Verfahren zur Konzentration biologischer Feststoffe in einem Reaktionssystem sowie biologisches Reaktionssystem zur Ausführung des Verfahrens Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Konzen tration biologischer Feststoffe in einem Reaktionssy stem mit einem biologischen Reaktor, welcher Nähr stoffe für das flüssige, Lebewesen enthaltende Medium des Systems enthält und. in welchem Bedingungen für die metabolische Umwandlung der Nährstoffe aufrecht erhalten werden.
Das erfindungsgemässe Verfahren ist dadurch ge kennzeichnet, dass eine Strömung des Mediums mit den Lebewesen entlang einer Seite einer teildurchlässi gen Membran geführt wird, welche zum Zurückhalten der Lebewesen an der betreffenden Seite der Membran geeignet ist, jedoch den Durchgang der Trägerflüssig keit gestattet, wodurch die Strömung des Mediums konzentriert wird, worauf mindestens ein Teil des kon zentrierten Mediums in den Reaktor rückgeführt wird, derart, dass dauernd die Strömung des Mediums der konzentrierenden Wirkung der Membran unterzogen wird.
Das erfindungsgemässe biologische Reaktionssy stem zur Ausführung des Verfahrens ist gekennzeich net durch einen Reaktor mit einem flüssigen, Lebewe sen enthaltenden Medium zur metabolischen Umwand lung von Nährstoffen, in Kombination mit einem Trennorgan mit einer teildurchlässigen Membran, die für die Trägerflüssigkeit des Mediums durchlässig, jedoch für die Lebewesen undurchlässig ist, sowie mit einem Umwälzorgan zur Umwälzung des Mediums aus dem Reaktor zum Trennorgan und zurück.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein neu artiges Verfahren sowie ein neuartiges System zur Aus führung biologischer Reaktionen in flüssigen Medien unter Verwendung von teildurchlässigen Membranen zur Trennung der biologischen Lebewesen von der Trägerflüssigkeit. Die Erfindung findet insbesondere Anwendung bei Verfahren und Systemen, die zur Be handlung von Abwässern und industriellen Abfallflüs sigkeiten dienen.
Biologische Reaktionssysteme wurden bisher zur Behandlung von Abwässern verwendet, z. B. aktivierte Schlammsysteme, bei welchen aerobe Lebewesen als Mittel zur Durchführung der metabolischen Umwand lung dienen. Derartige Systeme sind jedoch durch wenig wirksame oder nachteilige Arbeitsbedingungen beschränkt, welche durch ein Trennorgan zur Tren nung der Phasen gegeben sind, normalerweise ein Klärbecken. In diesem werden die Feststoffe, d. h. die biologischen Lebewesen mit den absorbierten Nähr stoffen aus dem Abwasser vom ausströmenden Wasser getrennt.
Klärbecken der für die Behandlung von Abwässern geeigneten Grössen können einen Zufluss mit einer maximalen Konzentration von Feststoffen im Bereich von 0,5 bis 1 % verarbeiten, und die meisten der soge- nannten sekundären Klärbecken in Anlagen mit akti viertem Schlamm arbeiten bei einer Zufuhr mit einem Gehalt von 0,3 bis 0,5 % an Feststoffen.
Um diese starke Verdünnung des eingespeisten Mediums zu er reichen, werden Vorklärbecken verwendet, welche den Zutritt von leicht absetzbaren Feststoffen aus dem Rohschlamm in das biologische Reaktionssystem ver hindern, und auf diese Weise das sekundäre Klärbek- ken entlasten. Als zusätzliche Massnahme wird das Reaktionssystem mit dem aktivierten Schlamm, wel chem das Medium aus dem Vorklärbecken zugeführt wird, so betrieben, dass eine Anhäufung von biologi schen Feststoffen über den erwähnten maximalen Wert verhindert wird.
Diese Beschränkung der Konzentra tion in den bekannten Systemen mit aktiviertem Schlamm hat eine Reihe von Nachteilen zur Folge. So erfordert der biologische Teil der Anlage grössere Ein- richtungen und/oder kürzere Verweilzeiten. Der aus dem System austretende Schlamm ist stärker verdünnt und hat daher ein grosses Volumen. Es ist ein Vorklär- becken erforderlich, wobei die Anlage grössere Schlammengen liefert, da der primäre Schlamm nicht metabolisiert ist.
