DE102008004930A1

DE102008004930A1 - Method for biological cleaning of water under use of two different solid bodies, comprises holding the solid bodies in a reactor in floating condition and in constant movement, where a biofilm adheres on the solid bodies

Info

Publication number: DE102008004930A1
Application number: DE200810004930
Authority: DE
Inventors: Markus Dr. Geiger
Original assignee: MULTI UMWELTTECHNOLOGIE AG
Current assignee: MULTI UMWELTTECHNOLOGIE AG
Priority date: 2008-01-18
Filing date: 2008-01-18
Publication date: 2009-08-06
Anticipated expiration: 2028-01-19
Also published as: DE102008004930B4

Abstract

Es ist die Aufgabe der Erfindung mit Hilfe von mindestens zwei unterschiedlichen Trägerelementen zur Immobilisierung von Mikroorganismen Milieubedingungen zu schaffen, die dazu führen, dass das Verfahrensziel der Optimierung des Biomassezuwachses im System gezielt beeinflusst werden kann. Dies gelingt durch gezielten Einsatz von mindestens zwei unterschiedlichen Trägerelementen auf denen sich unterschiedliche Biofilme dauerhaft etablieren können, die lange Standzeiten auch in turbulenten aeroben und/oder anaeroben Flüssigkeitsströmen aufweisen und die ein an die Aufgabenstellung optimiertes Verhältnis von Volumen zu Oberfläche und von Oberfläche zu Porenvolumen haben. Dieses Verfahren war bisher nicht bekannt und ist geeignet entsprechend an die jeweilige Aufgabenstellung angepasst eine minimale oder maximale Biomassemenge (Überschussschlamm) sicherzustellen. Anwendungsgebiet: Das Anwendungsgebiet betrifft die Wasser- und Abwasseraufbereitung.It is the object of the invention with the help of at least two different carrier elements for the immobilization of microorganisms to create environmental conditions which lead to the fact that the process objective of optimizing the biomass increase in the system can be influenced in a targeted manner. This is achieved by targeted use of at least two different support elements on which different biofilms can permanently establish long standing times even in turbulent aerobic and / or anaerobic liquid streams and have an optimized to the task ratio of volume to surface and surface to pore volume , This method was previously unknown and is suitable to ensure a minimum or maximum amount of biomass (surplus sludge) adapted to the respective task. Field of application: The field of application concerns water and wastewater treatment.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur biologischen Reinigung von Wasser, beispielsweise Abwasser, wobei mindestens zwei unterschiedliche Trägermaterialien benutzt werden.The The invention relates to a method for the biological purification of Water, such as wastewater, wherein at least two different Carrier materials are used.

Es ist bekannt, feste Körper, insbesondere Hohlkörpern, zur biologischen Reinigung von Abwasser, die in einem Reaktor im Schwebezustand und in ständiger Bewegung gehalten werden und an denen ein bakterieller Bewuchs haftet, zu verwenden ( DE 30 17 439 ).It is known to use solid bodies, in particular hollow bodies, for the biological purification of wastewater kept in a reactor in limbo and in constant motion and to which a bacterial growth adheres ( DE 30 17 439 ).

Geeignete Trägermaterialien wurden in der in der Folge beschrieben.suitable Support materials were described in the following.

Ein solches Trägermedium ist beispielsweise aus der offen gelegten DE 40 22 552 A1 bekannt, die ein poröses Filtermaterial beschreibt, das aus harten Materialien bestehen kann, etwa Ton, Glas, Schaumglas, Perlit, Steingut, Keramiken, Porzellan und Quarz, es kann auch ein steifes und hartes Kunststoffmaterial verwendet werden. Das erwähnte Filtermaterial hat Poren in der Form von kapillaren Röhrchen, die die Wirkung haben, gleichzeitig eine nicht erwünschte, unkontrollierbare aerobische und anaerobische Reaktion zu erlauben.Such a carrier medium is for example disclosed in US Pat DE 40 22 552 A1 which discloses a porous filter material which may be made of hard materials such as clay, glass, foam glass, pearlite, earthenware, ceramics, porcelain and quartz, a rigid and hard plastic material may also be used. The aforementioned filter material has pores in the form of capillary tubes which have the effect of simultaneously allowing an undesirable, uncontrollable aerobic and anaerobic reaction.

