DE2544099A1

DE2544099A1 - Verfahren zur behandlung von fluessigkeit mit biologisch abbaubarem material

Info

Publication number: DE2544099A1
Application number: DE19752544099
Authority: DE
Inventors: Martin Bailey; David Albert Hines; John Clark Ousby; Frank Cornelius Roesler
Original assignee: Imperial Chemical Industries Ltd
Current assignee: Imperial Chemical Industries Ltd
Priority date: 1974-10-03
Filing date: 1975-10-02
Publication date: 1976-04-22
Also published as: JPS53133960A; NL7511596A; FR2286797A1; NO753315L; SE7511064L; CA1054729A; IT1043078B; JPS6139118B2; FR2286797B3; DD120639A5; JPS5163556A; AU8528775A; IN142360B

Description

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TlEDTKE - DÜHLING " tVU^iHE Dipl.-Ing. Tiedtke

Dipl.-Chem. Bühling Dipl.-Ing. Kinne

8 München 2, Postfach 202403 Bavariaring 4

Tel.: (0 89) 53 96 53 - 56

Telex: 5 24845 tipat

cable: Germaniapatent München

2. Oktober 1975

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27537/27671

IMPERIAL CHEMICAL INDUSTRIES LIMITED London, Großbritannien

Verfahren zur Behandlung von Flüssigkeit mit biologisch abbaubarem Material

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Behandlung von Flüssigkeiten, die biologisch abbaubares Material gelöst und/oder suspendiert mitführen bzw. enthalten und insbesondere auf ein Verfahren zur Behandlung von Abwasser, d.h. von Flüssigkeiten die biologisch abbaubare Abfälle mitführen, zu denen alle Typen von biologisch abbaubaren Haushalts- und Industrieabfällen gehören, wie z.B. normale Haushaltsabfälle bzw. -abwasser und Abwasser von landwirtschaftlichen Betrieben, Nahrungsmittelfabriken und anderen solche Abfälle oder Abwässer erzeugenden Industrien.

Die allgemein angewandten Verfahren zur Abwasserbe-

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Deutsche Bank (München) Kto. 51/61070 Dresdner Bank (München) Kto. 3939844 Postscheck (Müncher) Kto. 670-43-804

handlung umfassen im wesentlichen eine einleitende Behandlung nach physikalischen Verfahren wie Sieben und Entsanden zur Entfernung von grobem und schwerem Material , woran sich eine weitere Behandlung unter Anwendung biologischer Methoden zur Entfernung organischer Materialien anschließt. Soweit sich die vorliegende Erfindung mit der Behandlung von Abwasser befaßt, bezieht sie sich auf die weitere Behandlung unter Anwendung biologischer Verfahren.

Gemäß der Erfindung wird ein Verfahren zur Behandlung von biologisch abbaubares Material in Lösung und/oder Suspension mitführender bzw. enthaltender Flüssigkeit vorgeschlagen, bei dem ein sauerstoffhaltiges Gas (wie nachfolgend definiert) in die Flüssigkeit eingeführt und eine Kultur von Mikroorganismen darin aufrechterhalten wird, wobei die Bedingungen derart sind, daß für eine Zeitdauer zumindest ein Teil der Flüssigkeit einer geringen DOT (Sauerstoffspannung des gelösten Sauerstoffs wie nachfolgend definiert) und/oder zumindest ein Teil der Flüssigkeit einer hohen DOT unterworfen wird, wodurch das Verhältnis von Kohlendioxid zum in der Kultur erzeugten Zellmaterial während des Verfahrens zunimmt, wobei die Zeitdauer, in der irgendein Teil der Flüssigkeit einer geringen oder hohen DOT unterworfen wird, ausreichend kurz ist und ebenfalls eine Zeitdauer existiert, in der

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dieser Teil der Flüssigkeit einer DOT zwischen niedriger und hoher DOT derart unterworfen wird, daß die Mikroorganismen nicht in einer solchen Weise angegriffen werden, daß eine wesentliche Schädigung ihrer Funktion im Behandlungsverfahren zu verzeichnen wäre.

Der Ausdruck sauerstoffhaltiges Gas soll molekularen Sauerstoff oder irgendeine gasförmige Mischung, wie Luft, bedeuten, die molekularen Sauerstoff enthält.

