DE102008004930A1

DE102008004930A1 - Methode zur biologischen Reinigung von Prozesswasser oder Abwasser

Info

Publication number: DE102008004930A1
Application number: DE200810004930
Authority: DE
Inventors: Markus Dr. Geiger
Original assignee: MULTI UMWELTTECHNOLOGIE AG
Current assignee: MULTI UMWELTTECHNOLOGIE AG
Priority date: 2008-01-18
Filing date: 2008-01-18
Publication date: 2009-08-06
Anticipated expiration: 2028-01-19
Also published as: DE102008004930B4

Abstract

Es ist die Aufgabe der Erfindung mit Hilfe von mindestens zwei unterschiedlichen Trägerelementen zur Immobilisierung von Mikroorganismen Milieubedingungen zu schaffen, die dazu führen, dass das Verfahrensziel der Optimierung des Biomassezuwachses im System gezielt beeinflusst werden kann. Dies gelingt durch gezielten Einsatz von mindestens zwei unterschiedlichen Trägerelementen auf denen sich unterschiedliche Biofilme dauerhaft etablieren können, die lange Standzeiten auch in turbulenten aeroben und/oder anaeroben Flüssigkeitsströmen aufweisen und die ein an die Aufgabenstellung optimiertes Verhältnis von Volumen zu Oberfläche und von Oberfläche zu Porenvolumen haben. Dieses Verfahren war bisher nicht bekannt und ist geeignet entsprechend an die jeweilige Aufgabenstellung angepasst eine minimale oder maximale Biomassemenge (Überschussschlamm) sicherzustellen. Anwendungsgebiet: Das Anwendungsgebiet betrifft die Wasser- und Abwasseraufbereitung.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur biologischen Reinigung von Wasser, beispielsweise Abwasser, wobei mindestens zwei unterschiedliche Trägermaterialien benutzt werden.
Es ist bekannt, feste Körper, insbesondere Hohlkörpern, zur biologischen Reinigung von Abwasser, die in einem Reaktor im Schwebezustand und in ständiger Bewegung gehalten werden und an denen ein bakterieller Bewuchs haftet, zu verwenden ( DE 30 17 439 ).
Geeignete Trägermaterialien wurden in der in der Folge beschrieben.
Ein solches Trägermedium ist beispielsweise aus der offen gelegten DE 40 22 552 A1 bekannt, die ein poröses Filtermaterial beschreibt, das aus harten Materialien bestehen kann, etwa Ton, Glas, Schaumglas, Perlit, Steingut, Keramiken, Porzellan und Quarz, es kann auch ein steifes und hartes Kunststoffmaterial verwendet werden. Das erwähnte Filtermaterial hat Poren in der Form von kapillaren Röhrchen, die die Wirkung haben, gleichzeitig eine nicht erwünschte, unkontrollierbare aerobische und anaerobische Reaktion zu erlauben.
In dem Patent US 4,122,011 wird ein der Luft ausgesetztes Filter zum biologischen Reinigen von Abwasser beschrieben. Das Filter ist aus gepackten Elementen in der Form beispielsweise von Kugeln, Kuben, Ringen, Röhren, Kegeln, Gittern und Netzen gebildet. Für die Herstellung dieser Elemente werden inaktive expandierte polymere Materialien verwendet, beispielsweise Polyurethan, Polyvinylchlorid, Polystyren, Polypropylen oder Polyamid. Das Material kann steif sein, um die gepackten Filter ausreichend selbsttragend zu machen, jedenfalls müssen die Elemente eine solche Form haben, dass sie zu einem Filter gepackt werden können, wobei sie die Passage für Luft und Flüssigkeit durch den Filter erlauben. Dies schließt aus, dass die Elemente die Form von flachen Scheiben oder Kalotten haben, die durch ein Packen sich selbst aufeinander legen würden, das vollständig oder teilweise die Passage durch das Filter verhindern würde.
Es wird weiter angenommen, dass die Filterelemente, um einander in einem oder mehreren Bereichen abstützen zu können, während gleichzeitig ein ausreichend großer Abstand zwischen den Elementen vorhanden sein muss, um es dem Filter zu erlauben, effektiv zu wirken, eine so große räumliche Erstreckung haben, dass, ein dicker Biofilm gebildet wird, wo unkontrollierte aerobische und anaerobische Reaktionen stattfinden können. Bei diesem Typ der bekannten Trägerelemente wird der Biofilm in Durchgängen und Räumen etabliert welche gegen Kollisionen mit der Oberfläche anderer Trägerelemente geschützt ist. Um ein Zuwachsen dieser Räume und Durchgänge zu verhindern und die notwendige Substratzufuhr zu gewährleisten, darf ein kritischer Abstand zwischen den Oberflächen nicht unterschritten werden. Dieser kritische Abstand bedingt die Ausbildung eines komplexen Biofilms der u. a. aus Einzellern (z. B. Bakterien/Pilze) und Mehrzellern (z. B. Ciliaten) zusammengesetzt ist. Bakterien und Bakterienfresser sind in diesen Biofilmen miteinander vergesellschaftet und nicht zu trennen.
