Tropfkörpertechnologie
Die Tropfkörpertechnologie zählt zu den ältesten bekannten Techniken zur Abwasserreinigung. Bis heute hat die Tropfkörpertechnologie eine beträchtliche Entwicklung gemacht und gilt als energieeffiziente und wartungsarme Technik.
Der Energiebedarf entsteht durch das Pumpen des Abwassers, es werden jedoch keine Gebläse benötigt, die einen besonders hohen Energiebedarf haben.
Der Tropfkörper ist ein aerober Festbettreaktor, bei dem vorgeklärtes Abwasser gleichmäßig auf die Oberfläche des Festbetts verteilt wird.
Organische und biologisch abbaubare anorganische Abwasserinhaltsstoffe werden durch einen Biofilm abgebaut, der sich auf der großen Oberfläche innerhalb des Festbetts befindet.
Die Schlüsselkomponente eines modernen Tropfkörpers ist daher die strukturierte Packung, die das Festbett mit der groß enspezifischen Oberfläche bildet und gleichzeitig eine gute Durchlüftung des durchgeleiteten Abwassers ermöglicht.
HEWiTECH Tropfkörper-Füllmaterial kann bei allen Tropfkörperbelastungen zur Kohlenstoffelimination und/oder Nitrifikation eingesetzt werden.
HEWiTECH Tropfkörper werden weltweit zur Abwasserreinigung genutzt und liefern ihren Beitrag zum der Wasserresourcen und der Umwelt.
Hauptkomponenten eines Tropfkörpers
Typische Tropfkörper haben einen Durchmesser im Bereich 10m bis 35m und eine Höhe im Bereich 3m bis 5m.
Es gibt zwar auch Tropfkörper mit bis 50m Durchmesser oder bis zu 12m Füllkörperhöhe. Diese Größen sind jedoch untypisch.
Ein Großteil des Volumen ist mit dem Füllmaterial ausgefüllt, das bevorzugt aus geformten Polypropylen-Folien hergestellt wird. Füllkörper aus PVC werden heute in Tropfkörpern kaum noch eingesetzt, da PVC als weniger umweltfreundlich eingestuft wird und schwierig zu entsorgen ist.
Die Füllkörper sind auf einer Unterkonstruktion aufgestellt, die statisch hinreichend bemessen sein muss, um das Gewicht der Füllkörper und die darin enthaltene Biomasse bzw. Flüssigkeit zu halten. Die Unterkonstruktion muss darüber hinaus so ausgestaltet sein, dass das Wasser ungehindert abtropfen kann, gleichzeitig muss die Belüftung gewährleistet sein.
Der Tropfkörperboden ist im Bereich 1% bis 2% geneigt, damit das ausfallende Wasser zum Sammelkanal abfließen kann.
Das Zulauf-Wasser wird mit einem Drehsprenger gleichmäßig auf der nach oben offenen Tropfkörperoberfläche verteilt. Die meisten Verteiler sind hydraulisch durch den Rückstoß angetrieben. In einigen Fällen werden auch motorisierte Verteiler eingesetzt, die eine bessere Kontrolle der Drehgeschwindigkeit zulassen.
HEWiTECH Tropfkörper Komponenten
Eine gesunde Basis: HEWiPIER Unterkonstruktion
Jede Tropfkörperfüllung muss auf einer geeigneten Unterkonstruktion aufgestellt werden die neben statischen Anforderungen auch prozesstechnisch bestimmte Vorgaben im Hinblick auf die Belüftung und Verstopfungssicherheit erfüllen muss.
Die HEWiPIER Unterkonstruktion erfüllt alle wichtigen Anforderungen:
- Die Unterkonstruktion kann an beliebige Bemessungslasten angepasst werden. Typische Bemessungslasten variieren von 1000 kg/m2 bis zu 8000 kg/m2 Grundfläche, je nach Höhe und Bemessungsbelastung.
- Die Stützfüße haben einen integrierten Neigungsausgleich bis zu 8%. Die Stützen stehen damit vertikal trotz Bodenneigung.
