DE2105831A1

DE2105831A1 - Verfahren zur Abwasseraufbereitung

Info

Publication number: DE2105831A1
Application number: DE19712105831
Authority: DE
Inventors: L A A Lefrancois
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1970-02-13
Filing date: 1971-02-08
Publication date: 1971-08-26
Also published as: BE762109A; NL7101814A; SE374088B; ES388512A1; JPS5229104B1; DE2105831B2; US3730883A

Description

RALF MlNETTI PATENTANWALT

? HAMBURG 1, den Ballindamm 15

Ferntprecher: 335115 Bank: Coromerzbank AG, Konfo-Nr. 38/57554 Postscheck: Hamburg 250900

Meine Akte: 5447/71

Louis Alfred, Auguste Lefrancois 24ι Hue Barbet de Jouy 75 Paris (Frankreich)

"Verfahren zur Abwasseraufbereitung.

Die Erfindung ist auf ein kontinuierliches Verhak-eu zur Aufbereitung von organische Stoffe enthaltendem Abwasser durch Reinigung desselben vermittels aktivierter Schlämme aufgrund von Aerobiose gerichtet.

Die bei der Aufbereitung von Abwasser auftretenden Probleme sind unendlich vielgestaltig, wie auch die dabei angewendeten Verfahren sehr zahlreich sind und sich oft ganz erheblich voneinander unterscheiden. Bei einigen Verfahren werden aktivierte Schlämme eingesetzt, d.h. durch aerobe Gärung werden Mikrobenkolonien entwickelt, welche Schlämme bilden, die nach Abklärung teilweise erneut in Umlauf gebracht werden können. Diese Verfahren werden in vielen Fällen so ausgeführt, daß ein Teil der Kolonie in der Form einer Schicht beibehalten wird, und diese Schicht von der Flüssigkeit berieselt wird. In anderen Fällen wiederum wird so vorgegangen, in der zur Gärung gebrachten Flüssigkeit Agglomeratsuspensionen von Mikroorganismen und

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als "Flocker^ Ije-seie-ftiici.*:.·- organifian*-i:; Stoffen aufrecht zu erhalten« Biese Verfahren arbeiten im allgemeinen siemliefe langsam, machen umfan^r^icha Anlagen erforderlich und lösen außerdem nicht das Problem der Entleerung und Aufbereitung der überschüssigen Schlämme.

Die Erfindung ist insbesondere, jedoch nicht ausschließlich auf die Aufbereitung von Abwässern der landwirtschaftliche:, und Bahrungs- und Futtermittelindustrie anwendbar, und ihrα Aufgabe beruht darin, ein Verfahren zur Aufbereitung von Abwasser zu schaffen, das eine durchgreifendere und schnelle re Aufbereitung und Klärung von Abwässern gestattet, indes diese in einem geeigneten Gär- oder faulbehälter einer wesentlich intensiveren Belüftung und Bewegung als bei den derzeit bekannten Verfahren mit aktivierten Schlämmen ausgesetzt die zur Reinigung dienenden Mikroorganismen in Suspension gehalten und damit zu größerer Wirksamkeit gebracht und im Vorlaufe des Aufbereitungsganges jede Ablagerung und auch jede geringfügige Zusammenbaliung der aktivierten Schlämme _$ ins Imsondere jedes Auftreten von "Flocken", das bei den gängigen Verfahren als vorteilhaft erwünscht ist, verhindert wird.

Das zu diesem Zweck vorgeschlagene Verfahren zur Aufbereitung, von organische Stoffe enthaltenden Abwässern vermittels aktivierter und einer aeroben Gärung unterworfener Schlämme ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daS die aufzubereiten-

