• 专利附录
  • 专利说明
  • 权利要求
  • 类似技术
  • 同族专利
  • 引用文献
  • 法律状态
  • 优先权
    • 专利摘要:

    公开号:WO1985003695A1
    申请号:PCT/T1985/000003
    申请日:1985-02-12
    公开日:1985-08-29
    发明作者:Ernst NÖBL；Astrid NÖBL
    申请人:Noebl Ernst；
    IPC主号:C02F1-00
    专利说明:
    [0001] Verfahren und Vorrichtung zur anaeroben Behandlung von organischen Substraten
    [0002] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur anaeroben Behandlung von organischen Substraten, die in fester und gelöster Form vorliegen können, wobei die Reaktionsprodukte (z.B. CH4, CO2, Biomasse) gesammelt und dann ausgetragen werden. Weiters ist Gegenstand der Erfindung eine Einrichtung zur Ausübung eines solchen Verfahrens.
    [0003] Einrichtungen zur anaeroben Behandlung organischer Substrate gehören zum Stand der Technik. Dabei könηen grundsätzlich zwei verschiedene Ziele angestrebt werden, nämlich die Gewinnung von Energie - in Form von Methangas - aus organischen Substraten oder die Entfernung organischer Stoffe im Sinne einer Reinigung des zugeführten Substrates. Obwohl die chemisch-biologischen Reaktionen ähnlich sind, werden nicht zuletzt durch die wirtschaftliche Betrachtungsweise an den Zulauf bzw. Ablauf verschiedene Anforderungen gestellt, was sich wiederum im Bau und Betrieb einer Anlage auswirkt. Ein wesentliches Merkmal bei der anaeroben Reinigung von Abwasser ist die Tatsache, daß der größte Teil der gelösten organischen Verunreinigung nicht wie bei der aeroben Abwasserreinigung fast nur durch den Aufbau neuen Zellmaterials entfernt wird, sondern nur ein geringer Teil zum Aufbau neuen Zellmaterials verwendet wird, während die restlichen Kohlenstoffverbindungen in energiereiches Gas - dem Methangas - und Kohlendioxid umgewandelt werden. Es ist also beim anaeroben Prozeß keine Energie zur Sauerstoffeintragung notwendig, wie sie beim aeroben Prozeß zur Aufrechterhaltung des Prozeßablaufes erforderlich ist. Auch ist die anfallende Schlammenge des anaeroben Prozesses wesentlich kleiner und bereits voll stabilisiert. Ein weiterer großer Vorteil, vor allem für Saisonbetriebe, ist die Tatsache, daß der anaerobe Schlamm während vieler Monate - auch wenn keine Substratzuführung stattfindet - aktiv gehalten werden kann, und bei neuerlichem
    [0004] Substratanfall in kürzester Zeit wieder hochaktiv wird. Die geringe Biomasseproduktion stellt aber auch einen Nachteil dar, der sich vor allem bei der Inbetriebnahme einer Anlage und bei Störungen in der biologischen Aktivität des Schlammes auswirkt. Dies kann jedoch sowohl durch konstruktive Maßnahmen als auch durch die Art der Prozeß Steuerung zum Teil kompensiert werden. Wie bereits erwähnt, handelt es sich bei der anaeroben
    [0005] Fermentation zum überwiegenden Teil um Methanfermentation. Nebenprodukte wie z.B. Schwefelwasserstoff und Ammonium etc. werden fast immer - zwar in verschiedener Menge - gebildet, hier aber nicht gesondert betrachtet. Von Bedeutung sind sie nur bei verschiedenen Substraten, wo sie sich durch Anhäufung negativ auf den Prozeß auswirken oder als Verschmutzung des Gases bei dessen Nutzung stören. Die Methangärung wird nach dem heutigen Stand der Wissenschaft am besten im Dreistufenmodell von Bryant (1977) dargestellt, wobei in der ersten Stufe, der sogenannten Hydrolysefermentation, Kohlenhydrate, Fette und Eiweiß in flüchtige Fettsäuren und Alkohole zerlegt werden. In der folgenden Stufe kommt es zur wasserstoffbildenden acetogenen Phase sowie zur Essigsäuregärung, wodurch die Methan-Bakterien aktiviert werden. Ein zu hoher Säurespiegel führt jedoch zum Absterben der Bakterien, so daß eine genaue Steuerung der Säurebildung erforderlich ist. In der dritten Stufe stellt die Essigsäurespaltung bzw. die reduktive Methanbildung den Abschluß des Prozesses dar.
    [0006] Bei der in der Natur vorkommenden Methangärung (in Sümpfen, Mooren, Pansen von Wiederkäuern usw. ) laufen diese Prozesse nebeneinander ab. Um diesen Prozeß wirtschaftlich nutzen zu können, war es notwendig, die unter natürlichen Bedingungen nur langsam ablaufende Methanfermentation zu beschleunigen. Zur Schaffung günstiger Randbedingungen wurde eine große Anzahl verschiedener Anlagen, sogenannte Anaerobreaktoren entwickelt, mit Hilfe derer eine Optimierung des Prozeß ablauf es angestrebt wurde.
    [0007] Ursprünglich waren die Einhaltung der günstigsten Temperatur sowie das Heranführen des neuen Substrates an die Bakterien die wichtigsten Parameter. Sehr bald erkannte man aber, daß die Geschwindigkeit des Prozeßablaufes nicht beliebig steigerbar ist. Ursprünglich nahm man an, daß ein als "Reinkultur" in den Prozeß eingesetzter Organismus , nämlich der "Bacillus methagenis", einen einwandfreien Prozeßablauf sichert. Man erkannte sehr bald, daß es für einen einwandfreien Prozeßablauf jedoch nicht genügt, die besten Bedingungen für den Bacillus methagenis zu schaffen, sondern daß darüberhinaus weitere Reaktionsvorgänge zu berücksichtigen sind, von welchen die Methanbildung lediglich den "Abschluß" darstellt. Dies führte zur Entdeckung des Zweistufen-Modelles - Säurebildung, Methanbildung. Allerdings laufen die beiden Stufen mit verschiedenen Prozeßgeschwindigkeiten ab. Eine Überhandnahme der Säurebildung und die dadurch auftretende pH-Verschiebung wirkt sich negativ auf die Methanbildung aus, das heißt sie bremst, und bei weiterem unkontrollierten Prozeßablauf werden die methanbildenden Bakterien abgetötet. Eine pH-Korrektur durch Zugabe von Laugen konnte den Prozeß immer nur kurzzeitig beeinflussen, aber nicht grundlegend ändern. Bei den zweistufigen Anlagen wurde daher der Versuch unternommen , diese zwei Hauptphasen - Säurebildung , Methanbildung - in getrennten Reaktoren ablaufen zu lassen.
    [0008] Die bekannten Reaktorbauarten können im großen und ganzen in fünf verschiedene Typen eingeteilt werden, nämlich die klassische Reaktorbauart , Reaktoren zur Durchführung des Kontaktprozesses, das Anaerobfilter, den Schlammbettreaktor und den Plug-Flow Reaktor.
    [0009] Klassische Reaktorbauarten: Darunter fallen in unseren Breitengraden sie sogenannten
    [0010] Faultürme zur anaeroben Schlammstabilisierung bei kommunalen Anlagen , sowie die Kleinbiogasanlagen in China , Indien, Taiwan etc. Das größte Problem ist die Verhinderung des Entstehens von Schwimmdecken und mächtiger Ansammlungen von Sinkstoffen, sowie von Kurzschlußströmungen des neu zugeführten Substrates. Lösungen bot die Änderung der Geometrie der Reaktoren. Aus der einfachen zylindrischen Bauform wurden herstellungsmäßig wesentlich kompliziertere eiförmige Längsgeometrien gewählt, um in den heiklen Zonen möglichst kleine Flächen zu bekommen. Um die Bildung von Schwimm- und Sinkschichten zu unterbinden, sowie eine optimale Durchmischung des Reaktorinhaltes und somit auch die Einmischung des neu zugeführten Substrates sicherzustellen, können folgende Methoden in den Reaktoren zur Anwendung kommen:
    [0011] Umwälzen durch Einpressen von Gas über Lanzen in die Gärmasse; Umwälzen durch im Behälter angeordnete Rühr- und
    [0012] Mischeinrichtungen, wie z.B. Schraubenschaufler;
    [0013] Umwälzung mittels Verdrängersystem und schließlich Umwälzung mittels außerhalb des Behälters angeordneten Pumpen.
    [0014] Reaktoren zur Durchführung des Kontaktprozesses :
    [0015] Diese Reaktoren wurden zur Entfernung von organischen, vorwiegend gelösten Substraten aus Abwasser entwickelt. Sie sind den aeroben Kläranlagen nachempfunden. Der Reaktor besteht aus einem Rührkesselreaktor und einem entweder integrierten oder externen Absetzbehälter, in dem die Trennung des Schlamm-Wasser-- Gemisches stattfindet. Während das so gereinigte Wasser über eine
    [0016] Ablaufrinne abgezogen wird, wird der Schlamm zur Erhöhung der aktiven Biomasse in den eigentlichen Reaktionsraum zurückgeführt.
    [0017] Der Trockensubstanzgehalt im Rücklauf schlämm ist meist nur geringfügig höher als im eigentlichen Reaktor, obwohl eine Vakuumentgasung vorgenommen wurde oder das Absetzbecken gekühlt wurde, um eine weitere Gasbildung zu unterbinden, die dem Absetzen der Schlammflocken hinderlich ist. Dadurch bedingt ist im Reaktor auch nur ein geringer aktiver Biomassegehalt je Volumseinheit vorhanden, was wiederum bedeutet, daß sehr große Reaktoren erforderlich sind. Ein weiterer Nachteil ist, daß an das zugeführte Substrat bereits hohe Anforderungen gestellt werden müssen, um überhaupt einen einwandfreien Prozeßablauf gewährleisten zu können. Sind nämlich z.B. größere Mengen absetzbarer anorganischer Stoffe im Zulauf, so würde sich zwar der gewünschte Trockensubstanzgehalt im Reaktor einstellen lassen, aber der Anteil an aktiver Biomasse dennoch absinken. Anaerobfilter: Die Erkenntnis, daß viele biotechnologische Prozesse nur gelingen, wenn den beteiligten Organismen genügend Oberfläche zum Bewuchs geboten wird, führte zur künstlichen Fixierung der Organismen an Trägermaterialien, wozu eine Reihe von Trägermaterialien und Immobilisierungsverfahren entwickelt wurden. Durch Fixieren der Organismen auf Trägermaterialien kann in vielen Fällen der Prozeßablauf stabilisiert werden. Die erhöhte Durchsatzleistung ist nur auf den größeren Anteil von aktiver Biomasse je Volumseinheit zurückzuführen.
    [0018] Man versuchte nun , die aus der kommunalen aeroben Abwassertechnik - den sogenannten Tropfkörperanlagen - bekannte Erfahrung mit trägerfixierter Bakterienmasse , analog im anaeroben Bereich einzusetzen. Die Tropfkörperanlage bei Kläranlagen ist in der einfachsten Form ein zylindrischer Behälter mit poröser Trägermaterialfüllung, an der sich die Mikroorganismenflora entwickelt. Das zu reinigende, von absetzbaren Stoffen befreite Abwasser, wird über dem Füllmaterial mittels speziellen Sprengern verregnet und fließt von oben nach unten ständig über den Organismenfilm . Von unten nach oben strömt die Luft durch die vorhandenen Zwischenräume und sorgt für die Sauerstoffversorgung . Durch die Umkehrung des Substratflusses , von unten nach oben, werden alle Zwischenrä ume mit Substrat angefüllt, dadurch wird eine Luftzirkulation unterbunden und durch den damit verbundenen Wegfall der Sauerstoffversorgung wird aus dem Tropfkörper ein Anaerobfilter. Zur Füllung können poröse Steine, Keramikmaterial oder spezielle Kunststoffüllkörper verwendet werden. Einziges Ziel ist eine möglichst große verfügbare Oberfläche je Volumseinheit. Über ein am Reaktorboden angeordnetes Rohrsystem erfolgt die Substratverteilung über den Reaktorquerschnitt. Der Weg des Substrates durch den auf dem Reaktorboden aufliegenden Füllkörper kann kaum mehr beeinflußt werden. Die Gefahr von Nestbildungen ist sehr groß . Durch Rücknahme eines Teilstromes vom Ablauf kann das zugeführte Substrat verdünnt und eine mittlere theoretische Aufwärtsströmung erreicht werden. Dies ist aber nicht beliebig steigerbar, da sonst eine Rührkesselcharakteristik mit "Hindernis" erreicht wird. Im unteren Teil besteht also die Gefahr, daß durch im Abwasser mitgeführte anorganische Substrate die Räume zwischen den Füllkörpern zum Teil verlegt werden und es so zur Ausbildung von "Kaminen" , d.h. zu bevorzugten Durchströmungskanälen kommt. Im oberen Teil, besonders bei relativ hohen Anlagen, kann es durch das bei der Methanfermentation entstandene Gas zu hohen Gasströmungsgeschwindigkeiten kommen. Die dadurch entstehende erhebliche Wirbelwirkung ist Ursache für das Abtragen des Organismenfilmes von den Füllkörpern.