- Die Stützen bestehen aus langlebigen PVC Rohren mit Fuß- und Kopfplatten. Die Traggitter sind aus pultrudierten glasfaser-verstärkten Kunststoff mit einem Glassanteil > 50% hergestellt.
- Statische Berechnungen/Nachweise und detaillierte Einbauanweisungen und Zeichnung werden von HEWiTECH bereitgestellt.
- Alle Teile sind aufeinander abgestimmt und passen. Die Installation ist schnell und einfach.
Auf den Inhalt kommt es an: HEWiFILL Tropfkörper-Füllmaterial
Die Herstellung robuster und langlebiger Tropfkörperfüllmaterialien aus PP und/oder PVC gehört zu unseren Kernkompetenzen.
HEWiFILL Füllmaterial gibt es in verschieden Ausführungen um allen Anforderungen gerecht werden.
- Die Klassiker: HEWiFILL CF19 und CF27
HEWiFILL CF19 und CF27 sind die am häufigsten genutzten Füllkörper für Tropfkörper in der kommunalen Abwasserklärung, die üblicherweise als niedrig bzw. mittelbelastes System ausgelegt ist.
Die Füllkörper haben um 60 Grad geneigte gegeneinander gekreuzte Kanäle für eine optimale Querverteilung des Wassers.Feine Unterstrukturen erhöhen die spezifische Oberfläche und erhöhen die Kontaktzeit des Wasser mit dem Biofilm, sodass ein maximaler Abbau organischer Stoffe erfolgt (BSB ; CSB)
HEWiFILL CF19 ist die richtige Wahl , wenn eine hohe BSB Abbaurate in Kombination mit einer (partitiellen) Nitrifikation gefordert ist. Die Kanalausprägung beträgt 19mm, die spezifische Oberfläche beträgt 150 m2/m3.HEWiFILL CF27 ist die richtige Wahl, wenn die Nitrifikation von geringerer Bedeutung ist, aber ein weitgehender Abbau des BSB (COD) gefordert wird. Dank der etwas größeren Kanalausprägung von 27mm ist dieser Füllkörper robuster bei der Beschickung mit größeren Partikeln, die Oberfläche beträgt 125 m2/m3.
- Spezialist zur Nitrifikation: HEWiFILL CF12
HEWiFILL CF12 ist der geeignete Füllkörper für Tropfkörper zur Nitrifikation mit geringer BSB Belastung.
Üblicherweise sind nitrifizierende Biofilme sehr dünn, entsprechend hat der HEWiFILL CF12 Füllkörper eine niedrige Kanalausprägung und eine sehr hohe spezifische Oberfläche von 240 m2/m3 und eine entsprechend hohe korrespondierende Nitrifikationsleistung.Die Kanalausprägung ist mit Unterstrukturen versehen und kreuzweise angeordnet. Dadurch wird eine optimale Kontaktzeit zum nitrifizierenden Biofilm erreicht.
- Hochbelastet: HEWiFILL VF23
HEWiFILL VF23 ist der ideale Füllkörper für Hochlastanwendungen, wenn eine hohe BSB Umsatzrate pro Volumen gefordert wird. Der Biofilm wird meistens dicker und die Entschlammung des Tropfkörpers ist ein wichtiger Aspekt.
Daher besteht HEWiFILL VF23 aus vertikalen Kanälen in Honigwaben-Anordnung. Die Kanäle haben Unterstrukturen zur Verlangsamung des Wasserflusses, gleichzeitig werden abgelöste Biofilmbereiche und andere größere Partikel ohne Probleme ausgespült. Der Kanaldurchmesser beträgt ~ 40mm , die spezifische Oberfläche liegt bei 125 m2/m3.
HEWiFILL VF23 ist die richtige Wahl für kommunale Hochlastanlagen und für viel industrielle Anwendungen mit schwierigen Schlamm. Z.B. faserhaltige Schlämme in der Papierindustrie.
