle 22 eingebracht werden, um die schwimmenden Schüttkörper 20 entgegen ihrer Auftriebskraft in den unteren Bereich der Welle 22 zu schieben, von wo sie über die Ausgabeöffnung 28 in die einzelnen Kammern des Halteelementes 12 gelangen. In 2 ist dies im Detail dargestellt. Während dieser Zeit ist die Beschickungsöffnung 26 durch den am Schieber 30 gehaltenen Deckel 32 verschlossen.The loading opening 26 now opens up the possibility of a number of bulk solids 20 into the interior of the shaft 22 bring to. Since the bulk body 20 are preferably designed floating, these are first in the in the shaft 22 float fluid. Well can over the loading opening 26 a slider 30 inside the shaft 22 be introduced to the floating bulk solids 20 against its buoyancy force in the lower part of the shaft 22 to push from where it is over the dispensing opening 28 in the individual chambers of the holding element 12 reach. In 2 this is shown in detail. During this time is the loading opening 26 through the slide 30 held lid 32 locked.

In einer hier nicht dargestellten Ausführungsform ist an der Welle im Bereich der Ausgabeöffnung eine Rückschlagklappe schwenkbar angebracht, damit einzelne Schüttkörper nicht unbeabsichtigt in das Innere der Welle zurückgelangen können.In an embodiment not shown here is on the shaft in the area of the discharge opening one check valve pivotally mounted so that individual bulk solids are not inadvertently in get back the inside of the shaft can.

Dieser Prozess kann so oft wie nötig wiederholt werden, ohne dass dabei der Betrieb des Festbettreaktors eingestellt werden braucht.This Process can be as often as necessary be repeated without the operation of the fixed bed reactor needs to be adjusted.

1010: Reaktorbehälterreactor vessel
1212: Halteelementretaining element
1414: Rührkesselstirred tank
1616: Rührwerkagitator
1818: Fluideintrittfluid entry
2020: Schüttkörperbulk body
2222: Wellewave
2424: Stützesupport
2626: Beschickungsöffnungloading port
2727: Deckelcover
2828: Ausgabeöffnungdischarge opening
2929: Konuscone
3030: Schieberpusher
3232: Deckel des Schieberscover of the slider

Claims

Fixed bed reactor for the biological purification of a fluid, in particular of waste water, with a reactor vessel ( 10 ) in which a plurality of bulk bodies ( 20 ) held fixed bed characterized in that, during operation of the fixed bed reactor, a number of packed bodies ( 20 ) in the reactor vessel ( 10 ) can be introduced.

Fixed bed reactor according to claim 1, characterized in that in the reactor vessel ( 10 ) a a holding element ( 12 ) rotatably holding shaft ( 22 ) hollow inside, that the hollow shaft ( 22 ) at or near its upper end a feed opening ( 26 ) and that the shaft ( 22 ) near the lower end of the retaining element ( 12 ) a dispensing opening ( 28 ) having.

Fixed bed reactor according to claim 2, characterized in that the shaft ( 22 ) from the reactor vessel ( 10 protruding), wherein the feed opening ( 26 ) outside the reactor vessel ( 10 ) is arranged.

Fixed bed reactor according to at least one of claims 2 or 3, characterized in that in the shaft a slide ( 30 ), with which in the shaft ( 22 ) bulk body ( 20 ) are pushed down.

Fixed bed reactor according to claim 4, characterized in that the slide ( 30 ) a lid ( 32 ) is provided, with which the feed opening ( 26 ) the wave ( 22 ) is closable, wherein the slide ( 30 ) with closed feed opening ( 26 ) through the lid ( 32 ) passes through.

Fixed bed reactor according to at least one of claims 2 to 5, characterized in that the discharge opening ( 28 ) over all chambers of the retaining element ( 12 ).

Fixed bed reactor according to at least one of claims 2 to 6, characterized in that below the discharge opening ( 28 ) inside the shaft ( 22 ) a cone ( 29 ) is arranged

Fixed bed reactor according to claim 7, characterized in that the cone ( 29 ) the lower end of the shaft ( 22 ) completes fluid-tight.

Fixed bed reactor according to at least one of claims 2 to 8, characterized in that at the discharge opening a check valve is provided.

Process for charging a fixed bed reactor with a reactor vessel ( 10 ), in which a plurality of bulk solids ( 20 ) is exhibiting fixed bed, characterized in that a number of bulk bodies ( 20 ) during operation of the fixed bed reactor in the reactor vessel ( 10 ) are introduced.

A method according to claim 10, characterized in that a number of floating bulk bodies ( 20 ) from the outside into the interior of a holding element ( 12 ) holding wave ( 22 ), that the bulk solids ( 20 ) are pushed so far into the fluid against their buoyancy force, until they pass over one at the lower edge of the holding element ( 12 ) provided discharge opening in the reactor vessel ( 10 ), in particular in the holding element ( 12 ), reach.

Method according to claim 11, characterized in that in the shaft ( 22 ), floating bulk bodies ( 20 ) by means of a slide ( 30 ) are pressed down.