    [0019] Schiammbettreaktoren :
    [0020] Die in bestimmten Fällen beobachtete Aggregationsfähigkeit des Schlammes ist Voraussetzung für diesen Reaktorentyp. In seiner einfachsten Form handelt es sich um einen aufwärts durchströmten Reaktor, in dessen unterem Bereich sich durch die guten Absetzeigenschaften des Schlammes eine Erhöhung der Trockensubstanzkonzentration einstellt, die nach oben allmählich abnimmt. Der bereits stark mineralisierte Schlamm bildet mehr eine körnige Struktur anstatt der sonst üblichen Flockenstruktur aus . Das von unten zugeführte Substrat erzeugt eine Aufwärtsströmung , die der Absetzgeschwindigkeit der "Schlammkörner" entsprechen soll, um einen Gleichgewichtszustand zu erhalten. Der so erhaltene Schlammfilter hat einen hohen Anteil an aktiver Biomasse je Volumseinheit, woraus sich eine große Umsatzrate ergibt, wodurch - verglichen mit anderen Systemen -mit einem wesentlich kleineren Reaktorvolumen das Auslangen gefunden werden kann. So beeindruckend die Leistungsfähigkeit dieses Reaktortyps bei optimalen Bedingungen ist, so schwerwiegend sind die Folgen von Störungen. Bereits geringfügige Änderungen in der Zusammensetzung des Zulaufes können das Verhalten bzw. die Ausbildung der gewünschten Schlammstruktur verändern. Die Folge ist, daß sich die Absetzeigenschaften ebenfalls ändern, und dadurch das Gleichgewicht der Strömungen verloren geht. Dieses Gleichgewicht ist auch sehr stark von der entstandenen Gasmenge und der sich daraus ergebenden Gasströmungsgeschwindigkeit abhängig. Ähnlich dem Anaerobfilter stellt die gleichmäßige Verteilung über den gesamten Querschnitt ein großes Problem dar. Um eine zu starke Mineralisierung des Schlammbettes zu verhindern, darf das zugeführte Substrat nur sehr geringe anorganische Bestandteile enthalten. Die Rückführung eines Teilstromes des Ablaufes wird ebenso zur Prozeßsteuerung herange zogen.
    [0021] Plug-Flow-Reaktoren :
    [0022] Dieser Reaktortyp ist geeignet, vorwiegend Substrate mit ungelösten , also festen Anteile zu vergären und wird hauptsächlich bei den Massentierhaltungen zur Vergärung von Mist mit der darin enthaltenen Einstreu verwendet und ist auf diese speziellen Probleme besonders abgestimmt. Wie der Name bereits sagt, handelt es sich hier um einen Typ, der keine vollständige Durchmischung des zugeführten Substrates mit dem Reaktorinhalt anstrebt, sondern das zugeführte Substrat Ofroυfenartig durch den Reaktor hindurchfördert. Dabei handelt es sich meist um einen horizontal durchflossenen Reaktor. Zur Zerstörung der Schwimmdecke und als Auflockerung der im Grundschlamm enthaltenen Sinkstoffe , sowie der allmählichen Durchströmung wird ein sich langsam drehendes Rührwerk oder eine Kratzeinrichtung eingesetzt. Bei den neueren Anlagen wird ein leicht schräg liegender Reaktor bevorzugt. Ebenso wird ein Teil des Ablaufes als sogenanntes Impfgut dem Zulauf zugeführt, um durch den höheren Anteil an aktiver Biomasse die Aufenthaltszeit abzukürzen. Eine weitere interessante Variante entsteht, wenn der Reaktor in mehrere Segmente unterteilt wird , und eine teilweise, kontinuierliche Einspeisung von Schlamm ( insbes. von Rücklaufschlämm ) in die Segmente stattfindet.
    [0023] Während, wie aus der vorstehenden Beschreibung zu entnehmen , verschiedene Bauarten ( Anaerobfilter, Schlammbettreaktor) nur für feststofffreie Substrate verwendbar sind, können die anderen auch mit Substraten, die feste organische Bestandteile enthalten , betrieben werden. Die Kombination solcher Anlagen ist ohneweiters möglich und auch üblich , stellt aber keinen neuen Typ dar.
    [0024] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde , den Verfahrensablauf bei einem Verfahren der eingangs erwähnten Art zu verbessern und Störungen im Verfahrensablauf, wie sie bisher durch anorganische Substanzen im ankommenden Substrat bedingt waren oder Schädigung der Biomasse zu vermeiden. Erreicht wird dies dadurch, daß gemäß der Erfindung zu behandelndes Substrat, gegebenenfalls nach zuest teilweiser Versäuerung, mit Biomasse vermischt und durch ein Schlammbett hindurchgeleitet wird, wobei gegebenenfalls ein Teil des im Substrat sich bildenden Gases aus dem Substrat zur Verminderung von Turbulenzen abgezogen wird, daß das mit dem Schlammbett in Berührung gestandene Substrat in eine Verteilungskammer geleitet wird zur Trennung der absetzfähigen Schlammteile von den aufschwimmenden Schlammteilen , unter Schwerkrafteinfluß, wobei die aufschwimmenden . Schlammteile zurückgehalten und die sich absetzenden Schlammteile verdrängt und gegebenenfalls einer Nachklärung zur Trennung des Schlammes (Biomasse) von Wasser unterzogen werden und daß Wasser zum Teil abgeführt und dabei gegebenenfalls Sauerstoff zwecks Beendigung des anaeroben Prozesses zugesetzt wird, wogegen der Schlamm als Biomasse zur Vermischung mit dem neu zugeführten Substrat eingesetzt wird. Bei der erfindungsgemäßen Verfahrensführung wird durch die
    [0025] Vermischung des ankommenden Substrates mit Biomasse eine Steigerung der Aktivität des ankommenden Substrates bewirkt. Das Hindurchleiten durch das Schlammbett bewirkt eine Reduzierung der organischen Fracht des Substrates und die Abtrennung von Schlamm aus dem Substrat und die Wiederzufuhr des Schlammes an den Anfang des Prozesses erlaubt die Wiederverwendung des an Biomasse angereicherten Substrates zur Steigerung der Aktivität des ankommenden Substrates. Solcherart erlaubt die erfindungsgemäße Verfahrensführung eine wesentliche Verbesserung der anaeroben Behandlung von organischen Substraten, wenn verglichen mit bekannten Verfahren.
    [0026] In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß der restliche Teil des Wassers, enthaltend geringe Mengen an Schlamm, zur Druckbelastung des mit dem neu zugeführten Substrat zu vermischenden Schlammes eingesetzt wird und dieser hiedurch in die Mischzone verdrängt wird und daß gegebenenfalls nach der Verdrängung des Schlammes , das geringe Mengen an Schlamm enthaltende Wasser, zumindest teilweise wieder in die Nachklärung rückgeführt wird. Diese Verfahrensführung erlaubt es, das restliche Wasser, ähnlich wie einen Kolben, zur Druckbelastung des mit dem neu zugeführten Substrat zu vermischenden Schlammes zu verwenden, sodaß es keiner weiteren Enerqiezufuhr zur Bewegung des Schlammes in die Mischzone bedarf. Diese Verfahrensführung ermöglicht solcherart eine besonders energiesparende Vorgangsweise.
    [0027] Weiters ist vorgesehen, daß das sich aus dem Substrat im Zuge der Durchwanderung des Schlammbettes bildende Gas zumindest teilweise in das in der Verteilungskammer befindliche Substrat zur Zerstörung einer etwa vorhandenen Schwimmdecke eingeleitet wird. Hiedurch wird ein Teil der im Verfahren selbst anfallenden Energie zur Zerstörung der Schwimmdecke verwendet, und es bedarf keinerlei Zufuhr zusätzlicher Energien von außen , um dies zu bewirken.
    [0028] In besonders zweckmäßiger Verfahrensführung kann vorgesehen werden, daß nach dem Vermischen mit Biomasse, das Substrat durch ein Bett aus mit Biomasse bewachsenen Füllkörpern hindurchgeleitet wird. Durch das Hindurchleiten von mit Biomasse bereits a ngereichertem Substrat durch das Bett aus Füllkörpern wird vermieden, daß der Biomassebewuchs der Füllkörper durch das ankommende Substrat eine Schädigung erfährt , d . h . die Aktivität des Bettes der Füllkörper bleibt erhalten. Hiebei ist es besonders zweckmäßig, wenn beim Hindurchleiten des Substrates durch das Bett aus Füllkörpern und das Schlammbett , die Füllkörper und der Schlamm entgegen der Schwerkraft angehoben werden und anschließend, der Schwerkraft folgend , sich absetzend, das Substrat durchwandern. Durch diese Maßn ahme wird vermieden, daß die Füllkörper des Bettes miteinander verbacken und somit Toträume entstehen und das Schlammbett unter Umständen sogar zuwächst, wodurch ein Hindurchleiten des Substrates ausgeschlossen wird.
    [0029] Dadurch, daß die Füllkörper beim Hindurchströmen des Substrates angehoben wurden und bei der Absetzbewegung das Substrat durchwandern, wird eine optimale Heranführung des Substrates an die Bakterienmasse ermöglicht.
    [0030] Die erfindungsgemäße Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens weist einen Reaktor auf, in den eine Zufuhrleitung für das Substrat mündet und von dem eine Abfuhrleitung für das behandelte Substrat abgeht. Eine solche Einrichtung ist nun so auszugestalten, daß ein optimaler Prozeßablauf innerhalb des Reaktors gewährleistet wird. Zu diesem Zweck ist vorgesehen, daß erfindungsgemäß im Reaktor ein stehender In nenzylinder, insbes. zentrisch , angeordnet ist, daß dieser Innenzylinder eine dichte Zwischendecke durchsetzt, die den Raum zwischen der Behälteraußenwand und dem Innenzylinder abdeckt, wobei der Innenzylinder mit seinem oberen, offenen Rand in den Raum zwischen der Zwischendecke und der Abschlußdecke des Reaktors hineinragt und der Innenraum ( Pufferraum) des Innenzylinders bodenseitig mit dem Raum oberhalb der Bodenplatte des Reaktors in Verbindung steht, daß weiters in dem Reaktor ein Abzug angeordnet ist, an dem die Ablaufleitung angeschlossen ist, daß der Raum unterhalb der Zwischendecke mit dem Raum oberhalb der Zwischendecke über mindestens eine, bevorzugt die Zwischendecke durchsetzende Verbindungsleitung verbunden ist, daß in dem Raum oberhalb der Zwischendecke bevorzugt ein Verteilungszylinder angeordnet ist, in den die Verbindungsleitung einmündet. Durch diese Anordnung wird bewirkt, daß aus dem Raum unter der Zwischendecke Substrat über die Verbindungsleitung in den Raum oberhalb der Zwischendecke gelangt und von dort in den Innenzylinder und durch diesen hindurch wieder nach unten gegen den Boden des Rsaktors , wodurch eine besonders gute Durchmischung des im Reaktor befindlichen Substrates bewerkstelligt wird. In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß der bevorzugt als Überlaufrinne ausgebildete, Abzug in dem Raum zwischen der Abschlußdecke und der dichten Zwischendecke angeordnet ist, wobei die Mündung der Zulaufleitung unterhalb der Zwischendecke, bevorzugt innerhalb des. Innenzylinders liegt. Die Zuführung des Substrates unterhalb der Zwischendecke wird dabei in jenen Fällen ausgeführt werden, in denen nur eine geringe Vorvers äuerung gewünscht wird. Soferne man jedoch einen höheren Verfeuerungsgrad für nötig erachtet, wird in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, daß der bevorzugt als Überlaufrinne ausgebildete Abzug in dem Raum unterhalb der Zwischendecke angeordnet ist, wobei die Mündung der Zulaufleitung oberhalb der Zwischendecke liegt.
