DE68908458T2

DE68908458T2 - Verfahren für mikrobiologische Reinigung und Verwertung von organischem, vergärbaren Zucker enthaltendem Abwasser.

Info

Publication number: DE68908458T2
Application number: DE89420141T
Authority: DE
Inventors: Louis Grandjacquet
Original assignee: KEFTRANA LA TOUR DU PIN
Current assignee: KEFTRANA LA TOUR DU PIN
Priority date: 1988-04-20
Filing date: 1989-04-19
Publication date: 1993-12-09
Anticipated expiration: 2009-04-20
Also published as: IE891264L; EP0338950B1; FR2630429B1; FR2630429A1; IE63962B1; EP0338950A1; CA1332719C; ATE93216T1; ES2045521T3; DE68908458D1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reinigung und Aufwertung eines einen vergärbaren Zucker enthaltenden organischen Abwassers auf mikrobiologischem Wege, insbesondere Abwässer, die sich aus nahrungsmitteltechnischen, landwirtschaftlichen oder industriellen Produktionen ergeben.
Unter Reinigung versteht man die Tatsache, den chemischen Sauerstoffbedarf (CSB) des behandelten Abwassers um einen Anteil von zumindest 50 % zu verringern.
Unter Aufwertung versteht man die Tatsache, daß die Reinigung Produkte erzeugt, nämlich Biomasse, die sich von denjenigen unterscheiden, die das zu behandelnde Abwasser bilden, und die selbst eine Verwendbarkeit, insbesondere als Nahrungsmittel, haben.
Soweit es sich um eine mikrobiologische Reinigung von Abwässern handelt, wurde im Stand der Technik schon vorgeschlagen, Co- Kulturen von zumindest zwei Hefen unter aeroben Bedingungen einzusetzen, die sich in einem Nährmedium etablieren, das das zu behandelnde oder zu reinigende Abwasser enthält.
So wird im Patent GB-A-2023118 vorgeschlagen, mit einer Co-Kultur von Hefen der Gattung Trichosporon und Candida Abwässer zu reinigen, die sich bei der Verarbeitung von Palmöl ergeben, d.h. Substrate, die sich aus nichtidentifizierten lipidischen und saccharidischen Verbindungen zusammensetzen.
Unter den für die Gattung Trichosporon zitierten Hefespezies assimiliert allein die Spezies Cutaneum die Lactose, dies jedoch in einem sehr begrenzten Ausmaß. Soweit es die für die Gattung Candida aufgeführten Spezies betrifft, so assimiliert keine davon Lactose. Diese Co-Kulturen scheinen spezifisch zur Behandlung von lipidischen Abwässern zu sein und scheinen demzufolge nicht in der Lage zu sein, im wesentlichen nur Lactose zu metabolisieren, beispielsweise zur Herstellung einer entsprechenden Biomasse.
Entsprechend dem Patent AT-C-376956 wird zur Reinigung von Rückstandwässern in offenem Milieu vorgeschlagen, eine Co-Kultur an Hefen einzubringen, die der Gattung Candida zugehören. Die alleinige Angabe der Gattung der Hefe erscheint unzureichend, um deren Fähigkeit zu bestimmen, ein vorgegebenes Substrat zu assimilieren, beispielsweise einen vergärbaren Zucker. Es handelt sich im übrigen um ein übliches Reinigungsverfahren mit der Bildung eines Niederschlages an Belebtschlamm ohne besondere Spezifikation.
Handelt es sich um Abwässer, die Lactose enthalten, und insbesondere um Abwässer der Käsereiwirtschaft in Form einer Rohmolke, so wird in dem Patent FR-A-2492403 beschrieben, eine Co-Kultur einzusetzen, die zumindest vier verschiedene Spezies an Hefen nebeneinander enthält, die sich unabhängig voneinander entwickeln, die erste, Kluyveromyces fragilis, assimiliert die Lactose, die zweite, Kluyveromyces lactis, assimiliert Milchsäure, die dritte, Candida utilis oder Saccharomyces cerevisae, assimiliert Glucose, und die vierte, Torulopsis bovina, assimiliert Ethanol.
Das zu reinigende Abwasser muß verschiedenen Behandlungen unterworfen werden, bevor es am Nährmedium teilnehmen kann:
- es muß zunächst verdünnt werden, da die eingesetzte Co- Kultur die starke organische Belastung des Rohabwassers ohne wesentliche Nachteile (Verringerung der Ausbeute) nicht direkt ertragen kann; bei Rohmolke sind diese Belastungen im Größenordnungsbereich von 60 bis 70 g CSB pro Liter, die sich aus 40 bis 50 g Lactose pro Liter bei dem Umwandlungsprozeß der Milch ergeben;
- es muß anschließend deproteiniert werden, und zwar durch Ausfällen in der Hitze am isoelektrischen Punkt des Abwassers oder durch Ultrafiltration;
- es muß schließlich pasteurisiert, sogar sterilisiert werden, um jegliche Entwicklung der originären mikrobiologischen Charge der behandelten Milch im Nährmedium zu verhindern, oder Entwicklungen von Fermenten, die bei der Umwandlung der Milch eingesetzt worden sind, zu verhindern.
