DE2556737A1

DE2556737A1 - Verfahren zum entfernen von phosphor aus abfallwasser

Info

Publication number: DE2556737A1
Application number: DE19752556737
Authority: DE
Inventors: Frank Andrew Roinestad; Charles Francis Russ; Norval Arthur Sinclair; Irving Yall
Original assignee: University Patents Inc
Current assignee: University Patents Inc
Priority date: 1974-12-18
Filing date: 1975-12-17
Publication date: 1976-07-01
Also published as: FR2294987B3; IL48638A0; US3980557A; ZA757917B; CA1061020A; GB1482340A; IL48638A; FR2294987A1; JPS5186260A

Description

Dr.-lng. E. BERKENFELD · Dipping. H. -IERKEN^EID, Patentanwälte, Köln Anlage Aktenzeichen

m 15. Dezember 1975 vA/ Named.Anm. University Patents, Inc.

Verfahren zum Entfernen von Phosphor aus Abfallwasser

Die Erfindung betrifft ganz allgemein die Entfernung von Phosphor aus Abfallwasser und insbesondere Verfahren und Substanzen, einschließlich des Mikroorganismus Acinetobacter phosphadevorus (NRRL B-8058), der/United States Department of Agriculture, Agriculture Research Service, 1815 North University Street, Peoria, Illinois 61604, hinterlegt ist; diesem Organismus ist das Kennzeichen NRRL B-8058 gegeben; der Mikroorganismus ist öer Öffentlichkeit gemäß der Commissioner's Notice, veröffentlicht bei 0,Gp 638, ständig zugänglich· Dieser Organismus ist ebenfalls gemäß den Gesetzen der Bundesrepublik in diesem Lande zugänglich. Dieser Organismus ermöglicht eine wirksame Entfernung von Phosphor in Abwässern (Kloakenwässern), soweit aktivierte Schlammbehandlungssysteme vorliegen»

Die Anwesenheit großer Mengen von Phosphor enthaltenden Verbindungen, insbesondere von Orthophosphaten, in Kloaken- und anderen Abwässern ist, wie man aatmmt, teilweise verantwortlich für eine Autrophierung durch ein ungeregeltes Wachstum von Algen in Seen und Wasserläufen in der ganzen Welt; siehe Hammond, A.E„, Science 1972, Seiten 361-363 (1971)· Eine Regelung der Phosphormengen unter 0,5 mg Orthophosphat je Liter ist im allgemeinen, wie man annimmt, für eine Steuerung des Wachstums von Algen erforderlich, und man nimmt an, daß das Algenwachstum fast aufhören würde, wenn die Mengen an Phosphor unter 0,05 mg je Liter gehalten wurden; siehe Nesbitt, J_eB„, Jour_o Water Poll, Control Fed», 41, Nr₀ 5,

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Seiten 701-713 (1969). Phosphor wird meistens aus Abwässern durch eine chemische Behandlung , eine aktivierte Schlammbehandlung oder durch eine Kombination beider Methoden entfernt.

Eine chemische Behandlung erfordert im allgemeinen einen Ionenaustausch und/oder eine Fällung von Phosphor mit Metallionen, wie Aluminium, Eisen oder Calcium. Eine Übersicht über die chemische Behandlung findet man in Jenkins, D., et al., Water Research, 5, 369 (1971)₀

Der in aktivierten Schlammsystemen verwendete Schlamm ist eine zähe, schlammige, braune bis schwarze Masse biologischer Bestandteile, wie Bakterien, Protozoen und Algen, wie aber auch nichtbiologischer Bestandteile, wie organischen Produkten und anorganischen Materialien, die sich auf natürliche Weise bilden, wenn Wasser in Tanks belüftet wird. Bei dem größten Teil der Behandlungsanlagen befreit der Schlamm das Abfallwasser wirksam von Kohlenstoffverbindungen und möglicherweise infektiösen Bakterien, aber diese Entfernung von Phosphorverunreinigungen ist hierbei sehr mangelhaft. Viele Schlämme, welche eine Entfernung von organischen Materialien bis 90 bis 95*% ermöglichen, nehmen Phosphat in einer Menge von weniger als 1 mg je Liter je Stunde auf.

Es gibt eine Reihe von aktivierten Schlammbehandlungsmethoden, von denen behauptet wird, daß sie in einer verbesserten Weise Phosphor entfernen. Die US-PS 3 654 146, welche selbst eine aktivierte Schlamm-Methode zur "Aushungerung" der Schlamm-Mikroorganismen betrifft, gibt eine ziemlich vollständige Übersicht über

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viele bekannte Methoden, zum Beispiel die der US-PS 3 236 766, 3 385 785, 3 390 077 und 3 522 171. Die vorgeschlagenen Methoden, wenn sie praktisch durchgeführt werden, führen in der Regel zu einer wesentlichen Erhöhung der Gesamtkosten der Aufarbeitung von Abfallwasser, und zwar entweder wegen der erforderlichen besonderen Anlage oder wegen besonderer Chemikalien.

