DE3441690A1

DE3441690A1 - Verfahren zur enzymatischen behandlung organischer stoffe und biomasse

Info

Publication number: DE3441690A1
Application number: DE19843441690
Authority: DE
Inventors: Karl-Heinz Dipl.-Ing. DDR 8019 Dresden Barthel; Rosemarie DDR 8019 Dresden Berger; Eberhard Dr.-Ing. DDR 8036 Dresden Friedrich; Hans DDR 8132 Cossebaude Herrmann; Gerda Dipl.-Chem. DDR 8210 Freital Koschade; Friedrich DDR 8045 Dresden Kutzsche; Werner DDR 8028 Dresden Neustadt; Barbara v. DDR 8060 Dresden Oheimb; Christian Dipl.-Ing. DDR 8027 Dresden Püschel; Werner Dipl.-Biol. DDR 8019 Dresden Riedel; Isolde Dr.rer.nat. DDR 8090 Dresden Röske; Klaus Dr.sc.nat. DDR 1107 Berlin Trommler
Original assignee: VEB PROJEKTIERUNG WASSERWIRTSCHAFT; PROJEKT WASSERWIRTSCHAFT VEB; Veb Projektierung Wasserwirtschaft Ddr 4020 Halle
Current assignee: Mitteldeutsche Wasser- und Umwelttechnik AG Halle
Priority date: 1984-11-15
Filing date: 1984-11-15
Publication date: 1986-05-15
Also published as: ATA364184A; FR2573748A1; FR2573748B1; AT391856B; GB2167399B; DE3441690C2; GB2167399A; GB8429279D0

Description

Verfahren zur enzymati sehen Behandlung organischer Stoffe und Biomasse

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft die Umwandlung von in Flüssigkeiten gelösten oder suspendierten organischen Verbindungen in stabile Reaktionsprodukte, insbesondere in Kohlendioxid und Wasser unter Zugabe von Enzymen. Das erfindungsgemäße Verfahren ist insbesondere zur Stabilisierung von Klärschlamm und Gülle sowie zur Behandlung von organisch belasteten oder phosphathaltiger Abwässern geeignet.

Die Erfindung betrifft weiterhin die Stimulierung des Betriebsstoffwechsels der für die' Produktion von Antibiotika, Enzymen und organischen Säuren industriell genutzten Mikroorganismenkulturen.

Charakteristik der bekannten technischen lösungen

In der Praxis werden organische Medien, wie Klärschlämme und Gülle erfolgreich mittels anaerober, aerober und enzymatischer Stabilisierungsverfahren behandelt. Die erst in den letzten Jahren eingeführten enzymatischen Verfahren ermöglichen eine wesentliche Verkürzung der Stabilisierungszeiten von bisher mehreren Tagen (5 bis 7o Tage) der anaeroben und aeroben Verfahren auf wenige Stunden, die jedoch mit einem erhöhten Energieaufwand erkauft wird, da die durch die Enzympräparate katalysierten Abbauprozesse im Schlamm oder in der Gülle nur bei höheren Temperaturen (3o bis 6o° G) mit Erfolg ablaufen. Außerdem ist ein erheblicher Einsatz von Fremdenzymen erforderlich.

Ferner werden durch den Eigenstoffwechsel der sich In der Anfan-gsphase und noch während der enzymatisehen Stabilisierung stark vermehrenden Mikroorganismen viele unerwünschte Effekte, wie verschlechterte Eindickung und Entwässerbarkeit hervorgerufen, so daß enzymatisch stabilisierte Schlämme und Gülle meistens schlechtere Entwässerungseigenschaften aufweisen als mit den herkömmlichen Verfahren stabilisierte Schlämme und Gülle.

Die Behandlung von organisch belasteten Abwässern erfolgt zumeist nach dem bekannten Belebungsverfahren. Ein wesentlicher liachteil dieses Verfahrens ist die erhebliche Neubildung von Biomasse. Diesem Nachteil kann bisher nur durch Verlängerung der Belüftungszeit abgeholfen werden.

