DE2655614A1 - Verfahren zur abwasserreinigung - Google Patents

Verfahren zur abwasserreinigung

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DE2655614A1
DE2655614A1 DE19762655614 DE2655614A DE2655614A1 DE 2655614 A1 DE2655614 A1 DE 2655614A1 DE 19762655614 DE19762655614 DE 19762655614 DE 2655614 A DE2655614 A DE 2655614A DE 2655614 A1 DE2655614 A1 DE 2655614A1
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Description

PATENTANWÄLTE
/fetzS&örner<L
D-1 BERLIN-DAHLEM 33 · PODBIELSKIALLEE
-6 ♦
D-8 MÜNCHEN 22 · WIDENMAYERSTRASSE 49
BATTELLE MEMORIAL INSTITUTE
BERLIN: DIPL.-ING. R. MÜLLER-BÖRNER
MÜNCHEN: DIPL.-ING. HANS-HEINRICH WEY DIPI ING. EKKEHARD KÖRNER
Berlin, 6. Dezember 1976
Verfahren zur Abwasserreinigung
(Frankreich Nr. 75 37493 vom 8. Dezember 1975)
lO Seiten Beschreibung . 8 Patentansprüche 1 Blatt Zeichnung
709824/0798
- 27 034
BERLIN: TELEFON (O3O) 8312O88 KABEL: PROPINDUS · TELEX O184O57 MÜNCHEN: TELEFON (089) 22 55 85
KABEL: PROPINDUS ■ TELEX O5 24-244
26556H
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reinigung von Abwässern, die biologisch abbaubare Abgänge enthalten.
Es sind bereits Verfahren zur biologischen Abwasserreinigung bekannt, die biologisch abbaubare Abgänge enthalten. Beispiele für diese Verfahren sind das sogen. "Verrieselungsverfahren", das sogen. "Lagunierverfahren" flagunage) und ein Verfahren, das darin besteht,eine Vorkläung durchzuführen, auf die eine Reinigung durch Behandlung auf bakteriellen Filtern oder in Belüftungsbecken in Anwesenheit der natürlichen Mikroflora folgt.
Verschiedene dieser Verfahren, wie beispielsweise das Lagunierverfahren und das Verrieselungsverfahren, ermöglichen nicht nur, die Belastung mit verunreinigenden organischen Stoffen in den behandelten Wässern zu verringern, sondern auch, diese Belastung für die Anreicherung des Bodens mit Humus aufzuwerten.
Andere biologische Reinigungsverfahren, wie die Reinigung auf bakteriellen Filtern, ermöglichen keine Wertsteigerung der organischen Belastung, weil sie deren völligen biologischen Abbau nach sich ziehen (bis auf CO2 und H3O).
Bestimmte biologische Reinigungsverfahren, wie die Reinigung in Belüftungsbecken, führen zur Erzeugung einer bedeutenden Menge Belebtschlamms, was das Problem der Klärung di-eses Schlamms mit sich bringt. Diese Klärung wird im allgemeinen entweder durch Auslösen der anaeroben, bakteriellen Faulung des Belebtschlamms durchgeführt, was das Freiwerden mineraler Belastungen mit sich bringt, die ebenfalls eine Verschmutzungsquelle sind, aber auch das Freiwerden von Methan, das man rückgewinnen kann, sei es durch Dehydrierung oder Verbrennung des Belebtschlamms.
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Andererseits ist vorgeschlagen worden. Protozoen auf den Belebtschlamm einwirken zu lassen. Beispielsweise wird entsprechend einem in der US-PS 3 711 392 beschriebenen Verfahren die Wirkung der Protozoen ausgewertet, um das Anwachsen der krankheitserregenden Bakterien und das der in dem Verfahren der biologischen Reinigung nicht nützlichen Bakterien zu beschränken. Entsprechend einem anderen, insbesondere in der FR-PS 1 425 703 beschriebenen, Reinigungsverfahren ist Aufgabe der Wirkung der Protozoen, aus dem Restwasser die Massenvermehrungsbakterien zu entfernen, die in dem Klärbecken nicht abgesetzt werden.
Bisher ist die völlige Verwendung der Biomasse von Mikroorganismen als Nährmittel einer Protozoen-Kultur derart nicht bekannt, daß eine Menge an erhöhter Protozoen-Biomasse im Hinblick auf die Verwendung dieser letzteren als proteinquelle erzeugt wird.