Ein derartiges Verfahren benötigt in der Tat zahlreiche Ausstattungen und apparative Vorrichtungen, wobei darunter sehr komplexe sind, und benötigt auf jeden Fall große Energieverbraucher. Seine Wirtschaftlichkeit verliert es durch die Behandlung der sehr großen Volumina.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, auf mikrobiologischem Wege ein Verfahren zur Reinigung und Aufwertung eines Abwassers zu schaffen, das einen vergärbaren Zucker enthält, durch das es möglich ist, das Abwasser direkt zu behandeln, d.h. ohne besondere Vorbehandlungen vor dem Einführen des Abwassers in das Nährmedium.
Entsprechend der vorliegenden Erfindung wurde festgestellt, daß man direkt, d.h. ohne Vorbehandlung, die von der vorliegenden Erfindung in Betracht zu ziehenden Abwässer behandeln kann, indem eine Co-Kultur eingesetzt wird, die ein mikrobiologisches System enthält, das das Abwasser metabolisiert, und auf verträgliche Weise folgendes assoziiert:
- einen Stamm einer ersten Hefe, die der Spezies Candida kefyr zugehört, die den vergärbaren Zucker metabolisiert, wobei ein Nebenprodukt, nämlich Ethanol, entsteht,
- und einen weiteren Stamm einer zweiten Hefe, der der Gattung Candida valida zugehört, der, ohne Diauxie, das Nebenprodukt metabolisiert.
Vorzugsweise sind die Stämme der ersten und der zweiten Hefe des mikrobiologischen Systems entsprechend der vorliegenden Erfindung jeweils die Stämme, die bei der COLLECTION NATIONALE DE CULTURES DE MICRO-ORGANISMES (CNCM) Institut Pasteur unter den Nummern I-747 und I-748 hinterlegt sind.
Der erste Hefestamm stellt zum einen eine relativ rasche Metabolisierung des als Substrat im Abwasser ausgewählten vergärbaren Zuckers sicher, und weist gegenüber demselben Zucker eine Restfermentaktivität auf, wobei zumindest ein Nebenprodukt erzeugt wird, das sein Wachstum bei relativ großen Konzentrationen hemmen kann.
Durch relativ rasche Metabolisierung wird erreicht, daß das erfindungsgemäße mikrobiologische System direkt, d.h. ohne vorhergehende Verdünnung, eingebracht werden kann, und zwar mit einer kontinuierlichen Wachstumsrate der Gesamtkultur von zumindest 0,20 h&supmin;¹.
Der zweite Hefestamm stellt eine Metabolisierung des Nebenproduktes der Restfermentation der ersten Hefe ohne Diauxie sicher.
Ist beispielsweise das zurückerhaltene Substrat Lactose, so assimiliert die erste Hefe die Lactose relativ rasch und erzeugt zumindest Ethanol; aus der metabolischen Aktivität des ersten Stammes resultiert Milchsäure und/oder diese wird durch das Abwasser beigebracht. Die zweite Hefe assimiliert, ohne Diauxie, das Ethanol und die, gegebenenfalls durch das zu behandelnde Abwasser beigebrachte, Milchsäure.
Die beiden Hefespezien des erfindungsgemäßen mikrobiologischen Systems wirken auf die folgende Art und Weise synergistisch untereinander:
- die erste Spezies erzeugt aufgrund der raschen Assimilation des vergärbaren Zuckers Nebenprodukte der Restfermentation, die im Nährmedium verbleiben und zur Stagnation oder gar zur Rückbildung der Biomasse führen;
- die zweite Spezies entgiftet aufgrund seiner simultanen Assimilation der Nebenprodukte der Restfermentation andauernd das Nährmedium, steigert und stimuliert somit die durch die erste Spezies durchgeführte Metabolisierung.
Insgesamt gesehen ermöglicht das erfindungsgemäße mikrobiologische System, relativ große organische Belastungen, beispielsweise in der Größenordnung von 60 bis 70 kg an CSB/m³, direkt zu assimilieren, wobei die in dieser Belastung vorhandenen kohlenstoffhaltigen Hauptsubstratverunreinigungen metabolisiert werden, und zwar auch diejenigen, die im Nährmedium erzeugt werden. Man erhält entsprechend der Erfindung relativ angehobene Umwandlungsraten und demzufolge eine Reinigung, beispielsweise im Größenordnungsbereich von 50 bis 90 %, wobei eine Biomasse guter Qualität, und demzufolge eine verwertbare erzeugt wird.