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den Abwasser kontinuierlich in einen Gärbehälter Bit konstantem Durchsatz eingeführt, in den Gärbehälter kontinuierlich Luft eingeblasen und auf diese Weise in der ganzen flüssigkeit praktisch Homogenität im Hinblick auf die Feststoffe, die flüssigen Anteile und die Gase aufrechterhalten und die maximale Dispersion der Mikroorganismen gewährleistet wird, in dem Sehälter konstante Bedingungen aufrechterhalten werden., die in dem Gärbehälter befindliche Flüssigkeit durch Einblasen von luft in ein sich mit Schwankungen der Zusammensetzung der Flüssigkeit praktisch nicht veränderndes konstan- % tes Volumen expandierter Flüssigkeit umgewandelt, der Gehalt an lebenden organischen Stoffen in bezug auf vergleichbare organische Stoffe bis auf einen gewünschten Wert erhöht und konstant auf diesem Wert gehalten wird, und daß aus dem Gärbehälter kontinuierlich mehr oder weniger viel organische Stoffe enthaltende Flüssigkeit, insbesondere die aktivierten Schlämme, abgezogen werden und die in dem Gärbehälter aufbereitete Masse konstant gehalten wird.

Die zur Verbesserung der Metabolismen der verschiedenen Hikro- M Organismen oder Kleinlebewesen erforderlichen organischen und mineralischen Beimischungen können in den Gärbehälter kontinuierlich oder nichtkontinuierlich eingeführt werden. Das Einblasen von Luft erfolgt vorzugsweise mit einem Durchsatz zwischen 0,2 und 2 m^/min pro mr nicht expandierter flüssigkeit und ist durch die Uawal«bedingungen und die

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Sauers toff anreicherung des Mediums bestimmt. Die mehr oder weniger stark mit organischen Stoffen beladene Flüssigkeit wird mit theoretisch konstanter Ausströmungsmenge aus dem Gärbehälter abgezogen. Die Schlämme werden erneut in den Gärbehälter rückgeführt, wodurch die Zersetzung gewährleistet ist.

Vermittels dieses Verfahrens werden die Mikroorganismen oder Kleinlebewesen wie auch der Sauerstoff und die anderen Gase so vollständig wie möglich in der ganzen Masse dispergiert. Saher ist die Belüftung besonders intensiv, wodurch wiederum die erforderliche Berührungszeit herabgesetzt werden kann. Trotz der unvermeidbaren Unregelmässigkeiten in der Ökologie des Systems läßt sich eine konstante und ausreichend regelmässige Entwicklung der zur Gärung oder Paulung dienenden Schichten aufrecht erhalten, indem die beeinflußbaren Parameter selbsttätig oder unselbsttätig so eingestellt werden, daß in einem praktisch homogenen Medium, in dem der verteilte Sauerstoff an allen Punkten ausreichend stark vertreten ist, um einen kontinuierlichen, regelmässigen und schnellen Abbau des größten Seils der Verunreinigungen zu bewirken, eine kontinuierliche und anhaltende Behandlung aufrecht erhalten wird.

Zu den Parametern, die selbsttätig oder unselbsttätig geregelt werden müssen, gehören in erster Linie die Beschickungsmenge in einer Zeiteinheit einschließlich der Belüftung, die Tem-

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peratur und das Gewicht der behandelten flüssigkeit, sowie das Gewicht der biologischen Hasse. Die letztere kann innerhalb des Gärbehälters auf einem geeigneten Konzentrationsverhältnis gehalten werden, indem zunächst die biochemischen Bedingungen eingestellt und außerdem von der abgezogenen Flüssigkeit abgetrennte aktivierte Schlämme zugegeben werden, deren Zusetzverhältnis beliebig gewählt und selbsttätig oder unselbsttätig geregelt werden kann. Die Abtrennung der Schlämme kann dabei auf bekannte Weise wie z.B. durch natürliches ■ Sieh-Absetzen-Lassen, Zentrifugierung, filtrierung oder auf jede andere geeignete Weise erfolgen.