Mit DOT (Sauerstoffspannung des gelösten Sauerstoffs) wird der Sauerstoffpartialdruck in der Flüssigkeit bezeichnet. In diesem Zusammenhang wird auf Maclennan und Pirt, J. Gen. Microbiol., 4£ (1966) 286-302, insbesondere Seite 290, verwiesen.

In einer Zone hoher DOT beträgt die DOT zweckmässigerweise zumindest 450 Millibar und liegt vorzugsweise im Bereich von 1000 bis 1350 Millibar. Sie kann jedoch darüber liegen und beispielsweise bis zu 2000 Millibar betragen.

In einer Zone von geringer DOT ist die DOT zweckmäßigerweise geringer als 60 Millibar, vorzugsweise geringer als 30 Millibar und speziell geringer als 10 Millibar und beispielsweise gleich Null oder praktisch gleich Null.

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Wenn im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens eine Zunahme der Kohlendioxidproduktion durch die Kultur auftritt, wird eine entsprechende Zunahme der Sauerstoffausnutzung zu verzeichnen sein.

Die Periode oder Zeitdauer, in der irgendein Teil der Flüssigkeit einer geringen DOT unterworfen wird, ist zweckmäßigerweise nicht länger als 5 Minuten, vorzugsweise nicht langer als 1 Minute und insbesondere nicht länger als 30 Sekunden. Die Zeitdauer, in der irgendein Teil der Flüssigkeit einer hohen DOT unterworfen wird, kann zweckmäßigerweise nicht länger als 10 Minuten sein, jedoch ist sie vorzugsweise nicht langer als 5 Minuten und insbesondere nicht langer als 3 Minuten. Die Flüssigkeit wird also vorzugsweise einem Schock niedriger und/oder hoher DOT oder einer Serie von solchen Schocks ausgesetzt, wobei die DOT der Flüssigkeit, während diese keinem Schock unterliegt, also beispielsweise anschließend an jeden Schock,auf einem mittleren Pegel zwischen niedriger und hoher DOT liegt. Die Perioden bzw. Zeitdauern, in denen irgendein Teil einer geringen oder hohen DOT ausgesetzt wird, sollten nicht so lang sein, daß die Mikroorganismen in der Weise beeinflußt werden, die von wesentlichem Nachteil für ihre Funktion im Behandlungsverfahren wäre, beispielsweise durch "Ermutigung" zur Entwicklung unterschiedlicher Mikroorganismen, die beim Behandlungsverfahren schädlich wären oder durch Vernichtung von Mikroorganismen,

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die beim Verfahren von Nutzen sind, in einem solchen Ausmaße, daß eine effektive Behandlung der Flüssigkeit nach dem Verfahren nicht länger durchgeführt werden kann.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann durchgeführt werden, indem man ein sauerstoffhaltiges Gas in Intervallen einführt oder durch Variation der Geschwindigkeit der Einführung von solchem Gas in die biologisch abbaubares Material mitführende Flüssigkeit in einem Behälter, wodurch eine Änderung der DOT mit der Zeit unter Ausbildung von Zonen niedriger und/oder hoher DOT in der Flüssigkeit verursacht wird.

Vorzugsweise wird das sauerstoffhaltige Gas jedoch in einen Flüssigkeitsstrom eingeführt, wodurch eine Variation der DOT in der Flüssigkeit längs ihres Strömungsweges herbeigeführt wird. Die Flüssigkeit kann durch eine Reihe oder Serie von miteinander verbundenen Zonen strömen, wobei das Gas in eine oder mehrere der Zonen oder zwischen diesen eingeführt wird. Das erfindungsgemäße Verfahren ist für Anwendungen besonders geeignet, wo die Flüssigkeit, wie es in den mit der vorliegenden Anmeldung in Zusammenhang stehenden GB-Patentanmeldungen Nr. 23328/73 und 53921/73 der Anmelderin beschrieben ist, in einem System im Kreislauf geführt wird, das einen Abschnitt mit abwärts gerichteter Strömung (nachfolgend als abwärtsführender Teil bezeichnet) und einen Abschnitt mit aufwärts gerichteter Strömung (nachfolgend als aufwärtsführender Teil

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bezeichnet) umfaßt, die miteinander an ihren oberen und unteren Enden in Verbindung stehen, wobei ein sauerstoffhaltiges Gas in die Flüssigkeit bei ihrem Durchgang durch den abwärtsfUhrenden Teil eingeführt wird. Wenn das Gas in strömende Flüssigkeit eingeführt wird, kann ein Kreislauf auftreten, wobei beispielsweise irgendein besonderer Teil der Flüssigkeit 10mal, vorzugsweise 20-bis 40mal im Kreislauf rUckgeführt werden kann.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist besonders nützlich als eine Stufe bei der biologischen Behandlung von Abwasser, d.h. als BelUftungs- und/oder Faulstufe bzw. -stufen dieser Behandlung und der Rest der vorliegenden Beschreibung bezieht sich auf eine solche Abwasserbehandlung unter Anwendung des Systems der bereits genannten GB-Patentanmeldungen Nr. 23328/73 und 53921/73 der Anmelderin.

