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    公开号:WO1988008409A1
    申请号:PCT/HU1988/000024
    申请日:1988-04-22
    公开日:1988-11-03
    发明作者:Márta FENYO^"
    申请人:Fenyo Marta；
    IPC主号:C02F3-00
    专利说明:
    [0001] VERFAHREN ZUR VERB ESSERUNG DER WIRKSAMKEIT DER BIOLOGISCHEN ABWASSERREINIGUNG UND/ODER D ER SCHLAMMB EHANDLUNG Di e Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verbesserung der Wirksamkeit der biologischen Abwasserreinigung und/oder der Schlammbehandlung.
    [0002] Zur Reinigung der aus unterschi edlichen Quellen stammenden Abwässer werden verbreitet biologische Abwasserreinigungs- und Schlammbehandlungsverfahren angewendet. Di ese Verfahren sind im allgemeinen umweltschonend , einfach und verhältnismäßig stabil. Di ese Vorteile würden sich noch stärker manifestieren, wenn es gelänge, den Gesamtentfernungsgrad der Verunreinigungen und den Stabilisationsgrad des Schlammes zu erhöhen bezi ehungsweise die Anlage- und B etri ebskosten der für einen b estimmten Reinigungsgrad erforderlichen Obj ekte zu verringern.
    [0003] Auf dem Fachgebi et der Abwasserreinigung mittels B elebtschlamm ist eines der wichtigsten Forschungsziele eben di e Verbesserung des Wirkungsgrades. Aus der ungarischen Patentschrift Nr. 161 538 (Titel: Verfahren und Vorrichtung zur Reinigung von Abwäss ern in B elüftungsbecken) ist zur bess eren Entfernung der Verunreinigungen eine Lösung zur Erhöhung des Wirkungsgrades der B elüftung bekannt.
    [0004] In den US-PS 3 763 040 und 4 019 982 werden zur Entfernung der Verunreinigungen reine Adsorptionsverfahren vorgeschlagen. Das erste Pat ent hat den Titel Process for
    [0005] Reducing the Organic Carbon Compounds by Continuous Counter Current Multistage Treatment with Activated Carbon' ( Verfahren zur Verringerung der Menge an organischen Kohlenstoff Verbindungen durch kontinuierliche, mehrstufige Gegenstrombehandlung mit Aktivkohle) . Di e Reinigung wird durch im Gegenstrom geführte Aktivkohle vorgenommen. Di e Investitions- und B etriebskosten des Verfahrens si nd außerordentlich hoch , weshalb das V erfahren keinen breit eren Eingang in di e Praxis gefunden hat . iine ähnliche Lösung ist in der anderen US-PS beschrieben, deren Tit el lautet : 'Method for Treatment of Waste Wat er. Containing Organic Poll utants ' ( Verfahren zur B ehandlung von organische Verunreinigungen enthaltendem Abwasser) . Bei diesem Verfahren werden als Adsorbentien die aus den Lösungen von Aluminium-, Calcium-, Magnesium- und Eisensalzen bei Zusatz von Lauge ausfallenden Niederschläge in getrocknetem Zustand verwendet. B ei di esem Verfahren ist der Wirkungsgrad der Adsorption nicht zufri edenstellend.
    [0006] Auf einem ähnlichen Prinzip beruht das Verfahren gemä ß US-PS 3 904 518, 'Waste Water Treatment ' (Verfahren zur AbWasserbehandlung) , j edoch wird hier die als Atdsorbens verwendete körnige Aktivkohle im Verlauf der Reinigung mit Belebtschlamm des Belüftungsbecken zugesetzt.
