DD261142A1

DD261142A1 - PROCESS FOR INCREASING THE PHOSPHATE IMMUNIZATION IN BIOLOGICAL WASTEWATER TREATMENT

Info

Publication number: DD261142A1
Application number: DD87302567A
Authority: DD
Inventors: Isolde Roeske; Christian Prause; Werner Leipold; Dietmar Wunderlich
Original assignee: Projekt Wasserwirtschaft Veb
Priority date: 1987-05-08
Filing date: 1987-05-08
Publication date: 1988-10-19

Abstract

Das Verfahren zur Steigerung der Phosphatelimination bei der biologischen Abwasserbehandlung betrifft die biochemische Behandlung kommunaler, landwirtschaftlicher und naehrstoffhaltiger industrieller Abwaesser unter Verwendung von Belebtschlamm. Das Verfahren besteht darin, dass das Abwasser durch einen Tubularreaktor mit anaerober und aerober Zone geleitet wird. Vom Ende der anaeroben Zone wird phosphathaltiges Abwasser-Belebtschlammgemisch in ein Absetzbecken zur Phasentrennung geleitet. Zur Erzeugung eines Phosphatduengers wird die fluessige Phase mit Kalk gefaellt und die feste Phase in den aeroben Teil des Tubularreaktors eingeleitet. In diesem aeroben Teil erfolgt die vermehrte P-Aufnahme.The process for increasing the elimination of phosphates in biological wastewater treatment relates to the biochemical treatment of municipal, agricultural and nutrient-containing industrial effluents using activated sludge. The process consists in passing the wastewater through a tubular reactor with anaerobic and aerobic zones. From the end of the anaerobic zone, phosphate-containing wastewater activated sludge mixture is passed into a settling tank for phase separation. To produce a Phosphatduengers the liquid phase is filled with lime and the solid phase introduced into the aerobic part of the tubular reactor. In this aerobic part, the increased P uptake takes place.

Description

Verfahren zur Steigerung der Phosphatelimination bei der biologischen AbwasserbehandlungMethod for increasing the elimination of phosphates in biological wastewater treatment

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Die Erfindung betrifft die weitergehende Elimination und Rückgewinnung von Phosphorverbindungen aus biologisch abbaubaren, nährstoffhaltigen kommunalen, industriellen und landwirtschaftlichen Abwässern durch Aufnahme in den Belebtschlamm.The invention relates to the further elimination and recovery of phosphorus compounds from biodegradable, nutrient-containing municipal, industrial and agricultural wastewater by incorporation into the activated sludge.

Charakteristik des bekannten Standes der TechnikCharacteristic of the known state of the art

Die Entwicklung der biologischen P-Elimination läßt sich bis 1967 zurückverfolgen.The development of biological P elimination can be traced back to 1967.

Bei der Verfahrensvariante der Rücklaufschlammbehandlung mit P-Abtrennung (US-PS 3236766) wird der Rücklaufschlamm in einen separaten Reaktor geführt. Unter anaeroben Bedingungen und einem eingestellten pH-Wert von 5-6 wird das Phosphat in das Schlammwasser freigesetzt. Danach erfolgt eine Fest-Flüssigtrennung. Der phosphatarme Schlamm wird als Rücklaufschlamm indie Belebungsstufe zurückgeführt, hier erfolgt dann .die vermehrte P-Aufnahme durch die Poly-P-speichernden Bakterien. Das Schlammwasser wird einer Fällung unterzogen. Nachteilig wirkt sich aus, daß für die Rücklaufschlammbehandlung ein erhebliches Beckenvolumen benötigt wird und außerdem für die pH-Erniedrigung noch Säure zugegeben werden muß. Das im Patent DD 233816 angegebene Verfahren zur biologischen P-Elimination besteht aus 5 Reaktoren. Aus dem ersten anaeroben Reaktor wird ein Teil des Schlammes entnommen und in eine P-Strippeinrichtung eingeleitet und einer Stabilisierung zugeführt. Die vermehrte P-Aufnahme erfolgt in den zwei weiteren Reaktoren. Dieses Verfahren ist in der Verfahrensführung kompliziert und mit einem hohen Bau- und Bedienungsaufwand verbunden.In the process variant of the return sludge treatment with P separation (US Pat. No. 3,236,766), the return sludge is passed into a separate reactor. Under anaerobic conditions and a pH of 5-6, the phosphate is released into the muddy water. Thereafter, a solid-liquid separation takes place. The low-phosphate sludge is recycled as return sludge to the activation stage, here then the increased P uptake by the poly-P-storing bacteria takes place. The muddy water is subjected to precipitation. A disadvantage is that a considerable tank volume is required for the return sludge treatment and, in addition, acid must still be added for the pH reduction. The process for biological P elimination indicated in patent DD 233816 consists of 5 reactors. From the first anaerobic reactor, a portion of the sludge is removed and introduced into a P-stripping device and fed to a stabilization. The increased P uptake occurs in the two other reactors. This method is complicated in the process management and associated with a high construction and operating costs.

