DE3043160A1 - Verfahren zur behandlung von organischem abwasser und dafuer verwendetes anaerobes methanbildendes kreislauffilter - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft den Betrieb eines methanbildenden, anaeroben Kreislauffilters, des in der DE-PS

(Patentanmeldung P 27 48 31.32) beschriebenen Typs.

Bekanntlich sind an der Wirkung eines methanbildenden, anaeroben Filters zwei Arten von Bakterien beteiligt, die in Symbiose leben. Die "Säurebildner" bauen große Moleküle zu C₁ - C,-Molekülen (Essigsäure, Propionsäure usw.), die zum größten Teil sauer sind, ab. Sie sind resistenter gegen Schwankungen des pH-Wertes, der Temperatur und der Nährstoffkonzentrationen. Die "Methanbildner" verbrauchen die Säuren und kleine Moleküle durch Dismutation. Ein Kohlenstoffatom wird vollständig zu CO- oxidiert, und ein zweites Kohlenstoffatom wird zu Methan reduziert. Kohlendioxid ist in Wasser teilweise löslich, und eine gewisse CO„-Menge bleibt in Bindung mit der vorhandenen Alkalitat, während der Rest in die Gasphase entweicht. Methan ist im wesentlichen unlöslich und wird vollständig in die Gasphase ausgestoßen. In der Literatur wird festgestellt, daß das Mengenverhältnis von Kohlendioxid und Methan im entwickelten Gas sich während des Prozesses ändern kann. Beispielsweise geben Jennett und Dennis "Anaerobic filter treatment of pharmaceutical waste", Journal WPCF 47 (1975), 104 - 121 (in Figur 9 und 10) Methangehalte von etwa 60-85 % an. Young und McCarty geben in "The Anaerobic .Filter for Waste Treatment", Journal WPCF 41 (1969), R 160 - 173, Methangehalte im Bereich von etwa

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70 - 80 % an. Der Methangehalt des Gases steht im Zusammenhang mit dem Einsatzmaterial. So beträgt das theoretische CH. :^„-Verhältnis in den Produkten des Verfahrens 1 : 3 für Ameisensäure, 1 : 1 für Essigsäure und 3 : 1 für Methanol.

Die Arbeitsweise von anaeroben Filtern wird häufig in Verbindung mit der "organischen Belastung" (organic load, nachstehend als "OL" bezeichnet) des Filters, d. h. dem CSB (chemischer Sauerstoffbedarf) des Einsatzmaterials pro Volumeneinheit des Filters beschrieben. Dies kann als "lbs CSB/cu ft/Tag" oder auch in "kg CSB/m /Tag" ausgedrückt werden, wobei 0,5 Ib CSB/ cu ft/Tag 8 kg CSB/m /Tag entsprechen.

Wie in der vorstehend genannten deutschen Patentschrift der Anmelderin festgestellt wird, wird ein anaerober Kreislauffilter bei einer Belastung (OL) betrieben, die im allgemeinen über 3,2 (vorzugsweise bei wenigstens etwa 8) kg CSB/m³/Tag liegt.

Die Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die Abbildungen erläutert.

Figur 1 ist eine schematische Ansicht eines anaeroben Filters und der Steuer- und Regelvorrichtungen für diese Filter.

Figur 2, 3 und 4 sind graphische Darstellungen, die die OL - und KL-Werte sowie die pH-Werte (einmal täglich ermittelt) während mehrerer Betriebsperioden zeigen. Figur 2 und Figur 3 gelten für Beispiel 1 (Figur 3 ist eine Fortsetzung von Figur 2). Figur 4 bezieht sich auf Beispiel 4.

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Figur 5 ist eine Zusammenstellung von graphischen Darstellungen, die die Veränderungen im Abzugsgas, den prozentualen Methangehalt im Abzugsgas, die Bildung von Methan und den Methanwirkungsgrad über einen Zeitraum von einigen Stunden als Reaktion auf eine Änderung der Einsatzrate zeigen.

Figur 6 ist eine graphische Darstellung, die die Veränderungen von OL und KL als Reaktion auf Temperaturänderungen in einem anaeroben Filter veranschaulichen, das so gesteuert wird, daß es mit einem Methanwirkungsgrad von 85 % arbeitet.

Figur 7, 7A, 8 und 9 sind Aufzeichnungen von OL- und KL-Werten, die automatisch in Abständen von einer Stunde versetzt registriert worden sind. Figur 7 und Figur 7A umfassen einen Zeitraum von etwa 3,5 Tagen gegen Ende des in Beispiel 4 beschriebenen Versuchs (Figur 7A ist eine Fortsetzung von Figur 7). Figur 8 und Figur 9 zeigen die in Zeiträumen von 2 Tagen während der in den Beispielen 2 bzw. 5 beschriebenen Versuchen registrierten Werte.

Figur 7 bis Figur 9 zeigen Augenblickswerte von OL, die in stündlichen Abständen ermittelt wurden, und bewegliche oder wandernde Durchschnittswerte von KL (für die vorhergehende Stunde), die ebenfalls in stündlichen Abständen 20 Minuten nach den OL-Werten ermittelt wurden.

Beispielsweise wird ein Augenblickswert von OL um 8,00 Uhr registriert. Um 8,20 Uhr wird der wandernde durchschnittliche KL-Wert (gemittelt über den Zeitraum von 7,20 bis 8,20 Uhr) registriert. Um 9,00 Uhr wird ein neuer Augenblickswert von OL registriert. Um 9,20 Uhr wird der wandernde mittlere KL-Wert (von 8,20 bis 9,20 Uhr gemittelt) ^: registriert usw.. In Figur 7A und Figur 9 ist der Auf-

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druck "umfalten" zu bemerken. Dies bedeutet natürlich, daß die Werte die obere Grenze des Maßstabes der graphischen Darstellung überschritten haben, und das die nächsten Werte mit einem neuen, ebenfalls dargestellten Maßstab zu lesen sind. (Zwischen 8 und 10,00 Uhr Vormittags am 1. Tag in Figur 7A sind zwei registrierte Punkte vorhanden, die von der Anmelderin in sofern nicht verstanden werden, als es unklar ist, welcher Maßstab für diese Punkte gilt.)

Es wurde gefunden, daß beim Betrieb von methanbildenden, anaeroben Kreislauffiltern die Geschwindigkeit der Methanbildung feinfühlig und schnell selbst auf kleine Änderungen der Bedingungen anspricht. Figur 5 veranschaulicht einige Merkmale der Wirkung, die mit einem anaeroben Kreislauffilter mit einem Hohlraumvolumen von 20 1, das mit einer Kreislauf rate von 12 1/Std.- betrieben wurde, erzielt wurde. Die Einsatzrate zu diesem Filter zu Beginn betrug etwa 0,28 1/Std. eines Einsatzes, der etwa 25 g CSB/1 enthielt. Dies entspricht einem OL-Wert von etwa 8,32 kg CSB/m /Tag und einer Verweilzeit von etwa 71,5 Stunden. Zu Beginn betrug der Methanwirkungsgrad etwa 76 %, und die CSB-Konzentration im Gemisch (von Frischeinsatz und Kreislaufstrom), das dem Boden des Filters zugeführt wurde, betrug etwa 6,4 g 5 CSB/1. Die Einsatzrate wurde dann scharf so verändert, daß der OL-Wert auf etwa 9,92 kg/m /Tag geändert wurde. Dies hatte zur Folge, daß die CSB-Konzentration in dem Gemisch, das dem Filter zugeführt wurde, sich von ihrem Anfangswert von etwa 6,4 g CSB/1 zu einem Wert von etwa 6,5 g CSB/1 unmittelbar nach Änderung der Einsatzrate änderte. Aus Figur 5 ist ersichtlich, daß diese Änderung der Konzentration, die zuerst weniger als 2 % betrug, eine wesentliche und praktisch sofortige Änderung der Methanproduktionsrate verursachte.

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Πρ erwies sich als zweckmäßig, die Methanproduktions- rai.o als Gewicht des CSB auszudrücken, der als Methan pro VoJ unicnoinhcit des Filters pro Tag entfernt wird (nnchs teilend als "KL" oder "kinetische Belastung" be^rj 7olehneI. und ebenso wie OL in LBS CSB/cu ft/Tag bzw. K(j CSB/m /Tag ausgedrückt) ; 1 kg Methan hat einen CSB ·/'■■■ η 4 kg. KL/OL· gibt somit den Methanwirkungsgrad des Iilters an. Wie Figur 5 zeigt, fiel der in dieser Weise berechne te flethanwirkungsgrad, wenn die Änderung vorynomin^n wurde, und stieg dann wieder. Dies war wenig- :;i.-ns i>m lvicise auf die Berechnungsmethode insofern zurückzuiuhren, als die Änderung sofort einen neuen, um ?n ' höheren OL-Wert zur Folge hatte (dor Nt.nner bei ti- -1" Wi rk uiiiffufradbercchnung) , während der tatsächliche '> :?<>{ orl.i gi" Anstieg der CSB-Konzentration im kombinierten IM nsa t ::;■ ( ι om zum Filter weniger als 5 % betrug, wie vorsf oh"!]·! fi\st ¹IOStel 11.

(!■■maß hinein Merkmal der Erfindung wird der MethanwirkiiiKjS'jratl des Filters ständig überwacht und die Be-

.'(i lastuiui (OL) ständig so verändert (z. B. erhöht), daß di'fHor Wirkungsgrad bei einem Stand gehalten wird,-der bedeutend niedriger ist als der Stand, den das anaerobe Filter ohne diese Steigerung der Belastung zu erreichen • ^Tornag. p.oi einer bevorzugten Ausführungsform werden

2't diese Veränderungen der Belastung zu Zeitpunkten vor- <'I¹IiOInIt)'M!, die wesentlich kürzer als 4 Stunden, vorzugs- ·.·.·( iso woniger als 2 Stunden, z. B. 1/2, 1/4 oder 1/12 .Stunden auseinander liegen. Die mit dieser Häufigkeit "oi-rjonommonen Änderungen der OL sind im allgemeinen

M) sämtlich i'nn einer geringen Größenordnung (z. B. weniger aln 10 -, jedoch sind, wie in Figur 6 und Figur 9 ersichtlich, die Veränderungen zuweilen der Art, daß in einem System, in dem OL einmal alle 6 Minuten geändert wird, der OL-Wert in einer Stunde ungefähr verdoppelt

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worden kann, besonders wenn die OL von einer verhältnismäßig geringen flöhe, z. B. 0,4, erhöht wird). Durch Arbeiten in dieser Weise war die Anmelderin in der Lage, die OL von anaeroben Filtern auf bisher nicht dagewesene ^r) Werte zu erhöhen, die weit über 32 kg CSU/m /Tag liagen (z. B. aui. etwa 48 oder 64 kg CSR/rn" /Tag oder mehr). Die AnmeLderin war ferner in der Lage, sehr schnei Le Steigerangen der Belastungen von anaeroben Filtern, die mit verhältnismäßig niedrigen Belastungen (z. B. 3,2 oder 4,8 kg CSB/m /Tag) arbeiteten, vorzunehmen und es zu ermöglichen, die Zeit, die erforderlich ist, um ein neu eingebautes Filter (oder ein vorher beschädigtes oder gestauchtes Filter) auf eine gewünschte verhältnismäßig hohe Leistung zu bringen, bedeutend

^r) zu verkürzen.

Durch Anwendung der neuen Verfahren gemäß der Erfindung ist es möglich, das Filter verhältnismäßig schnell in einen bisher unbekannten Zustand zu bringen, in dem das Volumen der Biomasse im Filter einen größeren Teil des Holilrauinvolumens des Filters einnimmt. Bisher enthielten die bekannten Filter nur sehr geringe Volumenanteile an Biomasse. Beispielsweise wird in der bereits genannten deutschen Patentschrift festgestellt:

"Beim Betrieb der anaeroben Filter wurde fest-5 gestellt, daß die Menge der an den Fi; L !körpern haftenden Biomasse selbst nach langem Dauerbetrieb der Art ist, daß sie nur einen kleinen Bruchteil des HöhLraumvoLumens des Filters, z. B. etwa 20 'k oder weniger des Holilrauinvolumens, einnimmt (dies wird gemessen, indem man den Inhalt des Filters auslaufen läßt und das Volumen der so entfernten Flüssigkeit mißt), obwohl eine bedeutende Kreislaufführung von Bio-

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.'•'i...Sfj 2um Filter vorliegt. Die Gründe hierfür sind noch nicht völlig geklärt, jedoch wird angenommen, daß die im Kreislauf geführten Bakterien teilweise? als Nahrung für die Bakterien :> i tu Filter dienen. Bei Untersuchung von Filtern nach längerem Betrieb (;*.. B. 6 Monate) unter Ki >'i:.: lauf führung wurde ferner gefunden, daß die au den Ffi Ll körpern des Filters haftende Biomasse -iiif den Füllkörpern im wesentlichen innerhalb IC d'¹·: jesamten Filters verteilt ist; dem Auge er- :;c'h·'Lnt diese Verteilung vo.i oben nach unten irr hVaOiiMichon gleichmäßig. Die Biomasse ist ge-1 if ineartig oder schleimig ..."