In den vergangenen fünf bis sieben Jahren wurde berichtet, daß Schlämme, die man "Luxus"-Schlämme von fünf in USA gelegenen Städten (San Antonio, Fort Worth und Amarillo, Texas; Baltimore, Maryland; und Los Angeles, California) eine hohe Affinität für Phosphor haben; vgl. zum Beispiel Withrow, J₀L., Proc. 24th Ind₀ Waste Conf., Seiten 1169-1184, Purdue University, Lafayette, Indiana (1969).

Vor dieser Erfindung bestand ein Meinungsstreit, wie es sich aus den widersprechenden Vorschlägen und Berichten ergibt, über den Mechanismus, durch welchen Schlämme Phosphor in Mengen entfernen, der über den offensichtlich metabolischen Erfordernissen liegt. Was den Schlamm der Rilling Road Anlage in San Antonio, Texas, angeht, wurde in Menar, A,B₀, et al., SERL Report, 68-6, U. CaI. Berkley (1968) angenommen, daß die hohe Affinität des Rilling-Schlamms zu Phosphor nicht-biologischer Natur ist. In dieser Veröffentlichung wird angenommen, daß eine Entfernung an Phosphor, die über der für eine Zellsynthese erforderlichen Menge liegt, durch das pH und das Vorliegen von Calciumionen (Ca ) in dem Abfallwasser gesteuert wird. Unter geeigneten pH-Bedingungen würde sich ein Niederschlag von Calciumphosphat bilden, worauf der Nie-

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derschlag in den aktivierten flockenartigen Schlamm wie in ein Netz einging. Ein darauf folgendes Absetzen des Schlammes würde zu einem offensichtlichen Verschwinden des Phosphates aus der überstehenden Flüssigkeit und dessen Einverleibung in die Flocken führen.

Obwohl verschiedentlich angenommen und auch berichtet wurde, daß der Mechanismus einer verbesserten Aufnahme hauptsächlich biologischer Natur ist, gibt es doch kaum eine Erklärung dieser Annahmen. Es gibt nur eine geringe Information über die Rolle, welche die verschiedenen mikrobiologischen Bestandteile des aktivierten Schlammes für die Aufnahme von Phosphat spielen. Srinath, et al., Water and Waste Treatment, 11, Seiten 410-416 (1967), berichten über Untersuchungen der Entfernung von radioaktivem Phosphor (32P) aus Abwasser durch aktivierten Schlamm, nämlich von gemischten biolobakteriellen Kulturen, die aus Schlamm isoliert wurden, nämlich Zoogloea, sp., and the protozoan Epistylis sp. Es wird in dieser Veröffentlichung angefcmmen, daß die Entfernung von ^P aus Abwasser im wesentlichen au-fdi-e vorliegenden, zu den Glockentierchen gehörenden Bakterien wie Epistylis sp. in Schlamm zurückzuführen ist. Wenn es auch gezeigt ist, daß au/⁷ Bakterien die

Aufnahme einer gewissen Menge von P zurückzuführen ist, da Bakterien in dem Medium dispergiert verblieben, konnte jedoch nur der Schluß gezogen werden, daß die Wirksamkeit von Bakterien zur Entfernung von radiaktivem Phosphor schwach ist. Ob Protozoen eine Hauptrolle zur Entfernung von Phosphor spielen oder lediglich als ein Mittel zur Konzentration von Phosphor zur Aufnahme durch Bakterien ist, wurde in der Vorveröffentlichung nicht geklärt.

