DE10226795A1

DE10226795A1 - Bio-treatment of waste water e.g. in carwashes, uses a hydrophobicized micronutrient-containing cereal extrudate as immobilization matrix for contaminant- degrading microorganisms

Info

Publication number: DE10226795A1
Application number: DE2002126795
Authority: DE
Inventors: Andreas Dipl.-Bio.-Chem. Benedix; Rolf Dipl.-Chem. Dr. Ilgner; Karl-Heinz Bständig; Gerhart Dipl.-Landw. Dr. Sittig
Original assignee: Baustoff Service Dessau GmbH; Baustoff-Service Dessau GmbH
Current assignee: Baustoff Service Dessau GmbH; Baustoff-Service Dessau GmbH
Priority date: 2002-06-15
Filing date: 2002-06-15
Publication date: 2004-01-08

Abstract

Biological waste water treatment is effected by use of hydrophobicized micronutrient-containing cereal extrudate which functions as an immobilization matrix for contaminant-degrading microorganisms and which is washed from the water.

Description

Es wurde bereits ein Verfahren zur Herstellung von biologisch abbaubaren Formteilen aus nativen Rohstoffen vorgeschlagen, bei dem Getreidemahlerzeugnissen Calciumcarbonat und Phosphorsäure als Schäumungsmittel zugegeben werden und die resultierenden Extrudate ausschließlich durch Verpressen in ein stabiles Formteil überführt wird ( DE 196 47 220 ).A process for the production of biodegradable molded parts from native raw materials has already been proposed, in which cereal ground products calcium carbonate and phosphoric acid are added as foaming agents and the resulting extrudates are converted into a stable molded part solely by pressing ( DE 196 47 220 ).

Weiterhin wurde die Herstellung und Anwendung von Maisextrudaten im Verpackungsmittelsektor bekannt ( US 576 6529 ).Furthermore, the production and use of maize extrudates in the packaging sector became known ( US 576 6529 ).

Ebenso wurde die Anwendung von Additiven zur Verbesserung der Produkteigenschaften bekannt ( JP 1001 5920 , DE 196 47 220).The use of additives to improve product properties has also become known ( JP 1001 5920 , DE 196 47 220).

Letztlich wurde die gemeinsame Verarbeitung von Papier und nativen Rohstoffen ( DE 431 76 91 ) sowie die Zugabe von Mineralien als Stabilisator bekannt ( DE 431 69 01 ).Ultimately, the joint processing of paper and native raw materials ( DE 431 76 91 ) and the addition of minerals known as stabilizers ( DE 431 69 01 ).

Ebenso sind Systemlösungen bekannt, die mittels physikalischer und aerober Abwasserreinigung arbeiten. Bekannt wurde die Bio-Classic-Systemreihe, die nach dem Biofilmverfahren arbeitet und auf dem Prinzip der biochemischen Stoffwandlung unter Einsatz von Luftsauerstoff beruht, wobei die Biologie einer Selbstinfektion überlassen bleibt.System solutions are also known who work using physical and aerobic wastewater treatment. The Bio Classic system series, which uses the biofilm process, became famous works on and on the principle of biochemical material conversion Use of atmospheric oxygen is based, leaving the biology to self-infection remains.

Bekannt wurden auch Abwasserrecycling-Anlagen in Modulbauweise. Diese umfassen eine Filtrationsstufe und eine vollbiologische Reinigungsstufe. Dabei wird als leistungsstarke Variante das Verfahren der getauchten und belüfteten Kunststoff-Festbettkörper favorisiert, was zu einer schnellen Regeneration der Betriebsfähigkeit einer solchen Anlage nach längeren Stillstandzeiten führen soll. Die eingesetzten Kunststoffkörper erfüllen lediglich die Funktion von Trägermaterial und haben keinerlei physiologische Wirkung.Wastewater recycling plants have also become known in modular design. These include a filtration level and one fully biological cleaning stage. Doing so is considered powerful Variant favors the method of immersed and ventilated plastic fixed bed bodies, resulting in rapid regeneration of operability such a system after a long time Lead to downtimes should. The plastic bodies used only fulfill the function of carrier material and have no physiological effect.