In ungefähr die gleiche Richtung geht die Darstellung 1') von IiO^-Hi & Foree in einer Veröffentlichung mit dem Titel "The Anaerobic Filter for the Treatment of Brewery Press Liquor Waste" in The Brewers Digest, i'cbrinr 19 72, Seite 66 - 73. Diese Veröffentlichung beschreibt Versuche unter Verwendung von anaeroben 2c- Filtern von 183 cm Höhe mit einem ungefüllten Volumen von <>,l 1 und einem Hohlraumvoiumen (im gepackten Zustand) von 15,2 L. In dieser Arbeit wird (auf Seite 72) festges te 11t:

"fiacli einer Betriebszeit von 100 Tagen hatte 2^ sich eine bedeutende Menge biologischer Feststoffe bis zu einer Höhe von etwa 30,5 cm im Filter 1 und etwa 6 1 cm Höhe im Filter 2 angehäuft. "

Γ in Gegensatz hierzu wurde nach dem Verfahren der Anmel- U) derin anaerobe Filter so betrieben, daß nach dem ablassen die Menge der freien (abgelassenen) Flüssigkeit v/oLt unter 70 % des Zwischenraumvolumens, z. B. bei

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1ϋ, 20, 30 odor 50 % des Zwi schenraiimvolumens liegt. Hierzu qehöron mit einem so hohen Gehalt an Biomasse, daß nach dem Ablassen festgestellt wurde, daß ihre Füllkörperrinne? (und sogar ihre Kreislauf leitungen) ^r> fist vollständig mit golatinoartiger Biomasse gefüllt .■■aren. Man sol J te erwarten, daß solche Filter nicht cut arbeiten, da eine starke Störung der Flüssigkeitss⁴rö"vina durch das Filter vorliegen und eine verringerte Kapazität verursachen würde, aber es zeigte sich, Ic daß diese Erwartung nicht zutrifft, da diese Filter rohr gut. und mit geringern Rückdruck und mit. geringem A.!3U\tj von Biomasse und bei ungewöhnlich hohen Belastungen arbeiten. Sie haben darüber hinaus einen riiorst niton Widerstand qegon schädigende Störungen, ¹V- u ic gewöhnliche anaerob'.· Filter außer Betrieb setzen wurden, nie ("runde hierfür sind nicht geklärt. IJs wird ir, Tcnomnion, daß die großen Körper der Biomasse äußerst durchlässig für die organischen Verbindungen im Wasser sind, und dies kann auf die Anwesenheit einer gelarti- :°ⁿ α·-η Abscheidung, die die einzelnen Bakterien oder Gruppen (z. B. Schichten) von Bakterien umgibt und für diese organischen Verbindungen durchlässig ist, wodurch den Bakterien im Innern dieser Körper der Biomasse irgendwio Zugang zu dein durch diese Verbindungen dargebotenen j Nährstoff gegeben wird, zurückzuführen sein. Die Art,

in der die Flüssigkeit sich durch solche Filter bewegt/ ist nicht, eindeutig geklärt. Es ist möglich, daß sie durch ein Netzwerk von Rissen und Kanälen fließt. Die Strömung der Flüssigkeif von unt<>n nach oben wird durch .iO den Perkulationseffekt der verhältnismäßig starken Entwicklung von Gasblasen im Filter unterstützt, und es scheint, daß in hohem Maße eine Rückmischung innerhalb des Filters vorliegt. Beispielsweise war bei einem Tracer-Vcrnuch, bei dom eine geringe Henge Tusche in die (in einer

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Menge von etwa 240 ml/min.) fließende Flüssigkeit in den Boden eines zylindrischen Kreislauffilters (mit einem Durchmesser von 15,2 cm, einem Zwischenraumvolumen von etwa 20 1 und einer Höhe von 1,22 m) eingespritzt wurde, der Ablauf vom oberen Ende des Filters etwa 10 Min. nach dem Einspritzen (d.h. nach einem Gesamtdurchfluß von etwa 2,4 1) dunkel und bei Beobachtung 15 Min. nach dem Einspritzen (Gesamtdurchfluß etwa 3,6) völlig schwarz. Die Durchflußmenge von etwa 240 ml/min, durch das Filter (Querschnittsfläche etwa 180 cm²) entsprach einer mittleren Durchflußmenge (über den gesamten Querschnitt) von nur 1,33 cm/min., jedoch erreichte die Tusche das obere Ende mit einer Geschwindigkeit von mehr als 12 cm/min. Es ist möglich, daß trotz der Tatsache, daß die Struktur der gelatinösen Biomasse stark genug ist, um die Zwischenräume der Pall-Ringe von 25,4- mm Durchmesser zu überbrücken, und trotz der sehr niedrigen Drücke im aoeroben Filter die Biomasse unter dem Einfluß der Flüssigkeits- und Gasströme während des Betriebs dieser Filter mit hohem Gehalt an Biomasse zu kleineren fließfähigen Aggregaten zerbrochen wird.

Eine Arbeit von Bellegem et al über "The Anaerobic treatment of waste water of the potato starch industry" (Die anaerobe Behandlung von Abwasser der Kartoffelstärke-Industrie) in der Ausgabe Dezember 1974 des TNO-Projekts stellt fest:

"Zweifellos besteht bei einem anaeroben Filter das Hauptziel darin, eine Konzentration der Biomasse zu erreichen, die möglichst hoch ist, weil hierdurch die Stabilität, der Wirkungsgrad und die Kapazität des Systems gesteigert werden."

Hinsichtlich der höchsten erreichbaren Kapazität stellten

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diese Autoren fest:

"Bei unseren Versuchen zeigte es sich, daß eine Belastung von etwa 8 CSB/m³/Tag kontinuierlich aufrechterhalten werden konnte, daß aber höhere Belastungen zu Instabilität und Störung des Prozesses führen können . "

Diese OL von 8 kg CSB/m³/Tag entspricht nur 0,5 Ib CSB/ Cubikfuß/Tag und ist somit viel geringer als die OL-Werte, die bei Anwendung der Erfindung erreicht werden.

In den großen Körpern von Biomasse, die an den Füllkörpern haften, erscheint es wahrscheinlich, daß ein Gradient in der Konzentration der Komponente der Einsatzlösung von den äußeren Teilen jedes dieser Körper.von Biomasse zu seinem Innern vorliegt. Dies kann das Ergebnis einer Diffusion durch eine gelatinöse Absonderung sein, die für diese Komponenten durchlässig ist. Die äußeren Teile jedes dieser Körper kann mit dem verhältnismäßig konzentrierten Gemisch von Kreislaufmaterial und freiem Einsatz in Berührung sein. Wenn die Konzentration in diesem Gemisch eine hemmende oder toxische Höhe erreicht, können die Bakterien in den äußeren Teilen als Folge der Tatsache, daß sie dieser Konzentration ausgesetzt sind, nachteilig beeinflußt werden, während die Bakterien im Innern mehr oder weniger wirksam wie vorher weiter arbeiten können, weil die Konzentrationen, denen sie ausgesetzt sind, bedeutend geringer sind als diejenigen in den äußeren Teilen. Dies mag zu einer Erklärung der erhöhten Beständigkeit der Filter gegen Störungen beitragen.

Es ist möglich, daß der schnelle Anstieg der Belastung, der bei Anwendung der Erfindung beobachtet wird, wie folgt erklärt werden kann: Die Menge der "Nahrung" für

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die Bakterien wird bei einer geregelten hohen Konzentration, die das Wachstum der Bakterienpopulation begünstigt, aber immer unter einer Hemmkonzentration gehalten. (Die Konzentration, die eine Hemmung verursacht, hängt von der jeweiligen Verbindung ab. Methanol bewirkt erst eine Hemmung, wenn seine Konzentration verhältnismäßig hoch wird. Die Hemmkonzentration ist bei Essigsäure niedriger als bei Methanol. Bei Acrylsäure ist sie viel niedriger.) Figur 2 (bei Betrachtung im Zusammenhang mit Beispiel 1) zeigt, daß bei einem Einsatz, der 15 g CSB/1 enthielt, das Wachstum bei Einstellung des Wirkungsgrad auf 87 oder 88 % gefördert, aber während einer Periode von 4 Tagen, in der der Wirkungsgrad auf 92 % eingestellt wurde, nicht gefördert wurde. Bei dem Wirkungsgrad von 88 % würde diesem Einsatz die CSB-Konzentration, die im größten Teil des Kreislauffilters herrscht, etwa 1,8 g CSB/1 (d.h. 12 % von 15 g CSB/1) betragen, während sie beim Wirkungsgrad von 32 % nur etwa 1,2 g CSB/1 betragen würde. Bei dem Wirkungsgrad von 80 % würde, wie Figur 3 veranschaulicht, die CSB-Konzentration im Filter noch höher sein (nämlich etwa 3 g CSB/1 beim Einsatz mit 15 g CSB/1 und etwa 5 g CSB/1 für den Einsatz mit 25 g CSB), jedoch war er noch nicht hoch genug, um zu bewirken, daß dieser Einsatz (der Formaldehyd und Acrylsäure in bedeutenden Mengen enthielt) eine starke hemmende Wirkung auf die Einwirkung der großen Menge der Biomasse hat, die sich im Filter angesammelt hat, wie die in Figur 3 dargestellten Ergebnisse zeigen.

Die Erfindung wird durch die folgenden Beispiele weiter erläutert.

Bei den in den Beispielen 1 bis 5 beschriebenen Versuchen war das anaerobe Filter ein runder zylindrischer, korrosionsbeständiger Behälter (Figur 1). Der Behälter hatte

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eine Höhe von 1,22 m und einen Durchmesser von 1s,2 cm und war mit regellos angeordneten Kunststoffringen (PaIl-Ringe, Kunststoff-Bioringe, 25,4 mm Durchmesser, 25,4 mm hoch) gefüllt. Durch diese Füllkörper ergab sich eine Oberfläche von 164 m²/m³ und ein Zwischenraumvolumen von 90%. Die Füllkörperringe bestanden aus Polypropylen einer Dichte von etwa 0,9, so daß sie in der im Behälter enthaltenen Flüssigkeit zu schwimmen pflegten und die obere Wand des Behälters berührten und ein von Füllkörpern freier Raum am Boden des Behälters vorhanden war. Etwa 5 cm über dem Boden des Behälters 5 war ein horizontales Sieb eingesetzt. Der Bereich unter dem Sieb enthielt keine Füllkörper. Das Gesamtvolumen des Behälters betrug 22,2 1 ohne Füllkörper. Im gefüllten Zustand betrug sein Zwischenraumvolumen 20,1 1. Das dem anaeroben Filter zugeführte saure Abwasser wurde von einem Speisebehälter 7 durch eine Verdrängerpumpe 8 (mit einem Drehzahl geregelten Motor) durch eine Leitung 9 in einen Strom von im Kreislauf geführtem flüssigen Ablauf mit bakteriellen Feststoffen zugeführt. Dieser Ablauf floß in der Kreislaufschleife 10 aus einem Absatzbehälter 11 über dem Filter und wurde von einer Kreislaufpumpe 12 angesaugt. Der kombinierte Strom aus Einsatzmaterial und Kreislaufmaterial wurde in das untere Ende des Behälters unter dem waagerechten Sieb durch eine zentrale öffnung von 16 mm Durchmesser eingeführt. Unmittelbar oberhalb der Eintrittstelle in den Behälter war ein (nicht dargestelltes) Rückschlagventil eingebaut, das als Sicherung diente, die verhinderte, daß der Inhalt des Behälters 5 im Falle eines Rohrbruchs auslief.

Flüssigkeit und Gas traten vom oberen Ende des Behälters 5 (durch ein zentrales Rohr mit einem Durchmesser von 16 mm) aus und flössen in den Absetzbehälter 11, der eine Masse von im wesentlichen ruhender Flüssigkeit 14 ent-

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hielt, deren Oberfläche 16 durch Anwesenheit einer Oberlaufdichtung 17 vom Typ des umgekehrten Syphons in einer Ablaufleitung 18 bei einem im wesentlichen konstanten Stand gehalten wurde. Das Flüssigkeits-Gasgemisch aus dem Behälter 5 floß nach oben durch ein Rohr 19, dessen Austritt 21 sich über der Oberfläche 16 (etwa 2,5 bis 5 cm darüber) befand. Dieses Flüssigkeits-Gas-Gemisch enthielt außerdem festesBiomassematerial hauptsächlich in fein dispergiertem suspendiertem Zustand, jedoch auch einige größere Teile von festen Biomasse-Material. Diese Teilchen können lose an Blasen des Gases geheftet sein. Beim Auslaufen aus dem engen Rohr 19 (rundes Rohr von

16 mm Durchmesser) pflegten sich diese Gasblasen von den größeren Teilchen (die flockig, abgerundet oder kugelförmig mit einem Durchmesser von etwa 1 bis 5 mm waren). Diese Teilchen setzten sich dann in der Flüssigkeitsmasse 14 ab und wurden mit der Flüssigkeit vom Boden des Behälters abgezogen und durch die Kreislaufschleife 10 in den Behälter 5 zurückgeführt. Der Ausfluß (nicht im Kreislauf geführter Ablauf), der durch die Dichtung

17 austrat, war häufig leicht trübe, weil er das fein dispergierte Biomassematerial enthielt (z.B. im Bereich von etwa 50 bis 500 mg VSS/1, gewöhnlich etwa 200 bis 300 mg/1, gemessen durch Filtration der Flüssigkeit durch eine 0,45 |im-Menibran, die die einzelnen Mikroorganismen zurückhält). Der Absatzbehälter 11 war so bemessen, daß die mittlere Verweilzeit darin (d.h. die Durchflußmenge von Flüssigkeit und Feststoff aus dem Rohr 19, geteilt durch das Volumen der Flüssigkeitsmasse 14) weit unter 0,2 Stunden, z.B. 6 Minuten betrug. (Diese Verweilzeit war so kurz, daß die abgesetzten Biomasseteilchen nicht dazu neigten, genügend Gas zu bilden, das viele von. ihnen mit sich tragen und somit bewirken würde, daß sie im Ablauf erscheinen.) Dieses Gas trat durch ein Rohr 24 am oberen Ende des Behälters 11 aus.