Schliesslich besteht eine Tendenz zur Bildung von Ausgangsstoffen schlechterer Qualität, da die Zufuhr von sekundären Klärbecken auf maximalen Werten gehalten wird, um die erwähnten Nachteile auszugleichen. Dabei sind die Klärbecken nicht fähig, Feststoffe auszuscheiden, welche von den Lebewesen nicht metabolisiert oder absorbiert wurden.
Die Erfindung hat die Beseitigung der erwähnten Nachteile der bekannten Reaktionsverfahren und Reaktionssysteme zum Ziel.
Zur Erreichung dieses Zieles sind beim biologi schen Reaktionssystem zwei grundlegende Teile vorge sehen. Der erste Teil ist ein biologischer Reaktor mit einem flüssigen, Lebewesen enthaltenden Medium. Dem Reaktor wird ein Strom von Nährstoffen, z. B. rohes Abwasser zugeführt. Im Falle der Verwendung von aeroben Lebewesen wird ausserdem Sauerstoff zugeführt, um die metabolische Umwandlung der Nährstoffe durch die Lebewesen zu ermöglichen.
Dem biologischen Reaktor wird eine Strömung des Inhaltes entnommen und dem zweiten grundlegenden Teil des Systems, einem Trennorgan mit einer Membran zuge führt. Das Trennorgan enthält eine teildurchlässige Membran mit einer so gewählten Eigenschaft, dass ein Durchgang der Trägerflüssigkeit durch die Membran möglich ist, wobei die Lebewesen des Mediums an einem Durchgang gehindert werden.
Bei der Behandlung von Abwässern ist die Mem bran vorzugsweise so gewählt, dass sie nicht nur die Lebewesen zurückhält, sondern auch schwer biologisch abbaubare organische Nährstoffe mit grossen Molekü len, wodurch genügend Gelegenheit und Zeit für die metabolische Umwandlung dieser Nährstoffe geboten wird. Bei gewissen Behandlungen von Abwässern kann es erwünscht sein, eine Membran zu verwenden, bei welcher die gelösten, nicht biologisch abbaubaren an organischen Stoffe durchgelassen werden. Bei anderen Anwendungsfällen der Erfindung können die Lebewe sen ein wertvolles Produkt bilden, in welchem Falle es erwünscht sein kann, dieses Produkt zur folgenden Trennung durch die Membran durchdringen zu lassen.
Da die Trennvorgänge an der Membran beim er- findungsgemässen Verfahren umgekehrte Osmose und Ultrafiltrierung sind, kann eine Speisung des Trennor ganes unter Druck verwendet werden, wodurch der er forderliche Druckabfall über der Membran gebildet wird. Die Trägerflüssigkeit gelangt durch die Membran und tritt aus dem Trennorgan in der Form einer Aus gangsströmung aus. Die Lebewesen und ein grösserer Teil der Trägerflüssigkeit werden auf der primären Seite der Membran zurückgehalten und treten aus dem Trennorgan als sogenanntes Konzentrat aus.
Dieses Konzentrat wird umgewälzt, um eine weitere Abschei- dung zu ermöglichen. Die Umwälzung erfolgt entweder direkt oder durch den biologischen Reaktor. Dabei wird auch eine Ausscheidung der biologischen Fest stoffe aus dem System vorgesehen, um die Einhaltung der Konzentration an Feststoffen und/oder eine Aus scheidung eines wertvollen Produktes der Lebewesen zu ermöglichen.
Durch die besonderen Eigenschaften von teildurch lässigen Membranen wird die Qualität der Ausgangs strömung nicht durch die Konzentration des dem Trennorgan zugeführten Mediums nachteilig beein- flusst. Es kann daher das biologische Reaktionssystem mit bedeutend höheren Konzentrationen an Feststoffen betrieben werden als dies bisher möglich war. Es kann z. B. dem biologischen Reaktor direkt Rohschlamm zugeführt werden, ohne dass primäre Klärvorrichtun gen notwendig wären.