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Durch weitere Forschungen durch einige Erfinder und ihre Mitarbeiter wurde ziemlich eindeutig klargestellt, daß das erhöhte Vermögen eines Schlammes aus der Rilling-Anlage für die Aufnahme von Phosphor eine biologische Grundlage hat. In ihrem Bericht aus dem Jahre 1971 für die Environmental Protection Agency, Mechanisms of Biological Luxury Phosphat Uptake (Water Pollution Control Research Series, 17010 DDQ 11/71) und in der Veröffentlichung Boughton, W.H., et al., Applied Microbiology, 22, Seiten 571-577 (1971), wurde berichtet, daß -metabolisehe Faktoren die Aufnahme von Phosphor durch den Rilling-Schlamm und die verbesserte Aufnahme von Phosphor bewirken. Hiermit wird für die Beschreibung vorliegender Erfindung auf diese, sich auf metaboleische Faktoren beziehenden Veröffentlichungen ausdrücklich Bezug genommen. Kurz gesagt, diese beiden Vorveröffentlichungen zeigen, daß der Rilling (San Antonio, Texas) Schlamm die Fähigkeit besitzt, das gesamte, üblicherweise in Tuscon, Arizona Abwasser, etwa 30 mg/1, entehaltende Phosphat in weniger als 3 Stunden zu entfernen. Die Entfernung war unabhängig von von außen zugeführter Energie oder Ionen, da zugesetztes Orthophosphat und H, ΡΟλ Radioaktivität schnell aus Leitungswasser, glas-destilliertem Wasser und deionisiertem Wasser entfernt wurde. Das Aufnehmen von Phosphat hat einen optimalen Temperaturbereich (24 bis 37° C) und einen optimalen pH-Bereich (7,7 bis 9,7). Die Aufnahme wurde inhibiert durch HgCIp, Jodessigsäure, p-Chlorquecksilberbenzo&äure, NaN, und 2,4-Dinitrophenol,. Die Aufnahme von Phosphat wurde durch 1 % NaCl inhibiert, aber nicht durch 10-3 M. Äthylendiamintetraessigsäure beeinflußt.

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Der oben mit E.P.A. gekennzeichnete Bericht kam indes zu dem Schluß, daß wenigstens zwei Arten von Enzymsystemen oder mikrobio logischen Populationen bestehen, die an der Aufnahme von Phosphat teilnehmen. Der ausführliche Bericht über die bakteriellen Verhältnisse ist indes nicht 1 schlüssig, da keine bestimmten einzelne Glieder der bakteriellen Population des Rilling-Schlammes angegeben sind, auf welche die Wirksamkeit zurückzuführen ist. Es wurde gesagt, daß eine filamentartige Form, nämlich Sphaerotilus natans, die beste Phosphoraffinität von diesen isolierten Bakterien hat, aber seine Affinität wurde nur auf etwa ein Zehntel der gesamten Aktivität des Schlammes angegeben. Es wurde deshalb der Schluß gezogen, daß S. natans wesentlich für die Entfernung des gesamten Phosphors , in einer synergistischen Kombination mit einer oder mehreren der mikrobiologischen Gebilde k

Weitere Forschungen einiger Erfinder und ihrer Mitarbeiter, die unternommen wurden, um den Mechanismus zu erklären, durch welchen Rilling-Schlamm Phosphor aus solchen Medien entfernt, sind veröffentlicht in YaIl, I., et al., "Logical Removal of Phosphorus", auf Seiten 231-241 in Eckenfelder, W. W., et al., (ed.) Applications of New Concepts of Physical-Chemical Wastewater Treatment, Sept. 18-22, 1972 (Pergamon Press, Elmsford, N₀Y. 1972)_O

In der 1973 erschienenen Doktorarbeit einer der Miteerfinder: Roinestad, F.A., "Volutin Accumulation by Activated Sludge Microorganisms", The University of Arizona, Dissertation Abstracts Int'l., Nr. 74-12, 437) wird über die Entdeckung eines "P-7ⁿ bezeichneten Bakteriums berichtet, als einem der sieben Elemente,

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innerhalb einer traubenartigen Anhäufung von Kok ken -ähnlichen, grammnegativen Mikroorganismen im Rilling-Schlamm. Durch Färbungsversuche wurde gezeigt, daß "P-7" Volutin (ein granulärer Komplex von Phosphat, RNA, Proteinen und Lipiden) in 21 Arten üblicher Phosphat enthaltenden Medien bilden kann. Auch auf diese Dissertation von Roinestad wird in hiermit ausdrücklich Bezug genommen.

Vorliegende Erfindung sieht Methoden und Substanzen zur Entfernung von Orthophosphat aus Abwasser, insbesondere Kloakenwasser, durch die Anwendung von aktiviertem Schlammabwasser vor, die hinsichtlich ihres Vermögens,Phosphat zu entfernen, "verbessert" worden sind, durch die Einführung einer Kultur des Mikroorganismus Acinetobacter phosphadevorus (NRRL B-8058) in den Schlamm in einer Weise, die den Organismus als eine wirksame biologische Komponente mit ununterbrochenem Wachstum ansiedelt. Gemäß vorliegender Erfindung sind bestehende und aufs Neue inök^ fesefefe, aktivierte Schlammabfallbehandlungssysteme vorgesehen, die ein verbessertes Vermögen« zur Entfernung von Orthophosphat haben, ohne daß weitere chemische oder physikalische Vorkehrungen erforderlich sind.

