EP1257504A1 - Verfahren und vorrichtung zum mikrobiologischen abbau von schadstoffen in fluiden - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zum mikrobiologischen abbau von schadstoffen in fluiden

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EP1257504A1
EP1257504A1 EP01923605A EP01923605A EP1257504A1 EP 1257504 A1 EP1257504 A1 EP 1257504A1 EP 01923605 A EP01923605 A EP 01923605A EP 01923605 A EP01923605 A EP 01923605A EP 1257504 A1 EP1257504 A1 EP 1257504A1
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EP
European Patent Office
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fluid
microorganisms
submerged
conditions
receiving spaces
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP01923605A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Gregor Lorenz
Elmar Klaus Wolff
Werner Rosenthal
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Gfm Gesellschaft fur Modulfermenterbau Mbh
Original Assignee
Gfm Gesellschaft fur Modulfermenterbau Mbh
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Filing date
Publication date
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F3/00—Biological treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F3/02—Aerobic processes
    • C02F3/06—Aerobic processes using submerged filters
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F3/00—Biological treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F3/02—Aerobic processes
    • C02F3/12—Activated sludge processes
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W10/00—Technologies for wastewater treatment
    • Y02W10/10—Biological treatment of water, waste water, or sewage

Definitions

  • the present invention relates to a method and device for the microbiological degradation of pollutants in fluids.
  • wastewater often accumulates in restaurants that varies considerably in its composition.
  • Fatty waste water is e.g. followed by alkaline waste water when a dishwasher is running. It is therefore difficult for microorganisms, which as specialists can master certain tasks, to reliably perform their tasks under changing conditions.
  • GB-A-2 195 624 relates to a wastewater treatment plant in which a fixed biomass and the wastewater are arranged in a treatment tank.
  • the biomass is fixed on a support, the surface of which is normally are above the wastewater level and other surfaces that can be immersed in the wastewater. This sets anaerobic conditions in the waste water tank.
  • WO-A-98/32703 relates to a device for intensified biological wastewater treatment with freely moving immersion bodies in combination with mixing devices and optionally additional air intake.
  • Free moving immersion bodies are used for the immobilization of specific microorganisms in zones for wastewater treatment.
  • This device ensures an intensification of the clarification process due to the additional freely moving floating / floating immersion bodies and their partial oxygen supply through a special mixing device when emerging into the atmosphere in addition to fine-bubble aeration.
  • a significantly higher oxygen utilization is achieved by air enrichment of the return sludge or the waste water with the help of multi-phase pumps.
  • the system described combines the activated sludge process and the process with freely moving immersion bodies.
  • freely moving growth immersion bodies are introduced as biofilm carriers with an activated surface for the immobilization of specific microorganisms in connection with suitable mixing devices with additional scooping action by paddles and activated sludge.
  • the wastewater flows through the wastewater treatment basin and contains a retaining device for the freely moving immersion bodies.
  • JP-A-09085273 relates to a perforated rotary cylinder packed with carriers which carry immobilized bacteria.
  • the rotary cylinders are set in rotation.
  • the speed of rotation is designed to be variable in order to achieve changing conditions in the waste water treatment tank.
  • the facility described there allows miniaturization of corresponding wastewater treatment plants.
  • the technical problem on which the invention is based is to provide a method and to create a device with which it is possible to use microorganisms in a manner which is as universal as possible for the degradation of pollutants in fluids. The disadvantages occurring in the prior art are to be avoided.
  • Fig. 1 shows an apparatus for performing the method according to the invention.
  • the method according to the invention for the microbiological degradation of pollutants in a contaminated fluid uses an immobilized ensemble of microorganisms (biocenosis) for microbiological degradation, the biocoenosis being exposed to alternately submerged and non-submerged conditions.
  • biocenosis microorganisms
  • the fluid can be a waste water, gas stream or the result of a gas stream passed through a solution.
