CH451836A - Process for improving the performance of a mechanical-biological wastewater treatment plant - Google Patents

Process for improving the performance of a mechanical-biological wastewater treatment plant

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CH451836A
CH451836A CH787967A CH787967A CH451836A CH 451836 A CH451836 A CH 451836A CH 787967 A CH787967 A CH 787967A CH 787967 A CH787967 A CH 787967A CH 451836 A CH451836 A CH 451836A
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CH
Switzerland
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wastewater
gas
mechanical
ionized
jet pump
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Application number
CH787967A
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German (de)
Inventor
Ernst Dr Rohrer
Original Assignee
Rheno Ag
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Publication date
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Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/52Treatment of water, waste water, or sewage by flocculation or precipitation of suspended impurities

Description

  

  Verfahren     zur        Verbesserung    der     Leistung          einer    mechanisch-biologischen     Abwasserreinigungsanlage       In den vergangenen Jahren sind eine beträchtliche  Menge von mechanisch-biologischen     Abwasserreini-          gungsanlagen    erstellt worden, die heute infolge starker  Entwicklung von Bevölkerung und Industrie zu geringe  Leistungen aufweisen. Auch steigt der Anfall von Abwas  ser je Kopf der     Bevölkerung    dauernd.

   Leider muss     aus-          serdem    festgestellt werden,     dass    vielerorts die Reini  gungsanlagen von Anfang an zu klein dimensioniert wor  den sind. Dieser Umstand bringt mit sich, dass die     Klär-          Anlagen    wohl arbeiten, den gewünschten und verlangten       Reinigungs-Effekt    wegen der     L7berlastung    aber nicht  erreichen können.  



  Die unzureichende Reinigung ist erkenntlich am Ge  halt suspendierter     Stoffe    im Ablauf, dem Vorfinden  unveränderter oder nur teilweise abgebauter Abwasser  stoffe, die sich durch Flocken, Trübungen und hohen  biologischen     Sauerstoff-Bedarf    bemerkbar machen. Ei  nerseits verhindert die zu kurze     Verweilzeit    des Abwas  sers in überlasteten Anlagen eine     Sedimentation    der       Schwebestoffe,    anderseits ist die Einwirkungsdauer des  Bakterien und     Protozoen    enthaltenden     Belebtschlammes     zu kurz für einen vollständigen biologischen Abbau.  



  In der Regel wird das Abwasser in einem     Vorklär-          becken    mechanisch     vorgereinigt,        d.h.    man will in einem  Beruhigungsbecken möglichst viel von den Beimengun  gen durch     Sedimentation    oder eventuell durch Flotation  abtrennen.  



  Die Kontrolle verschiedener Anlagen hat gezeigt, dass  die     Sedimentation    natürlicher oder künstlich zugesetzter  Schwebestoffe sehr ungleich verläuft und von der Zusam  mensetzung des Abwassers abhängig ist. So vermögen  gewisse     Detergentien    und auch     Salze        (z.    B. Polyphos  phate)     emulgierend    zu wirken und je nach ihrem Gehalt  eine mechanische     Vorreinigung    praktisch unmöglich zu  machen. Die Praxis hat auch gezeigt, dass der Anfall  solcher Verbindungen (aus Haushalt, Gewerbe und In-         dustrie)    schubweise ist.

   Ausserdem vermögen auch viele  der dauernd in den Abwässern enthaltenen Kolloide eine  derart stabilisierende Wirkung auf die Suspensionen und  Emulsionen auszuüben, dass eine Abtrennung mecha  nisch gar nicht oder höchstens teilweise eintreten kann.  



  Die Verwendung von     Detergentien,        Emulgatoren    und  Stabilisatoren ist in den letzten Jahren enorm gestiegen,  und es ist zu erkennen, dass der Anstieg noch weiter  fortdauert. Dabei spielt es keine Rolle, ob diese     grenz-          flächenaktiven    Verbindungen biologisch abbaubar sind  oder nicht. Alle diese Stoffe sind bei der der biologi  schen Stufe vorgeschalteten mechanischen Stufe voll  wirksam.  



  Das nur mangelhaft     vorgeklärte    Abwasser bringt viel  zu viel Ballast in das dem biologischen Abbau dienende  Belüftungsbecken, und die Folge davon ist, dass der       Belebtschlamm    nur einen Teil der     Stoffe    abbauen kann.  Die Belüftungseinrichtungen     vermögen    in der zur Ver  fügung stehenden Zeit nicht den zum     aeroben    Abbau  benötigten Sauerstoff einzutragen. Die Reinigung stockt  infolge Sauerstoffmangel.