Nachteile dieser Vorschläge sind, daß der Prozeß der biochemischen Stoffwandlung, außer über den Sauerstoffeintrag, nicht beeinflußt werden kann. Ein Kippen der Biologie ist mit den herkömmlichen Methoden nicht abzufangen und bedeutet oftmals den Ausfall der Anlage über mehrere Tage. Deshalb ist es die Aufgabe der Erfindung ein Verfahren zur biologischen Abwasseraufbereitung vorzuschlagen, das diese Nachteile beseitigt.Disadvantages of these suggestions are that the Process of biochemical material conversion, except via the oxygen input, unaffected can be. Biology is tipping over with conventional ones Methods not to intercept and often means the failure of the system over several Days. Therefore, the object of the invention is a method for biological wastewater treatment proposing these disadvantages eliminated.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Einzelheiten der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.According to the invention, this object is achieved by the characterizing features of claim 1 solved. Further are advantageous embodiments and details of the invention Subject of the subclaims.

Wie in der Darlegung des Standes der Technik beschrieben, arbeiten die meisten biologischen Abwasserreinigungsverfahren mehr oder weniger nach dem Zufallsprinzip, d. h. eine direkte Einflußnahme auf die Intensität der Biologie ist über die bekannten Steuergrößen, wie Sauerstoffeintrag und pH-Wert, hinaus kaum möglich.As in the presentation of the stand Most biological wastewater treatment processes work according to the technology more or less at random, d. H. a direct influence on the intensity biology is over the known control parameters, such as Oxygenation and pH, hardly possible beyond.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren sollen diese Unzulänglichkeiten eliminiert werden.By the method according to the invention are supposed to address these shortcomings be eliminated.

Grundlage hierfür ist die Immobilisierung der Mikroorganismen auf einer Kohlenstoff- und Mineralstoffquelle, welche aus Getreideextrudaten besteht. Im Zusammenwirken mit einer Technologie der Abwassererführung, die eine hinreichende Verweildauer des Wassers im biologisch aktiven Teil der Aufbereitungsanlage ermöglicht, werden dabei folgende Effekte erzielt:

– hoch wirksame Reinigung des Abwassers
– Beeinflussung des Wachstums und der Stoffwechselintensität der Mikroorganismen durch gezieltes Feeding und damit Abkehr vom Prinzip der Zufallsbiologie
– Stabilisierung der biochemischen Prozesse gegenüber negativen Einflußgrößen
– Vermeidung von Umweltbelastungen durch den Wegfall der Entsorgung von herkömmlichen Anfallprodukten, wie z.B. Filterrückständen Die Matrix für die Immobilisierung der Mikroorganismen fungiert gleichzeitig als Nährstoffquelle. Getreideextrudate weisen ein teilaufgeschlossenes Kohlenstoffgerüst auf und sind daher ein idealer Wachstumsstimmulator. Werden diese Extrudate zusätzlich mit Mikronährstoffen, wie Spurenelementen und Vitaminen additiviert, kann ein den Anforderungen der Biologie angepaßtes Substrat bereitgestellt werden.

The basis for this is the immobilization of the microorganisms on a carbon and mineral source, which consists of grain extrudates. In cooperation with a technology of wastewater management, which enables a sufficient residence time of the water in the biologically active part of the treatment plant, the following effects are achieved:

- highly effective wastewater treatment
- Influencing the growth and metabolic intensity of the microorganisms through targeted feeding and thus turning away from the principle of random biology
- Stabilization of the biochemical processes against negative influencing factors
- Avoidance of environmental pollution through the elimination of the disposal of conventional waste products, such as filter residues. The matrix for the immobilization of the microorganisms also functions as a source of nutrients. Grain extrudates have a partially digested carbon structure and are therefore an ideal growth stimulator. If these extrudates are additionally additized with micronutrients such as trace elements and vitamins, a substrate adapted to the requirements of biology can be provided.

Überraschenderweise wurde aufgefunden, daß ein ausgeprägtes Diauxie-Verhalten der Mikroorganismen nicht stattfindet, sondern eine gleichwertige Metabolisierung von Wasserschadstoffen und C-Quellen in Form von Getreideextrudaten zu verzeichnen war.Surprisingly it was found that a pronounced Diauxie behavior of the microorganisms does not take place, but an equivalent metabolism of water pollutants and carbon sources was recorded in the form of grain extrudates.