Bei der Abwasserbehandlung nach dem erfindungsgemässen Verfahren unter Anwendung des Systems nach den soeben genannten,GB-Patentanmeldungen wird die Zulieferung (d.h., die Einspeisungsgeschwindigkeit und-stelle bzw. -stellen) von sauerstoffhaltigem Gas zu dem im System umlaufenden Abwasser derart kontrolliert, daß im Abwasser anwesende Mikroorganismen (hauptsächlich Bakterien und bakterlophage Organismen - üblicherweise Protozoen) bei ihrem Umlauf

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im System ausgeprägten Änderungen der DOT und zumindest einer Zone niedriger und/oder (einer Zone) hoher DOT untervrorfen werden.

Bei dem System nach den genannten GB-Patentanmeldungen Nr. 23328/73 und 53921/73 können der abwärtsführende und aufwärtsführende Teil irgendeine geeignete und beispielsweise kreisförmige oder halbkreisförmige Querschnittsform aufweisen. Sie können extern zueinander angeordnet sein, jedoch sind sie vorzugsweise innerhalb einer einzelnen (vorzugsweise zylindrischen) Struktur angeordnet, die durch eine Trennwand oder Trennwände innen unterteilt ist oder der abwärtsführende Teil kann durch ein Rohr innerhalb des Gerüstrohres gebildet werden, wobei der äußere Zwischenraum den aufwärtsführenden Teil bildet. Eine breite Vielfalt von geometrischen Anordnungen ist möglich. Das System kann eine Mehrzahl von aufwärts- und/oder abwärtsführenden Teilen umfassen, wie z.B. zwei abwärtsführende Teile kombiniert mit einem einzelnen aufwärtsführenden Teil, die alle innerhalb der gleichen Struktur angeordnet sind.

Zweckmäßigerweise gelangt das Abwasser - bei Bedarf nach einer Anfangsbehandlung - in ein Becken, in dem eine Gasfreisetzung oder -abgabe während der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgen kann. Der abwärts-

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führende Teil und der aufwärtsführende Teil erstrecken sich unterhalb des Niveaus der Basis des Beckens. Das heißt, wenn das Becken auf dem Erdboden oder unterhalb des Erdbodens angeordnet ist, bildet die den aufwärtsfUhrenden Teil und abwärtsführenden Teil enthaltende Struktur einen (vorzugsweise zylindrischen) Schacht, der sich in den Boden hinein erstreckt. Der Schacht kann sich an einer Stelle außerhalb des Beckens in den Boden hinein erstrecken,jedoch befindet er sich vorzugsweise darunter, wobei die oberen Enden des aufwärtsführenden Teilsund des abwärtsführenden Teils in das Becken münden. In einigen Fällen reicht der abwärtsführende Teil über das Abwasserniveau im Becken. In solchen Fällen erstreckt sich Jedoch der abwärtsführende Teil über einen Hauptanteil seiner Länge unterhalb des Niveaus der Basis des Beckens. In diesen Fällen mündet das obere Ende des aufwärtsführenden Teils im Becken bzw. in das Becken hinein, während das obere Ende des abwärtsführenden Teils Über eine Leitung mit dem Abwasser im Becken in Verbindung steht.

Zweckmäßigerweise reicht das System zumindest 40 m vertikal'unter das Abwasserniveau im Becken, jedoch vorzugsweise 80 m oder mehr, insbesondere 150 bis 300 m nach unten. Die gesamte effektive Querschnittsflache des aufwärtsführenden Teils oder der aufwärtsfUhrenden

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Teile Ist vorzugsweise gleich derjenigen des abwärtsführenden Teils oder der abwärtsführenden Teile oder größer. Zweckmäßigerweise liegt das Verhältnis der gesamten effektiven Querschnittsfläche des aufwärtsführrenden Teils oder der aufwärtsführenden Teile zu derjenigen des abwärtsfUhrenden Teils oder der abwärtsführenden Teile im Bereich von 1:1 bis 2:1.