  • changes in the temperature, the oxygen content, the pH value, the osmosis, the load caused by variation in the volume and load of the fluid or combinations thereof can also take place.
  • Pre-conditioned microorganisms are preferably used.
  • the method according to the invention advantageously ensures the setting of essentially anaerobic or aerobic conditions by alternating between submerged and non-submerged conditions.
  • the time intervals for which the microorganisms are exposed to submersed conditions and the time intervals for which the microorganisms are not exposed to submersed conditions can be of different lengths.
  • the time intervals for which the microorganisms are exposed to submerged conditions and the time intervals for which the microorganisms are not subjected to submerged conditions. are exposed to each other, each of the same length or different length or depending on their number can be variable in time.
  • the device according to the invention is a device for the microbiological degradation of pollutants in fluids with at least two receiving spaces for the fluid, immobilized microorganisms being located in at least one receiving space, characterized in that the at least two receiving spaces are characterized by a
  • the connecting line can be brought into fluid connection with one another and that devices are provided by means of which the fluid can be alternately transferred from one receiving space to the other receiving space, the microorganisms in the at least one receiving space being exposed to alternately submerged and non-submerged conditions.
  • the receiving spaces are preferably arranged within a container and are separated from one another by at least one partition.
  • the device according to the invention has a pressure and / or suction pump for pumping around the fluid between the receiving spaces.
  • the pump changes the hydrostatic pressure prevailing in one of the receiving spaces for pumping the fluid against gravity into the other receiving space arranged above this receiving space and out of this back into the one receiving space.
  • the device in a special embodiment of the device according to the invention, several groups of at least two receiving spaces are fluidly connected in parallel and / or in series.
  • a device for transferring the fluid from at least one of the receiving spaces of one group into at least one of the receiving spaces of the adjacent group is preferably provided between the groups of at least two receiving spaces.
  • the module fermenter is particularly suitable for the biological degradation of lipophilic substances from wastewater, in particular household wastewater such as kücr en wastewater. In principle, however, other wastewater containing biodegradable substances can also be processed. The invention is explained by way of example on the basis of the treatment of greasy kitchen wastewater.
  • the module fermenter essentially consists of an integrator stage and a fermenter stage.
  • Appropriate physical pretreatment removes coarse components> 1.5 mm from the kitchen wastewater.
  • the wastewater pretreated in this way is fed to the integration stage discontinuously, depending on the amount.
  • One or more, usually cylindrical containers form the integration stage. If several containers are used, the connections are mainly chosen so that a system of communicating tubes is created.
  • the discontinuous wastewater flow is collected in the integrator stage.
  • the controlled mixing of several wastewater spurts during the day results in a dilution or buffer effect, which leads to a flattening of the peak loads of the parameters mentioned.
  • the fill level of the integrators is influenced with the help of an adaptive control in such a way that a continuous flow of waste water with minimal fluctuations in the disturbance parameters ter is given to the fermenter stage.
  • the integrator stage is designed in such a way that, in connection with the downstream fermenter stage, it simulates a static grease separator in the event that the transport of the waste water through the fermenter stage should be disrupted (emergency operation).
  • incubated by naturally occurring organisms or by intentionally induced outside incubation with pre-selected microorganisms, e.g. Biocenoses, "anaerobbiology" and / or aerobbiology take place.
  • Fermenter lines are usually composed of two fermenters in series or one pair of fermenters connected in parallel in such a way that the first fermenter (the first pair of fermenters) is incubated with a biocenosis A, e.g. is optimized for the degradation of lipophilic substances, while the second fermenter (the second pair of fermenters) is incubated with a biocenosis B, e.g. is optimized for the reduction of COD.
  • a biocenosis A e.g. is optimized for the degradation of lipophilic substances
  • a biocenosis B e.g. is optimized for the reduction of COD.
  • a fermenter typically consists of two separate reaction spaces.
  • An outer jacket encloses, for example, a cylindrical space, which in turn is preferably divided into an upper and a lower reaction space by means of a separating plate.
