Strahlzonen-Schlaufenreaktor, SZR

Kompakter modular einsetzbarer Hochleistungsreaktor für den innerbetrieblichen Einsatz im Bereich biochemischer Abbau. Er basieren auf der Anwendung großer Stoffaustauschleistungen durch einen großen volumetrischen Stoffübergangskoeffizienten. 

Die reaktorspezifische Schlaufenströmung gewährleistet eine schnelle Vermischung der unterschiedlich angereicherten Flüssigkeiten. Der Reaktor wird im Bereich der Abwasserreinigung zum Abbau leicht abbaubarer Stoffe mit sehr hoher Konzentration eingesetzt (u.a. in der Lebensmittelindustrie).
Der Hochleistungs-Bioreaktor SZR (Strahl-Zonen-Schlaufenreaktor) ist eine biologische Reinigungsstufe zur Aufbereitung von Abwasser aus Kommunen oder der Industrie. Durch die hohe Umsatzleistung und die kompakte Bauform des Reaktors weist diese Klärtechnik einen sehr geringen Platzbedarf auf. Der Reaktor teilt sich in zwei Bereiche, die Strahlzone dient der Vermischung, während die Reaktionszone die Verweilzeit vorgibt.

Das Abwasser wird mit dem Belebschlamm über eine Zweistoffdüse mit innenliegender Luftbegasung in die untere Strahlzone eingtragen. Die Bakterien werden hier intensiv mit Luft und Abwassersubstrat vermischt. In der Strahlzone entsteht durch die mehrfache Umlenkung der Flüssigkeit eine Schlaufenströmung, wodurch eine optimale Beladung der Biomasse mit den Substraten erreicht wird. Ein Teil des Dreistoff-Gemisches strömt an der Prallplatte vorbei in den oberen Reaktorraum (=Reaktionszone), in dem die Bakterien größere Flockenagglomerate bilden und abreagieren. In der Reaktionszone bildet sich ebenfalls eine Schlaufe aus, deren Antrieb durch die sich einstellende Gasgehaltsdifferenz zwischen dem Dreiphasengemisch im Ringraum und Einsteckrohr erfolgt.

 

SZR als Biomembranreaktor (Skizze)

Der Strahlzonen-Schlaufenreaktor zeichnet sich gegenüber anderen Hochleistungsreaktoren bei einer kompakten Bauweise, einer kurzen Verweilzeit bei hohem Abbaugrad und guter Betriebssicherheit besonders durch einen niedrigen Energiebedarf aus und ist somit für den wirtschaftlich sinnvollen Einsatz im produktionsintegrierten Umweltschutz besonders geeignet, da er einen wichtigen Schritt zur Wertstoffeinsparung und Kreislaufschließung leisten kann.

Eigenschaften der SZ-Technologie

  • Hoher Sauerstoffeintrag bei geringem Energiebedarf
  • Kurze Verweilzeit bei hoher Reinigungsleistung.

Hoher Stoffaustausch und geringe Überschussschlammproduktion

  • Erhöhter Stoffaustausch aufgrund der intensiven Vermischung von Luft, Abwasser und Biomasse
  • Großer Anteil an aktiver Biomasse und daraus folgend sehr hohe Umsatzleistung
  • Effiziente Abwasserbehandung auch biologisch schwer abbaubarer und/oder toxischer Substanzen
  • Minimale Überschussschlammproduktion aufgrund gesteigerter metabolischer Aktivität der Mikroorganismen (ca. 0,05-0,3 kg TS/ kg CSBabgebaut))

Geringer Platzbedarf und geringe Investitionskosten

  • Kleine, kompakte Anlagen aufgrund der sehr hohen einstellbaren Reinigungsleistung (5 bis 30 mal größer als konventionelle Belebtschlammanlagen)
  • Gutes Absetzverhalten der Biomasse (SVI = 50-100mL/gTS) ermöglicht kleinere Absetzbecken
  • Kompakte Bauweise ermöglicht Produktionsintegrierten Einsatz auch innerhalb engster Raumverhältnisse
  • Geringe Investitionskosten aufgrund der kompakten Bauweise sowie geringerer Flächenbedarf

Hohe Flexibilität der SZR-Anlage

  • Gute Integrierbarkeit der SZR-Anlage in den Produktionsprozess und/oder in bestehende Abwasseraufbeitungsanlagen aufgrund der kompakten Bauweise und Flexibilität
  • Modularer Aufbau der SZR-Technologie ermöglicht einfache Installation und die Erweiterung von bestehenden Anlagen
  • Die kompakte Bauweise und der geringe Flächenbedarf eignen sich hervorragend für den produktionsintegrierten Einsatz und zum recycelns des Prozesswassers Anwendung als mobile Entsorgungseinheit.

Keine Abluftverschmutzung und sehr geringes Geräuschniveau

  • Geschlossene Bauweise verhindert Aerosol- und Geräuschemission
  • Zusätzl. Abluftfilter leicht installierbar
  • Einsetzbar im Bereich geschlossener Bebauung

Breites Einsatzgebiet

  • Der Reaktor kann von kommunalem Abwasser bis zu Teilprozessströmen aus der Industrie eingesetzt werden.
  • Problematische Abwässer mit wechselnden Belastungsspitzen
  • Hochbelastete Prozessströme
  • Abbau giftiger Abwasserinhaltsstoffe
  • Einfache Handhabung der Technik
  • Prozess kann voll automatisiert werden.
  • Die Reaktortechnik ermöglicht eine hohe Modularisierung des Gesamtsystems und ist somit gut für Notstandsgebiete geeignet.

Günstige Betriebskosten

  • Geringer Energieverbrauch =0,2-0,5 kWh / (kg CSBabgebaut) in Abhängigkeit von der Verschmutzungsart und dem Verschmutzungsgrad
  • Aufgrund der geringen Schlammproduktion, geringe Kosten für die Schlammentsorgung
  • Geringe Personalkosten und Instandhaltungskosten

 

Mobile SZR-Anlage im Demonstrationseinsatz

 

Düse des SZR im Startvorgang

Alle Abbildungen (Quelle: IUV)