AT516115A1 - Process for a photochemical, such as photocatalytic and / or photosynthetic, process - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung für einen photochemischen Prozess, insbesondere für eine Zucht und Produktion bzw. Hydrokultivierung von Mikroorganismen. Ein Reaktionsmedium (8) wird mäanderförmig in einem Reaktorelement (2) geführt, welches zumindest aus zwei aufrechten, verbundenen Kammern (4) gebildet wird. Mehrere Reaktorelemente (2) werden seriell zu einem Biosolarreaktor verbunden und auf Grund des hydrostatischen Druck- und Niveauausgleich im Biosolarreaktor wird eine für die Mikroorganismen stressfreie Strömung des Reaktionsmediums erzeugt. Die Einbringung von Zusatzstoffen (20), wie beispielsweise Luft, Sauerstoff oder C02 erfolgt während des Prozesses am unteren Ende der Flüssigkeitssäule. Die Zusatzstoffe (20) werden über mindestens eine Verteilerleitung (21) mit einem Abgabeelement (22) eingebracht, wobei jeder Kammer (4) des Reaktorelementes (2) zumindest ein Abgabeelement (22) der Verteilerleitung (21) zugeordnet wird. ln voreinstellbaren Zeitabständen wird ein Reinigungsprozess zum Beseitigen von Ablagerungen am Abgabeelement (22) durchgeführt.The invention relates to a method and a device for a photochemical process, in particular for the cultivation and production or hydroculturing of microorganisms. A reaction medium (8) is guided meander-shaped in a reactor element (2) which is formed at least from two upright, connected chambers (4). Several reactor elements (2) are connected in series to form a biosolar reactor and, due to the hydrostatic pressure and level compensation in the biosolar reactor, a flow of the reaction medium which is stress-free for the microorganisms is produced. The introduction of additives (20), such as air, oxygen or CO 2 takes place during the process at the bottom of the liquid column. The additives (20) are introduced via at least one distribution line (21) with a discharge element (22), wherein each chamber (4) of the reactor element (2) is associated with at least one discharge element (22) of the distribution line (21). At presettable time intervals, a cleaning process to remove deposits on the dispensing element (22) is performed.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren, eine Einrichtung und einen Biosolarreaktor,wie sie in den Oberbegriffen der Ansprüche 1, 14 und 22 beschrieben sind.The invention relates to a method, a device and a biosolar reactor as described in the preambles of claims 1, 14 and 22.
Aus der AT 506 373 B1 ist eine System bekannt, bei dem der Biosolarreaktor ausmindestens einen Reaktorelement besteht, wobei das Reaktorelement ausmindestens zwei aufrechten, unten verbundenen Röhren gebildet ist, um einenmäanderförmigen Verlaufeines Reaktionsmediums zu erreichen. Dabei weist dasReaktionselement einen Einlass und einen Auslass am oberen Reaktorrand auf.Die mäanderförmige Führung des Medium erfolgt senkrecht, wobei aufgrund deshydrostatischen Druck- und Niveaugleiches eine für das Medium stressfreieStrömung erzeugt wird. Das Einbringen und Ausbringen des Mediums erfolgt aufder Oberseite der Anlage.From AT 506 373 B1 a system is known, in which the biosolar reactor consists of at least one reactor element, the reactor element being formed of at least two upright, downwardly connected tubes in order to achieve a meandering course of a reaction medium. In this case, the reaction element has an inlet and an outlet at the upper edge of the reactor. The meandering guidance of the medium takes place vertically, whereby due to the hydrostatic pressure and level equilibrium a stress-free flow is generated for the medium. The introduction and discharge of the medium takes place at the top of the plant.
Nachteilig ist bei einer derartigen Anlage, dass eine Versorgung der Anlage mitZusatzstoffen nur beschränkt funktioniert, da sich nach kurzer Zeit dieMikroorganismen bzw. Algen an der Verteilerleitung ablagern und dieseverschließen. Dadurch kann eine Minderversorgung durch zu wenig zugeführteZusatzstoffe entstehen oder beim vollständigen Verschließen die Versorgung zurGänze unterbrochen werden. Derartige Anlagen haben einen hohenWartungsaufwand zum Reinigen der Verteilerleitung.A disadvantage of such a system that a supply of the system with additives only limited functions, since after a short time, the microorganisms or algae deposit on the distribution line and close this. This can lead to a shortage of supplies that are not supplied enough or the supply can be completely interrupted when completely closed. Such plants have a high maintenance effort to clean the distribution line.
Eine weitere ähnliche Anlage ist aus der AT 507 989 B1 bekannt, bei der nunmehrdas Reaktorelement in einer bevorzugt lichtdurchlässigen Flüssigkeit angeordnetist. Auch hier treten dieselben Nachteile auf.Another similar plant is known from AT 507 989 B1, in which now the reactor element is arranged in a preferably light-permeable liquid. Again, the same disadvantages occur.
Aus der DE 41 34 813 A1 ist ein Bioreaktor für phototropische Mikroorganismen,welcher aus Glas oder Kunststoff besteht, bekannt. Das Kulturmedium wirdentweder durch den Bioreaktor gepumpt oder mäanderförmig durch die waagrechtangeordneten Stegplatten nach unten geleitet. Weiters sind Turbulenz erzeugendeMittel in den Stegen angebracht. Entsprechend diesem Verfahren wirdKohlenstoffdioxid oben eingeleitet und zum Betrieb wird natürliches oderFrom DE 41 34 813 A1 a bioreactor for phototropic microorganisms, which consists of glass or plastic, known. The culture medium is either pumped through the bioreactor or directed meandering down the horizontally positioned web plates. Furthermore, turbulence generating means are mounted in the lands. According to this method, carbon dioxide is introduced at the top and the operation becomes natural or
Kunstlicht verwendet. Der Bioreaktor wird im rechten Winkel zur Lichtquellegestellt bzw. nachgeführt.Artificial light used. The bioreactor is placed or tracked at right angles to the light source.
Weiters sind auch aus der GB 2 235 210 A und der DE 196 44 992 C1Bioreaktoren für phototrope Mikroorganismen bzw. für photokatalytische Prozessebekannt.Furthermore, from GB 2 235 210 A and DE 196 44 992 C1, bioreactors for phototropic microorganisms or for photocatalytic processes are also known.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren, eine Einrichtung und einenBiosolarreaktor der Eingangs zitierten Art zu schaffen, das bzw. die einerseits dieobigen Nachteile vermeiden und das bzw. die anderseits einen langfristig sicherenund wartungsfreien Betrieb bei der Einbringung von Zusatzstoffen in dasReaktionsmedium der Anlage gewährleistet. Eine weitere Aufgabe der Erfindungliegt darin, eine verbesserte Einbringung von Zusatzstoffen in dieReaktionsmedium der Anlage zu erreichen.The object of the invention is to provide a method, a device and a biosolar reactor of the initially cited type, which on the one hand avoid the above disadvantages and on the other hand ensure long-term safe and maintenance-free operation in the introduction of additives into the reaction medium of the plant. Another object of the invention is to achieve an improved introduction of additives into the reaction medium of the plant.
Das erfindungsgemäße Verfahren für einen photochemischen, wiephotokatalytischen und/oder photosynthetischen Prozess, insbesondere für eineZucht und Produktion bzw. Hydrokultivierung von, vorzugsweise phototrophen,Mikroorganismen ist dadurch gekennzeichnet, dass die Zusatzstoffe übermindestens eine Verteilerleitung mit einem Abgabeelement eingebracht werden,wobei jeder Kammer des Reaktorelementes zumindest ein Abgabeelement derVerteilerleitung zugeordnet wird und dass in voreinstellbaren Zeitabständen einReinigungsprozess zum Beseitigen von Ablagerungen am Abgabeelementdurchgeführt wird. Mit der Erfindung ist es erstmals möglich, dass ein sehr langerwartungsfreier Betrieb der Anlage ermöglicht wird, da über den Reinigungsprozessgewährleistet ist, dass die Öffnungen der Verteilerleitung, insbesondere dieÖffnungen des Abgabeelementes, von Ablagerungen befreit werden. Dies wird aufdie einfache Art und Weise durch Druckerhöhung erzielt, da dadurch dasverformbare und reversible Material sich weiter ausdehnt und öffnet, wodurch dieAblagerungen gelockert und abgestoßen werden. Gleichzeitig kann auf dieBläschengröße Einfluss genommen sowie das eingebrachte Volumen gesteuertwerden. Insbesondere ist von Vorteil, dass dadurch eine strömungsunterstützendeEinspeisung vorgenommen wird, so dass die Anlage praktisch ohne Pumpen betrieben wird. Sollte ein Einsatz einer Pumpe unabdingbar sein, kann dieDrehzahl und somit die Belastung für das Reaktionsmedium äußerst niedriggehalten werden.The process according to the invention for a photochemical, as photocatalytic and / or photosynthetic process, in particular for cultivation and / or hydroculturing of, preferably phototrophic, microorganisms, is characterized in that the additives are introduced via at least one distribution line with a delivery element, each chamber of the reactor element at least a dispensing element is associated with the distribution line and that at a presettable time interval a cleaning process for removing deposits on the dispensing element is performed. With the invention it is possible for the first time that a very long-maintenance-free operation of the system is made possible because it is ensured via the cleaning process that the openings of the distributor line, in particular the openings of the delivery element, are freed of deposits. This is achieved in a simple manner by increasing the pressure, as this further expands and opens the deformable and reversible material, thereby loosening and repelling the deposits. At the same time, the size of the bubble can be influenced and the volume introduced can be controlled. In particular, it is advantageous that thereby a flow-assisting feed is made, so that the system is operated practically without pumps. Should it be necessary to use a pump, the speed and thus the load for the reaction medium can be kept extremely low.