  • the reaction spaces are connected to one another by a riser pipe, which is attached to the separating plate and establishes a connection between the upper reaction space and the lower reaction space.
  • the riser extends into the lower reaction chamber up to a few cm above the floor.
  • the fermenter tank has several receptacles for measuring sensors. There is also an inlet and an outlet connection in the upper reaction chamber. The effective drain height of the outlet nozzle can be varied by plugging on pipe pieces.
  • An adaptive control influences the exposure to compressed air in such a way that a pendulum operation is possible which, by occasionally raising the liquid level to a certain level, discharges liquid into the downstream fermenter, e.g. introduces the downstream pair of fermenters or, in the case of the last fermenter, into the sewage system.
  • the reaction spaces are preferably provided with a carrier, in particular a bionet.
  • This bionet consists, for example, of a plastic mesh as a carrier material, and in particular a coating that facilitates colonization with microorganisms, such as an agar coating, which can be conditioned by the targeted addition of certain substances in such a way that it provides the desired biocoenosis with an ecological niche, which gives you a growth advantage over naturally occurring microorganisms.
  • the preselected microorganisms are immobilized on the carrier material in particular in a process lasting several days.
  • the above-described mode of operation requires the constant monitoring of relevant parameters and the inclusion of static data such as vacation times, weekends etc.
  • the level of filling in the integrators and / or fermenters is chosen to be particularly high before weekends in order to ensure a certain stockpiling. If this data changes, the control program of the module fermenter can be updated or changed during operation.

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Abstract

Verfahren zum mikrobiologischen Abbau von Schadstoffen in schadstoffbelastetem Fluidum, wobei zum mikrobiologischen Abbau ein immobilisiertes Ensemble von Mikroorganismen (Biozönose) eingesetzt wird, das in einer Vorrichtung zum mikrobiologischen Abbau von Schadstoffen in Fluiden wechselweise submersen und nicht submersen Bedingungen ausgesetzt wird sowie Vorrichtung zum mikrobiologischen Abbau von Schadstoffen in Fluiden mit mindestens zwei Aufnahmeräumen (1, 2) für das Fluid, wobei sich in mindestens einem Aufnahmeraum (1, 2) immobilisierte Mikroorganismen befinden. Die Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens zwei Aufnahmeräume (1, 2) durch eine Vebindungsleitung (3) untereinander in Fluidverbindung bringbar sind und dass Einrichtungen (4) vorgesehen sind, mittels derer das Fluid wechselweise von dem einen Aufnahmeraum (1) in den anderen Aufnahmeraum überführbar ist, wobei die Mikroorganismen in dem mindestens einen Aufnahmeraum (1, 2) alternierend submersen und nicht submersen Bedingungen aussetzbar sind.

Description

Verfahren und Vorrichtung zum mikrobiologischen Abbau von Schadstoffen in
Fluiden
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren und Vorrichtung zum mikrobiologischen Abbau von Schadstoffen in Fluiden.
Der Abbau von Schadstoffen in Fluiden Systemen ist oft ein technisch anspruchsvolles Problem. Es haben sich insbesondere in neuerer Zeit Methoden etabliert, bei denen Mikroorganismen dazu verwendet werden, Schadstoffe abzubauen. Etabliert sind zum Beispiel biologische Kläranlagen. Dabei handelt es sich aber zum einen um Großanlagen, beispielsweise komunale Einrichtungen oder aber relativ kleine Einheiten, die in Form von häuslichen Anlagen eingesetzt werden. Allerdings ist es technisch überaus aufwendig problemhaltige Fluide in mikrobiologischen Anlagen zu behandeln, da bereits geringe Schwankungen in der Zusammensetzungen der Fluide zu schwer übersehbaren Konsequenzen für die betroffene Anlage führen.