Der Mikroorganismus Acinetobacter phosphadevorus (ⁿP-7ⁿ der Roinestad Dissertation) ist ein grammnegatives Bakterium mit den folgenden Eigenheiten: Stäbchen sehr kurz und rundlich, kokkoid in stationärer Phase, im allgemeinen mit einem Durchmesser von 1 bis 2 um; kommt vorwiegend in Paaren vor; häufig flocken sie in flüssigen Medien; keine Sporenbildung; Flagellate liegen nicht vor; nicht frei beweglich; häufiges Vorliegen von Kapseln; intrazellu-

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lare Volutineinschlüsse liegen vor, sobald die Exponentialphase wächst.

Gefriergetrocknete Kulturen von Acinetobacter phosphadevorus wurden bei dem United States Department of Agriculture, Agriculture Research Service, 1815 North University Street, Peoria, Illinois 61604, hinterlegt und der Mikroorganismus erhielt die Kennzeichnung NRRL B-8O580 Der Mikroorganismus ist entsprechend der Anordnung des Commissioners vom 29. April 1971, 886 0.G₀ 638 ständig zur Verfügung der Öffentlichkeit.

Bei einer Chemoorganotrophie mit oxidativem Metabolismus wächst der Organismus auf einfachen Salzmedien (vgl₀ zum Beispiel das Acetatmedium des Beispiels I, infra) und zusätzlich einer der folgenden Kohlenstoffquellen .: Acetat, Salze oder Ester der Ameisen- oder Propionsäure, Citrat, ein Salz oder Ester der Bernsteinsäure, Glycerol, Brentraubensäureester oder ein Salz oder Ester der Maleinsäure. Es wächst auf irgendeine/- der folgenden L-Amino säure/? ohne eine exogene anorganische Ammoniakquelle: Alanin, Valin, Leuzin, Isoleuzin, Serin, asparaginsäures Salz, Asparagin, Glutamat, Glutamin, Arginin, Lysin, Histidin, Phenylalanin, Tyrosin, Prolin und Hydroxyprolin. Es wächst auf Tryptophan, wenn das Medium mit (NH^J₂SO^ angereich*ert ist. Der Organismus wächst nicht auf Glycin, Cystein, Methionin oder Threonine Es kann keine Glucose und die üblichen Hexose- und Pentosezucker als Wachstumsfaktoren oder Quellen von Säure/S Es ist Oxidase-negativ und Katalase-positiv_e Es erzeugt kein Indol, Acetoin oder HpSe Es reduziert langsam Nitrat und verflüssigt nicht GeIa-

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tine. Der Organismus wächst auf Schokoladenagar- oder Schafsblutagarplatten ohne Hämolyse. Es ist kein Krankheitserreger für Mäuse. Es ist äußerst aerob bei einer optimalen Temperatur von etwa 25 bis 3O°C. Es hat einen optimalen pH-Bereich von 7 bis 8. Es ist beständig gegen Penicillin. Es bildet weiße Kolonien auf Agar, nach 24 Stunden mit einem Durchmesser von 2 bis 3 mm; es ist im allgemeinen weich, schleimähnlich und haftet an dem Substrat.

Die Versuchsorganismen wachsen, wie oben angegeben, schnell in reiner Kultur im Laboratorium auf Medien aus anorganischen Salzen und verschiedenen Kohlenstoff enthaltenden Verbindungen. Der Organismus kann auf Nähragarschrägkulturen, die nach dem Einimpfen 48 Stunden bebrütet sind, bei 5°C bis einen Monat vor dem übertragen gelagert werden.

Die Erfindung umfasst vorzugsweise nicht nur die Entfernung von rohem Abwasser-Orthophsphat durch die Anwendung eines Schlammes, der mit einer gezüchteten Kultur von Acinetobacter phosphadevours eingeimpft worden ist, sondern auch hiermit in Beziehung stehende Verfahren, einschließlich der Verbesserung der Entfernung von Phosphor aus vorliegenden aktivierten Schlammbehandlungssystemen, insbesondere der "kontinuierlichen Kultur" Art. Unter der Bezeichnung "kontinuierliche Kultur" sollen Abwasserbehandlungssysteme verstanden werden, bei welchen eine gewisse Menge des aktivierten Schlammes zur Behandlung einer gegebenen Menge eines Abwassers für die folgende Behandlung von frischem, unbehandeltem (Roh-)Abwasser verwendet wird. Die Erfindung umfaßt sowohl ein absatzweise durchgeführtes Verfahren, bei welchem Schlamm in einem belüfteten Tank nach