Für die Umwälzung des Abwassers im System können irgendwelche geeigneten Mittel verwendet werden. Sehr zweckmäßig kann jedoch zusätzlich zur Kontrolle der DOT die Einführung des sauerstoffhaltigen Gases in das System zur Erzeugung einer FlUssigkeitszirkulation im System ausgenutzt werden.

Zweckmäßigerweise wird das sauerstoffhaltige Gas (vorzugsweise Luft) sowohl in den abwärtsführenden Teil als auch in den aufwärtsführenden Teil eingeführt. Vorzugsweise findet die Gaseinführung in die beiden Kammern an Stellen von gleichem hydrostatischen Druck statt. Das heißt, da der obere Abschnitt des aufwärtsführenden Teils einen größeren Anteil Gasblasen enthalten wird als der obere Abschnitt des abwärtsführenden Teils (der wenig oder praktisch kein Gas enthalten wird), ist die Stelle der Gaseinführung in den aufwärtsführenden Teil vorzugsweise etwas niedriger als diejenige der Gaseinführung in den abwärtsführenden Teil. In der Praxis ist es jedoch

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ausreichend, wenn die Gaseinführung in beide Kammern in praktisch gleichem Abstand unter dem Abwasserniveau im Becken erfolgt. Das Gas kann dann beiden Einführungsstellen mit demselben Kompressor zugeliefert werden, wobei die Mengenverhältnisse der Einführung in den aufwärtsführenden Teil bzw. abwärtsführenden Teil durch Ventile kontrolliert werden.

Vorzugsweise wird Gas in beide Kammern an einer Stelle zwischen dem 0,1 bis 0,4-Fachen ihrer Gesamtlänge unterhalb des Abwasserspiegels im Becken, d.h. 15 bis 120 m darunter, wenn sich das System 150 bis 300 m unter dieses Niveau erstreckt, eingeführt. Vorzugswelse findet diese GaseinfUhrung an einer Stelle statt, die mehr als 20 m unter dem Abwasserspiegel im Becken liegt, obgleich.natürlich eine Einführung bei weniger als 20 m unter dem Niveau erfolgen kann.

Während des Anfahrens des Systems wird das gesamte oder meiste sauerstoffhaltige Gas in den aufwärtsführenden Teil eingeführt, so daß dessen oberer Abschnitt als ein Luftheber bzw. eine Mammutpumpe wirkt. Nach Ablauf der anfänglichen Anfahrperiode, wenn das Abwasser mit einer geeigneten Geschwindigkeit von z.B. mindestens 0,8 m/s im abwärtsführenden Teil befriedigend umgewälzt wird, kann der Anteil des dem abwärtsführenden Teil zugelieferten Gases beträchtlich erhöht werden, vorzugsweise bis auf zu-

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mindest 50 % und in einigen Fällen so weit, bis alles Gas zum abwärtsfUhrenden Teil zugeliefert wird. Das Abwasser im System kann dann unter diesen Bedingungen kontinuierlich umlaufen.

Wenn das Verfahren nach der einleitenden Anfahrperiode in stetigem Betrieb durchgeführt wird, werden in den abwärtsführenden Teil eingeführte Gasblasen durch das umlaufende Abwasser rasch abwärts in Bereiche höheren Druckes befördert und ihre Größe nimmt ab. Schließlich werden in den unteren Bereichen einer tief eingelassenen Apparatur viele der Blasen im Abwasser vollständig absorbiert. Wenn das Abwasser (dann) im aufwärtsführenden Teil aufsteigt, treten die Blasen zunächst wieder in Erscheinung und wachsen dann an. Wenn man also Luft in irgendeiner geeigneten Niveauhöhe unter dem "Kopfniveau¹· des Systems in den abwärtsführenden Teil einführt, wird der aufwärtsfUhrende Teil als Gesamtheit mehr Gasblasen enthalten, als der abwärtsführende Teil und das System fährt fort, als Mammutpumpe zu funktionieren, selbst wenn die Gesamtheit des Gases oder ein Hauptteil in den abwärtsführenden Teil eingeführt wird. Tatsächlich ist nach einsetzender Zirkulation und Abwärtsförderung von in den abwärtsführenden Teil eingeführten Gasblasen mit einer geeigneten Geschwindigkeit von beispielsweise mehr als 0,8 m/s der Effekt der Gaseinführung in den ab-

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wärtsführenden Teil dem Effekt von irgendwelchem in den aufwärtsführenden Teil eingeführten Gas bezüglich des Zirkulationsantriebs durch die beiden Kammern zu addieren.

