DE19707404A1 - Waste water treatment process removes nutrient from the water by micro-biological treatment - Google Patents
Waste water treatment process removes nutrient from the water by micro-biological treatmentInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung entsprechend dem Oberbegriff des Anspruches 1.The invention relates to a method and a device according to the preamble of Claim 1.
Der Stand der Technik der Trinkwasseraufbereitung sieht in der letzten Behandlungsstufe eine Desinfektion des Wassers z. B. durch Zugabe von Chemikalien oder durch ultraviolette Bestrahlung vor um Bakterien und Viren abzutöten. Bei dieser Art der Wasseraufbereitung werden nicht alle pathogenen Bakterien und Viren abgetötet, sondern ihre Zahl lediglich um etwa vier Zehnerpotenzen reduziert (Bernhardt 1994). Durch die Zugabe der chemischen Desinfektionsmittel soll die Wiederverkeimung während des Transportes im Leitungsnetz verhindert bzw. minimiert werden. Die als Remanenz bezeichnete Dauer dieser Wirkung hängt vor allem von den im Wasser verbliebenen reduzierenden Substanzen ab, weil diese in Redox reaktionen während des Transportes das Oxidationspotential und damit die Wirkung der desinfizierenden Chemikalien herabsetzen.The state of the art of drinking water treatment sees one in the last treatment stage Disinfection of the water z. B. by adding chemicals or by ultraviolet Irradiation before to kill bacteria and viruses. With this type of water treatment not all pathogenic bacteria and viruses are killed, but only their number about four powers of ten reduced (Bernhardt 1994). By adding the chemical Disinfectants are said to be the recontamination during transport in the pipeline network be prevented or minimized. The duration of this effect, known as remanence, depends especially on the reducing substances remaining in the water, because these are in redox reactions during transport the oxidation potential and thus the effect of reduce disinfectant chemicals.
Stand der Technik ist weiterhin die Denitrifikation nitratbelasteter Rohwässer (Wurmthaler, 1994) sowie die biologische Eliminierung von Phosphat aus Wasser durch polymerfixierte Mikroorganismen (EP 0 472 250 A2).State of the art is still denitrification of raw water contaminated with nitrates (worm thaler, 1994) and the biological elimination of phosphate from water by polymer-fixed Microorganisms (EP 0 472 250 A2).
Die Nachteile der chemischen Desinfektion sind, daß einige im Wasser vorkommende Substanzen durch den oxidativen Aufschluß durch die Desinfektionsmittel mikrobiell besser verwertbar (Hambsch, Werner 1992) bzw. erst verfügbar werden (Grohmann 1991), wie z. B. Huminstoffe. The disadvantages of chemical disinfection are that some substances occurring in water can be better used microbially due to the oxidative digestion by the disinfectant (Hambsch, Werner 1992 ) or only become available (Grohmann 1991), such as. B. Humic substances.
Die Dauer der Remanenz beträgt für chemische Mittel einige Stunden bis zu einem Tag (Bernhardt 1994). Daraus folgt für jedes vorhandene Rohrleitungsnetz ein Mindestwasser verbrauch durch die Endverbraucher, um die Aufenthaltszeit des Wassers im Verteilungsnetz unter der Remanenzzeit zu halten und dadurch die Wasserqualität zu garantieren.The remanence for chemical agents is a few hours to a day (Bernhardt 1994). This results in a minimum water for every existing pipeline network Consumption by end users to determine the amount of time water stays in the distribution network keep below the remanence time and thereby guarantee the water quality.
Weiterhin werden einige toxikologisch bedenkliche Verbindungen wie Trihalomethane, Chlorit, Chlorat u. a. durch den Zusatz chemischer Desinfektionsmittel gebildet (Roßkamp 1991).Furthermore, some toxicologically questionable compounds such as trihalomethanes, chlorite, Chlorate u. a. formed by the addition of chemical disinfectants (Roßkamp 1991).
Die Überdauerungsformen einiger Mikroorganismen, die Oocysten, werden nicht abgetötet. Das Risiko der Resistenzbildung darf nicht unterschätzt werden (Grobe, Wingender 1995).The survival forms of some microorganisms, the oocysts, are not killed. The The risk of developing resistance should not be underestimated (Grobe, Wingender 1995).