In dem Patent EP 0 793 622 B1 wird ein Trägermaterial und ein Verfahren zur Herstellung dieses Trägermediums beschrieben das dadurch gekennzeichnet ist, dass ein Teil der Poren zuvor geschlossene Zellen sind, die durch den Überdruck eines Gases in den Zellen aufgebrochen sind und dass die Scheiben oder Ringe ein Verhältnis zwischen Oberfläche und Volumen zwischen 120.000 und 150.000 m²/m³ haben.
Aufgrund der angestrebten großen Oberfläche haben die Poren einen Öffnungsspalt von kleiner 1 mm und eine Tiefe von kleiner 1 mm. Mit mikroskopischen Untersuchungsmethoden wurde festgestellt, dass sich auf diesen Oberflächen nur Bakterien und Pilze ansiedeln können. Höhere Organismen, beispielsweise Bakterienfresser, können sich aufgrund der Milieubedingungen in diesem Biofilm nicht etablieren, da diese Organismen größer sind als die angebotenen Hohlräume und/oder die Scherkräfte im System dies verhindern. Damit ist eine gezielte Beeinflussung und Optimierung der Zusammensetzung der aktiven Biocoenose (Einzeller und/oder Mehrzeller) für den gewünschten Anwendungsfall nicht möglich.
Es ist die Aufgabe der Erfindung mit Hilfe von mindestens zwei unterschiedlichen Trägermaterialien in einem Reaktor die Milieubedingungen so einzustellen, dass entsprechend der Aufgabenstellung ein Minimum oder Maximum an mikrobiellem Zuwachs erzielt wird. Durch den Einsatz von mindestens zwei verschiedenen Trägerelementen, die sich in ihrer Form und Größe unterscheiden und damit auch unterschiedliche mechanische Eigenschaften im Wasser aufweisen, gelingt es die Milieubedingungen für Bakterien/Pilze bzw. für Bakterienfresser in der Art festzulegen, dass die bevorzugte Organismengruppe im System optimale Wachstumsbedingungen vorfindet und die gewünschten Soffwechselleistungen erbringen kann.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben. Die 1 zeigt ein Trägerelement 1 mit geschützten inneren Oberflächen und ein Trägerelement 2 in Form einer Scheibe die eine Vielzahl von Vertiefungen aufweist die im Durchmesser und der Tiefe jeweils kleiner sind als 1 mm. Auf dem Trägerelement 2 wird der Biofilm vorwiegend aus Einzellern (Bakterien und/oder Pilze) bestehen. Diese Organismen verstoffwechseln vorwiegend gelöste organische und/oder anorganische Substrate. Die dabei gebildete Biomasse (Überschussschlamm) wird aufgrund der im System vorhandenen Scherkräfte vom Biofilm in das fliessende Wasser abgewaschen. Diese freischwimmenden Mikroflocken, Bakterien und Einzeller dienen den auf dem Trägerelement 1 im Biofilm vorhandenen Ciliaten, Flagellaten, Copepoden, Amöben, Rotatorien und oder Nematoden als Nahrung. Diese Organismen ernähren sich i. w. von frei suspendierten Bakterienzellen, Mikroflocken bzw. von aggregierten und oberflächenassoziiereten Mikroorganismen. Bei der aeroben Oxidation von mikrobieller Zellmasse wird meist nur 20–30% des gebundenen organischen Kohlenstoffs in die Zeltmasse des Filtrierers oder Weidegängers eingebaut. Der Rest wird mineralisiert. Dadurch wird die Überschussbiomasse reduziert.
Durch den Einsatz unterschiedlicher Mengen von Trägerelement 1 und 2 kann die Menge an Bakterien bzw. Bakterienfressern im System eingestellt werden. Dadurch gelingt es die anfallende Überschussbiomasse, entsprechend dem Verfahrensziel, zu minimieren oder zu maximieren, bzw. die Stoffwechselleistungen der jeweiligen Trophieebene zu optimieren.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 3017439 [0002]
- DE 4022552 A1 [0004]
- US 4122011 [0005]
- EP 0793622 B1 [0007]

Claims

Verfahren zur biologischen Reinigung von Wasser unter Verwendung von mindestens zwei verschiedenen festen Körpern, die in einem Reaktor im Schwebezustand und in ständiger Bewegung gehalten werden und an denen ein Biofilm haftet, dadurch gekennzeichnet, dass dem Reaktionsvolumen mindestens zwei verschiedene Trägerelemente bekannter Art zugesetzt werden, deren Form und Größe so gewählt ist, dass auf einem Trägertyp vorwiegend Bakterien und/oder Pilze und auf dem zweiten Trägertyp neben Einzellern auch Mehrzeller etabliert werden können, dass das Verhältnis zwischen Einzellern und Mehrzellern durch das Verhältnis der Anzahl der Trägertypen 1 und 2 eingestellt werden kann.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis zwischen Trägerelement 1 und Trägerelement 2 zwischen 1% und 50% eingestellt werden kann.
Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass das spezifische Gewicht der Trägerelemente in einem Bereich von 0,3 bis 1,4 g/cm³ liegt.
Verfahren nach Anspruch 1, 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass sich das spezifische Gewicht der verwendeten Träger unterscheidet.