Nach einer Ausbildung der Erfindung wird zum Fluss des Reaktionsmediums ineinen aufsteigenden Ast eine größere Menge bzw. ein größeres Volumen anZusatzstoffen, insbesondere die doppelte Menge bzw. das doppelte Volumen,über das Abgabeelement in die Kammer des Reaktorelementes eingespeist, alsbei einem fallenden Ast. Dadurch wird erreicht, dass einerseits eine Unterstützungin Strömungsrichtung durch die aufsteigenden gasförmigen Zusatzstoffe erfolgtund andererseits der entgegenstehende Widerstand bei einem abfallenden Astdurch die aufsteigenden Gasbläschen verringert wird. Somit ist es möglich, dasseine derartige Anlage ohne Hilfsmittel wie beispielsweise Pumpen betriebenwerden kann, da aufgrund der Einbringung von Gasen eine Bewegung desReaktionsmediums verursacht wird, so dass in der Anlage ein Fluss für dasReaktionsmedium gebildet wird. Selbstverständlich ist es möglich, dass die Anlageauch zusätzlich mit Pumpen betrieben werden könnte.According to an embodiment of the invention, to increase the flow of the reaction medium into an ascending branch, a greater volume or volume of additive, in particular twice or twice the volume, is fed via the discharge element into the chamber of the reactor element than when a branch is falling. It is thereby achieved that, on the one hand, an assistance in the flow direction takes place through the ascending gaseous additives and, on the other hand, the opposing resistance in the case of a sloping branch is reduced by the ascending gas bubbles. Thus, it is possible that such a plant may be operated without aids such as pumps, since movement of the reaction medium is caused due to the introduction of gases, so that a flow for the reaction medium is formed in the plant. Of course, it is possible that the plant could also be operated with pumps.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung wird die Verteilerleitung von beidenSeiten des Reaktorelementes, insbesondere von den beiden Stirnseiten desReaktorelementes, versorgt. Dadurch kann gewährleistet werden, dass über diegesamte Länge der Verteilerleitung ein gleichmäßiger Druck vorhanden ist undsomit eine gleichmäßige Bläschenbildung im Reaktorelement stattfindet.According to one embodiment of the invention, the distribution line is supplied from both sides of the reactor element, in particular from the two end faces of the reactor element. Thereby it can be ensured that a uniform pressure is present over the entire length of the distributor line and thus a uniform bubble formation takes place in the reactor element.
Nach einer besonderen Ausbildung der Erfindung wird der Zusatzstoff mit einemDruck zwischen 0,4 bar und 4,0 bar, insbesondere zwischen 1,0 und 2,0 bar,eingespeist. Dadurch ist gewährleistet, dass das Abgabeelement in derVerteilerleitung konstant geöffnet ist und das Reaktormedium ununterbrochen mitZusatzstoffen versorgt wird.According to a particular embodiment of the invention, the additive with a pressure between 0.4 bar and 4.0 bar, in particular between 1.0 and 2.0 bar, fed. This ensures that the delivery element in the distribution line is constantly open and the reactor medium is continuously supplied with additives.
Gemäß einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung werden die Zusatzstoffe inForm von Kugeln bzw. möglichst runden Bläschen, vorzugsweise mit einemDurchmesser zwischen 0,5 bis 5 mm, insbesondere 1 bis 3 mm, vomAccording to a particular embodiment of the invention, the additives are in the form of balls or possibly round bubbles, preferably with a diameter between 0.5 to 5 mm, in particular 1 to 3 mm, from
Abgabeelement in der Verteilerleitung erzeugt. Dadurch wird in vorteilhafterWeiseerreicht, dass eine optimale Durchmischung der Mikroorganismen bzw. Algenbeim Aufsteigen der Kugeln zustande kommt und somit die Mikroorganismen bzw.Algen ausreichend mit den Zusatzstoffen in Kontakt kommen.Output element generated in the distribution line. As a result, it is achieved in an advantageous manner that optimum mixing of the microorganisms or algae occurs when the spheres rise, and the microorganisms or algae thus come into sufficient contact with the additives.
Nach einem besonderen Merkmal der Erfindung, wird die abgegebene Mengebzw. das abgegebene Volumen von Zusatzstoffen, insbesondere C02, inAbhängigkeit des im Reaktionsmedium ermittelten PH-Wertes gesteuert odergeregelt. Dadurch wird in vorteilhafterWeise erreicht, dass ein optimalesWachstum erreicht wird.According to a special feature of the invention, the dispensed Mengebzw. the delivered volume of additives, in particular CO 2, controlled or regulated as a function of the pH determined in the reaction medium. This advantageously achieves that optimum growth is achieved.
Gemäß einem weiteren besonderen Merkmal der Erfindung werden dieAbgabeelemente in der Verteilerleitung und/oder wird die Verteilerleitung selbstaus einem reversiblen verformbaren Material, insbesondere aus einemSilikonschlauch oder einem Silikoneinsatzelement, gebildet. Durch den Einsatzeines derartigen Materials wird auf einfache Art und Weise erreicht, dass dasAbgabeelement aus einem reversiblen und leicht dehnbaren Material besteht, sodass dieses im Reinigungsprozess sehr weit ausgedehnt werden kann. Dadurchwerden die Ablagerungen gelockert und lösen sich von der Verteilerleitung, wobeinach Beendigung des Reinigungsprozesses die Verteilerleitung, insbesondere dasAbgabeelement, wieder auf die normale Form und Größe zurückkehrt, um eineoptimale Kugelbildung für die Bläschen der Zusatzstoffe zu bilden.According to a further particular feature of the invention, the discharge elements are formed in the distribution line and / or the distribution line itself is formed from a reversible deformable material, in particular a silicone tube or a silicone insert element. By using such a material, it is achieved in a simple manner that the delivery element consists of a reversible and easily stretchable material, so that it can be extended very far in the cleaning process. This loosens the deposits and releases from the manifold, upon completion of the cleaning process the manifold, in particular the discharge member, returns to its normal shape and size to provide optimum balling for the bubbles of the additives.
Nach einem ganz besonderen Merkmal der Erfindung wird das Abgabeelement inder Verteilerleitung durch einen in Längsrichtung der Verteilerleitungausgerichteten Längsschlitz, vorzugsweise mit einer Länge von 0,3 bis 3 mm undeiner Breite von 0,1 bis 1mm, gebildet, Mit dieser derartigen vorteilhaftenAusbildung wird eine sehr einfache und kostengünstige Herstellung ermöglicht.Darüber hinaus ist durch die Ausbildung von Längsschlitzen eine einfacheVariation unterschiedlicher Längen und Breiten möglich.According to a very particular feature of the invention, the dispensing element in the distribution conduit is formed by a longitudinal slot aligned longitudinally of the distribution conduit, preferably 0.3 to 3 mm in length and 0.1 to 1 mm in width. With such advantageous embodiment, a very simple and cost-effective manufacture. Moreover, the formation of longitudinal slots allows for easy variation of different lengths and widths.
Gemäß einer vorteilhaften Ausbildung der Erfindung wird jedem aufsteigenden Astdes Reaktorelementes zwei Abgabeelemente, insbesondere zwei Längsschlitze und jedem fallenden Ast ein Abgabeelement, insbesondere ein Längsschlitz,zugeordnet. Damit wird erreicht, dass nur sehr geringe Einflüsse auf dieStrömungsgeschwindigkeit des Reaktormediums genommen werden, da imaufsteigenden Ast die Strömung unterstützt, also beschleunigt, wird und imabfallenden Ast nur eine geringe Wirkung durch weniger entgegen strömenderBläschen erzielt wird.According to an advantageous embodiment of the invention, each output branch of the reactor element is assigned two delivery elements, in particular two longitudinal slots and each falling branch, a delivery element, in particular a longitudinal slot. This ensures that only very small influences on the flow rate of the reactor medium are taken, because the flow supports in the ascending branch, so accelerated, and is achieved in the falling branch only a small effect by less counterflowing bubbles.
Nach einer weiteren Ausbildung der Erfindung wird im Reinigungsprozess derDruck zum Einbringen des Zusatzstoffes, insbesondere der Luft, über einedefinierte Zeitdauer zur Aus- und Aufdehnung des Abgabeelementes,insbesondere des Längsschlitzes, erhöht. Dadurch wird das Abgabeelement sehrweit geöffnet, so dass die Ablagerung abgelöst wird.According to a further embodiment of the invention, in the cleaning process the pressure for introducing the additive, in particular the air, over a defined period of time for the expansion and expansion of the delivery element, in particular the longitudinal slot, increased. As a result, the dispensing element is opened very wide, so that the deposit is detached.
Gemäß einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung erfolgt derReinigungsprozess durch Einbringung von Zusatzstoffen oder es wird währenddes Reinigungsprozesses die Zuführung der Zusatzstoffe gestoppt und einReinigungsstoff wird während des Reinigungsprozesses zugeführt. Dadurch wirdeine verbesserte Reinigung der Verteilerleitung und des Abgabeelementes erzielt.Es ist aber auch möglich, dass eine Kombination der beiden unterschiedlichenReinigungsvorgänge in einer Anlage durchgeführt werden, d.h., dassbeispielsweise jeder 5 Reinigungsprozess mit einem Reinigungsmitteldurchgeführt wird, während die anderen Reinigungsprozesse mit denZusatzstoffen erfolgen.According to a particular embodiment of the invention, the cleaning process is carried out by introducing additives or during the cleaning process, the supply of additives is stopped and a cleaning agent is supplied during the cleaning process. However, it is also possible that a combination of the two different cleaning operations are performed in one plant, i.e., for example, that each cleaning process is performed with one cleaning agent while the other cleaning processes are done with the additives.
Nach einer erfindungsgemäßen Ausbildung, bei der der Reinigungsprozesswiederkehrend in bestimmten, voreinstellbaren Zeitabständen, insbesondere alle 1bis 15 Minuten, über eine voreinstellbare Zeitdauer von beispielsweisen 0,5 bis 4Sekunden, insbesondere 0,9 Sekunden, durchgeführt wird, wird eine optimaleBetriebsdauer der Anlage erreicht und gleichzeitig sind nicht zu große Anhäufungvon Ablagerungen möglich.According to an embodiment of the invention, in which the cleaning process is repeated at certain presettable time intervals, in particular every 1 to 15 minutes, for a presettable period of, for example, 0.5 to 4 seconds, in particular 0.9 seconds, an optimum service life of the equipment is achieved and simultaneously are not too large accumulation of deposits possible.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird während desReinigungsprozesses der Druck zum Einbringen von Zusatzstoffen oderAccording to a further embodiment of the invention, during the cleaning process, the pressure for introducing additives or
Reinigungsstoffen zwischen 3 bar und 15 bar, insbesondere 8 bar, erhöht. Somitwird die Düse bzw. der Längsschlitz des Abgabeelementes sehr weit aufgedehnt,so dass die Öffnungen gereinigt werden und wiederum ein ungestörter Betrieb derAnlage möglich ist.Cleaning substances between 3 bar and 15 bar, in particular 8 bar, increased. Thus, the nozzle or the longitudinal slot of the dispensing element is very far expanded, so that the openings are cleaned and in turn an undisturbed operation of the system is possible.