    [0007] GeoäJ der ungarischen Patentschrift Nr. 180 614 (Verfahren zur Verbesserung des Wirkungsgrades biologischer Abwas serr ei nigungs Systeme mit Hilfe pulverförmiger Adsorbentien) wird der Wirkungsgrad der biologischen Abwasserreinigung dadurch verbessert, daß in das Belebtschlamm enthaltende Belüftungsbecken pulverförmige Adsorb enti en, zum Beispiel Aktivkohle, dosiert werden. Für alle diese Verfahren ist kennzeichnend, daß di e
    [0008] Wirksamkeit der Reinigung nicht durch Intensivi erung der Lebenstätigkeit der das Abwasser reinigenden Mikroorganismen, sondern durch physikalisch-chemische Verfahren angestrebt wird. Auch zur Steigerung der biologischen Aktivität der
    [0009] Mikroorganismen sind bereits Lösungen bekannt. Diese beruhen darauf , daui in von der Abwasserreinigungsstation räumlich getrennten Laboratori en reine Bäkt erienstämme hergestellt und lyophilisi ert werden und dieses Lyophi lisat dem Abwasser kontinuierlich, in bestimmter Menge zugesetzt wird, wodurch die Stoffwechselaktivität der Bakterien gröJar als üblich wird. Nachteilig dab ei ist der hohe Preis dieses Bakteri enlyophilisates und die nicht immer nachweisbare Mehrwirkung. Aufgabe der Erfindung war di e Schaffung eines Verfahrens, mit dem die Wirksamkeit biologischer Abwasser- und Schlammbehandlungsv er fahren durch Stimulierung der Lebensfunktionen der an dem biologischen Prozeß teilnehmenden Mikroorganismen verbessert werden kann. Die Lösung der gestellten Aufgabe beruht auf der Erkenntnis und aktiven Ausnutzung der Wirkung, die das polarisierte Licht auf die Zellmembran ausübt.
    [0010] Das linear polarisierte Licht wirkt bekanntermaßen auf die Struktur der Zellmembran, und diese Wirkung beeinflußt auch die durch die Zellmembran hindurch verlaufenden biologischen Prozesse. Die stimulierende Wirkung des linear polarisierten Lichtes ist im wesentlichen unabhängig von der Wellenlänge des Lichtes, deshalb hat die spektrale Verteilung des Lichtes, mit dem die Behandlung vorgenommen wird, keine grundlegende Bedeutung. Da die Eindringt! ef e des
    [0011] Lichtes von der Wellenlänge abhängt, ist es unter dem Aspekt der Behandlung tieferer Schichten vorteilhaft, linear polarisiertes Licht zu verwenden, das Komponenten größerer Wellenlänge (zum Beispiel Infrarotstrahlung) enthält. Die Behandlung eines flüssigen Mediums mit linear polarisiertem Licht läßt sich auf unterschiedliche Weise durchführen. Bei der Behandlung muß dafür gesorgt werden, daß die auf eine Flächeneinheit entfallende Lichtenergie einen bestimmten Schwellenwert erreicht. Dieser Schwellenwert soll etwa 15-20 J/cm2 betragen.
    [0012] Bei der Vornahme der Behandlung ist es zweckmäßig, die Flüssigkeit in Form eines Baches mit offener Oberfläche strömen zu lassen, dessen Tiefe der Eindringtiefe des Lichtes entspricht, und mit linear polarisiertem Licht einen Abschnitt von so gewählter Länge zu bestrahlen, daß unter Berücksichtigung der Strömungsgeschwindigkeit und der natürlichen Durchmischung der Flüssigkeit ein bedeutender Teil der in der Flüssigkeit anwesenden Mikroorganismen die dem Stimulationsschwellenwert entsprechende Energie bekommt. Bei einem bedeutenden Teil der bekannten Abwasser- und Schlammbehandlungsverfahren wird die gespeicherte Flüssigkeit in einer oder in mehreren Stufen rezirkuli ert. Es ist vorteilhaft , die Behandlung mit polarisi ertem Licht in dem rezirkulierten Flüssigkeitszweig vorzunehmen. Im Falle kontinuierlicher Rezirkulation und längerer Verweilzeiten ist es ausreichend, die Behandlung intermittierend, zum Beispi el in 10-80 % der Gesamtzeit vorzunehmen.
    [0013] Die stimulierende Wirkung des polarisi erten Lichtes strebt einem Sättigungswert zu, d.h. bei Übertragung von mehr Energi e wird die Wirkung nicht größer. In j edem Falle sind deshalb die Energi e der Behandlung , die Länge der Abschnitte und die Zeitdauer so zu wählen, daß möglichst alle der an dem Prozeß teilnehmenden Mikroorganismen die zur Stimulation erforderliche Energie erhalten. Statt strömender Flüssigkeit kann auch stehende Flüssigkeit b estrahlt werden, in di esem Fall e wirkt sich die B ehandlung infolge der natürlichen oder künstlichen Durchmischung der Flüssigkeit innerhalb einer längeren Zeit über das ganze Volumen aus. Durch Anwendung des er findungs gemäßen Verfahrens können die erforderlichen Reaktorvoluaina und damit die Investitions- und Betri ebskosten in erster Lini e durch die B eschleunigung der in den Systemen ablaufenden biologischen Prozesse und durch Steigerung der Enzymtätigkeit verringert werden, und gleichzeitig verbessert sich infolge des intensivi erten bakteri ellen Stoffwechsels auch die Qualität des gereinigten Wassers. Im Laufe des Verfahrens wird di e Lebenstätigkeit ( Enzymaktivität) derj enigen Bakterien stimuli ert , die auch ansonsten ( d.h. ohne die vorgeschlagene B ehandlung) für di e Entfernung der organischen Substanzen beziehungsweise die Stabilisi erung des Schlammes sorgen. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren werden die zu gesteigerter Stoffwechseltätigkeit fähigen Bakterien demnach im System selbst hergestellt. Der erfindungsgemäß hergestellte Anstieg der biologi sehen Aktivität tritt bei den verschiedenen Abwasserr ei nigungs verfahren unterschiedlich in Erscheinung.