   Als Begleiterscheinung dieses  Zustandes zeigt sich eine schlechte Abtrennung des     Be-          lebtschlammes    vom Wasser im     Nachklärbecken.    Dies  wiederum erschwert oder verhindert die Gewinnung und  Rückführung eines Schlammes mit genügend hoher Kon  zentration an aktiven Organismen. Die Folge davon  sind ein dünner, wenig aktiver     Belebtschlamm    und ein  unvollkommen abgebautes Abwasser.  



  Bis heute bestand keine Möglichkeit, bei solchen An  lagen den Wirkungsgrad merklich zu erhöhen. Die für  solche Fälle vorgeschlagenen Erweiterungsbauten über  steigen in den meisten Fällen auch die     finanziellen    Mög  lichkeiten der     betreffenden    Gemeinden oder Körper  schaften. Ferner ist festzuhalten, dass auch viel grösser  dimensionierte Klärbecken die Schwierigkeiten, hervor  gerufen durch die stabilisierten Emulsionen und     Suspen.          sionen,    nur teilweise beheben können.      Man hat versucht, die Schwebestoffe durch Filter  abzutrennen. Es zeigte sich jedoch, dass die stets vor  handenen Kolloide die Poren der Filtereinrichtungen  rasch verstopfen und daher hohe Betriebs- und War  tungskosten verursachen.

   Eine     Ausflockung    der kollo  idalen Stoffe durch Elektrolyte kann zwar weitgehend  solche Schwierigkeiten beseitigen, bringt aber zusätzliche  unerwünschte Stoffe (Salze) ins Wasser und verschiebt  den     pH-Wert    in     ungünstiger    Weise. Die Versuche haben  ergeben,     dass    die beste     Ausflockung    der in gemischten  kommunalen Abwässern enthaltenen Kolloide bei     pH     4,5 bis 5.0 erfolgt. Um diesen Wert zu erreichen, ist  jedoch ein beträchtlicher Salz- oder Säurezusatz erfor  derlich. der sich nachteilig auf die Betriebskosten aus  wirkt.

   Ferner sind genaue     Kontroll-,    Regel- und Dosier  anlagen erforderlich, da die     Pufferung    des Abwassers       beträchlich    schwankt.  



  Die vorliegende Erfindung bezweckt, die geschilder  ten Schwierigkeiten zu überwinden. Die Erfindung  betrifft ein Verfahren zur Verbesserung der Leistung  einer mechanisch-biologischen     Abwasserreinigungsan-          lage,    die ein der mechanischen Reinigung des Wassers  dienendes     Vorklärbecken    aufweist. sowie eine Einrich  tung zum Durchführen des Verfahrens.  



  Das     erfindungsgemässe    Verfahren beruht auf der  Erkenntnis, dass eine selbsttätige     Ausflockung    und nach  folgende     Sedimentation    der kolloidalen Stoffe des Ab  wassers im     Vorklärbecken    deshalb nicht eintritt oder  doch zumindest wesentlich erschwert ist, weil die orga  nischen Kolloide (Eiweisstoffe) von Natur aus mit einer  elektrischen Ladung behaftet sind, die eine gegenseitige  Abstossung der kolloidalen Partikeln verursacht. Die  genannte elektrische Ladung hat negatives Potential und  wurde bisher durch den bereits erwähnten Zusatz von  Salzen oder Säuren elektrolytisch neutralisiert.

   Es wurde  nun gefunden, dass die angestrebte     Ausflockung    der kol  loidalen Stoffe auch dadurch herbeigeführt werden kann,  dass nach dein Verfahren gemäss der Erfindung zumin  dest ein Teil des rohen Abwassers vor seinem Eintritt  in das     Vorklärbecken    mit einem positiv ionisierten Gas       oder    Gasgemisch begast wird, und zwar in solchem     Aus-          mass.    dass die von Natur aus ein negatives Potential  aufweisende elektrische Ladung der organischen Kolloid  partikeln in der gesamten Abwassermenge wenigstens  annähernd kompensiert wird.  



  Auf diese Weise lassen sich die kolloidalen Stoffe  zur     Ausflockung    bringen. ohne dass dem Abwasser zu  sätzliche unerwünschte oder gar schädliche Substanzen  beigefügt werden müssen. Im     Vorklärbecken    können die       #        -tust#eflockten,    koagulierten Stoffe vom Wasser mecha  nisch abgetrennt werden,     wodurch    eine starke Entla  stung der nachfolgenden biologischen Abbaustufe erzielt  wird.  



