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Verfahren zur biologischen Reinigung von Abwässern.
Unter den verschiedenen Methoden zur Reinigung von Abwässern haben die biologischen Verfahren die grösste Verbreitung gefunden. Wenn man die Anwendung von Rieselfeldern und die sogenannte intermittierende Bodenfiltration ausser Betracht lässt, die für die industriellen Abwässer nicht in Frage kommen, so ergibt sich, dass die biologische Abwasserreinigung entweder nach dem Faulverfahren vorgenommen wird, wobei in Faulbecken eine Zersetzung der Verunreinigungen durch anaerobe Mikroorganismen hervorgerufen wird, oder mit Hilfe biologischer Füllkörper, wobei man das Abwasser über Sand, Koksfilter oder anderes künstlich aufgeschichtetes Material rieseln lässt, um eine Reinigung der Abwässer teils durch Adsorption, teils durch Mikroorganismen und niedere Lebewesen zu erzielen.
Für die Zersetzung der organischen Stoffe im biologischen Füllkörper sind aerobe Mikroorganismen von grösster Bedeutung. Ferner wäre noch das Verfahren zur Abwasserreinigung mit belebtem Schlamm" zu erwähnen, nach welchem Faulschlamm durch Luft oder mit Hilfe von Rührwerken durch das Abwasser getrieben wird. Die reinigende Wirkung ist den im Faulschlamm vorhandenen Mikroorganismen zuzuschreiben.
Die Reinigung von Abwässern nach dem Faulverfahren hat den grossen Nachteil, dass durch die anaerobe Spaltung der organischen Stoffe übelriechende Gase und Stoffe gebildet werden, zu deren Entfernung, soweit sie überhaupt möglich ist, kostspielige Lüftungseinrichtungen geschaffen werden müssen. Das Filtrationsverfahren arbeitet zwar geruchlos, doch sind gross angelegte und kostspielige Anlagen erforderlich, ohne dass bei stark verunreinigten Abwässern in allen Fällen eine genügende Reinigung durch Filtration zu erzielen wäre. Das Verfahren mit belebtem Schlamm führt zu grossen Mengen eines sehr dünnflüssigen Schlammes, der wieder ausgefault werden muss, wodurch auch bei diesem Verfahren alle Nachteile des Faulverfahrens in Kauf genommen werden müssen.
Ausserdem hat sich das Verfahren bisher nur bei dünnen städtischen Abwässern bewährt.
Von den Vorschlägen zur Verbesserung dieser Verfahren gehen verschiedenartige in der Richtung, die anaerobe Abwasserreinigung mit der aeroben in irgendeiner Weise zu kombinieren, z. B. so, dass das Abwasser in einer oder mehreren Stufen unter Abschluss von Luft (und Licht) gehalten wird, um das Wachstum anaerober Bakterien zu fördern, und in einer oder mehreren Stufen der Einwirkung von Luft (und Licht) ausgesetzt wird, um die für die Entwicklung aerober Organismen günstigen Bedingungen zu schaffen, wobei das aerobe Teilverfahren dem anaeroben vorangehen kann oder umgekehrt.
Andere bekannte Methoden für die Abwasserbehandlung bestehen in einer Frischwasserklärung, bei der gleichzeitig der sich ausscheidende Sink-und Schwimmschlamm einer biologisch-bakteriologischen Aufzehrung unterworfen wird (Schweizer Patentschrift Nr. 111793) oder in der Verwendung von belebtem Schlamm unter Voranschaltung einer bakteriellen Vorreinigung und Filtration (amerikanische Patentschrift Nr. 1392213).
Solche biologische Methoden haben sich aber im allgemeinen darauf beschränkt, die Zersetzung der Verunreinigungen den sich zufällig ansiedelnden Bakterien und sonstigen Mikroorganismen zu überlassen. Zur Unterstützung der biologischen Vorgänge war man allenfalls nur bestrebt, die den Zersetzungsprozess bewirkenden Mikroorganismen nach den Regeln der Physiologie zu kultivieren, also die äusseren Faktoren, Temperatur (Klima) und Nährstoffverhältnisse derart zu regeln, dass die günstigsten Bedingungen für die Entwicklung der Mikroorganismen sichergestellt sind. Später ist dann empfohlen worden, mit Mischkulturen zu impfen, welche für die Zersetzung der in den Abwässern enthaltenen. Kohlenhydrate und Eiweissstoffe geeignet sind und die allenfalls dem Bodensatz einer vorhergehenden Operation entnommen werden können.
Auch sollen sich nach Angabe von Awerkiew (Kossowicz, Einführung in die Myologie der Gebrauchs-und Abwässer", Verlag Gebrüder Borntrager, Berlin, 1913, S. 134) rein gezüchtete nitrifizierende Bakterien bei der Abwasserreinigung gut bewährt haben, wobei aber im übrigen die Entstehung der geeigneten Mikroorganismen von den zufälligen Verhältnissen abhängig blieb.
. Bei allen bekannten Verfahren hat es sich stets um eine auf der Symbiose vieler Kleinlebewesen beruhenden Zersetzung gehandelt, was nicht nur gegenseitige Unterstützung, sondern auch gegenseitige Hemmung der Entwicklung bedeutet und es unmöglich macht, die günstigsten Bedingungen für jeden der gemeinsam arbeitenden Mikroorganismen zu schaffen.
Die Erfindung beruht auf dem Gedanken, die Zersetzung der in Abwässern enthaltenen
Stoffe nach der metabiotischen Arbeitsmethode zu bewirken.