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In der Kreislaufschleife 10 war ein Erhitzer 26 angeordnet, um das im Kreislauf gefüllte Material auf die optimale Temperatur zu erhitzen.

Bei den in den Beispielen beschriebenen Versuchen hatte der Behälter 11 die Form eines umgekehrten Kegels, der etwa 20,3 cm Flüssigkeit enthielt und darüber einen freien Gasraum von 7,6 cm enthielt. Die Oberfläche 16 der Flüssigkeit lag etwa 30,5 cm über der Oberseite des Behälters 5. Im freien Raum über der Oberfläche 16 herrschte Normaldruck oder leichter überdruck.

Die Durchlaufmenge des Einsatzes durch die Pumpe 8 (die zur Verdrängerbauart gehörte) wurde kontinuierlich (mit Hilfe eines UmdrehungsZählers der ein elektrisches Signal abgab, das der Pumpendrehzahl und somit dem Flussigkeitsdurchfluß propor-tional war) gemessen. Das durch die Leitung 24 austretende Austrittsgas strömte durch einen üblichen Entfeuchter 26 und wurde dann kontinuierlich analysiert, indem es durch einen üblichen Infrarot-Methananalysator 27 und dann durch eine Naßuhr 28 geleitet wurde.

Der Methan-Analysator war ein Beckman-Infrarot-Analysator (Modell 865) eines bekannten Typs mit einem mit Methan gefüllten Detektor. Das Instrument wurde regelmäßig so geeicht, daß seine elektrische Leistungsabgabe linear proportional der Methankonzentration des Austrittsgases war.

Die Naßuhr 28 war mit einem optische Detektor und einem Zahnrad mit 150 Zähnen versehen, das so ausgebildet war, daß 250 elektrische Impulse pro Liter Umdrehung des Meßgeräts erzeugt wurden.

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Die Ausgangsleistungen der Naßuhr und des CH.-Analysators wurden (durch geeignete Instrumentierung) so kombiniert, daß ein elektrisches Signal abgegeben wurde, daß die Rate der Methanbildung (und damit der "kinetischen Belastung" oder "KL") anzeigte. Dies kann als Zahl der Pounds CSB in Form von Methan pro Zeiteinheit pro Volumeneinheit des Filters (oder kg/CSB/m³/Std.) ausgedrückt werden (1 kg Methan hat einen CSB von 4 kg).

Das Ausgangesignal für die Pumpenfördermenge wurde mit dem bekannten (oder regelmäßig gemessenen) CSB-Wert des Einsatzmaterials so kombiniert, daß ein elektrisches Signal , daß die CSB-Einsatzrate und somit die OL anzeigte, abgegeben wurde.

Der die Verdrängerpumpe 8 für den Einsatz antreibende Motor wurde durch eine Steuerschaltung mit einem Prozeßrechner oder Mikroprozessor (nachstehend beschrieben) so gesteuert, daß der OL-Wert in einer vorbestimmten Beziehung zur KL gehalten wurde.

Zur sonstigen Instrumentierung gehörten Thermoelemente zum Abtasten der Temperaturen bei (a) dem geometrischen Zentrum des Filters und (b) in dem im Kreislauf geführten Material sowie ein pH-Messer zur Messung des pH-Wertes der im Kreislauf geführten Flüssigkeit unmittelbar stromaufwärts von dem Punkt, an dem Frischeins-atz in das Filter eingeführt wurde.

Beispiel 1

Das bei diesem Versuch verwendete saure Abwasser war eine wässrige Lösung, die ein.Gemisch der folgenden Bestandteile enthielt:

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375 Teile Essigsäure
37,5 Teile Formaldehyd
115 Teile Ameisensäure
4 4 Teile Buttersäure
30 Teile Acrylsäure

Zu Beginn des Versuchs lagen diese Bestandteile in solchen Konzentrationen vor, daß die Höhe des CSB 15 g/l betrug, so daß die Konzentrationen die folgenden waren:

Essigsäure 9,35 g/l =C=- 10 g CSB/1

100 %iger Formaldehyd 0,94 g/l -C= 1 g CSB/1

Ameisensäure 2,88 g/l ^CP 1 g CSB/1

Buttersäure 1,10 g/l :=O= 2 g CSB/1

Acrylsäure 0,75 g/l ^C=· 1 g CSB/1

Später im Versuch wurde das Einsatzmaterial stärker (ohne die Verhältnisse der Bestandteile zu verändern) so konzentriert, daß die Höhe des CSB 25 g/l betrug. Die Konzentrationen lagen nun wie folgt:

Essigsäure 15,63 g/l =C= 16,67 g CSB/1

100 %iger Formaldehyd 1,56 g/l ⁼O^=: 1,67 g CSB/1

Ameisensäure 4,79 g/l =0=. 1,67 g CSB/1

Buttersäure 1,8 g/l =0= 3,33 g CSB/1

Acrylsäure 1,25 g/l ^O^ 1,67 g CSB/1

Außerdem enthielt das Einsatzgemisch für je 24 1 Wasser 6,3 g Harnstoff, 2,2 g 85%ige Phosphorsäure (diese Konzentrationen entsprachen einem CSB:N:P-Verhältnis von 1000:5:1), 24 ml einer wässrigen Lösung, die Eisen (II)- und Kobalt (II)-Sulfate (entsprechend pro Liter je 1 mg Fe⁺⁺ und Co⁺⁺) und 24 ml einer wässrigen Lösung von Natriumsulfat (die S-Konzentration dieser Lösung betrug 10 mg/1) und 8 g/l NaHCO₃. Diese Einsatzgemische waren

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sauer. Ihre pH-Werte lagen wahrscheinlich in der Nähe von 4 bis 5.

Zu Beginn dieses Versuchs war das Filter bereits in Betrieb gewesen, nämlich etwa 2,5 Monate mit dem gleichen Einsatzgemisch CSB-Höhe 15 g/l), und die Einsatzrate des sauren Abwassers wurde so bemessen, daß die Beladung (OL) etwa 8 kg CSB/m /Tag (berechnet auf der Grundlage des Zwischenraumvolumens des Behälters von 20 1) betrug.

Der Verlauf des Versuchs ist in Fig. 2 und Fig. 3 graphisch dargestellt.

Zu Beginn des Versuchs wurde die Steuereinheit so eingestellt, daß eine im wesentlichen konstante Differenz (Δ L") von etwa 1,2 8 kg CSB/m /Tag zwischen OL und KL aufrecht erhalten wurde. Mit anderen Worten, wenn KL + 1,28 > OL, erhöhte die Steuereinheit die Einsatzrate, um OL so zu erhöhen, daß die gewünschte Differenz aufrecht erhalten wurde, und umgekehrt. Zu Beginn entsprach die Zahl von 1,28 einem Wirkungsgrad von etwa 86% (d.h.

KT

■ρ^ψ- = 0,86) , bezogen auf den Wert von OL zu Beginn.

OL

Während einer Betriebsperiode von 16 Tagen unter diesen Bedingungen stieg die KL auf fast 9,61, und der Wirkungsgrad stieg auf etwa 89%. In den nächsten wenigen Tagen wurde die KL (und natürlich die OL) etwas niedriger.

Die Steuereinheit wurde dann (beim Punkt A auf der graphischen Darstellung) so eingestellt, daß i\L 1 ,92 kg CSB/ 5 m /Tag betrug. Zu Beginn entsprach dies einem Wirkungsgrad von 83%. Wie die graphische Darstellung zeigt, war innerhalb von etwa 11 Tagen nach der Änderung die KL auf etwa 0,9 (14,4 kg CSB/m³/Tag) und der Wirkungsgrad auf 87% gestiegen.

Die Steuereinheit wurde dann (beim Punkt B auf der graphischen Darstellung)so neu eingestellt, daß ein AL-Wert von 0,08 (1,28 kg CSB/m³/ Tag)erhalten wurde. Dies entsprach an dieser Stelle einem Wirkungsgrad von 92%. Wie die

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graphische Darstellung zeigt, blieb die KL während der folgenden Zeit von 4 Tagen im wesentlichen konstant.

Anschließend wurde die Steuereinheit (beim Punkt C auf der graphischen Darstellung so nachgestellt, daß Al 0,16 (2,56 kg CSB/m /Tag) betrug. Dies entsprach an diesem Punkt einem Wirkungsgrad von 86%. Dies hatte einen deutlichen Anstieg von KL auf 1,0 Ib./cu.ft./Tag (15,02 kg CSB/m /Tag) in wenigen Tagen zur Folge.

Beim Punkt D wurde die Steuereinheit so nachgestellt, daß AL 0,09 (1,44 kg) betrug, wodurch der Wirkungsgrad auf 92% erhöht wurde. Der KL-Wert blieb im wesentlichen konstant. Bei Punkt E wurde die Steuereinheit erneut so nachgestellt, daß ein AL-Wert von 0,15 (2,4 kg) betrug. Dies entsprach an diesem Punkt einem Wirkungsgrad von etwa 88%. Innerhalb weniger Tage betrug die KL mehr als 1,4 (22,43 kg CSB/m³/Tag) und der Wirkungsgrad etwa 90%.

Beim Punkt F (Fig. 3) wurde die Steuereinheit so eingestellt, daß der Wirkungsgrad etwa 80% betrug, d.h. das KL:OL-Verhältnis wurde bei etwa 80% gehalten, wobei man AL sich entsprechend verändern ließ, d.h. ^F = = 0,80, so daß Al = 0,20 · OL.

UJj UJj

(3,2 kg CSB/m³/Tag · OL).

Beim Punkt G wurde das Einsatzmaterial stärker konzentriert, d.h. der Frischeinsatz zum Filter war die Einsatzlösung, die 25 g CSB/1 enthielt, an Stelle der vorher verwendeten Lösung mit 15 g CSB/1. Der Wirkungsgrad wurde bei 80% gehalten. Innerhalb von etwas mehr als einem Monat nach Anwendung der Steuerung des Wirkungsgrades bei 80% war die KL auf fast 2,0 (32 kg) und die OL über 2,4 (38,45 kg CSB/m /Tag) gestiegen. Diese Werte sind bisher nie erreicht worden.

Während des Versuchs wurde die Kreislaufpumpe mit praktisch konstanter Drehzahl so angetrieben, daß sie 12 l/h

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Kreislaufmaterial lieferte. Da die zugeführte Kreislaufmenge während dieser Zeit verändert wurde, änderte sich das Kreislaufverhältnis in der nachstehend angegebenen Weise.

Einsatzmenge, ml/h	Kreislauf- verhältnis	1
480	25 : 1	1
620	19,4 :	1
889	13,5 :	1
940	12,8 :	1
967	12,4 :
1O3O	11,7 :	1
1329	9 : 1
994,3 (reicher)	12,1 :

Beginn Februar
Punkt A^x
Punkt B^x
Punkt C^X
Punkt D^x
Punkt E^K
Punkt F^K
Punkt G^X

Ende^K 1285 (reicher) 9,3 : 1

Die durchschnittliche Strömungsgeschwindigkeit von unten nach oben (über die gesamte Querschnittsfläche des FiI-

2
ters von 180 cm ) läßt sich aus den Einsatzraten und dem KreislaufVerhältnis von 12 l/h leicht berechnen. In jedem Fall war sie nicht viel größer als 1 cm/Minute.

Fig. 2 zeigt, daß bei einem zu niedrigen ΔL-Wert (oder bei einem zu hohen eingestellten Wirkungsgrad) kein Wachstum stattfand. In Fig. 3 lag der ΔL-Wert über dieser Höhe und ergab einen bisher nie erreichten Anstieg auf eine OL von 2,4 (38,45 kg CSB/m³/Tag) und eine KL von fast 2 (32 kgCSB/m³/Tag).