In dem Patent US 4,122,011 wird ein der Luft ausgesetztes Filter zum biologischen Reinigen von Abwasser beschrieben. Das Filter ist aus gepackten Elementen in der Form beispielsweise von Kugeln, Kuben, Ringen, Röhren, Kegeln, Gittern und Netzen gebildet. Für die Herstellung dieser Elemente werden inaktive expandierte polymere Materialien verwendet, beispielsweise Polyurethan, Polyvinylchlorid, Polystyren, Polypropylen oder Polyamid. Das Material kann steif sein, um die gepackten Filter ausreichend selbsttragend zu machen, jedenfalls müssen die Elemente eine solche Form haben, dass sie zu einem Filter gepackt werden können, wobei sie die Passage für Luft und Flüssigkeit durch den Filter erlauben. Dies schließt aus, dass die Elemente die Form von flachen Scheiben oder Kalotten haben, die durch ein Packen sich selbst aufeinander legen würden, das vollständig oder teilweise die Passage durch das Filter verhindern würde.In the patent US 4,122,011 describes an air-exposed filter for the biological purification of wastewater. The filter is formed of packaged elements in the form of spheres, cubes, rings, tubes, cones, grids and nets, for example. For the preparation of these elements inactive expanded polymeric materials are used, for example polyurethane, polyvinyl chloride, polystyrene, polypropylene or polyamide. The material may be stiff enough to make the packed filters sufficiently self-supporting; in any case, the elements must be of such a shape that they can be packed into a filter, allowing the passage of air and liquid through the filter. This precludes the elements from having the shape of flat discs or calottes which would self-assemble by packing which would completely or partially prevent passage through the filter.

Es wird weiter angenommen, dass die Filterelemente, um einander in einem oder mehreren Bereichen abstützen zu können, während gleichzeitig ein ausreichend großer Abstand zwischen den Elementen vorhanden sein muss, um es dem Filter zu erlauben, effektiv zu wirken, eine so große räumliche Erstreckung haben, dass, ein dicker Biofilm gebildet wird, wo unkontrollierte aerobische und anaerobische Reaktionen stattfinden können. Bei diesem Typ der bekannten Trägerelemente wird der Biofilm in Durchgängen und Räumen etabliert welche gegen Kollisionen mit der Oberfläche anderer Trägerelemente geschützt ist. Um ein Zuwachsen dieser Räume und Durchgänge zu verhindern und die notwendige Substratzufuhr zu gewährleisten, darf ein kritischer Abstand zwischen den Oberflächen nicht unterschritten werden. Dieser kritische Abstand bedingt die Ausbildung eines komplexen Biofilms der u. a. aus Einzellern (z. B. Bakterien/Pilze) und Mehrzellern (z. B. Ciliaten) zusammengesetzt ist. Bakterien und Bakterienfresser sind in diesen Biofilmen miteinander vergesellschaftet und nicht zu trennen.It is further assumed that the filter elements to each other in one or more areas to support, while at the same time a sufficiently large distance between the elements to allow the filter to to be effective, such a large spatial extent have that, a thick biofilm is formed where uncontrolled aerobic and anaerobic reactions can take place. In this type of known carrier elements, the biofilm in passages and rooms established which against collisions protected with the surface of other support elements is. To grow together these spaces and passages prevent and ensure the necessary substrate supply, Do not allow a critical distance between the surfaces be fallen below. This critical distance requires training a complex biofilm of u. a. from unicellular organisms (eg bacteria / fungi) and multicellular (e.g., ciliate). bacteria and bacterial eaters are socialized in these biofilms and not separate.

In dem Patent EP 0 793 622 B1 wird ein Trägermaterial und ein Verfahren zur Herstellung dieses Trägermediums beschrieben das dadurch gekennzeichnet ist, dass ein Teil der Poren zuvor geschlossene Zellen sind, die durch den Überdruck eines Gases in den Zellen aufgebrochen sind und dass die Scheiben oder Ringe ein Verhältnis zwischen Oberfläche und Volumen zwischen 120.000 und 150.000 m²/m³ haben.In the patent EP 0 793 622 B1 describes a carrier material and a method for producing this carrier medium, which is characterized in that a part of the pores are previously closed cells, which are broken by the overpressure of a gas in the cells and in that the discs or rings a relationship between surface and volume between 120,000 and 150,000 m ² / m ³ have.

Aufgrund der angestrebten großen Oberfläche haben die Poren einen Öffnungsspalt von kleiner 1 mm und eine Tiefe von kleiner 1 mm. Mit mikroskopischen Untersuchungsmethoden wurde festgestellt, dass sich auf diesen Oberflächen nur Bakterien und Pilze ansiedeln können. Höhere Organismen, beispielsweise Bakterienfresser, können sich aufgrund der Milieubedingungen in diesem Biofilm nicht etablieren, da diese Organismen größer sind als die angebotenen Hohlräume und/oder die Scherkräfte im System dies verhindern. Damit ist eine gezielte Beeinflussung und Optimierung der Zusammensetzung der aktiven Biocoenose (Einzeller und/oder Mehrzeller) für den gewünschten Anwendungsfall nicht möglich.by virtue of the aspired large surface have the pores an opening gap of less than 1 mm and a depth of less than 1 mm. Using microscopic examination methods it was found that settle on these surfaces only bacteria and fungi can. Higher organisms, such as bacterial predators, may be due to the environmental conditions in this biofilm do not establish because these organisms are larger as the offered cavities and / or the shear forces prevent this in the system. This is a targeted influence and optimization of the composition of active biocoenosis (protozoan and / or Mehrzeller) for the desired application not possible.