Ein Merkmal der Erfindung besteht darin, daß das Konzentrationeverhältnis wesentlich höher als das sich in einer vorgegebenen Zeitspanne bei natürlicher Entwicklung der Mikrobenkolonien einstellende Verhältnis gehalten werden kann. In der Praxis hat sich gezeigt, daß bei fortschreitender Steigerung des Wiedergewinnungsverhältnisses durch Umwälzung der Gehalt an aktivierten Schlämmen in der in dem Gärbehälter befindliehen Behandlungsmasse einen Maximalwert anstrebt, der eine funktion der Behandlungsbedingungen in dem Gärbehälter und insbesondere des Umwälzverhältnisses, der Zusammensetzung der aufzubereitenden Abwässer, der Mediumsbedingungen, des Belüftungsdurchsatzes und der Umwälzgeschwindigkeit ist.

Wenn außerdem die Gesamtheit der von der gereinigten flüssigkeit abgetrennten aktivierten Schlämme wieder dem Gärbehälter

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zugeführt wiri, zeigt sien, ü&Q die Eonsantration an aktivier tes, ,hläxmen innerhalb des Gärbehälters zunächst noch, weiter zunimmt und dann einen stabilen Grenzwert erreicht, wenn alle ••a^öeren Parameter konstant gehalten werden. Der Grenzwert hangt dabei insbesondere von den gewählten Parametern, dem Gehalt an organischen Stoffen in dem aufzubereitenden Wasser ür.cf der pro Zeiteinheit umgewälzten Menge ab. Das bedeutet somit, daß unter diesen Bedingungen ein praktisch vollständig ger Selbstverbrauch sämtlicher in dem Gärbehälter entwickelter Kleinlebewesen stattfindet. Saher entfällt die Notwendigkeit, Schlämme zu beseitigen, mit Ausnahme einer von Zeit zu Zeit erfolgenden Ausräumung kleiner Mengen, wobei die mineralischen "Verunreinigungen beseitigt werden. Das stellt einen erheblichen Vorteil gegenüber anderen Verfahren darbei denen die Beseitigung überschüssiger Schlämme zusätzliche und aufwendige Anordnungen und Maßnahmen erforderlich macht Es hat sich gleicherweise gezeigt, daß die Wahl der optimal* Mediumsbedingungen für die Entwicklung der Kleinlebewesen, darunter insbesondere die Temperatur ein sehr wichtiger Falte": für die Erzielung einer schnellen Eeinlgung ist. Die optimal© Temperatur kann zwischen 12 und £.o°G schwanken und hängt vor den jeweils verwendeten Kleinlebewesen ab«

Dro erfiniisngsgemäße Verfahren gest-'-ttüt ecait, in öem halter einen sehr hohei: Oehalt aja i^-sinleböwesen mit intensiver Aktivität und in eime&nüfreies Zustand aufrecht zu

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Diese Aktivität läßt sich, unter anderen auch durch Bestimmung der erzeugten Deshydrogenase zeigen. Dieses Exoenzym, das von den Kleinlebewesen ausgeschieden wird, dient zur Bestimmung der Aktivität der aktivierten Schlämme. Bei bekannten Systemen wird ein über 16 liegender Erzeugungswert als ausgezeichnet erachtet. Die bei dem erfindungsgemäßen Verfahren angewendeten Haßnahmen haben erwiesen, daß die Erzeugung von Deshydrogenase in dem Gärbehälter zwischen 40 und 100 liegt.

Der zur Ausführung des Verfahrens verwendete Gärbehälter ist vorzugsweise so beschaffen, daß die aufzubereitende Flüssigkeit vermittels Leitflächen in dauernder, regelaässiger und in geeigneter Weise gerichteter Umwälzung gehalten wird, die ggf. auch durch eine mechanische Vorrichtung verbessert wird, so daß der Kreislauf der Metabolismen möglichst konstant und die Flüssigkeit aufgrund der ständigen Belüftung auf einem erhöhten Expansionszustand bleibt und eine geteilte Hasse bildet, dier sehr große und praktisch dauernd vorhandene Austauschflächen aufweist. Eine derartige Gärvorrichtung ist insbesondere in den französischen Patentschriften Nr. 1 o56 594 und Nr. 1 573 751 beschrieben.