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Entfernung des behandelten AbwasserSchlamms in einen Absatztank bleibt, wie aber auch ein kontinuierliches Verfahren, wie es in dem Beispiel I beschrieben ist. Vorliegende Erfindung sieht auch aktivierte Schlammimpfstoffe vor, die ein durch Züchtung gewonnenes Acinetobacter phosphadevorus enthalten und die für eine Abwasserbereinigung besonders geeignet sind. Wie vorstehend ausgeführt, betrifft die Bezeichnung "durch Kultur erhaltenes Produkt" eine Population eines Organismus, der zielbewusst durch eine Kultivierung in einem ausgesuchten Nährmedium unter gesteuerten Bedingungen der Umwelt gewonnen worden ist. Diese Bezeichnung betrifft in einer Umgebung kultivierte Populationen, welche praktisch frei von gleichzeitigen Wachstum aller anderen Organismen ist, wie auch in einer Umgebung kultivierte Populationen, in welcher eine oder mehrere weitere Organismen wachsen können; die Bezeichnung betrifft aber nicht eine Population, die in einem Rohaggregat von Organismen, zum Beispiel einem aliquoten Teil eines A aktivierten Schlammes gefunden werden kann, der sich auf natürliche Weise entwickelt hat, und ohne daß zweckgerjcihtet ein ausgewähltes Näürmedium oder bestimmt gewählte Um-: gebungsbedinyngen entwickelt worden sind, die in irgendeiner Weise selektiv das Wachstum des Organismusses fördern.

Vorliegende Erfindung ist in den nachstehenden Beispielen anhand einer Versuchsanlage beschrieben.

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BEISPIEL

A. Herstellung von Glas- und Kunststofferzeugnissen

Vor dem Zusetzen der Zellen wurden alle Glas- und Kunststofferzeugnisse (Polycarbonat) mit Säure in einem Autoklaven in 0,1 N₀HCl drei Minuten gewaschen und dann die Lösungen abkühlen gelassen, bevor das dreimalige Ausspülen mit destilliertem Wasser erfolgte. Dies dient nicht nur dem Zweck, Phosphate von Glasteilen zu entfernen, sondern es trägt auch dazu bei zu verhindern, daß die Acinetobacter phosphadevorus Zellen in den Zentrifugenröhren fJäccichen bilden und so die Tendenz der Zellen, an den Seiten der für das Wachstum der Organismen erforderlichen Kolben anzu haften, verringern,

B, Herstellung der Medien

1. Acetatbrühe	Menge (mg)
Bestandteile	678
Natriumacetat	150
(NH₄)₂S0₄	215
K₂HPO₄	200
MgSO₄*7H₂O	28
KOH

Destilliertes Wasser wurde zugesetzt, um ein Gesamtvolumen von 1000 ml zu ergeben. Das Medium hatte ein End-pH von 7,7. Die Ace-

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tatbrühe wurde in 100 ml Mengen auf 500 ml Erlenmeyer-Kolben verteilt. Nachdem diese mit Baumwollstopfen verschlossen waren, wurden die Kolben und das Medium 15 Minuten bei 121° C in einem Autoklaven sterilisiert.

2. Steriles Abwasser

Frisches Rohabwasser aus dem Primärklärer der Abwasserbehandlungsanlage von Tuscon, Arizona, wurde in 18,5 1 (5 gallon) Glasballons bei 5 C im Dunklen bis zur Verwendung (im allgemeinen nicht mehr als zwei Wochen) aufbewahrt. Das Abwasser wurdezunächst unter Saugwirkung durch drei Schichten von 9,0 cm Whatman φφ 1 Filterpapier in einem Buchner Trichter filtriert, um kleine Verunreinigungen zu entfernen. Das Abwasser wurde dann durch die Saugwirkung einer Vakuumpumpe durch Millipore Membranfilter (HA,0,45 pm Porgfengröße) geleitet und so der größte Teil der Bakterien entfernt. Da Mikrocysten von Sphaerotilus durch Filter mit einer solchen Porosität gehen können, wurde abschliessend mit einem Gelman Metrecel Membranfilter (^e GA-8, Porengröße 0,2 jüm) filtriert. Das Endprodukt war klar goldgelb; es hatte einen schwachen Geruch nach Ammoniak. Das sterile Abwasser wurde dann aseptisch in 100 ml Teilen in sterile 500 ml, mit Baumwollstopfen geschlossene Erlenmeyer-Kolben verteilt. Das sterile Abwasser kann bei 5 C vor der Anwendung nicht langer als 24 Stunden gelagert werden.