Alle vorerwähnten Verfahren zur Abwasserreinigung führen also zu einem mindestens teilweisen Verlust an in den verschmutzenden organischen Belastungen angesammelter Solarenergie.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Wertsteigerung der organischen Abgänge in Form von Proteinen zu ermöglichen, die im Hinblick auf die tierische oder auch menschliche Ernährung verwendet werden können, wobei die Erzeugung von Belebtschlamm vermieden wird.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß ein Verfahren vorgeschlagen, bei dem man eine Kultur von Mikroorganismen wachsen läßt, die sich in Anwesenheit dieser Abwasser vermehren können und geeignet sind, durch Verwendung dieser Wasser als Kulturmittel und durch Aufrechterhaltung des Wachsens dieser Mikroorganismen in exponentieller Phase, vollständig durch protozoen
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aufgenommen zu werden, so daß eine Biomasse von Mikroorganismen geschaffen wird; bei dem man diese Biomasse vollständig als Nährboden einer Protozoen-Kultur verwendet, so daß eine Protozoen-Biomasse gebildet wird; und bei dem man diese letztere von dem gereinigten Wasser trennt.
Vorzugsweise wird diese Mikroorganismenkultur unter den aeroben Bakterienkulturen und Hefepilzkulturen ausgewählt.
Als aerobe Bakterien-Kultur kann man beispielsweise eine Kultur eines der Stämme folgender Bakterien verwenden: Pseudomonas sp und Brevibacterium sp oder eine gemischte Kultur von aeroben Bakterien.
Als Hefepilzkultur kann man beispielsweise Hefepilze der Torula-Sorte verwenden.
Als Mikroorganismen-Kultur kann man auch Mischungen von aeroben Bakterien und Hefepilzen verwenden.
Ganz allgemein kann man jede Mikroorganismen-Kultur verwenden, die sich in Anwesenheit von in den zu behandelnden Wässern enthaltenen Abgängen vermehren können und andererseits in der Lage sind, völlig durch Protozoen aufgenommen zu werden.
Als Protozoen-Kultur verwendet man vorzugsweise eine Kultur von mindestens einem Stamm behaarter Protozoen. Die behaarten protozoen haben den Vorteil, eine nicht starre Außenmembran aufzuweisen, die im wesentlichen proteischer Natur ist, was spätere Extraktionsvorgänge für diese proteine unnötig machen könnte oder zumindestens derartige Vorgänge im Hinblick auf die verwendung dieser protozoen zu Nahrungszwecken erleichtern würde.
- 5 709824/0798
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Das erfindungsgeraäße Verfahren kann auf verschiedene Arten ausgeführt werden, beispielsweise in Form einer Reinigung der sogen, "kontinuierlichen Mehrstufen"-Art oder in Form einer Reinigung der sogen, "gemischt-stationären" Art.
Weitere Einzelheiten, Vorteile und Anwendungen der Erfindung sind nachstehend anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen im einzelnen näher erläutert. Es zeigen
Fig. 1 ein Blockschema der kontinuierlichen "Mehrstufen"-Reinigung,
Fig. 2 ein Blockschema der "gemischt-stationären" Reinigung.
Bei der Durchführung der Reinigung entsprechend dem in Fig. 1 dargestellten Schema wird ein Reinigungsreaktor 5 (bestehend aus einem oder mehreren Belüftungsbecken) gleichzeitig und in kontinuierlicher Weise mit zu reinigendem Abwasser versorgt, das aus einem Speicher 1 kommt, mit flüssigem Mineralmittel, das aus einem Speicher 2 kommt und dazu bestimmt ist, den Gehalt an Mineralsalzen in dem bakteriellen Kulturmittel im Reaktor 5 auf einen angemessenen Wert zu bringen, mit einem Ausbreitungsmittel der aus einem Speicher 3 kommenden bakteriellen Kultur, und mit einem sauren oder basischen Flüssigmittel, das aus einem Speicher 4 kommt und dazu bestimmt ist, in kontinuierlicher Weise den pH-Wert des Kulturmittels im Reaktor 5 auf einem optimalen Wert für das Anwachsen der Bakterien zu halten.
Die entsprechenden Durchflußmengen der aus den Speichern 1 bis 4 in den Reaktor 5 fließenden Flüssigkeiten werden derart automatisch gesteuert, daß auf das bakterielle Kulturmittel die optimalen Konzentrationen an Abgängen, Mineralsalzen und Bak-
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terien sowie pH-Werten für die Vermehrung der Bakterien in exponentieller phase übertragen werden.
Die in dem Reaktor '5 erhaltene bakterielle Biomasse wird in kontinuierlicher Weise mit dem wässrigen Medium, in dem sie aufgelöst ist, zur Umwandlung dieser bakteriellen Biomasse in Protozoen in einen Reaktor 6 geleitet.
Der Reaktor 6 wird mit einem Ausbreitungs-Medium der aus einem Speicher 7 kommenden Protozoen-Kultur gespeist.