Die Aufgabe der Erfindung wird aber auch durch eine Einrichtung gelöst.The object of the invention is also achieved by a device.
Die erfindungsgemäße Einrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass in derVerteilerleitung mehrere Abgabeelemente angeordnet sind, wobei jeder Kammerdes Reaktorelementes zumindest ein Abgabeelement zugeordnet ist und dass dieVerteilerleitung mit dem Abgabeelement zum Durchführen einesReinigungsprozesses für das Beseitigen von Ablagerungen am Abgabeelementausgebildet ist. Mit der Erfindung ist es erstmals in vorteilhafter Weise möglich,einen sehr langen Betrieb der Anlage zu gewährleisten, ohne dass hoheWartungsarbeiten anfallen. Somit kann ein optimales Wachstum für dieMikroorganismen erzielt werden, da derartig ausgerüstete Anlagen einen sehrlangen Betrieb ohne Unterbrechung ermöglichen.The device according to the invention is characterized in that a plurality of dispensing elements are arranged in the dispensing line, wherein each chamber of the reactor element is associated with at least one dispensing element and that the dispensing line is formed with the dispensing element for carrying out a debris removal process on the dispensing element. With the invention, it is possible for the first time in an advantageous manner to ensure a very long operation of the plant, without high maintenance work. Thus, optimal growth for the microorganisms can be achieved since such equipped plants enable very long-term, uninterrupted operation.
Nach einer vorteilhaften Ausbildung der Erfindung sind die Abgabeelemente in derVerteilerleitung und/oder ist die Verteilerleitung selbst aus einem reversiblenverformbaren Material, insbesondere aus einem Silikonschlauch oder einemSilikoneinsatzelement, gebildet, wobei gegebenenfalls der Silikonschlauch imvorgespannten Zustand montiert ist. Dadurch wird erreicht, dass für dieunterschiedlichen Prozesse, insbesondere für den Versorgungsprozess und denReinigungsprozess, unterschiedliche Drücke des gasförmigen Zusatzstoffes oderdes Reinigungsstoffes verwendet werden können.According to an advantageous embodiment of the invention, the delivery elements in the distribution line and / or the distribution line itself are formed from a reversible deformable material, in particular a silicone tube or a silicone insert element, wherein optionally the silicone tube is mounted in the prestressed state. It is thereby achieved that different pressures of the gaseous additive or the cleaning agent can be used for the different processes, in particular for the supply process and the cleaning process.
Entsprechend einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung besteht dieVerteilerleitung aus einem Silikonschlauch, vorzugsweise aus einem talkumiertenSilikonelastomer für den Einsatz im Lebensmittelbereich, wobei derSilikonschlauch eine Temperaturbeständigkeit zwischen -60° bis +200°C und eineHärte von 55 +/- 5Shore A sowie eine Reißfestigkeit größer gleich 8 N/mm2 und einer Reißdehnung größer 350% aufweist. Ein derartiger Silikonschlauch hat sichbei Testversuchen optimal bewährt.According to a further embodiment of the invention, the distribution line consists of a silicone tube, preferably of a talc-coated silicone elastomer for use in the food industry, wherein the silicone tube has a temperature resistance between -60 ° to + 200 ° C and a hardness of 55 +/- 5Shore A and a tensile strength greater than or equal to 8 N / mm2 and an elongation at break greater than 350%. Such a silicone tube has proven optimal in test trials.
Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ist zur Regulierung derFließgeschwindigkeit des Reaktionsmediums das Abgabeelement in einemaufsteigenden Ast zur Abgabe einer größere Menge bzw. Volumen anZusatzstoffen, insbesondere die doppelte Menge bzw. Volumen, ausgebildet, alsbei einem abfallenden Ast. Somit wird eine strömungsverursachende bzw.strömungsunterstützende Wirkung erzielt und die Anlage kann ohne Pumpenbetrieben werden bzw. kann bei Verwendung einer Pumpe die Drehzahl derartgering gehalten werden, dass es zu keinen Zerstörungen bzw. Beeinträchtigungender Mikroorganismen bzw. Algen in dem Reaktionsmedium kommt.According to one embodiment of the invention, to regulate the flow rate of the reaction medium, the delivery element is formed in an ascending branch for delivery of a larger volume of additive, in particular twice the volume, than for a sloping branch. Thus, a flow-assisting effect is achieved, and the plant can be operated without pumps, or when using a pump, the rotational speed can be kept low so that there is no deterioration of the microorganisms or algae in the reaction medium.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist die Verteilerleitung mit einemVersorgungssystem verbunden, wobei das Versorgungssystem eine Steuereinheitzur Regelung des im Reaktionsmedium gemessen PH-Wert aufweist. Dadurchkann eine spezielle Versorgung mit Zusatzstoffen vorgenommen werden, sodassja nach gezüchteten Mikroorganismen bzw. Algen ein entsprechender Wertgehalten werden kann.According to a development of the invention, the distribution line is connected to a supply system, wherein the supply system has a control unit for controlling the pH measured in the reaction medium. As a result, a special supply of additives can be made so that a corresponding value can be maintained after cultivated microorganisms or algae.
Gemäß einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung wird das Abgabeelementin der Verteilerleitung durch einen in Längsrichtung der Verteilerleitungausgerichteten Längsschlitz, vorzugsweise mit einer Länge von 0,3 bis 3 mm undeiner Breite von 0,1 bis 1mm, gebildet. Dies ist eine einfache kostengünstigeLösung zur Bildung der Abgabeelemente.According to a particular embodiment of the invention, the dispensing element in the dispensing line is formed by a longitudinal slot aligned in the longitudinal direction of the dispensing line, preferably with a length of 0.3 to 3 mm and a width of 0.1 to 1 mm. This is a simple, inexpensive solution for forming the delivery elements.
Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung sind jedem aufsteigendenAst des Reaktorelementes zwei Abgabeelemente, insbesondere zweiLängsschlitze und jedem fallenden Ast ist ein Abgabeelement, insbesondere einLängsschlitz, zugeordnet. Dadurch ist eine optimale Versorgung mit Zusatzstoffenbei geringstem Strömungswiederstand möglich.According to an advantageous development of the invention, each discharge branch of the reactor element has two delivery elements, in particular two longitudinal slots, and each falling branch is assigned a delivery element, in particular a longitudinal slot. As a result, an optimal supply of additives at the lowest flow resistance is possible.
Gemäß einem besonderen Merkmal der Erfindung ist für den Reinigungsprozesseine Steuereinheit vorgesehen, wobei die Steuereinheit die Zusatzstoffe und/odervoreinstellbaren Zeitabstände und/oder die Zeitdauer sowie gegebenenfalls dieDruckerhöhung für den Reinigungsprozess vorgibt. Dadurch kann die Versorgungmit Zusatzstoffen auf die unterschiedlichsten Wachstumsparameter derMikroorganismen bzw. Algen abgestimmt werden und diese entsprechendangepasst werden.According to a particular feature of the invention, a control unit is provided for the cleaning process, wherein the control unit prescribes the additives and / or presettable time intervals and / or the time duration and optionally the pressure increase for the cleaning process. As a result, the supply of additives can be adapted to the various growth parameters of the microorganisms or algae and these can be adapted accordingly.
Weiters wird die Aufgabe der Erfindung durch einen Biosolarreaktor gelöst.Furthermore, the object of the invention is achieved by a biosolar reactor.
Der erfindungsgemäße Biosolarreaktor ist dadurch gekennzeichnet, dass in derVerteilerleitung mehrere Abgabeelemente angeordnet sind, wobei jeder Kammerdes Reaktorelementes zumindest ein Abgabeelement zugeordnet ist und dass dieVerteilerleitung mit dem Abgabeelement zum Durchführen einesReinigungsprozesses für das Beseitigen von Ablagerungen am Abgabeelementausgebildet ist. Mit dieser Erfindung ist es erstmals möglich, einen sehr langenwartungsfreien Betrieb der Anlage zu gewährleisten. Daraus ergibt sich auch,dass ein langes ungestörtes Wachstum für die Mikroorganismen bzw. Algenermöglicht wird. Damit wird die Ausbeute derartiger Züchtungen in kurzenZeitintervallen wesentlich erhöht. Hierbei ist es möglich, dass in jedemReaktorelement oder auch nur in einen oder in ausgewählten Reaktorelementeneine Verteilerleitung zur Zufuhr von Zusatzstoffen angeordnet werden kann. Dieshat weiters den Vorteil, dass dadurch in einem Reaktorelement das Wachstumangeregt wird und in einem darauffolgenden ohne Verteilerleitung eineRuhephase für die Mikroorganismen bzw. Algen geschaffen wird. Auch ist esdabei möglich, dass die einzelnen Reaktorelemente unterschiedlich ausgebildetsind, insbesondere unterschiedliche Anzahlen von Kammern aufweisen können,so dass beispielsweise in jenem Bereich, wo das Wachstum angeregt wird, mehrKammern angeordnet sind, als in jenem Reaktorelement, wo eine Ruhephase fürdas Reaktormedium durchgeführt wird.The biosolar reactor according to the invention is characterized in that a plurality of discharge elements are arranged in the distribution line, wherein each chamber of the reactor element is associated with at least one discharge element and that the distribution line is formed with the discharge element for performing a cleaning process for removing deposits on the delivery element. With this invention, it is now possible to ensure a very long-maintenance-free operation of the system. This also means that a long undisturbed growth for the microorganisms or algae is made possible. Thus, the yield of such cultivations in short time intervals is substantially increased. In this case it is possible that in each reactor element or also only in one or in selected reactor elements a distribution line for the supply of additives can be arranged. This also has the advantage of promoting growth in one reactor element and providing a resting phase for the microorganisms or algae in a subsequent one without a distribution line. It is also possible that the individual reactor elements are designed differently, in particular may have different numbers of chambers, so that, for example, in the region where the growth is excited, more chambers are arranged, as in that reactor element where a rest phase for the reactor medium is performed.