Hochkonzentrierte organische Industrieabwässer werden zumeist mittels ausgesprochen hochbelasteter biologischer Verfahren ("Intensivbiologie") behandelt. Bei dieser sogenannten "intensiv-biologischen" Behandlung wird ein hoher Prozentsatz (oft Iber 5o %) der abzubauenden organischen Substanz in Biomasse umgesetzt, der regelmäßig aus dem System als Überschuß schlamm sntfernt werden muß, da sonst der Wirkungsgrad des Verfahrens gering ist. Die Entfernung der überschüssigen Biomasse ist bei len "intensiv-biologischen" Verfahren aber immer sehr probleiatisch, da die mikroorganismen hier nur noch als Einzelzellen •der als sehr kleine Komplexe wachsen, die sich im normal belessenen Nachklärbecken kaum absetzen, Oinmunale Abwasser besitzen zumeist einen hohen Phosphatgehalt, ei den bekannten biologischen Eliminierungsverfahren erfolgt ie PhosphatfreiSetzung durch anaerobe Behandlung, die einen rheblichen Reaktionsraum erfordert.

ie großtechnische mikrobielle Produktion von Antibiotika, Bn- ymen und organischen Säuren erfolgt submers in belüfteten id gerührten Reaktoren (Permentatoren), wobei meistens die Lskontinuierliche Fahrweise vorherrscht.

ir den erfolgreichen Ablauf einer Fermentation sind mehrere Vorilturen zur Beimpfung des Produktionstanks (Hauptfermentation) id sterile Bedingungen erforderlich.

Bei der diskontinuierlichen Fermentation wachsen die Mikroorganismen (Bakterien oder Pilze) in der Regel so lange, bis eine essentielle Komponente des ITährmediums limitierend wird. Die Mikroorganismenkultur geht dann von der exponentiellen in die stationäre Wachstumsphase über.

"Während des Fermentationsprozesses unterliegen die Kulturbedingungen dauernden Veränderungen, was zu einer Änderung des physiologischen Zustandes der Mikroorganismenzellen führt. Meist ist die gewünschte Produktenbildung (Antibiotika, Enzyme oder organische Säuren) an einen bestimmten physiologischen Zustand der Mikroorganismen während der Fermentation gebunden. Bs ist nicht möglich, diesen Zustand bei der diskontinuierlichen Fermentation für längere Zeit aufrechtzuerhalten. So setzt häufig die Enzymausschüttung am Ende der logarithmischen Phase ein und hält über einen mehr oder weniger langen Zeitraum in der stationären Phase an. Antibiotika z. B. werden in den Kulturlösungen oft nicht zur Zeit des stärksten Wachstums gebildet, sondern erst dann, wenn der Produzent zu altern beginnt, d. h. während des Autolysestadiums. Auch die Bildung organischer Säuren, wie z. B. der Zitronensäure setzt erst nach Abschluß des Wachstums des Produzenten ein. Um das zu erreichen, erfolgt die Kultur des Zitronensäurebildners in Nährmedien mit suboptimalen Pho sphatmengen.

Die Dauer der Fermentation ist ein Erfahrungswert und ist vor allem unter ökonomischen Aspekten zu sehen. Damit der Abbruch der Fermentation zum optimalen Zeitpunkt erfolgen kann, ergeben sich hohe Anforderungen an die Überwachung des Fermentationsprozesses. Im allgemeinen dauert eine normale Fermentation 2 bis 7 Tage. Efach Abbau des produkthaltigen Kulturmediums aus den Fermentern werden diese nach gründlicher Reinigung und Wartung für eine erneute Fermentation vorbereitet (Füllung mit Nährmedium, Sterilisation des gesamten Systems, Beimpfung mit Vorkultur aus den Impftanks).

Von großer industrieller Bedeutung ist die kontinuierliche Fermentation. Diese kommt gegenwärtig nur bei der Produktion von Biomasse und Gärungsprodukten sowie bei der Umwandlung organischer Stoffe in. gasförmige Reaktionsprodukte und Wasser zur An-