    [0014] Bei Prozessen mit vollständiger Oxydation steigt der durch den chemischen Sauerstoffbedarf (CSB) des abfließenden Wassers ausgedrückte Wirkungsgrad um etwa 20 %. Diese Verbesserung ist, wie angenommen werden muß, darauf zurückzuführen, daß die Bildung von Stoffwechselprodukten gehemmt, die Schlammbildungskonstante gesteigert wird.
    [0015] Auch in hochbelasteten Systemen kann eine CSB-Verbessevon etwa 20 % ausgewiesen werden, jedoch beruht diese auf einem anderen Mechanismus. Im Ergebnis der mit polarisiertem Licht vorgenommenen Behandlung wird der biologische Abbau intensiver, d.h. die Abbaugeschwindigkeit der organischen Verbindungen größer. Die Wirkung zeigt sich auch darin, daß die Acetatabbauaktivität des Belebtschlammes wächst, und zwar den bisherigen Erfahrungen nach um wenigstens 15-20 %.
    [0016] Durch die Behandlung bessert sich auch die Adaptionszeit des Systems, wenn gewisse neue MikroVerunreinigungen auftauchen. Als Beispiel dafür sei der etwa 10 %ige Anstieg der Nitrobenzoesäure-Abbauaktivität erwähnt.
    [0017] Die Erfahrungen zeigen ferner, daß sich die Verdichtungseigenschaften des Schlammes im Vergleich zur unbehandelten Kontrolle bessern. Der effektivere Einbau von Verunreinigungen bestimmten
    [0018] Typs in die Bakterienzelle ist ebenfalls als eine wesentliche Wirkung anzusehen. Bei der biologischen Phosphor entfernung wurde bezogen auf ein bekanntes Kontrollsystem ein Anstieg um etwa 20 % gefunden, und die Reinheit des Wassers lag unter dem zulässigen Grenzwert von 1,8 mg/1, während in dem Kontrollsystem das abfließende Wasser noch immer über diesem Wert lag.
    [0019] Über die hier genannten Hauptwirkungen beziehungsweise Wirkungstypen hinaus weist das erfindungsgemäße Verfahren noch zahlreiche weitere vorteilhafte Wirkungen auf, die sich in unterschiedlichen Abwasserreinigungs- und Schlammbehandlungssystemen sowie bei abweichenden Abwasserzusammensetzungen auf verschi edene Weise manifestieren.
    [0020] Das erfindungsgemäße Verfahren wird im folgenden an Hand von Beispi elen mit Hilfe der beigeschlossenen Zeichnungen näher erläutert.
