Biologische Behandlung von kontaminiertem Feinkorn aus dem Altlastenbereich in 1- und 4-stufigen Suspensionsrührreaktoren:
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Düsseldorf
VDI-Verl.
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| adam_text | Titel: Biologische Behandlung von kontaminiertem Feinkorn aus dem Altlastenbereich in 1- und 4-stufigen Sus
Autor: Elias, Frank
Jahr: 1996
FORTSCHRITTBERICHTE VM Dipl.-Ing. Frank Elias, Berlin Biologische Behandlung von kontaminiertem Feinkorn aus dem Altlastenbereich in 1 - und 4-stufigen Suspensionsrührreaktoren Reihe 15 : Umwelttechnik Nr. 158 VM VERLAG
- V - Inhaltsverzeichnis 1 Einleitung...............................................................................................................1 2 Boden......................................................................................................................3 2.1 Was ist Boden?...............................................................................................3 2.2 Bodenbildung.................................................................................................5 2.3 Körnung des Bodens......................................................................................6 2.4 Bodenarten.....................................................................................................6 2.5 Bodenkontaminanten.....................................................................................7 3 Bekannte Ergebnisse..............................................................................................8 3.1 In-situ-Verfahren...........................................................................................8 3.2 Mieten-Verfahren..........................................................................................8 3.3 Schaufelmischreaktoren...............................................................................10 3.4 Drehrohr-/Rollreaktoren.............................................................................12 3.5 Airliftreaktoren............................................................................................13 3.6 Rührreaktoren.............................................................................................15 3.7 Bewertung der Sanierungsverfahren..........................................................17 4 Zielsetzung der Untersuchungen und Wahl des Reaktortyps.............................20 5 Material und Methoden.......................................................................................21 5.1
Anlagenbeschreibung...................................................................................21 5.1.1 Beschreibung der Versuchsanlagen Typ 1 und 2 (1 -stufige Rührreaktoren)..................................................................................21 5.1.2 Beschreibung der Versuchsanlage Typ 3 (4-stufige Rührreaktorkaskade) .......................................................................................22 5.1.3 Beschreibung der Versuchsanlage Typ 4 (Schrägrohrklassierer).......................................................................27 5.2 Herkunft und Aufbereitung des Probenmaterials.......................................28 5.3 Verwendete Meßgrößen und -verfahren.....................................................30 5.3.1 Probennahme und Probenaufbereitung; Ermittlung des Trockenstoffs (TS)............................................................................30 5.3.2 Organischer Trockenstoff (oTS)........................................................31
- VI - 5.3.3 In Pctroleumbcnzin extrahierbare Stoffe (PBES)...............................3 I 5.3.4 In Cyclohexan extrahierbare Stoffe (CF.S)............................. 32 5.3.5 Korrelation zwischen den Meßgrößen in Pctroleumbcnzin extrahierbare Stoffe (PBES) und in Cyclohexan extrahierbare Stoffe (CBS) ............................................................................32 5.3.6 Polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe (PAK).....................33 5.3.7 Chemischer Sauerstoffbedarf (CSB)..................................................34 5.3.8 Bestimmung der Extinktion...............................................................34 5.3.9 Korrelation zwischen dem Chemischen Sauerstoffbedarf (CSB) und der Extinktion im Suspensionswasser..............................35 5.3.10 Bestimmung der Proteinkonzentration................................................38 5.3.11 Bestimmung der Korngrößenverteilung.............................................39 5.3.11.1 Bestimmung der Korngrößenverteilung durch Naßsiebung...............................................................................39 5.3.11.2 Bestimmung der Korngrößenverteilung nach dem Laser-Beugungsverfahren...................................................39 5.3.11.3 Bestimmung der Korngrößenverteilung nach dem Partikeleinzelzählverfahren durch eine Weißlichtextinktionsmessung................................................................40 5.3.12 Bestimmung der Dichte.....................................................................41 5.3.13 Sonstige Meßgrößen.........................................................................41 5.4 Auswertung..................................................................................................41 5.4.1 Abbaugrad........................................................................................41 5.4.2