Während der Behandlung wird das Abwasser im allgemeinen eine Vielzahl von Umläufen im System durchmachen, wobei ein vollständiger Umlauf im allgemeinen zwischen 2 und 8 Minuten, je nach den Abmessungen des Systems, in Anspruch nehmen wird. Die Gesamtdauer der Behandlung wird davon abhängen, ob sie als Belüftungsstufe oder Faulstufe dient. Im ersteren Falle wird die Zeitdauer, über die das Abwasser umgewälzt wird, im allgemeinen 0,25 bis 4 Stunden bei "schwachem" Abwasser (mit geringer Schmutzbeladung) betragen; sie kann Jedoch bei stärkerem Abwasser langer sein und im letzteren Falle wird sie langer sein und z.B. 2 bis 30 Tage dauern, Je nach der Geschwindigkeit, mit der Abwasser zur Anlage zugeliefert wird.

Schätzungsweise kann das erfindungsgemäße Verfahren am zweckmäßigsten durchgeführt werden mit einem in den Boden eingelassenen, beispielsweise mit Beton ausgekleideten tiefen Schacht, der die Außenwand für den darin angeordneten abwärtsführenden und aufwärtsführenden Teil bildet.

Die erwünschten DOT-Werte an verschiedenen Punkten

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rund um das System hängen davon ab, ob die Erfindung in der Belüftungs- oder Faulstufe der Abwasserbehandlung angewandt wird. Der Hauptbereich niederer DOT befindet sich jedoch vorzugsweise am oberen Ende des abwärtsführenden Teils über der Stelle, an der dieser Zweig mit Gas beliefert wird. Eine andere bevorzugte Zone niederer DOT befindet sich im aufwärtsführenden Teil unmittelbar unter der Stelle, an der das Gas in diesen Zweig eingespeist wird. Die bevorzugte Zone hoher DOT liegt im abwärtsführenden Teil unter der Stelle, an der dieser Zweig mit Gas beliefert wird. Bevorzugte DOT-Werte rund um das System variieren innerhalb der folgenden Bereiche und die Geschwindigkeit der Einführung von sauerstoffhaltigem Gas in das System, wenn das Abwasser befriedigend umläuft, wird zweckmäßigerweise so kontrolliert, daß DOT-Werte innerhalb dieser Bereiche erhalten werden (siehe auch Fig. 3 der angefügten Zeichnungen):

Oberes Ende des abwärtsführenden Teils (über 30 bis 0 Millibar den Sprenklern) nach unten zu abnehmend;

Unterer Abschnitt des abwärtsführenden Teils (von der Stel- O bis 1000 Millibar le über den Sprenklern) nach unten zunehmend;

Unterer Abschnitt des aufwärt sf uhr enden Teils (bis zur Stelle unter einem ggf. vor- 1000 bis 0 Millibar handenen Sprenkler) nach oben zu abnehmend;

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Oberes Ende des aufwärtsführenden Teils (von unterhalb eines ggf. anwesenden O bis 30 Millibar Sprenklers) nach oben zunehmend;

Diese DOT-Werte werden lediglich als Beispiele genannt.

Nach Wunsch, kann die DOT an zumindest einer Stelle im System gemessen und die Ergebnisse dieser Messung oder Messungen dazu verwendet werden, die Zulieferung von sauerstoffhaltigem Gas zu kontrollieren. DOT-Messungen können mit Sonden durchgeführt werden; beispielsweise kann eine Sauerstoffelektrode etwa eine mit einer Membran bedeckte galvanische Sonde umfassen, für die die Mackereth-Elektrode ein typisches Beispiel ist oder eine mit einer Membran bedeckte amperometrische Sonde wie eine Clerk-Elektrode. Zweckmäßigerweise können diese Sonden zu den oberen Enden des aufwärtsfUhrenden und/oder abwärtsführenden Teils hin, insbesondere in Nachbarschaft zu den Sprenklern angeordnet sein, durch die sauerstoffhaltiges Gas eingespeist wird (beispielsweise 20 bis 50 m von diesen^üblicherweise in Strömungsrichtung vor dem Sprenkler). Wenn sauerstof fhaltiges Gas sowohl dem abwärtsführenden als auch dem aufwärt sführenden Teil zugeliefert wird, werden die DOT-Sonden vorzugsweise so angeordnet, daß sich eine über dem Sprenkler im abwärtsführenden Teil und die andere unter dem Sprenkler im aufwärtsführenden Teil befindet. Wenn sauerstoff haltiges Gas allein dem abwärtsführenden Teil zugeliefert wird, d.h.