    [0021] Fig. 1 zeigt das Funktionsschema des gemäß B eispi el 1 benutzten Systems , in Fig. 2 ist eine nicht mit polarisi ertem Licht behandelte Bakterienflocke als Lichtmikroskopauf nähme (Vergrößerung 2400fach) nach Neisser-Anfärbung gezeigt. Die mit Pfeilen gekennzeichneten schwarzen Punkte sind Polyphosphatpartikel. Fig. 3 zeigt eine ähnliche Aufnahme, j edoch von einer B elebtschlammprobe, die mit polarisiert em Licht behandelt wurde. Di e Polyphosphatpartikel sind größer und zahlreicher als in Fig. 2. Fig. 4 zeigt eine nicht mit polarisiertem Licht behandelte Bakteri enzelle, aufgenommen mit einem Transmissionselektronenmikroskop in 150 000facher Vergrößerung. In der Zelle sind lediglich zwei Polyphosphatpartikel sichtbar. Fig. 5 zeigt eine ähnliche Aufnahme, j edoch von einer mit polarisiertem Licht behandelten Zelle. In der Zelle sind zahlreiche Polyphosphatpartikel sichtbar. Fig. 6 zeigt die mit einem Scanner-Elektronenmikroskop in 22 000facher Vergrößerung angefertigte Aufnahme von nicht mit polarisi ertem Licht behandeltem B elebtschlamm. Di e einzelnen Bakterien sind gut voneinander getrennt. In Fig. 7 ist eine ähnliche Aufnahme, j edoch von mit polarisiertem Licht behandeltem Schlamm, sichtbar. Die Bakteri en sind mit einer Art Haut , einem Belag überzogen. Beispiel 1
    [0022] Die von polarisiertem Licht auf die Abwasserreinigung ausgeübte Wirkung wurde auf dem Gebiet der biologischen Phosphor entf er nung untersucht. Die auf diesem Wege erfolgende Phosphor entf ernung beruht bekanntlicherweise darauf, daß die Bakterienzelle unter anaeroben Bedingungen Phosphor abgibt, unter aeroben Bedingungen jedoch über den augenblicklichen Bedarf hinaus Phosphor aufnimmt und diesen zwecks Speicherung chemischer Energie in Form von Polyphosphat akkumuliert. Dieser Prozeß verläuft als biochemischer Transport durch die Zellmembran des Bakteriums hindurch, sein Mechanismus ist auch heute noch nicht in allen Einzelheiten geklärt. Es wurde nun angenommen, daß, falls das linear polarisierte Licht irgend eine Wirkung auf den Proder Abwasserreinigung hat, sich diese Wirkung am prägnantesten bei den Bakterien des Belebtschlammes, in deren Funktion zeigen muß, und zwar insbesondere dort, wo die gewünschte biologische Reaktion mit Materie migration durch die Zellmembran hindurch verbunden ist. Daß die Wahl auf die biologische Phosphorentfernung fiel, hat seinen Grund auch in der großen Bedeutung dieses Themas. Im Schutz von Oberflächengewässern, insbesondere stehenden Gewässern, kommt der Zurückhaltung des Phosphors eine entscheidende Rolle zu. Zwar stehen dafür schon gut bewährte chemische Methoden zur Verfügung, jedoch entstehen bei deren Anwendung zusätzliche Niederschläge, wodurch die Sorge der Schlammbehandlung und -ablagerung vergrößert wird. Der hohe Preis der verwendeten Chemikalien und die unvermeidlich in das Wasser gelangenden unerwünschten Chemikalien sprechen gegen die Anwendung chemischer Verfahren. Die biologische Phosphorentfernung weist die genannten Nachteile nicht auf, ihr Wirkungsgrad ist jedoch gegenwärtig noch geringer, so daß eine Verbesserung des Wirkungsgrades von besonderer Bedeutung wäre. In der eine Bakterienpolykultur darstellenden Biomasse sind bestimmte Bakterien zur Speicherung des Polyphosphates befähigt. Die notwendigen Bedingungen für die Phosphatentfernung werden in dem dem Belüftungsbecken vorangeschalteten anaeroben Reaktor eingestellt. In diesem Reaktor erzeugt der Belebtschlamm aus dem früher gespeicherten Polyphosphat und den organischen Substanzen des rohen Abwassers die zum Überleben erforderliche Energie, wobei Phosphat freigesetzt wird und in Lösung geht. In dem sich anschließenden Reaktor nehmen die Bakterien mit der Energie, die ihnen durch die Belüftung und die organischen Substrate zugeführt wird,
    [0023] Phosphat auf und setzen es zu Polyphosphat um. Die in diesem Reaktor aufgenommene Phosphatmenge ist größer als die im anaeroben Reaktor abgegebene.
    [0024] Die Wirkung der Behandlung mit polarisiertem Licht wurde an dem den ungarischen Verhältnissen angepaßten biologischen Phosphorentfernungsverfahren Phoredox studiert. Die verwendete Anlage ist schematisch in Fig,l dargestellt. Sie besteht aus vier Stufen, nämlich einem anaeroben Reaktor 1, einem anoxischen Reaktor 2, einem aeroben Heaktor 3 und eines Nachabsetzer 4. Die einzelnen Einheiten haben folgende Volumina: V1 = V2 = 30 Liter, V3 = 40 Liter und V4 = 25 Liter. Die Verweilzeiten sind tl = t2 = 3,7 h; t3 = 5 h und t4 = 3,1 h.