Die Erfindung wird im nachfolgenden anhand eines zur Erläuterung dienenden Ausführungsbeispiels beschrieben, das auf die Aufbereitung von Abwasser einer ZuckerrübenVerarbeitenden Zuckerfabrik gerichtet ist. Die Zeichnung stellt eine schematische Darstellung der zur Ausführung des Verfahrens verwen-

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deten Anlage dar.

Sie Abwässer werden zunächst in einem Absetzbecken 1 entschlammt und mit Rechen mechanisch gereinigt und dann vermittels einer Pumpe 2 konstanter Förderleistung über einen Wärmeaustauscher 4, der selbsttätig geregelt wird und die für die Gärung der aufzubereitenden Abwässer gewählte Temperatur einhält, einem Gärbehälter 3 bekannter Ausführung mit gerichteter Umwälzung zugeführt. Vermittels eines Verdichters 5 wird in der Achse eines Zylinders 6 Luft in den Gärbehälter 3 eingeblasen, und in diesem wird vermittels der Belüftung eine konstante Umwälzung der expandierten Abwässer aufrecht erhalten. Die belüftete und mit Schlämmen beladene Brühe wird kontinuierlich abgezogen und einem Abklarbehälter 7 zugeführt, wobei die Abzugsmenge vermittels einer Steuervorrichtung 8 selbsttätig geregelt wird, welche das Gewicht der in dem Gärbehälter befindlichen Arbeitsflüssigkeit konstant hält. Sie in den Abklarbehälter 7 abgezogenen Schlämme werden vermittels der Pumpe 9 wiederum dem Gärbehälter 3 zugeführt, wobei eine Rohrleitung 1o vorgesehen ist, die dazu dient, erforderlichenfalls Schlämme abzuführen. Sine Auslaßleitung 13 mit einem Absperrschieber gestattet das kontinuierliche oder nichtkontinuierliche Entfernen von überschüssigen Mineralschlammen. Die gereinigte und abgeklärte Brühe tritt durch die Rohrleitung 11 aus und kann vorteilhafterweise von neuem in dem Behälter 12 abge-

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klärt werden, wobei der konzentrierte Ausfluß von neuem umgewälzt wird.

Beispielsweise wurden auf diese Weise in einer halbindustriellen Anlage mit einem Gärbehälter, dessen Höhe 3 m und dessen Durchmesser 1,6o m betrug, in der Stunde 2 000 Liter Abwasser von einer Zuckerfabrik aufbereitet. Sie Temperatur wurde auf

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20 C gehalten, und der Belüftungsdurchsa'l I. trug 0,55 nr/min pro ώγ nicht expandierter Flüssigkeit. Di© SqKK:. mkonzentration in dem Gärbehälter erreichte dabei einen Grenzwert in der Größenordnung von 40 g Trockenstoffen pro Liter. Die Durchlaufzeit der flüssigkeit durch den Gärbehälter betrug 4 Stunden. Das Abwasser wurde zu 92$ gereinigt, was einer Reinigung gemäß dem DCO-Wert in der Größenordnung von 10 kg Sauerstoff pro Stunde entspricht.

Es ist ggf. auch möglich, die Abwässer vermittels des erfindungsgemäßen Verfahrens in einem geringeren Grade zu reinigen, was einem bestimmten Aufwand an Leistungsbedarf entspricht, und damit die Behändlungszeit und ebenfalls die Betriebskosten zu senken, und die vollständige Reinigung vermittels einer zusätzlichen Vorrichtung nach einem bekannten Verfahren vorzunehmen. Beispielsweise könnte die Reinigung vermittels des erfindungsgemäßen Systems bei einem DOO- oder DBO-Wert in der Größenordnung von 500 bis 1 000 abgebrodxen und ein zwischen 50 und 100 liegender Wert vermittels einer nach-

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geschaltetes MaeiLbehanüIioigsvorriöätiisig erreicht werden, wolal die Erzielung des letzegenannten. Ergebnisses vermittels des erfindungsgemäßen Verfahrens in den hier betrachteten lallen weniger rentabel sein kann.