Es ist die Aufgabe der Erfindung mit Hilfe von mindestens zwei unterschiedlichen Trägermaterialien in einem Reaktor die Milieubedingungen so einzustellen, dass entsprechend der Aufgabenstellung ein Minimum oder Maximum an mikrobiellem Zuwachs erzielt wird. Durch den Einsatz von mindestens zwei verschiedenen Trägerelementen, die sich in ihrer Form und Größe unterscheiden und damit auch unterschiedliche mechanische Eigenschaften im Wasser aufweisen, gelingt es die Milieubedingungen für Bakterien/Pilze bzw. für Bakterienfresser in der Art festzulegen, dass die bevorzugte Organismengruppe im System optimale Wachstumsbedingungen vorfindet und die gewünschten Soffwechselleistungen erbringen kann.It is the object of the invention with the help of at least two different Carrier materials in a reactor, the environmental conditions adjust so that according to the task a minimum or maximum microbial growth is achieved. Because of the engagement of at least two different carrier elements, the differ in their shape and size and thus also different mechanical properties in the water have succeeded, the environmental conditions for bacteria / fungi or for bacterial eaters in the way specify that the preferred group of organisms in the system optimal growth conditions finds and deliver the desired Soffwechselistungen can.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben. Die 1 zeigt ein Trägerelement 1 mit geschützten inneren Oberflächen und ein Trägerelement 2 in Form einer Scheibe die eine Vielzahl von Vertiefungen aufweist die im Durchmesser und der Tiefe jeweils kleiner sind als 1 mm. Auf dem Trägerelement 2 wird der Biofilm vorwiegend aus Einzellern (Bakterien und/oder Pilze) bestehen. Diese Organismen verstoffwechseln vorwiegend gelöste organische und/oder anorganische Substrate. Die dabei gebildete Biomasse (Überschussschlamm) wird aufgrund der im System vorhandenen Scherkräfte vom Biofilm in das fliessende Wasser abgewaschen. Diese freischwimmenden Mikroflocken, Bakterien und Einzeller dienen den auf dem Trägerelement 1 im Biofilm vorhandenen Ciliaten, Flagellaten, Copepoden, Amöben, Rotatorien und oder Nematoden als Nahrung. Diese Organismen ernähren sich i. w. von frei suspendierten Bakterienzellen, Mikroflocken bzw. von aggregierten und oberflächenassoziiereten Mikroorganismen. Bei der aeroben Oxidation von mikrobieller Zellmasse wird meist nur 20–30% des gebundenen organischen Kohlenstoffs in die Zeltmasse des Filtrierers oder Weidegängers eingebaut. Der Rest wird mineralisiert. Dadurch wird die Überschussbiomasse reduziert.An embodiment of the invention is illustrated in the drawing and will be described in more detail below. The 1 shows a support member 1 with protected inner surfaces and a support member 2 in the form of a disc having a plurality of recesses in diameter and the depth are each smaller than 1 mm. On the carrier element 2, the biofilm will consist predominantly of unicellular organisms (bacteria and / or fungi). These organisms metabolize predominantly dissolved organic and / or inorganic substrates. The resulting biomass (excess sludge) is washed away from the biofilm into the flowing water due to the shear forces in the system. These free-floating microflakes, bacteria and protozoa serve as food for the ciliates, flagellates, copepods, amoebas, rotifers and or nematodes present on the carrier element 1 in the biofilm. These organisms generally feed on freely suspended bacterial cells, microflakes or on aggregated and surface-associated microorganisms. In the aerobic oxidation of microbial cell mass usually only 20-30% of the bound organic carbon is incorporated into the tent mass of the filter or pasturage. The rest is mineralized. This reduces excess biomass.

Durch den Einsatz unterschiedlicher Mengen von Trägerelement 1 und 2 kann die Menge an Bakterien bzw. Bakterienfressern im System eingestellt werden. Dadurch gelingt es die anfallende Überschussbiomasse, entsprechend dem Verfahrensziel, zu minimieren oder zu maximieren, bzw. die Stoffwechselleistungen der jeweiligen Trophieebene zu optimieren.By the use of different amounts of carrier element 1 and 2 can be the amount of bacteria or bacterial predators in the system be set. As a result, the resulting surplus biomass, according to the process objective of minimizing or maximizing or to optimize the metabolic performance of the respective trophic level.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

- DE 3017439 [0002]
- DE 4022552 A1 [0004]
- US 4122011 [0005]
EP 0793622 B1 [0007]

Claims

A process for the biological purification of water using at least two different solid bodies kept suspended in a reactor and in constant motion and adhered to a biofilm, characterized in that at least two different carrier elements of known type are added to the reaction volume Shape and size is selected so that on a carrier type mainly bacteria and / or fungi and on the second type of carrier in addition to Einzellern also Mehrzeller can be established that the ratio between unicellulars and multicellulars can be adjusted by the ratio of the number of carrier types 1 and 2 ,

Method according to claim 1, characterized in that that the relationship between support element 1 and Carrier element 2 can be set between 1% and 50% can.

A method according to claim 1 and 2, characterized in that the specific gravity of the carrier elements in a range of 0.3 to 1.4 g / cm ³ .

Method according to Claims 1, 2 and 3, characterized that is the specific gravity of the carriers used different.