-8.5.37- 431190-8.5.37- 431190

Ein weiterer Nachteil des Verfahrens ist, daß der P-arme Schlamm aus dem System über die Stabilisierungsstufe entzogen wird. Eine weitere Möglichkeit der biologischen P-Elimination bezieht sich auf die Entfernung de.s Phosphats ausschließlich mit dem Überschußschlamm. Das Phosphat wird bei der anaeroben-aeroben Verfahrensführung durch die Poly-P-speichernden Bakterien vermehrt aufgenommen (DE-OS 2556737). Bei diesem Verfahren werden immer getrennte Reaktoren benötigt, und in vorhandenen Belebungsanlagen ist die biologische P-Elimination nur nach Umbau möglich .Another disadvantage of the method is that the P-poor sludge is removed from the system via the stabilization stage. Another possibility of biological P elimination relates to the removal of the phosphate exclusively with the excess sludge. The phosphate is increasingly taken up in the anaerobic-aerobic process by the poly-P-storing bacteria (DE-OS 2556737). Separate reactors are always required in this process, and in existing activated sludge plants, biological P elimination is only possible after conversion.

Eine Verfahrensvariante beinhaltet das Patent DD 233814. Die P-Elimination erfolgt hier in einem anaeroben und drei aeroben Reaktoren, außerdem erfolgt eine Aufteilung des Abwassers und des RücklaufSchlammes auf anaeroben und aeroben Reaktor. Ein entscheidender Mangel des o.g. Patentes ist, daß sich sowohl die Aufteilung des Abwassers als auch des RücklaufSchlammes auf anaerobe und aerobe Becken sich sich nachteilig auf die P-Elimination auswirkt. Weiterhin erfordert dieses Verfahren einen erhöhten Bau- und Bedienaufwand. Es kann in vorhandene Belebungsanlagen nicht ohne größere bauliche Veränderung eingeführt werden.A process variant includes the patent DD 233814. The P-elimination takes place here in an anaerobic and three aerobic reactors, also takes place a division of the wastewater and the return sludge on anaerobic and aerobic reactor. A crucial shortcoming of the o.g. It is patented that both the partitioning of sewage and return mud into anaerobic and aerobic basins adversely affects P elimination. Furthermore, this method requires increased construction and operating costs. It can not be introduced into existing activated sludge plants without major structural change.

Ziel der ErfindungObject of the invention

Das Ziel der Erfindung besteht in der Entwicklung eines Verfahrens, daß eine hohe Elimination von P-Verbindungen auch- bei stark veränderter Abwasserzusammensetzung gewährleistet.The object of the invention is the development of a process that ensures a high elimination of P compounds even with greatly altered wastewater composition.

Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu entwickeln, bei dem die Elimination der im zu behandelnden Abwasser gelösten P-Verbindungen mittels Belebtschlamm erfolgt, wobei P-Verbindungen akkumulierende Mikroorganismen Bedingungen unterworfen werden, die zu einer maximalen P-Aufnahme führen. Das Verfahren soll weiterhin eine konstante Phosphatablaufkonzen-The invention has for its object to develop a method in which the elimination of dissolved in the treated wastewater P-compounds is carried out using activated sludge, wherein P-compounds accumulating microorganisms are subjected to conditions that lead to a maximum P uptake. The process should continue to have a constant phosphate effluent concentration.