Beispiel 2

Der in Beispiel 1 beschriebene Versuch wurde wiederholt, wobei jedoch eine andere Einsatzlösung in die gleiche Apparatur, die die gleiche Biomasse enthielt, eingeführt wurde. Diese neue Einsatzlösung enthielt das mit Wasser verdünnte Abwasser einer Anlage, die Acrolein, Acrylsäure und Acrylatester erzeugte. Von Zeit zu Zeit wurde die Stärke des Einsatzmaterials im Bereich von etwa 25 bis'

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ORIGINAL INSPECTED

35 g CSB/1 verändert. Im Durchschnitt betrug seine Stärke etwa 30 g CSB/1. Hiervon stammten ungefähr 10 g CSB/1 von der Acrylsäure und 8 bis 10 g CSB/1 von der Essigsäure. Als weitere Komponenten waren Äthanol, Äthylacetat, Äthylacrylat, Diäthylather (niedrige Konzentration), Butanol, Butylacetat, sek.-Butylacrylat, n-Butylacrylat und einige niedere Acrylatpolymerisate vorhanden.

Im Verlauf dieses Versuchs wurden die Wirkungsgrade auf verschiedene Werte im Bereich von ungefähr 65 bis 75% eingestellt, wobei OL-Werte von weit über 2 (z.B. 2,5) lbs. CSB/Kubikfuß/Tag (entsprechend 32 bzw. 40 kg CSB/m / Tag ) und KL-Werte von beispielsweise 1,8 (oder 1,9 oder mehr) lbs. CSB/Kubikfuß/Tag (entsprechend 28,8 bzw. 30,4 kg CSB/m³/Tag) erreicht wurden.

Während einer Periode bewirkte die Steuereinheit eine Senkung des OL-Werts auf etwa 0,2 (3,2 kg CSB/m³/Tag). Es wurde gefunden, daß die während dieser Zeit verwendete Einsatzlösung bedeutende Mengen einer giftigen Komponente (Chloraldehyd) enthielt. Das Filter wurde dann mit Wasser gespült, das 2 g/l NaHCO₃ enthielt, worauf eine Einsatzlösung, die im wesentlichen frei von der giftigen Komponente war, dem Filter mit einer feststehenden Rate, die einem OL-Wert von etwa 0,74 (11,8 85 kg CSB/m³/Tag) entsprach, während einer Zeit von 5 Tagen zugeführt wurde.

Während dieser Zeit stieg die KL von 0,52 auf 0,6 (entsprechend 8,33 auf 9,61 kg CSB/m /Tag) (ein Zeichen für einen allmählichen Anstieg des Wirkungsgrades auf etwa 80%). Dann wurde die Einsatzrate unter die Steuerung durch die automatische Steuereinheit gebracht, wobei der Wirkungsgrad auf 75% eingestellt wurde. Innerhalb von 16 Stunden stieg die KL auf über 1,0 (entsprechend 16 kg CSB/m /Tag) und die OL auf über 1,3 (entsprec 20,8 kg CSB/m³/Tag), wie in Fig. 8 dargestellt.

Im Verlauf dieses Beispiels stieg die KL einmal auf 2,4

,45 kg CSB/m³/Ta

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(entsprechend 38,45 kg CSB/m³/Tag) und die OL auf 3,5

ORIGINAL INSPECTED

(entsprechend 56 kg CSB/m /Tag). Dann traten einige mechanische Schwierigkeiten (die nachstehend beschrieben ^r werden) auf, und wenige Wochen später wurde der Behälter 5 durch Schwerkraft abgelassen. Nur 1,8 1 Flüssigkeit ' liefen aus den Behälter aus, obwohl sein ursprüngliches

Zwischenraumvolumen 20 1 betrug. I

ι Die 1,8 1 abgelassene Flüssigkeit wurden (in. einem offe- .' nen Gefäß, das der Luft ausgesetzt war) zur Verwendung bei dem in Beispiel 3 beschriebenen Versuch beseite ge- , stellt. Sie enthielt erhebliche suspendierte Biomasse.

Das Auskippen der Füllkörper aus dem Behälter ergab, daß die Ringe und Kreislaufleitungen und andere Teile des Anlageteils fast vollständig mit Biomasse gefüllt waren. Das ursprüngliche Gesamtgewicht der Füllkörperringe betrug etwa 1,97 kg, während das Gewicht der die Biomasse enthaltenden ausgekippten Ringe 16,56 kg betrug, d.h. die Ringe trugen 14,58 kg Biomasse. Das Trocknen der Biomasse bei 115°C, ein Vorgang, bei dem die "freie" oder extrazelluläre Feuchtigkeit, die die Bakterienzellen umgibt, entfernt wird, zeigte, daß dieses "freie" Wasser etwa 89,5% der an den Ringen haftenden Biomasse ausmachte. Das Trockengewicht der Biomasse (bei 115°C getrocknet) betrug 1,531 kg. Durch Calcinieren ^bei 600°C) würde eine Asche in einer Menge von 23,1% des Trockengewichts erhalten. Die qualitative Analyse der Asche (durch Atomabsorption) ergab die Anwesenheit von Eisen und geringfügigen Mengen Kupfer und Zink.

Die mit Biomasse gefüllten Ringe schwammen, wenn sie in Wasser gelegt wurden.Ihre Gesamtdichte war etwas geringer als das von Wasser. Die Biomasse konnte leicht von den Ringen entfernt werden, beispielsweise durch Rühren in Wasser.

Die vorstehend genannten mechanischen Schwierigkeiten [ bestanden darin, daß nach dem Anstieg der KL auf 2,4 ; (38,45 kg CSB/m³/Tag) und der OL auf 3,5 (56 kg CSB/m³/ '

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3W 31 6 O-

Tag) ein mechanischer Fehler zum Reißen der Ablaßleitung führte, so daß die gesamte Flüssigkeit aus dem Filter auslief. Das Filter wurde erneut gefüllt und arbeitete innerhalb weniger Tage bei einer KL von 1,8 (28,84 kg > CSB/m³/Tag) und einer OL von 2,7 (43,25 kg CSB/m³/Tag) (der Wirkungsgrad war auf etwa 66% eingestellt). Die KL begann anschließend mit einem entsprechenden Abfall der ; OL zu fallen, so daß in wenigen Wochen die KL etwa 1,2 (19,22 kg CSB/m³/Tag) und die OL etwa 1,8 (28,84 kg CSB/ m /Tag) betrug. Eine Untersuchung ergab, daß eine Abzugsöffnung der Naßuhr irgendwie verstopft war, so daß das Meßgerät Werte der Gasbildungsrate meldete, die bedeutend niedriger als die wahren Raten waren. Dies hatte zur Folge, daß die Steuereinheit die Einsatzrate ent- · sprechend gesenkt hatte. Zu diesem Zeitpunkt wurde der Behälter abgelassen, wie vorstehend beschrieben.

Es ist zu bemerken, daß bei diesem Versuch die Tätigkeit der Steuereinheit das Filter gegen die Auswirkungen einer unvorhergesehenenen Toxizität des Exnsatzmaterxals schützte und es ermöglichte, daß das Filter in einem Zustand blieb, in dem es schnell den Betrieb wieder aufnehmen und hohe Belastungen mit einem Einsatzmaterial, das keine gefährlich hohen Konzentrationen der toxischen Komponente enthielt, erreichen konnte.

Beispiel 3

Nach dem in Beispiel 2 beschriebenen Versuch wurde fast die gesamte Biomasse von den Ringen entfernt, die dann wieder in den Behälter 5 gefüllt wurden. Der Behälter wurde mit den 1,8 1 der abgelassenen Flüssigkeit aus dem in Beispiel 2 beschriebenen Versuch zusammen mit Wasser gefüllt, das insgesamt (für die gesamte Neufüllung) 50 g Methanol und 30 g Natriumacetat enthielt, worauf die Apparatur bei 100% Kreislauf ohne Frischeinsatz betrieben wurde, bis eine Arbeitstemperatur von 37 C erreicht war. Anschließend bestand der Frischeinsatz für 2 Tage aus

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ORIGINAL INRPFCTED

einem 90:10-Gemisch von Wasser und den vorstehend erwähnten 30 g CSB/1 (des in Beispiel 2 verwendeten) verdünnten Ablaufs,;dann für einen Tag aus einem ähnlichen Gemisch, jedoch mit einem Verhältnis von 80r10, worauf auf einen Frischeinsatz übergegangen wurde, der ausschließlich aus den vorstehend genannten 30 g CSB/1 des verdünnten Ablaufs (der 8 g/l zugesetztes NaHCO₃ enthielt) bestand. Die Steuereinheit wurde so eingestellt, daß sich ein Wirkungsgrad von etwa 70% ergab, beginnend ^:

mit einer Anfangseinsatzrate, die einer OL von etwa 0,25 lbs. CSB/Kubikfuß/Tag (entsprechend 4 kg CSB/m³/Tag) entsprach. Innerhalb von 3 Wochen war die OL von etwa i 2,9 (46,46 kg CSB/m³/Tag) und die KL auf etwa 2lbs.CSB/ Kubikfuß/Tag (32 CSB/m /Tag) gestiegen. Der Wirkungsgrad wurde dann für etwa 5 Tage auf 75%, dann für 1 Tag auf 80% und dann für einen weiteren Tag auf 85% eingestellt. Die KL betrug noch 32 kg CSB/m /Tag. Der Wirkungsgrad wurde dann auf 90% eingestellt, und die KL fiel auf etwa 2 8,84 kg CSB/m /Tag. Die Apparatur wurde dann abge'lassen, wobei 12,9 1 Flüssigkeit erhalten wurden (im Vergleich zum gesamten Zwischenraumvolumen von 20 1 in Abwesenheit von Biomasse).

Bei diesem Versuch, der mit einer verhältnismäßig .geringen Menge Biomasse, die sich an die gleiche Art von Einsatzmaterial angepaßt hatte, begonnen wurde, verursachte die Verwendung der Steuereinheit einen schnellen Anstieg der KL auf eine Höhe von etwa 2 (32 kg CSB/m /Tag) und dann einen schnellen Anstieg des Wirkungsgrades unter Aufrechterhaltung dieser hohen KL.

Beispiel 4

Nach dem gegen Ende von Beispiel 3 beschriebenen Ablassen wurde die Einheit erneut mit Wasser gefüllt", das pro Liter 2 g NaHCO₃ enthielt, und über Nacht bei 100% Kreislauf gehalten (keine Zufuhr von Einsatzmaterial), wobei eine ; Temperatur von 37°C errreicht wurde. Es ist zu bemerken, !

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daß während der Zeit (etwa 1 Stunde) zw-ischen dem Ablassen und erneuten Füllen die anaerobe Biomasse in der Einheit der Luft ausgesetzt war. Der Frischeinsatz wurde dann gewechselt, und zwar wurde auf ein wäßriges , Gemisch übergegangen, das gleiche CSB-Beladungen von ^: je vier verschiedenen organischen C.-Verbindungen, nämlich n-Butanol, sek.-Butanol, n-Butyraldehyd und n-Butter7 säure, enthielt. Dieses Gemisch wurde mit Wasser nach Bedarf so verdünnt, daß ein Einsatzstrom mit den in der folgenden Tabellen genannten (als g CSB/1 ausgedrückten) Stärken erhalten wurde. Um beispielsweise eine Stärke des Einsatzstroms von 20 g CSB/1 zu erhalten, enthielt das Gemisch pro Liter 1,93 g n-Butanol, 1,93 g sek.-Butanol, 2,05 g n-Butyraldehyd und 2,75 g n-Buttersäure entsprechend 5 g CSB/1 für jede Komponente. Der Frischeinsatz enthielt ferner 5 g/l NaHCO-.. In Fig. 4 sind die Ergebnisse graphisch dargestellt. Sie zeigen, daß die KL innerhalb von ungefähr einem Monat auf mehr als 3,2 (51,26 kg CSB/m /Tag) stieg, während die OL etwa 4 (64 kg CSB/m /Tag) betrug.

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Tag	Stärke des Ein satzes	Eingestell ter Wirkungs grad %
1	2.0	10
2	2.0	50
3	5.0	65
4	5	65
5	10	50
6,7,8
9	10	40
10	10	65
11	20	70
14	20	70
15	30	75
16	30	75
17	30	75
18	30	75
21	30	80
22	30	80
23	30	80
24	30	80
25	30	80
28	30	80
29	30	80
30	30	80
31	30	80
35	30	80
36	30	80
37	30	80

Bemerkungen: Am Tag 15 wurde eine gewisse Menge Aktivschlamm (aus einem aeroben Prozess) als Einzelcharge dem Einsatzmaterial zugesetzt, um eine zusätzliche Bakterienpopulation einzuführen .

Die in dieser Tabelle genannten Daten und die in Fig. 2, 3 und 4 gezeigten OL-, KL- und pH-Werte sind keine Durchschnittswerte oder -einstellungen für die fraglichen Tage. Es handelt sich um Zahlen, die einmal taglieh (gewöhnlich um 8.00 Uhr vormittags) ermittelt wurden. Die KL-Werte sind stündliche bewegliche Durchschnitte,-die nachstehend erläutert werden.