    [0025] Aus dem Nachabsetzer 4 führt eine Schlammrezirkulationsleitung 5 zu dem anaeroben Reaktor 1, und zwischen dem Ausgang des aeroben Reaktors 3 und dem anoxischen Reaktor 2 ist ein Nitratrezirkulationskreis 6 ausgebaut. Der anaerobe Reaktor 1 und der anoxische Reaktor 2 weisen Rührer 7, 8 auf, der aerobe Reaktor 3 verfügt über eine Belüftungsvorrichtung 9. Zur Behandlung mit polarisiertem Licht dienende Lampen 10, 11 werden zur Bestrahlung der in den Rezirkulationsleitungen fließenden Flüssigkeitsmengen verwendet.
    [0026] Eingespeist wird städtisches Abwasser von Balatonfüred, das vorher einer Vorabsetzung unterzogen wurde. Zur Erhöhung des Gehaltes an organischen Verbindungen und Phosphor wird Natriumacetat und Kaliumdihydrogenphosphat zugesetzt. Um eine gleichmäßige Zusammensetzung des Abwassers zu gewährleisten, wird das Abwasser einem 200 Liter fassenden Faß entnommen, das dem Abwasserbedarf der Vorrichtung für einen Tag entspricht und hinsichtlich der Homogenität durch Probenahme überwacht wird. Das abfließende Wasser wird ebenfalls in einem Faß aufgefangen, auf diese Weise wird einetägliche Durchschnittsprobe des abfließenden Wassers gewonnen. Nach Angaben aus der Fachliteratur ist ein biologisches System zur Phosphorentfernung am 20. Tag nach der Betriebsaufnahme eingearbeitet. Das hier verwendete System wird 28 Tage lang eingearbeitet, zu diesem Zeitpunkt ist der Wirkungsgrad der Gesamtphosphorentfernung 46,6 %, der der PO4-P Entfernung 44,2 %. Anschließend wird die Anlage 10 weitere Tage betrieben, in diesem Zeitraum ist der durchschnittliche Wirkungsgrad der Gesamtphosphorentfernung 57,6 %. der der PO4-P Entfernung 66,8 %. Diese Warte sind besser als die Werte sonstiger ungarischer Stationen zur biologischen Entfernung des Phosphors, aber nicht so gut wie die für ähnliche Anlagen in der Fachliteratur angegebenen. Es ist zu bemerken, daß am Ende des Zeitabschnittes die Konzentration des Phosphors im abfließenden Wasser den vorgeschriebenen Maximalwert von 1,8 mg P/1 nicht erreicht.
    [0027] Nach dem insgesamt 38 Tage dauernden Versuch werden unter Beibehaltung der vorherigen Betriebsparameter die Lampen 10 und 11 eingeschaltet, die aus einer MetallHalogenglühlampe von 35 W Leistung und einem BrewsterPolarisator bestehen. Die Lampen strahlen gleichmäßig paralleles, linear polarisiertes Licht aus, das im Bereich zwischen 400 und 3000 nm Wellenlänge eine praktisch kontinuierliche spektrale Zusammensetzung aufweist. Der erste Abschnitt des Versuches dauert 9 Tage, der zweite 6 Tage. Im ersten Abschnitt werden die Lampen stündlich für 10 Minuten, im zweiten Abschnitt stündlich für 30 Minuten eingeschaltet. An der Stelle der Einstrahlung beträgt die Schichtdicke der Flüssigkeit 4 cm, die durchschnittliche Verweilzeit der Flüssigkeit liegt zwischen 8 und 20 Sekunden.
    [0028] Der Anstieg des Wirkungsgrades der Phosphorentfernung durch die Wirkung des polarisierten Lichtes ist augenfällig. In dem ersten Abschnitt, bei stündlich 10 Minuten Beleuchtung steigt der Wirkungsgrad der Gesamtphosphorentfernung auf 70 %, bei stündlich für 30 Minuten eingeschalteten Lampen erreicht er einen Wert von 91,8 %. Darüber hinaus wird im zweiten Abschnitt des Versuches eine Restphosphorkonzentration des abfließenden Wassers von unter 1,0 mg/1 erreicht, was wesentlich weniger ist als der vorgeschriebene Grenzwert.