C. Herstellung der Zellen

Acinetobacter phosphadevorus Zellen aus einer Nähragarschrägkultur

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wurden in einen Kolben von Acetatbrühe geimpft und 36 Stunden bei 25° C auf einer ^wGyrorotarety^w-Schüttelvorrichtung gehrate/. Die Zellen wurden bei 21,000 χ g zentrifugiert. Die überstehende Phase wurde dekantiert und weggegeben. Die Zellen wurden zweimal mit aseptischer, kalter, steriler Acetatbrühe durch Zentrifugieren gewaschen. Schließlich wurden die Zellen wieder suspendiert und in sechs Flaschen Acetatbrühe geimpft und 36 Stunden bei 25⁰C auf einer Schüttelvorrichtung gebrütet. Die Zellen wurden wie oben angegeben aufgenommen mit der Abweichung, daß sie zweimal mit kaltem sterilen Abwasser gewaschen wurden.

Die aufgenommenen und gewaschenen Zellen wurden wieder suspendiert und in 12.500 ml Kolben geimpft, von welchen jeder 100 ml steriles Abwasser enthielt, und dann 36 Stunden bei 25° C auf einera? Schüttelvorrichtung bebrütet. Die Zellen wurden durch Zentrifugieren aufgenommen und in frischem, kaltem, sterilem Abwasser gewaschen. Sie wurden in eine zunächst mit Säure ausgewaschenen fortlaufenden Kulturvorrichtung gegeben, die 1200 ml steriles Abwasser enthielt.

D₀ Durchführung eines Versuches mit einer Probeanlage im Laboratoriumsmaßstab

Die Probeanlage bestand aus einer kontinuierlich betriebenen Kulturvorrichtung, die aus einem Vorratsbehälter mit einem Fassungsvermögene von 4 Liter, einer Belüftungskammer und einem Absetztank bestand. Die Organismen und das Abwasser wurden gleichmäßig mit 600 ml in dem Absatztank und 600 ml in dem Belüftungstank

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verteilt.

Täglich wurde frisches steriles Abwasser während einer Woche hergestellt und in den Vorratsbehälter gegeben. Das Abwasser wurde in einer Menge von 400 ml je acht Stunden mit Hilfe einer peristaltischen Pumpe in die Belüftungskammer geführt. "Schlamm¹¹ aus dem Absatztank, der keine Belüftung erfuhr, wurde in die Belüftungskammer in einer Menge von 200 ml je acht Stunden geleitet. Aus der Belüftungskammer wurde das Material in den Absetztank in einer Menge von 600 ml in acht Stunden abgezogen, überschüssige Flüssigkeit, die nicht in den Belüftungstank zurückkam, wurde von dem Oberteil des Absetzgtankes in einer Menge von 800 ml in acht Stunden entfernt.

Das vorstehend beschriebene System wurde im Tandem mit einem zweiten Kontrollsystem angeordnet, das dem Acinetobacter phosphadevorus System in jeder Beziehung identisch war mit der Ausnahme, daß der Organismus nicht eingeschlossen war. Die Systeme wurden mit 0,8 1 Luft je Minute belüftet.

Nach einer Woche wurde filtriertes Rohabwasser anstelle von sterilem Abwasser benutzt. In etwa zwei Wochen entwickelte sich in dem Versuchssystem ein Schlamm, der Acinetobacter phosphadevorus und verschiedene andere Mikroorganismen enthielt. Der Acinetobacter phosphadevorus blieb während der Dauer des Versuches (140 Tage) bestehen.

Die Menge Orthophosphat in dem Ausfluß des Acinetobacter phospha-

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devorus System fiel von etwa 30 mg/1 auf 4 mg/1, das heißt annähernd um 87 %· Der Schlamm ohne Acinetobacter phosphadevorus in dem Kontrolltank entfernte etwa 2 mg/1 oder lediglich 6 % des ursprünglich», vorliegenden Orthophosphates. Der Acinetobacter phosphadevorus Schlamm entfernte ständig Phosphor als Orthophosphat aus dem Tucson Abwasser, solange er eine angemessene Belüftung erfuhr.

