BESCHREIBUNG
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Rückgewinnung eines fliessfähigen Trägermaterials, auf dem in biologischen Reaktoren zur Reinigung von Abwässern den biologischen Abbau bewirkende Mikroorganismen angesiedelt sind, wobei ein Gemisch aus Biomasse und Trägermaterial aus dem Reaktor abgezogen und mindestens teilweise in Biomasse und Trägermaterial getrennt wird, ehe das Trägermaterial in den Reaktor zurückgeführt wird.
Es ist bekannt, dass der Einsatz von Trägermatenalien, wie zum Beispiel gekörnter Aktivkohle, in biologischen Abwasser Reinigungsanlagen sowohl unter aeroben als auch unter anaeroben Milieubedingungen einerseits die biologische Reinigungsleistung des Abbaus organischer Substanzen verbessert und andererseits zu einer Erhöhung der Stabilität des Systems bei Belastungsschwankungen bezüglich Schmutzfracht, Änderung der Zusammensetzung der Verunreinigungen des Abwassers und zeitweisem oder permanentem Auftreten von toxischen Abwas serinhaltsstoffen beiträgt.
In den Reaktoren derartiger Abwasser-Reinigungsanlagen wird jedoch als Folge der mikrobiellen Aktivität laufend zusätzliche Biomasse erzeugt, die aus dem Reaktor als Überschussschlamm abgeführt werden muss. Beim Einsatz von fliessfähigem Trägermaterial würde nun beim Abzug des Überschussschlammes auch jeweils ein Teil des relativ teuren Trägermaterials aus dem Reaktor und damit aus der Anlage entfernt, das dann durch Zugabe neuen Trägermaterials ersetzt werden müsste.
Für die Regenerierungund Zurückführung des Trägermaterials ist daher ein Verfahren bekannt (DE-OS 3523 844), bei dem das Gemisch aus Trägermaterial und Biomasse in einer Waschflüssigkeit - durch Begasen und/oder Rühren erzeugten - Turbulenzen ausgesetzt wird, wobei ein Teil derBiomasse aus dem Trägermaterial in die Waschflüssigkeit übergeht. In einer weiteren Trennvorrichtung wird dann ein Teil der Biomasse aus der Waschflüssigkeit ausgetragen, ehe diese das Trägermaterial in den Reaktor zurückfördert.
Dieses bekannte Verfahren ist sowohl anlageseitig als auch vom Betrieb her aufwendig. So bedarf es zusätzlicher Installationen für die Bereitstellung und Rückführung der Waschflüssigkeit; weiterhin wird dem Reaktor dabei mehr Biomasse entzogen als dem aus dem System zu entfernenden Überschuss entspricht.
Ein Teil dieser Biomasse muss daher wiederum in den Reaktor zurückgeführt werden.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zu schaffen, mit dem die Regenerierung und Rückführung von Trägermaterialien vereinfacht wird.
Erfindungsgemäss wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass dem Reaktor Biomasse, vermischt mit Trägermaterial, ausschliesslich in dem erzeugten Überschuss entsprechender Menge entzogen und einer Inaktivierungsbehandlung unterzogen wird, bevor unter Ausnutzung unterschiedlicher spezifischer Gewichte und/oder Teilchengrössen die Trennung und die Rückführung des Trägermaterials erfolgen.
Bei dem neuen Verfahren wird ausschliesslich der Überschussschlamm - und das ihn tragende Trägermaterial - aus dem Reaktor entfernt; in diesem abgezogenen Schlamm wird die Biomasse durch die Inaktivierungsbehandlung zumindest teilweise abgetötet, wodurch die Haftfähigkeit des Schlammes an dem Trägermaterial erheblich vermindert wird. Daher reichen die im allgemeinen vorhandenen Dichteunterschiede aus, um die Feststoffe der abgestorbenen Biomasse von dem Trägermaterial in einer Trennvorrichtung, wies. B. einem Hydrozyklon, einem Zentrifugaldekanter oder einem Lamellenabscheider, voneinander zu trennen und das so regenerierte Trägermaterial in den Reaktor zurückzuführen.
Bei auf anaerober Basis arbeitenden Reaktoren kann die Inaktivierung auf einfache Weise durch eine Begasung mit Luft durchgeführt werden; in aeroben Anlagen haben sich Gemische aus Luft und bioziden Gasen oder Dämpfen, wie zum Beispiel Chlor, Chlordioxid oder Äthylenoxid als Begasungsmittel bewährt. Es ist jedoch auch möglich, dem abgezogenen Überschuss an Biomasse eine Inaktivierungsflüssigkeit, beispielsweise chlorhaltiges Wasser, beizumischen.
Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels im Zusammenhang mit der Zeichnung näher erläutert:
Die einzige Figur zeigt schematisch einen Bioreaktor einer biologischen Abwasser-Reinigungsstufe und die für die Regenerierung des Trägermaterials notwendigen Anlagenteile.