Auf diese Weise wird eine meta bolische Umwandlung der gesamten Strömung des Abwassers ermöglicht, und die gesamte Menge des er haltenen Schlammes vermindert. Ausserdem sind die dem biologischen Reaktionssystem entnommenen. Fest stoffe höher konzentriert und haben daher ein geringe res Volumen. Zusätzlich sind die Teile des Reaktions systems kleiner, da höhere Konzentrationen an Fest stoffen zulässig sind. Schliesslich enthält die Ausgangs strömung der Anlage keine biologischen Feststoffe, trotz den hohen Konzentrationen an Feststoffen, wobei sie eine besonders hohe Qualität hat, da sie keime Bak terien und keine bekannten Viren enthält. Es ist daher auch keine Chlorierung der Ausgangsströmung vor deren Einführung in ein Gewässer notwendig.
Die Erfindung wird anhand einiger in der Zeich nung schematisch dargestellter Ausführungsbeispiele erläutert. Es zeigen: Fig. 1 ein Schema des erfindungsgemässen Systems mit einem biologischen Reaktor und einem Trennorgan mit einer Membran, die nach dem Prinzip der Ultra- Filtrierung sowie der umgekehrten Osmose arbeitet, Fig.2 ein Schema einer abgeänderten Schaltung des Systems, Fig.3 ein Schema einer weiteren Ausführung der Erfindung,
wobei ein Reaktor verwendet wird, der dem Atmosphärendruck ausgesetzt ist und Fig.4 eine Ausführung, bei welcher ein zweistufi ges Trennorgan zur Trennung der Ausgangsströmung der ersten Stufe des Trennorganes in Fraktionen ver wendet wird.
In der Fig. 1 ist ein mit überdruck arbeitender bio logischer Reaktor 10 dargestellt, welcher einen Inhalt 12 an flüssigem, Lebewesen enthaltendem Medium aufweist. Die Lebewesen werden durch Nährstoffe ge nährt, welche durch eine Pumpe 14 und eine Leitung 16 zugeführt werden. Vorzugsweise ist in der Leitung 16 ein Zerkleinerungsorgan 18 angeordnet, welches der Verminderung der Grösse der im rohen Abwasser ent haltenen Teilchen dient, um einerseits die metabolische Umwandung zu erleichtern und andererseits eine Ver stopfung des Systems, insbesondere im Trennorgan zu verhindern.
In Fällen, wo die im Reaktor enthaltenen Lebewe sen des aeroben Typs sind, ist ein Dispersionsorgan 20 im Reaktor angeordnet, welches an eine geeignete Quelle 22 von Druckluft oder unter Druck stehendem Sauerstoff angeschlossen ist, um den zur metabolischen Umwandlung der Nährstoffe erforderlichen Sauerstoff zu liefern. Der Reaktor ist auch mit einer Entlüftungs leitung 24 versehen, in welcher ein geeignetes Steuer organ, wie z. B. ein Ventil 26 vorgesehen ist, um die Abströmung von Gasen zu ermöglichen.
Dem Reaktor wird ein Teil seines Inhaltes durch eine Leitung 28 entzogen und durch eine Pumpe 30 und eine Speiseleitung 32 einem Membran-Trennorgan 40 zugeführt. Das Trennorgan enthält ein geeignetes Gehäuse 42, welches durch eine oder mehrere teil durchlässige Membranen in einen Einströmteil 46 und einen Ausströmteil 48 getrennt ist.
Die Eigenschaften der Membran 44 sind so gewählt, dass sie eine umge kehrte Osmose sowie eine Trennung durch Ultra-Fil- trierung ausführt, wobei die biologischen Lebewesen an der Einströmseite der Membran zurückgehalten wer den. Da zur Ausführung der umgekehrten Osmose und der Ultra-Filtrierung eine Druckdifferenz über der Membran 44 aufrechterhalten werden muss, so ist an der Ausströmseite der Membran eine perforierte Stütze 45 vorgesehen.
Das Gehäuse 42 ist mit einer Aus- strömleitung 50 versehen, welche an den Ausströmteil 48 angeschlossen ist. Die Trägerflüssigkeit, welche durch die teildurchlässige Membran 44 strömt, wird im Ausströmteil 48 gesammelt und tritt aus dem Trennor gan in der Form einer Ausgangsströmung 52 heraus.
Das Medium, welches auf der Einströmseite der Membran 44 zurückgehalten wird und den grösseren Teil der Trägerflüssigkeit wie auch die Lebewesen ent hält, strömt aus dem Einströmteil 46 in etwas konzen trierter Form in eine Konzentrat-Leitung 54. Die Lei tung 54 führt zurück zur Eingangsseite der Umwälz- pumpe 30, so dass mindestens ein Teil des Konzentra tes direkt wieder durch die Speiseleitung 32 umgewälzt wird und von neuem zur Membran des Trennorganes gelangt.
