DK155862B - Fremgangsmaade og apparat til biologisk anaerob denitrifikation af akvarievand - Google Patents

Description

- i -

DK 155862B

Opfindelsen angår en fremgangsmåde og et apparat til biologisk anaerob denitrificering af akvarievand ved hjælp af et bæremateriale, som begunstiger væksten af fakultativt anaerobe mikrober.

5

Et særligt problem ved vandhygiejne er forekomsten eller dannelsen af nitrater. På grund af den normalt unaturligt høje tæthed af fisk i akvariet opstår der ved nedbrydning af nitrogenholdige organiske forbindelser hele tiden en ni-10 tratmængde, som normalt langt fra kan elimineres ved vand planters optagelse eller ved spontan bakteriel denitrificering i beholderen. Deraf følger, at nitratmængden hele tiden kan stige til en mætningsgrænse, som ligger langt over det tilladelige. Det er derfor nødvendigt med 15 mellemrum at foretage en delvis udskiftning af vandet, hvilket er forholdsvis omstændeligt og ikke altid medfører en forbedring.

Ledningsvandet indeholder nemlig ikke sjældent store mæng-20 der nitrat og forhøjede mængder af andre skadelige stoffer, f.eks. tungmetaller. Det er derfor yderst fordelagtigt, hvis man i vid udstrækning kan undgå udskiftning af vandet. Særlig kritisk er nitratet i saltvandsakvarier samt i de tilfælde, hvor en forholdsvis høj nitratværdi ganske vist 25 kan tolereres, men hvor der på grund af ødelæggelse af den mikrobielle ligevægt er fare for, at der ved reduktion af nitratet opstår en utilladelig stor mængde af det meget giftige nitrit.

30 Nitratet betragtes endvidere som årsag til

Cryptocorynesygdom samt andre sygdomme, som hæmmer vandplanternes vækst.

Fra den industrielle klaringsteknik er det i sig selv kendt 35 at denitrificere vand ved, at man udsætter det en bestemt tid for indvirkning af anaerobe mikrober, som er lejret på

DK 155862B

- 2 - et passende substrat. Sådanne fremgangsmåder benyttes som regel kun i stor teknisk målestok og kræver meget omfangsrige og dyre anlæg såsom fælde- og klaringstank, filtertårne, beholderbatterier og lignende. Desuden kræver disse 5 fremgangsmåder overvågning af et trænet personale.

Til disse i forbindelse med store vandmængder anvendelige fremgangsmåder hører også fremgangsmåderne ifølge GB-A 1.485.254 og FR-A 2.432.485. GB-A 1.485.254 foreslår i sam-10 menhæng med denitrificeringen af vand til fiskeopdræt (kar peopdræt), at det vand, som skal renses, i rækkefølge føres til en forbehandlingsbeholder, til en beholder med bevæget og aktiveret slam, til hvilken der er parallelkoblet en denitrificeringsbeholder, og til en efterbehandlingsbe-15 holder. Den vandmængde, som skal holdes i bevægelse, andra ger ca. 600 liter. Denne kendte fremgangsmåde kan ikke overføres til stueakvarier, da anvendelsen af aktiveret slam forbyder sig selv på grund af snavs- og lugtplage og hensynet til hygiejnen og spørgsmålet om bortskaffelse af 20 slammet, hvortil kommer problemer i forbindelse med brugen af hjælperedskaber og tilførslen af energi til den stadige bevægelse af slammet.

Ved fremgangsmåden ifølge FR-A 2.432.485 skal vandet, som 25 skal renses, under anaerobe betingelser føres gennem et med heterotrofe bakterier besat filterlag af brændt ler, som skal indeholde 1-5 promille molybdæn og eventuelt yderligere tungmetaller.

30 Da et stadigt kredsløb af et på denne måde denitrificeret vand vil bevirke en for stor koncentration af molybdæn, er en sådan fremgangsmåde ikke egnet til akvariebrug. Man ville her blot erstatte det ene skadelige stof med det andet.

35 Medens det i tilfælde af akvarier med blødt vand er muligt at sænke nitratindholdet ved delvis afionisering ved hjælp af ionbytterharpikser i stedet for ved udskiftning af van- - 3 -

DK 155862B

det, er denne fremgangsmåde ikke mulig i tilfælde af akvarier med havvand eller vand med stor hårdhed.