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praktisch kein Gas in den aufwärtsfUhrenden Teil eingespeist wird, sind die DOT-Sonden am Kopf des abwärtsführenden Teils und nach Wunsch, auch am Kopf des aufwärtsführenden Teils angeordnet.

Bei Bedarf kann der abwärtsführende Teil oder der aufwärtsführende Teil Hilfssprenkler für ein "Zutröpfeln" geringer Mengen von sauerstoffhaltigem Gas in das System, falls und wenn nötig, aufweisen. Zweckmäßigerweise ist ein Hilfssprenkler am Kopf des abwärtsführenden Teils angeordnet .

Die DOT hat eine tiefgreifende Wirkung auf die Selektion der Mikroorganismen, die im Abwasser während der Behandlung gedeihen. Eine sorgfältige Auswahl der Höhe dieses Faktors und seines Variationsgrades rund um das System verursacht eine Selektion einer ideal für die Abwasserbehandlung geeigneten Mikroorganismen-Population. Eine besondere Auswahl ermöglicht eine Selektion einer starken Population von Nitrifikations-Bakterien, die zu einer guten Stickstoffumwandlung bzw. Nitratbildung im Abwasser führt. Die Auswahl von Bedingungen variiert zwischen der Belüftungsstufe und der Faulstufe und unterscheidet sich auch je nachdem, ob die Bildung eines aufschwimmenden Schlamms oder eines sich absetzenden Schlamms gewünscht wird.

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Hohe DOT-Werte ermöglichen die Ausbildung und Aufrechterhaltung von hohen Mikroorganismen-Konzentrationen und verursachen eine gewisse Entkopplung von oxidativer Phosphorylierung mit dem Ergebnis einer Oxidation grösserer Mengen an Kohlenstoff zu CC^ und weniger Zellen unter Verminderung der Schlammbildung. In ähnlicher Weise wird auch dadurch, daß man die Mikroorganismen kurzen Perioden von geringer. DOT aussetzt, eine erhöhte COp-Produktion verursacht.

Die für eine Reaktion der Mikroorganismen auf Änderungen der DOT benötigte Zeit ist veränderlich, jedoch üblicherweise geringer als die Zirkulationszeit rund um das System. Einige Ansprechtypen benötigen Sekunden, während andere, die Rückkopplungskontrollmechanismen in den Stoffwechselbahnen aufweisen, Minuten beanspruchen. Einige Ansprechtypen können Tage benötigen, je nach der Wachstumsgeschwindigkeit der Mikroorganismen, wenn dadurch eine Mutanten-Selektion resultiert. Dazwischenliegende Ansprechzeiten sind bekannt, wo ein Zurückdrängen oder eine Induzierung von Enzymsynthesen Stunden in Anspruch nimmt.

Nachfolgend wird die Erfindung an Hand der angefügten Zeichnungen erläutert; es zeigen:

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Fig. 1 bis 4

Beispiele für geeignete DOT-Profile in Systemen, wie sie in den Figuren 5 und 6 gezeigt sind und

Fig. 5 und 6

schematische Schnittdarstellungen von Systemen, in denen das erfindungsgemäße Verfahren durchgeführt werden kann.

Die Figuren 1 bis 4 zeigen vier unterschiedliche DOT-Profile, d.h. Diagramme für die Variation von DOT rund um das System, wie es in Fig. 5 bzw.6 gezeigt ist. In diesen Diagrammen sind die DOT-Profile in den aufwärtsführenden Teilen durch aufwärts gerichtete Pfeile angedeutet und für die abwärtsführenden Teile durch abwärts gerichtete Pfeile. Die Höhe der DOT wird in den Zeichnungen durch (relative) Abzissenwerte angedeutet. Auf diese Weise werden Änderungen der DOT rund um das System veranschaulicht. Die Sprenklerpositionen sind durch gestrichelte Linien angedeutet. Sauerstoffhaltiges Gas wird in das System gemäß den Figuren, wie folgt, eingeperlt:

Fig. 1 : In den abwärtsführenden Teil an einer Stelle; Fig. 2 : In den abwärtsführenden Teil an zwei Stellen;

Fig. 3 : In den abwärtsführenden Teil und aufwärtsführenden Teil in gleicher Höhe;

Fig. 4 : In den abwärtsführenden Teil und aufwärtsführenden Teil in gleicher Höhe.