Im Hinblick auf jegliche Abwässer, die einen umzuwandelnden und zu verwertenden vergärbaren Zucker enthalten, ist es nun Sache des Fachmanns, ein erfindungsgemäßes mikrobiologisches System zu definieren, beispielsweise durch Durchführung von einfachen Tests, wie sie in den beiliegenden Tabellen I und II aufgeführt sind, wodurch es ihm möglich ist, zwei Spezies an aktiven Hefen auszuwählen, die analoge metabolische Eigenschaften haben wie die Hefen, die beim Institut Pasteur unter den Kennziffern I-747 und I-748 hinterlegt sind und die im wesentlichen in den Tabellen I und II präzisiert sind. Die so ausgewählten Hefen sind darüber hinaus kompatibel miteinander und stehen nicht in Konkurrenz zueinander.
Mit einem erfindungsgemäßen mikrobiologischen System ist man sowohl in der Lage, Abwässer, die einfache vergärbare Zucker wie Lactose, Glucose, Galactose enthalten, zu metabolisieren, es können jedoch auch komplexe vergärbare Zucker, wie Saccharose, Xylose, Arabinose und Fructose metabolisiert werden. Das Nährmedium kann darüber hinaus als Substrat - entweder beigebracht durch das Abwasser oder durch die Kultur erzeugt -Ethanol, Milchsäure, Bernsteinsäure, Zitronensäure und Glycerol enthalten.
Das mikrobiologische System bringt darüber hinaus die nachfolgend näher erläuterten Vorteile mit sich, und zwar auf überraschende Art und Weise.
Die Ausbeute der Umwandlung hat sich gegenüber der Konzentration des vergärbaren Zuckers in dem Abwasser als relativ unsensibel herausgestellt, und demzufolge auch von dessen Verdünnungsgrad. Dies ist verbunden mit dem erhöhten Wert der Inhibitionskonstante (Ki) des ersten eingesetzten Stamms gegenüber dem vergärbaren Zucker und demzufolge dem Nichtvorhandensein des CRABTREE-Effekts (Inhibierung des aeroben Metabolismus durch eine starke Zuckerkonzentration).
Es ergeben sich aus dem erfindungsgemäßen System, wie zuvor erläutert, metabolische und physiologische Eigenschaften der beiden Stämme dahingehend, daß diese sich selektiv im Nährmedium, das das Abwasser enthält, gegenüber anderen in diesem enthaltenen Mikroorganismen einrichten können. Dies führt zu einer Stabilität und einer Langlebigkeit der Kultur des erfindungsgemäßen mikrobiologischen Systems.
Das Wirken der beiden Stämme untereinander, das die Synergie des erfindungsgemäßen mikrobiologischen Systems charakterisiert, schließt jegliche Wettbewerbsphänomene zwischen den beiden Hefen aus, und somit jegliches Risiko des Verdrängens der einen durch die andere. Dies trägt nochmals zur Stabilität der erfindungsgemäßen Kultur bei und ermöglicht eine erhöhte Anpassungsfähigkeit an die Qualität des zu behandelnden Substrates.
Ein erfindungsgemäßes mikrobiologisches System hat sich gegenüber sehr sauren pH-Werten als sehr widerstandsfähig erwiesen. Dadurch ist es möglich, unter homöostatischen Bedingungen zu arbeiten, wodurch gegenüber Mikrofloras endogenen oder exogenen Ursprunges, die im zu behandelnden Abwasser vorhanden sind, eine bakteriostatische oder sogar bakterizide Wirkung ausgeübt wird.
Ein erfindungsgemäßes mikrobiologisches System kann in einem homogenen Milieu, beispielsweise in einem Fermenter, eingebracht werden, d.h. unter Bedingungen eines optimalen Sauerstofftransfers und des optimalen Transfers des Substrates gegenüber den Hefen.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren kann außerdem folgendes aufweisen:
- einen aufeinanderfolgend diskontinuierlichen Betriebsabschnitt, bestehend darin, im Nährmedium, beispielsweise in einem Fermenter, aufeinanderfolgend den ersten Stamm und dann den zweiten Stamm einzusetzen;
- anschließend den bereits genannten Kultivierungsabschnitt, der insbesondere kontinuierlich, beispielsweise im Fermenter, durchgeführt wird.
Diese beiden Abschnitte werden von einem Schritt des Abtrennens der erzeugten Biomasse gefolgt, beispielsweise durch Ultrafiltration, Mikrofiltration oder Zentrifugation, wobei die Biomasse anschließend im Hinblick aufihre spätere Verwendung behandelt oder konditioniert wird.
Bei einem System Candida kefyr/Candida valida werden die nachfolgenden, die Erfindung charakterisierenden Arbeitsbedingungen näher aufgeführt.
Bei einer bevorzugten Ausführung sind die diskontinuierlichen und kontinuierlichen Kultivierungsbedingungen derart ausgewählt, daß die Temperatur zwischen 30 und 38ºC liegt, der pH zwischen 2 und 4,5 liegt, und der Durchsatz zwischen 1 und 2 VVM (Luftvolumen per Volumen behandeltes Nährmedium und pro Minute). Im Laufe des kontinuierlichen Kultivierungsabschnittes ergibt sich die Versorgung an Abwasser aus einem konstanten Durchsatz F pro Nutzvolumen V an im Fermenter enthaltenen Abwasser. Ein Regelungssystem steuert den Austritt des Nährmediums derart, daß die Flußrate F/V bei einem Wert unterhalb von 0,50 h&supmin;¹ stabilisiert wird.