Wendung. Bisher war es nicht möglich, im kontinuierlichen Prozeß solche Reaktionsbedingungen zu schaffen,daß die Freisetzung der gewünschten Produkte aus den Zellen der Mikroorganismen erfolgte. Die Umwandlung organischer Stoffe, z« B. von Abprodukten, in COg und Wasser erfolgt nur bei sehr langen Belüftungszeiten in befriedigendem Maße. Bei den ökonomisch vertretbaren Belüftungszeiten kommt es in hohem Maße zur Neubildung von Biomasse (Baustoffwechsel),die nicht immer einer befriedigenden Nutzung zugeführt werden kann. Bisher waren keine Methoden bekannt, um den Baustoffwechsel zugunsten des Betriebsstoffwechseis zu reduzieren. Der kontinuierliche Prozeß stellt bei der Herstellung bestimmter Produkte auch hohe Anforderungen an die Stabilität der Produktionsstämme, da es bei länger andauernder kontinuierlicher Kultur häufig zu Degenerationserscheinungen der Hochleistungsstämme kommt.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, bei geringen Mengen von Fremdenzymen eine hohe Abbauleistung zu erreichen, die Entwässerungseigenschaften der enzymatisch stabilisierten Schlämme und Gülle so zu verbessern sowie die für den enzymatischen Stabilisierungsprozeß benötigte (Wärme)-Energie so zu minimieren, daß sich gegenüber den herkömmlichen Stabilisierungsverfahren (Faulung, aerobe Stabilisierung) keine Nachteile hinsichtlich Entwässerung sverhalten und Energieaufwand mehr ergeben.

Weiterhin soll die Produktion von Überschuß schlamm in Belebungsanlagen vermindert werden, insbesondere soll die Biomassekonzentration bei den intensiv-biologischen Verfahren gesenkt werden und ein gut absetzbarer Schlamm erzeugt werden. Bei der biologischen Phosphateliminierung soll die P-Freisetzung aus dem Belebtschlamm wesentlich beschleunigt werden. Ferner ist bei der Produktion von Antibiotika, Enzymen und organischen Säuren eine kontinuierliche Fahrweise der Mikroorganismenkulturen zu erreichen.

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Darlegung des Wesens der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es, den Betriebsstoffwechsel von Mikroorganismenkultüren so zu stimulieren, daß es im nährstoffhaltigen Milieu zu Materialverlusten der Organismen kommt und dadurch der Wachstumsprozeß der Kulturen unterbrochen wird.

Die Aufgabe wird nach den im Patentanspruch dargelegten Merkmalen gelöst.

Die Wirkungsweise des Verfahrens ist wie folgt: Der Chelatbildner verursacht eine Schwächung der Struktur der Zellwände der Mikroorganismen, so daß diese bei entsprechender Beanspruchung aufgelöst werden können. In der zweiten Reaktionsstufe bildet sich ein zuerst den Betriebsstoffwechsel, dann die Autolyse oder Sporulation der aus der ersten Reaktionsstufe stammenden Mikroorganismen förderndes Milieu heraus. Dieses enthält neben Resten von Nährsubstanzbestandteilen vor allem die aus der enzymatischen Hydrolyse der organischen Makromoleküle des Hährmediums entstandenen und mikrobiell leicht verwertbaren niedermolekularen Verbindungen (Zucker, Aminosäuren, Fettsäuren, Alkohole u. a.) und die bereits autolysierten Mikroorganismen oder ihre Fragmente selbst bzw. die gebildeten Sporen.

Bei der Zuführung der mit dem Chelatbildner vorbehandelten Mikroorganismenkultur in dieses Milieu kommt es infolge des Temperaturunterschiedes von mindestens 1o K zu einem Temperaturschock, wodurch der Betriebsstoffwechsel der Mikroorganismen spontan stimuliert wird und die im Milieu enthaltenen niedermolekularen Hydrolyseprodukte des Uährmediums sowie die niedermolekularen Verbindungen aus den Zellaufschlüssen teilweise veratmet werden.

Infolge der stärkeren Förderung des Betriebs- als des Baustoffwechsels gehen die Mikroorganismen im Reaktionsmilieu schließlich durch Materialverlust zugrunde, d. h. sie verhungern und gehen in Selbstauflösung über (Autolysestadium) oder versporen schließlich.

Bei der Behandlung organischer Abprodukte wird durch die aus den autolysierten Mikroorganismen freigesetzten intrazellulären Enzymsysteme wird eine Intensivierung der Hydrolyse der organischen Makromoleküle erreicht. Dadurch werden erhebliche Mengen Fremdenzyme eingespart. Die mikrobielle Veratmung der hauptsächlich aus dem enzymatischen Abbau der organischen Makromoleküle bzw. der aus den Zellaufschlüssen stammenden niedermolekularen Verbindungen (vor allem der hydrophilen Kolloide) verbessert das Eindick- und Kntwässerungsverhalten des behandelten organischen Mediums erheblich. Damit wird gleichzeitig die organische Belastung der anfallenden Trüben stark reduziert, wodurch eine problemlose Verwertung der Trüben möglich ist.