- Einfach Extrem: HEWiFILL VF50
HEWiFILL VF50 ist der Füllkörper mit der höchsten Sicherheit gegen Verstopfungen. Die Kanäle laufen vertikal und sind ohne Unterstrukturen ausgeführt. Der Füllkörper ist für extrem hohe Belastung und hoher Feststoffbeladung ausgelegt.
HEWiFILL VF50 kann auch als Vorstufe einer Belebungsanlage eingesetzt werden, wobei der Belebtschlamm durch den Tropfkörper geführt werden kann. Üblicherweise dienen solche Tropfkörper nicht zur vollständigen Reinigung, sondern sind in Kombination mit weiterführenden Reinigungsstufen sinnvoll.Der HEWiFILL VF50 Füllkörper hat eine Kanalausprägung von 50mm mit relativ glatter Oberfläche.
Der Füllkörper hat einen Versprung in der Mitte, damit wird verhindert, das ein Wassertropfen ohne Kontakt zum Biofilm durch den Füllkörper fällt.
Abdeckung zur Denitrifikation: HEWiDEN Air stopp
Mit dem HEWiDEN Air stopp von nur 100mm Stärke über dem Füllkörpermaterial kann ein aerober Tropfkörper in einen anoxischen, denitrifizierenden Tropfkörper konvertiert werden.
Der HEWiDEN Air stopp lässt das vom Drehverteiler aufgebrachte Wasser problemfrei passieren, dabei werden sogar Partikel bis zu 15mm durchgelassen.
Gleichzeitig wird mit der Decklage ein Luftaustauch über die Oberfläche verhindert. Der Tropfkörper kann wie gewohnt gespült werden. Der SK Wert zur permanenten Spülung wird trotz der Decklage übertragen. Die Luftzirkulation wird jedoch mit dem HEWiDEN Air stopp unterbunden.
Unser HEWiDEN Air stopp bietet Ihnen mehrere Vorteile:
- begehbar
- perfekte Alternative zu einer gasdichten Kuppel, die den gesamten Tropfkörper überspannt
- ermöglicht dem Betreiber einen Zugang zum Drehsprenger ohne die Gefahren einer sauerstofffreien Atmosphäre
HEWiDEN Air Stopp Funktionsweise
Der HEWiDEN Air Stopp besteht aus einer Vielzahl von Einzel-Syphons, die den Durchlass des aufgebrachten Abwassers ermöglichen aber den Gasfluss verhindert.
Volle Kontrolle: HEWiPRO – Wägezelle
Beim Betrieb eines Tropfkörpers ergibt sich ein konstanter Biomassezuwachs, gleichzeitig lösen sich Teile des Biofilms und werden wieder ausgewaschen.
In ausgeglichenen Tropfkörpern kompensieren sich beide Effekte, sodass stets ein Biofilm mit gleichmäßiger Dicke aktiv ist.
Mit der HEWiPRO Wägezelle kann die Gewichtsentwicklung eines repräsentativen Abschnitts kontinuierlich überwacht werden.
Die Wägezelle hat 60x60cm2 Grundfläche und eine Höhe entsprechend der Tropfkörperfüllung.
Die Wäge-Füllkörper sind in einen Stahlrahmen eingehaust und mit einem Kraftaufnehmer verbunden.
Mit der Beobachtung der Gewichtsentwicklung kann auf Änderungen des Biomassegehalts rechtzeitig reagiert werden, z.B. durch Anpassung der Rotationsgeschwindigkeit bzw. des SK Wertes.
Alles ausgelegt: HEWiTECH Engineering
Die Auslegung von Tropfkörpern erfordert eine abwassertechnische Bemessung, bei der die Bauwerksgröße festgelegt und ein geeignetes Füllmaterial spezifiziert wird. In einem zweiten Bemessungsschritt werden die statischen Erfordernisse definiert um die Unterkonstruktion und die Füllmaterial-Lagen hinsichtlich der erforderlichen statischen Belastungen zu bestimmen.