Nach einem besonderen Merkmal der Erfindung sind mehrere Reaktorelementeüber eine Halterung zu einem Reaktorpanel verbunden. Damit wird eine hoheAusbeute in einer derartigen Anlage erreicht.According to a particular feature of the invention, a plurality of reactor elements are connected via a support to a reactor panel. Thus, a high yield is achieved in such a system.
Gemäß einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung weisen die einzelnenReaktorelemente an der Unterseite an jeweils den äußersten Kammern Ein- undAuslassöffnungen für das Reaktionsmedium auf, wobei der Einlassöffnung jeweilsein gegen die Richtung der Schwerkraft, also ein aufsteigender Ast und derAuslassöffnung ein in Richtung der Schwerkraft, also ein abfallender Ast,zugeordnet ist und alle Anschlüsse, insbesondere die Einlassöffnung, dieAuslassöffnung und der Einbringungseinlass, mit dem Reaktionsmedium umspültsind. Dadurch wird erreicht, dass eine einfache Wartung durchgeführt werdenkann, da alle Anschlüsse in Griffweite des Wartungspersonals angeordnet sind.Auch sind die Entnahmen von Proben zur Bestimmung des Wachstums sehreinfach.According to a particular embodiment of the invention, the individual reactor elements on the underside at each of the outermost chambers inlet and outlet openings for the reaction medium, wherein the inlet opening in each case against the direction of gravity, ie an ascending branch and the outlet opening in the direction of gravity, ie a sloping Branch, and all connections, in particular the inlet opening, the outlet opening and the introduction inlet, are flushed around with the reaction medium. It is thereby achieved that easy maintenance can be carried out, since all connections are arranged within the reach of the maintenance personnel. Also, the withdrawals of samples to determine the growth are simple.
Nach einem besonderen Merkmal der Erfindung ist das Reaktorelement ausmehreren, insbesondere siebzig vorzugsweise rechteckigen, aufrechten Kammerngebildet, die durch eine Trennwand voneinander getrennt sind, wobei dieTrennwand einmal auf der Oberseite und anschließend an der Unterseite, also imBereich eines Boden, für den Umlauf des Reaktionsmedium offen ist. Dadurchwird in vorteilhafter weise erreicht, dass eine ausreichende Verweildauer in einemReaktorelement gewährleistet ist.According to a particular feature of the invention, the reactor element is formed of several, in particular seventy, preferably rectangular, upright chambers separated by a dividing wall, the dividing wall being open once on the top and then underneath, ie in the region of a bottom, for the circulation of the reaction medium is. This advantageously ensures that a sufficient residence time in a reactor element is ensured.
Gemäß eine ganz besonderen Merkmal der Erfindung ist der Biosolarreaktor,insbesondere die Reaktorelemente, über mindestens eine Achse zur Licht- oderSonneneinstrahlung verstellbar. Dadurch können die Mikroorganismen bzw. Algenoptimal mit Sonnenenergie versorgt werden, so dass das Wachstum optimalbeschleunigt wird.According to a very particular feature of the invention, the biosolar reactor, in particular the reactor elements, can be adjusted via at least one axis for light or solar irradiation. As a result, the microorganisms or algae can optimally be supplied with solar energy, so that the growth is optimally accelerated.
Die Erfindung wird an Hand von Ausführungsbeispielen, die in der Zeichnungdargestellt sind, näher erläutert.The invention will be explained in more detail with reference to exemplary embodiments which are illustrated in the drawing.
Es zeigen:Show it:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Biosolarreaktor bestehend ausStegplatten mit einzelnen vorzugsweise rechteckigen Kammern,1 is a schematic representation of a biosolar reactor consisting of Plates with individual preferably rectangular chambers,
Fig. 2 eine schematische Darstellung eines Reaktorelementes mit einemAbgabeelement in Form einer Düse, gemäß Fig. 1,2 shows a schematic representation of a reactor element with a dispensing element in the form of a nozzle, according to FIG. 1, FIG.
Fig. 3 eine Teilansicht des Reaktorelementes mit einem Abgabeelement in Formeines Schlauches und vereinfachter Steuerung zur Versorgung desReaktionsmediums mit Zusatzstoffen, teilweise geschnitten und in schematischeDarstellung;Figure 3 is a partial view of the reactor element with a delivery element in the form of a tube and simplified control for supplying the reaction medium with additives, partly cut away and diagrammatically;
Fig.4 eine Teilansicht einer Draufsicht des Reaktorelementes geschnitten gemäßden Linien IV-IV in Fig. 3, in vereinfachter, schematischer Darstellung;4 shows a partial view of a plan view of the reactor element, cut along the lines IV-IV in FIG. 3, in a simplified, schematic representation;
Fig. 5 eine Teilansicht einer Stirnansicht des Reaktorelementes geschnittengemäß den Linien V-V in Fig. 3, in vereinfachter, schematischer Darstellung;5 shows a partial view of an end view of the reactor element according to the lines V-V in FIG. 3, in a simplified, schematic representation;
Fig. 6 eine Teilansicht einer Stirnansicht gemäß Fig. 5 des Reaktorelementesjedoch während des Reinigungsprozesses, in vereinfachter, schematischerDarstellung;Figure 6 is a partial view of an end view according to Figure 5 of the reactor element, however, during the cleaning process, in a simplified schematic representation.
Fig. 7 ein anderes Ausführungsbeispiel des Biosolarreaktors mit einer anderenForm der Verteilerleitung, in Stirnansicht vereinfacht, geschnitten;Fig. 7 shows another embodiment of the biosolar reactor with another form of manifold, simplified in front view, cut;
Fig. 8 ein weiteres Ausführungsbeispiel des Biosolarreaktors mit doppelterVerteilerleitung, in vereinfachter, schematischer Darstellung.Fig. 8 shows another embodiment of the biosolar reactor with double distribution line, in a simplified, schematic representation.
In den Fig. 1 bis 8 ist eine Biosolarreaktors 1 gezeigt, der vorzugsweise ausmehreren Reaktorelementen 2 gebildet ist.FIGS. 1 to 8 show a biosolar reactor 1, which is preferably formed from a plurality of reactor elements 2.
Bei dieser Bauart besteht ein Reaktorelement 2 aus zumindest zwei,vorzugsweise rechteckigen, aufrechten Platten und aus, vorzugsweise zumindesteiner, Steg- bzw. Stegmehrfachplatten 3, die derart, vorzugsweiserechteckförmige Kammern 4 bilden. Eine Seite der Kammer 4 ist als Trennwand 5ausgebildet. Sowohl eine Einlassöffnung 6 als auch eine Auslassöffnung 7 für einReaktormediums 8 sind vorzugsweise an der tiefsten Stelle des Reaktorelementes2 angeordnet. Diese Öffnungen sind am unteren äußersten Plattenrand an einerUnterseite 9, insbesondere in der ersten und der letzten Kammer 4, derStegmehrfachplatten 3, vorgesehen. Vorzugsweise bilden mehrere, insbesondere siebzig, Kammern 4, ein Reaktorelement 2, wobei mehrere, insbesondere 12,seriell verbundene Reaktorelemente 2 ein Modul 10, gemäß der Darstellung inFig. 1 des Biosolarreaktors 1, bilden, Dabei sind vorzugsweise mehrereReaktorelemente 2 über eine Halterung zu einem Reaktorpanel verbunden. EineAnlage besteht aus mehreren derartigen Modulen 10, wobei die Module 10unterschiedlich betrieben werden können.In this design, a reactor element 2 consists of at least two, preferably rectangular, upright plates and, preferably at least one, web or web multiple plates 3, which form such, preferably rectangular-shaped chambers 4. One side of the chamber 4 is formed as a partition wall 5. Both an inlet opening 6 and an outlet opening 7 for a reactor medium 8 are preferably arranged at the lowest point of the reactor element 2. These openings are provided at the lower most outer edge of the plate on a lower side 9, in particular in the first and the last chamber 4, the multi-plate plates 3. Preferably, several, in particular seventy, chambers 4, form a reactor element 2, wherein several, in particular 12, serially connected reactor elements 2 form a module 10, as shown in FIG. 1 of the biosolar reactor 1, In this case, several reactor elements 2 are preferably connected via a holder to a reactor panel. A plant consists of several such modules 10, wherein the modules 10 can be operated differently.
Die Reaktorelemente 2 sind vorzugsweise aufrecht bzw. in einem Winkel geneigtangeordnet, wobei ein Reaktorelement 2 aus zumindest zwei aufrechten,verbundenen Kammern 4 gebildet ist, so dass das Reaktionsmediums 8zumindest einmal senkrecht oder in einem Winkel geneigt von unten nach oben,also gegen die Richtung Schwerkraft als aufsteigender Ast und von oben nachunten, also in die Richtung der Schwerkraft als fallender Ast, fließt. MehrereReaktorelemente 2 sind seriell zu dem Biosolarreaktor 1, insbesondere demModul 10, verbunden und auf Grund des hydrostatischen Druck- undNiveauausgleich im Biosolarreaktor 1 wird eine für die Mikroorganismenstressfreie Strömung des Reaktionsmediums 6 erzeugt. Das heißt, dass dasReaktionsmedium 8 nach dem Befüllvorgang ohne zusätzliche Pumpenmäanderförmig durch die Kammern 4 strömt. Selbstverständlich ist es jedochmöglich, dass Pumpen eingesetzt werden können, wobei hierzu bevorzugtSchaufelradpumpen zum schonenden Transport der Mikroorganismen bzw. Algenim Reaktionsmedium 8 eingesetzt werden.The reactor elements 2 are preferably arranged upright or inclined at an angle, wherein a reactor element 2 is formed from at least two upright connected chambers 4, so that the reaction medium 8 at least once vertically or at an angle inclined from bottom to top, ie against the direction of gravity as an ascending branch and from top to bottom, ie in the direction of gravity as a falling branch, flows. Several reactor elements 2 are connected in series to the biosolar reactor 1, in particular the module 10, and due to the hydrostatic pressure and level compensation in the biosolar reactor 1, a microorganism free flow of the reaction medium 6 is generated. That is, after the filling operation, the reaction medium 8 flows meandering through the chambers 4 without additional pumps. Of course, it is however possible that pumps can be used, for which purpose preferably impeller pumps are used for the gentle transport of the microorganisms or algae in the reaction medium 8.