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Während dieser Zeit traten einige Zwischenfälle ein. Am Tag 5 wurde festgestellt, daß die Naßuhr leckte, so daß die in den Steuerapparat eingegebene Information über die Gasbildungsrate (und damit über KL) niedriger war als die wirkliehe Rate. An den Tagen 22 und 25 wurde gefunden, daß die Uhr in der (nachstehend beschriebenen) Instrumentausrüstung nicht ordnungsgemäß gearbeitet hatte, so daß die in den Steuerapparat eingespeiste Information über die KL wieder niedriger war als der wahre Wert. Die Auswirkungen dieser Zwischenfälle sind im Abwärtsverlauf der OL- und KL-Kurven in Fig. 4 bei 22-24 erkennbar. Am Tag 37 arbeitete das Filter mit einer OL von 3,9 (62,5 kg CSB/m /Tag) bei einem eingestellten Wirkungsgrad von 80 %. Die Einstellung des Wirkungsgrades wurde auf etwa 85 % angehoben. Wie in Fig. 7 bei "X" erkennbar, bedeutete dies, daß die OL auf etwa

3,7 (43,25 kg CSB/m³/Tag) fiel, wodurch wiederum der KL-Wert fiel, und die OL und KL weiterhin sanken. Nach einer Betriebszeit von einem Tag beim eingestellten Wirkungsgrad von 85 % wurde der Wirkungsgrad wieder auf 80 % eingestellt, worauf die KL (und OL) mit sehr hoher Geschwindigkeit stieg und möglicherweise Werte erreicht hätte, die noch höher sein würden als sie (aus den Neigungen der OL- und KL-Kurven) projiziert worden wären, wenn der Wirkungsgrad weiterhin bei 80 % ohne die Zwischenzeit von einem Tag bei 85 % geblieben wäre. Zu diesem Zeitpunkt wurde die Einsatzleitung verstopft, und die Einsatzpumpe drückte während einer Zeit von etwa 11 Stunden Luft in das Filter. Während dieser Zeit bewirkte der automatische Steuerapparat eine Senkung des 0L-Wertes auf etwa 1,3 (20,83 kg CSB/m /Tag) in einer

stunde, auf etwa 0,9 (14,4 kg CSB/m³/Tag) in der nächsten Stunde und schließlich auf 0,28 (4,5 kg CSB/m³/Stunde). Nach dem Abstellen des Defekts bewirkte der automatische Steuerapparat einen schnellen Anstieg des OL- und KL-Wertes. Innerhalb von 12 Stunden war die KL auf über 2,4 (38,45 kg CSB/m³/Tag) und die OL auf 3,1 (49,66 kg CSB/m³/Tag) ge-

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stiegen. Die Arbeitsweise des Filters während dieser Zeit ist in Fig. 7A dargestellt.

Bei dem in Beispiel 4 beschriebenen Versuch wurde das Filter (das noch eine verhältnismäßig große Menge Biomasse enthielt, die jedoch der Luft ausgesetzt worden war) mit einem anderen Einsatzmaterial beaufschlagt. Die Verwendung des Steuerapparats ermöglichte es, in kurzer Zeit eine sehr hohe Belastung zu erreichen.

Beispiel 5

Der in Beispiel 4 beschriebene Versuch wurde fortgesetzt, wobei jedoch die NaHCO-.-Konzentration im Einsatzmaterial auf 2 g/l (von 4 g/l bei dem in Beispiel 4 beschriebenen Versuch) gesenkt wurde. Die OL zu Beginn betrug 3,9 (62,5 kg CSB/m³/Tag) und die KL etwa 3,1 (49,7 kg CSB/m³/Tag) .

Der Wirkungsgrad wurde für einen Tag auf 80 %, dann für zwei Tage auf 31 % und dann für drei weitere Tage auf 83 % eingestellt. Nach Ablauf dieser Zeit betrug die KL etwa 3,9 (62,5 kg CSB/m³/Tag), und die KL lag über 3,3 (52,9 kg CSB/m³/Tag), obwohl der pH-Wert des Filterablaufs und des KreislaufStroms von 7,1 auf 6,4 gefallen war. "Anschließend fiel der KL-Wert, und der Wirkungsgrad wurde auf 80 % eingestellt, so daß innerhalb von etwa zwei weiteren Wochen der KL-Wert etwa 2,1 (33,6 kg csb/m /Tag) und der OL-Wert etwa 2,6 (41,7 kg csb/m /Tag) betrug, während der 5 pH-Wert auf etwa 6 gefallen war. Aufgrund apparativer Probleme wurde die Zufuhr von Einsatzmaterial für etwa 3,5 Tage abgesperrt, während die Kreislaufführung fortgesetzt wurde. Dann wurde der automatische Steuerapparat erneut in Betrieb genommen, um die Einsatzrate zu regeln, worauf zunächst ein Wirkungsgrad von etwa 50 % für einige Stunden und dann ein Wirkungsgrad von 81 % und dann von 70 % angewandt wurde. Wie Figur 9 zeigt, stiegen KL und OL schnell und erreich-

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ORIGINAL INSPECTED

ten (nach 34 Stunden) etwa 2,1 (33,6 kg CSB/m³/Tag) bzw. 2,9 (46,5 kg CSB/m³/Tag), obwohl der pH-Wert noch niedrig lag und etwa 6 betrug.

Beispiel 6

Der Ablauf des Filters bei dem in den Beispielen 2 und 3 beschriebenen Versuchen wurde ohne weitere Behandlung (mit den nachstehend genannten Ausnahmen) einem zweiten anaeroben Filter zugeführt, das ohne Regelungen (mit den nachstehend genannten Ausnahmen) arbeitete. Dieses zweite Filter hatte die gleiche Größe und Form wie das erste Filter. Die Stärke des dem zweiten Filter zugeführten Einsatzmaterials (im wesentlichen die gleiche wie beim Ablauf aus dem ersten Filter) während dieser Zeit lag im Bereich von etwa 1 g CSB/1 (zu dem Zeitpunkt, als das erste Filter mit feststehender Einsatzrate betrieben wurde, wie in Figur 8 dargestellt) bis etwa 7 g CSB/1 (z.B. zu dem Zeitpunkt, zu dem die OL des ersten Filters auf weit über 3 (4 8 kg CSB/m /Tag) stieg). Die volumetrische Einsatzrate und die OL des zweiten Filters hängen natürlich von der Einsatzrate und der OL des ersten Filters ab. Während dieser Zeit betrug die Einsatzrate des zweiten Filters etwa 0,33 bis etwa 1 l/Stunde und die OL des zweiten Filters lag im Bereich von etwa 0,03 bis 0,52 Ib CSB/Kubikfuß/ Tag (0,48 - 8,33 kg CSB/m³/Tag).

Die gesamte prozentuale Entfernung von CSB (bezogen auf den CSB-Gehalt des Einsatzmaterials zum ersten Filter) als Folge des Durchgangs durch die beiden Filter lag im Bereich von mehr als 89 % bis mehr als 98 % und betrug während des größten Teils der Zeit etwa 95 %.

Bei dem hier beschriebenen Versuch waren die beiden Filter in verschiedenen Räumen angeordnet,und der Ablauf vom ersten Filter wurde täglich gesammelt und dann am nächsten

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Tag auf das zweite Filter aufgegeben. Während dieser Wartezeit von einem Tag kühlte sich der Ablauf ab. Um das zweite Filter bei einer Temperatur von etwa 37°C zu halten, wurde es mit Kreislaufführung betrieben, um einen Kreislauferhitzer (dessen Lage in Figur 1 dargestellt ist) zu verwenden. (In einer großtechnischen Anlage würde der Wärmeausfluß aus dem ersten Filter unmittelbar zum Boden des zweiten Filters geführt werden, wobei keine Notwendigkeit zum Aufheizen oder zur Temperaturregelung und keine Notwendigkeit zur Kreislaufführung besteht. Das zweite Filter würde somit unter Stopfen-Fließbedingungen (plug flow conditions) betrieben und könnte erheblich kleiner sein als das erste Filter.) während der Wartezeit von einem Tag war die Oberfläche des gesammelten Ausflusses der Atmosphäre ausgesetzt (bevor er dem zweiten Filter zugeführt wurde), wodurch sich ein Verlust an CO- und ein Anstieg des pH-Wertes (auf etwa 8) ergaben. Als Ergebnis war die Methan-Konzentration in dem durch das zweite Filter gebildeten Gas verhältnismäßig hoch; sie lag in der Nähe von 90 %.

Die Steuereinheit kann ein Mikroprozessor (ein Mikrocomputer "Intel System 80/10"), der mit programmierbaren digitalen Eingang/Ausgang-Einrichtungen (zwei programmierbaren peripheren Schnittstelleneinheiten "Intel Gate MOS u255") und einer "analogen" Eingabe-/Ausgabe-Karte 5 (einer Realzeit-Schnittstelleneinheit "Analog Devices RTI-1200")) gekoppelt ist, sein. Die letztgenannte Karte erhält analoge Signale von den Sensoren, wandelt sie in Digitalsignale um und überträgt sie zum Eingang des Mikroprozessors. Sie erhält ferner Digitalsignale vom Ausgang des Mikroprozessors und wandelt sie in Analogsignale um. Im einzelnen ergibt sich durch die·Eingang-/ Ausgang-Karte folgendes: 32 Analogeingänge, einendig

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(oder 16 doppelendige Eingänge), 2 Analog-Ausgänge, 2 Logik-Treiberausgänge, 2 Realzeit-Taktgeber (Real Time Pacer Clocks), 1 K Bites-Speicherkapazität). Von den Analogeingängen werden sechs verwendet. Die beiden Analog-Ausgänge werden zum Treiben eines Schreibers und zur Steuerung der Speisepumpe verwendet. Die Logik-

Treiber werden verwendet, um Alarm bei zu niedrigem J pH-Wert und zu hoher Temperatur zu geben. Der Taktgeber ^! (Pacer Clock) wird verwendet, um die Zykluszeit (60 Minuten) zu zählen, die Datenerfassung alle 30 Sekunden auszulösen und die Berechnungen auszulösen sowie Änderungen alle sechs Minuten zu steuern. Die Speicherkapazität von 1 Kilobyte ist Teil der gesamten Speicherkapazität von 5K für die Mikroprozessor-Steuereinheit.

Der Mikroprozessor ist so programmiert, daß der Ausgang jedes Sensors (der Naßuhr, des Methan-Analysators und des Drehzahlmessers, der an den Motor der Speisepumpe 8 angeschlossen ist, sowie anderer Glieder, auf die nachstehend eingegangen wird) automatisch einmal alle 30 Sekunden erhalten oder eingegeben wird und so, daß eine Reihe von Werten jeder Variablen(Gasbildungsgeschwindigkeit, Methangehalt des Gases und Einsatzrate und andere) in der Steuerschaltung gespeichert wird. Das Mikroprozessor-Programm ist so ausgebildet, daß die Steuerschaltung alle 6 Minuten (a) den Durchschnitt jeder dieser Variablen (für die vergangenen 6 Minuten) berechnet, (b) die durchschnittliche KL für die vergangenen 6 Minuten (aus dem Wert der Geschwindigkeiten der Gasbildung und des Methan-Gehalts) berechnet,(c) die durchschnittliche OL für die vergangenen 6 Minuten (aus den Werten der Einsatzrate und aus dem Wert der Stärke des Einsatzmaterials, wobei der letztgenannte Wert von Hand in die Steuerschaltung durch ihr Tastenfeld eingespeist worden ist) berechnet, :

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(d) die durchnitt liehe KL für die vergangene Stunde berechnet, (e) die Beziehung zwischen den Werten von c und d (z.B. den prozentualen Wirkungsgrad) berechnet,

(f) die OL (und die entsprechende Speisepumpendrehzahl) berechnet, die erforderlich ist, um die voreingestellte Beziehung zwischen den Werten von c und d aufrecht zu erhalten, und (g) ein elektrisches Signal zur Drehzahlsteuerung des Spexsepumpenmotors sendet, um einen neuen Wert von OL einzustellen.

Der Grund für die Verwendung eines Ein-Stunden-Durchschnitts von KL ist die Vermeidung oder Glättung des Einflusses sehr kurzzeitiger Schv/ankungen, die nicht die wahre KL anzeigen. Beispielsweise können Erschütterungen oder Schütteln des anaeroben Filters eine augenblickliche zusätzliche Gasfreigabe verursachen. Ebenso kann ein Teil des im Filter gebildeten Gases sich in einer örtlichen Tasche

(unter Bildung einer "Gastasche") anreichern und dann schlagartig freigesetzt werden, so daß von der Einheit gesagt werden kann, daß sie "aufstößt". Einzelmessungen, die während dieser Perioden vorgenommen werden, spiegeln natürlich nicht die tatsächliche Gasbildungsrate wider.

Es ist zu bemerken, daß der Ausdruck "Durchschnitt" hier im weiten Sinne gebraucht wird, da es dem Fachmann klar ist, daß man jeden Wert, der dem Durchschnitt proportional ist, verwenden kann, solange der gleiche Proportionalitätsfaktor auf andere signifikante Variable angewandt oder in die Ansprechwerte eingebaut wird. Da beispielsweise das Instrument 120 Werte des Methangehalts und 120 Werte der Gasbildungsrate in einer Stunde feststellt, kann die Steuerschaltung (als ihren berechneten "Durchschnitts"-KL-Wert bei der Durchführung der vorstehenden Operation e) die Summe der 120 einzelnen

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Methanbildungsraten (während der vorhergehenden Stunde ermittelt) oder das als KL ausgedrückte Äquivalent dieser Summe verwenden, und die Steuereinheit kann diese Summe mit der lOfachen Summe der 12 einzelnen OL-Werte (während der vorhergehenden 6 Minuten ermittelt) vergleichen.

