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.