  Die angestrebte elektrische Neutralisation der     Kol-          loidpartikeln    kann bereits mit verhältnismässig geringen  Mengen des ionisierten Gases oder Gasgemisches her  beigeführt werden. Eine grössere Menge positiver Gasio  nen würde eine elektrische Umladung der Partikeln auf  positives Potential zur Folge haben. wodurch die Aus  flockung wieder verhindert würde. Somit ist es     zweck-          mässig,    sowohl aus physikalischen als auch aus wirt  schaftlichen Gründen nur gerade soviel Gasionen in das  Abwasser einzuleiten als für die     Koagulierung    und Aus  flockung der     Kolloidpartikeln    erforderlich ist.  



  Es ist auch möglich, nur einen Teilstrom des dem       Vorklärbecken    zugeleiteten Abwassers mit einem ioni-         sierten    Gas oder Gasgemisch zu behandeln. In diesem  Fall kann man eine Umladung der     Kolloidpartikeln    die  ses Teilstromes auf positives Potential vornehmen, der  art, dass die     gesamte    elektrische Ladung aller     Kolloid-          partikeln    im     Vorklärbecken    kompensiert wird. Die posi  tiv gewordenen     Kolloidpartikeln    und die negativ gela  denen des nicht     begasten    Teiles des Abwassers ziehen  sich gegenseitig an, was die Koagulation begünstigt.  



  Besonders vorteilhaft ist es, für die     Begasung    des  rohen Abwassers ein sauerstoffhaltiges ionisiertes Gas  oder Gasgemisch. wie z. B. ionisierten Sauerstoff (Ozon)  oder ionisierte, ozonhaltige Luft, zu verwenden. Dann  wird nicht nur das Ausflocken der Kolloide erzielt, son  dern zugleich auch das Abwasser mit Sauerstoff ange  reichert, gesättigt oder gar übersättigt, wobei der Sauer  stoff mindestens zum Teil im Wasser gelöst wird.     Zweck-          mässig    sind die ionisierten Gasmoleküle mit ungelade  nen Sauerstoffmolekülen gemischt. Aus wirtschaftlichen  Gründen wird ionisierte Luft für die     Begasung    des Ab  wassers bevorzugt.

   Erfolgt eine     übersättigung    des Ab  wassers mit Gas, so entspannt sich dieses anschliessend  im     Vorklärbecken    und unterstützt dabei die Flotation  von schwimm- und schwebefähigen Stoffen, wodurch  deren     Abscheidung    vom Wasser erleichtert und geför  dert wird.

   Der im Abwasser gelöste Sauerstoff wird im       Vorklärbecken    teilweise etwas herabgesetzt, aber niemals  vollständig verbraucht; er gelangt daher mit dem Was  ser in die biologisch wirkende Reinigungsstufe der An  lage, wo er den     aeroben    und     oxidativen    Abbau der orga  nischen Substanzen sowie die     Aufoxidation    verschiede  ner anorganischer Verbindungen unterstützt und be  schleunigt. Der Sauerstoff erhöht daher die Wirkung des       Belebtschlammes    und den Wirkungsgrad der biologi  schen Reinigungsstufe, ohne dass ein zusätzlicher Auf  wand für die Belüftung des Abwassers oder eine län  gere     Verweilzeit    desselben in der biologischen Reini  gungsstufe erforderlich wären.

    



  Da beim Arbeiten nach dem erfindungsgemässen  Verfahren der grösste Teil der kolloidalen Substanzen  bereits im     Vorklärbecken    aus dem Abwasser abgetrennt  werden kann, ist das die biologische Reinigungsstufe ver  lassende Abwasser praktisch frei von kolloidalen Stof  fen, wodurch im anschliessenden     Nachklärbecken    eine  schnelle und vollständige Trennung des     Belebtschlam-          mes    vom Wasser möglich ist.

   Der wiedergewonnene       Belebtschlamm    weist folglich eine hohe Konzentration  auf und gewährleistet bei seiner Rückführung in die  biologische Reinigungsstufe eine entsprechend hohe  Leistung der letzteren, da die Wirksamkeit des Belebt  schlammes     proportional    zu seiner Konzentration an  steigt.  



  Die     Stoffabscheidung    im     Vorklärbecken    kann noch  gesteigert werden durch gleichzeitige     Phosphatfällung.     Zu diesem Zweck kann dem rohen Abwasser vor der  Beimischung des ionisierten Gases oder Gasgemisches  die erforderliche Menge     Fällungsmittel,    z. B. Eisen     (I11)-          chlorid,    beigegeben werden. Bei dem nachfolgenden  Einbringen des ionisierten Gases oder Gasgemisches  erfolgt dann zwangsläufig eine sehr intensive     Durchmi-          schung    des Abwassers und der     Fällungsmittel,    so dass  ein Höchstmass an Wirkung sichergestellt ist.  