Gemäß der vorstehenden Beschreibung wird die Stärke des Einsatzmaterials von Hand in die Steuereinheit auf der Grundlage einer Analyse (z.B. täglich) de-r CSB-Höhe des Einsatzmaterials eingegeben. Natürlich kann eine bessere Steuerung erreicht werden, indem die CSB-Analyse des Einsatzmaterials häufiger vorgenommen und der CSB-Wert in entsprechend kürzeren Abständen in die Steuereinheit eingegeben wird, und dies durch einen automatisierten CSB-Analysator (oder einen im Handel erhältlichen CSB-Analysator), der Proben aus dem Einsatzbehälter ηimmt, geschehen.

Unter den anderen Signalen, die in Abständen in den Mikroprozessor eingegeben werden, befindet sich ein Signal, das den pH-Wert anzeigt. Dieses Signal wird vorzugsweise durch einen pH-Messer (Great Lakes Instruments Inc., Modell P60L-2-1 pH-Probe) mit zwei abgeglichenen Glaselektroden erzeugt (eine Elektrode dient als Bezugselektrode und taucht in einen Puffer von pH 7). Seine elektrische Schaltung ist so ausgebildet, daß sich ein Ausgang null ergibt, wenn die untersuchende Lösung (die mit der Nicht-Bezugselektrode in Berührung ist) einen pH-Wert von 7 hat und sich ein positiver oder negativer Ausgang ergibt, wenn der pH-Wert über bzw. unter 7 liegt. Die pH-Zelle wird jede Stunde dem folgenden Zyklus unterworfen:

a) Sie wird etwa 2 Minuten mit Wasser unter Druck (z.B. 2 bar) gespült, um lose Feststoffe zu entfernen und Gasblasen aus den Teilen, die der im Kreislauf geführten, Biomasse enthaltende Flüssigkeit ausgesetzt waren, zu beseitigenb) Sie wird 38 Minuten mit einer Reinigungslösung behandelt, die leicht sauer ist, um Carbonate zu ent-

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fernen und ein Tensid (z.B. das Produkt der Handelsbezeichnung "Alconox") zur Entfernung von Fettfilmen und ein Bakterizid, z.B. Wasserstoffperoxid, enthält, um lebende Mikroorganismen, die an wichtigen Stellen noch vorhanden sein können, zu töten (die Wasserstoffperoxid enthaltende Reinigungslösung enthält vorzugsweise ein Mittel wie EDTA, um Metalle, die Zersetzung des Wasserstoffperoxids verursachen können, zu komplexieren). c) Sie wird weitere zwei Minuten mit Wasser gespült und dann (d) 18 Minuten dem Kreislaufstrom ausgesetzt. Diese aufeinanderfolgende Behandlungen werden mit Hilfe eines Systems von Ventilen V1, V2, V3, V4 und V5 (Figur 1), die von einer Ventilsteuerung 31 gesteuert werden, vorgenommen. Während der ersten 42 Minuten des Zyklus ist das Ventil V3 offen. Während der nächsten 18 Minuten (vorstehende Stufe d) ist es geschlossen. Während der Wasserspülungen (a und c) ist das Ventil V5 offen, und die Ventile V1 und V2 sind in einer Stellung, in der sie das zugeführte Wasser durch die pH-Zelle zum Ausfluß 32 fließen lassen. Zu Beginn der Reinigungsstufe (b) ist das Ventil V4 offen, und die Ventile V1 und V2 sind in einer Stellung, in der der Weg vom Reinigungsbehälter 33 durch die pH-Zelle zum Ausfluß offen ist. Die Ventile werden dann geschlossen und die pH-Zelle bleibt mit der stehenden Reinigungspufferlösung gefüllt. Die Pufferlösung enthält NaOH und H^PO. in einem solchen Mengenverhältnis, daß ihr pH-Wert 6,2 beträgt. Dies dient als Hilfsmittel zur Prüfung der Eichung des Instruments, da der durch das Instrument gemessene pH-Wert in üblicher Weise zu jedem Zeitpunkt angezeigt wird' und der Bedienungsmann prüfen und feststellen kann, ob der angezeigte pH-Wert während der Stufe b 6,2 beträgt. Während der letzten 18 Minuten (Stufe d) wird die gereinigte und gespülte pH-Zelle der umlaufenden Kreislauflösung ausgesetzt (durch Schließen des Ventils V3 und Drehen der Ventile V1 und V2 in Stel-

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lungen, die es der Lösung ermöglichen, durch das Ventil V1, die pH-Zelle und das Ventil V2 und zurück zu der Stelle zu fließen, wo sie auf die Einsatzlösung trifft). Die Anordnung ist so geschaltet, daß der Ausgang des pH-Messers nur während des späteren Teils der Stufe B eingegeben (zum Steuerapparat übertragen) wird. Dies kann durch die Zeitsteuerung, die die Ventile steuert, erfolgen, d.h. diese Zeitsteuerung kann die elektrische Verbindung zur Steuerung nur während der letzten 10 Minuten der Stufe d schließen und sie während aller übrigen Zeiten offenhalten. Während dieser 10 Minuten kann die Steuerung den pH-Wert einmal alle 30 Sek. eingeben, wie es mit den Signalen von den anderen Sensoren geschieht.

Der pH-Wert zeigt die Differenz zwischen säurebildenden und säureverbrauchenden (methanbildenden) Bakterien an und kann zusammen mit dem KL-Wert zur Steuerung verwendet werden. Der Steuerapparat ist somit so programmiert, daß er eine Lampe (oder sonstigen Alarm) betätigt, die "niedrigen pH" anzeigt, wenn der pH-Wert auf eine vorbestimmte Höhe (z.B. pH 6,8) fällt, und den Motor der Einsatzpumpe abschaltet, wenn der pH-Wert auf eine vorbestimmte niedrigere Höhe (z.B. pH 6,2) fällt. Wenn die Speisepumpe in dieser Weise abgestellt ist, arbeitet die Kreislaufpumpe weiter. Es wurde gefunden, daß während dieser Zeit die methanbildenden Bakterien allmählich die überschüssigen flüchtigen Fettsäuren verbrauchen und Methan bilden (während die fettsäure bildenden Bakterien keine neuen Nährstoffquellen, aus denen sie neue Mengen flüchtiger Fettsäuren bilden, verfügbar haben), und der pH-Wert steigt. Der Steuerapparat ist so programmiert, daß er einen ünempfindlichkeitsbereich (der sich von beispielsweise pH 6,2 bis 6,8 erstreckt) auf-

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weist. Wenn der pH-Wert auf einen Wert oberhalb der oberen Grenze dieses Unempfindlichkeitsbereichs gestiegen ist, schaltet der Steuerapparat den Einsatzmotor wieder ein, so daß Einsatzmaterial mit einer Rate zugeführt wird, die durch den KL-Wert des Filters zu dem Zeitpunkt bestimmt wird, zu dem der pH-Wert über die obere Grenze des Unempfindlichkeitsbereichs steigt.

Eine bessere pH-Regelmethode, die angewandt werden kann, besteht darin, den pH-Wert beim Optimum für die methanbildenden Bakterien zu halten. Diese Methode kann die folgenden Maßnahmen umfassen: (1) Der Steuerapparat wird so voreingestellt, daß er einen OL-Wert aufrechterhält, daß eine überschüssige Versorgung mit den flüchtigen Fettsäuren, die als "Nahrung" von den methanbildenden Bakterien gebraucht werden, aufrechterhalten wird; beispielweise wird der Wirkungsgrad auf etwa 80 % eingestellt. (Z) Der Steuerapparat wird so voreingestellt, daß, wenn der pH-Wert sich über einem optimalen Minimum, beispielsweise über pH 7,05 befindet, der Steuerapparat in regulärer Weise arbeitet, aber dann, wenn der pH-Wert auf dieses (oder sonstige) Minimum von 7,05 oder darunter fällt, ein niedrigeres OL:Kl-Verhältnis (oder einen niedrigeren ΔL-Wert) aufrecht erhält. Beispielsweise kann der Steuerapparat so programmiert werden, daß, wenn der pH-Wert 7,05 oder weniger beträgt, der voreingestellte Wirkungsgrad bei jeder neuen pH-Messung, die das Minimum von 7,05 oder weniger ergibt, um 1 % (z.B. auf 81 % von den vorherigen 80 %) erhöht wird (da bei dem vorstehend beschriebenen Schema die neue pH-Messung einmal stündlich erfolgt, wird der Wirkungsgrad jede Stunde um 1 % erhöht (z.B. auf 81 % in der ersten Stunde, auf 82 % in der zweiten Stunde usw.), solange der pH-Wert sich beim Minimum oder darunter befindet. Es leuchtet ein, daß eine solche Erhöhung des Wirkungsgrads bedeutet, daß bei einer

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gegebenen KL die OL (z.B. die Einsatzrate) niedriger ist als vorher.

Ein weiteres Signal, das in den Mikroprozessor alle 30 Sekunden eingegeben wird, ist das Signal, das die Innentemperatur des Filters anzeigt. Der Steuerapparat ist so programmiert, daß er eine Lampe (oder sonstigen Alarm) betätigt, die "hohe Temperatur" anzeigt, wenn die Temperatur 4 2°C erreicht, um eine Schädigung der methanbildenden Bakterien zu verhindern. Der Erhitzer in der Kreislaufschleife wird als Reaktion auf die Temperatur im Filter so geregelt (z.B. von Hand, jedoch vorzugsweise thermostatisch), daß die optimale Temperatur im Innern des Filters aufrechterhalten wird. Eine zweite thermostatische Regelung des Erhitzers auf der Grundlage der Temperatur des den Erhitzer verlassenden Stroms verhindert, daß die Temperatur des KreislaufStroms 42°C übersteigt, um eine Schädigung der Bakterien in diesem Strom zu verhindern. Eine bessere Heizmethode besteht darin, ein Wärmeaustauschmedium (z.B. Prozeßdampf) durch Heizschlangen innerhalb des Filters selbst zu leiten.

Wie in Figur 6 dargestellt, wurde gefunden, daß die Methanbildungsrate sehr empfindlich auf Temperaturänderungen anspricht. Der Erhitzer wurde zum Zeitpunkt A ausgeschaltet und die Temperatur im Filter ließ man (von dem vorherigen Wert von 37°C) auf Umgebungstemperatur fallen. Zum Zeitpunkt B wurde der Erhitzer wieder eingeschaltet. Zum Zeitpunkt C wurde der Vorgang des Ausschaltens des Erhitzers wiederholt. Während dieser gesamten Zeit war der Steuerapparat so eingestellt, daß sich eine solche Einsatzrate ergab, daß der Wirkungsgrad 85% betrug.

Die Naßgasuhr, die die volumetrische Rate der Gasbildung mißt, ist für Temperaturänderungen empfindlich. Bei einer

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Anordnung war dieses Meßgerät an einer Stelle angeordnet, an der die Temperatur in einem engen Bereich gehalten wurde. Diese Stelle war auf der Oberseite des Infrarot-Methananalysators, der Wärme von seinem Erhitzer abstrahlte. Bei dieser Anordnung fiel die Temperatur der Naßgasuhr typischerweise von einer Tagestemperatur von 29°C auf eine Nachtemperatur von etwa 26⁰C. Wenn dies eintritt, zeigt das Meßgerät (bei völlig gleicher Massendurchflußmenge des Gases mit dem gleichen Methangehalt) an, daß ein Abfall von etwa 1 % in der volumetrisehen Rate stattgefunden hat. Der Steuerapparat senkt daher die OL (Einsatzrate) um ungefähr den gleichen Prozentsatz. Bei der in diesen Beispielen beschriebenen Versuchen fanden Temperaturänderungen vom Tag zur Nacht in dieser Größen-Ordnung statt, wodurch die Steigerungsrate der OL verlangsamt wurde, d.h. es ist damit zu rechnen, daß die Kapazität des anaeroben Filters noch schneller, als in den Beispielen angegeben, erhöht werden könnte, wenn die Temperatur der Naßgasuhr konstanter gehalten wird. Vorzugsweise wird die Naßgasuhr bei im wesentlichen konstanter Temperatur gehalten, .oder das System ist 'so ausgebildet, daß Schwankungen in der Temperatur der Naßgasuhr ausgeglichen werden (indem beispielsweise die Temperatur der Naßgasuhr abgetastet, dieser Wert alle 30 Sek.

in den Steuerapparat eingegeben und der Rechner so programmiert wird, daß er dieses Temperatursignal verwendet und das Signal der volumetrischen Rate um den entsprechenden Temperaturfaktor auf der Basis der Gesetze des idealen Gases multipliziert), oder es wird eine Naßgasuhr verwendet, die mit einem geeigneten Temperaturkompensator versehen ist.