Zur Aufrechterhaltung der gewünschten Konzen tration an Lebewesen im Reaktor 10 wird ein Teil der gemeinsamen Strömung des Konzentrates und des Mediums aus dem Reaktor nach dem Austritt aus der Umwälzpumpe 30 durch eine Rückleitung 56 in den Reaktor eingeführt. Die Aufteilung der durch die Rückleitung 56 und durch die Speiseleitung 32 strö menden Mengen wird durch Ventile 58 und 60 in den betreffenden Leitungen gesteuert.
Da das dauernde Wachstum der Lebewesen im System das System mit der Zeit mit Feststoffen überla sten könnte, ist eine Entnahmeleitung 62 mit einem Steuerventil 64 vorgesehen, die an den Kreislauf des Trennorganes angeschlossen ist.
Das in der Fig. 2 dargestellte System entspricht im wesentlichen dem System nach der Fig. 1, und es sind die gleichen Teile in beiden Figuren mit gleichen Ber zugszeichen bezeichnet. Die Unterschiede der Systeme nach der Fig. 1 und 2 liegen in der Anordnung der Leitungen. So wird bei der Ausführung nach der Fig. 2 dem Reaktor 10 eine Strömung seines Inhaltes durch eine Leitung 80 entzogen und mittels einer Pumpe 82 durch eine Speiseleitung 84 dem Trennorgan zugeführt.
Ein Teil des Konzentrates, welches den Einströmteil 46 durch eine Konzentratleitung 86 verlässt, wird durch den Reaktor 10 über eine Rückleitung 88 umge wälzt, und zwar mittels einer Umwälzleitung 87. Das Verhältnis der Anteile der Rückleitung und der Um- wälzleitung der Konzentratströmung wird durch Ven tile 90 und 92 gesteuert, die in der Rückleitung 88 und in der Umwälzleitung 87 angeordnet sind.
Das System nach der Fig. 3 entspricht im wesent lichen dem System nach der Fig.2, wobei ebenfalls gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind. Der grundlegende Unterschied zwischen den bei den Anordnungen besteht darin, dass der biologische Reaktor 100 in der Fig. 3 dem atmosphärischen Umge bungsdruck ausgesetzt ist. Der Reaktor 100 enthält einen Inhalt 102 eines flüssigen, Lebewesen enthalten den Mediums. Dem Reaktor werden die Nährstoffe durch eine Speiseleitung 104 zugeführt. Dem Reaktor 100 wird durch eine Leitung 106 eine Strömung seines Inhaltes entnommen und der Druckseite des Systems durch eine Pumpe 108 zugeführt.
Das in der Fig.4 dargestellte System entspricht ebenfalls im wesentlichen dem System nach der Fig. 2, wobei gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen be zeichnet sind. In der Fig.4 ist das Trennorgan 40 jedoch nur die erste Stufe von zwei Trennstufen. Das Trennorgan 40 enthält eine verhältnismässig durchläs sige Membran 120, welche so gewählt ist, dass sie an der Einströmseite die biologischen Lebewesen zurück- hält. Die Membran 120 gestattet den Durchgang nicht nur der Trägerflüssigkeit, sondern auch bestimmter Moleküle, welche kleiner sind als die Lebewesen. So können z.
B. bei der Behandlung von Abwässern diese Moleküle anorganische Nährstoffe oder biologisch nicht abbaubare Stoffe sein, die in der Strömung ent halten sind, welche dem Reaktor zugeführt wird. Diese Moleküle können jedoch auch ein wertvolles Produkt sein, welches durch die metabolische Umwandlung gewonnen wird. In beiden Fällen wird eine Ausgangs strömung 122, welche diese Stoffe enthält, dem Trenn organ 40 entnommen und einem Trennorgan 124 der zweiten Stufe durch eine Pumpe 126 über eine Speise leitung 128 zugeführt. Das Trennorgan 124 enthält eine oder mehrere Membranen 130, eine Stütze 132, eine Ausgangsleitung 134 und eine Konzentratleitung 136.