Die durch Umwandlung der bakteriellen Biomasse in protozoen erhaltene Protozoen-Biomasse im Reaktor 6 wird in kontinuierlicher Weise mit dem wässrigen Medium, in dem sie aufgelöst ist, in einen Abscheider 8 geleitet, wo die Trennung des gereinigten Wassers stattfindet, das in einen geeigneten Sammler 9 geleitet wird, und der Protozoen-Biomasse, die in einen Sammler Io geleitet und dann bei 11 getrocknet wird.
Entsprechend dem Ausführungsverfahren nach Fig. 2 findet die Reinigung dank des Anwachsens in dem gleichen Medium einer Kultur von Mikroorganismen statt, die unter den aeroben Bakterien und den Hefepilzen ausgewählt werden, wobei diese Kultur auf Kosten der organischen Belastung der Abgänge und einer Protozoen-Kultur gespeist wird, die durch Auflösung der bakteriellen Biomasse in einem Reaktor 51 gespeist wird, der in der Praxis aus einem oder mehreren Belüftungsbecken bestehen kann.
Der Reaktor 51 wird mit zu reinigendem Abwasser gespeist, mit Flüssigmedium zur Anpassung des Mineralsalzgehalts, mit Austreibungsmedium für die bakterielle Kultur und mit Flüssigmedium zur Anpassung des pH-Wertes, die jeweils aus den Speichern 1, 2, 3 und 4 geliefert werden,und mit Ausbreitungsmedium für die Protozoen-Kultur aus einem Speicher 71.
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-r-
Im Gegensatz zur Ausführungsform des Verfahrens entsprechend der Fig. 1 findet die Speisung des Reaktors 5' mit bakterieller Kultur nicht kontinuierlich statt, sondern auf diskontinuierliche Weise, so daß am Ende eine Protozoen-Biomasse erhalten wird, die keine aufgelösten Bakterien enthält.
Die in dem Reaktor 5' erhaltene Protozoen-Biomasse wird mit dem wässrigen Medium, in dem sie aufgelöst ist, in einen Abscheider 8* geleitet, wo die Trennung des gereinigten Wassers, das in einen geeigneten Sammler 9' geleitet wird, und der Protozoen-Biomasse stattfindet, die in einen Sammler 10' geleitet und bei 11' getrocknet wird.
Beispiel 1
Reinigung von Abwässern von der Art der flüssigen Abgänge in der Käserei, mit einem Gehalt von 1 g/l Lactose und auSerdem folgende Ionen in jeweils in Gramm angegebenen Konzentrationen pro Liter enthaltend:
Stickstoff angegeben in NH.
K+
NaH Mg"1 Ca
Fe Mn Cu Cl SO
3+ 2+
0,067
0,01
0,048 0,012 0,005 0,003 0,0005 0,0002 0,225 0,042
sowie 0,121 Gramm pro Liter P2°c
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- "" 40
Die ursprüngliche Belastung mit organischen Stoffen des zu behandelnden Abganges, gemessen durch seinen chemischen Sauerstoffbedarf (D. C. 0.) liegt bei 1123 mg 02/l.
Die Reinigung findet in der in Fig. 1 dargestellten Weise unter folgenden Bedingungen statt:
- Flüssiges Mineralmedium (Speicher 2): Wässrige Ammoniumchloridlösung mit einer Konzentration und einem Volumen entsprechend 0,19 g/l im Reaktor 5 (entsprechend einem Stickstoffgehalt von 0,05 g/l und einem Kohlenstoff /Stickstoff -Verhältnis (C/N) gleich 8 in dem bakteriellen Wachstumsmedium des Reaktors 5).
- Ausbreitungsmedium der bakteriellen Kultur (Speicher 3): Pseudomonas sp-Stamm.
- Produktionsertrag der bakteriellen Biomasse im Verhältnis zu den Kohlenstoffhydrateη: 45 Gew%.
- Ausbreitungsmedium der Protozoen-Kultur (Speicher 7): Tetrahymena pyriformis-Stamm.
- Gesamt-Reinigungsertrag: 92,8% (gemessen am chemischen Sauerstoffbedarf -DCO = 80 mg O2/I - des Wassers nach Behandlung}.
Ertrag an Protozoen (Speicher 11): 200 kg Trockensubstanz
3 bei einem ursprünglichen Abwasservolumen von lOOO m .
Diese Menge an Protozoen enthält etwa lOO kg proteine mit hohem Nährwert mit folgender Zusammensetzung von Aminosäuren in Gewichtsprozent:
Leucin : 7,9
Isoleucin: 5,3
Valin : 4,9
Threonin : 8,5
Methionin: 1,9
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26556H -+- ΛΑ
Arginin : 4,8
Histidin : 2,8
Phenylalamin: 4,2
und eine gewisse Menge Lysin, Cystin und Tryptophan.