Bei der biotechnologischen Herstellung bestimmter Stoffe wird je nach Produkt (Antibiotika, Enzyme, organische Säuren) bzw. je nach Produzent (Art, Stamm) wird die Produktenbildung bereits während des Stadiums des gesteigerten Betriebsstoffwechseis oder erst bei beginnendem Autolysestadium ausgelöst. Aus der zweiten Reaktionsstufe läuft das Fermentationsmedium kontinuierlich ab und kann der Aufbereitung zugeführt werden. Die im Fermentationsmedium des Hauptfermenters beherrschenden organismenfeindlichen Bedingungen schließen Fremdinfektionen so gut wie aus, so daß auf eine sterile Fermentation in dieser Phase verzichtet werden kann.

Bei der biologischen Phosphateliminierung treten folgende Wirkungen ein:

In der Belüftungsphase nehmen die Mikroorganismen des Belebtschlamms Phosphat aus dem Abwasser im Überschuß auf und bilden einen granulären Komplex von Phosphat, PNA, Proteinen und Lipiden, der als Volutin bezeichnet wird. Durch die Enzymzugabe wird der Betriebsstoffwechsel der Mikroorganismen stimuliert und das gespeicherte Volutin wird freigesetzt. Diese Wirkung wird durch den Temperaturunterschied zwischen dem Belebtschlamm und dem Reaktorinhalt noch wesentlich verstärkt. Neben der Freisetzung des gebundenen Phosphats werden auch Abwasserinhaltsstoffe zu organischen Säuren omgesetzt, die sich als Nährstoffe für Mikroorganismen eignen, die große

Sengen Phosphat im Überschuß speichern können. Die genannten Prozesse werden durch die Behandlung mit dem Chelatbildner, der eine Aufschließung der Zellwände der Mikroorganismen bewirkt, noch beschleunigt.

Der Vorteil des Verfahrens ist in der im Vergleich zur anaeroben Behandlung sehr kurzen Behandlungszeit zu sehen,

Ausführungsbeispiele

Die Erfindung soll nachstehend an 8 Ausführungsbeispielen erläutert werden:

Beispiel 1: Behandlung von Klärschlamm Variante 1 Beispiel 2: Behandlung von Klärschlamm Variante 2 Beispiel 3: Behandlung von Gülle

Beispiel 4: Behandlung von Abwasser aus einer ■Tierkörperbeseiti gung sanstalt

Beispiel 5: Behandlung von Abwasser

Beispiel 6: Herstellung von Penicillin

Beispiel 7: (Fig 1) Biologische P-Eliminierung ohne Schlammwasserabtrennung

Beispiel 8: (Pig 2) Biologische P-Sliminierung mit Schlammwasserabtrennung

Beispiel 1

Zu 15 nr Klärschlamm mit einem Feststoffgehalt von 4 % werden 3o g eines in ca. 1o 1 Leitungswasser vorgelösten Gemisches des Diammonium- und Triammoniumsalzes der Nitrilotriessigsäure unter Rühren zugeführt. Nach Ablauf einer halben Stunde wird der so vorbehandelte Schlamm in Abständen von jeweils Minuten portionsweise dem Reaktor zugeführt, der bereits auf 55⁰G vorgewärmten Schlamm enthält.

Die Reaktionszeit im Reaktor beträgt 3 Stunden. Pro Kubikmeter zugeführten vorbehandelten Schlamm werden 6o g eines in ca. der loofachen Menge Leitungswasser vorgelösten komplexen Enzympräparates, das ^9-Glucanase, Amylasen, Proteasen und Lipasen enthält, ständig zudosiert. Der Schlamm im Reaktor wird mit einer Pumpe ständig umgewälzt, und unter Zuführung von Fremdenergie (z.B. Dampf) wird die erforderliche Reaktions-

/O

temperatur erhalten.

Der den Reaktor passierende stabilisierte Schlamm weist gute Absetzungseigenschaften auf. Im nachgeschalteten Eindicker fallen bei einer Aufenthaltszeit von ca. 2 Stunden rund 60 % des Ausgangsschlammes als Schlammtrübe an, so daß das Volumen des stabilisierten Schlammes auf 40 % des Ausgangsvolumens abnimmt. Der eingedickte stabilisierte Schlamm wird nun auf Entwässerungsplätze gebracht oder künstlich entwässert, während die Schlammtrübe dem biologischen Teil der Kläranlage zur schadlosen Beseitigung zugeführt wird.