Bas erfindungßgemäß vorgeschlagene Aufbereitungsverfahren ermöglicht eine hohe Reinigungsgeschwindigkeit für ein kleines Stoffvolumen. Die zur Ausführung des Verfahrens verwendeten Vorrichtungen können vollautomatisiert sein^und bei spürbarer Verringerung des Volumens der aktivierten Schlämme wird ein sehr hoher Reinigungsgrad erzielt.

Bas erfindungsgemäße Verfahren eignet sich insbesondere gut zur Aufbereitung von sehr stark beladenen Abwässern, weil es eine unmittelbare Behandlung von Abwässern ermöglicht; deren 2)B0-Wert bis zu 10 000 betragen oder sogar darüber liegen kann. Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß es ohne Beeinträchtigung in eines, anderen Abwasser-Aufbereitungskreislauf eingeschaltet werden kann, um dessen Wirkungsweise zu steigern. Als Beispiel sei auf Fabriken verwiesen, die auf die Wiederverwendung der von ihnen verschmutzten Abwässer angewiesen sind. Die Einschaltung einer nach dem erfindimgsgemäßen Verfahren arbeitenden Vorrichtung in den Speie:«Wasserkreislauf gestattet infolge der Reinigung der uagewSIsten Abwässer eine einfachere und wirtschaftlichere Auslegung des gesamten Wasser» umwälsskreislaufs. Diesem Baispiel ist insbesondere auf die

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Aufbereitung der Abwässer einer Zuckerfabrik anwendbar, die auf diese Weise sofort und ohne Unterbrechung umgewälzt werden können.

- Patentansprüche 109835/ 1 Uli

Claims

- 12 Patentans ρ r ü c h e

ί \\ Verfahren zur Aufbereitung τοη organische Stoffe enthaltenden Abwässern vermittels aktivierter und einer aeroben Gärung unterworfener Schlämme, dadurch gekennzeichnet, daß die aufzubereitenden Abwasser kontinuierlich in einen Gärbehälter (3) mit konstanten Durchsatz eingeführt, in den Behälter kontinuierlich Luft eingeblasen und auf diese Weise in der ganzen Flüssigkeit praktisch Homogenität im Hinblick auf die Feststoffe, die flüssigen Anteile und die Gase aufrecht erhalten und die maximale Dispersion der Mikroorganismen gewährleistet wird, in dem Gärbehälter konstante Bedingungen aufrecht erhalten werden, die in dem Gärbehälter befindliche Flüssigkeit durch Einblasen von Luft in ein sich mit Schwankungen der Zusammensetzung der Flüssigkeit praktisch nicht veränderndes konstantes Volumen expandierter Flüssigkeit umgewandelt, der Gehalt an lebenden organischen Stoffen in bezug auf vergleichbare organische Stoffe bis auf einen gewünschten Wert erhöht und konstant auf diesem Wert gehalten wird, und daß aus dem Gärbehälter kontinuierlich mehr oder weniger viel organische Stoffe enthaltende Flüssigkeit, insbesondere die aktivierten Schlämme, abgezogen werden und die in dem Gärbehälter aufbereitete Masse konstant gehalten wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die von der Gärung abgegebenen aktivierten Schlämme ganz oder

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teilweise von der Flüssigkeit abgetrennt und ganz oder teilweise wieder dem Gärbehälter zugeführt und in diesem mit der Arbeitsflüssigkeit vermischt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Gehalt an lebenden organischen Stoffen in der Gärungsmasse auf einen mit den Arbeitsbedingungen in dem Gärbehälter, insbesondere der Zusammensetzung des aufzubereitenden Wassers, den Mediumsbedingungen, den Belüftungs- und Umwälzwerten verträglichen Maximalwert gesteigert wird, indem die in den nachfolgenden Trennschritten rückgewonnenen aktivierten Schlämme ganz oder teilweise erneut umgewälzt werden.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-3» dadurch gekennzeichnet, daß die aktivierten Schlämme nach Abtrennung von der gereinigten Flüssigkeit prinzipiell vollständig in den Gärbehälter rückgeführt werden, in dem die Konzentration aktivierte«. Bob'^^:m^^D em-iii stabiler. Grenzwert erreicht, IsPGi: cn/'t :.··. ";-1 v·"" " Vv* t ■■'-; ^- pr&Icti i: /'i 'Ό i"; ,"."tr·, ι»csiger

