DD233821A1

DD233821A1 - PROCESS FOR THE BIOLOGICAL TREATMENT OF WATER

Info

Publication number: DD233821A1
Application number: DD26399484A
Authority: DD
Inventors: Peter Ott; Christian Pueschel; Volkmar Peukert
Original assignee: Wassertech Forschung
Priority date: 1984-06-08
Filing date: 1984-06-08
Publication date: 1986-03-12

Abstract

Die Erfindung betrifft die Behandlung von Wasser oder Abwasser mit autotrophen Mikroorganismen, wie z. B. Algen. Aufgabe der Erfindung ist es, den Behandlungsprozess bei wesentlich erhoehter Biomassekonzentration durchzufuehren. Erfindungsgemaess ist dem Reaktionsbecken eine Trenneinrichtung nachgeschaltet, die eine koernige Filterschicht besitzt. In der Trenneinrichtung erfolgt eine Konzentration der ausgespuelten Mikroorganismen, die dann in das Reaktionsbecken rueckgefuehrt werden. Die koernige Filterschicht wird in bestimmten Abstaenden durch ein fahrbares Reinigungsgeraet mechanisch aufgewirbelt, wobei durch die Stroemungsfuehrung eine Ausspuelung der abgelagerten Biomasse erfolgt. Die Erfindung ist vor allem zur Naehrstoffeliminierung ohne zusaetzliche Kohlenstoffquellen bei kurzer Aufenthaltszeit geeignet.The invention relates to the treatment of water or wastewater with autotrophic microorganisms such. Eg algae. The object of the invention is to carry out the treatment process at a significantly increased biomass concentration. According to the invention, the reaction tank is followed by a separation device which has a coarse filter layer. In the separator, a concentration of the flushed microorganisms, which are then returned to the reaction tank. The spherical filter layer is mechanically fluidized at certain intervals by a mobile Reinigungsgeraet, wherein carried out by the Stroemungsfuehrung a flushing of the deposited biomass. The invention is particularly suitable for elimination of nutrients without additional carbon sources in a short residence time.

Description

Field of application of the invention

Die Erfindung betrifft die Behandlung von Wasser mit autotrophen Mikroorganismen, wie z. B. Algen. Sie ist insbesondere zur Nährstoffeliminierung, aber auch zum Abbau organischer Inhaltsstoffe im Wasser oder Abwasser anwendbar.The invention relates to the treatment of water with autotrophic microorganisms, such as. Eg algae. It is particularly applicable for nutrient removal, but also for the degradation of organic ingredients in water or wastewater.

Characteristic of the known technical solutions

Bisher werden in der Wasser- und Abwasserbehandlung zumeist heterotrophe Mikroorganismen zur biologischen Reinigung eingesetzt. Diese besitzen aber den Nachteil, daß sie aus den im Wasser enthaltenen anorganischen Nährstoffen, wie Stickstoff und Phosphor, keine Biomasse synthetisieren können. Die Möglichkeiten zur N- und P-Eliminierung mittels heterotropher Mikroorganismen sind durch das Angebot an organischen Kohlenstoffverbindungen begrenzt. Es ist daher notwendig, bei der Denitrifizierung zusätzliche C-Verbindungen zu dosieren oder das Phosphat auszufällen.So far, heterotrophic microorganisms have been used for biological purification in water and wastewater treatment. However, these have the disadvantage that they can not synthesize biomass from the inorganic nutrients contained in the water, such as nitrogen and phosphorus. The possibilities for N- and P-elimination by heterotrophic microorganisms are limited by the supply of organic carbon compounds. It is therefore necessary to dose in the denitrification additional C compounds or to precipitate the phosphate.