Die Konzentratleitung 136 führt zurück zur Ein gangsseite einer Umwälzpumpe 126 zur wiederholten Leitung des Konzentrates an der Membran vorbei. Die Membran 130 ist eine verhältnismässig undurchlässige Membran, welche Moleküle der anorganischen Stoffe oder der metabolischen Produkte zurückhält und den Durchgang der Trägerflüssigkeit gestattet. Auf diese Weise wird durch eine wiederholte Umwälzung des dem Trennorgan der zweiten Stufe zugeführten Me & ums eine Konzentration der Ausgangsströmung aus der ersten Stufe erzielt.
Periodisch oder kontinuierlich wird ein Teil dieser konzentrierten Strömung durch eine mit einem Ventil 137 versehene Ausgangsleitung abgelas sen und einer Behandlungsvorrichtung 138 zugeführt, welche aus dem austretenden Konzentrat die Feststoffe ausscheidet und von der Trägerflüssigkeit trennt. So kann z. B. die Vorrichtung 138 auf dem Prinzip der direkten Präzipntation, der Absorptions-Präzipitation, des Ionenaustausches, der Extraktion durch Lösungs mittel oder der Destilation arbeiten. Die getrennten Fraktionen werden der Vorrichtung 138 durch Leitun gen 140 und 142 entfernt.
Als Beispiel wird eine besondere Ausführung des Reaktionssystems nach der Fig.1 beschrieben. Das System ist zur Aufnahme von typischen Abwässern einer Gemeinde bestimmt, die im System direkt behan delt werden. Ein derartiges Abwasser ist eine stark verdünnte wässerige Zusammensetzung mit wenig gelö sten Feststoffen und einem grossen Anteil der Fest stoffe als Suspension im Wasser. Dieses rohe Abwasser wird im Zerkleinerungsorgan 18 behandelt, um zu gewährleisten, dass die Grösse der Teilchen den Wert von 0,8 mm nicht übersteigt und wird darauf in den biologischen Reaktor gepumpt, in welchem im wesent lichen der Druck aufrechterhalten wird, welcher auf der Einströmseite der Membran erforderlich ist und im Bereich von 1,4 bis 7 atü liegt.
Der Reaktor enthält typische, im Wasser befind- liebe aerobe Lebewesen, wie sie in Kläranlagen mit aktiviertem Schlamm verwendet werden. Der Inhalt des Reaktors wird mit einer ausreichenden Menge von Sauerstoff belüftet, um die metabolische Umwandlung der Nährstoffe im Abwasser aufrechtzuerhalten. Die durch die matabolische Umwandlung gebildeten Gase, in erster Reihe C02, entweichen zusammen mit ande ren Abgasen aus dem unter Druck stehenden Reaktor durch die geregelte Entlüftungsleitung 24. Der Reaktor hat eine so gewählte Grösse, und die Entnahme und die Rückströmung sind so gewählt, dass eine Verweil dauer im Reaktor im Bereich von 10 bis 30 Minuten entsteht.
Die Entnahme der biologischen Feststoffe durch die Entnahmeleitung 62 wird so gesteuert, dass im System eine hohe Konzentration der Feststoffe, z. B. 3 % besteht, wobei sich das Belastungsverhältnis von biologischem Sauerstoffbedarf zu den biologischen Feststoffen im Bereich von 0,03 bis 0,3 bewegt.
Die Membran im Trennorgan wurde bei dieser Ausführung so gewält, dass die Grenze der trennenden Grösse im Bereich der Molekulargewichte von 200 bis 400 lag. Eine derartige Membran hält wirksam die Lebewesen sowie alle unabsorbierte oder unmetabo- lisierte organische Moleküle oder suspendierte Teilchen des rohen Abwassers zurück, während sie den Durch gang von Wasser und gelösten anorganischen Stoffen wie z. B. von Salzen gestattet.
Die Trenngrösse der Membran wird vorzugsweise so gewält, dass sie ausrei chend unterhalb der Grösse des zurückgehaltenen Materiales liegt, sowie ausreichend hoch über der Grösse des durch die Membran durchzulassenden Materiales. Auf diese Weise wird eine Verschlechte rung der Strömung durch die Membran durch Verstop fungserscheinungen vermieden.
