Reinigung lösemittelhaltiger Abwässer im Festbett-Umlaufreaktor

Festbettreaktoren werden in der Biotechnik eingesetzt, um die aktive Biomasse, die sich auf und zwischen den Partikeln immobilisieren kann, zu erhöhen und somit eine Steigerung der Umsetzungsgeschwindigkeit zu erreichen. Am Fraunhofer IGB wurde ein Festbett-Umlaufreaktor entwickelt, bei dem zu bestimmten Zeiten das Festbett partiell umgewälzt und dadurch ein dauernder störungsfreier Betrieb ermöglicht wird.

Pilotanlagen dieses neuartigen Reaktortyps wurden in Forschungsprojekten zur biologischen Reinigung industrieller sowie kommunaler Abwässer eingesetzt. Im hier vorgestellten Beispiel wurden lösemittelhaltige Abwässer eines Flughafens gereinigt. Die Abwässer enthielten insbesondere verschiedene kurzkettige Alkohole.

Hierzu wurde eine aerob und eine anaerob betriebene Pilotanlage aufgebaut. Für den aeroben Prozess wurde der Reaktor als Rieselbett – in der Klärtechnik oft als »Tropfkörper« bezeichnet – betrieben. In diesem Fall wird die Partikelschüttung von oben mit dem Abwasserstrom beregnet, der dann an den Partikeln als dünner Film abläuft, wodurch sich hohe Stoffübertragungsleistungen einstellen. Die Begasung erfolgt dann – im Unterschied zu den meisten Tropfkörperreaktoren – bevorzugt im Gegenstrom von unten über ein Gebläse. Durch diese Entkopplung der Begasung lässt sich der Sauerstoffeintrag dem momentanen Bedarf des Systems besser anpassen. Der kontinuierliche Betrieb beim anaeroben Prozess wird hingegen im gefluteten Zustand gefahren. Die Reaktoren hatten einen Durchmesser von 400 mm, das Volumen der Partikelschüttung betrug etwa 120 Liter. Als Trägermaterial wurde fraktionierter Bims mit einem mittleren Durchmesser von ca. 6 mm ausgewählt. Dieses Material eignet sich sehr gut für mikrobielle Besiedlung, wie aus Vorversuchen bekannt war.

Ein Abbau von mehr als 90 Prozent der organischen Fracht des lösemittelhaltigen Abwassers wurde sowohl bei aerober als auch bei anaerober Betriebsweise erreicht. Die anaerobe Betriebsweise bietet jedoch zudem den Vorteil, dass der Prozess weniger Wartungsaufwand erfordert, da aufgrund des nur geringen Biomassezuwachses das Festbett nur in größeren Intervallen umgewälzt werden musst. Anstatt zusätzlicher Biomasse (die entsorgt werden muss) erhält man bei anaerober Betriebsweise Biogas.