    [0029] Außer der guten Phosphorentfernung sind auch die Werte für die Entfernung organischer Substanzen- und für Gesamtstickstoffentfernung ausgezeichnet. Die Ergebnisse des Experimentes sind in der folgenden Tabelle zusammengefaßt.
    [0030] Versuchsabschnitt Dauer Wirkungsgrad der Entfernung, %
    [0031] ( d) CSB Gesamt-N Ges. -P PO4-P
    [0032] Einstellen 8 88,8 83, 1 52,2 47 ,4
    [0033] Einfahren 20 88,0 83 ,0 46,6 44,3 Eingefahren 10 94 ,2 87 ,6 57, 6 66,9
    [0034] 10 min/h Bestrahl. 9 93 ,7 89 , 6 70 ,0 82,6
    [0035] 30 min/h Bestrahl. 6 93,1 86.0 91 , 8 93 ,7
    [0036] In dem 8 Tage dauernden ersten Abschnitt wurde das System mit aus der Wass erreinigung von Tihany stammendem Abwasserschlamm aufgefüllt , der wegen der chemischen Fällung auch Aluminiumhydroxyphosphat als Niederschlag enthält; deshalb war in diesem Abschnitt die Phosphorentfernung größer als in dem folgenden Abschnitt des Einfahrens der Anlage. Abwasserschlamm aus Balatonfüred konnte wegen des darin enthaltenen Aktivkohlepulvers nicht eingesetzt werden. üxm die Wirkung des polarisierten Lichtes auf den Belebtschlamm auch optisch sichtbar zu machen, wurden von den bebiandelten und den nicht behandelten Proben Aufnahmen mit. dem Licht- beziehungsweise dem Elektronenmikroskop angefertigt, die in den Fig. 2-7 dargestellt sind. Aus den Aufnahmen ist ersichtlich, daß in den behandelten Proben Polyphαsphatpartikel in größerer Anzahl vorliegen als in den unbehandelten Proben. Die mit dem Scanner-Elektronenmikroskop gemachte Aufnahme beweist, daß durch die Wirkung des polarisierten Lichtes in dar Struktur der Bakterien signifikante Veränderungen eintreten. Beispiel 2
    [0037] Bei der Untersuchung der unterschiedlichen Auswirkungen, die das polarisierte Licht auf die Abwasserbehandlung hat-, wurde auch der Zeitbedarf gemessen, der erforderlich ist, daß sich die den Belebtschlamm bildenden Bakterienpopulation an eine neue Wasserverunreinigung anpassen. Als neue Verunreinigung wurden Mononitrobenzoesäure und Dinitrobenzoesäure gewählt. Zu der Messung wurden Kunststoff reaktionsgefäße von 1 Liter Volumen verwendet, in deren Innerem sich poröser Steinschwamm als Belüftαngsgerät befand. In diesen Steinschwamm wurde Preßluft eingeblasen. Die Gefäße wurden mit 400 ml eines Abwassers beschickt, das aus; dem Vorabsetzer einer großen Wasserreinigungsanlage stammte. Dazu wurden 10 ml homogenisierte Bakterienkultur sowie die Lösung von 1 g Kunstdünger NP 26-6 in 400 ml Wasser gegeben. Der Versuch wurde in mehreren Gruppen (pro Gruppe drei Gefäße) und in zwei Wiederholungen eingestellt. In die Gefäße der ersten Gruppe wurde keine Bakterienkultur gegeben. Die Gefäße der zweiten Gruppe enthielten Bakterienkultur, die nicht behandelt worden war. Die Bakterienkultur in den Gefäßen der dritten Gruppe wurde unmittelbar vor der Zudosierung für 0,5 Minuten mit dem polarisierten Licht der in Beispiel 1 beschriebenen Lampe behandelt, und in der vierten Gruppe wurde die Behandlung 5 Minuten lang vorgenommen. In der ersten Meßreihe wurde die Behandlung mit polarisiertem Licht in Petrischalen von 22 mm Durchmesser vorgenommen, in die je 3,3 ml Kultur gegeben wurden. In der zweiten Meßreihe wurden Petrischalen von 38 mm Durchmesser mit je 3 ml Kultur verwendet. Bei dar Bestrahlung mit polarisiertem Licht betrug die Schichtdicke der Kultur in den Petrischalen etwa 1,5 mm.