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tration bei unterschiedlicher Abwasserzusammensetzung gewährleisten.ensure a better solution with different wastewater composition.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, indem das zu reinigende, P-haltige Abwasser im ersten Drittel eines Tubularreaktors bei niedrigem Redoxpotential, d.h. in der anaeroben Zone, mit Rücklaufschlamm versetzt und in der Schwebe gehalten wird. Zur Erhöhung der Speicherkapazität des Belebtschlammes und damit zur Verbesserung der P-Aufnahme durch die P-akkumulier en den Mikroorganismen werden mindestens 10 Ii der Abwasser-Belebtschlamm-Mischung am Ende der sauerstofffreien Zone des Tubularreaktors entnommen und zur Phasentrennung und weiteren Freisetzung von Orthophosphat in ein Absetzbecken eingeleitet. Aus der phofjhatreichen wäßrigen Phase wird durch Fällung mit Kalkhydrat ein wertvoller Mineraldünger gewonnen. Der P-ärmere Schlamm, der eine hohe Affinität für gelöstes Orthophosphat besitzt, wird in die aerobe Zone des Tubularreaktors zurückgeführt. In der aeroben Zone des Tubularreaktors|erfolgt bei Sauerstoffkonzentrationen von 2,0 - 5,0 mg/1, vorzugsweise 2,5 mg/1, die vermehrte Phosphataufnahme durch die Mikroorganismen. Mit diesem Verfahren können auch bei stark schwankendem BSB: P-Verhältnis konstant niedrige P-Ablaufwerte erreicht werden.According to the invention, the object is achieved by adding to the cleaned, P-containing wastewater in the first third of a tubular reactor at low redox potential, ie in the anaerobic zone, with return sludge and kept in suspension. To increase the storage capacity of the activated sludge and thus to improve the P uptake by the P accumulators in the microorganisms, at least 10 μl of the wastewater activated sludge mixture is taken at the end of the oxygen-free zone of the tubular reactor and for phase separation and further release of orthophosphate Settling basin initiated. From the phophyll-rich aqueous phase, a valuable mineral fertilizer is obtained by precipitation with hydrated lime. The P-poorer sludge, which has a high affinity for dissolved orthophosphate, is returned to the aerobic zone of the tubular reactor. In the aerobic zone of the tubular reactor, the increased uptake of phosphate by the microorganisms takes place at oxygen concentrations of 2.0-5.0 mg / l, preferably 2.5 mg / l. With this method, even with strongly fluctuating BOD: P ratio, consistently low P discharge values can be achieved.

Ausführungsbeispielembodiment

10000OmVd kommunales Abwasser sollen nach dem erfindungsgemäßen Verfahren ohne Zugabe von Flockungs- und Fällungsmitteln behandelt werden. Das mechanisch vorgeklärte Abwasser wird am Kopf des Tubularreaktors 1 mit etwa 50000 m³/d Rücklaufschlamm versetzt und durch Eintrag von Luft gemischt. Die Luftzufuhr ist so zu bemessen, daß der Belebtschlamm in der Schwebe gehalten wird und die Sauerstoffkonzentration der wäßrigen Phase praktisch gleich Null ist.10000OmVd municipal wastewater should be treated by the novel process without the addition of flocculants and precipitants. The mechanically pre-clarified wastewater is mixed at the top of the tubular reactor 1 with about 50,000 m ³ / d return sludge and mixed by introducing air. The air supply is such that the activated sludge is kept in suspension and the oxygen concentration of the aqueous phase is virtually zero.