Wie aus den vorstehenden Beispielen ersichtlich, umfaßt die vorliegende Erfindung Verfahren, bei welchen ein frisch eingeleitetes, durch eine fortlaufende Kultur aktiviertes Schlammabwasser mit Acinetobacter phosphadevorus als einer wirksamen, in seinem Wachstum nicht nachlassenden Komponente der Schlamm mikrobiellen-Masse-gesehen wird. Gemäß einer Ausführung der Erfindung können auch Absetz- und/oder Belüftungstanks bestehender, wirksam arbeitender, aktivierter Schlammbehandlungssysteme mit einer gezüchteten Kultur von Acinetobacter phosphadevorus "besamt" werden₍ mit dem Erfolg, daß der Mikroorganismus dem bestehenden Schlamm-mikrobiellen -Sys tem einverleibt wird. Das in einem solchen Verfahren verwendete Impfmittel besteht vorzugsweise aus einer gezogenen KmOLtur von Acinetobacter phosphadevorus, der in einem wäßrigen, das Wachstum unterstützenden Medium kultiviert worden ist, das praktisch frei von einem bakteriellen oder anderen biologischen Wachstum ist. Ein solches Besamungsverfahren kann für bestehende Schlammsysteme angewendet werden, die völlig frei von einem Acinetobacter phosphadevorus Wachstum sind, aber auch für Systeme, die eine Population von Acinetobacter phosphadevorus innerhalb des Schlammes aufzuweisen scheinen, aber keine wirksame

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Population. Eine wirksame Population ist eine Population mit einer relativen Populationsdichte des Organismus, die wenigstens 50% des in dem behandelten Abwasser vorliegenden Orthophosphats entfernt. Zur Veranschaulichung eines Systems, das Acinetobacter phosphadevorus enthält, aber keine wirksame Population, sei auf die Tucson und Arizona Abwasserbehandlungssysteme hingewiesen. Da die Entwicklungsarbeiten, die zur Erfindung führten, in der Universität von Arizona bei Tucson eine Reihe von Jahren durchgeführt worden sind, ist es wahrscheinlich, daß die Acinetobacter phosphadevorus enthaltenden Laboratoriumsabfälle in ein Tucson Abwasser gelangten, und es ist ferner wahrscheinlich, daß eine erschöpfende Prüfung der aktivierten Schlammkomponenten der Tucson Abwasserbehandlungssysteme das Vorliegen einer Population von Acinetobacter phosphadevorus ergeben kann. Es wurde zum Beispiel in YaIl, I., et al., siehe oben, darauf hingewiesen, daß in dem Tucson Schlamm Organismen gefunden wurden, die morphologisch den Organismen ähnlich sind, welche in dem Rilling Schlamm als "P-7" identifiziert wurden. Tucson Schlamm weist indes, wie die jahrelangen Forschungsarbeiten zeigten, keinteachtlieh erhöhtes Vermögen zur Entfernung von Phosphat auf und die möglicherweise in aktivierten Schlammsystemen von Tuscon bestehende relative Populationsdichte von Acinetobacter phosphadevorus kann nicht als eine wirksame Population des Organismusses innerhalb dieses Systems bezeichnet werden.

Wie in dem Beispiel angedeutet, kann die Wahrscheinlichkeit des Einverleibens von Acinetobacter phosphadevorus als eine Komponente des Schlammes durch eine zunächst stattfindende Akklimatisation gefördert werden, so daß der Organismus brauchbar für wichtige das

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das Wachstum beeinflussende Komponenten eines bestehenden Schlammabwassersystems ist. Die in dieser Beziehung bevorzugte Methode, zu der eine Akklimatisation eines gezüchteten Erzeugnisses des Mikroorganismus im filtrierten, sterilisierten Abwasser gehört, ist dargelegt; es ist anzunehmen, daß auch andere auf die Natur des zu behandelnden Abwassers besonders abgestellte Akklimatisationsverfahren angewendet werden können. Es kann zum Beispiel lediglich erforderlich sein, Acinetobacter phosphadevorus an ein wässriges Medium durch Verdopplung des üblicherweise in dem zu behandelnden Abwasser bestehenden pH-Wertes, oder an bestehende Faktoren des Ernährungsmediums zu gewöhnen.

die

Die Umgebungsbedingungen,für eine Phosphataufnahme durch Acinetobacter phosphadevorus optimal zu sein scheinen, wurden vorläufig wie folgt ermittelt: 40 mg/1 Kohlenstoff; 32 mg/1 Stickstoff; j< 30 mg/1 Phosphat; 20 mg/1 Magnesium; 100 mg/1 Sulfat; pH 7,5 bis 8,0 und Temperatur 24° bis 30°C.

Man kann erwarten, daß die Methoden und Substanzen sich als brauchbar zur überführung von Schlammbehandlungssystemen, deren Phosphataufnahmevermögen nur wenig zu modifizieren ist, in Luxus-Schlammsysteme erweisen, wie oben beschrJäDen.