Abwassertechnische Bemessung
Die abwassertechnische Modellierung von Tropfkörpern ist seit langem Gegenstand wissenschaftlicher Untersuchungen und hat zahlreiche Model-Ansätze hervorgebracht, die aufeinander aufbauen.
Als aktuellster Ansatz zur Tropfkörperauslegung gilt derzeit ein von der DWA im Oktober 2016 veröffentlichtes Modell*, bei dem zahlreiche großtechnische Betriebsergebnisse in die Modellverifizierung eingeflossen sind.–insbesondere von Tropfkörpern mit Kunststofffüllkörpern ähnlich HEWiFILL.
Zielsetzung des Projekts war insbesondere eine Zusammenführung und Verifikation von Modellen zur Kohlenstoffeliminierung (BSB, CSB) mit Modellen zur Nitrifikation und eine bessere Erfassung des Temperatureinflusses.
Im Gegensatz zur früheren Modellen, wie die Velz-Gleichung, ist das DWA Modell zur händischen Rechnung nicht geeignet, da es zahlreiche sich wiederholende Iterationsschritte beinhaltet.
Im Rahmen von Tropfkörperprojekten bieten wir eine kostenfreie Überprüfungen von bestehenden Auslegungen auf der Basis des DWA Modells an oder schlagen eine Tropfkörperbemessung entsprechend Kundenvorgaben vor.
Statische Bemessung
Neben der prozesstechnischen Auslegung ist die statische Auslegung der Unterkonstruktion und des Füllmaterials von besonderer Wichtigkeit.
Durch die Anhaftung von Biofilm und Wasser entstehen große Betriebsgewichte, die das Eigengewicht der Füllkörper um ein zig-faches überschreiten. Entsprechend sind maximale kumulierte Betriebsgewichte in der Bodenlage zu berücksichtigen.
Die Betriebsgewichte zur Bemessung können nach DIN 19557-T2 ermittelt werden, oder sind durch abweichende Kundenvorgaben festgelegt worden. Typischerweise liegen die Bemessungs-Betriebsgewichte im Bereich 450 kg bis 650 kg pro Kubikmeter Füllmaterial.
HEWiFILL Füllkörper können in beliebigen Festigkeiten hergestellt werden, indem die Folienstärke entsprechend angepasst wird.
Dadurch schlagen wir stets eine kostenoptimierte Lagenverteilung vor.
Selbstverständlich werden auch die Besonderheiten der Decklage (verstärkte UV Belastung, Begehbarkeit) und der Bodenlage (Lastumlenkung auf Unterkonstruktion) berücksichtigt.
Wir ermitteln die Festigkeit unserer Füllkörper in eigenen Prüflaboren mit modernen Prüfmaschinen und hohen Qualitätsstandards.
Bei der statischen Auslegung werden materialspezifische Eigenschaften, die avisierte Lebensdauer und etwaige Temperatureinflüsse nach anerkannten Standards berücksichtigt.
Tropfkörper FAQ
- Welches Material ist besser: PP oder PVC?
Aus prozesstechnischer Sicht sind beide Materialien gleichwertig. Aus produktionstechnischen Gründen wurde früher nur PVC verwendet, da die Folien gegeneinander verklebt wurden, was bei PP nicht möglich ist.
Mit der Entwicklung der Folienverschweissung können nunmehr die Vorteile von PP genutzt werden: PP ist robuster, weniger brüchig und hat einen umweltfreundicheren Lebenzyklus. Produktionsarbeiter müssen nicht in einer lösemittelhaltigen Atmosphäre arbeiten. - Ist eine Baustellenfertigung möglich?
Die fertigen Füllkörper bestehen zu über 95% aus Luft. Der Transport in entlegene Gegenden ist daher sehr aufwendig und teuer. HEWiTECH liefert die geprägten Folien zusammen mit einer Schweißmaschine direkt zum Kunden. Der Kunde profitiert dabei auch durch geringere Arbeitskosten am Projektort.