Es leuchtet ein, daß beim Betrieb des Steuersystems die Weiterleitung und Handhabung von Daten und Steuersignalen

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nicht völlig elektrisch erfolgen muß. Beispielsweise können Druckluft oder andere Analog-(oder Digital)-Systeme für wenigstens einen Teil des Steuersystems verwendet werden.

Ein weiteres Merkmal der Erfindung ist die Anwendung des vorstehend beschriebenen Systems, um ein anaerobes Filter bei im wesentlichen konstanter OL und beim höchsten Wirkungsgrad zu halten. In diesem Fall wird, wenn die gewünschte OL einmal erreicht ist (z.B. eine OL von 12,8 kg CSB/m³/Tag, erreicht durch Arbeiten bei einem Wirkungsgrad von beispielsweise etwa 8 0 %) , der Steuerapparat so programmiert, daß er den OL-Wert bei nicht mehr als 12,8 hält und den OL-Wert auf einen unter 12,8 liegenden Wert nur dann senkt, wenn der KL-Wert unter einen bestimmten voreingestellten Wert fällt. Dieser voreingestellte Wert kann beispielsweise (a) irgendein feststehender KL-Wert (z.B. 10,25 entsprechend einem Wirkungsgrad von 80 %) oder (b) irgendein Prozentsatz des höchsten KL-Werts sein, der während des gleichen bestimmten Zeitraums mit konstanten OL-Wert erreicht wurde (z.B. 90 % dieses KL-Wertes). Das Endergebnis dieses Steuervorgangs ist ein Anstieg des Wirkungsgrades des Systems auf eine Höhe, die weit über dem eingestellten Wirkungsgrad liegt. Nur wenn der KL-Wert unter den voreingestellten Wert fällt, übernimmt das normale Programm wieder die Steuerung und senkt den OL-Wert so, daß er dem KL-Wert folgt. In gewissen Situationen, beispielsweise bei einem Anstieg des Anteils (im Einsatzmaterial) inerter Verbindungen (z.B. Pentaerythrit) und bei Berechnung des OL-Werts auf der Grundlage von Messungen des Gesamt-CSB des Einsatzmaterials, kann der Wirkungsgrad den Anschein haben, daß er fällt (obwohl die anaerobe Biomasse nicht nachteilig beeinflußt wird). Das Steuersystem veranlaßt dann eine unnötige

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Senkung des OL-Wertes. Um dies zu verhindern, können in das Steuerschema Mittel zur Messung der Senkungsrate von KL einbezogen werden, und das Steuerschema kann (beispielsweise unter Verwendung eines Allzweckcomputers) so programmiert werden, daß die OL nicht unter eine vorbestimmte untere Grenze fällt, falls nicht diese gemessene Rate der Senkung von KL verhältnismäßig hoch ist und auf diese Weise eine nachteilig beeinflußte Biomasse anzeigt.

Wie bereits erwähnt, hat die Erfindung den Vorteil, daß ein schneller Anstieg der Beladung in einem neuen Filter erreicht wird. In Beispiel 1 der bereits erwähnten DE-PS (Patentanmeldung P 27 48 313.2) der Anmelderin wird eine Anfahrmethode beschrieben, bei der ein Anfahrgemisch, das verhältnismäßig ungiftige und nicht-hemmende Verbindungen (Methanol, Essigsäure und Ameisensäure) enthält, verwendet wird. Wässriges Methanol allein oder in Mischung mit Essigsäure kann ebenfalls als Einsatzmaterial zum Anfahren verwendet werden. Das Anfahr-Einsatzmaterial wird vorzugsweise zugeführt, bis der KL-Wert wenigstens 1,6 kg CSB/m³/Tag oder mehr (z.B. 3,2 kg) erreicht hat und der Wirkungsgrad über 50 % (z.B. bei 60 oder 70 %) liegt. An diesem Punkt kann die Bakterienpopolation groß genug und genügend mannigfaltig sein, um durch Anwendung der automatischen Steuerung schnell gesteigert zu werden.

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Während der Anfangsperiode dieser Steuerung können verschiedene Methoden angewandt werden. Bei einer dieser Methoden wird die Steuereinheit noch mit dem Anfahr-Einsatzmaterial verwendet, um die Kapazität auf eine gewünschte Höhe (z. B. eine OL von 0,8 (12,8 kg CSB/m / Tag)) zu bringen, worauf das Anfahr-Einsatzmaterial allmählich durch das Abwasser ersetzt wird, das im Filter behandelt werden soll (z. B. wird am ersten Tag ein Gemisch von 95 % Anfahr-Einsatzmaterial und 5 % regulärem Einsatzmaterial, am nächsten Tag ein 90 : 10-Gemisch usw. verwendet). Nach einer anderen Methode wird mit dem allmählichen Ersatz des Anfahr-Einsatzmaterials durch reguläres Einsatzmaterial am Schluß der vorstehend genannten Anfangsperiode, d. h.

ungefähr zum gleichen Zeitpunkt, zu dem das Filter unter die Steuerungsmethode gebracht wird, begonnen.

Wenn das Filter unter anaeroben Bedingungen gut arbeitet, ist das Redoxpotential der Flüssigkeit im Filter (gemessen an der im Kreislauf geführten Flüssigkeit) im allgemeinen negativer als minus 400 mV, z. B. etwa - 4 30 oder -460 mV. Das Redoxpotential kann mit einer Standard-Redoxsonde, die mit der pH-Sonde zwischen -den Ventilen V1 und V2 in Serie geschaltet ist, gemessen werden.

Figur 7, 7A, 8 und 9 zeigen, daß das Filter zu jedem gegebenen Zeitpunkt eine Höhe eines natürlichen Wirkungsgrades zu haben scheint (die vermutlich von den Arten und Mengen der Bakterien im Filter in Relation zum Typ und zur Konzentration des CSB und möglicherweise giftigen oder hemmenden Materialien im Einsatzmaterial und in den Kreislaufströmen zu diesem Zeitpunkt abhängt). Beispielsweise war in Figur 8 die Höhe der KL während der Periode, in der OL konstant gehalten wurde, der Art, daß sie einen natürlichen Wirkungsgrad von etwa

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80 % anzeigte. Die Zuführung von mehr CSB (d. h. höhere OL), als bei diesem natürlichen Wirkungsgrad verbraucht werden kann, scheint das Wachstum der methanbildenden Population und damit die Bildung von mehr und mehr Methan anzuregen ( siehe beispielsweise Figur 8). Wenn jedoch die Einsatzrate (OL) so eingestellt wird, daß sich ein Wirkungsgrad ergibt, der höher ist als der natürliche Wirkungsgrad, fällt die Methanbildung, wie Figur 7 zeigt. Vermutlich hat die vorhandene methanbildende Population dann nicht genügend "Nahrung", um die Methanbildung mit der vorherigen Rate fortzusetzen. Diese Verminderung der Einsatzrate (OL) erscheint jedoch nicht die methanbildende Population zu schädigen. Hierzu wird beispielsweise auf die Effekte in Figur 7 und Figur 7A hingewiesen, wo der Abfall des Wirkungsgrades von 85 % auf 80 % (wobei der letztgenannte Wert nur leicht unter dem natürlichen Wirkungsgrad in diesem Augenblick liegt) einen schnellen Anstieg der KL verursachte. Ferner wird auf Figur 4 verwiesen, wo der Effekt der verringerten Einsatzrate, der an den Tagen 22 und 23 herrschte, innerhalb der folgenden wenigen Tagen weitgehend ausgeschaltet wurde. Eine andere (nicht dargestellte) Methode, die befolgt werden kann, wenn gewünscht wird, die KL und OL schnell zu steigern und hierbei zu einem verhältnismäßig hohen Wirkungsgrad zu kommen, ist die Programmierung der Steuereinheit in einer solchen Weise, daß sie kontinuierlich den natürlichen Wirkungsgrad berechnet und stetig den vorbestimmten eingestellten Wirkungsgrad auffaßt, den natürlichen Stand erhöht (z. B. auf einen Stand, der einen vorbestimmten Betrag unter dem natürlichen Stand, z. B. um 1 oder um 2 % oder 10 oder 20 % unter dem natürlichen Stand liegt).

Gemäß einem weiteren Merkmal umfaßt die Erfindung die Verwendung eines zweiten anaeroben Filters, das direkt den Abfluß des ersten Kreislauffilters vorzugsweise ohne

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zwischenzeitliche, wesentliche Einwirkung der Atmosphäre (oder sonstiger aerober Bedingungen) erhält. Dieser zweite Filter kann ohne Kreislaufführung (oder nur mit sehr geringem Kreislauf) betrieben werden. Es kann ohne gesonderte Steuerung seiner Einsatzrate (d. h. der Rate, mit der ihm der Abfluß des Erstfilters zugeführt wird) betrieben werden. Es kann ohne einen Erhitzer (oder mit sehr geringem Wärmeeinsatz) betrieben werden, da die im ersten Filter im Kreislauf geführte Flüssigkeit (und damit auch der Ausfluß des innersten Filters) bereits auf ungefähr die optimale Temperatur für die methanbildende Aktivität der Biomasse erhitzt worden ist. Es erhält ein Einsatzmaterial von erheblich geringerer Stärke (gemessen in g CSB/1) als das Einsatzmaterial zum ersten Filter und bewirkt eine weitere bedeutende Abnahme der Stärke, auch wenn seine Größe erheblich kleiner (z. B. weniger als 1/2 des Volumens) als die des ersten Filters ist.

Es wurde gefunden, daß in Fällen, in denen das Einsatzmaterial zum ersten Filter verhältnismäßig inerte organische Verbindungen enthält (die das erste Filter im wesentlichen nicht abgebaut durch-laufen) das zweite Filter eine erhöhte Fähigkeit entwickelt, diese "inerten" Verbindungen abzubauen. Beispielsweise wurde bei einem Versuch, bei dem das Einsatzmaterial zum ersten Filter aus einem Gemisch von 16g CSB/1 eines abbaubaren Materials (Gemisch von je 4 g CSB/L Essigsäure, Formaldehyd, Methanol und Butanol) und 4,9 g CSB/1 von verhältnismäßig inertem hydroxypropiliertem Guar (Guargummi) , das chemisch so modifiziert ist, daß 0,5 3 Hydroxypropyläthergruppen pro Monosacchariteinheit des Guars vorliegen) bestand und das erste Filter (ohne die vorstehend genannten methanempfindlichen Regelungen) unter solchen Bedingungen betrieben wurde, daß fast vollständige Entfernung des abbaubaren Materials im ersten Filter (das

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eine Höhe von 1,22 m und einen Durchmesser von 30,5 cm hatte) stattfand, die Zuschaltung eines viel kleineren zweiten Filters (Höhe 1,22 m, Durchmesser 15,2 cm (d. h. 1/4 der Größe des ersten Filters) ungefähr den doppelten Grad der Entfernung des inerten Materials. Beispielsweise betrug nach einerÄkklimatisierungszeit der Grad der Entfernung des inerten Materials im ersten Filter etv/a 25 %, während der Gesamtgrad der Entfernung dieses inerten Materials in den beiden Filtern dicht bei 50 % lag. Es ist möglich, daß das zweite Filter, dessen Einsatzmaterial verhältnismäßig arm an gewöhnlich abbaubaren Komponenten und reich an gewöhnlich inerten Komponenten ist, eine Bakterienpopulatxon zu entwickeln pflegt, die einen höheren Anteil dieser gewöhnlichen inerten Komponenten abzubauen vermag. Natürlich können mehrere solcher kleiner Filter im ersten Kreislauffilter in Serie nachgeschaltet werden.

Wenn das erste Filter der aus zwei Filtern bestehenden Reihe sich unter automatischer methanempfindlxche Regelung befindet, es das zweite Filter vor toxischen Überladungen geschützt, da die Anwesenheit wesentlicher Mengen von toxischem Material eine Verringerung der E'insatzrate ( und gleichzeitig der Abflußrate) zum ersten Filter und eine gleichzeitige Verminderung der Belastung des zweiten Filters zur Folge hat. Mit anderen Worten, dem Volumen nach ist die Einsatzrate zum zweiten Filter im wesentlichen die gleiche wie die Ausflußrate des ersten Filters, die ihrerseits im wesentlichen die gleiche ist wie die Einsatzrate zum ersten Filter.

Die Filter bei den in den Beispielen beschriebenen Versuchen hatten eine Höhe von 1,22 m. Bei großtechnischen Anlagen sind die Filter im allgemeinen viel höher (beispielsweise können sie 6,1, 9,14 oder 12,2 m hoch sein). Ihre Durchmesser können entsprechend größer sein

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(beispielsweise 9,14 oder 15,2 oder 30,5 m oder mehr), und die durchschnittlichen hydraulischen Geschwindigkeiten können höher sein. Wie bereits in den Beispielen erwähnt, lag die hydraulische Geschwindigkeit (polumetrische Rate der gesamten Flüssigkeit geteilt durch die Querschnittsfläche des Filters) in der Nähe von 1-2 cm/Minute. Bei einem Filter einer Höhe von etwa 9,1 m können die Einsatzraten so gewählt werden, daß die hydraulischen Geschwindigkeiten ungefähr das 5 10-fache dieser Geschwindigkeit, z. B. etwa 5-20 cm/ Minute (etwa 3,05 bis 12,2 m/Std.) betragen. Die Verweilzeit (Volumen des Filters geteilt durch die volumetrische Rate des Frischeinsatzes) liegt gewöhnlich im Bereich von etwa 0,5 bis 4 Tage (z. B. etwa 1 Tag).