Problematisch bei der Desinfektion durch ultraviolette Bestrahlung ist die sichere Einhaltung und Kontrolle der Mindeststrahlendosis für jedes einzelne Volumenelement des Wasserstromes (Bernhardt 1994). Dieses Desinfektionsverfahren gewährt außerdem keine Remanenz für den Transport im Rohrleitungsnetz, da die durch die Strahlendosis inaktivierten oder abgetöteten Mikroorganismen im Wasser verbleiben und als Substrat für andere Organismen dienen.Reliable compliance is problematic when disinfecting by ultraviolet radiation and control of the minimum radiation dose for each volume element of the water flow (Bernhardt 1994). This disinfection process also does not grant retentiveness to the Transport in the pipeline network, as those inactivated or killed by the radiation dose Microorganisms remain in the water and serve as a substrate for other organisms.
Nachteilig bei den bekannten Verfahren der biologischen Denitrifikation ist die meist über stöchiometrische Zugabe von Kohlenstoffquellen, Phosphor sowie Spurenelementen, da durch nicht verstoffwechselte Restkonzentrationen die Wasserqualität abnimmt mit dem einher gehenden Risiko der Wiederverkeimung. Die Betriebskosten steigen infolge der Chemikalien kosten sowie der Zunahme der zu entsorgenden Schlammengen.A disadvantage of the known methods of biological denitrification is usually about stoichiometric addition of carbon sources, phosphorus and trace elements, because of not metabolized residual concentrations the water quality decreases with it risk of recontamination. The operating costs increase due to the chemicals costs and the increase in the amount of sludge to be disposed of.
Die Nachteile des aus der Patentschrift EP 0 472 250 A2 bekannten Verfahrens der biologischen Phosphatelimination aus Wasser sind der diskontinuierliche Betrieb, die im Anschluß an die anaerobe Rücklösung benötigte chemische Fällung sowie die aufwendige Herstellung des Biokatalysators.The disadvantages of the biological method known from patent specification EP 0 472 250 A2 Phosphate removal from water is the discontinuous operation that follows the Anaerobic redissolution required chemical precipitation as well as the complex production of the Biocatalyst.
Aufgabe der Erfindung ist es, das Wachstum von Mikroorganismen im behandelten Wasser zu minimieren und dadurch die mikrobiologische Qualität des Wassers von der Aufenthaltszeit im Verteilungsnetz zu entkoppeln. Gleichzeitig sollen die beschriebenen negativen Effekte der bekannten Desinfektionsmaßnahmen vermieden sowie die Betriebskosten minimiert werden.The object of the invention is to increase the growth of microorganisms in the treated water minimize and thereby the microbiological quality of the water from the time of stay in Decouple distribution network. At the same time, the described negative effects of known disinfection measures avoided and operating costs minimized.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruches l gelöst. This object is achieved by a method having the features of claim 1.
Das Prinzip von Liebig, nach dem ein einziger limitierender Faktor ausreicht, um das Wachstum von Mikroorganismen zu unterbinden, wird im vorgeschlagenen biotechnologischen Verfahren zur Trinkwasseraufbereitung genutzt, um das Wachstum von Mikroorganismen im Verteilungs netz zu minimieren.Liebig's principle, according to which a single limiting factor is sufficient for growth To prevent microorganisms is in the proposed biotechnological process used for drinking water treatment to support the growth of microorganisms in the distribution minimize network.
Eine Desinfektion durch Chemikalien oder UV-Bestrahlung wird dadurch überflüssig.Disinfection by chemicals or UV radiation is therefore unnecessary.
Das Verfahren ist flexibel auf verschiedene Rohwasserzusammensetzungen anwendbar. Es ermöglicht z. B. die simultane Denitrifikation und den Abbau anderer unerwünschter Wasser inhaltsstoffe.The process can be applied flexibly to various raw water compositions. It enables z. B. the simultaneous denitrification and degradation of other unwanted water ingredients.
Die verbrauchten Mengen an Kohlenstoffen, Nährstoffen und Spurenelementen liegen unter denen der bekannten Verfahren mit überstöchiometrischer Zugabe.The amounts of carbon, nutrients and trace elements consumed are lower those of the known processes with superstoichiometric addition.
Dadurch vermindert sich auch die zu entsorgende Biomasse, Rückspülzeiten in Festbettreaktoren können verkürzt und/oder die Intervalle verlängert werden.This also reduces the biomass to be disposed of, backwashing times in fixed bed reactors can be shortened and / or the intervals extended.
Vorhandene Filtrationsstufen können, ggf. nach Umbaumaßnahmen, als Reaktionsräume genutzt werden.Existing filtration stages can be used as reaction rooms, if necessary after conversion measures will.