    [0031] In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß der Pufferraum des Innenzylinders bodenseitig über Einmischvorrichtungen, die bevorzugt von durch Verteilungsflügel begrenzte Kanäle gebildet sind , mit dem Raum oberhalb der Bodenplatte des Reaktors in Verbindung steht und daß gegebenenfalls die bodenseitige Begrenzung der Kanäle von einem Verteilungskegel gebildet ist, der von der Bodenplatte aufragt. Durch diese Maßnahme wird bewirkt, daß das im Pufferraum befindliche Gut mittels der Einmischeinrichtung nicht nur in Bodennähe dem außerhalb des Zylinder befindlichen Gut im Reaktor zugeführt wird, sondern in dieses einwandfrei eingemischt wird. Werden Verteilungsflügel verwendet, so kann beim Einmischvorgang auf das Gut , das aus dem Innenzylinder kommt , ein Drall ausgeübt werden, wodurch eine weitere Verbesserung der Einmischung erzielbar ist.
    [0032] In besonders zweckmässiger Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Einrichtung kann vorgesehen werden, daß der obere Rand des Innenzylinders in eine Siphonglocke hineinragt, wobei der Raum unter der Siphonglocke unterhalb des oberen Randes des Innenzylinders mit dem Raum oberhalb der Zwischendecke in Verbindung steht. Durch diese Maßnahme wird ein zeitweiliger Abschluß des Innenraumes des Innenzylinders gegen den Raum oberhalb der Zwischendecke bewerkstelligt. Dadurch wird eine Kurzschlußströmung aus dem Innenzylinder gegen den Abfluß , der sich im Raum oberhalb der Zwischendecke befindet, vermieden. Hingegen hindert die Siphonglocke nicht, daß oberhalb der Zwischendecke befindlicher Schlamm beim Einmischvorgang in den Innenzylinder gelangt und durch den Innenzylinder hindurch gegen den Boden des Reaktors gefördert wird. In besonders zweckmässiger Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Einrichtung ist eine Steuereinrichtung zur Beeinflussung des Druckes unter der Siphonglocke vorgesehen. Durch entsprechende Drucksteuerung in dem Raum unter der Siphonglocke kann vermieden werden, daß der sich unter der Siphonglocke entwickelnde Druck in den Raum oberhalb der Zwischendecke durchschlägt und dort zu einer Verwirbelung des Substrates führt, was einer Absetzbewegung des Schlammes entgegengesetzt wäre. Die Steuerung zur Beeinflussung des Druckes unter der Siphonglocke kann dadurch bewirkt werden, daß in besonderer Ausgestaltung der Erfindung , in den Raum zwischen der Seitenwand des Innenzylinders und der Siphonglocke , unterhalb des oberen Randes des Innenzylinders, eine Gasleitung , bevorzugt mit einer an ihrem Ende vorgesehenen Erweiterung mündet, wobei diese Leitung mit einer Druckquelle in Verbindung steht, die im Mündungsquerschnitt einen dem Maximaldruck unter der Siphonglocke entsprechenden Druck liefert, wobei vorzugsweise die Druckquelle das sich unter der Zwischendecke sammelnde Gas ist und die zweite Mündung der Gasleitung in dem Gasraum liegt.
    [0033] In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß in die Siphonglocke, bevorzugt im Bereich der höchsten Stelle, eine Gasabfuhrleitung mündet, die bevorzugt mit einem von der Zwischendecke ausgehenden Gasdom in Verbindung steht, dessen Decke höher liegt als das Niveau des Abzuges aus dem Raum oberhalb der Zwischendecke. Die Gasabfuhrleitung ermöglicht es hiebei, daß der Druck unter der Gasglocke abgebaut wird, wodurch dann eine
    [0034] Strömung von Substrat aus dem Raum oberhalb der Zwischendecke in den Innenzylinder ermöglicht wird, sodaß der Schlamm von oben in den Innenzylinder gelangt und unten Substrat nach außerhalb des Innenzylinders verdrängt. Die Gasabfuhrleitung kann dabei auch direkt zu einem Verbraucher führen oder zu einem externen Gasspeicher. Soferne die Gasabfuhrleitung zum Verbraucher führt, ist in diese ein Absperrorgan einzubauen. Ebenso wäre in die Gasabfuhrleitung ein Absperrorgan einzubauen, wenn die Gasabfuhrleitung in den Raum unter der Abschlußdecke des Reaktors geführt wird. Soferne die Gasabfuhrleitung in den Raum unter der Zwischendecke eingeführt wird, bedarf es keines Abschlußorgans in dieser Leitung. Der im Reaktor an sich selbsttätig ablaufende Prozeß kann zusätzlich von außen beeinflußt werden, wenn in Weiterbildung der Erfindung, die Gasabfuhrleitung aus der Siphonglocke über ein Dreiwegeventil mit dem Gasdom in Verbindung steht, das an die Druckseite eines Druckerhöhungsgebläses angeschlossen ist, das saugseitig mit dem Gasraum, dem Raum unter der Abschlußdecke des Reaktors und einer Gasabgangsleitung, die vom Reaktor wegführt, verbunden ist, wobei in die zum Gasdom führende Gasabgangsleitung ein Absperrorgan , z. B. eine Absperrklappe , eingesetzt ist.
    [0035] Das beim Ablauf des Prozesses entstehende Gas kann zur Verhinderung der Bildung einer Schwimmdecke im Verteilungszylinder ausgenutzt werden, wenn in besonderer Ausgestaltung der Erfindung, in den, in dem Raum oberhalb der Zwischendecke angeordneten Verteilungszylinder, eine Gasabgangsleitung einmündet, die im Raum unterhalb der Zwischendecke in einem Nive au endet, das tiefer liegt als der obere Rand des Innenzylinders, wobei gegebenenfalls die Mündung vom Ende einer Rohrerweiterung der Gasabgangsleitung gebildet ist. Um die Überdeckung zwischen dem unteren Rand der Siphonglocke und dem oberen Rand des Innenzylinders nicht zu groß ausführen zu müssen, kann in besonderer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen sein , daß die den Räum unter der Zwischendecke mit dem Raum über der Zwischendecke verbindende Verbindungsleitung, zwischen ihren Enden und im Raum oberhalb der Zwischendecke, jedoch unterhalb des Niveaus des Abzuges ( Überlaufrinne) , mit einer steuerbaren Öffnung versehen ist, wobei zur Steuerung vorzugsweise ein Schwimmkörper vorgesehen ist, mittels welchem ein Abschließen der Öffnung bei sich änderndem Flüssigkeitsspiegel erfolgt.
    [0036] Soferne ein kontinuierlicher Abfluß von behandeltem Substrat aus dem Reaktor gewünscht wird, ist in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, daß oberhalb der Zwischendecke und unterhalb des Niveaus des Abzuges ( Überlaufrinne) ein hchenvariabler Ablauf angeordnet ist, der über eine, bevorzugt mit einem Absperrorgan ( Absperrklappe) versehene, Leitung mit der Ablaufleitung in Verbindung steht.
    [0037] In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, daß die unterhalb der Zwischendecke gelegene Mündung der den Raum unterhalb mit dem Raum oberhalb der Zwischendecke verbindenden Verbindungsleitung durch Gasfallen abgedeckt ist. Durch diese Maßnahme wird sichergestellt, daß im Raum oberhalb der Zwischendecke , wo eine Nachklärung stattfindet, nur Substrat und V/asser, nicht jedoch auch Gas, geleitet wird .
    [0038] Zur Verbesserung des Prozeßablaufes ist es zweckmäßig, wenn - worauf bereits hingewiesen wurde - von Füllkörpern Gebrauch gemacht wird, die mit Biomasse bewachsen sind.
    [0039] In Weiterbildung der Erfindung ist daher vorgesehen, daß unterhalb der Zwischendecke mindestens ein, den Raum zwischen der Behälteraußenwand und dem Innenzylinder überspannender, durchlässiger Zwischenboden angeordnet ist, auf welchem ein Bett aus Füllkörpern ablagerbar ist.
    [0040] Um Turbulenzen im Raum zwischen der Behälteraußenwand und dem Innenzylinder gering zu halten, kann in weiterer Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Einrichtung vorgesehen werden, daß der Zwischenboden schräg zur Horizontalen angeordnet ist und daß umfänglich für Gas und Flüssigkeit durchlässige Segmente mit gasdichten Segmenten abwechseln.
    [0041] Um zu vermeiden, daß in den Abzug Schlammteile gelangen, kann in weiterer Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Einrichtung vorgesehen werden, daß dem bevorzugt als Überlaufrinne ausgebildeten Abzug ( strömungsmäßig) ein Filter vorgeschaltet ist.
    [0042] Um einem Zuwachsen des Filters vorzubeugen, kann vorgesehen werden, daß das Filter den Boden eines Speicherraumes bildet, der in dem Raum oberhalb der Zwischendecke liegt, wobei die Seitenwandungen des Speicherraumes das Überlaufniveau des im Speicherraum angeordneten Abzuges (Überlaufrinne) überragen, so daß das zu filternde Substrat auf seinem Weg zum Abzug das Filter von unten anströmt.
    [0043] Um sicherzustellen, daß dem Filter zu filterndes Material aus einer bereits schlammarmen Zone zugeführt wird und dadurch die Belastung des Filters weiter vermindert wird, kann vorgesehen werden, daß unterhalb des Filters ein Beschickungsraum angeordnet ist, der durch Begrenzungswände von dem Raum oberhalb der Zwischendecke getrennt ist, jedoch mittels mit Rückschlagsicherungen augestatteten Rückspülöffnungen mit dem Raum oberhalb der Zwischendecke verbindbar ist und daß in den Raum unterhalb des Filters Zulaufleitungen münden, die von einem Überlauf ausgehen, dessen Überlaufniveau ungefähr in gleicher Höhe wie das Überlaufniveau des Abflusses in der bodenseitig durch das Filter begrenzten Kammer liegt.
    [0044] Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen,
    [0045] Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Reaktors, wobei unmittelbar außerhalb der medianen Schnittebene befindliche Details in dieselbe projiziert wurden,
    [0046] Fig. 2 eine Draufsicht bei abgehoben gedachter Decke des Reaktors ,
    [0047] Fig . 3 einen Schnitt entlang der Linie III— III in Fig. 1, Fig. 4 einen Längsschnitt durch ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Reaktors, und Fig. 5 eine Draufsicht auf den Reaktor gemäß Fig. 4 bei abgehoben gedachter Decke.