Entscheidend für den Einsatz von Getreideextrudaten im wäßrigen Milieu ist die Herabsetzung von deren an sich äußerst hoher Wasserempfindlichkeit. Des wird durch die Einarbeitung von physiologisch unbedenklichen, biologisch abbaubaren Kunststoffen in Größenordnungen zwischen 10% und 30%, vorzugsweise 15%, realisiert.Crucial for the use of grain extrudates in an aqueous environment is the reduction of their extremely high sensitivity to water. This is achieved through the incorporation of physiologically harmless, biodegradable plastics in sizes between 10% and 30%, preferably 15%, realized.

Die so präparierten Getreideextrudate werden in doppelwandige Kaskadenelemente eingebracht. Die einzelnen Kaskadenstufen, deren Anzahl und Größe nach der entsprechenden Kapazität der Aufbereitungsanlage ausgelegt sein müssen, sind gegenüberstehend angebracht. Somit wird die hinreichende Verweilzeit des Wassers im biologisch aktiven Teil der Anlage gesichert, die Anreicherung mit Luftsauerstoff wird durch das Kaskadenprinzip an sich gewährleistet.The grain extrudates prepared in this way are introduced into double-walled cascade elements. The individual cascade levels, the number and size of which must be designed according to the corresponding capacity of the processing plant, are attached opposite. This ensures the sufficient residence time of the water in the biologically active part of the system, the enrichment with atmospheric oxygen is ensured by the cascade principle ensures itself.

Das Trägermaterial kann sich einerseits einer Selbstinfektion überlassen werden oder aber mit aus der Aufbereitungsanlage gewonnenen Mikroorganismen beimpft werden.The carrier material can on the one hand left to self infection or with microorganisms obtained from the processing plant be inoculated.

Dies bietet den Vorteil einer Startinfektion mit bereits weitgehend adaptierten und dem Milieu angepaßten Organismen. Durch die Verwendung der oben beschriebenen Matrix, die in der Anlauf- und exponentiellen Phase die Funktion eines Wachstumsstimmulators übernimmt, wird eine hohe Teilungsrate der Population erzielt. Die poröse Beschaffenheit des Trägermaterials erlaubt die Immobilisierung einer großen Mikroorganismenzahl und gewährleistet damit eine ausgedehnte, biologisch aktive Oberfläche. Durch die Möglichkeit der Ergänzung von Trägermaterial während des Prozeßverlaufes erfolgt bei gleichzeitigem Feeding eine Adaption des biologisch aktiven Teils der Reinigungstechnologie unter wechselnden Anforderungen an die Anlagenkapazität.This offers the advantage of starting infection with organisms already largely adapted and adapted to the environment. By using the matrix described above, which is described in the and exponential phase takes over the function of a growth stimulator, a high division rate of the population is achieved. The porous nature of the carrier material allows the immobilization of a large number of microorganisms and guaranteed thus an extensive, biologically active surface. Due to the possibility of complement of carrier material while the course of the process there is an adaptation of the biological with simultaneous feeding active part of cleaning technology under changing requirements to the plant capacity.

Für den Betreiber gestaltet sich die Technologie ohne Mehraufwand gegenüber herkömmlichen Verfahren bei erhöhter Sicherheit in der biologischen Reinigungsstufe sowie Kostenersparnissen bei der Entsorgung von Rückständen.For the technology is designed for the operator without any additional effort compared to conventional technology Procedure for increased Safety in the biological cleaning stage as well as cost savings in the disposal of residues.

Nachfolgend soll die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher beschrieben werden.The invention is intended to be explained below of embodiments described in more detail become.

Mittels eines Kurzschneckenextruders werden geschäumte Extrudate aus folgender Ausgangsmischung hergestellt:
55% Roggenschrot
30% Weizengrieß
10% acetylierte Stärke
5% Polyamid A short screw extruder is used to produce foamed extrudates from the following starting mixture:
55% rye meal
30% wheat semolina
10% acetylated starch
5% polyamide

Die so gewonnenen Extrudate werden in die Hohlräume von Kaskadenstufen eingebracht. Die einzelnen Kaskadenstufen bestehen aus verzinktem Blech oder Edelstahl und sind nach oben hin durch Lochblech oder Gaze abgeschlossen. Die Länge beträgt 750 mm, die Breite 150 mm und die Höhe 50 mm.The extrudates obtained in this way are into the cavities introduced by cascade levels. The individual cascade levels exist made of galvanized sheet metal or stainless steel and are through to the top Perforated sheet or gauze completed. The length is 750 mm, the width is 150 mm and the height 50 mm.