Was die Strömungsmengen im System betrifft, so kann die dem Reaktor zugeführte Menge an Abwasser mit dem Wert Q bezeichnet werden. Die Strömung in der Rückleitung erfolgt auf Grund der Notwendigkeit, einen Entzug der biologischen Population aus dem Reaktor zu verhindern. Da unter stationären Arbeitbe- dingungen der Entzug aus dem Reaktorsystem die rückgeführte Menge um den Wert 1Q übersteigt und da die in den Reaktor rückgeführte Menge etwas mehr konzentriert ist als die entzogene Menge, so kann eine Verminderung der Population dadurch vermieden wer den, dass die Umwälzung durch den Reaktor derart erhöht wird, dass sie die entzogene Menge von 1Q übersteigt.
Bei dieser als Beispiel dienenden Ausfüh rung der Erfindung hat es sich gezeigt, dass zur Errei chung dieses Zieles eine rückgeführte Menge von 20Q ausreichte. Es beträgt somit die durch die Leitung 28 entzogene Menge 21Q und die Rückströmung in den Reaktor durch die Leitung 56 20Q.
Die Faktoren, welche die erforderlichen Strömungs mengen beeinflussen, ergeben sich aus den Eigen schaften der Membran. Um die ungünstigen Ein flüsse von Ablagerungen zu vermeiden, zu deren Ent stehung an der Oberfläche der Membran bei der Vor beiströmung des Mediums eine Neigung besteht, wird eine turbulente Strömung entlang der Membran bevor zugt. Durch diese wird die Entstehung von Ablagerun gen klein gehalten. Durch hohe Strömungsgeschwindig keiten und die damit zusammenhängenden Turbulen zen entlang der Membran entsteht eine reinigende Wir kung, durch welche die Ablagerung von Feststoffen oder die Entstehung eines Kuchens an der Oberfläche der Membran verhindert wird.
Es muss daher zur Er zielung einer günstigen Funktion der Membran die dem Trennorgan zugeführte Strömungsmenge gegen über der ausströmenden Menge bedeutend grösser sein, z. B. hundertmal so gross bei einem bestimmten Typ und einer bestimmten Anordnung der Membranflächen, im Trennorgan. Da die aus dem Trennorgan ausströ mende Menge unter stationären Verhältnissen im wesentlichen 1Q beträgt, so ist in diesem Falle die Strömungsmenge in der Leitung 32 101Q und die Strö mung des Konzentrates in der Leitung 54100Q.
Die obere Grenze der Strömungsmenge durch das Trennorgan ist durch die Tatsache gegeben, dass die Membranen bei äusserst hohen Geschwindigkeiten durch Erosion beschädigt werden können und/oder dass die Membranen 44 von den Stützen 45 abgeschält werden können. Ausserdem ergibt sich aus dem Gesichtspunkt der erforderlichen Antriebsenergie der Pumpe, dass die Umwälzung durch den Reaktor wie auch die direkte Umwälzung des Konzentrates so klein wie möglich gehalten werden sollen, unter Berücksichtigung der erwähnten Anforderungen an die Strömung.
Wie am besten anhand des Schemas in der Fig. 2 ersichtlich ist, kann das Verhältnis der Rückströmung durch die Lei tung 88 und der direkten Umwälzung durch die Lei tung 87 zwischen den extremen Werten von 100 0/0 Rückführung und 100 % direkte Umwälzung durch eine entsprechende Betätigung der Ventile 90 und 92 eingestellt werden.
Wenn angenommen wird, dass die erwähnten Anforderungen an die Strömung bestimmen, dass die Strömungsmenge durch das Trennorgan min destens 100Q betragen soll und die Rückströmung in dem Reaktor mindestens 20Q, so ergibt sich daraus, dass diese minimalen Werte dadurch erhalten werden, dass die gesamte Menge an Konzentrat von 100Q aus dem Trennorgan in den Reaktor zugeführt wird, ohne eine direkte Umwälzung durch die Leitung 87.
Es kann jedoch eine Verminderung der erforderlichen Pumplei- stung erzielt werden, bei Einhaltung der gewünschen minimalen Strömungsmengen, wenn die Menge von 80Q durch die Leitung 87 direkt umgewälzt wird und nur die Menge von 20Q durch die Leitung 88 in den Reaktor zurückgeführt wird.
Wenn es erwünscht ist, die Konzentration an biolo gischen Feststoffen in der Umwälzleitung des Trennor- ganes zu erhöhen, z. B. als Vorbereitung für die Ent nahme von Feststoffen, so kann das Rückführventil 90 geschlossen werden. Das entspricht einem Schliessen des Ventilei 58 in der Fig. 1, wodurch die gleichen Verhältnisse erzielt werden.