Beispielsweise fällt in Gaststätten oft Abwasser an, dass ganz erheblich in seiner Zusammensetzung schwankt. Fetthaltige Abwässer werden z.B. gefolgt von alkalischen Abwässern, wenn ein Spülmaschinengang läuft. So ist es für Mikroorganismen, die als Spezialisten bestimmte Aufgaben bewältigen können schwer, unter wechselnden Bedingungen ihre Aufgaben zuverlässig zu erfüllen.
Stand der Technik bei der Behandlung fetthaltiger Abwässer ist der Einsatz von sog. Fettabscheidern. Hier wird der physikalische Effekt der Schwerkrafttrennung zur Abscheidung aufschwimmender Fette genutzt. Diese Fettabscheider sind nicht in der Lage Fette abzutrennen. Das Fett bleibt beim Erzeuger und muß getrennt entsorgt werden. Oft tritt eine Geruchsbelästigung bei Lagerung im Fettabscheider auf. Durchtretendes Fett kann zu Komplikationen im Abwassersystem führen. Auflagen der Wasserbehörden verlangen darüberhinaus eine geringere Fettlast im Abwasser.
GB-A-2 195 624 betrifft eine Abwasserbehandlungsanlage, bei der eine fixierte Biomasse und das Abwasser in einem Behandlungstank angeordnet sind. Die Biomassen sind auf einem Träger fixiert, dessen Oberfläche normalerweise oberhalb des Abwasserniveaus befindlich sind und andere Oberflächen, die in das Abwasser eintauchen können. Dadurch werden anaerobe Bedingungen im Abwasserbehälter eingestellt.
WO-A-98/32703 betrifft eine Vorrichtung zur intensivierten biologischen Ab- wasseraufbereitung mit frei beweglichen Aufwuchstauchkörpern in Kombination mit Mischeinrichtungen und wahlweise zusätzlichem Lufteintrag. Es werden frei bewegliche Aufwuchstauchkörper für die Immobilisation von spezifischen Mikroorganismen in Zonen für die Abwasserbehandlung eingesetzt. Diese Vorrichtung gewährleistet eine Intensivierung des Klärprozesses durch die zusätzlichen frei beweglichen schwebenden/schwimmenden Aufwuchstauchkörper und deren anteilige Sauerstoffversorgung durch eine spezielle Mischeinrichtung beim Auftauchen an die Atmosphäre zusätzlich zur feinblasigen Belüftung. Eine wesentlich höhere Sauerstoffausnutzung wird durch Luftanreicherung des Rücklaufschlammes bzw. des Abwassers mit Hilfe von Mehrphasenpumpen erzielt. Die beschriebene Anlage kombiniert das Belebtschlammverfahren und das Verfahren mit frei beweglichen Aufwuchstauchkörpern. Im Abwasserbehandlungsbecken sind frei bewegliche Aufwuchstauchkörper als Biofilmträger mit aktivierter Oberfläche für die Immobilisation von spezifischen Mikroorganismen in Verbindung mit geeigneten Mischeinrichtungen mit zusätzlicher Schöpfwirkung durch Paddel und Belebtschlammanteil eingebracht. Das Abwasserbehandlungsbecken wird vom Abwasser durchströmt und enthält eine Rückhaltevorrichtung für die frei beweglichen Aufwuchstauchkörper.
JP-A-09085273 betrifft einen perforierten Rotationszylinder, der mit Trägern, die immobilisierte Bakterien tragen, gepackt ist. Die Rotationszylinder werden in Rotation versetzt. Die Rotationsgeschwindigkeit wird variabel gestaltet, um wechselnde Bedingungen im Abwasserbehandlungsbehälter zu erzielen. Die dort beschriebene Einrichtung erlaubt eine Miniaturisierung entsprechender Abwasseraufbereitungsanlagen. Das der Erfindung zu Grunde liegende technische Problem besteht darin, ein Verfahren bereitzustellen und eine Vorrichtung zu schaffen, mit denen es gelingt, Mikroorganismen in möglichst universeller Weise zum Abbau von Schadstoffen in Fluiden einzusetzen. Dabei sollen die im Stand der Technik auftretenden Nachteile vermieden werden.
