DE19519325A1 - Substratmaterial für einen Bioreaktor - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Substratmaterial für einen Bioreaktor zur Aufbereitung von Abwasser nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie einen mit dem Substrat­ material ausgestatteten Bioreaktor.

Bioreaktoren werden in der Abwassertechnik zur Aufbereitung von Abwasser ein­ gesetzt. Hierbei macht man sich die Eigenschaften biologisch aktiven Materials, z. B. einer Bakterienschicht, zu Nutze, biologische Verunreinigungen dem bakteriel­ len Metabolismus zuzuführen und somit quasi auszufiltern. Bekannte Bioreaktoren bestehen im wesentlichen aus einem Gefäß zur Aufnahme bzw. Durchführung von Abwasser und einen in dieses Gefäß eintauchenden Substratmaterial. Die Form des Substratmaterials kann nahezu beliebig gewählt werden, bekannt sind Tropfkörper, Scheibentauchkörper und Vliesbettanordnungen. In der Regel wird das Substrat­ material während der Wasseraufbereitung innerhalb des Bioreaktors bewegt; die parallel zueinander angeordneten Scheiben eines Scheibentauchkörpers werden bei­ spielsweise gedreht, wobei die Oberfläche des Substrats zeitweilig auch an die Luft gelangt. Das Substrat dient der Aufnahme der vor allem aus Bakterien bestehen­ den biologisch aktiven Schicht. Neben der Auswahl der biologisch aktiven Schicht ist hierbei auch die Auswahl des Substratmaterials von großer Bedeutung für die Funktion des Bioreaktors. Geeignete Substratmaterialien haben eine hohe Abrieb­ festigkeit und sind chemisch resistent. Sie müssen den Bakterien der biologischen Beschichtung außerdem ausreichende Schutzzonen bieten, um das Ablösen von Bio­ masse zu erschweren. Die Oberfläche des Substratmaterials muß so beschaffen sein, daß sich die gewünschte Menge an Biomasse darauf anlagert. Wichtig ist, daß sich auf den bzw. zwischen den Substraten kein Schlamm anreichert, was zu Verstop­ fungsproblemen führt.

Geeignete bekannte Trägermaterialien bestehen beispielsweise aus Polyurethan oder Polyurethanschaumstoff. Die Poren des Polyurethanschaumstoffs sind für biologisch aktive Beschichtungen und Sauerstoff gut erreichbar. Die aktive Oberfläche beträgt bis zu 5000 m²/m³. Weitere bekannte Kunststoffmaterialien zur Verwendung als Substratmaterialien sind Polyäthylen und Polystyrol. Diese Substrate sind jedoch sämtlich teuer, da sie speziell für Bioreaktoren in geringen Mengen hergestellt wer­ den.

Es besteht die Aufgabe, ein alternatives Substratmaterial bereitzustellen, welches großtechnisch herstellbar und somit billig ist.

Gelöst wird diese Aufgabe mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen sowie ein Bioreaktor unter Verwendung des Substrat­ materials sind den Unteransprüchen entnehmbar.

Das erfindungsgemäße Substratmaterial besitzt eine große Porösität, eine rauhe, aber abriebfeste Oberfläche mit Oberflächenhaftung gegenüber biologisch aktiven Material und eine hohe Elastizität bei hoher innerer Oberfläche.

In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel werden als Fasermaterial verrottungsfe­ ste Synthesefasern aus Polyamid oder Polyester eingesetzt. Um hohe Porösität und ein hohes inneres Volumen zu erzielen, werden Grobfasern im Titerbereich zwischen 8 und 300 dtex verwendet. Dadurch wird ein Luftanteil im Inneren des Reini­ gungskörpers von 65 bis 99 Vol.-% erzielt. Dieses hohe innere Volumen und die Gewebestruktur ermöglichen eine gute Haftfähigkeit für das biologisch aktive Ma­ terial und auch eine leichte Abgabe der Stoffwechselprodukte an durchlaufendes Wasser.

Als Binder können alle bekannten wasserfesten, elastischen Polymere, bevorzugt Synthesekautschuk- oder Acrylatdispersionen, verwendet werden. Der Binder ist nach allen bekannten Methoden einzuimprägnieren, z. B. zwischen zwei Walzen. Man kann ihn auch durch beidseitiges Besprühen auf das Vlies aufbringen.