  Die     Ionisierung    des dem Abwasser zuzuführenden  Gases oder Gasgemisches kann mit Hilfe eines handels  üblichen     Ionisators    erfolgen. Die Beimischung des ioni  sierten Gases oder Gasgemisches zum Abwasser kann  ebenfalls mittels bekannter Vorrichtungen geschehen,  wie z. B.     Injektoren,    Turbomischern usw.

        Besonders vorteilhaft ist es, zum Durchführen des  erfindungsgemässen Verfahrens eine erfindungsgemässe  Einrichtung zu benutzen, welche sich dadurch auszeich  net, dass in eine Zuleitung zum     Vorklärbecken    der     me-          chanisch-biologischen        Abwasserreinigungsanlage    eine       Strahlpumpenvorrichtung    eingeschaltet ist, durch welche  wenigstens ein Teil des Abwassers unter Druck hin  durchströmt und an deren Saugstutzen ein     Gasionisator          rngeschlossen    ist.

   Bei dieser Ausbildung wird das ioni  sierte Gas oder Gasgemisch durch     Injektorwirkung     selbsttätig in die     Strahlpumpenvorrichtung    eingesaugt, wo  es sich mit dem eine hohe Turbulenz aufweisenden Ab  wasser innig mischt.  



  Ausführungsbeispiele des erfindungsgemässen Ver  fahrens und einer mechanisch-biologischen Abwasser  reinigungsanlage mit der erfindungsgemässen Einrichtung  werden nachstehend unter Bezugnahme auf die beige  fügte Zeichnung beschrieben, in welcher die Abwasser  reinigungsanlage schematisch veranschaulicht ist.  



  Die dargestellte     Abwasserreinigungsanlage    weist eine  Zuleitung 10 auf, in welche eine Station 11 für die Bei  gabe von     Fällmitteln    für die     Phosphatfällung,    eine  Druckpumpe 12 zum Fördern des Abwassers und eine       Strahlpumpenvorrichtung    13 eingeschaltet sind, deren  Ausgang zu einem     Vorklärbecken    14 führt. An den Saug  stutzen 15 der     Strahlpumpenvorrichtung    13 ist ein     Ioni-          sator    16 angeschlossen, der zum Ionisieren von Luft  aus der Atmosphäre dient.  



  Das     Vorklärbecken    14 ist zur mechanischen Tren  nung des Abwassers von Fremdstoffen bestimmt. Ihm  folgt ein     Belüftungsbecken    17 für den biologischen Ab  bau von organischen Stoffen im Abwasser mit Hilfe von       Belebtschlamm.    An den Ausgang des Belüftungsbeckens  17 ist ein     Nachklärbecken    18 zur mechanischen Tren  nung des Abwassers vom     mitgeschwemmten    Belebt  schlamm angeschlossen.  



  Mit Vorteil, aber nicht     notwendigerweise    sind in den  Auslauf des     Nachklärbeckens    18 eine Pumpe 19 und  eine weitere     Strahlpumpenvorrichtung    20 eingeschaltet,  von welcher eine Leitung 21 zu einem nicht dargestell  ten     Vorfluter    führt, der ein offenes Gewässer natürli  cher oder     künstlicher    Art sein kann. An den Saugstutzen  22 der     Strahlpumpenvorrichtung    20 ist ein     Ionisator    23  zum Ionisieren von sauerstoffhaltigem Gas, z. B. Luft,  angeschlossen.  



  Die Wirkungsweise der beschriebenen     Abwasserrei-          nigungsanlage    ist unter Anwendung des     erfindungsge-          mässen    Verfahrens zur Leistungsverbesserung beispiels  weise wie folgt  Dem durch die Zuleitung 10 anfallenden kommuna  len Abwasser setzt man in der Station 11 je Liter Ab  wasser 6 mg     Fei,    als     Fällmittel    für Phosphate zu. Mit  tels der Pumpe 12 wird das Abwasser anschliessend  unter Druck durch die     Strahlpumpenvorrichtung    13  gefördert.

   Infolge der     Injektorwirkung    der Vorrichtung  12 wird positiv ionisierte Luft vom     Ionisator    16 ange  saugt und mit dem Abwasser innig vermischt, das     beim     Durchlaufen der Vorrichtung 3 in starke Turbulenz ver  setzt wird. Ein Teil der dem Abwasser beigemischten  Gasmoleküle und Gasatome liegt in Form positiver Ionen  vor, Sauerstoff ausserdem in Form von Ozon. Das Men  genverhältnis von Flüssigkeit zu ionisierter Luft liegt  zwischen 20: 1 und 5 : 1. Durch die positiven Gasionen  wird die von Natur aus negative Ladung der organischen       Kolloidpartikeln    im Abwasser neutralisiert, wodurch das    Koagulieren und Ausflocken dieser Partikeln     ermöglicht     wird.