Gelöst wird das der Erfindung zu Grunde liegende technische Problem durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1, sowie eine Vorrichtung gemäß Anspruch 8.
Fig. 1 zeigt eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum mikrobiologischen Abbau von Schadstoffen in schadstoffbelastetem Fluidum setzt zum mikrobiologischen Abbau ein immobilisiertes Ensemble von Mikroorganismen (Biozönose) ein, wobei die Biozönose wechselweise submersen und nicht submersen Bedingungen ausgesetzt wird.
Erfindungsgemäß kann das Fluidum ein Abwasser-, Gasstrom oder das Resultat eines durch eine Lösung geleiteten Gasstroms sein.
Erfindungsgemäß können zusätzlich Änderungen der Temperatur, des Sauer- stoffgehaltes, des pH-Wertes, der Osmose, der Belastung durch Variation des Volumens und Fracht des Fluids oder Kombinationen davon erfolgen.
Vorzugsweise werden vorkonditionierte Mikroorganismen eingesetzt.
Das erfindungsgemäße Verfahren gewährleistet in vorteilhafter Weise durch den Wechsel zwischen submersen und nicht submersen Bedingungen abwechselnd die Einstellung von im wesentlichen anaeroben oder aeroben Bedingungen.
Die Zeitintervalle, für die die Mikroorganismen submersen Bedingungen ausgesetzt sind, und die Zeitintervalle, für die die Mikroorganismen nicht submersen Bedingungen ausgesetzt sind, können unterschiedlich lang sein. Die Zeitintervalle, für die die Mikroorganismen submersen Bedingungen ausgesetzt sind, und die Zeitintervalle, für die die Mikroorganismen nicht submersen Bedingun- gen ausgesetzt sind, können jeweils untereinander gleich lang oder unterschiedlich lang oder in Abhängigkeit von ihrer Anzahl zeitlich variabel sein.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung, wie sie in Fig 1 beispielhaft gezeigt ist, ist eine Vorrichtung zum mikrobiologischen Abbau von Schadstoffen in Fluiden mit mindestens zwei Aufnahmeräumen für das Fluid, wobei sich in mindestens einem Aufnahmeraum immobilisierte Mikroorganismen befinden, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die mindestens zwei Aufnahmeräume durch eine Verbindungsleitung untereinander in Fluidverbindung bringbar sind und dass Einrichtungen vorgesehen sind, mittels derer das Fluid wechselweise von dem einen Aufnahmeraum in den anderen Aufnahmeraum überführbar ist, wobei die Mikroorganismen in dem mindestens einen Aufnahmeraum alternierend submersen und nicht submersen Bedingungen aussetzbar sind.
Vorzugsweise sind die Aufnahmeräume innerhalb eines Behälters angeordnet und durch mindestens eine Trennwand voneinander getrennt sind.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Einrichtung erfindungsgemäß eine Druck- und/oder Saugpumpe zum Umpumpen des Fluids zwischen den Aufnahmeräumen auf.
Erfindungsgemäß verändert die Pumpe den in einem der Aufnahmeräume herrschenden hydrostatischen Druck zum Umpumpen des Fluids gegen die Schwerkraft in den über diesem Aufnahmeraum angeordneten anderen Aufnahmeraum und aus diesem heraus zurück in den einen Aufnahmeraum.