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Die Bereiche niedriger DOT sind in den folgenden Positionen:

Fig. 1 : Im abwärtsführenden Teil über dem Sprenkler;

Fig 2 : Im oberen Abschnitt des aufwärtsführenden Teils Im abwärtsführenden Teil über dem oberen Sprenkler;

Fig. 3 : Im aufwärtsführenden Teil unter dem Sprenkler Im abwärtsführenden Teil über dem Sprenkler;

Fig. 4 : Im aufwärtsführenden Teil unter dem Sprenkler.

Die Hauptbereiche hoher DOT befinden.sich in allen Fällen im abwärtsführenden Teil unter dem Sprenkler (d.h., dem unteren Sprenkler in Fig. 2).

In der in Fig. 5 gezeigten Vorrichtung sind Sprenkler (bzw. Gasverteiler) 16 und 17 im abwärtsführenden Teil 14 und aufwärtsführenden Teil 15 angeordnet und beide mit dem Kompressor 18 verbunden. Die Gasströmung zum aufwärtsführenden Teil 15 und abwärtsführenden Teil 14 wird durch Ventile 19 bzw. 20 kontrolliert. Der Betrieb der Ventile 19 und 20 wird durch einen Geber (Aktivator) 21 kontrolliert, der mit dem Strömungsgeschwindigkeitsmesser 22 verbunden ist, der zum oberen Ende des abwärtsführenden Teils 14 hin angeordnet ist. Bei dieser Vorrichtung sind der abwärtsführende Teil 14 und der aufwärtsführende Teil 15 in getrennten Schächten unter dem Erdniveau A-A angeordnet und miteinander an den unteren Enden über ein Verbindungsrohr 12 in Verbindung.

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Venn die in Fig. 5 gezeigte Vorrichtung für die Belüftungsstufe eines Belebtschlammsystems benutzt wird, gelangt Abwasser nach einer Anfangsbehandlung und möglicherweise auch ersten Absetzbehandlung in das Becken 13 über (in Fig. 5 nicht gezeigte) Kanäle, die in das Becken an einem Punkt nahe dem oberen offenen Ende des abwärtsführenden Teils 14 münden und Flüssigkeit plus Belebtschlamm verlassen das Becken durch einen anderen (in Fig. 5 nicht gezeigten) Kanal, der das Becken 13 an einem Punkt unter dem Flüssigkeitsspiegel B-B verläßt und in einem Abstand vom Einlaßkanal angeordnet ist und gelangen dann zu einem Absetztank.

Das in Fig. 5 gezeigte System wird mit einer Flüssigkeitsfüllung des Beckens 13 bis zum Niveau B-B,geöffnetem Ventil 19 und völlig oder teilweise geschlossenem Ventil angefahren, indem Luft vom Kompressor 18 vollständig oder hauptsächlich in den aufwärtsführenden Teil 15 eingeführt wird. Dadurch wirkt der obere Abschnitt des aufwärtsführenden Teils 15 als eine Mammutpumpe und das Abwasser beginnt im System in Richtung der in Fig. 5 gezeigten Pfeile ".U zirkulieren. Wenn die bei 22 gemessene Strömungsgeschwindigkeit einen vorbestimmten Minimalwert erreicht, bewirkt der Geber 21 eine vollständige oder teilweise Schließung des Ventils 19 und Öffnung des Ventils 20. Erwünschtermaßen findet die Öffnung des Ventils 20 und Schließung des Ventils 19 stufenweise mit Zunahme der Abwassergeschwindigkeit

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im abwärtsführenden Teil 14 statt. Wenn das System stetig arbeiteti werden das Gesamtvolumen der in das System eingeblasenen Luft und die relativen Anteile derselben, die in den aufwärtsführenden Teil und den abwärtsführenden Teil eingeführt werden, derart kontrolliert, daß ein befriedigendes DOT-Profil rund um das System erzeugt wird und die im System umlaufenden Mikroorganismen einem Bereich niedriger und/oder hoher DOT ausgesetzt werden. Die Kontrolle der Lufteinführung kann natürlich manuell durch das Bedienungspersonal vorgenommen werden, Jedoch erfolgt sie zweckmäßiger automatisch unter Verwendung von Geber 21 und Gerät 22.