Diese Anordnung ermöglicht, rasch große Mengen an Abwasser zu behandeln.
Vorzugsweise ist die Flußrate F/V in Abhängigkeit von der Menge und der Qualität des zu behandelnden Substrates einstellbar.
Zur Optimierung der Entwicklung der Stämme wird das zu behandelnde Substrat mit einer Quelle an mineralischem Stickstoff ergänzt, beispielsweise in Form von (NH&sub4;)&sub2;SO&sub4;, sowie mit Spurenelementen, die, unter anderem, Co, Fe, Mn, Zn und Wachstumsfaktoren, beispielsweise in Form von Hefeextrakten oder in Form von "Corn Steep Liquor", enthalten.
Weitere Vorteile und Eigenschaften der Erfindung gehen aus der nachfolgenden Beschreibung von nicht einschränkenden Ausführungsbeispielen zur Durchführung des Verfahrens zur Reinigung und Aufwertung von organischen Abwässern, wie Lactoseren jeglicher Natur, insbesondere von Rohmolke, hervor.
Zunächst ist es notwendig, ein erfindungsgemäßes mikrobiologisches System genau zu beschreiben.
Der erste Stamm, der am 14. April 1988 bei der COLLECTION NATIONALE DE CULTURES DE MICRO-ORGANISMES (CNCM) Institut Pasteur unter der Nummer I-747 hinterlegt wurde, wird als Candida kefyr bezeichnet. Seine morphologischen und biochemischen Eigenschaften sind in der nachfolgenden Tabelle I dargestellt.
Der zweite Stamm, der am 14. April 1988 bei der COLLECTION NATIONALE DE CULTURES DE MICRO-ORGANISMES (CNCM) Institut Pasteur unter der Nummer I-748 hinterlegt wurde, wird als Candida valida bezeichnet. Seine morphologischen und biochemischen Eigenschaften sind in der nachfolgenden Tabelle II dargestellt. TABELLE I ASSIMILATION FERMENTATION Substrat Ergebnisse Glucose Galactose Saccharose Maltose Cellobiose Lactose Raffinose Lösliches Amidon Xylose L-Arabinose Ribose Rhamnose Bernsteinsäure Zitronensäure Inositol Ethanol Glycerol Nitrat Nitrit Ohne Vitamine Sorbose Melibiose Melezitose Inuline D-Arabinose Glucosamine Sorbitol α-Methylglucoside Salicine Milchsäure Arbutin ERGÄNZENDE TESTS Wachstum bei 37ºC Wachstum bei 43ºC Cholin L.Lysin Creatinin D.Glucosamine Wachstum 50 % Glucose Wachstum 60 % Glucose Harnstoffhydrolyse Wachstum ohne Thiamine Wachstum ohne Biotine Wachstum ohne Pyridoxine Wachstum ohne Niacine Wachstum ohne Inositol Wachstum ohne PAB Wachstum ohne Folsäure Wachstum ohne Pantothenate Wachstum ohne Riboflavine WEITERE BEOBACHTUNGEN Der Stamm wird als Candida kefyr identifiziert Eiformige Hefe 3 bis 5um / 4 bis 5um Multilaterale Granulation SPORENBILDUNG Gorodkowa Fowell NÄHRBODENLAMINA Pseudomycelium Wahres Mycelium TABELLE II ASSIMILATION FERMENTATION Substrat Ergebnisse Glucose Galactose Saccharose Maltose Cellobiose Lactose Raffinose Lösliches Amidon Xylose L-Arabinose Ribose Rhamnose Bernsteinsäure Zitronensäure Inositol Ethanol Glycerol Nitrat Nitrit Ohne Vitamine Sorbose Melibiose Melezitose Inuline D-Arabinose Glucosamine Sorbitol α-Methylglucoside Salicine Milchsäure Arbutin ERGÄNZENDE TESTS Wachstum bei 37ºC Wachstum bei 43ºC Cholin L.Lysin Creatinin D.Glucosamine Wachstum 50 % Glucose Wachstum 60 % Glucose Harnstoffhydrolyse Wachstum ohne Thiamine Wachstum ohne Biotine Wachstum ohne Pyridoxine Wachstum ohne Niacine Wachstum ohne Inositol Wachstum ohne PAB Wachstum ohne Folsäure Wachstum ohne Pantothenate Wachstum ohne Riboflavine WEITERE BEOBACHTUNGEN Der Stamm wird als Candida valida identifiziert Langgestreckte Hefe 10 bis 18um / 4 bis 6um Multilaterale Granulation SPORENBILDUNG Gorodkowa Fowell NÄHRBODENLAMINA Pseudomycelium Wahres Mycelium
Beim beschriebenen Ausführungsbeispiel werden die Stämme auf einem Yeast-Malt-Milieu bei 4ºC konserviert. Sie werden alle sechs Monate auf gleichem Milieu umgepflanzt, und zwar in fünf Exemplaren, die als Grundlage für die Herstellung von Vorkulturen oder Keimen zur Durchführung des Verfahrens dienen.
Die Vorkulturen werden getrennt für jeden Stamm hergestellt. Der Stamm Candida kefyr wird für 24 Stunden bei 35ºC auf einem Milchsubstrat, d.h. Rohmolke, inkubiert, und zwar unter Zusatz von drei Tausendstel pro Volumen an Ammoniumsulfat (NH&sub4;)&sub2;SO&sub4;, von 0,2 Tausendstel Hefeextrakt und von 1 ml/l einer Spurenelementelösung nach BAYER (CuSO&sub4;; MnSO&sub4;; Na&sub2;MoO&sub4;; FeCl&sub3;); der pH dieses Milieus wird durch Hinzufügen von 1 N Salzsäure auf 4,5 angehoben. Dasselbe wird bei dem Stamm Candida valida durchgeführt, jedoch mit dem Unterschied, daß man Ethanol mit einer Konzentration von 10 Vol.-% der ergänzten Rohmolke hinzufügt.