Beispiel 2

Einen Reaktor, der bereits auf 5o° C vorgewärmten Schlamm enthält, werden gleichzeitig, aber unvermischt ein in Leitungswasser vorgelöstes Gemisch des Diammonium- und Triaramoniumsalzes der iiitrilotriessigsäure und ein in ca. der loofachen Menge Leitungswasser vorgelösten komplexen Enzympräparates, das *$-Glucanase, Amylasen, Proteasen und Lipasen enthält, zudosiert, wobei die Zudosierung des Chelatbildners in die Schlammzulaufleitung oder direkt in den Reaktor erfolgen kann.

Beispiel 3

1o re? Gülle mit 6 % Peststoffen werden mit 45 g des in ca. 15 1 Leitungswasser vorgelösten Triammoniumsalzes der iiltri-Lotriessigsäure versetzt und nach gutem Durchmischen 1 bis 3 Stunden so bevorratet. Danach wird die den Chelatbildner enthaltende Gülle in Abständen von jeweils 5 Minuten portions-/eise dem Stabxlisierungsreaktor zugeführt, in dem sich schon ,uf 33° C vorgewärmte Gülle befindet. Die Reaktionszeit im :eaktor beträgt 8 Stunden. Pro Kubikmeter chelatbildnerhaliger Gülle werden 9o g eines in ca. der loofachen Menge Leiungswasser vorgelösten komplexen Enzympräparates, das yö-Gluanase, Amylasen, Proteasen und Lipasen enthält, ständig zu-Dsiert. Von einem Intensivbelüfter wird die Gülle im Reak-)r umgewälzt und mit Sauerstoff versorgt. Die Gülletempeitur erhöht sich auf ca. 4o° 0 und bleibt dann ziemlich kon- ;ant.

.e im Beispiel 1 angegeben, wird das stabilisierte Material ler die Gülle) in einem Eindicker eingedickt und kann nun

auf Trockenplätzen oder künstlich entwässert werden. Das Volumen so stabilisierter Gülle nimmt im Vergleich zum unbehandelten Material im Eindicker um etwa 4o bis 5o % ab. Die anfallende Trübe ist einer schadlosen Verwertung zuzuführen.

Beispiel 4

5o m·^ organisch hochbelastetes Abwasser aus einer Tierkörperbeseitigungsanstalt mit einem BSB₁- von ca. 7ooo mg/1 und mit einem hohen Eiweiß- und Fettanteil werden mit 1o g des in ca. 5 1 Leitungswasser vorgelösten Triammoniumsalzes der Nitrilotriessigsäure vermischt. Nach. Ablauf einer Stunde wird das chelatbildnerhaltige und organisch hochbelastete Abwasser in Abständen von jeweils 2o Minuten portionsweise der intensivbiologischen Vorstufe zugeführt, in der sich schon auf 33° C vorgewärmtes Abwasser befindet. Bei einer Reaktionszeit von 5 Stunden und der Anwesenheit von y^-Glucanase, Protease und Lipase erfolgt die enzymatisch^ Hydrolyse und der mikrobielle Abbau der organischen Hauptlast des zu behandelnden Abwassers. Pro Kubikmeter zugeführten Abwassers werden jeweils 1o g ß-Glucanase, Protease und Lipase, die in der 5oofachen Menge Leitungswasser vorgelöst worden sind, ständig zudosiert. Die Belüftung der intensiv-biologischen Vorstufe erfolgt mit einem Hochieistungsbelüfter. Da die gebildete Oxydationswärme zur Aufrechterhaltung der erforderlichen Reaktionstemperatur von 33° C nicht ausreichend ist, wird das Reaktionsmedium zusätzlich mit Dampf beheizt.

Das enzymatisch-mikrobiell vorgereinigte Abwasser wird zur Abscheidung des angefallenen Schlammes und der anderen absetzbaren Stoffe über ein normal bemessenes Nachklärbecken geleitet und zur weiteren Behandlung einer Belebungsstufe zugeführt, wo der biologische Abbau der BSB^-Restlast bis zum gewünschten Grenzwert erfolgt.