    [0038] Während der Reaktion wurden von den einzelnen Gruppen zu unterschiedlichen Zeitpunkten Proben genommen, und zwar pro Gefäß 2 ml. Die aus drei identischen Gefässen stammenden Proben wurden vermischt. Zwecks Abbruch der Reaktion wurde das Gemisch mit 20/ul 37 %iger Formaldehydlösung versetzt und dann tiefgekühlt. Nach Beendigung der Reaktion wurde die Konzentration an Mononitrobenzoesäure und Dinitrobenzoesäure gemessen. Nach einem Tag Reaktionsdauer lagen folgende Konzentrationen vorr Versuchsreihe 1 Mononitrobenzoesäure Dinitrobenzoesäure mg/1 mg/1
    [0039] Gruppe 1 16 16
    [0040] Gruppe 2 2 15
    [0041] Gruppe 3 1 15 Gruppe 4 0.5 15
    [0042] Versuchsreihe 2
    [0043] Gruppe 1 17 16
    [0044] Gruppe 2 6 16
    [0045] Gruppe 3 2 16
    [0046] Gruppe 4 0 16 Der Versuch zeigt , daß im Vergleich zu der unbestrahlten Gruppe 2 in den Gruppen 3 und 4 der Abbau der Mononitrobenzoesäure schneller erfolgte. Hinsichtlich der zweiten Komponente hatte das polarisi erte Licht weder einen positiven noch einen negativen Effekt. Beispiel 3
    [0047] In einem anderen Versuch sollte die Qualität des sich in den Üblichen städtischen Wasserreinigungsanlagen entwickelnden Belebtschlammes durch die Aktivität des Acθtatabbaus boniert werden. Es wurde deshalb untersucht, inwiefern sich der Acetatabbau durch die Bestrahlung mit polarisiertem Licht ändert. a) In einem diskontinuierlichen Experiment wurde in einem Reaktor von 2 Liter Volumen Belebtschlamm einer Konzentration von 5 g/1 durch gleichmäßiges Lufteinblasen belüftet und diskontinuierlich mit kleineren Mengen an Verunreinigungen (Natriumacetat, künstliches Abwasser, normales Haushaltsabwasser) versetzt. Auf Grund der zeitliehen Änderung dar Sauerstoffkonzentration wurde der Wert der Aktivität für die jeweilige Verunreinigung berechnet. Die Aktivität des Acθtatabbaus stieg durch eine 20minütige Behandlung mit linear polarisiertem Licht um 20 % an und blieb eine gewisse Zeit lang auf diesem Wert. Der Aktivitätsanstieg war 2 Stunden nach Beendigung der Behandlung noch nachweisbar, 6 Stunden danach jedoch nicht mehr. In sauerstoffarmer Umgebung (anaerober Schlamm) genügte zur Erzielung des gleichen Aktivitätsanstieges eine kürzere Bestrahlungszeit (10-15 Minuten). Der Versuch zeigte auch nach zehnmaliger Wiederholung das gleiche Ergebnis. b) In einen kontinuierlich betriebenen Reaktor strömte das Abwasser kontinuierlich ein und vermischte sich dauernd mit dem Belebtschlamm. Für den Versuch wurde künstliches Abwasser (Pepton) verwendet, was den Vorteil hat, daß die Qualität leicht reproduzierbar ist und die Zusammensetzung dem normalen Abwasser nahekommt. Die freie Oberfläche des Reaktors wurde mit linear polarisiertem Licht alle 24 Stunden für 6 Stunden kontinuierlich bestrahlt, wobei die Oberflächenenergiedichte 30 J/cm2 betrug. Die Durchmischung der Flüssigkeit wurde durch den Einlauf des Abwassers , die Rückführung des rezirkuli erten Belebtschlammes und das Ableiten des Wassers aus dem oberen T eil des Reaktors aufrechterhalten. Der Versuchsreaktor hatte ein Volumen von 900 ml und wurde mit 200 ml/h Abwass er beschickt. Die Verwei lzeit des Abwassers im Reaktor betrug 4 Stunden.
    [0048] In einem Kontrollsystem identischer Ausführung wurde keine B estrahlung angewendet.