Der in seiner Konstruktion beispielsweise aus der EP-A 182955 bekannte, für eine anaerobeBehandlungdes Abwassers vorgesehene Bioreaktor 1, in den zur Trennung des gereinigten Abwassers von den Feststoffen-Biomasse und Trägermaterial Lamellenabscheider 2 integriert sind, wird zu behandelndes Roh Abwasser über eine Leitung 3 zugeführt. Das behandelte gereinigte Abwasser wird aus dem Reaktor 1 durch eine Leitung 4 weggeführt. Der Reaktor 1 enthält als Trägermaterial für die Biomasse körnige Aktivkohle in einer Menge von beispielsweise 4 kg/m3 mit einem mittleren Korndurchmesser von 0,7 mm.
Zur Durchführung des erfindungsgemässenVerfahrens verbindet eine weitere Leitung 5 den Ringraum 6, in dem die Lamellenabscheider 2 angeordnet sind, mit einem Begasungsbecken 7 für die Aufnahme des dem Reaktor 1 entzogenen Gemisches aus Überschuss an Biomasse und Trägermaterial. Im Becken 7, in dem eine Belüftung des anaeroben Uberschusses an Biomasse erfolgt, ist als Begasungseinrichtung ein Rohrbelüfter 8 angeordnet. Dieser ist an eine nicht dargestellte Druckluftquelle angeschlossen, mit der ein Energieeintrag von 15 bis 30 W/ m3 in das Becken 7 erfolgt, wofür eine Leerrohrgeschwindigkeit des Rohrbelüfters 8 von 0,05 bis 0,1 m/sec aufrechterhalten wird.
Für den Transport des Überschusses mit der inaktivierten Biomasse und dem Trägermaterial aus dem Becken 7 in eine Trennvorrichtung 10 ist eine Pumpe 9 in einer Leitung 16 vorhanden. In dem gezeigten Beispiel besteht die Trennvorrichtung 10 in einem Hydrozyklon; in diesem wird die relativ leichte Biomasse als wässriger Schlamm über den Oberlauf 11 abgezogen und aus der Anlage weg einer nicht gezeigten Schlammbehandlung oder einer Deponie zugeführt.
Unter dem Unterlauf des Zyklons 10 ist ein Becken 13 für das schwere Trägermaterial vorgesehen, dessen Konzentration in dem Zyklon 10 auf das 4- bis Sfache der Konzentration in der Zulaufleitung 16 eingedickt worden ist. Das Becken 13 ist über eine mit einer Pumpe 14versehene Leitung 15 mit dem Reaktor 1 beziehungsweise seiiiem Rohwasserzulauf verbunden.
In dem Reaktor 1 fallen - nach dem Anfahren bei stabilen Betriebszuständen - täglich etwa 660 kg Überschuss an Biomasse an, wovon 50% über den Reinwasser -Ablauf 4 aus dem Bioreaktor 1 ausfliesst. Im Reaktor 1 befindet sich in diesem Fall ein Biomasse-Trägermaterial-Gemisch von 12 kg/m3, welches aus 4 kg/m3 Aktivkohle und 8 kg/m3 Biomasse besteht. Um den im Reaktor 1 verbliebenen Überschuss von täglich 330 kg zu entsorgen, werden daher täglich 45 m3 Überschuss an Biomasse dem Reaktor 1 entzogen und in das Becken 7 überführt, das ein Fassungsvermögen von etwa 70 m3 hat.
Der Überschuss wird in diesem Becken 7 mittels des Rohrbelüfters 8, der auch für eine Zwangsumwälzung des Inhaltes sorgt, 30 min einer intensiven Belüftung unterzogen, wobei ein Energieeintrag in der angegebenen Grösse erfolgt. Die Pumpe 9 fördert den Überschuss anschliessend zu dem Hydrozyklon 10, in dem Biomasse und Trägermaterial voneinander getrennt werden. Der Oberlauf 11 des Hydrozyklons 10, der etwa 30 m3 beträgt, wird einer nicht weiter dargestellten Schlammentwässerung zugeführt, während der Unterlauf 12 mit dem weitgehend von der Biomasse befreiten Trägermaterial zunächst ins Becken 13 gelangt; aus diesem fördert die Pumpe 14 das Trägermaterial in den Bioreaktor 1 zurück.
Auf diese Weise kann der Verlust an Trägermaterial bei dem notwendigen Entfernen des Überschusses an Biomasse auf etwa 1% pro Jahr reduziert werden.
DESCRIPTION
The invention relates to a process for recovering a flowable carrier material on which microorganisms causing biodegradation are located in biological reactors for cleaning waste water, a mixture of biomass and carrier material being drawn off from the reactor and being at least partially separated into biomass and carrier material before the carrier material is returned to the reactor.
It is known that the use of carrier materials, such as granular activated carbon, in biological wastewater treatment plants, both under aerobic and under anaerobic environmental conditions, on the one hand improves the biological cleaning performance of the degradation of organic substances and on the other hand increases the stability of the system in the event of load fluctuations with regard to dirt load , Changes in the composition of the contaminants in the wastewater and temporary or permanent occurrence of toxic wastewater ingredients.