Skønt fremgangsmåder til biologisk denitrificering er 5 gængse i den industrielle spildevandsteknik, idet vand under i vid udstrækning anaerobe betingelser i længere tidsrum bringes i berøring med denitrificerende mikrober, som kan udvikle sig på passende bæremateriale, kan sådanne fremgangsmåder ikke benyttes i akvarier, selv ikke ved 10 tilpasning til det mindre målestoksforhold.

I akvarier foreligger der først og fremmest det problem at denitrificere forholdsvis små vandmængder effektivt uden anvendelse af et større vandrensningsanlæg.Vandbehandlingen 15 må ske inden for rammer, som er tilpasset akvariets størrelse, og den må kunne tåles af dyrene og planterne i akvariet. Af denne grund kan stordriftens metoder ikke benyttes i formindsket målestok.

20 Af de særlige biologiske og kemiske miljøbetingelser, egen arterne og mængden af akvariets dyr og planter, størrelsen af akvarierne og den nødvendige nøjagtighed ved doseringen af energibærere opstår der betydelige vanskeligheder, som forbyder en simpel overføring af stordriftens metoder til 25 lille målestok. Således kan f.eks. den nødvendige løbende tilsætning af energibærere, f.eks. lactose, medføre, at skadelige mikroorganismer tager overhånd, og at der opstår forrådnelsesprocesser.

30 Hertil kommer vanskelighederne med at have fornødne reak tionsstrækninger eller -anlæg og -redskaber på en måde, som er tilpasset akvariernes størrelse.

Til grund for opfindelsen ligger den opgave at anvise en 35 kontinuerligt anvendelig fremgangsmåde til denitrificering til akavarievand, som er økonomisk gennemførlig under anaerobe betingelser. Anaerobe betingelser kræver en lang kon- - 4 -

DK 155862B

taktvej mellem det bæremateriale, som bærer mikroberne, og vand i et lukket rum under samtidig nedbrydning af oxygen.

Den til grund for opfindelsen liggende opgave finder sin 5 løsning ved den fremgangsmåde, som fremgår af krav l's ken detegnende del.

Ved gennemløbet af en lang påvirkningsstrækning uden adgang af luftens oxygen får det vand, som skal behandles, og som 10 passerer substratet, et af mikroberne forårsaget mindre indhold af oxygen. Medens disse bestemte mikrober normalt optager atmosfærisk, i vandet opløst oxygen, kan de i tilfælde af en for lille oxygenkoncentration efter en vis tilpasningstid modificere deres enzymsystem på en sådan må-15 de, at de fjerner det fornødne oxygen fra nitratet og på denne måde denitrificerer vandet.

Til tilvejebringelse af anaerobe betingelser anvises der ifølge opfindelsen en forholdsvis lang indvirkningsstræk-20 ning under udelukkelse af luft. Til gennemførelse af fremgangsmåden kræves yderligere tilsætning af en energibærer, f.eks. carbonhydrat. De fakultativt anaerobe mikrober, som skal leve under anaerobe betingelser, er da i stand til ved hjælp af hydrogen at spalte nitrat og at 25 "ånde" ved hjælp af en del af det i nitratmolekylet indeholdte oxygen, idet der med hydrogenet og det resterende oxygen dannes vand. Man betegner også denne fremgangsmåde som nitratånding. På denne måde fås et i vid udstrækning nitratfrit vand.

30

Et egnet apparat til gennemførelse af fremgangsmåden ifølge opfindelsen er angivet i krav 2.

Længdesnitformen af en sådan beholder er ganske vist i og 35 for sig kendt fra GB-PS 935.909, men her beskrives en fil terindretning til stordrift, hvor der findes en åben sedimentationsbeholder, hvor alene faststofpartikler kan - 5 -

DK 155862B

aflejre sig, som kan være indeholdt i en gennem et faststofpartikelfilter spulet væske. Til opfindelsens formål kendes en sådan beholder ikke.

5 Opfindelsen skal forklares nærmere i forbindelse med teg ningen, som viser en udførelsesform for det omhandlede apparat.

Tegningen viser en beholder 1, som er opdelt i et antal 10 lodrette kamre ved hjælp af et antal skillevægge 5,6 og 7.

Skillevæggene 5,6 og 7 ender skiftevis i afstand over beholderbunden eller under beholderens fyldningsniveau, så at der dannes en sløjfeformet eller mæanderformet strømningskanal% 15

Beholderen 1 er fyldt med et substrat af bæremateriale til lejring og vækst af denitrificerende bakterier, f.eks. formstofstykker, grus, småsten eller gasbeton samt vand.