    [0048] Der Reaktor weist eine zylindrische Behälteraußenwand 1 , eine ebene Bodenplatte 2 und eine ebenfalls ebene Abschlußdecke 3 auf. Das zu behandelnde Substrat gelangt, nachdem es auf die nötige Betriebstemperatur gebracht wurde, über eine Zulaufleitung 12 in eine durch einen Innenzylinder 7 vom übrigen Reaktor abgetrennte Pufferzone 14. Das in dieser Pufferzone 14 befindliche Substrat wird nach unten gegen die Bodenplatte 2 verdrängt und gelangt so in einen Verteilungsraum 15 unter einem Reaktionsraum 19. Verteilungsraum 15 und Reaktionsraum 19 sind voneinander durch eine durchlässige Zwischendecke 16 getrennt. Es können auch mehrere Zwischendecken , die untereinander verschieden beabstandet sein können , vorgesehen werden. Es können auch als Kegelmantel ausgebildete Zwischendecken vorgesehen werden. In diesem Falle können segmentartige Bereiche des Kegelmantels frei von Durchbrechungen gehalten werden. Entlang dieser Segmente kann dann Gas, welches sich unterhalb der kegelförmigen Zwischendecke sammelt, in Richtung auf die Behälteraußenwand oder den Innenzylinder 7 geleitet werden. Bei dem Einmischvorgang gelangt das in der Pufferzone 14 verweilende , neu dazugekommene Substrat in den Verteilungsraum 15 und verdrängt aus diesem die aliquote Menge durch die durchlässige Zwischendecke 12 in den darüberbefindlichen Reaktionsraum 19. Sind mehrere Zwischendecken vorhanden, so durchwandert das Substrat allmählich die zwischen diesen Decken befindlichen Reaktionsräume 19. Auf den Zwischendecken 16 lagern Füllkörper 17, die den Reaktionsraum 19 nur zum Teil ausfüllen. In den Reaktionsraum 19 münden Verbindungsleitungen 21, über welche das Substrat aus dem Reaktionsraum 19 in eine Verteilungskammer 50 gelangt. Die Verteilungskammer 50 bildet einen Teil einer Nachklärkammer 49, die vom Reaktionsraum 19 durch eine dichte Zwischendecke 8 getrennt ist, die sich von der Behälteraußenwand 1 zum Innenzylinder 7 erstreckt. Die Verteilungskammer 50 steht über bodenseitige Durchlässe 26 mit der Nachklärkammer 49 in Verbindung, so daß das der Verteilungskammer 50 zugeführte Substrat in den eigentlichen Nachklärraum 49 strömen kann. Hier findet nun eine Sedimentation statt. Das von Sinkstoffen befreite Substrat wird in einer in der Nachklärkammer 49 angeordneten Überlaufrinne 35 gesammelt und verläßt über eine von der Überlaufrinne 35 abgehende Ablaufleitung 39 den Reaktor. Der mit Sinkstoffen angereicherte, in der Nachkklärkammer 39 noch vorhandene Teil wird, in noch zu beschreibender Weise, in die Pufferzone 14 zurückgeführt und gelangt somit nochmals in den Kreislauf.
    [0049] In der Bodenplatte 2 ist ein Pumpensumpf 4 angeordnet, in dem Grobteile gesammelt und zusammen mit dem Überschußschlamm sowie den nicht abbaubaren Bestandteilen über einen Grundablaß 40 aus dem Reaktor entfernt werden. Am bodenseitigen Ende des Innenzylinders 7 befinden sich außerhalb des Innenzylinders 7 nach oben abgedeckte Verteilungsflügel 6, die dazu dienen, die in der Pufferzone 14 gespeicherte Substratmenge beim noch zu beschreibenden Einmischvorgang möglichst gleichmässig in den Verteilungsraum 15 einzumischen. Ein Verteilungskegel 5 auf der Bodenplatte 2 dient dazu, eine strömungstechnisch günstige Umleitung der im Innenzylinder 7 senkrechten Strömung in eine horizontale Strömung zu erreichen. Durch eine allmähliche Querschnittseinengung im Durchgang zwischen der Abdeckung der Verteilungsflügel 6 und dem Verteilungskegel 5 bzw. der Bodenplatte 2 wird ein Düseneffekt erzielt, der einerseits eine Aufwirbelung des Grundschlammes und anderseits eine Rotationsbewegung im Verteilungsraum sicherstellt. Grobteile werden dabei allmählich, ähnlich wie Geschiebe in Flüssen, auf der Bodenplatte 2 weiterbewegt, bis sie zum vertieft angeordneten Pumpensumpf 4 gelangen und von dort dann über den Grundablaß 40 mit dem Überschußschlamm aus dem Reaktor entfernt werden können. Anzahl, Form, Verhalten und Beschaffenheit der festen Inhaltsstoffe im Substrat sind bei der Formgebung und Anordnung der Verteilungsflügel 6 zu berücksichtigen. Die obere Öffnung des Innenzylinders 7 ist durch eine
    [0050] Siphon glocke 10 abgedeckt , die sich mit ihrem seitlichen Mantel in den Raum zwischen der dichten Zwischendecke 8 und dem Zylinder niantel 7 hinein erstreckt. Die dichte Zwischendecke 8 besitzt hiebei einen vertikalen Wandteil, der über einen horizontalen Bodenteil mit dem Mantel des Innenzylinders 7 verbunden ist. Von der Siphonglocke 10 führt eine Gasverbindungsleitung 27 in den Gasraüm eines Gasdomes 9, der von der dichten Zwischendecke 8 ausgeht. In die Gasverbindungsleitung 27 ist ein Dreiwegeventil 28 eingebaut, zur Steuerung des von einem Druckerhöhungsgebläse 29 geförderten Gases aus einem Gasraum 28 der Nachklärkammer 49.
    [0051] Eine Gasverbindungsleitung 30 ist vorgesehen, die mit der Saugseite des Druckerhöhungsgebläses 29 und mit dem Gasraum 48 der Nachklärkammer in Verb indung steht und in den Gasdom 9 mündet, wobei zwischen der Mündung der Leitung 30 in den Gasdom und der Abzweigung zur Saugseite des Druckerhöhungsgebläses 29 eine Gasabsperrklappe 32 eingebaut ist. Eine Gasabgangsleitung 31 ist als Abzweigung der Gasverbindungsleitung 30 ausgebildet. Die Gasabgangsleitung 31 führt hiebei zum Verbraucher oder Gasspeicher.
    [0052] Eine Gasabgangsleitung 51 führt aus dem Gasraum 46 unter der Siphonglocke 10 in den Gasraum 47 des Reaktionsraumes 19. Das in dem Gasraum 46 befindliche Ende der Gasabgangsleitung 51 ist mit einer Erweiterung 68 versehen. Aus dem Gasraum 47 des Reaktionsraumes 19 führt eine Gasabgangsleitung 23 in die Verteilungskammer 50 und mündet dort in ein vertikales Rohr 25, das bodenseitig und deckelseitig nach Art einer Hülse offen ist, sodaß bei Gasdurchtritt durch die Gasabgangsleitung 23 im Rohr 25 eine Heberwirkung (Mammutheber) entsteht. Die Gasabgangsleitung 23 ist an ihrem in den Gasraum 47 des Reaktionsraumes 19 mündenden Ende mit einer Rohrerweiterung 24 versehen.
    [0053] In der Nachklärkammer befindet sich ein insbes. hinsichtlich seiner Höhenlage variabler Ablauf 33, der gegebenenfalls zusätzlich zur Überlaufrinne 35 vorgesehen sein kann . Von dem variablen Ablauf 33 führt eine Leitung zu einem Siphon 37. In die Leitung ist vor Erreichen des Siphons 37 eine Absperrklappe 34 eingebaut. Der Siphon 37 ist der Ablaufleitung 39 vorgeschaltet, wobei ein Siphonschenkel einen Belüftungsstutzen 38 bildet, der andere Siphonschenkel mit einer ebenfalls ins Freie führenden Abdeckung 36 (für Reinigungszwecke od.dgl. ) versehen ist. Von dem einen Siphonschenkel 37 geht eine Verbindungsleitung zur eigentlichen Ablaufleitung 39, die ebenfalls mit einem Belüftungsstutzen 38 versehen ist, dessen Niveau oberhalb der Abschlußdecke 3 des Reaktors liegt. Die Zulaufleitung 12 ist mit einer Belüftung 13 versehen, um ein Aussaugen des Reaktors zu vermeiden, wenn sich in der Zulaufleitung 12 ein Unterdruck einstellt.
    [0054] In der Verbindungsleitung 21, die vom Reaktionsraum 19 in die Verteilungskammer 50 führt, ist eine steuerbare Öffnung 22 eingebaut. Die Öffnung 22 ist schwimmergesteuert, wobei bei steigendem Flüssigkeitsspiegel in der Verteilungskammer 50, die Öffnung 22 geschlossen wird.
    [0055] Über den Füllkörpern 17 bildet sich ein Schlammbett 18 , das in der Zeichnung mit Punkten dargestellt ist. Das Schlammbett 18 kann im Maximum den gesamten Reaktionsraum 19 (den Gasdcm 9 selbstverständlich ausgenommen) ausfüllen.
    [0056] Im Reaktionsraum 19 sind Gasfallen 20 angeordnet, um das im Reaktionsraum 19 sich bildende Gas an einem Eintritt in die Verbindungsleitung 21 zwischen Reaktionsraum 19 und Verteilungskammern 50 zu hindern. Die Gasfallen 20 können auch als Ring 20 ' , der sich von dem vertikalen Wandungsteil der Zwischendecke 8, insbes. abfallend gegen die Behälteraußenwand 1 erstreckt, ausgebildet sein. Der der Behälteraußenwand 1 zugekehrte Rand des Ringes 20' endet im Abstand von der Behälteraußenwand 1. Zusätzlich kann noch ein weiterer Ring 20' vorgesehen sein, dessen Innenrand unterhalb des erstgenannten Ringes 20' angeordnet ist und sich von der Behälteraußenwand 1 gegen den Innenzylinder 7 erstreckt, wobei zwischen den freien Rändern der Ringe 20' ein Durchlaß freigehalten ist. Mit 41 - 45 sind verschiedene sich im Reaktor in verschiedenen
    [0057] Phasen des Verfahrensablaufes einstellende Flüssigkeitsspiegel bezeichnet, wobei auf diese einzelnen Phasen des Verfahrens noch einzugehen sein wird.