In einer besonderen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind mehrere Gruppen von mindestens zwei Aufnahmeräumen fluidmäßig parallel und/oder seriell geschaltet. Dabei ist vorzugsweise zwischen den Gruppen von mindestens zwei Aufnahmeräumen eine Einrichtung zum Überführen des Fluids aus mindestens einem der Aufnahmeräume der einen Gruppe in mindestens einen der Aufnahmeräume der benachbarten Gruppe vorgesehen. Der Modulfermenter ist für den biologischen Abbau von lipophilen Stoffen aus Abwässern, insbesondere Haushaltsabwässern wie Kücr enabwässeren besonders geeignet. Grundsätzlich können aber auch andere Abwässer, die biologisch abbaubare Stoffe enthalten aufgearbeitet werden. Die Erfindung wird exemplarisch anhand der Behandlung von fetthaltigen Großküchenabwässern erläutert.
Bisherige Versuche mit biologisch arbeitenden Abwasserbehandlungsanlagen sind an derAnfälligkeit der Mikroorganismen auf stark schwankende Einleitbedingungen gescheitert.
Auf dieser Grundlage wurde ein System entwickelt, dass diesen Bedingungen Rechnung trägt.
Der Modulfermenter besteht im Wesentlichen aus einer Integratorstufe und einer Fermenterstufe.
Integratorstufe:
Über geeignete physikalische Vorbehandlung werden dem anfallenden Küchenabwasser grobe Bestandteile > 1,5 mm entzogen. Das so vorbehandelte Abwasser wird diskontinuierlich je nach Anfall, der Integrationsstufe zugeführt. Ein oder mehrere, in der Regel zylindrische Behälter bilden die Integrationsstufe. Wenn mehrere Behälter eingesetzt werden, sind die Verbindungen vorwiegend so gewählt, dass ein System aus kommunizierenden Röhren entsteht.
Küchenabwasser schwankt stark im Bezug auf Volumenstrom, Temperatur, pH-Wert, Schmutzfracht und Tensid-Gehalt. in bestimmten Zeiträumen fallt der Zulauf an Abwasser gänzlich aus (Wochenende, Ferien).
In der Integratorstufe wird der diskontinuierliche Abwasserstrom gesammelt. Durch die gesteuerte Vermischung mehrerer Abwasserschübe über den Tag tritt ein Verdünnungs- bzw. Puffereffekt auf, der zu einer Abflachung der Belastungsspitzen der genannten Parameter führt. Die Füllhöhe der Integratoren wird mit Hilfe einer adaptiven Steuerung so beeinflusst, dass ein möglichst kontinuierlicher Abwasserstrom mit geringen Schwankungen der Störparame- ter an die Fermenterstufe abgegeben wird.
Die Integratorstufe ist in der Weise ausgeführt, dass sie, in Verbindung mit der nachgeschalteten Fermenterstufe, einen statischen Fettabscheider nachbildet, für den Fall, dass der Transport des Abwassers durch die Fermenterstufe gestört sein sollte (Notbetrieb). In den Behältern der Integratorstufe kann, inkubiert durch natürlich vorkommende Organismen oder durch absichtlich herbeigeführte Inkubation von aussen mit vorselektierten Mikroorganismen b.z.w. Biozönosen, „Anaerobbiologie" und/oder Aerobbiologie stattfinden.
Fermenterstufe
Mehrere sogenannte Fermenterstrassen bilden die Fermenterstufe. Fermenterstrassen werden aus in der Regel zwei Fermeπtern in Reihe oder je einem parallel verbundenen Fermenterpaar in der Form zusammengestellt, dass der jeweils erste Fermenter (das erste Fermenterpaar) mit einer Biozönose A inkubiert wird, die z.B. auf den Abbau von lipophilen Stoffen hin optimiert ist, während der zweite Fermenter (das zweite Fermenterpaar) mit einer Biozönose B inkubiert wird, die z.B. auf den Abbau von CSB hin optimiert ist.