Die einzelnen Kaskadenstufen können sowohl gerade als auch geschwungene Form aufweisen. Es werden 5 Kaskadenstufen gegenständig und mit einem Abstand von 100 mm übereinander in einem Behälter angeordnet. Zum Zwecke einer Infektion mit, an das Milieu der Abwasseraufbereitungsanlage bereits adaptierten Mikroorganismen, werden die Kaskaden mit sauerstoffangereicherten Wasser aus der Aufbereitungsanlage durchfeuchtet. Nach 24 Stunden hat sich an der Oberfläche der Extrudate eine entsprechende Mikroflora entwickelt, so daß nun mit dem kontinuierlichen Durchströmen der Kaskaden begonnen werden kann.The individual cascade levels can both straight as well as curved shape. There are 5 cascade levels to constantly and arranged at a distance of 100 mm above one another in a container. For the purpose of infection with the environment of the wastewater treatment plant already adapted microorganisms, the cascades are enriched with oxygen Water from the treatment plant soaked. After 24 hours has on the surface the extrudates developed a corresponding microflora, so that now with the continuous flow the cascades can be started.

Das zu reinigende Wasser durchfließt die Kaskadenstufen und umspült dabei die Extrudate. Dadurch kommt es einerseits zu einer mechanischen Filtration, andererseits findet eine metabolische Umsetzung der Schadstoffe durch die Mikroorganismen statt. Nach einer Standzeit von 3 bis 4 Wochen, in Abhängigkeit von Belastung des Wassers, werden die Kaskadenstufen neu befällt, bzw. alternierend gegen neu befüllte ausgetauscht.The water to be cleaned flows through the cascade stages and washed around doing the extrudates. On the one hand, this leads to a mechanical Filtration, on the other hand, takes place a metabolic conversion of the pollutants held by the microorganisms. After a standing time of 3 to 4 weeks, depending of water pollution, the cascade levels are reinstated, or alternating against newly filled replaced.

Die Wasserqualität kann vor und nach der beschriebenen Behandlung wie folgt charakterisiert werden: Beispiel 1

Beispiel II

The water quality before and after the treatment described can be characterized as follows: example 1

Example II

Claims

Process for biological wastewater treatment, characterized in that hydrophobized, with micronutrients additive cereal extrudates act as an immobilization matrix for pollutant-degrading microorganisms and are washed around by the water to be cleaned.

A method according to claim 1, characterized in that the Grain extrudates through a foaming Extrusion processes are made.

A method according to claim 1 to 2, characterized in that the grain extrudates from corn, rye, wheat, triticale or barley or consist of combinations of these cereals.

A method according to claim 1, characterized in that the Extrudate water repellant from biodegradable additives , preferably made of biodegradable plastics become.

A method according to claim 1 and 4, characterized in that the extrudates the hydrophobizing agents in the order of 1 to 30%, preferably 15%.

A method according to claim 1, 4 and 5, characterized in that that about the proportion of water repellents in the extrudate, its temporary water resistance is determined.

A method according to claim 1, characterized in that in the Extrudate additional Micronutrients incorporated can be.

A method according to claim 1 and 7, characterized in that the extrudates as immobilization matrix for harmful microorganisms serve.

A method according to claim 1 to 8, characterized in that the water to be cleaned over Cascades and / or filters performed which contain the immobilization matrix.

A method according to claim 1 to 9, characterized in that the water flow preferably done by gravity.

A method according to claim 1 to 10, characterized in that the application areas of the process in wastewater treatment plants, preferably in car washes or in the home or municipal area lie.

A method according to claim 1 to 11, characterized in that the extrudates by self-infection or by targeted infection are colonized with the microorganisms.

A method according to claim 1 to 12, characterized in that the extrudates act as a growth stimulator and a high population density enable.

A method according to claim 1 to 13, characterized in that the extrudates as a natural immobilization matrix Degradation by the microorganisms are subject and accumulating residues are easily compostable.