Nach Zentrifugieren werden die Vorkulturen jedes Stammes in Minimalvolumina der ergänzten Rohmolke, mit Ausnahme von Ethanol, zurückgegeben, um ein erstes Inokulum an Candida kefyr und ein zweites Inokulum an Candida valida zu bilden.
Entsprechend dem erfindungsgemäßen Verfahren erfolgt anschließend der aufeinanderfolgend diskontinuierliche Betriebsabschnitt. Dieser läuft in einem Fermenter "Chemostat" vom Typ BIOLAFITTE ab, der als solcher bekannt ist, und zwar in zwei vorbestimmten Phasen oder Sequenzen.
Zunächst wird ein Nutzvolumen V an ergänzter Rohmolke in den Fermenter gebracht und mit dem Inokulum an Candida kefyr beimpft. Die Kultivierungstemperatur wird zwischen 30ºC und 38ºC, der pH zwischen 2 und 4,5 gehalten, der durch 5 N Ammoniumhydroxyd (NH&sub4;OH) eingestellt wird. Der notwendige Luftdurchsatz ist im Bereich von 1 bis 2 VVM (Luftvolumen pro Volumen zu behandelndes Milieu und pro Minute), und ein Rühren zwischen 600 und 800 Umdrehungen pro Minute wird im Inneren des Fermenters aufrechterhalten.
Zu einem zweiten Zeitpunkt, zu dem im Nährmedium Ethanol erscheint, wird mit dem Impfen des Inokulums an Candida valida im Fermenter verfahren.
Die zweite Phase dieser diskontinuierlichen Kultivierung ist eine Kultivierung eines mikrobiologischen Systems der beiden in Betracht gezogenen Stämme. Haben bei dieser Kultivierung die in Betracht gezogenen beiden Mikroorganismen ihre exponentielle Wachstumsphase seit mehr als zwei Stunden erreicht, so kann die kontinuierliche Phase der Kultivierung beginnen.
Der Fermenter wird dann immer wieder mit dem ergänzten Rohmilchsubstrat versorgt.
Dieses letztere wird in einem auf 4ºC gekühlten Vorratsbehälter konserviert, von wo es laufend mit einem Durchsatz F mittels einer zwischenliegenden Versorgungspumpe abgezogen wird. Die Flußrate F/V liegt unterhalb von 0,50 h&supmin;¹, und wird durch ein Regelsystem, beispielsweise bei 0,20 h&supmin;¹ gehalten, das ein Wägesystem enthält, das die Funktion einer Absaugpumpe für das Nährmilieu steuert.
Die Bedingungen der Kultivierung, nämlich die Temperatur, das Rühren, das Belüften, der pH, sind identisch zu den zuvor in Zusammenhang mit dem diskontinuierlichen Kultivierungsschritt beschriebenen.
Am Ende des Verfahrens wird die erhaltene proteinische Biomasse mit den großen Molekülen, die schon ursprünglich im Abwasser enthalten waren, wie Proteine, Enzyme, Polypeptide, durch Ultrafiltration, Mikrofiltration oder jegliche andere geeignete Methode entfernt. Sie kann auch gleichermaßen lediglich durch Zentrifugieren entfernt werden. Sie wird anschließend in die Form einer breiigen Masse konzentriert und danach einer Thermolyse unterworfen, d.h. einem thermischen Schock unterworfen, um die Mikroorganismen zu inaktivieren und um die Bekömmlichkeit der Hefen zu erhöhen. Die Masse wird anschließend eingelagert, zerkleinert und dann konditioniert.
Die nachfolgenden Beispiele erläutern die Erfindung näher, ohne diese einzuschränken.
Das erste Beispiel betrifft die Anwendung des Verfahrens an einer süßen Rohmolke aus einer Emmentaler-Herstellung. Seine ausgängliche Zusammensetzung ist wie folgt:
Lactose 4,5 ± 3 g/l
Citrate 1,7 ± 0,5 g/l
Lactate 0,3 ± 0,1 g/l
Die Behandlung entsprechend dem Verfahren der vorliegenden Erfindung dieses Substrates wird unter folgenden Bedingungen durchgeführt:
- Nahrungsbedarfsmäßige Ergänzung der Molke: (NH&sub4;)&sub2;SO&sub4; (4,5 g/l), Hefeextrakt (1 g/l), Spurenelementelösung nach BAYER (1 ml/l); CuSO&sub4; 5H&sub2;O (0,3 g/l); MnSO&sub4; H&sub2;O (0,8 g/l); Na&sub2;MoO&sub4; 2H&sub2;O (0,4 g/l); ZnSO&sub4; 7H&sub2;O (3 g/l); FeCl&sub3; 6- H&sub2;O (4 g/l).
- Flußrate = 0,20 h&supmin;¹
- pH = 2 bis 4,5, einstellen durch NH&sub4;OH
- Temperatur = 30 bis 38ºC
- Belüftung = 1,5 VVM.
Die erhaltenen Leistungen sind die folgenden:
Die Gleichgewichtskontrollen haben eine sehr stabile Verteilung zwischen den Stämmen Candida kefyr und Candida valida ergeben, die jeweils 60 % bis 40 % und 40 % bis 60 % der Gesamtpopulation darstellen.