Das Verhältnis von Fasern zu Binder kann variiert werden zwischen 90 : 10 und 20 : 80. Die Fertiggewichte des erfindungsgemäßen Substratmaterials liegen 100 und 2000 g/m².

Das Substratmaterial wird zweckmäßig über Krempeln oder im Luftlegeverfahren in an sich bekannter Weise hergestellt.

Durch mechanische Verfestigung wie z. B. durch Nadeln, oder durch die Zugabe von Schmelzfasern in die Fasermischung ist es möglich, die Spaltfestigkeit des Vliesstoffs zu erhöhen.

Die Zugfestigkeiten können durch die Einarbeitung eines Geleges erhöht werden. Durch die gleiche Maßnahme wird die Zugdehnung bei Bedarf herabgesetzt.

Weiterhin ist es möglich, zwei oder mehrere, bevorzugt bis zu drei, Lagen des Vliesstoffs unter Verwendung der bekannten, wasserfesten Haftmassen und Fer­ tigungsmethoden zu kaschieren. Solche Haftmassen sind Haftvliese aus thermo­ plastisch erweichbaren Fasern, thermoplastische Haftfolien, thermoplastische Puder oder Schmelzkleber. Es ist darauf zu achten, daß die Porösität des Laminats weit­ gehend beibehalten wird.

Gegenstand der Erfindung ist auch ein Bioreaktor zur Aufbereitung von Abwasser mit einem Substratmaterial, wie es oben beschrieben wurde. Ein derartiger Bioreak­ tor kann in an sich bekannter Weise, wie in der Beschreibungseinleitung beschrieben, ausgebildet sein. In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Substratmaterial in Form von runden Scheiben ausgebildet, welche parallel zueinander auf einer Achse angeordnet sind. Diese Achse verläuft im Bereich der Füllstandsoberfläche eines gefüllten Behälters, der beispielsweise zu reinigendes Abwasser enthält. Die Achse wird von einem Elektromotor langsam drehend angetrieben. Auf diese Weise be­ findet sich zu jedem Zeitpunkt ein Segment jeder Substratscheibe innerhalb der zu reinigenden Flüssigkeit, während der verbleibende Teil jeder Substratscheibe nach oben aus der Flüssigkeit heraussteht und in Kontakt mit der Umgebungsluft ist. Selbstverständlich lassen sich mit dem erfindungsgemäßen Substratmaterial auch andere Formen von Bioreaktoren herstellen.

Claims (7)

1. Substratmaterial für einen Bioreaktor für die Aufbereitung von Abwasser, zur Aufnahme einer biologisch aktiven Schicht, dadurch gekennzeichnet, daß es einen Vliesstoff umfaßt, dessen Fasern aus Polyamid oder Polyester bestehen, einen Titer von 8 bis 300 dtex besitzen und mit elastischem polymeren Binde­ mittel verfestigt sind, das Fertiggewicht des Vliesstoffs zwischen 100 und 2000 g/m² beträgt, das Volumen des Vliesstoffs zu 65 bis 99% aus Luft besteht und das Verhältnis von Fasern zu Bindemittel zwischen 90 : 10 und 20 : 80 beträgt.

2. Substratmaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Vlies­ stoff genadelt ist.

3. Substratmaterial nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Vliesstoff zusätzlich durch thermoplastische Bindefasern gebunden ist.

4. Substratmaterial nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß es ein Gelege aus synthetischen Monofilamenten eingear­ beitet enthält.

5. Substratmaterial nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß es aus bis zu drei Vliesstofflagen besteht, welche klebend miteinander verbunden sind.

6. Bioreaktor zur Aufbereitung von Abwasser mit einem Substratmaterial zur Aufnahme einer biologisch aktiven Schicht, dadurch gekennzeichnet, daß das Substratmaterial nach einem der voranstehenden Ansprüche ausgebildet ist.

7. Bioreaktor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Substratma­ terial scheibenförmig ist und eine Vielzahl von Scheiben parallel zueinander auf einer gemeinsamen, horizontal verlaufenden und rotierenden Achse angeordnet ist, welche im oberen Bereich eines flüssigkeitsgefüllten Gefäßes angeordnet ist.