Die Neigung um einen Winkel ist dann von Bedeutung, wenn die Sonne direktbzw. senkrecht über dem Biosolarreaktor stehen würde. Eine Neigung würde derSonnenstrahlenaufnahme sehr entgegen kommen.The inclination by an angle is then important when the sun direktbzw. would stand vertically above the biosolar reactor. An inclination would be very congenial to the sun's rays.
Um einen mäanderförmigen Verlauf des Reaktionsmediums 8 in den Kammern 4zu erreichen, ist bei einer Verbindung von zwei nebeneinander verlaufendenKammern 4 deren Trennwand 5 bei einem aufsteigenden Ast niedriger als dieTrennwand 5 zwischen den Kammern 4 bei einem abfallenden Ast ausgebildet,Das heißt, dass bei einem aufsteigenden Ast die Trennwand 5 auf einer Oberseite11 gegenüber den äußeren Wandteilen 12 der Kammer 4 gekürzt ist, wogegen bei einem abfallenden Ast die Trennwand 5 auf der Unterseite 9 kürzer als dieäußeren Wandteile 12 der Kammer 4 ausgebildet ist. Dadurch entsteht einÜberlauf 13 auf der Oberseite 11 bzw. eine kommunizierende Öffnung 14 auf derUnterseite 9, wenn der Flüssigkeitsstand in den Reaktorelementen 2 höher als dieTrennwand 5 zwischen den Reaktorelementen 2 ist.In order to achieve a meandering course of the reaction medium 8 in the chambers 4, with a connection of two adjacent chambers 4 whose partition wall 5 is formed at a rising branch lower than the partition wall 5 between the chambers 4 at a sloping branch, that is, at an ascending Branch the partition wall 5 is shortened on a top 11 opposite the outer wall parts 12 of the chamber 4, whereas in a sloping branch, the partition wall 5 is formed on the bottom 9 shorter than the outer wall parts 12 of the chamber 4. This results in an overflow 13 on the upper side 11 or a communicating opening 14 on the lower side 9, when the liquid level in the reactor elements 2 is higher than the partition wall 5 between the reactor elements 2.
Weiters sind die einzelnen Reaktorelemente 2 bevorzugt transparent odertransluzent oder bei speziellem Bedarf auch lichtdicht ausgeführt. Als Materialienkönnen sowohl Glas oder UV-durchlässiger Kunststoff, wie z.B.Polymethylmethacrylat Verwendung finden. Die Verbindungen vonReaktorelement 2 zu Reaktorelement 2 befinden sich an der Unterseite 9 derPlatten, insbesondere der Steg- Stegmehrfachplatten 3 des Reaktorelementes 2.Die Einlassöffnung 6 und die Auslassöffnung 7 sind so angelegt und ausgefräst,dass jeweils an der Unterseite 9 der äußersten Kammer 4 die Einlassöffnungen 6und Auslassöffnungen 7 für Schlauchverbinder bzw. Verbindungsleitungen 15 zurnächsten Reaktorelemente 2 angeordnet sind, wobei immer eine Auslassöffnung 7mit einer Einlassöffnung 6 verbunden wird. Die Kammer 4 am Flüssigkeitseinlass,also mit der Einlassöffnung 6, ist dabei ein aufsteigender Ast, bei der dieFlüssigkeit entgegen der Schwerkraft zur Oberseite 11 fließt, wogegen dieKammer 4 am Auslass, also an der Auslassöffnung 7, ein abfallender Ast, bei demdie Flüssigkeit von der Oberseite 11 zur Unterseite 9 in Richtung der Schwerkraftströmt, zugeordnet ist. Bevorzugt ist an der Oberseite 11 des Reaktorelementes 2ein Abluftsystem 16 angeordnet, wobei hierzu das Reaktorelement 2 mit einembevorzugt abnehmbaren Deckelelement 17 verschlossen ist und über Öffnungendas Abluftsystem 16 mit dem Innenraum der Reaktorelemente 2 verbunden ist.Furthermore, the individual reactor elements 2 are preferably transparent or translucent or, if required, also light-tight. As materials, both glass or UV transparent plastic such as polymethylmethacrylate can be used. The connections of reactor element 2 to reactor element 2 are located at the underside 9 of the plates, in particular the web-web multiple plates 3 of the reactor element 2.The inlet opening 6 and the outlet opening 7 are so applied and milled that in each case at the bottom 9 of the outermost chamber 4, the inlet openings 6 and outlet openings 7 are arranged for hose connectors or connection lines 15 to the next reactor elements 2, wherein an outlet opening 7 is always connected to an inlet opening 6. The chamber 4 at the liquid inlet, that is to say with the inlet opening 6, is an ascending branch, in which the liquid flows against the force of gravity towards the upper side 11, whereas the chamber 4 at the outlet, that is to say at the outlet opening 7, is a sloping branch, in which the liquid flows from the Top 11 to the bottom 9 in the direction of gravity flows, is assigned. Preferably, an exhaust system 16 is arranged on the upper side 11 of the reactor element 2, for which purpose the reactor element 2 is closed with a preferably removable cover element 17 and is connected to the interior of the reactor elements 2 via openings in the exhaust air system 16.
Um einen möglichst hohen Ertrag der Anlage zu erreichen, ist ein druckfreier bzw.druckloser Transport des Reaktionsmediums 8 von Vorteil, da dadurch die Algenbzw. das Reaktionsmedium 8 nicht zerstört bzw. beschädigt werden und somit dasWachstum nicht behindert wird, Das heißt, dass das Reaktionsmedium 8 währenddes gesamten Transports keinem weiteren Druck, als jenem ausgesetzt ist, derinnerhalb des Transportelementes durch das Eigengewicht desReaktionsmediums 8 entsteht. Wird jedoch eine Pumpe eingesetzt, so wird diese schonend mit einer geringen Drehzahl betrieben. Durch eine geringe Drehzahlwird das Reaktionsmedium 8 keinen nennenswerten Zentrifugalkräftenausgesetzt. Die Entwicklung der Mikroorganismen oder der Ablauf des Prozesseswird durch den Transport nicht unterbrochen oder gestört.In order to achieve the highest possible yield of the system, a pressure-free or pressureless transport of the reaction medium 8 is advantageous, since thereby the Algenbzw. That is, the reaction medium 8 is not exposed to any further pressure during the entire transport than that produced inside the transport element by the dead weight of the reaction medium 8. However, if a pump is used, it is gently operated at a low speed. At a low speed, the reaction medium 8 is not exposed to appreciable centrifugal forces. The development of the microorganisms or the course of the process is not interrupted or disturbed by the transport.
Weiters kann der Ertrag einer derartigen Anlage noch wesentlich gesteigertwerden, wenn das Reaktorelementen 2 derart angeordnet ist, dass die Licht- bzw.Sonnenstrahlen 18 - wie schematisch mit Pfeilen angedeutet - in einem rechtenWinkel zur Modulachse, also zur Stirnfläche, auftreffen, so dass dieSonnenstrahlen 18 zwischen den parallel positionierten Reaktorelementen 2 einesModuls 10 hinein gelangen und somit die Mikroorganismen bzw. Algenbestmöglich mit Sonnenstrahlen 18 zur Förderung des Wachstums versorgtwerden. Insbesondere kann bei schwacher Sonnenstrahlung, schlechtergeografischer Lage oder bei besonders Licht bedürftigen Mikroorganismen 6 oderphotokatalytischen Prozessen die Module 10 über mindestens eine Achse 19 zurLichteinstrahlung verstellbar ausgeführt sein, so dass das Modul 10 auf der Achse19, bevorzugt automatisch, gedreht wird und der Sonne nachgeführt wird.Furthermore, the yield of such a system can be significantly increased if the reactor elements 2 is arranged such that the sun rays 18 - as indicated schematically by arrows - impinge at a right angle to the module axis, ie the end face, so that the sun rays 18 between the parallel positioned reactor elements 2 of a module 10 in and thus the microorganisms or algae are best supplied with solar rays 18 to promote the growth. In particular, in weak solar radiation, bad geographical situation or in particularly light-needy microorganisms 6 or photocatalytic processes, the modules 10 via at least one axis 19 to the light radiation adjustable designed so that the module 10 on the Achse19, preferably automatically, is rotated and the sun is tracked.
Erfindungsgemäß ist zur weiteren Verbesserung des Wachstums derMikroorganismen bzw. Algen vorgesehen, dass eine, kontinuierliche oderchargenweise, Einbringung von Zusatzstoffen 20, wie beispielsweise Sauerstoffbzw. Druckluft und/oder CO2, vorzugsweise während des Prozesses, am unterenEnde der Flüssigkeitssäule erfolgt, um das Wachstum der Mikroorganismen bzw.Algen im Reaktionsmedium 8 zu beschleunigen und zu erhöhen. DieZusatzstoffen 20 werden über eine Verteilerleitung 21 mit zumindest einemAbgabeelement 22 eingebracht, wobei jeder Kammer 4 des Reaktorelementes 2zumindest ein Abgabeelement 22 der Verteilerleitung 21 zugeordnet ist.Selbstverständlich ist es möglich, dass nicht in jeder Kammer 4 einAbgabeelement 22 angeordnet werden muss, sondern nur in jenen Kammern 4,wo eine Versorgung stattfinden soll. Die Verteilerleitung 21 wird von beiden Seitendes Reaktorelementes 2, insbesondere von den beiden Stirnseiten desReaktorelementes2, versorgt, so dass diese beidseitig aus dem Reaktorelement 2 hinaus geführt ist und/oder dass auf beiden Seiten ein Anschlusselementangeordnet ist.According to the invention, in order to further improve the growth of the microorganisms or algae, it is provided that one, continuous or batchwise, introduction of additives 20, such as oxygen or. Compressed air and / or CO2, preferably during the process, at the bottom of the liquid column to accelerate and increase the growth of the microorganisms or algae in the reaction medium 8. The additives 20 are introduced via a distribution line 21 with at least one discharge element 22, each chamber 4 of the reactor element 2 being associated with at least one discharge element 22 of the distribution line 21. It is of course possible that a discharge element 22 need not be arranged in each chamber 4, but only in those Chambers 4, where a supply is to take place. The distribution line 21 is supplied from both sides of the reactor element 2, in particular from the two end faces of the reactor element 2, so that it is guided on both sides out of the reactor element 2 and / or that a connection element is arranged on both sides.