Bei der in Fig. 6 gezeigten Vorrichtung sind der abwärtsführende Teil 14 und der aufwärtsführende Teil 15 im selben Senkschacht unter dem Erdniveau A-A angeordnet und voneinander durch eine Trennwand 23 abgesondert. Die unteren Enden des abwärtsführenden Teils 14 und aufwärtsführenden Teils 15 sind über eine öffnung am unteren Ende der Trennwand 23 in Verbindung. Die oberen Enden der Trennwand bzw. Abteilung 23 und der Außenwand des abwärtsführenden Teils 14 sind innerhalb des Beckens 13 umgebogen unter Bildung von Ablenkflächen 25, die eine geeignete Zirkulation im Becken 13 herbeiführen. Im übrigen ähnelt die Vorrichtung von Fig. 6 derjenigen von Fig. 5 und ihre Arbeltsweise ist ähnlich. Nach Wunsch, kann die Gasströmung zum aufwärtsführenden Teil 15 und zum abwärtsführen-

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den Teil 14 bei der Vorrichtung von Fig. 6 durch irgendein geeignetes Mittel, wie z.B. das in Fig. 5 gezeigte, erfolgen.

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Claims

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Patentansprüche

ί1A Verfahren zur Behandlung von biologisch abbaubares Material in Lösung und/oder Suspension mitführender Flüssigkeit, dadurch gekennzeichnet, daß ein sauerstoffhaltiges Gas in die Flüssigkeit eingeführt und eine Kultur von Mikroorganismen darin aufrechterhalten wird, wobei für solche Bedingungen gesorgt wird, daß für eine Zeitdauer zumindest ein Teil der Flüssigkeit einer geringen DOT (Sauerstoffspannung der Flüssigkeit) und/oder zumindest ein Teil der Flüssigkeit einer hohen DOT ausgesetzt wird unter Erhöhung des von der Kultur ausgebildeten Verhältnisses von Kohlendioxid zu erzeugtem Zellmaterial während des Prozesses, wobei die Zeitdauer, in der irgendein Teil der Flüssigkeit einer niedrigen oder hohen DOT unterworfen wird, ausreichend kurz ist und dieser Teil der Flüssigkeit ebenfalls eine zeitliche Periode durchmacht, in welcher er einer mittleren DOT zwischen niedriger und hoher DOT derart ausgesetzt wird, daß die Mikroorganismen keine wesentliche Schädigung ihrer Funktion im Rahmen des Behandlungsprozesses erfahren.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das sauerstoffhaltige Gas Luft ist.

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3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Teil der Flüssigkeit einer hohen DOT im Bereich von 1000 bis 1350 Millibar ausgesetzt wird.
4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Teil der Flüssigkeit einer niedrigen DOT von weniger als 30 Millibar und vorzugsweise von Null oder praktisch Null ausgesetzt wird.
5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitdauer, in der irgendein Teil der Flüssigkeit einer niedrigen DOT ausgesetzt wird, nicht länger als 1 Minute ist.
6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitdauer, in der irgendein Teil der Flüssigkeit einer hohen DOT ausgesetzt wird, nicht größer als 3 Minuten ist.
7. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeit einer Serie von Schocks hoher und/oder niedriger DOT ausgesetzt wird, wobei die DOT der Flüssigkeit zwischenzeitlich, wenn diese keinen DOT-Schockwirkungen ausgesetzt ist , bei einem mitt-

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leren Niveau zwischen niedriger und hoher DOT liegt.
8. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das sauerstoffhaltige Gas in eine Flüssigkeitsströmung derart eingeführt wird, daß die DOT innerhalb der Flüssigkeit längs ihres Strömungsweges variiert.
9. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeit in einem System im Kreislauf geführt und sauerstoffhaltiges Gas in die umlaufende Flüssigkeit eingeführt wird, wobei irgendein besonderer Teil der Flüssigkeit im System 20- bis 40mal umläuft.
10. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch·gekennzeichnet, daß es als eine Stufe der biologischen Abwasserbehandlung angewandt wird.

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