Der Abbau von Schadstoffen in Fluiden Systemen ist oft ein technisch an- spruchsvolles 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 Einrichtun- gen oder aber relativ kleine Einheiten, die in Form von häuslichen Anlagen ein- gesetzt werden. Allerdings ist es technisch überaus aufwendig problemhaltige Fluide in mikrobiologischen Anlagen zu behandeln, da bereits geringe Schwan- kungen in der Zusammensetzungen der Fluide zu schwer übersehbaren Kon- sequenzen für die betroffene Anlage führen.

Beispielsweise fällt in Gaststätten oft Abwasser an, dass ganz erheblich in sei- ner 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 Schwerkrafttren- nung 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 Abwas- sersystem 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 Kombinati- on mit Mischeinrichtungen und wahlweise zusätzlichem Lufteintrag. Es werden frei bewegliche Aufwuchstauchkörper für die Immobilisation von spezifischen Mikroorganismen in Zonen für die Abwasserbehandlung eingesetzt. Diese Vor- richtung gewährleistet eine Intensivierung des Klärprozesses durch die zusätz- lichen 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 er- zielt. Die beschriebene Anlage kombiniert das Belebtschlammverfahren und das Verfahren mit frei beweglichen Aufwuchstauchkörpern. Im Abwasserbe- handlungsbecken sind frei bewegliche Aufwuchstauchkörper als Biofilmträger mit aktivierter Oberfläche für die Immobilisation von spezifischen Mikroorga- nismen in Verbindung mit geeigneten Mischeinrichtungen mit zusätzlicher Schöpfwirkung durch Paddel und Belebtschlammanteil eingebracht. Das Ab- wasserbehandlungsbecken 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 ge- lingt, Mikroorganismen in möglichst universeller Weise zum Abbau von Schad- stoffen in Fluiden einzusetzen. Dabei sollen die im Stand der Technik auftre- tenden 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 Ver- fahrens.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum mikrobiologischen Abbau von Schad- stoffen in schadstoffbelastetem Fluidum setzt zum mikrobiologischen Abbau ein immobilisiertes Ensemble von Mikroorganismen (Biozönose) ein, wobei die Biozönose wechselweise submersen und nicht submersen Bedingungen ausge- setzt wird.

Erfindungsgemäß kann das Fluidum ein Abwasser-, Gasstrom oder das Resul- tat 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 abwech- selnd die Einstellung von im wesentlichen anaeroben oder aeroben Bedingun- gen.

Die Zeitintervalle, für die die Mikroorganismen submersen Bedingungen ausge- setzt sind, und die Zeitintervalle, für die die Mikroorganismen nicht submersen Bedingungen ausgesetzt sind, können unterschiedlich lang sein. Die Zeitinter- valle, 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 unter- schiedlich 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 min- destens einem Aufnahmeraum immobilisierte Mikroorganismen befin- den, dadurch gekennzeichnet, -dass die mindestens zwei Aufnahmeräume durch eine Verbindungs- leitung untereinander in Fluidverbindung bringbar sind und dass Ein- richtungen vorgesehen sind, mittels derer das Fluid wechselweise von dem einen Aufnahmeraum in den anderen Aufnahmeraum überführ- bar ist, wobei die Mikroorganismen in dem mindestens einen Aufnah- meraum 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 Auf- nahmeraum und aus diesem heraus zurück in den einen Aufnahmeraum.

In einer besonderen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind mehrere Gruppen von mindestens zwei Aufnahmeräumen fluidmäßig pa- rallel und/oder seriell geschaltet. Dabei ist vorzugsweise zwischen den Grup- pen 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 Kücrenabwässeren beson- ders geeignet. Grundsätzlich können aber auch andere Abwässer, die biolo- gisch 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 Einleitbe- dingungen 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 Kü- chenabwasser grobe Bestandteile >1, 5 mm entzogen. Das so vorbehandelte Abwasser wird diskontinuierlich je nach Anfall, der Integrationsstufe zuge- führt. Ein oder mehrere, in der Regel zylindrische Behälter bilden die Integrati- onsstufe. Wenn mehrere Behälter eingesetzt werden, sind die Verbindungen vorwiegend so gewählt, dass ein System aus kommunizierenden Röhren ent- steht.

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 Be- lastungsspitzen 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 ge- stört sein sollte (Notbetrieb). In den Behältern der Integratorstufe kann, inku- biert durch natürlich vorkommende Organismen oder durch absichtlich herbei- geführte Inkubation von aussen mit vorselektierten Mikroorganismen b. z. w.

Biozönosen,"Anaerobbiologie"und/oder Aerobbiologie stattfinden.

Fermenterstufe Mehrere sogenannte Fermenterstrassen bilden die Fermenterstufe. Ferment- erstrassen werden aus in der Regel zwei Fermentern in Reihe oder je einem parallel verbundenen Fermenterpaar in der Form zusammengestellt, dass der jeweils erste Fermenter (das erste Fermenterpaar) mit einer Biozönose A in- kubiert wird, die z. B. auf den Abbau von lipophilen Stoffen hin optimiert ist, während der zweite Fermenter (das zweite Fermenterpaar) mit einer Biozöno- se 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 Reakti- onsraum herstellt. Das Steigrohr ragt bis wenige cm über dem Boden in den unteren Reaktionsraum hinein. Der Fermenterbehälter weist mehrere Aufnah- mestutzen für Messsensorik auf. Weiter befinden sich im oberen Reaktions- raum je ein Zu-und ein Ablaufstutzen. Die effektive Ablaufhöhe des Auslauf- stutzens 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 Ab- laufstutzens 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 unte- ren 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 Fer- menterpaar oder, im Falle des letzten Fermenters, in die Kanalisation, einleitet.

Biofilm Die Reaktionsräume werden zur Vergrößerung der wirksamen Fläche vorzugs- weise 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 be- stimmter Stoffe derart konditioniert sein kann, dass sie der gewünschten Bio- zönose eine ökologische Nische bereitstellt, die ihr einen Wachstumsvorteil gegenüber sich von Natur aus im Abwasser befindlichen Mikroorganismen ver- schafft. Die vorselektierten Mikroorganismen werden insbesondere in einem mehrtägigen Prozess an das Trägermaterial immobilisiert.

Überraschenderweise stellt sich eine Anreicherung von Fett b. z. w. Fettabbau- zwischenprodukten 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 wech- selnden 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 Aus- trag von Mikroorganismen in die Kanalisation führen würde.

Steuerung Die oben beschriebene Betriebsweise bedingt die ständige Überwachung rele- vanter 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.