Bei der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform ist die Verbindungsleitung 21durch ein stabiles Rohr, insbesondere aus einem Kunststoffrohr, gebildet, wobeidie Abgabeelemente 22 in Form von Düsen mit bevorzugt elastischen undreversiblen Einsätzen (nicht dargestellt) ausgebildet sind. Die Düsen können dabeimechanisch oder elektronisch aufgebaut sein. Die Abgabe der Zusatzstoffe 20wird derart geregelt bzw. gesteuert, dass in einen aufsteigenden Ast eine größereMenge bzw. größeres Volumen an Zusatzstoffen 20, insbesondere die doppelteMenge bzw. das doppelte Volumen, über das Abgabeelement 22 in die Kammer 4des Reaktorelementes 2 eingespeist wird, als bei einem fallenden Ast. Dadurchwird erreicht, dass ein Fluss des Reaktionsmediums 8 hervorgerufen wird undsomit die Anlage auch ohne Pumpen oder andere Förderhilfsmittel das Auslangenfinden kann. Die Strömung des Reaktionsmediums 8 wird somit dadurchunterstützt und die Fördergeschwindigkeit kann aufgrund von Hilfsmittel geringgehalten werden, so dass eine schonende Förderung gewährleistet ist. Auch ist esmöglich, dass aufgrund des Volumens bzw. des Druckes dieFördergeschwindigkeit des Reaktionsmediums 8 gesteuert bzw. geregelt wird.In the embodiment shown in Fig. 2, the connecting pipe 21 is formed by a sturdy pipe, in particular a plastic pipe, the discharge elements 22 being in the form of nozzles with preferably elastic and reversible inserts (not shown). The nozzles may be constructed mechanically or electronically. The delivery of the additives 20 is controlled such that in an ascending branch, a greater or greater volume of additives 20, in particular double the volume or twice the volume, is fed via the discharge element 22 into the chamber 4 of the reactor element 2 a falling branch. As a result, it is achieved that a flow of the reaction medium 8 is caused and thus the plant can find a way out even without pumps or other conveying aids. The flow of the reaction medium 8 is thus supported thereby and the conveying speed can be kept low due to aids, so that a gentle promotion is ensured. It is also possible that due to the volume or the pressure, the conveying speed of the reaction medium 8 is controlled or regulated.
Das Abgabeelement 22, insbesondere die Düse, ist derart ausgebildet, dass dieZusatzstoffe 20 in Form von Kugeln bzw. möglichst runden Bläschenvorzugsweise mit einem Durchmesser zwischen 1 bis 3 mm vom Abgabeelemente22 in der Verteilerleitung 21 erzeugt und abgegeben werden. Durch dieEinbringung der Zusatzstoffe 20 am unteren Ende der Flüssigkeitssäule erfolgteine Durchmischung und gleichmäßige Verteilung der Zusatzstoffe 20 imReaktionsmedium 8 durch das Aufsteigen der Bläschen. Das Einbringen vonZusatzstoffen 20, insbesondere von Gase, optimiert weiters die Versorgung mitLicht, da durch die entstehende Verwirbelung im Reaktionsmedium 8 alleMoleküle oder Mikroorganismen ausreichend an die mit Licht durchflutete,außenwandnahe Lichtzone des Reaktorelementes 2 geführt werden. Weiters wirddamit erreicht, dass eine Verwirbelung im Reaktionsmedium 8 entsteht, wodurchein weiterer vorteilhafter Effekt zum Tragen kommt, nämlich dass durch dasThe dispensing element 22, in particular the nozzle, is designed such that the additives 20 in the form of spheres or possibly round bubbles, preferably with a diameter of between 1 and 3 mm, are generated and delivered by the dispensing element 22 in the distributor line 21. By introducing the additives 20 at the lower end of the liquid column, mixing and even distribution of the additives 20 in the reaction medium 8 is achieved by the ascent of the bubbles. The introduction of additives 20, in particular of gases, further optimizes the supply of light, since the resulting turbulence in the reaction medium 8 sufficiently guides all molecules or microorganisms to the light-flooded, near-wall-near light zone of the reactor element 2. Furthermore, it is achieved that a turbulence in the reaction medium 8 is formed, whereby a further advantageous effect comes into play, namely that by the
Aufsteigen der Gasbläschen eine kontinuierliche Reinigung derReaktorinnenflächen bewirkt wird. Ferner kann auch durch definiert eingebrachtenFluide und Gase eine Erwärmung oder Abkühlung des Reaktionsmediums 8erfolgen. Ein wesentlicher Vorteil beim Einbringen von zusätzlichen gasförmigenZusatzstoffen 20 liegt darin, dass damit die Durchflussgeschwindigkeit desReaktormedium 8 gesteuert werden kann, in dem beispielsweise zum Erhöhen derDurchflussgeschwindigkeit im aufsteigenden Ast mehr Zusatzstoffe 20 eingespeistwerden und/oder im fallenden Ast weniger Zusatzstoffe 20.Rising of the gas bubbles causes a continuous cleaning of the reactor inner surfaces. Furthermore, heating or cooling of the reaction medium 8 can also take place by means of defined introduced fluids and gases. A significant advantage of introducing additional gaseous additives 20 is that it can control the flow rate of the reactor medium 8 by, for example, adding more additives 20 to the flow rate in the ascending branch and / or less additives 20 in the falling branch.
Wesentlich bei der Versorgung des Reaktionsmediums 8 mit den Zusatzstoffen 20ist, dass von beiden Seiten des Reaktorelementes 2 der Zusatzstoff 20 in dieVerteilerleitung 21 eingespeist wird, so dass über die gesamte Länge derVerteilerleitung 21 ein gleicher Druck vorhanden ist und somit über die gesamteLänge auch immer die gleiche definierte Menge abgegeben wird. Beientsprechender Ausbildung der Verteilerleitung 21 bzw. des Abgabesystems ist esselbstverständlich auch möglich, nur von einer Seite aus die Einspeisungvorzunehmen.Essential in the supply of the reaction medium 8 with the additives 20is that the additive 20 is fed from both sides of the reactor element 2 into the distribution line 21, so that over the entire length of the distribution line 21 an equal pressure is present and thus over the entire length always the same defined amount is delivered. It is of course also possible for a suitable embodiment of the distribution line 21 or of the delivery system to carry out the supply from only one side.
Da in der Flüssigkeit, insbesondere im Reaktionsmedium 8, Mikroorganismenbzw. Algen enthalten sind, lagern sich diese nach längerem Betrieb im Bereich derAbgabeelemente 22 ab, das soweit führen kann, dass das Abgabeelement 22vollständig verschlossen wird, was zu Unterbrechungen im Kreislauf und natürlichim Betrieb führt.As in the liquid, in particular in the reaction medium 8, Mikroorganismenbzw. Algae are stored, these store after prolonged operation in the area of the dispensing elements 22, which can lead to the extent that the delivery element 22 is completely closed, resulting in interruptions in the circulation and of course in operation.
Damit dies in der vorliegenden Ausführung der Anlage vermieden wird, istvorgesehen, dass in voreinstellbaren Zeitabständen ein Reinigungsprozess zumBeseitigen von Ablagerungen am Abgabeelement 22 durchgeführt wird. Dabeiwird im Reinigungsprozess der Druck zum Einbringen des Zusatzstoffes 20 übereine definierte Zeitdauer zur Aus- und Aufdehnung des Abgabeelementes 22erhöht. Das heißt, dass das Abgabeelement 22 während der Abgabe vonZusatzstoffen 20 sich zur Bildung der Bläschen leicht öffnet, wobei imReinigungsprozess das Abgabeelement 22 wesentlich weiter geöffnet wird, als beider Abgabe von Zusatzstoffen 20 und anschließend das Abgabeelement 22 wieder verschlossen bzw. normal betrieben wird. Durch das Ausdehnen desAbgabeelementes 22, insbesondere der Düse, wird erreicht, dass die angelegtenAblagerungen gelockert, quasi abgesprengt und abgelöst werden. Somit ist beieiner derartigen Ausbildung einer Anlage ein sehr langer Betrieb ohne Störungenund ohne rasch aufeinander folgender Wartungsarbeiten möglich. Damit wird derWachstumsprozess auch nicht gestoppt bzw. gestört, so dass ein nocheffizienterer Betrieb der Anlage aufgrund der speziellen Ausbildung derVerteilerleitung 21 mit den Abgabeelementen 22 möglich ist.In order to avoid this in the present embodiment of the plant, provision is made for a cleaning process to remove deposits on the dispensing element 22 at presettable time intervals. In this case, in the cleaning process, the pressure for introducing the additive 20 is increased over a defined period of time for expanding and expanding the delivery element 22. That is, during dispensing of additive 20, dispensing element 22 readily opens to form the bubbles, and in the cleaning process, dispensing element 22 is opened much further than either additive 20 dispensing and then dispensing element 22 is resealed. By expanding the dispensing element 22, in particular the nozzle, it is achieved that the applied deposits are loosened, quasi blasted off and peeled off. Thus, with such a system design, very long operation is possible without disturbances and without rapidly following maintenance operations. Thus, the growth process is also not stopped, so that more efficient operation of the plant is possible due to the special design of the distribution line 21 with the discharge elements 22.