In dieser sauerstofffreien Zone des Tubularreaktors 1, etwa 1/3 der Beckenlänge, erfolgt die Freisetzung von Orthophosphat ausIn this oxygen-free zone of the tubular reactor 1, about 1/3 of the pelvic length, the release of orthophosphate takes place

dem Poly-P-Speicher der Mikroorganismen. Die Aufenthaltszeit der Belebtschlamm-Abwasser-Mischung beträgt in diesem Teil des Tubularreaktors 1 etwa 1,5 h. Am Ende der anaeroben Zone des Tubularreaktors 1 werden in Abhängigkeit vom geforderten P-Gehalt des behandelten Abwassers und vom BSB,-/P-Verhältnis des mechanisch gereinigten Abwassers 15000 ... 30000 m'/d teilgereinigtes Belebtschlamm-Abwasser-Gemisch abgezogen und in ein Absetzbecken 3 eingeleitet. Die Aufenthaltszeit soll darin etwa 1,0 h betragen. Der P-arme, eingedickte Belebtschlamm wird in den Tubularreaktor 1 zurückgeführt und noch in die Übergangszone anaerob/aerob eingespeist. Das phosphatreiche Klarwasser wird in einem kombinierten Flockungs- und Absetzbecken 4 mit Kalkhydrat versetzt. Der Fällungs-pH-Wert soll größer 8,5 betragen, vorteilhafter 9,0. Das sedimentierte Calciumphosphat wird entwässert, und es ist als wertvoller Mineraldünger landwirtschaftlich oder gärtnerisch nutzbar. Der Orthophosphatgehalt der Klarwasserphase liegt in der Regel < 1,0 mg/1. Dieses Klarwasser wird mit dem Ablauf des Nachklärbeckens 2 gemischt und abgeleitet.the poly-P-storage of microorganisms. The residence time of the activated sludge-wastewater mixture is about 1.5 h in this part of the tubular reactor 1. At the end of the anaerobic zone of the tubular reactor 1, depending on the required P content of the treated wastewater and from the BOD, / P ratio of the mechanically purified wastewater, 15,000 to 30,000 m.sup.-1 of partially purified activated sludge-wastewater mixture are withdrawn and concentrated introduced a settling tank 3. The residence time should be about 1.0 h. The P-poor, thickened activated sludge is returned to the tubular reactor 1 and fed into the transition zone anaerobic / aerobic. The phosphate-rich clear water is added to a combined flocculation and sedimentation tank 4 with hydrated lime. The precipitation pH should be greater than 8.5, more preferably 9.0. The sedimented calcium phosphate is dehydrated, and it is useful as a valuable mineral fertilizer agricultural or horticultural. The orthophosphate content of the clear water phase is generally <1.0 mg / l. This clear water is mixed with the drain of the secondary settling tank 2 and discharged.

Im aeroben Teil des Tubularreaktors 1 (zweites und drittes Drittel) erfolgt bei einer Aufenthaltszeit von etwa 3 h die verstärkte Phosphataufnahme. Der Sauerstoffgehalt soll in diesem Teil des Tubularreaktors etwa 2,0 mg/1 betragen. Das Abwasser-Belebtschlamm-Gemisch wird am Ende der aeroben Zone des Tubularreaktors 1 abgezogen und zur Phasentrennung in das Nachklärbecken 2 eingeleitet.In the aerobic part of the tubular reactor 1 (second and third thirds) takes place at a residence time of about 3 hours, the increased phosphate uptake. The oxygen content in this part of the tubular reactor should be about 2.0 mg / l. The wastewater-activated sludge mixture is withdrawn at the end of the aerobic zone of the tubular reactor 1 and introduced into the secondary clarifier 2 for phase separation.

Claims

claims

Process for increasing the elimination of phosphates in biological wastewater treatment, wherein wastewater to be purified in a tubular reactor passes through a first anaerobic zone and an immediately adjacent aerobic zone, characterized in that at least 10 % of the wastewater activated sludge mixture at the end of the oxygen-free zone of the tubular reactor (1) are removed and introduced into a settling tank (3), after which the settled P-poor sludge in the aerobic part of the tubular reactor (1) is fed and the liquid phase is discharged.

Method according to item 1, characterized in that the partially purified wastewater from the sedimentation tank (3) is further treated with hydrated lime in a reactor (4).

Process according to item 1, characterized in that the P-rich sludge water resulting from the excess sludge from tank (2) after anaerobic sludge treatment is conducted to the reactor (4) g e.

Process according to item 1, characterized in that the excess sludge from the secondary clarifier (2) is subjected to a pressure filtration in which P-binding chemicals are added,

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