a) Reinigung:

Erniedrigen des chemischen Sauerstoffbedarfs (CSB) über 97 %:
Rückständige Lactose unterhalb von 0,1 g/l
Rückständige Citrate unterhalb von 0,1 g/l
Rückständige Lactate unterhalb von 0,1 g/l

b) Aufwertung:

Im Gleichgewicht hergestellte Biomasse 21 ± 3 kg m&supmin;³, was eine Ausbeute an Biomasse im Größenbereich von 53 % bedeutet.
Das zweite Beispiel betrifft die Anwendung des Verfahrens auf ein Rohmilchpermeat, dessen ausgängliche Zusammensetzung wie folgt ist:
Lactose 41 ± 3 g/l
Citrate 1,5 ± 0,5 g/l
Lactate 0,5 ± 0,1 g/l
Die Behandlung mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens dieses Substrates wurde unter den folgenden Bedingungen durchgeführt:
- Nahrungsbedarfsmäßige Ergänzung des Permeats: (NH&sub4;)&sub2;SO&sub4; (4,5 g/l), Hefeextrakt (1 g/l), Spurenelementelösung nach BAYER (1 ml/l); CuSO&sub4; 5H&sub2;O (0,3 g/l); MnSO&sub4; H&sub2;O (0,8 g/l); Na&sub2;MoO&sub4; 2H&sub2;O (0,4 g/l); ZnSO&sub4; 7H&sub2;O (3 g/l); FeCl&sub3; 6H&sub2;O (4 g/l).
- Flußrate = 0,20 h&supmin;¹ bis 0,30 h&supmin;¹
- pH 2,0 bis 4,5, eingestellt durch NH&sub4;OH
- Temperatur = 30 bis 38ºC
Die erhaltenen Leistungen sind die folgenden:
Die Gleichgewichtskontrollen haben eine sehr stabile Verteilung zwischen den Stämmen Candida kefyr und Candida valida gezeigt, die 60 bis 40 % und 40 bis 60 % der Gesamtpopulation darstellen.