    [0049] In den unter dies en Bedingungen betriebenen Reaktoren wurde täglich vi ermal der gesamte organische Kohlenstoffgehalt (TOC - total organic carbon) gemessen. Aus den Meßwerten von 2 Tagen wurden die folgenden durchschnittlichen TOC-Werte errechnet: zufließendes Abwasser (beide Reaktoren) : 300 mg/1 abfli eßendes Abwasser ( unbestrahlter Reaktor) : 112 mg/1 abfli eßendes Abwasser (bestrahlter Reaktor) : 95 mg/1
    [0050] Der Wirkungsgrad der Entfernung betrug für das Kontrollsystem 62 %, für das mit polarisi ertem Licht bestrahlte System 68 %. Wenn der Gehalt des abfließenden Wassers an organischen Verbindungen als Gradmesser der Qualität betrachtet wird, so ist di e Wasserqualität in dem betrahlten System um 15 % besser.
    权利要求:
    ClaimsPatentansprüche
    1. Verfahren zur Verbesserung der Wirksamkeit der biologischen Abwasserreinigung und/oder der Schlammbehandlung, dadurch gekennzeichnet, daß die an dem biologischen Prozeß teilnehmenden Bakterien mit linear polarisiertem Licht bestrahlt und ihnen dabei eine einen bestimmten Schwellenwert übersteigende Energiemenge zugeführt wird.
    2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bestrahlung mit infrarote Spektralkomponenten enthaltendem linear polarisiertem Licht vorgenommen wird.
    3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bestrahlung mit linear polarisiertem Licht von wenigstens im Wellenlängenbereich von 400- 1500 nm kontinuierlicher spektraler Zusammensetzung vorgenommen wird.
    4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß sie Bestrahlung in sich wiederholenden Zeitabschnitten vorgenommen wird und ein Zeitabschnitt wenigstens eine Dauer von 1/2 Minute aufweist.
    5, Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Bestrahlung in sich periodisch wiederholenden Abschnitten vorgenommen wird und die Bestrahlungszeit 10- 80 % der Gesamtzeit ausmacht.
    6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Flüssigkeitsschicht von der Eindringtiefe dar Strahlung entsprechender Dicke erzeugt und bestrahlt wird.
    7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die zu behandelnde Flüssigkeit in einem getrennten Flüssigkeitszweig von der Eindringtiefe entsprechender Tiefe zirkuliert und dieser Zweig entlang einer der Strömungsgeschwindigkeit, der Intensität des Bestrahlungslichtes und dem erwähnten Energieschwellenwert entsprechenden Längsausdehnung bestrahlt wird.
    8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Flüssigkeitszweig in einem oder mehreren Rezirkulationskreisen (5, 6) der biologischen Abwasserreinigungsanlage erzeugt wird.
    9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß dieyiäche eines beliebigen Reaktors, zum Beispiel des anaeroben Reaktors (1), des anoxischen Reaktors (2) oder des aeroben Reaktors (3) beziehungsweise eines Absetzbeckens, zum Beispiel des Nachabsetzbeckens (4) der Abwasserreinigungsanlage bestrahlt und dabei die Flüssigkeit in dem betreffenden Reaktor oder Absetzbecken in Bewegung gehalten wird.
    10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß dem Wasserreinigungssystem vorher mit linear polarisiertem Licht behandelte Bakterien zugesetzt werden.
    11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-9, dadurch gekennzeichnet, daß der in der Abwasserreinigungsanlage gebildete Belebtschlamm bestrahlt wird.
    12. Verfahren nach einem .der Ansprüche 1-11, dadurch gekennzeichnet, daß die Behandlung mit polarisiertem Licht in Abwasserreinigungsprόzessβn mit völliger Oxydation vorgenommen wird.
    13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-11, dadurch gekennzeichnet, daß die Behandlung mit linear polarisiertem Licht in hochbelastetan Abwasserreinigungssystemen vorgenommen wird.
    14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß mit dar B ehandlung die Adaption des Systems an neue Verunreinigungen verbessert wird.
    15. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß mit der Behandlung der Phosphorgehalt des Abwassers vermindert wird.
    16. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-15, dadurch gekennzeichnet, daß bei den einzelnen Bestrahlungen jedem
    Quadratzentimeter Fläche wenigstens 15 J Energie zugeführt werden.
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    同族专利:
    公开号 | 公开日
    HU208658B|1993-12-28|
    AU1626988A|1988-12-02|
    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    1988-11-03| AK| Designated states|Kind code of ref document: A1 Designated state(s): AU BB BG BR DK FI JP KP KR LK MC MG MW NO RO SD SU US |
    1988-11-03| AL| Designated countries for regional patents|Kind code of ref document: A1 Designated state(s): AT BE BJ CF CG CH CM DE FR GA GB IT LU ML MR NL SE SN TD TG |
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
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