Abb. 1 zeigt Ausführungsbeispiele des Verfahrens. Fig. 1 shows exemplary embodiments of the method.
In mindestens einem Reaktionssystem (1) werden Mikroorganismen kultiviert, die wachstums bedingt Kohlenstoffverbindungen, Nährstoffe und Spurenelemente aus dem Wasser aufnehmen. Bevorzugt wird als Reaktor ein Festbett verwendet.Microorganisms are cultivated in at least one reaction system ( 1 ) which, due to their growth, absorb carbon compounds, nutrients and trace elements from the water. A fixed bed is preferably used as the reactor.
Zum Reaktionssystem gehören weiterhin nicht dargestellte Vorrichtungen zur Dosierung von Kohlenstoffquellen, Nährstoffquellen und Spurenelementequellen, Vorrichtungen zur pH-Wert- Einstellung, ggf. Vorrichtungen zum Umwälzen und/oder Durchmischen des Reaktorinhaltes. Das im Reaktionssystem behandelte Wasser wird anschließend einem Abscheidesystem (2) zugeführt, das Feststoffe und Mikroorganismen aus dem Wasser abtrennt.The reaction system also includes devices for metering carbon sources, nutrient sources and trace element sources, devices for pH adjustment, devices for circulating and / or mixing the reactor contents, which are not shown. The water treated in the reaction system is then fed to a separation system ( 2 ) which separates solids and microorganisms from the water.
Bevorzugt wird hierzu eine Ultrafiltrationseinheit verwendet, deren Membran den Rückhalt von Partikeln in der Größe der Mikroorganismen (ca. 0,45 µm Porenweite) oder sogar von Viren (ca. 0,01 µm Porenweite) sichert.For this purpose, an ultrafiltration unit is preferably used, the membrane of which holds back Particles the size of microorganisms (approx.0.45 µm pore size) or even viruses (approx. 0.01 µm pore size).
Durch die Verschaltung mehrerer Fermentationssysteme läßt sich das Gesamtsystem sowohl an die hydraulische Belastung als auch an schwankende Rohwasserqualitäten oder geänderte Reinigungsziele anpassen. Ein quasikontinuierlicher Betrieb des Gesamtsystems ist auch während erforderlicher Wartungs- und Reinigungsarbeiten an Teilsystemen gewährleistet. By interconnecting several fermentation systems, the entire system can be started the hydraulic load as well as fluctuating raw water quality or changed Adjust cleaning goals. Quasi-continuous operation of the entire system is also guaranteed during required maintenance and cleaning work on subsystems.
Durch die Vermischung von Rohwasser und Ablauf anderer Stufen kann ein Zulauf mit gegen über dem Rohwasser verminderten Konzentrationen hergestellt werden. Dieser Zulauf kann zur Sicherung des Erhaltungsstoffwechsels der Organismen dienen oder bei Einstellung optimaler Milieubedingungen zur Etablierung spezialisierter Organismenarten führen, die selbst Spuren der unerwünschten Substanz eliminieren können.By mixing raw water and draining other stages, an inflow can be counteracted reduced concentrations are produced above the raw water. This inflow can Ensure the maintenance metabolism of the organisms or serve when optimal Environment conditions lead to the establishment of specialized organism species, which are themselves traces can eliminate the unwanted substance.
Bevorzugt wird die Phosphorkonzentration als limitierender Faktor verwendet, da Phosphor in Gewässern natürlicherweise limitierender Faktor ist und daher spezialisierte Mikroorganismen in der Lage sind, auch geringste Phosphorkonzentrationen ihrer Umgebung noch weiter zu senken. Andererseits ist biologisches Wachstum ohne den essentiellen Stoff Phosphor nicht möglich. Bei entsprechender Absenkung der Phosphorkonzentration in der Wasseraufbereitung ist daher eine Wiederverkeimung des Wassers beim Transport im Rohrleitungsnetz ausgeschlossen.The phosphorus concentration is preferably used as a limiting factor, since phosphorus in Is a naturally limiting factor and therefore specialized microorganisms in are able to lower even the lowest phosphorus concentrations in their environment. On the other hand, biological growth is not possible without the essential substance phosphorus. At A corresponding reduction in the phosphorus concentration in water treatment is therefore one Recontamination of the water during transport in the pipeline network is excluded.
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Desinfektion aufbereiteter Oberflächenwässer mit UV- Strahlen, gwt, 12/94
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