Das vorliegende Verfahren zur biologischen Reinigung von Abwässern besteht demgemäss im Wesen darin, dass der biochemische Abbau der vorhandenen Verunreinigungen je nach
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hergestellt werden, um das Optimum der biologischen Tätigkeit zu erzielen. Die verbrauchten und aus der Flüssigkeit entfernten Bakterien können regeneriert werden, indem man sie in einem Gefäss mit frischem kaltem Wasser in Gegenwart von sauerstoffabgebenden Salzen, wie z. B. von Kaliumpermanganat, unter Zufuhr von Luft oder von reinem Sauerstoff oder von sauerstoffhaltigen Gasen einige Zeit durcheinanderwirbelt.
Sind die verwendeten Bakterien so weit erschöpft, dass eine Regenerierung nicht mehr möglich ist, so können sie zu Kuchen gepresst werden und als Düngemittel Verwendung finden.
Die Vorteile dieses metabiotischen Verfahrens gegenüber den bekannten Verfahren, die die organische Substanz in symbiotischen Vorgängen zerlegen, sind sehr bedeutend. Erst durch das metabiotische Verfahren wird die Anwendung des Reinzuchtprinzipes auf die Abwasserreinigung ermöglicht und die vollkommene Ausnützung der spezifischen Fähigkeiten der Mikroorganismen erreicht. Das Verfahren gestattet es ferner, den Zersetzungsprozess planmässig zu beherrschen und in die gewünschten Bahnen zu lenken, wobei auch noch wertvolle Stoffe (z. B. organische Säuren, Ammoniak) aus den Abwässern gewonnen werden können.
Das Verfahren wird beispielsweise wie folgt durchgeführt : Stark verunreinigte Abwässer bis zu 15.000 mg Ealiumpermanganatverbrauch im Liter werden neutralisiert bis die Wasser- stoffionenkonzentration ungefähr zwischen Ph 6'8 bis 7-2 liegt und mit einer Reinzucht von stickstoffhaltige Verbindungen angreifenden Bakterienrassen, z. B. mit Mischzuchten von proteinabbauenden, albuminabbauenden und ammonifizierenden Bakterien versetzt. Während der Einwirkung der Bakterien wird dafür Sorge getragen, dass die Flüssigkeit mit Luft in innige Berührung kommt, sei es durch Einblasen von Luft oder von sauerstoffhaltigen Gasen, sei es durch Aufrühren und Mischen der Flüssigkeit. Die Menge der zugesetzten Bakterien hängt von der Art der Verunreinigungen des Abwassers und der Menge der stickstoffhaltigen Verunreinigungen ab.
Die Temperatur der Flüssigkeit soll zwischen 35 und 400 liegen, je konzentrierter das Abwasser ist, um so günstiger ist dies für die Entwicklung der Bakterien. Die Dauer der Belüftung richtet sich nach dem Gehalt des Abwassers an Eiweissstoffe und nach der Natur derselben. Die Belüftung wird solange fortgesetzt, bis eine Betriebskontrolle die Abwesenheit von Eiweissstoffen ergibt. Sie beträgt zwischen 2 und 12 Stunden. Das Abwasserwird dann durch ein kleines Absatzbecken, in welchem es von den Bakterien befreit wird, in ein zweites Misch- gefäss geleitet, in welchem es beispielsweise mit einer Reinzucht von dextrinangreifenden Bakterien und zuckerabbauenden Pilzen versetzt wird. Die Reaktion der Flüssigkeit kann in diesem Stadium sauer sein, doch wird durch die Neutralität der Flüssigkeit die Wirkung nicht beeinträchtigt.
Die Temperatur soll ungefähr die gleiche sein wie im ersten Mischgefäss. Die Aussaat der Reinkultur muss reichlich sein, da das Abwasser noch fremde Bakterien von der ersten biologischen Reaktion enthält und die in zweiter Reihe zugesetzen Bakterien von Anfang die Oberhand besitzen sollen. Enthält das Abwasser keine fetthaltigen Verunreinigungen, so kann es nach dem Passieren eines Absatzgefässes in einen Vorfluter gelassen werden. Sind fetthaltige Verunreinigungen vorhanden, so findet eine dritte Behandlung mit fettzersetzenden Bakterien oder Pilzen statt. Bei Abwässern der Spiritus-und Hefefabrikation ist die absolute Reinheit des biologischen Prozesses gewährleistet, da dieselben fast steril vom Brennapparat kommen. Bei Abwässern anderer Art muss man sich mit der Erreichung einer natürlichen Reinzucht durch starke Beimpfung begnügen.
Die geeigneten Bakterien können aus Humus und Sandfiltern isoliert und weitergezüchtet werden, so dass man mit der Zeit Bakterienrassen heranziehen kann. die für ein bestimmtes Abwasser besonders geeicht sind, wodurch die Wirksamkeit des Verfahrens noch erhöht wird.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur biologischen Reinigung von Abwässern, dadurch gekennzeichnet, dass der biochemische Abbau der vorhandenen Verunreinigungen je nach der Natur des Abwassers in eine Anzahl von aufeinanderfolgenden Teilverfahren zerlegt wird, welche zunächst den biochemischen Hauptgruppen der Verunreinigungen angepasst sind und weiter innerhalb der hiedurch bestimmten Teilverfahren entsprechend den biologischen Abbaustufen der biochemischen Hauptgruppen allenfalls noch in weitere Stufen unterteilt sein können, und dass
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einer natürlichen oder absoluten Reinzucht herangezogener) aerober oder anaerober Mikroorganismus zur Vor-oder Alleinherrschaft gebracht wird.