   Der in das Abwasser eingetragene Luftsauerstoff  wird im Wasser gelöst, so dass dieses mit Sauerstoff  übersättigt wird. Im     Vorklärbecken    14 findet das<B>Ab-</B>  wasser Gelegenheit, sich zu beruhigen, wobei sich das       beigemischte    Gas entspannt, soweit es nicht im Wasser  gelöst ist. Die schwimm- und     schwebefägigen    Partikeln  im Abwasser treiben an die Oberfläche, während die  ausgeflockten Kolloide und die ausgefällten Phosphate  sedimentieren.  



  Unter mechanischer Zurückhaltung der schwimmen  den und der sedimentierten Teile wird das Abwasser  aus dem     Vorklärbeckei    14 in das Belüftungsbecken 17  geleitet, wo mit Hilfe des     Belebtschlammes    die organi  schen Stoffe des Abwassers     biologisch    abgebaut werden.  Dieser Vorgang wird durch den im Wasser gelösten  Sauerstoff wesentlich begünstigt und beschleunigt.     An-          schliessend    wird im     Nachklärbecken    18 das Wasser von  dem     mitgeschwemmten        Belebtschlamm    mechanisch ge  trennt.

   Der hier anfallende Schlamm ist reich an bio  logisch wirksamen Bakterien und     Protozoen    und wird  von Zeit zu Zeit in das Belüftungsbecken 17 zurückge  bracht.  



  Das aus dem     Nachklärbecken    18 auslaufende Ab  wasser wird mittels der Pumpe 19 durch die zweite       Strahlpumpenvorrichtung    20 gefördert und dort mit ioni  sierter Luft aus dem     Ionisator    23 innig vermischt. Das  Mengenverhältnis von Wasser zu ionisierter Luft beträgt  beispielsweise 10 : 1, und der Ozongehalt der ionisierten  Luft ist z. B. 1,8     mg/l.    Durch die in das Abwasser ein  gebrachte ionisierte und ozonhaltige Luft werden die im  Abwasser noch verbliebenen     _tiathogenen    Keime, Sporen  bildner und Viren praktisch restlos abgetötet, und das  Abwasser wird mit Sauerstoff angereichert oder gar  gesättigt.

   Die Wirkung und die Vorteile der zuletzt be  schriebenen Nachbehandlung des Abwassers mit ioni  sierter Luft sind in der schweizerischen Patentschrift Nr.  444065 ausführlich erläutert.  



  Das mit der beschriebenen Anlage und nach dem  beschriebenen Verfahren behandelte Abwasser ist bakte  riologisch einwandfrei und kann gegebenenfalls sogar zu  Genusszwecken wieder verwendet werden. Durch das  Beimischen eines positiv ionisierten Gases oder Gasge  misches zum Abwasser vor dessen Eintritt in das Vor  klärbecken 14 lässt sich die Leistung der nachfolgenden       mechanisch-biologischen    Reinigungsanlage ganz be  trächtlich steigern. Diese Leistungssteigerung kann bis zu  300 % betragen, wenn das ionisierte Gas oder Gasge  misch noch sauerstoffhaltig ist. Somit wird durch die  vorliegende Erfindung ein erheblicher technischer Fort  schritt auf dem Gebiet der Abwasserreinigung ermög  licht.



  Method for improving the performance of a mechanical-biological wastewater treatment plant In the past few years, a considerable number of mechanical-biological wastewater treatment plants have been set up, which today, as a result of the strong development of the population and industry, have insufficient performance. The amount of waste water produced per capita is also increasing continuously.

   Unfortunately, it must also be stated that in many places the cleaning systems were dimensioned too small from the start. This fact means that the sewage treatment plants are working, but cannot achieve the desired and required cleaning effect because of the overload.



  The inadequate cleaning can be recognized by the content of suspended substances in the drain, the presence of unchanged or only partially degraded wastewater substances, which are noticeable through flakes, cloudiness and high biological oxygen demand. On the one hand, the too short residence time of the wastewater in overloaded systems prevents sedimentation of the suspended matter, on the other hand, the duration of exposure to the activated sludge containing bacteria and protozoa is too short for complete biological degradation.



  As a rule, the wastewater is mechanically pre-cleaned in a primary clarifier, i.e. you want to separate as much as possible of the admixtures in a calming basin by sedimentation or possibly by flotation.



  The inspection of various plants has shown that the sedimentation of natural or artificially added suspended matter is very uneven and depends on the composition of the wastewater. Certain detergents and also salts (e.g. polyphosphates) can have an emulsifying effect and, depending on their content, make mechanical pre-cleaning practically impossible. Practice has also shown that the occurrence of such compounds (from household, trade and industry) occurs in bursts.