Autotrophe Mikroorganismen werden in der Abwasserbehandlung hauptsächlich in Abwasserteichen eingesetzt. Diese Abwasserteiche eignen sich nur zur Behandlung von relativ geringen Abwassermengen, da die Aufenthaltszeit je nach Konzentration des Abwassers mehrere Tage bis mehrere Monate beträgt. Die Ursache dafür ist darin zu sehen, daß die Konzentration der Mikroorganismen sehr gering ist. Um diesen anfänglich auch bei der Verwendung heterotropher Mikroorganismen vorhandenen Nachteil zu beseitigen, hat man einem für eine Durchflußzeit von wenigen Stunden ausgelegten künstlich belüfteten und umgewälzten Behandlungsbecken ein Absetzbecken nachgeschaltet. Von dort aus erfolgt die Rückführung der Mikroorganismen in das Behandlungsbecken. Diese Möglichkeit der Konzentrationserhöhung eignet sich aber nicht für die autotrophen Mikroorganismen, da sich diese nicht absetzen.Autotrophic microorganisms are used in wastewater treatment mainly in sewage ponds. These wastewater ponds are suitable only for the treatment of relatively small amounts of wastewater, since the residence time depending on the concentration of the wastewater is several days to several months. The reason for this is to be seen in the fact that the concentration of microorganisms is very low. In order to eliminate this disadvantage initially present when using heterotrophic microorganisms, a sedimentation tank has been placed downstream of an artificially ventilated and circulated treatment tank designed for a flow time of a few hours. From there, the return of the microorganisms takes place in the treatment tank. However, this possibility of increasing the concentration is not suitable for the autotrophic microorganisms, since they do not settle.

Object of the invention

Ziel der Erfindung ist die Entwicklung eines Verfahrens, mit dem es möglich ist, bei kurzen Reaktionszeiten einen weitgehenden Abbau besonders der anorganischen Nährstoffe, wie Stickstoff und Phosphor, zu erreichen.The aim of the invention is the development of a process with which it is possible, with short reaction times to achieve a substantial degradation, especially of inorganic nutrients, such as nitrogen and phosphorus.

Explanation of the essence of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu entwickeln, mit dem es möglich ist, autotrophe Mikroorganismen auf eine hohe Biomassekonzentration anzureichern, wobei ein gering konzentriertes Nährmedium, wie Grundwasser, Oberflächenwasser oder Abwasser eingesetzt wird.The invention has for its object to develop a method by which it is possible to enrich autotrophic microorganisms to a high biomass concentration, with a low-concentration nutrient medium, such as groundwater, surface water or wastewater is used.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Wasser in einem Reaktionsbecken mit autotrophen Mikroorganismen unter Einwirkung von Strahlung in Kontakt gebracht wird, das Wasser mit den Mikroorganismen nachfolgend in ein Filterbecken mit einer körnigen Filterschicht geleitet wird und das Wasser durch die körnige Filterschicht filtriert wird, während die konzentrierten Mikroorganismen in das Reaktionsbecken zurückgeführt werden.The object is achieved in that the water is brought into contact with autotrophic microorganisms under the action of radiation in a reaction tank, the water with the microorganisms is subsequently passed into a filter tank with a granular filter layer and the water is filtered through the granular filter layer, while the concentrated microorganisms are returned to the reaction tank.

Es ist weiterhin vorgesehen, daß die körnige Filterschicht in vorbestimmten Abständen innerhalb eines über die Filterfläche bewegten, durch Seitenwände abgeschlossenen Raumes oberflächlich mechanisch aufgewirbelt wird, währenddessen im Bereich die Aufwirbelung eine aufwärts gerichtete Strömung erzeugt wird. Die aufgewirbelten Ablagerungen werden aus dem abgeschlossenen Raum abgezogen und in das Reaktionsbecken und/oder in das Filterbecken eingeleitet.It is further provided that the granular filter layer is superficially mechanically fluidized at predetermined intervals within a moving over the filter surface, closed by side walls space, while in the region of the fluidization an upward flow is generated. The fluidized deposits are withdrawn from the enclosed space and introduced into the reaction tank and / or into the filter tank.

Durch die während des Betriebes der Anlage durchgeführte Regenerierung wird ständig eine hohe Filterleistung erreicht.Due to the regeneration carried out during operation of the system, a high filter performance is constantly achieved.