    [0058] Zur Veranschaulichung des Verfahrens ablauf es wird von einem beliebigen Zustand ausgegangen, wobei die einzelnen charakteristischen Verfahrensschritte verfolgt werden, die ohne Berücksichtigung ihrer zeitlichen Dauer beschrieben werden. Es sei daher angenom men, daß ein Einmischvorgang eben abgeschlossen wurde und sich ein Flüssigkeitsspiegel 42 in der Nachklärkammer 49, dem Reaktionsraum 19 und der Verteilungskammer 50 eingestellt hat. Im Gasdom 9, dem Gasraum 48, der Nachklärkammer 49 , dem Reaktionsräum 19 und der Gasabgangsleitung 31 herrscht dabei der gleiche Gasdruck. Der Gasraum 46 ist mit Substrat gefüllt. Bedingt durch den Stand des Flüssigkeitsspiegels 42 findet kein Ablauf durch die Ablaufleitung 39 statt. Vorübergehend wird erforderlichenfalls auch der Zulauf über die Zulaufleitung 12 abgestellt. Nun wird die vom Mischvorgang her geöffnete Gasabsperrklappe 32 in der in den Gasdom 9 führenden Gasverbindungsleitung 30 geschlossen, das Druckerhöhungsgebläse 29 in Betrieb genommen und das Dreiwegventil 28 in Stellung I gebracht, in der der Weg vom Druckerhöhungsgebläse 29 her sowohl zum Gasdom 9 als auch zur Siphonglocke 10 freigegeben ist. Das nunmehr über den Gasdom 9 in den Reaktionsraum 19 gepreßte Gas verdrängt nun den volumsaliquoten Teil des dort befindlichen Substrates über die durchläss ige Zwischendecke bzw . Zwischendecken 16, den Verteilungsraum 15 , die Pufferzone 14 in die Nachklärkammer 49. Die Tätigkeit des Druckerhöhungsgebläses 29 wird durch die Gasentwicklung im Reaktionsraum 19 unterstützt, da sich das im Reaktionsraum 19 entstehende Gas ja ebenfalls an der undurchlässigen Zwischendecke 8 sammelt. Der Flüssigkeitsspiegel 42 steigt in der Nachklärkammer 49 in Richtung Flüssigkeitsspiegel 43 und sinkt im Reaktionsraum 19 in Richtung auf den Flüssigkeitsspiegel 41. Dabei beginnt sich in der Siphonglocke 10 ein Gasraum auszubilden. Um die Vergrößerung dieses Gasraumes zu fördern, wird nach einer bestimmten vorgegebenen Zeit das Dreiwegventil 28 in Stellung I I gebracht, d. h. so geändert, daß der gesamte Gasstrom nun über die Verbindungsleitung 27 in die Siphonglocke 10 strömt. Diese Gaszufuhr wird solange beibehalten, bis der Flüssigkeitsspiegel unter den oberen Rand des Innenzylinders 7 sinkt. Dadurch wird die Kommunizierung zwischen der Pufferzone 14 und der Nachklärkammer 49 unterbrochen , so d aß kein Substrat mehr aus der Pufferzone 14 in die Nachklärkammer 49 verdrängt werden kann. Dadurch kann Substrat nur mehr über die Verbindungsleitung 21 aus dem Reaktionsraum 19 in die Verteilungs kammer 50 und über die Durchlässe 26 in die Nachklärkammer 49 verdrängt werden. Nun kann auch der Zulauf wieder in Betrieb genommen werden. Eine Kurzschlußströmung zum Ablauf ist nicht mehr möglich. Sobald dieser Zustand erreicht ist, kann das Druckerhöhungsgebläse 29 außer Betrieb gesetzt werden. Die Gasbildung und damit das Entstehen von Druck im Reaktionsraum 19 und in der Siphonglokke 10 wird dadurch nicht beeinflußt. Die über den Schwimmer steuerbare Öffnung 22 schließt, nachdem der steigende Flüssigkeitsspiegel 42 das Niveau des Schwimmers überschreitet. Ein Flüssigkeitsaustritt ist dann nur mehr über die obere Öffnung der Verbindungsleitung 21 möglich. Diese Öffnung liegt höher als das Überlaufniveau der Überlaufrinne 35, um durch die Wirkung des aus der Öffnung austretenden Substrates, das auf den Flüssigkeitsspiegel 43 fällt, die Schlammflocken von den an ihnen haftenden Gasblasen zu befreien, so daß die Schlamm flocken absinken.
    [0059] In der Siphonglocke 10 stellen sich unterschiedliche Flüssigkeitsspiegel 44 und 45 ein, sobald der Flüssigkeitsstand unter den oberen Rand des Innenzylinders 7 abgesunken ist. Um ein Absinken des Flüssigkeitsspiegels 45 unter den unteren Rand der Siphonglocke 10 zu verhindern und damit zu vermeiden, daß ein Gasübertritt aus der Siphonglocke 10 in die Nachbarkammer 49 erfolgt, ist oberhalb des unteren Randes der Siphonglocke 10 die Öffnung der Erweiterung
    [0060] 68 der Gasabgangsleitung 51 angeordnet. Sobald der im
    [0061] Reaktionsraum 19 sinkende Flüssigkeitsspiegel das Niveau 41 erreicht, strömt Gas aus dem Gasraum 47 des Reaktionsraumes 19 über die Gasabgangsleitung 23 in die Verteilungskammer 50. Durch die hiebei auftretende Mammutheberwirkung des Rohres 25 erfolgt eine Durchmischung in der Verteilungskammer 50, wodurch der Schwimmdeckenausbildung entgegengewirkt wird. Nun kann das Dreiwegventil 28 in die Stellung I zurückbewegt werden, womit der Gasraum 46 in der Siphonglocke 10 mit dem Gasdom 9 wieder verbunden ist.
    [0062] Sobald in der Nachklärkammer 49 der höchste Flüssigkeitsspiegel 43 erreicht ist, wird die hier zuströmende Menge über die Überlaufrinne 35, der Ablaufleitung 39 zugeführt und verläßt den Reaktor. Die ablaufende Menge ist gleich der Zulauf menge, vermehrt um die der Gasproduktion im Reaktionsraum 19 entsprechende Menge. Sobald im Reaktionsraum 19 der Flüssigkeitsspiegel 41 erreicht ist, entsprechen die in den einzelnen Funktionsräumen verdrängten Mengen der Zulaufmenge und somit auch der Ablaufmenge.
    [0063] Der nächste Vorgang ist nun die Einmischung des neu zugeführten, in der Pufferzone 14 befindlichen Substrates in den Verteilungsraum 15. Hiezu wird die Gasabsperrklappe 32 in der Gasverbindungsleitung 30 geöffnet. In den nun verbundenen Gasräumen 48 der Nachklärkammer 49 mit einem Gasdruck ähnlich dem des in der Gasabgangsleitung 31 zufolge ihrer Verbindung mit einem Gasspeicher oder Verbraucher herrschenden Druck und des Druckes im Gasraum 47 des Reaktionsraumes 19 sowie dem Gasraum 46 unter der Siphonglocke 10 mit dem dem maximalen Spiegelunterschied entsprechenden höheren Gasdruck, kommt es zum Druckausgleich. Die Flüssigkeitsspiegel 44 und 45, die sich unter dem erhöhten Gasdruck eingestellt hatten, beginnen sich zu heben, bis der Raum unter der Siphonglocke 10 mit Substrat gefüllt ist. Nun ist wieder eine Verbindung zwischen der Nachklärkammer 49, der Pufferzone 14 , dem Verteilungsraum 15 und dem Reaktionsraum 19 hergestellt. Das zwischen den Flüssigkeitsspiegeln 42 und 43 sich ergebende Flüssigkeitsvolumen, mengenmäßig dem Gasvolumen 47 entsprechend, kann nun durch den Innenzylinder 7 über die Verteilungsflügel 6 in den Verteilungsraum 15 und in weiterer Folge in den Reaktionsraum 19 gelangen. Das Gas aus dem Gasraum 47 wird dabei in die Nachklärkammer 49 ( über die Gasverbindungsleitung 30) verlagert. Dabei stellt sich der Flüssigkeitsspiegel 42 wieder ein und nach Schließen der Gasabsperrklappe 32 beginnt der bereits beschriebene Verfahrensablauf von neuem.
    [0064] Bei der bisherigen Beschreibung wurde immer nur von einem Substrat gesprochen, da es sowohl für den Weg des Substrates sowie für den Funktionsablauf unabhängig ist, ob es sich um Substrate mit rein gelösten organischen Bestandteilen oder mit überwiegend festen Inhaltsstoffen handelt. Ebenso war bei der bisherigen Beschreibung unwesentlich, welches Ziel mit der anaeroben Behandlung des zugeführten Substrates verfolgt wird , in dem Sinne , ob diese Anlage zur Gewinnung von Energie aus organischen Substraten oder aber zur Entfernung organischer Stoffe aus dem Substrat im Sinne einer Reinigung Verwendung findet. Bei der Beschreibung der einzelnen Bereiche, der Erläuterung des darin enthaltenen Ideengu tes mit dem Vorteil gegenüber bekannten Anlagen, müssen die oben erwähnten zwei Zielrichtungen jedoch mitberücksichtigt werden. Es wird in der folgenden Beschreibung also von Reinigungsanlagen bzw. Methangewinnungsreaktoren gesprochen. Auch die Substratbeschaff enheit ist nun ausschlaggebend. Eine Einteilung in mehrere Klassen von nur gelöst bis fest wäre zwar denkbar, jedoch auf Grund der vielen Möglichkeiten nicht sehr sinnvoll. Es wird also nur die überwiegende Beschaffenheit berücksichtigt.
    [0065] Bei der zuvor beschriebenen Reaktorbauweise wird das bereits einmal durch den Reaktor geführte, dabei zum Teil mit aktivem Schlamm durchsetzte Substrat in der Pufferzone 14 durch den Zulauf langsam nach unten bewegt und letztlich aus dem Innenzylinder 7 verdrängt. Je nach Beschaffenheit des Zulaufes beginnt in der Pufferzone 14 die Hydrolysierung bzw. wird eine bereits vorher eingesetzte, bedingt durch die Temperaturoptimierung, rasch fortgesetzt. Bei Substraten mit leicht abbaubaren bzw . vorwiegend gelösten Inhalts Stoffen kann dadurch eine erhebliche pH-Verschiebung in den sauren Bereich erfolgen. Da aber die in der Pufferzone 14 vorhandenen aktiven Methanbakterien durch das neu hinzukommende Substrat langsam nach unten verdrängt werden, kommen sie durch das entstehende saure Milieu nicht zu Schaden, weil dieses sich oberhalb ausbildet. Es ist also möglich, auch stark sauren Zulauf ohne vorherige Behandlung, wie z. B. Neutralisierung, in den Reaktor zu geben, vorausgesetzt es handelt sich um organische Säuren. Die vom Innenzylinder 7 abgegrenzte Pufferzone 14 wird auch benötigt, um es zu ermöglichen, daß der bei einem Einmischvorgang aus dem oberen Bereich des Reaktionsraumes 19 in die Nachklärkammer 49 verdrängte Anteil über die Verteilungsflügel 6 in den Verteilungsraum 15 geleitet werden kann. Bei der Verwendung als Reinigungsanlage muß die vom Innenzylinder 7 abgegrenzte Pufferzone 14 nicht nur eine Verbindung zum Verteilungsraum 15 ermöglichen, sondern wesentlich daran ist, daß in der Pufferzone 14 der letzte Teil der dem variablen Niveauunterschied zwischen den Flüssigkeitsspiegeln 42 und 43 in der Nachklärkammer 49 entsprechenden Menge gespeichert wird, um diese Menge, die von aktiver Biomasse bereits weitgehend getrenntes Wasser darstellt, nach Beendigung des Einmischvorganges, wieder in die Nachklärkammer 49, ohne Anreicherung mit Biomasse in Form von Schlamm, verdrängen zu können, um somit zu gewährleisten, daß der Biomasseaustrag aus dem Reaktor über den Ablauf 39 möglichst gering ist. Im Verteilungsraum 15 kommt es nun zum ersten Zusammentreffen des in der Pufferzone 14 gespeicherten, beim Einmischvorgang verdrängten, in den Reaktor neu eingebrachten Zulaufes mit der dort vorhandenen Biomasse. Der Einmischvorgang, abhängig von der maximalen Differenz der Flüssigkeitsspiegel 41 und 43 und den daraus resultierenden maximalen Strömungsgeschwindigkeiten, dauert aufgrund der großen Durchtrittsquerschnitte trotz der auftretenden Beschleunigungs-, Umlenkungs- und Reibungsverluste nur kurze Zeit. Dadurch wird erreicht, daß eine plötzliche und sehr heftige Durchmischung stattfindet. Diese fast schlagartige Durchmischung erlaubt es auch , Substrate einzumischen , deren organischer Säuregehalt weit über dem Bereich liegt, in dem Methanbakterien lebensfähig sind. Nach diesem strömungsmäßi g turbulenten Einmischvorgang tritt, strömungstechnisch gesehen, eine Art Ruhephase ein. Dabei findet durch die Schwerkraft eine gewisse Separation statt. Das aus der Nachklärkammer 49 stammende , bereits einmal durch den Reaktor geführte und mit Biomasse vermischte Substrat wird entsprechend der Zulaufmenge aus der Pufferzone 14 verdrängt. Die dabei auftretenden Strömungen in der Verteilerkammer 15 sind im Verhältnis sehr klein und stören deshalb den Absetzvorgang kaum. Auch eine Schädigung des Schlammes auf Grund nur örtlichen, also konzentrierten und schwachen Einmischens tritt nicht ein . Der Vorteil dieses Einmischens gegenüber der Verteilung des Zulaufes über spezielle Rohrsysteme, wie sie bei Anaerobfiltern und Schlammbettreaktoren üblich sind , ist die Gewährleistung einer gleichmäßigen Aufteilung auf den gesamten Querschnitt , und nicht nur über mehr oder weniger viele, über den Querschnitt verteilte punktförmige Eintrittsöffnungen. Auch die Gefahr einer unkontrollierten, ungleichmässigen Verteilung über den gesamten Querschnitt, sei es durch Verstopfung einzelner Austrittsöffnungen, Veränderung der hydraulischen Widerstände oder ähnlichem , ist nicht gegeben. Bei Anaerobfiltern und Schlammbettreaktoren ist es auch möglich, daß im unmittelbaren Austrittsbereich durch eine unkontrollierte pH-- Verschiebung eine Schädigung der aktiven Biomasse eintritt. Dies kann auch durch überhöhten Zufluß an einem Punkt und der daraus folgenden Überlastung eintreten. Wird ein solcher Fehler nicht ehestens bemerkt und behoben, kommt es zum Absterben des aktiven Schlammes in unmittelbarer Umgebung der Eintrittsstelle. Diese "toten" Zonen vergrößern sich allmählich, bis es zum Zusammenbruch der Funktionsfähigkeit des gesamten Reaktors kommt.