Dadurch wird eine Ent nahme von biologischen Feststoffen aus dem Reaktor erzielt und deren Überführung in die Umwälzleitung des Trennorganes, wodurch die Konzentration an Fest stoffen in dieser Leitung erhöht wird. Bei Anlagen, bei welchen das Volumen der Umwälzleitung des Trennor- ganes klein ist gegenüber dem Volumen des Reaktors, kann eine derartige Konzentration in der Umwälzlei- tung erreicht werden, ohne dass eine entsprechende Verminderung der Konzentration an Lebewesen im Reaktor eintritt.
Bei der als Beispiel angeführten Anlage zur Be handlung von Abwasser ist die Ausgangsströmung aus der Trennvorrichtung von sehr guter Qualität. So ist der biologische Sauerstoffbedarf der entnommenen Flüssigkeit im Grössenbereich von 3 Milligramm pro Liter, der chemische Sauerstoffbedarf im Bereich von 20 Milligramm pro Liter, wobei keine Bakterien und keine bekannten Viren vorhanden sind.
Eine derart gute Qualität der entnommenen Flüssigkeit ist auf die Zurückhaltung der langsam biologisch abbaubaren Moleküle wie auch der Bakterien und Viren durch die Membran zurückzuführen. Die ausströmende Flüssig- keit dieser Qualität ist zur direkten übergabe in Ge wässer ohne eine weitere Behandlung geeignet, so dass sich ein Chlorieren des Wassers von seiner Ableitung erübrigt.
Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass das Trenn organ für eine Arbeit mit sehr hohe Konzentrationen an biologischen Feststoffen geeignet ist. Obwohl im Beispiel eine Konzentration von 3 % an biologischen Feststoffen verwendet wurde, kann:
das Trennorgan mit Konzentrationen von 7 bis 12 % arbeiten. Die Fakto- ren, welche die maximalen Konzentrationen begrenzen, sind eine hohe Viskosität, welche höhere Pumpleistun- gen erfordert und Strömungsprobleme im Trennorgan hervorruft, sowie ein unerwünschtes Zurückhalten des zur Verfügung stehenden Wassers durch den Schlamm.
Mit anderen Worten ausgedrückt, kann die Membran über den maximalen Grenzen der Konzentration dem zugeführten Schlamm nicht mehr wirksam Wasser ent ziehen, trotz dem bestehenden Druckabfall über der Membran.
Die Fähigkeit des Trennorganes mit Membranen zur wirksamen Behandlung der dicken Schlämme mit einer hohen Konzentration an biologischen Feststoffen ist ein wesentlicher Unterschied gegenüber den frühe ren Kläranlagen, in welchen der biologische Reaktor wegen der durch das sekundäre Klärbecken auferlegten Beschränkungen mit einer Konzentration von ungefähr 0,3 bis 0,5 % an Feststoffen betrieben wird. Diese höheren zulässigen Konzentrationen an biologischen Feststoffen haben zur Folge, dass die Grösse des Reak tors vermindert werden kann,
wobei trotzdem die voll ständige Absorption der Nährstoffe im Abwasser durch die Lebewesen im Reaktor erzielt werden kann.
Ein weiterer Vorteil, welcher sich aus der Arbeits weise des Systems bei höheren Konzentrationen an Feststoffen ergibt, besteht darin, dass die periodische Entnahme von überschüssigen biologischen Feststoffen bei höheren Konzentrationen erfolgt. Es hat daher der so erhaltene Schlamm ein bedeutend kleineres Volu men, bezogen auf das Gewicht der Feststoffe, wodurch sich ein Verdickungsvorgang erübrigt, welcher norma lerweise bei den bisherigen Kläranlagen erforderlich ist.
Da schliesslich das Trennorgan bei sehr hohen Konzentrationen an Feststoffen arbeiten kann., entfällt die Notwendigkeit von besonderen Vorkläreinrichtun- gen, die bisher erforderlich waren. Das rohe Abwasser kann dem biologischen Reaktor direkt zugeführt wer den. Das hat nicht nur eine Kapitalersparnis zur Folge, sondern bedeutet auch, dass der gesamte Gehalt an Nährstoffen im rohen Abwasser einer metabolischen Umwandlung unterzogen wird, so dass die gesamte Menge der zu beseitigenden Feststoffe vermindert wird.