However, as a result of the microbial activity, additional biomass is continuously generated in the reactors of such wastewater treatment plants, which has to be removed from the reactor as excess sludge. If flowable carrier material was used, a part of the relatively expensive carrier material would then also be removed from the reactor and thus from the plant when the excess sludge was removed, which would then have to be replaced by adding new carrier material.
A process is therefore known for the regeneration and recycling of the carrier material (DE-OS 3523 844), in which the mixture of carrier material and biomass in a washing liquid - caused by gassing and / or stirring - is exposed to turbulence, part of the biomass coming from the carrier material passes into the washing liquid. A part of the biomass is then discharged from the washing liquid in a further separating device before it feeds the carrier material back into the reactor.
This known method is complex both on the plant side and in terms of operation. Additional installations for the supply and return of the washing liquid are required; furthermore, more biomass is withdrawn from the reactor than corresponds to the excess to be removed from the system.
Part of this biomass must therefore be returned to the reactor.
The object of the invention is to provide a method with which the regeneration and recycling of carrier materials is simplified.
According to the invention, this object is achieved in that biomass, mixed with carrier material, is withdrawn exclusively in the excess produced in a corresponding amount and subjected to an inactivation treatment before the carrier material is separated and recycled using different specific weights and / or particle sizes.
In the new process, only the excess sludge - and the carrier material carrying it - are removed from the reactor; in this withdrawn sludge, the biomass is at least partially killed by the inactivation treatment, as a result of which the adherence of the sludge to the carrier material is considerably reduced. Therefore, the density differences generally present are sufficient to point the solids of the dead biomass from the carrier material in a separator. B. a hydrocyclone, a centrifugal decanter or a lamella separator, and to separate the regenerated carrier material back into the reactor.
In the case of anaerobic-based reactors, the inactivation can be carried out in a simple manner by gassing with air; In aerobic plants, mixtures of air and biocidal gases or vapors, such as chlorine, chlorine dioxide or ethylene oxide, have proven themselves as fumigants. However, it is also possible to add an inactivating liquid, for example chlorine-containing water, to the excess biomass withdrawn.
The invention is explained in more detail below using an exemplary embodiment in conjunction with the drawing:
The single figure shows schematically a bioreactor of a biological wastewater purification stage and the plant parts necessary for the regeneration of the carrier material.
The bioreactor 1 known in its construction, for example from EP-A 182955, intended for anaerobic treatment of the wastewater, in which lamella separators 2 are integrated to separate the cleaned wastewater from the solid biomass and carrier material, raw water to be treated is fed via a line 3 . The treated cleaned wastewater is led out of the reactor 1 through a line 4. The reactor 1 contains, as carrier material for the biomass, granular activated carbon in an amount of, for example, 4 kg / m3 with an average grain diameter of 0.7 mm.
To carry out the method according to the invention, a further line 5 connects the annular space 6, in which the lamella separators 2 are arranged, to a gassing basin 7 for receiving the mixture of excess biomass and carrier material withdrawn from the reactor 1. In the basin 7, in which the anaerobic excess of biomass is aerated, a pipe aerator 8 is arranged as the gassing device. This is connected to a compressed air source, not shown, with which an energy input of 15 to 30 W / m3 takes place in the basin 7, for which an empty tube speed of the tube aerator 8 of 0.05 to 0.1 m / sec is maintained.
A pump 9 is provided in a line 16 for the transport of the excess with the inactivated biomass and the carrier material from the basin 7 into a separating device 10. In the example shown, the separation device 10 consists of a hydrocyclone; in this, the relatively light biomass is withdrawn as an aqueous sludge via the upper course 11 and fed away from the plant to a sludge treatment (not shown) or to a landfill.
Under the underflow of the cyclone 10, a basin 13 is provided for the heavy carrier material, the concentration of which in the cyclone 10 has been thickened to 4 to 5 times the concentration in the feed line 16. The basin 13 is connected to the reactor 1 or its raw water inlet via a line 15 provided with a pump 14.
In the reactor 1, about 660 kg of excess biomass accumulates daily after starting up in stable operating conditions, of which 50% flows out of the bioreactor 1 via the pure water drain 4. In this case, reactor 1 contains a biomass / carrier material mixture of 12 kg / m3, which consists of 4 kg / m3 activated carbon and 8 kg / m3 biomass. In order to dispose of the excess of 330 kg remaining in reactor 1 every day, 45 m3 of excess biomass are therefore withdrawn from reactor 1 and transferred to basin 7, which has a capacity of approximately 70 m3.
The excess is subjected to intensive ventilation in this basin 7 by means of the tube aerator 8, which also ensures forced circulation of the contents, for 30 minutes, with an energy input of the size specified. The pump 9 then conveys the excess to the hydrocyclone 10, in which biomass and carrier material are separated from one another. The upper course 11 of the hydrocyclone 10, which is approximately 30 m3, is fed to a sludge dewatering, not shown, while the lower course 12 with the carrier material largely freed from the biomass first reaches the basin 13; from this the pump 14 feeds the carrier material back into the bioreactor 1.
In this way, the loss of carrier material when the excess biomass has to be removed can be reduced to approximately 1% per year.