Dem Fachmann sind Modifikationen und Änderungen der vorstehend beschriebenen Erfindung geläufig. Es ist zum Beispiel zu erwarten, daß das Phosphataufnahmevermögen eines geimpften Schlammes mit

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einem kultivierten Erzeugnis von Acinetobacter phosphadevorus etwas erhöht werden kann, wenn für die Belüftung des Behandlungssystems ein Gas verwendet wird, das einen höheren Gehalt an Sauerstoff als üblicherweise Luft hat; reiner Sauerstoff wird sich möglicherweise als am brauchbarsten erweisen.

Patentansprüche

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Claims

Anlage „_ , „ _Λ « r- / Aktenzeichen , ,

15. Dezember 1975 my/ _Nam_ed.Anm. University Patents,Inc.

PATENTANSPRÜCHE

1.)Verfahren zur Verbesserung degfcntfernung von Orthophosphat durch ein kontinuierliches, durch Züchten aktivierten Schlamm-Abwasser-Behandlungssystems , dadurch gekennzeichnet, daß man in den Schlamm ein bakterielles Impfmittel einführt, das ein geächtetes Erzeugnis des Mikroorganismus Acinetobacter phosphadevorus (NRRL B-8058) aufweist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Impfmittel eine Suspension eines gezüchteten Erzeugnisses des Mikroorganismus Acinetobacter phosphadevorus (NRRL B_8O58) in einem wässrigen, das Wachstum unterstützenden Medium ist, das praktisch identisch mit der nicht-biologischen Komponente des zu behandelnden Rohabwassers ist.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Medium sterilisiertes Abwasser der zu behandelnden Art ist.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß

der Schlamm selbst keine wirksame Population des Mikroorganismus Acinetobacter phosphadevorus (NRRL B-8058)enthält.

5. Verfahren nach den Ansprüchen 1-4, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:

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Akklimatisierung eines gezüchteten Erzeugnisses des Mikroorganismus Acinetabacter phosphadevorus (NRRL B-8058) , an die umgebenden, bakterielles Wachstum beeinflussenden Bedingungen des jeweiligen zu behandelnden Rohabwassers und

Einführen des akklimatisierten Mikroorganismus in den aktivierten Schlamm des Rohwassers.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß man zur Akklimatisierung eine gezüchtete Kultur des Mikroorganismus in ein wäßriges Medium einführt, das hinsichtlich seiner nichtbiologischen Zusammensetzung praktisch identisch mit dem zu behandelnden Rohwasser ist.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Medium sterilisiertes Abwasser der zu behandelnden Art ist.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß man das sterilisierte Abwasser, in das der Mikroorganismus eingeführt worden ist, mit einem sauerstoffhaltigen Gas belüftet, bis sich der Mikroorganismus an die das Bakterienwachstum beeinflussenden hierfür maßgebenden Bedingungen gewöhnt hat, was sich aus einem praktisch ständigen Wachsen und einer Wiederbildung dieses Mikroorganismus ergibt.

9. Verfahren zum Entfernen von Orthophosphat aus Rohabwasser, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mah das Rohwasser einer durch fortlaufende Züchtung aktivierten Schlammbehandlung unter-

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wirft, wobei der Schlamm als Zusatz einen bakteriellen Impfstoff enthält, der im wesentlichen aus einer Suspension eines gezüchteten Erzeugnisses des Mikroorganismus Acinebobacter phosphadevorus (NRRL B-8058) in einem wässrigen, das Wachstum fördernden Medium besteht.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Wachstum fördernde Medium praktisch identisch mit der nicht-biologischen Komponente des zu behandelnden Rohwassers ist.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Medium sterilisiertes Abwasser der zu behandelnden Art ist.

12. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Mikroorganismus unter Bedingungen gezüchtet worden ist, die praktisch kein anderes bakterielles Wachstum zulassen.

13. V Impfstoff zur Verwendung in den Verfahren nach den Ansprüchen 1 - 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Impfstoff im wesentlichen aus einer Suspension des gezüchteten Mikroorganismus Acinetobacter phosphadevorus (NRRL B-8058) in einem das Wachstum des Mikroorganismus fördernden Medium besteht, und das gezüchtete Erzeugnis praktisch frei von anderen Mikroorganismen in Volutin ansammelnden Trauben ist.

14. Impfstoff nach den Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß er im wesentlichen aus einer Suspension eines gezüchteten Erzeugnisses des Mirkoorganismus Acinetobacter phosphadevorus (NRRL B-8058)

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in einem wässrigen, das Wachstum unterstützenden Medium besteht, und er an ein fortlaufendes Wachstum in dem durch Züchtung
aktivierten Schlammabwasserbehandlungssystem akklimatisiert ist.

15. Impfstoff nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das

Wachstum unterstützende Medium praktisch identisch mit der nichtbiologischen Zusammensetzung des zu behandelnden Rohwassers ist.

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