Die Aufwirbelung der Filterschicht erfolgt in einer Variante durch eine rotierende Walze mit horizontaler Achse, in einer zweiten Variante durch Erzeugung von Schwingungen in der Filterschicht oder in einer dritten Variante durch Einblasen von Gas in die Filterschicht.The fluidization of the filter layer takes place in a variant by a rotating roller with a horizontal axis, in a second variant by generating vibrations in the filter layer or in a third variant by blowing gas into the filter layer.

um Austrag der im oberen Bereich der Filterschicht abgelagerten Stoffe ist es notwendig, während der Aufwirbelung eine ufwärts gerichtete Strömung einzustellen. Zu diesem Zweck wird der Wasserspiegel innerhalb des abgeschlossenen Raumes egenüber dem Wasserspiegel im Filterüberstau abgesenkt. In der bereits gereinigten Zone hinter dem abgeschlossenen Raum rfolgt eine intensive Versickerung. Auf Grund des Druckgradienten wird dieses Wasser durch die Filterschicht in den bgeschlossenen Raum geleitet. Bei hohem Feststoffgehalt im Filterüberstau kann hinter der Aufwirbelungszone auch iststoffarmes Spülwasser infiltriert werden.In order to discharge the deposited in the upper part of the filter layer substances, it is necessary to adjust during the Aufwirbelung an upwardly directed flow. For this purpose, the water level is lowered within the enclosed space egenüber the water level in the filter overflow. In the already cleaned zone behind the closed room an intensive infiltration follows. Due to the pressure gradient, this water is passed through the filter layer in the confined space. At high solids content in the filter overflow can be infiltrated behind the fluidization zone and low-purity rinse water.

ur Abtrennung der Mikroorganismen ist weiterhin vorgesehen, in den Überstauraum der körnigen Filterschicht ein iindisperses Material als Filterhilfsmittel zuzuführen. Dieses besitzt eine höhere Absetzgeschwindigkeit als die abzutrennenden likroorganismen. Demzufolge setzt es sich nach der Aufwirbelung schneller ab und bildet eine Sekundärfilterschicht aus. Im im Bereich des Filterüberstaus eine gleichmäßig hohe Biomassekonzentration zu erreichen, ist es notwendig, den Iberstauraum umzuwälzen. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, diese Umwälzung mit der Aufwirbelung der körnigen ilterschicht zu verbinden.ur separation of the microorganisms is further provided to supply an iindisperses material as a filter aid in the Überstauraum the granular filter layer. This has a higher settling speed than the likroorganismen to be separated. As a result, it settles faster after the fluidization and forms a secondary filter layer. In order to achieve a uniformly high biomass concentration in the area of the filter overflow, it is necessary to circulate the Iberstauraum. According to the invention, this circulation is connected with the fluidization of the granular filter layer.

lUsführungsbeispiellUsführungsbeispiel

lie Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel an Hand der zugehörigen Zeichnung erläutert werden, ibb. 1 zeigt das allgemeine Verfahrensschema, Abb. 2 das Filtrationsbecken mit Regeneriereinrichtung. Js Reaktionsbecken 19 können einfache Beton-oder Erdbecken mit geringem Füllstand verwendet werden. Bei höheren üllständen ist eine Umwälzeinrichtung erforderlich, damit sämtliche Mikroorganismen periodisch dem Licht ausgesetzt /erden. Im Reaktionsbecken wird eine Algensuspension der Gattung Chlorella mit einer Biomassekonzentration von 2,5g/l ehalten. Auf Grund des hohen Biomassegehaltes können kommunale Abwässer in ca. 6h gereinigt werden. Die Jgensuspension wird in das Filterbecken 10 überführt, wo das Wasser durch die körnige Filterschicht 11 filtriert wird. Die Algen /erden dabei auf 10g/l Trockensubstanz eingedickt und in das Reaktionsbecken zurückgeführt.Lie invention will be explained below in an embodiment with reference to the accompanying drawings, ibb. Figure 1 shows the general process scheme, Figure 2 the filtration tank with regenerator. Js reaction tank 19 can be used simple concrete or low-level basins. At higher levels, a recirculation device is required to periodically expose all microorganisms to the light. In the reaction tank an algal suspension of the genus Chlorella with a biomass concentration of 2.5 g / l is maintained. Due to the high biomass content, municipal wastewater can be cleaned in about 6 hours. The suspension of the suspension is transferred to the filter basin 10, where the water is filtered through the granular filter layer 11. The algae / soil thickened to 10 g / l dry matter and returned to the reaction tank.