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rung abgetrennt und dann vollständig oder teilweise in den Gärbehälter rückgeführt werden.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 - 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtrennung der Schlämme vemittels eines mechanischen Trennverfahrens erfolgt.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 2-5, dadurch gekennzeichnet, daß die aus dem Gärbehälter austretenden Schlämme zwei aufeinanderfolgenden Srennschritten unterworfen und vor dem Entleeren der gereinigten und geklärten Brühe vollständig oder teilweise in den Gärbehälter rückgeführt werden.

8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gärbehälter auf einer für die zur Gärung dienenden Mikroorganismen optimalen Temperatur gehalten wird, die je nach den jeweils verwendeten Mikroorganismen zwischen 12 und 40 ⁰C beträgt.

nach Ansprach 1, d&äurcn gekennzeichnet, daß

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kraft und infolge dea Überschusses von auegestossenem Gas trennen und daß das Expansionsverhältnis im wesentlichen konstant bleibt.

10. Verfahren nach Anspruch 1, 3, 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Gärbehälter einerseits durch Luftzufuhr, welche insbesondere eine ausreichend hohe Umwälzgeschwindigkeit der ganzen G&rungsmasse und eine maximale Dispersion der Mikroorganismen gewährleistet, und andererseits durch optimale Einstellung der Mediumsbedingungen für die Entwicklung der Mikroorganismen ein sehr hoher Gehalt an aktivierten Schlämmen von hoher Aktivität aufrecht erhalten und dadurch insbesondere eine sehr starke Entwicklung von Deshydrogehase hervorgerufen wird.

11. Verfahren nach Anspruch 1 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die umwälzung in einem oder mehreren mit Aerobiose arbeitenden Gärbehältern in erster Linie durch luftzufuhr, die ggf. vermittels einer mechanischen Vorrichtung gesteigert wird, gewährleistet wird, und daß die unterschiedlichen Umwälzphasen an Oberflächen gefüllt werden*

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-11, dadurch gekenn zeichnet, daß die Vervielfachung der ein- oder mehrzelligen Mikroorganismen durch Zugabe der zur Ausbildung und Aufrechterhaltung sämtlicher Gärparameter auf einem gewünschten Grad erforderlichen Beimischungen gesteuert und die Garbedingungen

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so nahe wie möglich an die zur besten Entwicklung der zur Gärung dienenden Mikroorganismen erforderlichen Mediumsbedingungen angenähert werden.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-12, dadurch gekennzeichnet, daß das ganze System selbsttätig geregelt wird und praktisch jeder Singriff von Hand entfällt·

H. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-13, dadurch gekennzeichnet, daß zur Aufbereitung von Schmutzwasser, das von einer Zuckerfabrik abgegeben wird, Luft in einer Menge

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von 0,5 bis 0,6 m /min pro m nicht expandierter Flüssigkeit eingeblasen, die Konzentration der aktivierten Schlämme in dem Gärbehälter, bezogen auf den Trockenstoff, zwischen 25 bis 50 g/l, und die Temperatur in dem Behälter zwischen 15 und 35 ⁰C gehalten wird.

15· Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - H, dadurch gekennzeichnet, daß der Aufbereitungsvorgang vor seiner völligen Durchführung abgebrochen wird, beispielsweise sobald ein DBO- oder DCO-Yert in der Größenordnung von 500 bis 1 000 erreicht ist, und daß der Vorgang vermittels eines anderen Verfahrene zu Ende geführt wird.

16. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-15, dadurch gekennzeichnet, daß es in einen Abwasser-Wiederverwendungskreislauf eingeschaltet und in diese» dazu eingesetzt wird, sämtliches oder einen Teil des Abwassers aufzubereiten und dessen Gehalt

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an organischen Stoffen herabzusetzen.

17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Wiederverwendungskreislauf mit Abwasser von. einer Zuckerfabrik beschickt wird.

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