Over det første kammer findes der et tilløbsrør 2 for det 20 akvarievand, som skal behandles, og en tilløbshane 3. Det sidste kammer har et overløb 4 for behandlet vand.

Endvidere er en væsentlig del af beholderen 1 ved hjælp af et aftageligt låg 8 beskyttet mod luftoxygenets adgang, så 25 at de denitrificerende mikrober kan indvirke hurtigt og ef fektivt på det vand, som skal behandles. Vandet er tvunget til i den forholdsvis lille beholder 1 at gennemløbe en forholdsvis lang strækning ad den sløjfeformede strømningskanal gennem det i hovedsagen stationære sub-30 stratlag, og vandet er derfor udsat for mikrobernes ind virkning i fuld udstrækning i tilstrækkelig lang tid.

Mikroberne forbruger først det i vandet indeholdte oxygen.

Da mængden af dette hele tiden aftager, understøttet af lå-35 get på kammeret, omstiller mikroberne sig meget hurtigt til nitratånding, hvilket vil sige, at de begynder fra det i vandet opløste nitrat at fraspalte oxygenet, så at nitra-

DK 155862B

- 6 - tet altså reduceres. Til dette kræves der en tilføring af energibærere, dvs. en hydrogendonor, i passende mængde, f.eks. kulhydrater såsom lactose. Sådanne energibærere doseres ved hjælp af en ikke vist mekanisme, f.eks. en dose-5 ringsmekanisme, f.eks. en akvariefodringsautomat til an vendelse af energibærere som faste stoffer eller en drypindretning 3 i fig. 2 i det første kammer.

Det vand, som skal behandles, tilføres i sådan mængde, at 10 det befinder sig tilstrækkelig lang tid i apparatet til fuldstændig denitrificering. Apparatet kan opstilles uden vanskelighed og drives uden forkundskaber.

Til et akvarium på 200 liter er man ved forsøg ved en gen-15 nemstrømning på 5-20 liter pr. dag nået frem til en energi bærertilsætning af størrelsesordenen 0,5-2 gram pr. dag.

20 25 30 35

Claims (4)

1. Fremgangsmåde til biologisk anaerob denitrificering af akvarievand ved hjælp af et bæremateriale, som begunsti-5 ger væksten af fakultativt anaerobe mikrober, kende tegnet ved, at det oxygenholdige vand, som skal denitrif iceres, med styret strømningshastighed føres gennem en lang, i vid udstrækning under luftoxygenudelukkelse stående sløjfeformet indvirkningsstrækning, som skiftevis 10 går op og ned, og som består af et med denitrificerende fakultativt anaerobe mikrober belagt substrat af bæremateriale såsom formstofpartikler, grus, småsten eller gasbeton samt vand, og som er længere end fornødent til forbrug af det i vandet opløste oxygen, og at der samtidig 15 til substratet i kontrolleret mængde sættes en eller flere til mikrobernes virksomhed .passende energibærere som hydrogendonorer, f.eks. letopløselige kulhydrater såsom lactose eller lignende.

2. Apparat til gennemførelse af fremgangsmåden ifølge krav 1 med en beholder og deri anbragte lodrette skillevægge, kendetegnet ved, at beholderen (1), som er fyldt med oxygenholdigt vand, som skal denitrificeres, og bærematerialet, ved hjælp af flere skillevægge (5,6,7), som 25 skiftevis ender i afstand over beholderbunden og i afstand under beholderens fyldningsniveau, er opdelt i kamre, som danner en i længdesnit sløjfeformet og skiftevis opad og nedad gående strømningskanal, at der til det første kammer foroven hører et styrbart tilløb (2,3) for det vand, som 30 skal behandles, samt en indretning til doseret tilsætning af en hydrogendonor, og at det sidste kammer i beholderens fyldningsniveau har et overløb (4) for behandlet vand, idet de mellemliggende kamre i højden for beholderfyldningsniveauet har et fortrinsvis aftageligt låg (8).

3. Apparat ifølge krav 2, kendetegnet ved, at der som indretning til doseret tilføring af en opløselig 35 DK 155862B - 8 - energibærer findes en drypindretning.

4. Apparat ifølge krav 2, kendetegnet ved/ at der som indretning til doseret tilføring af hydrogen-5 donatoren i fast form findes et doseringsredskab, f.eks. en akvariefoderautomat. 10 15 20 25 30 35