    [0066] Der Reaktonsraum 19 ist, wie bereits erwähnt, durch eine durchlässige Zwischendecke 16 vom Verteilungsraum 15 getrennt und zum Teil mit Füllkörpern. 17 angefüllt, über welchen sich das Schlammbett 18 ausbildet. Die Aufgabe der durchlässigen Zwischendecke 16 ist es , die Füllkörper 17 und das darüber befindliche Schlammbett 18 am weiteren Absinken zu hindern. Die Zwischendecke 16 muß außerdem so ausgebildet sein, daß sie während dem Einmischvorgang dem aufwärts strömenden Substrat einen möglichst kleinen Widerstand entgegensetzt. Die Füllkörper 17 haben zwei wesentliche Aufgaben zu erfüllen, nämlich als Trägermaterial für die Biomasse zu dienen und zusammen mit der Zwischendecke 16 das weitere Absinken des darüber befindlichen Schlammbettes 18 zu verhindern. Sie sollen also den Bakterien eine möglichst große Oberfläche zum Bewuchs bieten und der Anforderung entsprechen, sich während eines Einmischvorganges durch das aufwärtsströmende Substrat ebenfalls von der Zwischendecke 16 abzuheben und die Aufwärtsbewegung teilweise mitzumachen. Während der anschließenden Ruhephase findet auf Grund der Schwerkraft ein Absetzen des Füllkörpers 17 statt. Dabei wird das aus dem unteren Bereich aufgestiegene Substrat langsam durchwandert. Die Füllkörper 17 sollen so aufgebaut sein, daß ihre Einzelteile sich volumsmäßig stark unterscheiden und verschiedene Absetzgeschwindigkeiten aufweisen. Wichtig ist auch, daß die sich am raschesten absetzenden Teile groß genug sind, und ein Durchfallen durch die Zwischendecke 16 nicht möglich ist. Im abgesetzten Zustand soll die Füllkörperstruktur nach oben volumsmäßig immer kleiner werden, bis anschließend das Schlammbett 18 beginnt und dessen weiteres Absinken verhindert wird. Der Vorteil dieser Füllkörper 17 gegenüber einem Anaerobfilter besteht darin, daß die Füllkörper durch das Anheben bei jedem Einmischvorgang und anschließendem Absetzen, optimal mit dem für den Bakterienbewuchs als Nahrung dienenden Substrat in Berührung kommen, sich keine bevorzugten Durchströmungskanäle ausbilden können und somit die gesamte Füllkörpermasse gleichmäßig am Prozeßablauf beteiligt wird. Das über den Füllkörpern 17 befindliche Schlammbett 18 hat den Vorteil des hohen aktiven Biomasseanteiles je Volumseinheit. Da vor Erreichen des Schlammbettes 18 der Zulauf an frischem Substrat bereits durch mehrere Stufen des Reaktors mußte, ist er ideal vorbereitet , und kann beim anschließenden Durchwandern des Schlammbettes die Eigenschaften desselben nicht wesentlich ändern. Auch die von den Füllkörpern 17 sich ablösenden Organismen bilden große freischwebende Bakterienkolonien, die sich stabilisierend auf das Schlammbett 18 auswirken. Bei Reinigungsanlagen , die mit überwiegend gelösten und leicht abbaub aren Substraten beschickt werden, kann d urch die Unterteilung des Reaktors in mehrere einzelne Funktionsräume (z. B . Pufferraum, Verteilungsraum usw. ) die Ausbildung von verschiedenem, den einzelnen Funktionsräumen entsprechendem selektierten aktiven Bakterienmateriais ermöglicht Averden. Da im gesamten Reaktor aber ein breites Spektrum von Bakterien n ach wie vor vorhanden ist, kann die Tätigkeit dieser "Spezialisten" räumlich begrenzt genutzt werden, ohne deren Nachteil ausgeliefert zu sein. Ändern sich die Randbedingungen und die einstigen "Spezialisten" werden unbrauchbar, so kommt es lediglich zu gewissen Verschiebungen innerhalb des Ablaufes und weniger spezialisierte Bakterienstämme springen ein, ohne daß es zu einem Zusammenbruch des gesamten Prozeßablaufes kommt. Der oberste Abschnitt des Reaktionsraumes 19 ist so groß zu wählen, daß sein Schlammspiegel unter der Verbindungsleitung 21 zur Verteilungskammer 50 liegt. Mit Hilfe der Rohrerweiterung 24 bzw . 68 wird verhindert , daß größere Flüssigkeitsspiegelschwankungen 41, 43 bzw. 44, 45 entstehen. Das über der Flüs sigkeit befindliche Gas drückt jeweils das Niveau des Flüssigkeitsspiegels langsam nach unten. Sobald die Unterkante der Rohrerweiterung 24 bzw. 68 erreicht ist, beginnt die Oberflächenspannung zu wirken und ein weiteres minimales Absinken des Flüssigkeitsspiegels ist möglich. Sobald die erste Gasblase die Oberflächenspannung durchbricht und im Rohr aufsteigt, beginnt sich das Gleichgewicht schlagartig zu verschieben. Die in der Gasabgangsleitung 23 bzw. 51 entstehende hohe Gasströmung reißt nun Flüssigkeitsteile mit und wirkt wie ein Mammutheber. Obwohl der statische Flüssigkeitsgegendruck vorhanden ist, würde ohne Rohrerweiterung 24 bzw. 68 dieser Ablauf erst zum Stillstand kommen, wenn sich das Niveau des Flüssigkeitsspiegels 41 bzw. 45 beträchtlich nach oben und jenes des Flüssigkeitsspiegels 43 nach unten verschoben hat. Maßgebend dafür ist die Differenz zwischen statischer und dynamischer Energielinie. Letztere wird wiederum von der Strömungsgeschwindigkeit beeinflußt. Diese ist in der Gasabgangsleitung 23 bzw. 51 durch den Gasüberdruck im Gasraum 47 des Reaktionsraumes 19 bzw. im Gasraum 46 vorgegeben. Auf Grund der Kontinuitätsbedingungen ist in der Rohrerweiterung 24 bzw. 68 die Strömungsgeschwindigkeit im probortionalen Verhältnis zu den Querschnitten kleiner. Dadurch ist es bei richtiger Bemessung möglich, die Spiegelschwankungen auf das gewünschte Maß zu reduzieren.
    [0067] Die Verteilungskammer 50 ist so ausgebildet, daß in dieser keine so großen Zwangsströmungen nach unten entstehen, die leichte, also nicht absetzbare Schlammteile mitreißen und in die eigentliche Nachklärkammer befördern.
    [0068] Zur Vergleichmäßigung der Ablaufmenge wird über den höhenmäßig variablen, also sich dem Flüssigkeitsspiegel anpassenden Ablauf 33 eine Teilmenge abgezogen. Sobald der Ablauf des Substrates über die fix montierte Überlaufrinne 35 beginnt, wird durch Schließen der Absperrklappe 34 der hydraulisch ungünstigere variable Ablauf 33 eingestellt.
    [0069] Handelt es sich um keine Reinigungsanlage, erfolgt also ein ständiger Austrag von Schlammteilen und dient die Nachklärkammer 49 mehr zur Biomasse-Anreicherung und als Speicherung des benötigten Einmischvolumens, so entfällt der Verteilungszylinder 11 und die bereits erwähnte Methode der Schwimmdeckenzerstörung wird auf die gesamte Oberfläche des Substrates in der Nachklärkammer 49 angewandt. Auch an Stelle der langen Überlaufrinne 35 kann ein speziell ausgebildeter Überlauftrichter vorgesehen werden. Der Siphon 37 in der Ablaufleitung 39 dient dem Gasverschluß . Die Rohrstutzen 38 verhindern, daß durch eine Heberwirkung der den Gasverschluß sicherstellende Siphon 37 ausgesaugt wird. Bei Reinigungsanlagen ist durch diese Belüftungsstutzen 38 sowie durch die Ausbildung der Ablaufleitung 39 gewährleistet , daß eine möglichst hohe Sauerstoffeintragung in das abfließende Substrat erfolgt. Diese Sauerstoffzuführung verhindert eine ungewollte Weiterführung des Anaerobprozesses und schafft die Möglichkeit der Entstehung eines aeroben Milieus.
    [0070] Bei Reinigungsanlagen ist eine Variation in der Art möglich, daß die Machklärkammer 49 nicht als solche benutzt wird, sondern das frisch zugeführte Substrat dorthin geleitet wird, um eine vollständigere Vorversäuerung zu erreichen. In dem Fall kann die letzte , dichte Zwischendecke 8 horizontal ausgeführt werden, und der Innenzylinder 7 dient nicht mehr als Begrenzung der P ufferzone 14, sondern nur mehr als Verbindungskanal zum Verteilungsraum 15. Das aus dem Reakt ionsraum 19 unter der Zwischendecke verdrängte Substrat entspricht nun dem Ablauf und wird diesem auch direkt zugeführt. Zur Vermeidung des Schlammaustrages ist die In stallierung eines sich dem Flüssigkeitsspiegel anpassenden Überlaufes im Reaktionsraum unter der Zwischendecke 8 günstig. Durch die Einrichtung einer auf dem Flüssigkeitsspiegel schwimmenden Filterschicht wird ein unerwünscht starker Schlammaustrag mit dem Ablauf verhindert.
    [0071] Die in den Fig . 4 und 5 dargestellte Filtereinrichtung kann in einen Reaktor gemäß den Fig . 1 - 3 eingebaut werden, u . zw . im Bereich der Überlaufrinne 35 oberhalb der dichten Zwischendecke 8. Die restlichen Einrichtungen des Reaktors bleiben erhalten.
    [0072] Die Einrichtung besteht aus einer an d ie Überlaufrinne 35 seitlich anschließenden , zusätzlichen Überlaufrinne 62, Zulaufleitungen 63 in einen Beschickungsraum 55 mit in die Nachklärkammer 49 führenden Rückspülöffnungen 53 unterhalb der Ebene eines Filters 65. Oberhalb des Filters 65 liegt ein Speicherraum 56 für die Rückspülung.
    [0073] Das zu filternde Schlamm-Wasser-Gemisch gelangt, nach Erreichen des Niveaus 43, in die Überlaufrinne 62, von der es über die
    [0074] Zulaufleitungen 63 in den Beschickungsraum 55 strömt. Von hier aus wird das Schlamm-Wasser-Gemisch durch das horizontal angeord nete, den Querschnitt des Beschickungsraumes 55 abdeckende Filter 65 geleitet. Nach Füllen des oberhalb des Filters 65 befindlichen Speicherraumes 56 kann das nun bereits vom Schlamm befreite Wasser über die Überlaufrinne 35 über einen Einlauftrichter 60 der endgültigen Ablaufleitung 39 zufließen. Die Anreicherung von Schlamm an der Filterunterseite erhöht den Filterwiderstand. Dies bewirkt ein Ansteigen des Wasserspiegels über das Niveau 43 hinaus . Um eine Zerstörung des Filters 65 durch den bei Ansteigen des Wasserspiegels sich erhöhenden Druck zu verhindern, ist eine Notüberlaufeinrichtung 61 direkt an die Überlaufrinne 35 angeschlossen. Nach Erreichen des durch die Oberkante der Notüberlaufeinrichtung 61 festgelegten, maximal möglichen Flüssigkeitsspiegels (Niveau 57) erfolgt ein Überströmen in die Überlaufrinne 35.
