Biofilm-Trägerscheiben (BFTS)

In unserem Unternehmensverbund stellen wir seit 12 Jahren das geschäumte, aus HDPE bestehende Trägermaterial für Biofilmträger bereit. Der abschließende Fertigungsschritt des Schneidens und der Vertrieb erfolgten von 2010 bis 2020 durch ein marktbekanntes Unternehmen. Mittlerweile haben wir die komplette Fertigung, also auch das Schneiden der Biofilmträger-Scheiben (BFTS), in unseren Fertigungsprozess integriert.

Die Integration der kompletten Fertigungsprozesse haben wir 2021 abgeschlossen und bieten seitdem unsere Biofilm-Trägerscheiben (BFTS) unseren Anwendern direkt an. Die Produktion des geschäumten Trägermaterials, die Verarbeitung des Materials zu runden, parabolisch gebogenen Scheiben und der Verkauf erfolgen nun aus einer Hand, wobei die am Markt bekannte Qualität erhalten geblieben ist.

Die BFTS werden in der biologischen Wasser- und Abwasserbehandlung im Wirbel-Schwebebett Verfahren eingesetzt. Die Schwebebettbiologie (moving bed biofilm reactor MBBR), auch Fließbettbiologie oder Wirbelbettbiologie genannt, ist ein Verfahren der biologischen Abwasserreinigung, bei dem die an den Abbauvorgängen beteiligten Mikroorganismen auf speziell dafür entwickeltem Trägermaterial immobilisiert sind und dort idealerweise einen dünnen Biofilm bilden. Das Trägermaterial wurde besonders für die Stickstoffelimination entwickelt, zeigt jedoch auch beim Abbau von Kohlenstoffverbindungen sehr hohe Umsatzleistungen. Zum Einsatz kommt dieses Trägermaterial sowohl in industriellen als auch in kommunalen biologischen Abwasserreinigungsanlagen bei der Nitrifikation, Denitrifikation und bei der CSB-Elimination (CSB: chemischer Sauerstoffbedarf). Betriebserfahrungen zeigten, dass die CSB-Elimination des geschäumten Trägermaterials eine 10-fach höhere Abbauleistung im direkten Vergleich mit konventionellem Trägermaterial aufweist. In der Nitrifikationsstufe wurden in kleinen Reaktoren Abbauraten von 4 bis 5 kg NH4-N je m³ Trägervolumen erreicht.

Der Biofilmträger wird auch vermehrt z. B. in der Zierfischzucht, der Holzwerkstoffindustrie oder der Chemieindustrie eingesetzt.

Der Art und Weise der Immobilisierung der Mikroorganismen auf der Oberfläche des Trägermaterials kommt besondere Bedeutung zu. Die Effektivität des biologischen Umsatzes wird wesentlich von der aktiven Oberfläche des Trägers bestimmt. Hier muss bei dem Trägermaterial eine ausreichend geschützte Oberfläche vorhanden sein, so dass sich die Mikroorganismen in diesen Bereichen halten und vermehren können. Gleichzeitig muss ein maximaler Stoffaustausch zwischen den Mikroorganismen und dem Abwasser gewährleistet sein.

Unser dünner und weitgehend offener Träger verfügt über eine hohe Oberfläche, in der die Mikroorganismen sich in geschützten Poren ansiedeln können und trotzdem noch immer mit dem umgebenen Abwasser in Kontakt stehen. Somit kann eine optimale Versorgung der Mikroorganismen mit Nährstoffen und ein effizienter Abtransport der Stoffwechselprodukte erreicht werden, wodurch sich die Effektivität und die hohe Abbauleistung (die aktive Oberfläche der BFTS beträgt etwa 4 500 – 5 500 m²/m³) erklärt. Die besondere Geometrie des Trägermaterials macht es möglich, die an der Oberfläche wirkenden hydraulischen Scherkräfte zu intensivieren und einen Selbstreinigungsprozess in Gang zu setzen, der somit ständig für die Erneuerung der aktiven Oberfläche des Trägers sorgt. Eine Limitierung der biologischen Leistungsfähigkeit durch Stofftransport-Widerstände, z. B. durch einen zu dicken Biofilm, wird auf diese Weise wirkungsvoll unterbunden. Zudem wird durch die parabolische Form ein hoher Turbulenzgrad in der Strömung erzeugt, der sich steigernd auf die Stoffübertragung auswirkt. Gleichzeitig wird die Beweglichkeit des einzelnen Trägers in der gesamten Menge der BFTS effektiv erhöht und eine homogene Verteilung des Trägermaterials erwirkt.

Andere Trägermaterialien wie z. B. zylinderförmige Schwebekörper mit inneren Kammern haben den Nachteil, dass sie eine geringere aktive Oberfläche besitzen und die relativ großen Zwischenräume entweder mit Biomasse zuwachsen und somit die Versorgung mit Nährstoffen und Sauerstoff behindern oder nur Volumen beanspruchen. Gegenüber anderen Herstellern von scheiben- oder chipförmigen Trägermaterialien weist unser Trägermaterial BFTS die Vorteile einer gleichmäßigeren Porenverteilung, einen schützenden Außenring und eine Kunststoffdichte > 1 g/cm³ auf.  Dadurch sinken die BFTS leichter ab und eine vollständige Einmischung wird schneller erreicht; der Zeitbedarf für eine Inbetriebnahme wird verkürzt. Mit unseren kreisförmigen, geschäumten, aus HDPE bestehenden BFTS erhalten die Mikroorganismen einen idealen Lebensraum. Mit einer aktiven Oberfläche von ca. 4 500 – 5 500 m²/m³ wird eine optimale Kultivierung der Mikroorganismen erreicht und es werden die höchsten am Markt verfügbaren Raumumsatzleistungen erzielt. Unsere BFTS können wir mit einem Durchmesser von 25 bis 35 mm mit beliebiger Stärke und mit beliebiger Farbgebung für Kern und Mantel anbieten. Das etablierte und gängige Standardprodukt hat einen Durchmesser von ca. 30 mm und eine Dicke von 1,1 -1,2 mm und wird mittlerweile bevorzugt in himmelblau angeboten und eingesetzt.