Fermenter
Ein Fermenter besteht typischerweise aus zwei getrennten Reaktionsräumen. Ein äusserer Mantel umschliesst beispielsweise einen zylindrischen Raum, der seinerseits vorzugsweise mittels einer Trennplatte in einen oberen und einen unteren Reaktionsraum geteilt wird. Die Reaktionsräume sind durch ein Steigrohr miteinander verbunden, welches an der Trennplatte angebracht, eine Verbindung zwischen dem oberen Reaktionsraum und dem unteren Reaktionsraum herstellt. Das Steigrohr ragt bis wenige cm über dem Boden in den unteren Reaktionsraum hinein. Der Fermenterbehälter weist mehrere Aufnahmestutzen für Messsensorik auf. Weiter befinden sich im oberen Reaktionsraum je ein Zu- und ein Ablaufstutzen. Die effektive Ablaufhöhe des Auslaufstutzens kann durch Aufstecken von Rohrstücken variiert werden. Dadurch lässt sich ein System aus aufeinanderfolgenden Fermentern zusammenstellen, wobei bei dem jeweils folgenden Fermenter die effektive Ablaufhöhe des Ablaufstutzens geringer ist, als bei dem Vorhergehenden. Im unteren Reaktionsraum befinden sich Anschlüsse für Messsensorik sowie Anschlusstücke für Druckluft und zur Entlastung des unteren Reaktionsraumes.
Durch geeignetes Beaufschlagen des unteren Reaktionsraumes mit Druckluft wird ein sich dort befindendes, flüssiges Medium durch das Steigrohr in den oberen Reaktionsraum gefördert. Durch Entspannen des Drucks in dem unteren Reaktionsraum strömt das Medium in denselben zurück.
Eine adaptive Steuerung beeinflusst die Beaufschlagung mit Druckluft in der Weise, dass ein Pendelbetrieb möglich ist, der durch gelegentliches Anheben des Flüssigkeitsspiegels über ein gewisses Niveau den Austrag von Flüssigkeit in den jeweils nachgeschalteten Fermenter, b.z.w. das nachgeschaltete Fermenterpaar oder, im Falle des letzten Fermenters, in die Kanalisation, einleitet.
Biofilm
Die Reaktionsräume werden zur Vergrößerung der wirksamen Fläche vorzugsweise mit einem Träger, insbesondere einem Bionet, versehen. Dieses Bionet besteht zum Beispiel aus einem Kunststoffgeflecht als Trägermaterial, sowie insbesondere einer Beschichtung, die eine Besiedlung mit Mikroorgansimen erleichtert, wie einer Agar-Beschichtung, welche durch gezielte Zugabe bestimmter Stoffe derart konditioniert sein kann, dass sie der gewünschten Biozönose eine ökologische Nische bereitstellt, die ihr einen Wachstumsvorteil gegenüber sich von Natur aus im Abwasser befindlichen Mikroorganismen verschafft. Die vorselektierten Mikroorganismen werden insbesondere in einem mehrtägigen Prozess an das Trägermaterial immobilisiert.
Überraschenderweise stellt sich eine Anreicherung von Fett b.z.w. Fettabbauzwischenprodukten im Bereich des Biofilms ein. Diese Anreicherung führt zu einer Verbesserung der Resistenz der Biozönose gegen Mangelzeiten, während derer die gebildeten Depots abgebaut werden.
Durch Anheben und Absenken des Flüssigkeitspegels im Fermenter herrschen, ähnlich Ebbe und Flut an der Gezeitengrenze der Meeresküsten, wechselweise aerobe wie anaerohe Zustände in den Reaktionsräumen. Diese ständig wechselnden Bedingungen, führen zu einem Stress der Mikroorganismen. Es zeigt sich, dass dieser Stress die Mikroorganismen dazu veranlasst, verfügbare Nahrungsquellen in erster Linie zu veratmen und nicht in Form von Biomasse anzureichern, was letzten Endes zu Schlammbildung im Fermenter und Austrag von Mikroorganismen in die Kanalisation führen würde.