Bei den in den Beispielen beschriebenen Versuchen bestimmte die Steuereinheit die OL auf der Grundlage der Werte des sich eine Stunde bewegenden Durchschnitts" von KL. In einem großtechnischen Filter kann die gemessene Gasbildungsrate weniger de"^ Einflüssen von Schwingungen und des AufStoßens unterliegen. Daher können die Augenblickswerte oder der Kurzzeitdurchschnitt (z. B. der 6 Minuten-Durchschnitt) von KL als Regelwerte anstelle eines beweglichen EinStundendurchschnitts verwendet werden. Hierdurch ergibt sich eine noch höhere Empfindlichkeit der Steuereinheit und eine Erleichterung der schnellen Erhöhungen der OL (und KL) und schnelles Ansprechen auf potentiell störende Bedingungen.

Bei den in den Beispielen beschriebenen Versuchen herrschte am oberen Ende des Filters im wesentlichen normaler Druck, während der Boden sich unter einer Wassersäule von etwa 1,22 m befand. Bei einer großtechnischen Anlage kann der untere Teil des Filters unter einem erheblichen Druck (z. B. unter einem Druck von etwa 9,14 m Wasser) stehen, und der obere Teil kann ebenfalls unter

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einem gewissen Druck stehen (z. B. einem Rückdruck von beispielsweise 12,5 bis 25 mbar, bedingt durch die Art des Pumpens des entwickelten Gases). Die höheren Drücke bewirken die Auflösung von mehr CO„ in der Flüssigkeit im unteren Teil des Filters, wodurch ein geringer Abfall des pH-Wertes (z. B. ein Abfall von etwa 0,2 pH-Einheiten) verursacht werden können .

Bei den in den Beispielen beschriebenen Versuchen lag die Flüssigkeits-Gas-Trennzone in einem Behälter, der über dem Filter angeordnet war. Diese Zone kann auch zu einem Teil des gleichen Behälters wie das Filter gemacht werden. Beispielsweise kann über den Füllkörpern eine Zone vorhanden sein, die Wehre enthält, über die die Flüssigkeit (und suspensierte Biomasse) zu einem Sammeltank fließt, aus dem ein Teil als Abfluß bezogen und der Rest in Kreislauf geführt wird, über dem durch die Wehre festgelegten Flüssigkeitsstand ist ein freier Raum vorhanden, aus dem das Gas aufgefangen wird.

Die Erfindung wurde in erster Linie in Zusammenhang rn.it petrochemischen Abwässern mit einem im sauren Bereich unter 6, ζ. B. im Bereich von etwa 3-5 liegenden pH-Wert beschrieben. Sie ist auch auf neutrale oder alkalisehe Abwässer anwendbar (in diesem Fall wird die Säurekomponente anaerobisch innerhalb des Filters durch die Wirkung der säurebildenden Bakterien erzeugt). Diese Abwässer können Zucker oder höhere Kohlenhydrate oder Proteine enthalten ( z. B. Abwässer aus der Lebensmittelverarbeitungsindustrie) . Es wurde nun gefunden, daß das anaerobe Kreislauffilter nach einer verhältnismäßig kurzen Anpassungszeit sogar unlösliche Kohlenhydrate, z, B. dispergiertes Stärkegranulat, digeriert.

Wie in der bereits genannten DE-PS (Patent-

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anmaidungr F 2^⁷ 45 313,2; eier /uiael-der

ird, £C regelt _s ä&E de:·: voreingestelits Wirkungsgrad (oder voreingssteilte /j__ L-Wert) , bezogen auf Gesa^t-öL Cd= r.« OL aus dem Schlamn plus OL aus PrischeinsatS/ , aufrechterhalten -vird« Anstatt den aeroben Schlairc^ direr.t dem anaercben Filter 2usu~ führen« kam dar Schlamm einer Eshandlung -^fs„ E. bai hoher Temperatur unter Druck, wie beim bekannten Porteous-Verfahren; siehe (33-PS 553,384 und ϊ-Jatsr Was te Treatment Journal I 543-5 (1960)} raterworfen v/eräen, durch die der größte Teil des Schlamms in lösliches Material umgewandelt wird, das dann dem gesteuerten anaeroben Filter zugeführt wird.

Das hier beschriebene Verfahren kann zur Behandlung der verschiedensten Abwasser, wie sie beispielsweise in der vorstehend genannten deutschen Patentschrift beschrieben werden, angewandt werden. Falls hier nicht anders angegeben, sind die Arbeitsbedingungen, die Filterkonstruktionen usw., die in dieser deutschen Patentschrift offenbart sind, geeignet.

In einem weiteren Rahmen ist die hier beschriebene Regel- und Steuertechnik gemäß der Erfindung nicht nur auf anaerobe Filter, sondern auch auf andere anaerobe methanbildende Reaktorgefäüe anwendbar, in denen wie bei den anaeroben

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Filtern -in Bett -Ser "athsnbildenden Bakterien im anserobs:: 5;3ö.i;-crgsfäß i;;: tvcssiitlicheR aurückgehalten wird_f ;väi:reni des Wasser toi: unten nac': oben durci» das Bett st:.':~itr ;-;obai der ^uS'JIuß ans äera Gefäß eine viel nJ.sdi*:-. :'era EalzterieiiuGnsGntratioB iiet, als sie ie Bett der me--;;2nb:'-i;f:5nden Bakterien vorliegt« Sin Reaktor dieser Art -.-rird als "üpflo;-/ Sludge Blanket CUSB) Reactor" im Artikel von G. Lettinc'a et al mit dem Titel "öse of the FJpflow Sludge Blanket (USBi Reactor Concept for

ι ο Biological Waste-Kater Treatment, especially for ÄnaezO-bic Treatment", in Biotechnology and Bioengineering, Bar:d ZII, Kr. 4, April 1980, Seiten 699-734, beschrieben. Dieser Eeektor und seine Arbeitsweise v/erden auch in dem Artikel von G. Lettinga "Direct Anaerobic Treatment

J5 Handles Wastes Effectively" in der Zeitschrift Industrial 'Wastes, Januar/Februar 1979, Seite 18-24, 40 und 41, in den DE-OS 29 20 97S und 29 21 O⁷O (veröffentlicht 29.11.1979), im Artikel von Lettir.ga et al "Anaerobic Treatment of !!ethanolic Wastes" in der Zeitschrift "Water Research", 13 (1979) 727 bis 737 in dem Artikel "Feasibility of Anaerobic Digestion for the Purification of Industrial Waste Waters" von Lettinga in Documentation - Europe Sewage & Refuse Symposium EAS, 4th, München 1978 (veröffentlicht von Äbwassertechnische Vereinigung St.

Augustin, 5205), Seite 226-256, im Vortrag "Elimination of Organic Wastes from Surface Water" von Th. M. Van Beilegen! bei der 13. ■ Internationalen TNC-Tagung in Rotterdam am 27. und 28.3.1980 (diese Arbeit ist von Netherlands Organization for Applied Scientific Research TNO erhältlich) und im Artikel "A Pilot Scale -Anaerobic Upflow Reactor Treating Distillery Wastewaters" von Pipyn et al in Biotechnology Letters 1 (1979) 495-500 beschrieben. Ein weiterer Reaktor dieser Art, bei dem die Bakterien auf Trägerteilchen-aufgebracht werden, wird in den

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folgenden Veröffentlichungen beschrieben: M.S. Switzenbaum et al "Anaerobic Attached - Film Expanded-Bed Reactor Treatment" in Journal WPCF, Band 52, Nr. 7 (JuIi 1980), Seite 1953-1965, in den Artikeln von B. Atkinson et al "Process Intensification Using Cell Support Systems" (in Process Biochemistry, Mai 1980, Seite 24-32) und "Biological Particles of Given Size, Shape and Density for Use in Biological Reactors" (in Biotechnology and Bioengineering, Band XXI (1979) 193-200 und in der veröffentlichten britischen Patentanmeldung GB 20 06 181 A, veröffentlicht 2.5.1979. In beiden Reaktoren dieser Art sind die Bakterien auf verhältnismäßig großen Teilchen oder fließfähigen Aggregaten einer solchen Größe und Dichte vorhanden, daß sie in stehendem Wasser eine so hohe Sedimentationsgeschwindigkeit haben, daß selbst unter Bedingungen hoher Belastung (z.B. hydraulische Verweilzeiten von weniger als 2 Tagen, z.B. 1 Tag oder weniger) die Konzentration der die Bakterien tragenden suspendierten Feststoffe in dem Abwasser am oberen Ende des Reaktors verhältnismäßig niedrig ist und beispielsweise weniger als 0,05 g (z.B. 0,01 g) Bakterien tragende suspendierte Feststoffe pro g CSB im Einsatzmaterial zum Reaktor beträgt und die Bakterien über lange Zeiträume im Reaktor zurückerhalten werden (ihre mittlere Verweilzeit im Reaktor beträgt beispielsweise mehr als 10 Tage, z.B. etwa 30 oder 100 Tage oder mehr).

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Claims (15)

1. Verfahren zur Behandlung von organischem Abwasser und dafür verwendetes anaerobes methanbildendes Kreislauffilter

   Patentansprüche

   Verfahren zur Behandlung von organischem Abwasser unter gleichzeitiger Bildung von Methangas in einem anaeroben Reaktor in Form eines Gefäßes, das ein rückgemischtes Bett von methanbildenden Bakterien enthält, die so angehäuft und zusammengehalten sind, daß das Bett im Gefäß im wesentlichen zurückgehalten wird, während das Abwasser von unten nach oben durch das Bett strömt, dadurch gekennzeichnet, daß man die Methanbildungsrate ständig mißt und die CSB-Einsatzrate ständig so verändert, daß eine vorbestimmte zeitliche Beziehung zwischen der veränderten CSB-Einsatzrate und der gemessenen Methanbildungsrate aufrecht erhalten wird, wobei die dieser Einsatzrate entsprechende organische Belastung (OL) höher ist als die der Methanbildungsrate entsprechende kinematische Belastung (KL).
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als Reaktor ein anaerobes Kreislauffilter verwendet.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man die Messung und Veränderung wenigstens einmal alle vier Stunden vornimmt.

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   Telefon: (0221) 131041 - Telex: 8882307 dopa d · Telegramm: Dompalent Köln
4. 4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man die Messung und Veränderung wenigstens einmal jede Stunde vornimmt.
5. 5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man die Messung und Veränderung wenigstens einmal alle 15 Minuten vornimmt.
6. 6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß man das Filter bei einer organischen Belastung (OL) von mehr als 0,5 (8 kg CSB/m³/Tag) betreibt.
7. 7. Verfahren nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß man die kinematische Belastung (KL) durch Aufrechterhaltung der vorbestimmten zeitlichen Beziehung auf einen Wert von wenigstens 24 kg CSB/m /Tag erhöht.
8. 8. Verfahren nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß man durch Aufrechterhaltung der vorbestimmten zeitlichen Esziehung die Menge der Biomasse so weit erhöht, daß die Menge der freien Flüssigkeit im Filter geringer ist als 70% des Zwischenraumvolumens des Filters.
9. 9. Verfahrer nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß man durch Aufrechterhaltung der vorbestimmten zeitlichen Beziehung die Menge der Biomasse so weit erhöht, daß die Menge der freien Flüssigkeit im Filter geringer ist als 50% des Zwischenraumvolumens des Filters.
10. 10. Anaerobes methanbildendes Kreislauffilter, das mit einem organischen Abwasserstrom gespeist wird und eine Biomasse in einer solchen Menge enthält, daß die Menge der freien Flüssigkeit im Filter geringer ist als 50% des Volumens des Filters, wobei die Biomasse im anaeroben Filter erzeugt worden ist, indem das Abwasser in einer solchen Rate zugeführt wird, daß die organische Belastung (OL) wenigstens etwa 16 kg CSB/m /Tag beträgt.
11. 11. Verfahren nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß man die CSB-Einsatzrate so verändert, daß man das Verhältnis von KL zu OL bei einem vorbestimmten Zahlenwert von weniger als 1 hält.

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12. 12. Verfahren nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß man den Zahlenwert unter 0,9 hält.
13. 13. Verfahren nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß man die CSB-Einsatzrate so verändert, daß man das Ergebnis von OL minus KL bei einem vorbestimmten Zahlenwert hält.
14. 14. Verfahren nach Anspruch 1 bis 9 und 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß man den Ausfluß des anaeroben Kreislauffilters direkt einem zweiten anaeroben Filter zufährt.
15. 15. Verfahren nach Anspruch 1 bis 9 und 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß man das Abwasser im anaeroben Kreislauffilter erhitzt und den Ausfluß in dem so erhitzten Zustand direkt dem zweiten Filter zuführt.

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