Beispiel 5

1oo mr/h Abwasser mit einem BSBp- von 4oo mg/1 und einer Temperatur von 18° C werden in einem Belebungsbecken o,5 h mit 1oo nr/h Belebtschlamm belüftet. Dabei werden die Abwasserin-

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haltsstoffe von den Schlammflocken adsorbiert. In einem Nachklärbecken wird der Belebtschlamm abgetrennt. Anschließend wird der Belebtschlamm mit 2 g/m eines Gemisches des Diammoni-Lun- und Triamrnoniumsalzes der Nitrilotriessigsäure o,5 h vermischt. Danach wird der Belebtschlamm unter Zugabe von 4 g/m Jinzympräparaten in ein abgedecktes Belüftungsbecken eingeleitet, das eine Temperatur von 32° G aufweist. Der Belebtschlamm wird nach 1 h Belüftungszeit in das Belebungsbecken zurückgeführt .

Beispiel β

Unter sterilen Bedingungen in zwei 5ooo-l-Vorfermentern bei 24° C auf einer Variante des Maisquellwasser-Lactoce-Nährbodens und bei Anwesenheit von jeweils 1o g eines Gemisches ies Diammonium- und Triammoniumsalζes der Nitrilotriessigsäure diskontinuierlich wachsende und ca. 2o Stunden alte Subnerskultüren von Penicillium spec, werden alternierend in Abständen von 'jeweils 1o Minuten einem 5ooo 1 fassenden Haupt-Perinenter kontinuierlich zugeführt, der bereits auf 35° C vorgewärmtes Fermentationsmedium enthält. Die Fermentationszeit Lm Hauptfermenter beträgt ca, 12 Stunden, d. h. das ist die Zeit, Dei der die Penicillinbildung maximal ist.

?ro 1oo Liter zugeführten Kulturmediums aus den Vorfermentern verden jeweils o,1 g in der loofachen Menge Leitungswasser vorselöster hydrolytischer Enzyme, wie /9-Gluconase, ct-Amylase, Proteasen und Lipase, ständig zudosiert.

)as Permentationsmedium wird während der unsterilen Fahrweise lit einer Pumpe ständig umgewälzt, und unter Zuführung von Wärmeenergie (z. B. Dampf) wird die erforderliche Permentatimstemperatur aufrechterhalten.

'ro 24 Stunden werden dem Hauptfermenter also loooo 1 Kulturledium aus den Vorfermentern zugeführt, so daß sich ein Durch- :atz von loooo l/Tag ergibt. Gegenüber der normalen Penicillin-'ermentation, die im allgemeinen 1oo Stunden dauert, beträgt .ie Fermentationsdauer beim Zweiphasenverfahren nur noch ca. 6 Stunden.
•as aus dem Hauptfermenter kontinuierlich ablaufende Fermen-

tationsmedium wird der Aufbereitung zugeführt. Das hauptsächlich autoIysiertes Mycel und infolge der hydrolytischen Wirkung der zudosierten Enzyme kaum hydrophile Kolloide enthaltende Fermentationsmedium bereitet bei der Filtration keine Schwierigkeiten.

Die Hauptfermentation kann über mehrere Tage durchgehend erfolgen, während die nur für die Vermehrung des Mycels genutzten Vorfermenter ca 2o Stunden vor ihrem Einsatz immer neu angefahren werden müssen, so daß für die kontinuierliche Beschickung des 5000-1-Hauptfermenters bei Berücksichtigung der anfallenden Abbau- und Vorbereitungszeiten 3 Vorfermenterpaare erforderlich sind.

Beispiel 7

1oo m^J Abwasser (BSB₁- = 3oo mg/1, P = 1o mg/1) werden im Belebungsbecken 1 4h belüftet. Dabei nimmt die Acinetobacter enthaltene Biomasse ca. 5 % P auf. In der Nachklärung 2 wird das gereinigte Abwasser (BSB₁- = 3o mg/1, P = 1 mg/1) abgetrennt. 5o nr/d Rücklaufschlamm werden ohne Behandlung im Kreislauf geführt. 5o m /d werden mit o,o1 % Diammoniumsalz der !Nitrilotriessigsäure im Behälter 5 2o min vermischt und dann unter Zusatz von o,o2 % hydolytischen Enzymen (bezogen jeweils auf die organische Trockensubstanz) in den Reaktor 3 eingeführt. Dieser arbeitet bei einer Temperatur von 3o° G. Uach 4o min wird der Schlamm wieder in das Belebungsbecken 1 zurückgeführt .