Beispiel 2
Reinigung von Abwässern gleicher Art wie die, deren Zusammensetzung in Beispiel 1 genannt wurde, unter Durchführung des Verfahrens nach Fig. 2, jedoch mit 2 g/l Lactose und einem ursprünglichen chemischen Sauerstoffbedarf von 2392 0~/1.
Flüssiges Mineralmedium (Speicher 2): Wässrige Ammoniumchlorid-Lösung in Konzentration und Volumen entsprechend O,19 g/l im Reaktor 51 (Stickstoffgehalt: 0,05 g/l; Kohlenstoff /Stickstoff-Verhältnis: 16).
- Ausbreitungsmedium der bakteriellen Kultur (Speicher 3): Pseudomonas.sp-Stamm.
Fortpflanzungsmedium der Protozoen-Kultur (Speicher 7'): Tetrahymena pyriformis.
- Chemischer Sauerstoffbedarf in dem gereinigten Wasser
(Speicher 91): 112 mg O0/1.
2392 - 112 Reinigungsertrag: χ lOO = 95,3°<6.
Gehalt an Protozoen (Trockensubstanz) in der Biomasse der im Reaktor 5' enthaltenen protozoen: 0,14 g/l, d.h. 140 kg bei einem ursprünglichen Volumen von lOOO m Abwässern. Gesamtertrag der Umwandlung der Kohlehydrate in Protozoen:
x 100 - 7,61%.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist weiterhin die durch " das beschriebene Verfahren erhaltene Protozoen-Biomasse und die Verwendung dieser Biomasse als Proteinquelle.
- 10 -
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- je· 43,
Entsprechend der Art der Protozoen-Biomasse kann man die Extraktion der Proteine in an sich bekannter Weise aus den Protozoen vornehmen oder auch die protozoen unmittelbar als proteinhaltigen Stoff verwenden, insbesondere im Hinblick auf die tierische Ernährung.
Das beschriebene Verfahren kann auch im Hinblick auf die Erhaltung einer Protozoen-Biomasse nicht nur durch Verwendung von Abwässern als Grundstoff durchgeführt werden, sondern auch ausgehend von jedem geeigneten Flüssigmedium, das eine angemessene Menge organischer biologisch abbaubarer Stoffe enthält.
Allgemein kann man dieses Verfahren als ein verfahren zur Herstellung proteinhalticer,für die Ernährung dienender Stoffe ansehen.
Selbstverständlich ist die Erfindung keineswegs auf die beschriebenen und dargestellten Ausführungsformen beschränkt, die nur beispielsweise angeführt wurden. Insbesondere umfaßt sie alle Mittel, die technische Äquivalente der beschriebenen Mittel darstellen sowie ihre Kombinationen, wenn sie entsprechend dem Geist und im Rahmen der Erfindung ausgeführt werden.
Patentansprüche
Se/Em - 27 034
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Claims (8)

  1. Patentansprüche
    ( l.Jverfahren zur Reinigung von Abwässern, die biologisch abbaubare organische Stoffe enthalten, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Kultur von Mikroorganismen wachsen läßt, die sich in Anwesenheit dieser Abwässer vermehren können und geeignet sind, durch Verwendung dieser Wässer als Kulturmedium und durch Aufrechterhaltung des Wachsens dieser Mikroorganismen in exponentieller Phase, vollständig durch Protozoen aufgenommen zu werden, so daß eine Biomasse von Mikroorganismen geschaffen wird; daß man diese Biomasse vollständig als Nährboden einer Protozoen-Kultur verwendet, so daß eine Protozoen-Biomasse gebildet wird; und daß man letztere von dem gereinigten Wasser trennt.
  2. 2. verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mikroorganismen-Kultur aus den Kulturen von aeroben Bakterien- und Hefepilzkulturen ausgewählt wird.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mikroorganismen-Kultur ausdenKulturen einer der folgenden Bakterienstämme ausgewählt wird: Pseudomonas sp und Brevibacterium sp.
  4. 4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mikroorganismen-Kultur eine HefepiIz-Kultur von der Torula-Art ist.
  5. 5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daßdie Mikroorganismen-Kultur eine Mischung aus aeroben Bakterien und Hefepilzen ist.
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  6. 6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Protozoen-Kultur eine Kultur
    mindestens eines Stammes behaarter Protozoen ist.
  7. 7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Stamm behaarter Protozoen einer der folgenden behaarten Protozoen-Stämme ist: Tetrahymena
    pyriformis und Colpidium camphilum.
  8. 8. Verwendung der nach dem Verfahren von Anspruch 1 erhaltenen Protozoen-Biomasse als Protein-Quelle.
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    709824/0798
DE19762655614 1975-12-08 1976-12-06 Verfahren zur abwasserreinigung Pending DE2655614A1 (de)

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