    [0075] Zur Reinigung des Filters 65 wird das schlagartige Absinken des Flüssigkeitsspiegels aus dem Niveau 43 ausgenützt, das bei Einleitung der Mischphase im Reaktor auftritt. Dabei sinkt der Flüssigkeitsspiegel im Reaktor bis auf das minimale Niveau 42 in der Nachklärkammer 49 ab. Das im Verteilungsraum 55 enthaltene Schlamm-Wasser-Gemisch fließt hiedurch über die Rückspülöffnung 53 ebenso plötzlich aus dem Beschikkungsraum 55 ab. Die über dem Filter 65 im Speicherraum 56 befindliche Flüssigkeit strömt ebenso der Rückspülöffnung 53 zu und reißt dabei durch die hohe Strömungsgeschwindigkeit die an der Filterunterseite haftenden Schlammteile mit. Zusätzlich kann das Filter 65 noch mittels Flüssigkeit gereinigt werden, die über oberhalb des Filters 65 befindliche Düsen 58 auf die Oberseite des Filters 65 geleitet wird. Das Filter 65 wird auf Halterungen 64 aufgelegt und durch weitere Halterungen 66 am Aufschwimmen gehindert.
    [0076] Die Rückspülöffnungen 53 sind mit einer Rückschlagsicherung 54 versehen. Diese ermöglicht ein langsames Füllen der Filtereinrichtung ( Beschickungsraum 55 und Speicherraum 56) während des Ansteigens des Flüssigkeitsspiegels vom Niveau 42 auf das Niveau 43. Hiedurch wird die statische Belastung innerhalb der Filtereinrichtung möglichst klein gehalten. Nachdem der Flüssigkeitsspiegel das Niveau 43 erreicht hat, hindert die Rückschlag Sicherung 54, daß wesentliche Wasser-Schlamm- Mengen aus dem Bereich der Rückspülöffnung 53 in den Beschickungsraum 55 gelangen. Da die vorstehend beschriebene Filtereinrichtung sich im Regelfall entlang der ganzen Außenwand des Reaktors erstrecken wird, ermöglicht eine beidseits offene, die Begrenzungswand 67 durchsetzende Gasableitung 59 ein Füllen auch des Bereiches unterhalb der Begrenzungswand 67 des Beschickungsraumes 55 mit dem Schlamm-Wasser-Gemisch.
    权利要求:
    ClaimsPatentansprüche:
    1. Verfahren zur anaeroben Behandlung von organischen Substraten, die in fester und gelöster Form vorliegen können, wobei die Reaktionsprodukte (z. B. CH4, CO2, Biomasse) gesammelt und dann ausgetragen werden, dadurch gekennzeichnet, daß zu behandelndes Substrat, gegebenenfalls nach zumindest teilweiser Versäuerung, mit Biomasse vermischt und durch ein Schlammbett hindurchgeleitet wird, wobei gegebenenfalls ein Teil des im Substrat sich bildenden Gases aus dem Substrat zur Verminderung von Turbulenzen abgezogen wird, daß das mit dem Schlammbett in Berührung gestandene Substrat in eine Verteilungskammer geleitet wird zur Trennung der absetzfähigen Schlammteile von den aufschwimmenden Schlammteilen, unter Schwerkrafteinfluß , wobei die aufschwimmenden Schlammteile zurückgehalten und die sich absetzenden Schlammteile verdrängt und gegebenenfalls einer Nachklärung zur Trennung des Schlammes ( Biomasse) von Wasser unterzogen werden und daß Wasser zum Teil abgeführt und dabei gegebenenfalls mit Sauerstoff zwecks Beendigung des anaeroben Prozesses versetzt wird, wogegen der Schlamm als Biomasse zur Vermischung mit dem neu zugeführten Substrat eingesetzt wird.
    2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der restliche Teil des Wassers, enthaltend geringe Mengen an Schlamm, zur Druckbelastung des mit dem neu zugeführten Substrat zu vermischenden Schlammes eingesetzt wird und dieser hiedurch in die Mischzone verdrängt wird und dass gegebenenfalls nach der Verdraengung des Schlammes, das geringe Mengen an Schlamm enthaltende Wasser, zumindest teilweise wieder in die Nachklärung rückgeführt wird.
    3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das sich aus dem Substrat im Zuge der Durchwandung des Schlammbettes bildende Gas zumindest teilweise in das in der Verteilungskammer befindliche Substrat zur Zerstörung einer etwa vorhandenen Schwimmdecke eingeleitet wird.
    4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Vermischen mit Biomasse das Substrat durch ein Bett aus mit Biomasse bewachsenen Füllkörpern hindurchgeleitet wird.
    5. Verfahren nach Anspruch 4, d adurch gekennzeichnet, d aß beim Hindurchleiten des Substrates durch das Bett aus Füllkörpern und das Schlammbett, die Füllkörper und der Schlamm entgegen der Schwerkraft angehoben werden und anschließend , der Schwerkraft folgend, sich absetzend, das Substrat durchwandern.
    6. Einrichtung zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5, mit einem Reaktor, in dem eine Zufuhrleitung für das Substrat mündet und von dem eine Abfuhrleitung für das behandelte Substrat abgeht, dadurch gekennzeichnet, daß im Reaktor ein stehender Innenzylinder (7) , insbes. zentrisch , angeordnet ist, daß dieser Innenzylinder ( 7) eine dichte Zwischendecke (8) durchsetzt, die den Raum zwi schen der Behälteraußenwand ( 1 ) und dem Innenzylinder ( 7) abdeckt, wobei der Innenzylinder (7) mit seinem oberen, offenen Rand in den Raum zwischen der Zwischendecke ( 8) und der Abschlußdecke (3), des Reaktors hineinragt und der Innenraum ( Pufferraum(14 ) ) des Innenzylinders bodenseitig mit dem Raum oberhalb der Bodenplatte ( 2) des Reaktors in Verbindung steht, daß in dem Reaktor ein bevorzugt als Überlaufrinne (35) ausgebildeter Abzug angeordnet ist, an dem die Ablaufleitung ( 39) angeschlossen ist, daß der Raum unterhalb der Zwischendecke ( 8) mit dem Raum oberhalb der Zwischendecke ( 8) über mindestens eine, bevorzugt die Zwischendecke ( 8) durchsetzende Verbindungsleitung (21) verbunden ist, daß in dem Raum oberhalb der Zwischendecke (8) bevorzugt ein Verteilungszylinder (11) angeordnet i st, in den die Verbindungsleitung ( 21 ) einmündet.
    7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der bevorzugt als Überlaufrinne ( 35) ausgebildete Abzug in dem Raum zwischen der Abschlußdecke ( 3) und der dichten Zwischendecke (8) angeordnet ist, wobei die Mündung der Zulaufleitung (12 ) unterhalb der Zwischendecke ( 8) , bevorzugt innerhalb des Innenzylinders ( 7) liegt.
    8. Einrichtung n ach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der bevorzugt als Überlaufrinne (35) ausgebildete Abzug in dem Raum unterhalb der Zwischendecke (8) angeordnet ist, wobei die Mündung der Zulaufleitung (12) oberhalb der Zwischendecke ( 8) liegt.
    9. Einrichtung nach einem der Ansprüche 6 - 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Pufferraum (14) des Innenzylinders (7) bodenseitig über Einmischvorrichtungen, die bevorzugt von durch Verteilungsflügel (6) begrenzte Kanäle gebildet sind , mit dem Raum oberhalb der Bodenplatte (2) des Raktors in Verbindung steht und daß gegebenenfalls die bodenseitige Brenzung der Kanäle von einem Verteilungskegel (5) gebildet ist, der von der Bodenplatte (2) aufragt.
    10. Einrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der obere Rand des Innenzylinders (7) in eine Siphonglocke (10) hineinragt, wobei der Raum unter der Siphonglocke (10) unterhalb des oberen Randes des Innenzylinders (7) mit dem Raum oberhalb der Zwischendecke (8) in Verbindung steht.
    11. Einrichtung nach Anpruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Siphonglocke (10) bodenseitig offen ist und der Bodenrand der Siphonglocke (10) von der Zwischendecke (8) und die Seitenwand der Siphonglocke (10) vom Innenzylinder ( 7) beabstandet sind.
    12. Einrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß eine Steuereinrichtung zur Beeinflussung des Druckes unter der Siphonglocke (10) vorgesehen ist.
    13. Einrichtung nach Anspruch 10 oder 11 und 12, dadurch gekennzeichnet, daß in den Raum zwischen der Seitenwand des Innenzylinders (7) und der Siphonglocke unterhalb des oberen Randes des Innenzylinders (7) eine Gasleitung (51) , bevorzugt mit einer an ihrem Ende vorgesehenen Erweiterung (68) mündet, wobei diese Gasleitung (51) mit einer Druckquelle in Verbindung steht, die im Mündungsquerschnitt einen dem Maximaldruck unter der Siphonglocke (10) entsprechenden Druck liefert, wobei vorzugsweise die Druckquelle das sich unter der Zwischendecke (8) sammelnde Gas ist und die zweite Mündung der Gasleitung (51) in dem Gasraum liegt.
    14. Einrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß in die Siphonglocke (10) , bevorzugt im Bereich der höchsten Stelle, eine Gasabfuhrleitung (27) mündet, die bevorzugt mit einem von d er Zwischendecke (8) ausgehenden Gasdom (9) in Verbindung steht, dessen Decke höher liegt als das Niveau des Abzuges aus dem Raum oberhalb der Zwischendecke (8) .
    15. Einrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasabfuhrleitung (27) aus der Siphonglocke über ein Dreiwegeventil (28) mit dem Gasdom (9) in Verbindung steht, das a n die Druckseite eines Druckerhöhungsgebläses (29) angeschlossen ist, das saugseitig mit dem Gasdom (9) , dem Raum unter der Abschlußdecke (3) des Reaktors und einer Gasabgangsleitung ( 31) , die vom Reaktor wegführt, verbunden ist, wobei in die zum Gasdom (9) führende Gasabgangsleitung ( 30) ein Absperrorgan, z. B . eine Absperrklappe ( 32) , eingesetzt ist.
    16. Einrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 15 , dadurch gekennzeichnet, daß in den, in dem Raum oberhalb der Zwischendecke ( 8) angeordneten Verteilungszylinder (11) eine Gasabgangsleitung (23) einmündet, die im Raum unterhalb der Zwischendecke ( 8) in einem Niveau endet, das tiefer liegt als der obere Rand des Innenzylinders (7) , wobei gegebenenfalls die Mündung vom Ende einer Rohrerweiterung ( 24) der Gasabgangsleitung (23) gebildet ist.
    17. Einrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der oberhalb der Zwischendecke (8) befindliche Mündungsquerschnitt der Gasabgangsleitung ( 23) innerhalb eines beidseits offenen Rohres (25) liegt.
    18. Einrichtung n ach Anspruch 6 oder 7 , dadurch gekennzeichnet , daß die den Raum unter der Zwischendecke ( 8) mit dem Raum über der Zwischendecke ( 8) verbindende Verbindungsleitung (21 ) zwischen ihren Enden und im Raum oberhalb der Zwischendecke (8) , jedoch unterhalb des Niveaus des Abzuges ( Überlaufrinne 35) mit einer steuerbaren Öffnung ( 22 ) versehen ist, wobei zur Steuerung vorzugsweise ein Schwimmkörper vorgesehen ist, m ittels welchem ein Abschließen der Öffnung ( 22) bei sich änderndem Flüssigkeitsspiegel erfolgt.
    19. Einrichtung n ach einem der Ansprüche 6 oder 7 oder 9 - 18 , dadurch gekennzeichnet , daß oberhalb der Zwischendecke (8) und unterhalb des Niveaus des Abzuges ( Überlaufrinne 35) ein höhenvariabler Ablauf (33) angeordnet ist, der über eine bevorzugt mit einem Absperrorgan ( Absperrklappe 34) versehene Leitung mit der Ablaufleitung ( 39) in Verbindung s teht.