a) Reinigung:

Erniedrigung des chemischen Sauerstoffbedarfes (CSB) über 97 %:
Rückständige Lactose unterhalb von 0,1 g/l
Rückständige Citrate unterhalb von 0,1 g/l
Rückständige Lactate unterhalb von 0,1 g/l

b) Aufwertung:

Im Gleichgewichtzustand erzeugt die Biomasse: 20 ± 2,5 kg/m³, dies entspricht einer Ausbeute an Biomasse von etwa 50 %.
Die Erfindung kann auch bei der Reinigung von Abwässern eingesetzt werden, die nicht aus der Milchindustrie stammen, die jedoch jeweils einen vergärbaren Zucker enthalten, wie Melassen, Laken der Süßwarenindustrie oder Konservenindustrie, Treber aus Brauereien, Preßsäfte von Früchten oder Zitrusfrüchten.
Das dritte Beispiel betrifft die Anwendung des Verfahrens an Trebersäften aus Brauereien, deren ausgängliche Zusammensetzung wie folgt ist:
Glucose: 5,2 ± 1,1 g/l
Xylose: 0,8 ± 0,2 g/l
Arabinose: 0,8 ± 0,2 g/l
Die Behandlung dieses Abwassers wurde unter den folgenden Bedingungen durchgeführt:
- Nahrungsbedarfsmäßige Ergänzung der Trebersäfte:
(NH&sub4;)&sub2;SO&sub4; (0,8 g/l); Hefeextrakt (0,5 g/l), Spurenelementelösung (1 ml/l)
pH der Kultur: 2 bis 4,5, einstellen mit NH&sub4;OH
- Temperatur: 30 bis 38ºC
- Belüftung: 1,5 VVM
Die erhaltenen Leistungen sind die folgenden:
Die Gleichgewichtskontrollen haben eine stabile Verteilung zwischen den beiden Stämmen Candida kefyr und Candida valida ergeben, die jeweils 80 bis 60 % und 20 bis 40 % der Gesamtpopulation darstellen.

a) Reinigung:

Erniedrigen des chemischen Sauerstoffbedarfes (CSB) über 90 %, mit einer Ausbeute an Biomasse über 46 %.
Rückständige Glucose unterhalb von 0,2 g/l
Rückständige Xylose unterhalb von 0,2 g/l
Rückständige Arabinose unterhalb von 0,2 g/l

b) Aufwertung:

Im Gleichgewichtszustand hergestellte Biomasse: 3,2 ± 0,5 kg/m³
Dies entspricht einer Ausbeute an Biomasse von 47 %.
Das vierte Beispiel betrifft die Anwendung des Verfahrens auf Schlempen an Rübenmelasse, deren ausgängliche Zusammensetzung wie folgt ist:
Gesamtzucker 26,0 ± 3,2 g/l
Reduktionszucker 18,3 ± 2,1 g/l
Essigsäure 5,6 ± 1,1 g/l
Milchsäure 7,0 ± 1,1 g/l
Glycerol 7,0 ± 0,9 g/l
Die Behandlung dieses Abwassers wird unter den folgenden Bedingungen durchgeführt:
- Nahrungsbedarfsmäßige Ergänzung der Melassen:
(NH&sub4;)&sub2;SO&sub4; (4 g/l); Hefeexktrakt (1 g/l); Spurenelementelösung (1 ml g/l).
- pH der Kultur: 2 bis 4,5
- Temperatur: 30 bis 38ºC
- Belüftung: 1,5 VVM
Die erhaltenen Leistungen sind die folgenden:
Die Verhältnisse der Populationen zur Gesamtpopulation betragen 50 bis 20 % für Candida kefyr und 50 ± 20 % für Candida valida.

a) Reinigung:

Die Absenkung des CSB liegt über 85 %.
Rückständige Zucker unterhalb von 2,5 g/l
Essigsäure unterhalb von 0,7 g/l
Milchsäure unterhalb von 0,2 g/l
Glycerol unterhalb von 0,2 g/l

b) Aufwertung:

Erzeugte Biomasse: 19 ± 2 kg/m³
entspricht einer Ausbeute an Biomasse von etwa 50 %.
Ein fünftes Beispiel betrifft Laken der Süßwarenindustrie, deren ausgängliche Zusammensetzung wie folgt ist:
Gesamtzuckergehalt 20 ± 2,2 g/l
Reduktionszucker 16,5 ± 1,5 g/l
Glucose 8,5 ± 1,1 g/l
Fructose 6,1 ± 0,7 g/l
Die Behandlung wird unter folgenden Bedingungen durchgeführt:
- Nahrungsbedarfsmäßige Ergänzung der Laken:
(NH&sub4;)&sub2;SO&sub4; (2 g/l); Hefeexktrakt (1 g/l); Spurenelementelösung (1 ml/l).
- pH der Kultur: 2 bis 4,5
- Temperatur: 30 bis 38ºC
- Belüftung: 1,5 VVM.
Die erhaltenen Leistungen sind die folgenden:
Die Verhältnisse der Populationen zur Gesamtpopulation betragen 50 ± 20 % für Candida kefyr und 50 ± 20 % für Candida valida.

a) Reinigung:

Die Erniedrigung des CSB liegt über 90 %, der Gehalt an rückständigen Zuckern ist unterhalb von 5 g/l.

b) Aufwertung:

Erzeugte Biomasse 10 ± 2 g/l
Ausbeute an Biomasse etwa 50 %.

Claims

1. Verfahren zur Reinigung und Aufwertung eines organischen, einen vergärbaren Zucker enthaltenden Abwassers, bestehend aus Einsetzen einer Co-Kultur von zumindest zwei Hefen unter anaeroben Bedingungen, die sich in einem Nährmedium dominant etablieren, und zwar einer ersten Hefe, die zumindest den vergärbaren Zucker metabolisiert, wobei zumindest ein Nebenprodukt erzeugt wird, das deren Wachstum hemmt, und einer zweiten Hefe, die zumindest das Nebenprodukt metabolisiert, dadurch gekennzeichnet, daß die Co-Kultur ein mikrobiologisches System ist, das das Abwasser ohne Vorbehandlung desselben metabolisiert, und das auf kompatible Art und Weise einen Stamm der ersten Hefe, der der Spezies Candida kefyr zugehörig ist, und der den vergärbaren Zucker unter Bildung eines Nebenproduktes, insbesondere Ethanol, metabolisiert, und einen Stamm der zweiten Hefe assoziiert, der der Spezies Candida valida zugehörig ist, und der das Nebenprodukt ohne Diauxie metabolisiert.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der vergärbare Zucker der folgenden Aufzählung zugehörig ist, nämlich Lactose, Glucose, Galactose, Saccharose, Xylose, Arabinose, Fructose.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das behandelte Abwasser darüber hinaus zumindest eine Verbindung enthält, die in der folgenden Auflistung erscheint, nämlich Ethanol, Bernsteinsäure, Zitronensäure, Milchsäure, Glycerol.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kultur in einen Fermenter eingesetzt wird, und daß die erzeugte Biomasse durch Ultrafiltration, Mikrofiltration oder Zentrifugieren getrennt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es einen aufeinanderfolgend diskontinuierlichen Betriebsabschnitt aufweist, bestehend aus Einsetzen der ersten Hefe in das Nährmedium, anschließend der zweiten Hefe, gefolgt von einem kontinuierlichen Kultivierungsabschnitt.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Nährmedium unter zumindest einer der folgenden speziellen Bedingungen eingesetzt wird, nämlich:

- die Temperatur wird zwischen 30 und 38ºC gehalten

- der pH-Wert liegt zwischen 2 und 4,5.

7. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das behandelte organische Abwasser ein Abfallprodukt der Milchindustrie, wie beispielsweise eine Rohmolke oder ein Rohmilchpermeat, ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Abwasser, ohne Vorbehandlung, mit der Co-Kultur in Berührung gebracht wird.

8. Hefe der Spezies Candida kefyr, identisch mit dem Stamm, wie er bei der COLLECTION NATIONALE DE CULTURES DE MICROORGANISMES (CNCM) Institut Pasteur unter der Nummer I-747 hinterlegt ist.

9. Hefe der Spezies Candida valida, identisch mit dem Stamm, wie er bei der COLLECTION NATIONALE DE CULTURES DE MICROORGANISMES (CNCM) Institut Pasteur unter der Nummer I-748 hinterlegt ist.