lie Reinigungseinrichtung für die körnige Filterschicht 11 besteht aus einem Grundrahmen 5 und bewegt sich mittels Laufrädern aufSchienen oder Betonkanten in Beckenlängsrichtung. Die Waschtrommel 1 ist am Grundrahmen 5 befestigt und kann je nach er nötigen Regeneriertiefe (3 bis 25cm) abgesenkt werden. Vom Grundrahmen 5 reichen parallel zu den Schienen 7 eitenwände 14 bis in den Filtersand. Die in Fahrtrichtung rückwärtige Abgrenzung des umschlossenen Arbeitsraumes 8 wird urch einen entstehenden Sandwall gebildet. Die vordere Abdichtung erfolgt mechanisch durch eine Abdichtleiste 9. Die chlammrinne2istam Grundrahmen 5 befestigt. Die Überlaufkante 13 der Schlammrinne 2 ist höhenverstellbar, so daß die rforderliche Ablaufmenge eingestellt werden kann. Die Waschtrommel 1 rotiert mit einer Drehzahl von 30 bis 40 U/min, /ährend sich das ganze Gerät mit 0,25 bis 0,42 m/in vorwärts bewegt. Der Schlammwasseraustrag beträgt 60 bis 100 l/min, ezogen auf 1 m Waschtrommel. Hinter dem umschlossenen Arbeitsraum 8 befindet sich ein unten offener Behälter 3 für die ipülwasserzuführung.Cleaning device for the granular filter layer 11 consists of a base frame 5 and moves by means of wheels on rails or concrete edges in the basin longitudinal direction. The washing drum 1 is attached to the base frame 5 and can be lowered depending on the necessary depth of regeneration (3 to 25cm). From the base frame 5 extend parallel to the rails 7 side walls 14 to the filter sand. The rearward in the direction of travel demarcation of the enclosed working space 8 is formed by a resulting sandwall. The front seal is made mechanically by a sealing strip 9. The chimney channel 2 is fixed to the base frame 5. The overflow edge 13 of the sludge channel 2 is adjustable in height, so that the rforderliche effluent amount can be adjusted. The washing drum 1 rotates at a speed of 30 to 40 rpm, while the whole apparatus moves forward at 0.25 to 0.42 m / min. The sludge water discharge is 60 to 100 l / min, drawn on 1 m washing drum. Behind the enclosed working space 8 is a bottom open container 3 for the ipülwasserzuführung.

Js Spülwasser wird vorgereinigtes Abwasser verwendet. Durch den erhöhten Wasserstand im Spülwasserbehälter 3 wird im ;ereich der Waschtrommel 1 in der Filterschicht 11 eine aufwärts gerichtete Strömung erzeugt, wodurch die abgelagerten eststoffe ausgetragen werden.Js rinse water is used pre-treated wastewater. Due to the increased water level in the rinsing water container 3, an upward flow is produced in the region of the washing drum 1 in the filter layer 11, as a result of which the deposited solids are discharged.

Claims

Invention claim:

A process for the biological treatment of water in which the water is contacted with autotrophic microorganisms under the action of radiation and then separated, characterized in that the water with the autotrophic microorganisms in a reaction tank (19) is brought into contact, the Water with the microorganisms is subsequently passed into a filter tank (10) with a granular filter layer (11), the water is filtered through the granular filter layer (11) and the concentrated microorganisms are returned to the reaction tank (19).

2. The method according to item 1, characterized in that the granular filter layer {11) at a predetermined intervals within a moving over the filter surface, by side walls (14) closed space (8) is superficially mechanically fluidized, while in the field of fluidization (1) an upward flow is generated and the fluidized solids are withdrawn from the sealed space (8) and at least partially returned to the surge tank (18) and introduced into the reaction tank (19) and / or the filter basin (10).

3. The method according to item 2, characterized in that the Aufwirbelung within the closed space (8) by a rotating roller (1) takes place with a horizontal axis.

4. The method according to item 2, characterized in that the Aufwirbelung within the closed space (1) by generating vibrations in the filter layer (11).

5. The method according to item 2, characterized in that the Aufwirbelung within the closed space (8) by blowing gas into the filter layer (11).

6. The method according to item 2, characterized in that the upward flow in the granular filter layer (11) is generated by lowering the liquid level within the closed space (8) relative to the surrounding liquid level.

7. The method according to item 2, characterized in that the upward flow in the granular filter layer (11) by adjusting an increased liquid level in the region (3) is generated in addition to the Aufwirbelung.

8. The method according to item!, Characterized in that in the Überstauraum (18) of the granular filter layer (11) a finely dispersed material (17) is introduced, which has a higher sedimentation than the microorganisms to be separated.

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