   In addition, many of the colloids permanently contained in the wastewater are able to exert such a stabilizing effect on the suspensions and emulsions that a separation cannot occur mechanically or at most partially.



  The use of detergents, emulsifiers, and stabilizers has increased tremendously in recent years, and it can be seen that the increase is continuing. It does not matter whether these surface-active compounds are biodegradable or not. All these substances are fully effective in the mechanical stage preceding the biological stage.



  The inadequately pre-treated wastewater brings far too much ballast into the aeration basin, which is used for biological degradation, and the result is that the activated sludge can only degrade some of the substances. The ventilation devices are unable to enter the oxygen required for aerobic degradation in the time available. The cleaning stops due to a lack of oxygen.

   A side effect of this condition is a poor separation of the activated sludge from the water in the secondary clarifier. This in turn makes it difficult or impossible to obtain and return a sludge with a sufficiently high concentration of active organisms. The consequence of this is a thin, less active activated sludge and incompletely degraded wastewater.



  To date, there has been no way to noticeably increase the efficiency of such systems. In most cases, the extensions proposed for such cases also exceed the financial possibilities of the communities or bodies concerned. It should also be noted that much larger-sized clarifiers also overcome the difficulties caused by the stabilized emulsions and suspensions. sions, can only partially resolve. Attempts have been made to separate the suspended matter using filters. However, it turned out that the colloids that are always present quickly clog the pores of the filter devices and therefore cause high operating and maintenance costs.

   Flocculation of the colloidal substances by electrolytes can largely eliminate such difficulties, but brings additional undesirable substances (salts) into the water and shifts the pH value in an unfavorable manner. The tests have shown that the best flocculation of the colloids contained in mixed municipal wastewater occurs at pH 4.5 to 5.0. In order to achieve this value, however, a considerable addition of salt or acid is necessary. which has a detrimental effect on operating costs.

   Furthermore, precise control, regulation and dosing systems are required, since the buffering of the wastewater fluctuates considerably.



  The present invention aims to overcome the difficulties geschilder th. The invention relates to a method for improving the performance of a mechanical-biological wastewater purification plant which has a primary clarifier used for mechanical purification of the water. and a device for performing the method.



  The method according to the invention is based on the knowledge that an automatic flocculation and subsequent sedimentation of the colloidal substances of the waste water in the primary clarifier does not occur or is at least made much more difficult because the organic colloids (proteins) naturally carry an electrical charge that cause the colloidal particles to repel each other. The electric charge mentioned has a negative potential and was previously electrolytically neutralized by the addition of salts or acids mentioned above.

   It has now been found that the desired flocculation of the colloidal substances can also be brought about by gassing at least part of the raw wastewater with a positively ionized gas or gas mixture prior to its entry into the primary clarification tank according to the method according to the invention, and to such an extent. that the electrical charge of the organic colloid particles, which naturally has a negative potential, is at least approximately compensated for in the total amount of waste water.



  In this way, the colloidal substances can be made to flocculate. without additional undesirable or even harmful substances having to be added to the wastewater. In the primary clarifier, the # -tust # flocculated, coagulated substances can be mechanically separated from the water, which greatly relieves the subsequent biological degradation stage.



  The desired electrical neutralization of the colloid particles can already be brought about with relatively small amounts of the ionized gas or gas mixture. A larger amount of positive gas ions would result in an electrical charge reversal of the particles to a positive potential. which would prevent flocculation again. It is therefore advisable, for both physical and economic reasons, to introduce just as many gas ions into the waste water as is necessary for coagulation and flocculation of the colloid particles.



  It is also possible to treat only part of the flow of the wastewater fed to the primary clarifier with an ionized gas or gas mixture. In this case, the colloid particles of this partial flow can be recharged to a positive potential in such a way that the entire electrical charge of all colloid particles in the primary clarifier is compensated. The colloid particles that have become positive and those of the negatively charged part of the wastewater that have not been gassed attract each other, which favors coagulation.



  It is particularly advantageous to use an oxygen-containing ionized gas or gas mixture for gassing the raw waste water. such as B. ionized oxygen (ozone) or ionized, ozone-containing air to use. Then not only the flocculation of the colloids is achieved, but also the wastewater is enriched with oxygen, saturated or even oversaturated, with the oxygen being at least partially dissolved in the water. The ionized gas molecules are expediently mixed with uncharged oxygen molecules. For economic reasons, ionized air is preferred for gassing the waste water.

   If the waste water is oversaturated with gas, it then relaxes in the primary clarifier and supports the flotation of substances that can float and float, thereby facilitating and promoting their separation from the water.