Weiters ist es möglich, dass die Abgabeelemente 22 in der Verteilerleitung 21und/oder die Verteilerleitung 21 selbst aus einem verformbaren Material,insbesondere aus einem Silikonschlauch oder einem Silikoneinsatzelementgebildet werden bzw. wird, wie dies in den Fig. 4 bis 6 dargestellt ist. Hier ist einvollständig verformbarer Schlauch, insbesondere Silikonschlauch alsVerteilerleitung 21 gezeigt. Als Silikonschlauch 21 wird vorzugsweise eintalkumierter Rehau-Schlauch in der Qualität RAU-SIK 8128 (Silikonelastomer-MVQ) für den Einsatz im Lebensmittelbereich verwendet. Der Silikonschlauch 21ist Temperaturbeständig zwischen -60° bis +200°C und weist eine Härte gemäßDIN 53505 von 55 +/- 5Shore A auf. Die Reißfestigkeit gemäß DIN 53504, Silbeträgt >= (größer gleich) 8 N/mm2, wobei die Reißdehnung >= 350% beträgt.Eine Weiterreißfestigkeit gemäß ASTM-D 624B ist >=15 N/mm. DerSilikonschlauch 21 ist für den Einsatz im Lebensmittelbereich nach BfR XV undFDA §177.2600 geeignet. Vorzugsweise sind auf der äußeren Oberfläche dieSchläuche talkumiert, wobei diese bevorzugt vor dem Einsatz im Reaktorelement2 gesäubert werden. Selbstverständlich ist es möglich, dass auch ein anderesMaterial für die Verbindungleitung 21 verwendet werden kann, wobei diesesvorzugsweise für den Einsatz im Lebensmittelbereich geeignet sein sollte.Furthermore, it is possible that the discharge elements 22 in the distribution line 21 and / or the distribution line 21 itself be formed of a deformable material, in particular of a silicone tube or a silicone insert element, as shown in Figs. 4-6. Here is a completely deformable hose, in particular silicone hose as Verteilerleitung 21 shown. The silicone tube 21 used is preferably a pretreated Rehau tube in the quality RAU-SIK 8128 (silicone elastomer MVQ) for use in the food sector. The silicone tube 21 is temperature resistant between -60 ° to + 200 ° C and has a hardness according to DIN 53505 of 55 +/- 5Shore A. The tear strength according to DIN 53504, Sil is> = (greater than or equal to) 8 N / mm 2, the elongation at break being> = 350%. A tear propagation resistance according to ASTM-D 624B is> = 15 N / mm. The silicone hose 21 is suitable for use in the food industry according to BfR XV and FDA §177.2600. Preferably, the hoses are talcum-coated on the outer surface, which are preferably cleaned before use in the reactor element 2. Of course, it is possible that other material may be used for the connection line 21, which should preferably be suitable for use in the food industry.
Weiters ist es von Vorteil, wenn die Verteilerleitung 21, insbesondere derSilikonschlauch, im vorgespannten Zustand in den Reaktorelementen 2angeordnet ist, da dadurch die Abgabeelemente 22, insbesondere dieLängsschlitze 25, optimal ausgerichtet werden können. Durch die Vorspannung wird auch erreicht, dass die Strömungsgeschwindigkeit des Reaktormediums 8keine Verdrehung der Verteilerleitung 21 verursachen kann.Furthermore, it is advantageous if the distributor line 21, in particular the silicone tube, is arranged in the prestressed state in the reactor elements 2, since thereby the delivery elements 22, in particular the longitudinal slots 25, can be aligned optimally. The bias also ensures that the flow velocity of the reactor medium 8 can not cause rotation of the manifold 21.
Das Abgabeelement 22 in der Verteilerleitung 21 wird durch einen inLängsrichtung der Verteilerleitung 21 ausgerichteten Längsschlitz 25vorzugsweise mit einer Länge von 0,5 mm bis 3 mm, insbesondere 1,4 mm undeiner Breite von 0,1 mm bis 1 mm, insbesondere 0,2 mm, gebildet. Dabei istjedem aufsteigenden Ast des Reaktorelementes 2 zwei Abgabeelemente 22,insbesondere zwei Längsschlitze 25, und jedem fallenden Ast, ein Abgabeelement22, insbesondere ein Längsschlitz 25, zugeordnet. Werden alle Längsschlitze 25gleich ausgebildet, so wird damit erreicht, dass in jenen Kammern 4 mit zweiLängsschlitze 25 die doppelte Menge bzw. das doppelte Volumen, abgegebenwird, gegenüber jenen Kammern 4 mit nur einem Längsschlitz 25.Selbstverständlich ist es möglich, dass die einzelnen Längsschlitze 25unterschiedlich groß ausgebildet sein können, so dass unterschiedlichAbgabemengen in den verschiedensten Kammern 4 definiert werden können.Beispielsweise ist es auch möglich, dass die Düse gemäß demAusführungsbeispiel der Fig. 2 ebenfalls einen reversiblen verformbaren Bereich,insbesondere ein Silikoneinsatzelement aufweist.The discharge element 22 in the distribution line 21 is preferably formed by a longitudinal slot 25 aligned in the longitudinal direction of the distribution line 21, preferably with a length of 0.5 mm to 3 mm, in particular 1.4 mm and a width of 0.1 mm to 1 mm, in particular 0.2 mm , educated. Here, each ascending branch of the reactor element 2 is assigned two delivery elements 22, in particular two longitudinal slots 25, and each falling branch, a delivery element 22, in particular a longitudinal slot 25. If all the longitudinal slots 25 are formed the same way, it is achieved that in those chambers 4 with two longitudinal slots 25 twice the volume or twice the volume is discharged, compared to those chambers 4 with only one longitudinal slot 25. Of course, it is possible that the individual longitudinal slots 25 different For example, it is also possible that the nozzle according to the embodiment of Fig. 2 also has a reversible deformable region, in particular a silicone insert element.
Die Verteilerleitung 21 ist mit einem Versorgungssystem 26 verbunden, wobei dasVersorgungssystem 26 eine Steuereinheit 27 zur Regelung des imReaktionsmedium 8 gemessen PH-Wert aufweist. Über Leitungen ist dieSteuereinheit 27 mit Komponenten der Anlage, insbesondere einen PH-Wert-Sensor28, einen Füllstandssensor 29, und/oder einen Gas-Sensor 30, usw.,verbunden, wobei zu den Komponenten nur die entsprechende Leitungendargestellt sind. Die Steuereinheit 27 ist für den Reinigungsprozess undVersorgungsprozess vorgesehen bzw. zuständig, wobei die Steuereinheit 27 dievoreinstellbaren Zeitabständen und die Zeitdauer sowie die Druckerhöhung oderDruckverminderung für den Reinigungsprozess und/oder den Versorgungsprozessvorgibt. Selbstverständlich ist es möglich, dass die Steuereinheit 27 auch fürweitere Regel- oder Steuerprozesse, wie beispielsweise für das Abluftsystem 16, die Befüllung oder Nach-Befüllung mit Flüssigkeit oder Reaktionsmedium 8,eingesetzt werden kann. Während des Versorgungsprozesses werden die Zusatzstoffe 20 mit einem Druckzwischen 0,4 bar und 4,0 bar, insbesondere 1,0 bar bis 2,0 bar, eingespeist. DerReinigungsprozess wird wiederkehrend in bestimmten, voreinstellbarenZeitabständen, insbesondere alle 1 bis 15 Minuten, übereine voreinstellbareZeitdauer von beispielsweisen 0,5 bis 4 Sekunden, insbesondere 0,9 Sekunden,durchgeführt. Dabei wird während des Reinigungsprozesses der Druck zumEinbringen von Zusatzstoffen oder Reinigungsstoffen zwischen 3 bar und 15 bar,insbesondere 8 bar, erhöht. Bevorzugt erfolgt der Reinigungsprozess durchEinbringung der Zusatzstoffen 20. Es ist jedoch auch möglich, dass während desReinigungsprozesses die Zuführung der Zusatzstoffe 20 gestoppt wird und einReinigungsstoff während des Reinigungsprozesses zugeführt wird. Auch ist esmöglich, dass die abgegebene Menge bzw. das abgegebene Volumen vonZusatzstoffen 20, insbesondere CO2, in Abhängigkeit des im Reaktionsmedium 8ermittelten PH-Wertes gesteuert oder geregelt wird. Das heißt, dass invoreinstellbaren Zeitabständen der PH-Wert über den PH-Wert-Sensor 28gemessen wird, wobei der gemessen PH-Wert mit einem zuvor gespeicherten PH-Wert verglichen wird, so dass aufgrund von fallenden oder steigenden PH-Wertdie Zuführung der Zusatzstoffe 20, verringert oder erhöht wird.The distribution line 21 is connected to a supply system 26, the supply system 26 having a control unit 27 for controlling the pH measured in the reaction medium 8. Via lines, the control unit 27 is connected to components of the system, in particular a pH value sensor 28, a level sensor 29, and / or a gas sensor 30, etc., to which components only the corresponding lines are shown. The control unit 27 is responsible for the cleaning process and supply process, wherein the control unit 27 sets the presettable time intervals and the time duration and the pressure increase or decrease for the cleaning process and / or the supply process. Of course, it is possible that the control unit 27 can also be used for further control or control processes, such as for the exhaust air system 16, the filling or refilling with liquid or reaction medium 8. During the supply process, the additives 20 are fed at a pressure between 0.4 bar and 4.0 bar, in particular 1.0 bar to 2.0 bar. The cleaning process is repetitively carried out at certain presettable time intervals, in particular every 1 to 15 minutes, for a presettable period of time of, for example, 0.5 to 4 seconds, in particular 0.9 seconds. During the cleaning process, the pressure for introducing additives or cleaning agents is increased between 3 bar and 15 bar, in particular 8 bar. However, it is also possible that during the cleaning process, the supply of the additives 20 is stopped and a cleaning agent is supplied during the cleaning process. It is also possible for the delivered quantity or the delivered volume of additives 20, in particular CO2, to be controlled or regulated as a function of the pH determined in the reaction medium 8. That is, at pre-settable intervals, the pH is measured via the pH sensor 28, comparing the measured PH value with a previously stored PH value, such that due to decreasing or increasing PH value, the delivery of the additives 20 , decreased or increased.
Bei den dargestellten und beschriebenen Ausführungsbeispielen der Fig. 1 bis 8werden die Zusatzstoffe 20 aus einem Gemisch aus Druckluft 31 und CO2 32gebildet. Die beiden gasförmigen Stoffe werden über ein Ventil 33 an beidenSeiten der Verteilerleitung 21 eingespeist, wobei die Steuerung des Ventils 33über die Steuereinheit 27 erfolgt, wie dies schematisch dargestellt ist.In the illustrated and described embodiments of FIGS. 1-8, the additives 20 are formed from a mixture of compressed air 31 and CO2 32. The two gaseous substances are fed via a valve 33 on both sides of the distribution line 21, wherein the control of the valve 33 via the control unit 27, as shown schematically.