    20. Einrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 19 , dadurch gekennzeichnet, daß die Ablaufleitung ( 39) unter Zwischenschaltung eines gegebenenfalls außerhalb des Reaktors angeordneten Siphons (37) mit dem Abzug (Überlaufrinne 35) in Verbindung steht und daß gegebenenfalls die Ablaufleitung (39) mit mindestens einem Belüftungsstutzen (38) versehen ist.
    21. Einrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die unterhalb der Zwischendecke (8) gelegene
    Mündung der den Raum unterhalb mit dem Raum oberhalb der Zwischendecke (8) verbindenden Verbindungsleitung (21) durch Gasfallen (20) abgedeckt ist.
    22. Einrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß unterhalb der Zwischendecke (8) mindestens ein, den Raum zwischen der Behälteraußenwand ( 1) und dem Innenzylinder (7) überspannender durchlässiger Zwischenboden (16) angeordnet ist, auf welchem ein Bett aus Füllkörpern (17) ablagerbar ist.
    23. Einrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenboden (16) , schräg zur Horizontalen angeordnet ist und daß umfänglich für Gas und Flüssigkeit durchlässige Segmente mit gasdichten Segmenten abwechseln.
    24. Einrichtung nach einem der Ansprüche 6 oder 7 oder 9 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß dem, bevorzugt als Überlaufrinne
    (35) ausgebildeten Abzug ( strömungsmäßig) ein Filter (65) vorgeschaltet ist.
    25. Einrichtung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß das Filter (65) den Boden eines Speicherraumes (56) bildet, der in dem Raum oberhalb der Zwischendecke (8) liegt, wobei die Seitenwandungen (61, 1) des Speicherraumes (56) das Überlaufniveau des im Speicherraum (56) angeordneten Abzuges (Überlaufrinne ( 35) ) überragen, so daß das zu filternde Substrat, auf seinem Weg zum Abzug, das Filter (65) von unten anströmt.
    26. Einrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenwandung (61) oberhalb des Überlaufniveaus des Abzuges mit Durchtrittsöffnungen versehen ist und oder daß die Seitenwandung (61) im Abstand von der Abschlußdecke (3) des Reaktors endet.
    27. Einrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß unterhalb des Filters (65) ein Beschickungsraum (55) angeord net ist, der durch Begrenzungswände (67 ) von dem Raum (49) oberhalb der Zwischendecke ( 8) getrennt ist, jedoch mittels mit Rückschlagsicherungen (54) ausgestatteten Rückspülöffnungen (53) mit dem Raum oberhalb der Zwischendecke (8) verbindbar ist und daß in den Raum unterhalb des Filters (65) Zulaufleitungen ( 63) münden, die von einem Überlauf ( 62) ausgehen, dessen Überlaufniveau in ungefähr gleicher Höhe wie das Überlaufniveau des Abflusses in der bodenseitig durch das Filter (65) begrenzten Kammer liegt.
    类似技术:
    公开号 | 公开日 | 专利标题
    US8287733B2|2012-10-16|Membrane bioreactor
    EP0575314B2|2003-12-03|Methode und reaktor zur reinigung von wasser
    Van Haandel et al.2006|Anaerobic reactor design concepts for the treatment of domestic wastewater
    US7258790B2|2007-08-21|Controlled eutrophication system and process
    US4632758A|1986-12-30|Anaerobic wastewater treatment system
    US8043506B2|2011-10-25|Process and reactor for anaerobic waste water purification
    CN1080759C|2002-03-13|固体有机废物的厌氧发酵方法和装置
    US4209388A|1980-06-24|Method and apparatus for treating sewage
    US5091315A|1992-02-25|Bioconversion reactor
    EP0213691B1|1992-07-22|Bioumwandlungsreaktor
    US4604197A|1986-08-05|Submerged filter filled with granular material
    US5441634A|1995-08-15|Apparatus and method of circulating a body of fluid containing a mixture of solid waste and water and separating them
    CA1305568C|1992-07-21|Equipment for the anaerobic purification of waste water
    US5792355A|1998-08-11|Process for treating waste water
    US3997437A|1976-12-14|Aerobic type sewage digestion system
    US4416781A|1983-11-22|Treatment of biologically-degradable waste
    US6592751B2|2003-07-15|Device for treatment of wastewater
    US6555359B2|2003-04-29|Process for the anaerobic treatment of flowable and nonflowable organic waste
    AU2005332712B2|2011-08-11|Anaerobic purification device
    US8021552B2|2011-09-20|Process and reactor for anaerobic waste water purification
    NL1004455C2|1998-05-08|Inrichting voor de biologische zuivering van afvalwater.
    DK157443B|1990-01-08|Hvirvellagsreaktor til rensning af spildevand
    US20050077237A1|2005-04-14|Method for recovering a disposal trench with a biomat slime, and method for operating a waste treatment vessel
    JP2003126890A|2003-05-07|廃水処理装置及びこれを利用した廃水処理方法
    ES2385098T3|2012-07-18|Método y dispositivo para la fermentación anaeróbica de material orgánico
    同族专利:
    公开号 | 公开日
    EP0153299A1|1985-08-28|
    HUT40975A|1987-03-30|
    JPH0569600B2|1993-10-01|
    EP0153299B1|1988-04-20|
    ES8601812A1|1985-11-16|
    JPS61501195A|1986-06-19|
    DE3562218D1|1988-05-26|
    US4746433A|1988-05-24|
    ES540408D0||
    ES540408A0|1985-11-16|
    AT33619T|1988-05-15|
    HU198160B|1989-08-28|
    RU1825349C|1993-06-30|
    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    GB111401A|1917-02-27|1917-11-29|Horace Flicker|Improvements in the Treatment of Sewage for the Purification thereof and the Production of Combustible Gas therefrom.|
    FR553336A|1922-06-26|1923-05-22||Biolyseur-décanteur|
    DE806655C|1950-01-15|1951-06-18|Walter Schuetz Dr Ing|Vorrichtung zur Umwaelzung von Schlamm in einer Klaeranlage|
    GB912433A|1960-09-27|1962-12-05|Hartleys Stoke On Trent Ltd|Improvements in gas circulation relating to sludge digestion tanks for the treatmentof sewage and industrial effluents|
    FR2162214A1|1971-12-03|1973-07-13|Schnyder Hans||
    GB1491502A|1975-05-22|1977-11-09|Biomech Ltd|Anaerobic digestion of water-polluting waste material|
    GB2021550A|1978-05-23|1979-12-05|Centrale Suiker Mij Nv|Process and Apparatus for the Anaerobic Purification of Liquid Waste|
    GB2059938A|1979-10-01|1981-04-29|Jewell W J|Biological production of methane from organic waste|
    DE3302436A1|1982-02-05|1983-08-18|Tampella Oy Ab|Vorrichtung zur abwasserreinigung durch anaerobe gaerung|AT401171B|1994-04-28|1996-07-25|Porr Umwelttechnik|Vorrichtung zur anaeroben behandlung von organischen substraten|
    DE19800224C1|1998-01-07|1999-05-06|Emschergenossenschaft Lippever|Vergärung von Klärschlamm und Bioabfällen|
    DE19951739A1|1999-10-27|2001-05-10|Werner Rueck|Verfahren und Vorrichtung zur Methanisierung biogener Feststoffe mit wahlweisem Betriebsverfahren|NL173738C|1978-05-23|1988-10-17|Gist Brocades Nv|Anaerobic purifier.|
    NL7908138A|1979-11-07|1981-06-01|Gist Brocades Nv|Werkwijze voor het bereiden en in stand houden van biomassa op drager.|
    NZ197992A|1980-08-18|1984-07-31|Unisearch Ltd|Anaerobic bacterial degradation of organic materials|
    DE3032869A1|1980-09-01|1982-04-15|Linde Ag|Verfahren und vorrichtung zur anaeroben biologischen reinigung von abwasser|
    JPS57207599A|1981-06-12|1982-12-20|Matsushita Electric Works Ltd|Methane fermentation tank|
    SE452879B|1982-12-20|1987-12-21|Kernforschungsanlage Juelich|Forfarande for kontinuerlig anaerob nedbrytning av organiska foreningar|
    EP0193979A3|1985-02-25|1989-01-11|ACEC, Société Anonyme|Verfahren für die Beseitigung von Nitraten durch eine mikrobiologische Konversion in Anwesenheit von gasförmigem Wasserstoff|
    US4626354A|1985-09-30|1986-12-02|Zimpro Inc.|Method for anaerobic treatment of high strength liquors|DE3727236A1|1987-08-14|1989-02-23|Siemens Ag|Festbett-umlaufreaktor fuer aufstrom-betrieb|
    US5230794A|1987-10-08|1993-07-27|Biothane Corporation|Fluidized-bed apparatus|
    US4981366A|1989-02-27|1991-01-01|Suburbia Systems, Inc.|Method and apparatus for mixing liquid contents in a vessel|
    NL9001654A|1990-07-19|1992-02-17|Pacques Bv|Bioreactor.|
    US8852438B2|1995-08-11|2014-10-07|Zenon Technology Partnership|Membrane filtration module with adjustable header spacing|
    US5639373A|1995-08-11|1997-06-17|Zenon Environmental Inc.|Vertical skein of hollow fiber membranes and method of maintaining clean fiber surfaces while filtering a substrate to withdraw a permeate|
    US20040238432A1|1995-08-11|2004-12-02|Mailvaganam Mahendran|Membrane filtration module with adjustable header spacing|
    US6592751B2|2001-09-26|2003-07-15|Council Of Scientific And Industrial Research|Device for treatment of wastewater|
    US20050026262A1|2003-07-30|2005-02-03|Sonoenergy, Llc|Sonication-enhanced digestion process|
    DE602005022356D1|2004-12-15|2010-08-26|Ecovation Inc|Verfahren und vorrichtung zur anaeroben behandlung von abwasser|
    DE202006013811U1|2006-07-13|2007-11-22|Meri Entsorgungstechnik für die Papierindustrie GmbH|Reaktor mit Zulaufverteilsystem zur anaeroben Abwasserreinigung|
    EP1882677A1|2006-07-29|2008-01-30|Joachim Böttcher|Anlage zur Vorreinigung von Schmutzwässern mit integrierter Weiterbehandlung der Feststoffe|
    CN101306874B|2008-05-16|2010-04-14|永兴县皓天环保科技发展有限责任公司|双循环厌氧反应器|
    FI123393B|2008-08-07|2013-03-28|Olavi Antero Toukonummi|Menetelmä ja laitteisto orgaanisen aineksen mädättämiseksi|
    DE102009008489A1|2009-02-11|2010-09-30|Technocon Gmbh|Vorrichtung und Verfahren zur anaeroben Reinigung von Abwasser|
    KR100913989B1|2009-02-19|2009-08-25|주식회사 앤써브|바이오가스를 이용한 가스 교반형 혐기성 소화장치|
    DE102009037953A1|2009-08-18|2011-03-03|Voith Patent Gmbh|Reaktor|
    CN102923855A|2012-11-22|2013-02-13|陈黎明|一种双层多反应室厌氧反应器|
    JP5580500B1|2014-02-10|2014-08-27|株式会社神鋼環境ソリューション|鋼板製消化槽|
    CN105325156A|2015-11-13|2016-02-17|杭州大地科技有限公司|一种香榧林坡地水土保持方法|
    法律状态:
    1985-08-29| AK| Designated states|Designated state(s): BR DK FI HU JP NO RO SU US |
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
    AT46184||1984-02-14||
    ATA461/84||1984-02-14||HU851082A| HU198160B|1984-02-14|1985-02-12|Process and apparatus for the anaerobic treatment of organic substrates|
    SU864028114A| RU1825349C|1984-02-14|1986-08-13|Устройство дл анаэробной обработки сточных вод|
    [返回顶部]