Umsatzgeschwindigkeiten.................................................................42 5.4.3 Bestimmung der Dichte durch Wägung.............................................42 5.4.4 Bestimmung der Dichte mit einem Multivolume-Pycnometer............43 5.4.5 Sedimentation...................................................................................43 5.4.6 Berechnung des theoretischen chemischen Sauerstoffbedarf.............43 5.4.7 Proteinbilanz an Suspensionsproben.................................................44 5.4.8 Verweilzeitverteilung in durchströmten Systemen.............................46 6 Ergebnisse und Diskussion...................................................................................47 6.1 Modellrechnung der Mindestrührerdrehzahl und dem sich daraus ergebenden Energieeintrag zur Aufrechterhaltung einer Feinkornsuspension.....................................................................................................47
-VII- 6.2 Untersuchungen am 1 stufigen Rührreaktor im Batch-Betrieb.................51 6.2.1 Biologische Behandlung einer Feinkomsuspension unter Berücksichtigung der Stripp- und Adsorptionsverluste im Reaktor Typ 1...........................................................................................51 6.2.2 Weitergehende Untersuchungen zur Adsorption von PAK in Reaktoren..........................................................................................56 6.2.3 Einfluß der Temperatur auf die Schadstoffabbaugeschwindigkeit bei der biologischen Feinkombehandlung im Reaktor des Typs 2 mit Feinkomproben des Typs III............................................57 6.2.4 Schlußfolgerungen aus den Batch-Untersuchungen in den Reaktoren Typ 1 und 2..........................................................................62 6.2.5 Voruntersuchungen zur Trennung der Suspension.............................63 6.2.6 Bestimmung der Biomasse durch Proteinbestimmung.......................64 6.2.6.1 Vorbemerkungen................................................................64 6.2.6.2 Proteinbestimmung an Feinkomproben..............................65 6.2.6.3 Ergebnisse der Bilanzierung des Proteins in Suspensionsproben........................................................................66 6.2.7 Korngrößenverteilung in der Suspension sowie in den Feinkomphasen Ph II und III ermittelt durch das Laser-Beugungsverfahren...........................................................................................68 6.3 Untersuchungen an der 4 stufigen Rührreaktorkaskade............................72 6.3.1 Voruntersuchungen zur Inbetriebnahme des Reaktors Typ 3 (4 stufige Rührreaktorkaskade)..............................................................72 6.3.1.1 Auslaufverhalten des Vorratstanks.....................................72 6.3.1.2 Verweilzeitverteilung in der Kaskade.................................73
6.2.1.2.1 Verweilzeitverteilung ohne suspendiertes Feinkorn..............................................................73 6.2.1.2.2 Verweilzeitverteilung des suspendierten Feinkorns............................................................75 6.3.2 Untersuchungen zur biologischen Behandlung kontaminierten Feinkorns im kontinuierlichen Betrieb..............................................77 6.3.3 Vorversuche zu Abscheidung einer biomassereichen Feinkomphase aus dem Ablauf der 4 stufigen Rührreaktorkaskade..........85 6.3.3.1 Vorüberlegungen zum Abscheidungsverfahren...................86 6.3.3.2 Auswahl eines Abscheiders................................................86
- VIII - 6.3.3.3 Untersuchungen der Abscheidecharakteristik des Schrägrohrklassierers.........................................................87 7 Zusammenfassung................................................................................................91 8 Anhang:................................................................................................................94 A-l Grundlagen der Sedimentation.......................................................................95 A-l.l Freie Sedimentation.............................................................................95 A-l.2 Widerstandsgesetze..............................................................................96 A-l.3 Einfluß der Teilchenform und der Volumenkonzentration................97 A-l.3.1 Einfluß der Teilchenform..................................................................97 A-l.3.2 Einfluß der Volumenkonzentration...................................................98 A-2 Voraussetzungen für die Berechnung der Mindestrührerdrehzahl...............99 A-3 Messung des chemischen Sauerstoffbedarfs CSB nach Institutsnorm........108 A-4 Berechnungsgrundlagen für die Partikelverteilungsbestimmung:..............109 A-5 Literaturverzeichnis.....................................................................................112
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