   The oxygen dissolved in the wastewater is partially reduced somewhat in the primary clarifier, but is never completely consumed; It therefore reaches the biologically active purification stage of the plant with the water, where it supports and accelerates the aerobic and oxidative degradation of the organic substances as well as the oxidation of various inorganic compounds. The oxygen therefore increases the effectiveness of the activated sludge and the efficiency of the biological cleaning stage, without additional expenditure for aeration of the wastewater or a longer residence time of the same in the biological cleaning stage being required.

    



  Since most of the colloidal substances can be separated from the wastewater in the primary clarifier when working according to the process according to the invention, the wastewater leaving the biological treatment stage is practically free of colloidal substances, which means that the activated sludge can be separated quickly and completely in the subsequent clarifier. mes from the water is possible.

   The recovered activated sludge consequently has a high concentration and, when it is returned to the biological purification stage, ensures a correspondingly high performance of the latter, since the effectiveness of the activated sludge increases proportionally to its concentration.



  The separation of substances in the primary clarifier can be increased by simultaneous phosphate precipitation. For this purpose, the required amount of precipitating agent, eg, can be added to the raw wastewater before the addition of the ionized gas or gas mixture. B. iron (I11) chloride, can be added. During the subsequent introduction of the ionized gas or gas mixture, the wastewater and the precipitant are inevitably mixed very intensively, so that a maximum of effectiveness is ensured.



  The gas or gas mixture to be added to the wastewater can be ionized with the aid of a commercially available ionizer. The addition of the ionized gas or gas mixture to the wastewater can also be done by means of known devices, such as. B. injectors, turbo mixers, etc.

        It is particularly advantageous to use a device according to the invention to carry out the method according to the invention, which is characterized in that a jet pump device is switched on in a feed line to the primary clarification tank of the mechanical-biological wastewater treatment plant, through which at least part of the wastewater is under pressure and a gas ionizer is connected to the suction port.

   In this training, the ionized gas or gas mixture is automatically sucked into the jet pump device by injector action, where it mixes intimately with the high turbulence ex water.



  Embodiments of the method according to the invention and a mechanical-biological waste water purification system with the device according to the invention are described below with reference to the accompanying drawing, in which the waste water purification system is illustrated schematically.



  The wastewater treatment plant shown has a supply line 10, into which a station 11 for the addition of precipitants for phosphate precipitation, a pressure pump 12 for pumping the wastewater and a jet pump device 13 are switched on, the output of which leads to a primary clarifier 14. An ionizer 16, which serves to ionize air from the atmosphere, is connected to the suction nozzle 15 of the jet pump device 13.



  The primary clarifier 14 is intended for mechanical separation of the sewage from foreign matter. It is followed by an aeration basin 17 for the biological degradation of organic substances in the wastewater with the aid of activated sludge. At the output of the aeration basin 17, a secondary clarifier 18 is connected to the mechanical separation of the sewage from the activated sludge carried along.



  Advantageously, but not necessarily, a pump 19 and another jet pump device 20 are turned on in the outlet of the secondary clarifier 18, from which a line 21 leads to a receiving water not shown, which can be an open body of water natural or artificial. At the suction port 22 of the jet pump device 20 is an ionizer 23 for ionizing oxygen-containing gas, for. B. air connected.



  The mode of operation of the wastewater treatment plant described is, for example, as follows using the process according to the invention to improve performance. In station 11, 6 mg Fei per liter of wastewater is added to the communal wastewater arising through the feed line 10 as a precipitant for phosphates. By means of the pump 12, the wastewater is then pumped through the jet pump device 13 under pressure.

   As a result of the injector effect of the device 12 is positively ionized air from the ionizer 16 is sucked and intimately mixed with the wastewater, which is ver when passing through the device 3 in strong turbulence. Some of the gas molecules and gas atoms added to the wastewater are in the form of positive ions, and oxygen is also in the form of ozone. The ratio of liquid to ionized air is between 20: 1 and 5: 1. The positive gas ions neutralize the naturally negative charge of the organic colloid particles in the wastewater, which enables these particles to coagulate and flocculate.

   The atmospheric oxygen introduced into the wastewater is dissolved in the water, so that it becomes oversaturated with oxygen. In the primary clarification basin 14, the waste water has the opportunity to calm down, with the added gas relaxing, provided it is not dissolved in the water. The floating and suspended particles in the wastewater float to the surface, while the flocculated colloids and the precipitated phosphates sediment.



  With mechanical restraint of the floating and the sedimented parts, the wastewater from the primary clarifier 14 is passed into the aeration tank 17, where the organic substances of the wastewater are biodegraded with the help of the activated sludge. This process is greatly promoted and accelerated by the oxygen dissolved in the water. The water is then mechanically separated from the activated sludge in the secondary clarifier 18.