Steuerung
Die oben beschriebene Betriebsweise bedingt die ständige Überwachung relevanter Parameter sowie die Einbeziehung statischer Daten wie Ferienzeiten Wochenenden etc. So wird vor Wochenenden der Grad der Befüllung in den Integratoren und/oder Fermentern besonders hoch gewählt, um eine gewisse Bevorratung zu gewährleisten. Ändern sich diese Daten, so kann im laufenden Betrieb das Steuerprogramm des Modulfermenters aktualisiert oder geändert werden.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum mikrobiologischen Abbau von Schadstoffen in schadstoffbelastetem Fluidum, wobei zum mikrobiologischen Abbau ein immobilisiertes Ensemble von Mikroorganismen (Biozönose) eingesetzt wird, das in einer Vorrichtung zum mikrobiologischen Abbau von Schadstoffen in Fluiden wechselweise submersen und nicht submersen Bedingungen ausgesetzt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Fluidum ein Abwasser-, Gasstrom oder das Resultat eines durch eine Lösung geleiteten Gasstroms ist.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei zusätzlich eine Änderung der Temperatur, des Sauerstoffgehaltes, des pH-Wertes, der Osmose, der Belastung durch Variation des Volumens und Fracht des Fluids oder Kombinationen davon erfolgt.
4. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Mikroorganismen vorkonditioniert worden sind.
5. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei durch den Wechsel zwischen submersen und nicht submersen Bedingungen abwechselnd im wesentlichen anaerobe oder aerobe Bedingungen eingestellt werden.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Zeitintervalle, für die die Mikroorganismen submersen Bedingungen ausgesetzt sind, und die Zeitintervalle, für die die Mikroorganismen nicht submersen Bedingungen ausgesetzt sind, unterschiedlich lang sind.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Zeitintervalle, für die die Mikroorganismen submersen Bedingungen ausgesetzt sind, und die Zeitintervalle, für die die Mikroorganismen nicht submersen Bedingungen ausgesetzt sind, jeweils untereinander gleich lang oder unterschiedlich lang oder in Abhängigkeit von ihrer Anzahl zeitlich variabel sind. Vorrichtung zum mikrobiologischen Abbau von Schadstoffen in Fluiden mit mindestens zwei Aufnahmeräumen (1,2) für das Fluid, wobei sich in mindestens einem Aufnahmeraum (1,2) immobilisierte Mikroorganismen befinden, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t ,
I. dass die mindestens zwei Aufnahmeräume (1,2) durch eine Vebin- dungsleitung (3) untereinander in Fluidverbindung bringbar sind und dass Einrichtungen (4) vorgesehen sind, mittels derer das Fluid wechselweise von dem einen Aufnahmeraum (1) in den anderen Aufnahmeraum überführbar ist, wobei die Mikroorganismen in dem mindestens einen Aufnahmeraum ( 1,2) alternierend submersen und nicht submersen Bedingungen aussetzbar sind.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmeräume (1,2) innerhalb eines Behälters (5) angeordnet und durch mindestens eine Trennwand (6) voneinander getrennt sind.
10. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (4) eine Druck- und/oder Saugpumpe zum Umpumpen des Fluids zwischen den Aufnahmeräumen (1,2) aufweist.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpe (4) den in einem der Aufnahmeräume (1,2) herrschenden hydrostatischen Druck zum Umpumpen des Fluids gegen die Schwerkraft in den über diesem Aufnahmeraum (1) angeordneten anderen Aufnahmeraum und aus diesem heraus zurück in den einen Aufnahmeraum (1) verändert.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Gruppen von mindestens zwei Aufnahmeräumen (1,2) fluidmäßig parallel und/oder seriell geschaltet sind und dass zwischen den Gruppen von mindestens zwei Aufnahmeräumen eine Einrichtung zum Überführen des Fluids aus mindestens einem der Aufnahmeräume der einen Gruppe in mindestens einen der Aufnahmeräume der benachbarten Gruppe vorgesehen sind.
EP01923605A 2000-02-25 2001-02-23 Verfahren und vorrichtung zum mikrobiologischen abbau von schadstoffen in fluiden Withdrawn EP1257504A1 (de)

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