Wie in Fig. 3 ersichtlich, ist zu den einzelnen Stoffen, insbesondere der Druckluft31 und dem CO2 32, ein Steuerkurve dargestellt, aus der ersichtlich ist, dass dieDruckluft 31 über eine gewisse Zeitdauer konstant eingespeist wird, so dass dasVentil 33 derart angesteuert ist, dass eine Einspeisung der Druckluft 31 in dieVerteilerleitung 21 erfolgt. Anschließend wird das Ventil 33 umgeschaltet, sodass die Druckluft 31 unterbrochen wird und nunmehr CO2 32 über das Ventil 33 inVerteilerleitung 21 eingespeist wird, so dass sich das CO2 32 in derVerteilerleitung 21 mit der Druckluft 31 vermischt und die entsprechendenBläschen über das Abgabeelement 22 gebildet werden. Selbstverständlich istauch eine andere Einspeisesteuerung möglich, bei der vorab die Druckluft 31 unddas CO2 32 vermischt werden und nur noch eine Druckhöhensteuerung erfolgenmuss. Bei dem beschriebenen Versorgungssystem 26 wird sowohl derVersorgungsprozess als auch der Reinigungsprozess mit denselben Zusatzstoffen 20 durchgeführt, wobei jedoch hauptsächlich bei der Druckerhöhung für denReinigungsprozess dies über die Druckluft 31 durchgeführt wirdAs can be seen in FIG. 3, a control curve is shown for the individual substances, in particular the compressed air 31 and the CO2 32, from which it can be seen that the compressed air 31 is constantly fed over a certain period of time, so that the valve 33 is activated such that a supply of compressed air 31 takes place in the distribution line 21. Subsequently, the valve 33 is switched over so that the compressed air 31 is interrupted and now CO2 32 is fed via the valve 33 in Verteilerleitung 21, so that the CO2 32 in the distribution line 21 with the compressed air 31 mixed and the corresponding bubbles are formed via the discharge element 22. Of course, another feed-in control is possible, in which the compressed air 31 and the CO2 32 are mixed in advance and only one pressure level control is required. In the described supply system 26, both the supplying process and the cleaning process are performed with the same additives 20, but mainly at the pressure increase for the cleaning process, this is done via the compressed air 31
Im Detail ist aus Fig. 4 ersichtlich, dass jedem aufsteigenden Ast desReaktorelementes 2 zwei Abgabeelemente 22, insbesondere zwei Längsschlitze25, und jedem fallenden Ast ein Abgabeelement 22, insbesondere einLängsschlitz 25, zugeordnet ist, wobei die Längsschlitze 25 imVersorgungsprozess dargestellt sind, so dass diese nur leicht geöffnet sind, wiedies auch aus Fig. 5 ersichtlich ist. In Fig. 6 ist die Verteilerleitung 21 imReinigungsprozess dargestellt, so dass nunmehr eindeutig ersichtlich ist, dassdurch die Druckerhöhung das Abgabeelement 22, insbesondere der Längsschlitz25, wesentlich weiter geöffnet wird und somit eventuelle Ablagerungen gelockertund abgesprengt werden, so dass ein möglichst langer Betrieb der Verteilerleitung 21 erreicht wird, Das heißt, dass im Reinigungsprozess das Abgabeelement 22wesentlich weiter geöffnet wird (Fig.6), als bei der Abgabe von Zusatzstoffen 20(Fig.5). Da die Verteilerleitung 21 oder mindestens ein Teil des Abgabeelementes 22 durch ein reversibles, verformbares Material gebildet ist. Schließt sich bei derDruckbeendigung der Längsschlitz 25 bzw. das Abgabeelement 22 oder beiDruckverringerung, so wird die Öffnung des Abgabeelementes 22 verringert, sodass wieder die Bläschen mit der gewünschten Größe für den Betrieb erzeugtwerden.In detail, it can be seen from Fig. 4 that for each ascending branch of the reactor element 2, two delivery elements 22, in particular two longitudinal slots 25, and each falling branch are assigned a delivery element 22, in particular a longitudinal slot 25, the longitudinal slots 25 being shown in the supply process so that they only are slightly open, as it is also apparent from Fig. 5. In Fig. 6, the distribution line 21 is shown in the cleaning process, so now is clearly seen that the pressure increase the discharge element 22, in particular the longitudinal slot 25, much further opened and thus any deposits are loosened and blown off, so that the longest possible operation of the distribution line 21st This means that in the cleaning process the dispensing element 22 is opened substantially further (FIG. 6) than in the dispensing of additives 20 (FIG. 5). Since the distribution line 21 or at least a part of the discharge element 22 is formed by a reversible, deformable material. When the longitudinal slot 25 or the dispensing element 22 closes or pressure is reduced during pressure termination, the opening of the dispensing element 22 is reduced so that the bubbles of the desired size are re-produced for operation.
Weiters ist in Fig. 7 ein Ausführungsvariante dargestellt, bei der dieVerteilerleitung 21 nicht rund in Form eines Schlauches ausgeführt ist, sonderndurch ein rechteckiges Profil gebildet ist. Eine derartige Ausbildung hat denVorteil, dass die Verteilerleitung 21 einfach auf den Boden des Reaktorelementes 2 positioniert werden kann und die Abgabeelemente 22 immer richtig ausgerichtetsind.Furthermore, an embodiment is shown in Fig. 7, in which the distribution line 21 is not round in the form of a tube, but is formed by a rectangular profile. Such a design has the advantage that the distribution line 21 can be easily positioned on the bottom of the reactor element 2 and the delivery elements 22 are always aligned correctly.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel ist in Fig. 8 gezeigt, bei dem nunmehr zweiVerteilerleitungen 21 verwendet werden. Dabei können die beidenVerteilerleitungen 21 denselben oder einen unterschiedlichen Durchmesseraufweisen. Bei der Verwendung von zwei Verteilerleitungen 21 können auchunterschiedliche Abgabeelemente 21, insbesondere Längsschlitze 25, einfachrealisiert werden. Bevorzugt wird dabei eine Verteilerleitung 21 für einenaufsteigenden Ast und die zweite Verteilerleitung 21 für einen fallenden Asteingesetzt. Dadurch ist nunmehr eine einfache Steuerung über die Steuereinheit27 möglich. Insbesondere ist dies von Vorteil, wenn dadurch dieStrömungsgeschwindigkeit des Reaktormediums 8 beeinflusst werden soll, dadadurch beispielsweise das eingespeiste Volumen bzw. die Bläschengröße beieinem fallenden Ast verringert wird, da die Bläschen entgegen der Strömungwirken, wogegen bei einem steigenden Ast zur Beschleunigung der Strömung daseingespeiste Volumen bzw. die Bläschengröße erhöht werden kann.Selbstverständlich ist es hier möglich, dass nur eine einzige Verteilerleitung 21 mitunterteilten Kammern eingesetzt werden kann, so dass wiederum eine getrennteSteuerung der Zusatzstoffe 20 möglich ist.Another embodiment is shown in Fig. 8, in which now two distribution lines 21 are used. In this case, the two distribution lines 21 may have the same or a different diameter. With the use of two distribution lines 21, different delivery elements 21, in particular longitudinal slots 25, can also be easily realized. Preferably, an ascending branch distribution line 21 and the falling branch second distribution line 21 are used. As a result, a simple control via the control unit 27 is now possible. In particular, this is advantageous if it is intended to influence the flow velocity of the reactor medium 8, for example by reducing the volume or bubble size on a falling branch, since the bubbles act against the flow whereas with a rising branch to accelerate the flow, the feed volume or volume will be reduced Of course, it is possible here that only a single distribution line 21 can be used with subdivided chambers, so that again a separate control of the additives 20 is possible.
Bei den zuvor beschriebenen Ausführungsformen ist es weiters möglich, dass dieVerteilerleitung 21 während des Betriebes der Anlage ausgetauscht werden kann.Hierzu wird auf einer Seite des Reaktorelementes 2 an dem Anschlusselement 23eine neuer Verteilerleitung 21 angeschlossen, worauf auf der gegenüberliegendenSeite die Verteilerleitung 21 herausgezogen wird und somit gleichzeitig die neueVerteilerleitung 21 in das Reaktorelement 2 einlegt wird. Ein wesentlicher Vorteilbei der Verwendung eines reversiblen, verformbaren Material für dasAbgabeelement 22 liegt darin, dass bei der Beendigung der Versorgung mitZusatzstoffen 20 die Abgabeelemente 23 selbsttätig schließen, so dass einAuslaufen des Reaktionsmediums 8 nicht möglich ist. Dies ist insofern vonBedeutung, wenn beispielsweise der Vorratstank für CO2 sich leert oder einIn the above-described embodiments, it is further possible that the distribution line 21 can be exchanged during the operation of the plant. For this purpose, a new distribution line 21 is connected to one side of the reactor element 2 at the connection element 23, whereupon the distribution line 21 is pulled out on the opposite side and thus at the same time the new distribution line 21 is inserted into the reactor element 2. A significant advantage of using a reversible deformable material for the dispensing element 22 is that when the supply of additives 20 ceases, the dispensing elements 23 automatically close so that leakage of the reaction medium 8 is not possible. This is important insofar as, for example, the storage tank for CO2 is emptying or emptying
Druckabfall stattfindet, so dass in der Verteilerleitung 21 ein geringer Druckvorhanden ist, als von der Flüssigkeitssäule im Reaktorelement 2 erzeugt wird.Pressure drop takes place, so that in the distribution line 21, a low pressure is present, as is generated by the liquid column in the reactor element 2.
Der Ordnung halber wird darauf hingewiesen, dass die Erfindung nicht auf diedargestellten Ausführungsvarianten beschränkt ist, sondern auch weitereAusbildungen beinhalten können. Beispielsweise ist es möglich, dass anstelle derStegmehrfachplatten 3 auch Rohre bzw. ein Rohrsystem eingesetzt werden kann.For the sake of convenience, it should be understood that the invention is not limited to the illustrated embodiments, but may include other forms. For example, it is possible that tubes or a pipe system can also be used instead of the multiple base plates 3.
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