   The sludge produced here is rich in biologically effective bacteria and protozoa and is returned to the aeration basin 17 from time to time.



  The leaking from the secondary clarifier 18 from water is conveyed by means of the pump 19 through the second jet pump device 20 and there intimately mixed with ionized air from the ionizer 23. The proportion of water to ionized air is, for example, 10: 1, and the ozone content of the ionized air is z. B. 1.8 mg / l. The ionized and ozone-containing air that is brought into the wastewater kills the germs, spore-forming and viruses still remaining in the wastewater, and the wastewater is enriched or even saturated with oxygen.

   The effects and advantages of the last-described aftertreatment of the wastewater with ionized air are explained in detail in Swiss Patent No. 444065.



  The wastewater treated with the system described and according to the process described is bacteriologically sound and can, if necessary, even be reused for pleasure purposes. By adding a positively ionized gas or gas mixture to the wastewater before it enters the pre-clarifier 14, the performance of the subsequent mechanical-biological cleaning system can be increased considerably. This increase in performance can be up to 300% if the ionized gas or gas mixture still contains oxygen. Thus, a considerable technical progress step in the field of wastewater treatment is made possible by the present invention.

 

Claims (1)

PATENTANSPRUCH I Verfahren zur Verbesserung der Leistung einer me- chanisch-biologischen Abwasserreinigungsanlage, die ein der mechanischen Reinigung des Abwassers dienendes Vorklärbecken aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil des rohen Abwassers vor seinem Eintritt in das Vorklärbecken mit einem positiv ionisier ten Gas oder Gasgemisch begast wird, in solchem Aus- mass, dass die von Natur aus ein negatives Potential aufweisende elektrische Ladung der organischen Kolloid partikeln in der gesamten Abwassermenge wenigstens annähernd kompensiert wird. PATENT CLAIM I A method for improving the performance of a mechanical-biological wastewater purification system which has a primary clarification basin serving for mechanical purification of the wastewater, characterized in that at least part of the raw wastewater is treated with a positively ionized gas or gas mixture before it enters the primary clarification basin is fumigated to such an extent that the electrical charge of the organic colloid particles, which naturally has a negative potential, is at least approximately compensated in the total amount of waste water. UNTERANSPRÜCHE 1. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekenn zeichnet, dass die Begasung des Abwassers mit ionisier ter Luft oder mit ionisiertem Sauerstoff erfolgt. 2. Verfahren nach Patentanspruch 1 oder Unteran spruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das ionisierte Gas oder Gasgemisch mit dem Abwasser innig gemischt wird, während dieses in turbulenter Strömung durch ein Leitungsstück mit geschlossenem Querschnitt hindurch geleitet wird. 3. SUBClaims 1. The method according to claim I, characterized in that the fumigation of the wastewater takes place with ionized air or with ionized oxygen. 2. The method according to claim 1 or Unteran claim 1, characterized in that the ionized gas or gas mixture is intimately mixed with the wastewater while this is passed in a turbulent flow through a line piece with a closed cross-section. 3. Verfahren nach Unteranspruch 2, dadurch gekenn zeichnet. dass das zu begasende Abwasser unter Druck durch eine Strahlpumpenvorrichtung hindurchgeleitet und das ionisierte Gas oder Gasgemisch durch Injek- torwirkung selbsttätig in die Strahlpumpenvorrichtung eingesaugt wird. 4. Verfahren nach Patentanspruch I oder Unteran spruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dem Abwasser vor seiner Begasung Phosphatfällmittel beigegeben wer den. Method according to dependent claim 2, characterized in that. that the wastewater to be fumigated is passed under pressure through a jet pump device and the ionized gas or gas mixture is automatically sucked into the jet pump device by injector effect. 4. The method according to claim I or sub-claim 1, characterized in that phosphate precipitants are added to the wastewater before it is fumigated. PATENTANSPRUCH Il Einrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in eine Zuleitung (10) zum Vorklärbecken (14) der mechanisch biologischen Abwasserreinigungsanlage eine Strahlpum- penvorrichtung (13) eingeschaltet ist, durch welche wenigstens ein Teil des Abwassers unter Druck hindurch strömt und an deren Saugstutzen (15) ein Gasionisator (16) angeschlossen ist. A device for carrying out the method according to claim 1, characterized in that a jet pump device (13) through which at least part of the wastewater passes under pressure is switched on in a feed line (10) to the primary clarifier (14) of the mechanical biological wastewater treatment plant flows and a gas ionizer (16) is connected to the suction nozzle (15).
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE102004059885A1 (en) * 2004-12-10 2006-06-14 Krones Ag Flotation method for purifying waste water, to remove suspended solids and reduce microbiological and chemical loading, e.g. in bottle washing effluent, using ionized gas for the floation

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