Beispiel 8 ·

1oo nr Abwasser (BSB₁- = 3oo mg/1, P = 1o mg/1) werden in einem Belebungsbecken 14h bei mittlerer Schlammbelastung bei ca. 1oo % Rücklaufschlamm belüftet. Dabei nimmt die sich im Umlauf befindende und die neugebildete Biomasse Phosphat bis zu einem Gehalt von 1,3 #-ρ auf. In der Nachklärung 2 wird das gereinigte Abwasser (BSB₅ « 3o mg/1, P = 1 mg/1) abgetrennt, 86,2 m^/d des Rücklauf schlämme s werden ohne Behandlung im Kreislauf geführt. 13,8 nrvd werden o,5 h mit o,o1 % Diammoniumsalz der Nitrilotriessigsäure im Behälter 5 vermischt und unter Zusatz von o,o2 % hydrolytischen Enzymen in den Stripp-Reaktor 3 eingeführt.

Dieser arbeitet bei einer Temperatur von 35° C. Nach 1 h wird der Schlamm in den Plotator 4 eingeleitet. Dort werden

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ca. 7,5 m /d Schlammwasser mit 12o mg/1 P abgetrennt. 6,3 m /d werden in das Belebungsbecken 1 rückgeführt.

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Aufstellung der Bezugszeichen ■

1 Belebungsbecken

2 Nachklärung

3 Stripp-Reaktor

4 3?est-Plüssig-Trennung

5 Behälter für die Vermischung mit dem Chelatbildner

Claims

Erfindung san sp ruch ^

1. Verfahren zur enzymatischen Behandlung organischer Stoffe und Biomasse, gekennzeichnet dadurch, daß die Stoffe mit o,o1 bis 1 %, bezogen auf die organische Trockensubstanz, hydrolytischen Enzymen in einen Reaktor eingeführt werden, der ein um mindestens 1o K erhöhtes Temperaturniveau von 3o bis 6o° C aufweist, und dort o,5 bis 24 h gerührt werden.

2. Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die mit Enzymen versehenen Stoffe belüftet werden.

3. Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Stoffe vor oder während der enzymatischen Behandlung mit o,oo5 bis o,5 %₉ bezogen auf die organische Trockensubstanz, eines Chelatbildners behandelt wird.

4. Verfahren nach Punkt 3, gekennzeichnet dadurch, daß als Chelatbildner das Diammonium- und/oder Triammoniumsalz der Nitrilotriessigsäure verwendet wird,

5. Verfahren nach Punkt 3, gekennzeichnet dadurch, daß die Behandlung mit dem Chelatbildner in einem vorgelagerten Reaktor oder in der Zuführungsleitung erfolgt.

6. Verfahren nach Punkt 1 und 3, gekennzeichnet dadurch, daß Mikroorganismensuspensionen mit dem Chelatbildner bei lährstoffüberschuß und Sauerstoffzufuhr in der logarithmischen Wachstumsphase kultiviert werden.

7. Verfahren nach Punkt 6, gekennzeichnet dadurch, daß die ilikroorganismensuspension mit dem Chelatbildner diskontinuierlich unter sterilen Bedingungen gehalten wird.

8. Verfahren nach Punkt 1 und 5, gekennzeichnet dadurch, daß die Stoffe in den enzymatischen Reaktor intermittierend zugegeben v/erden.

9. Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß in den enzymatischen Reaktor Biomasse eingeleitet wird, die in einem Adsorptions- oder Belüftungsreaktor organische Stoffe aufgenommen hat, und die Biomasse nach der enzymatischen Behandlung in den Adsorptions- oder Belüftungsreaktor zurückgeführt wird.

10. Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß in den enzymatischen Reaktor Biomasse eingeleitet wird, die Phosphat im Überschuß gespeichert hat.

11. Verfahren nach Punkt 1 und 1o, gekennzeichnet dadurch, daß in den enzymatischen Reaktor Biomasse eingeleitet wird, die in einem Belüftungsreaktor Phosphat im Überschuß aufgenommen hat, und die Biomasse nach der enzymatischen Behandlung in den Belüftungsreaktor zurückgeführt wird.