DD299957A5

DD299957A5 - PROCESS FOR BIOCHEMICAL PROCESSING OF WATER

Info

Publication number: DD299957A5
Application number: DD339083A
Authority: DD
Original assignee: Preussag Ag
Priority date: 1989-03-25
Filing date: 1990-03-26
Publication date: 1992-05-14
Also published as: DE3909980C2; ES2057231T3; DE3909980A1; EP0389958B1; ATE106367T1; EP0389958A1

Abstract

In the process, the untreated water is passed through a bed (2) of a buoyant, granular support material, which acts as a support and growth surface for the microorganisms. During the biological degradation process, the interstitial spaces in the support material fill with biomass, which is removed at intervals with the aid of a washing process. To increase the efficiency of the washing process, support material is removed beforehand from the bed (2) with the aid of a jet pump (11), separated from the biomass and subsequently, together with the separated biomass, returned to the untreated water side of the bed. <IMAGE>

Description

Hierzu 1 Seite ZeichnungFor this 1 page drawing

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur biochemischen Aufbereitung von Wasser, insbesondere zur Denitrifikation von nitrathaltigem Wasser, bei dem das Rohwasser über ein Bett aus einem insbesondere schwimmfähigen, körnigen Trägermaterial geleitet wird, das den Mikroorganismen als Träger bzw. Bewuchsfläche dient.The invention relates to a method for the biochemical treatment of water, in particular for the denitrification of nitrate-containing water, in which the raw water is passed over a bed of a particular buoyant, granular support material, which serves the microorganisms as a carrier or vegetation area.

Bei einem aus der DE-PS 2549415 bekannten Verfahren zur Denitrifikation von nitrathaltigem Wasser werden als Trägermaterial für die Mikroorganismen Kugeln aus Schaumpolystyrol verwendet, die in einem Reaktor ein schwimmendes Festbett mit ausreichend großen Zwischenräumen für das hindurchströmende Wasser bilden. Da bei der biologischen Abbautätigkeit sich ständig Mikroorganismen neu bilden, füllen sich die Zwischenräume zunehmend mit Biomasse, bis schließlich der Wasserdurchfluß behindert wird. Um die Biomasse zu entfernen, wird in Abständen ein Spülvorgang durchgeführt, bei dem aus einem über dem Reaktor angeordneten Reservoir ein kurzer, schneller Spülstoß auf das Festbett einwirkt, der die Kunststof'kugein auseinandöueiSi und in dar, Zwischenräumen angesammelte Biomasse stoßartig entfernt. Das Spülwasser wird in eir. jm Sammelbecken aufgefangen und nach Abtrennung der Biomasse in das Reservoir für einen neuen Spülvorgang zurückgeleitet. Um der Gefahr vorzubeugen, daß die Biomasse zwischen den einzelnen Spülphasen mit den Kunststoffkugeln verklebt und das Festbett verstopft, ist bei dem bekannten Verfahren weiterhin vorgesehen, daß dem Rohwasserstrom beim Durchlauf durch das schwimmende Festbett ein Teilstrom von bereits denitrifiziertem Wasser beigemengt wird. Durch die auf diese Weise erhöhte Strömungsgeschwindigkeit und Turbulenz im Reaktorbett solion Verstopfungserscheinungen vermieden und die Spülabstände verlängert werden. Obwohl sich das bekannte Verfahren in der Praxis bewährt hat, wird jedoch noch als unbefriedigend angesehen, daß es in der untersten Schicht des Festbetts aufgrund der dort besonders hohen biologischen Aktivität zu einem Zusammenwachsen von Trägermaterial und Biomasse kommen kann und dadurch die Wirksamkeit des Spülvorgangs beeinträchtigt wird. ,In one known from DE-PS 2549415 method for denitrification of nitrate-containing water are used as carrier material for the microorganisms balls of foam polystyrene, which form a floating fixed bed in a reactor with sufficiently large spaces for the water flowing through. Since biodegradation is constantly being re-established during biodegradation, the interstitial spaces are increasingly filled with biomass until finally the water flow is impeded. In order to remove the biomass, a rinsing operation is carried out at intervals, in which acts from a reservoir disposed above the reactor, a short, rapid flushing impact on the fixed bed, which abruptly removes the Kunststof'kugein auseinandöueiSi and in , interstitial biomass. The rinse water is in eir. collected in the collection basin and returned after separation of the biomass in the reservoir for a new flushing process. In order to prevent the risk that the biomass between the individual rinsing phases bonded to the plastic balls and the fixed bed clogged, it is further provided in the known method that the raw water flow is passed through a passage of the floating fixed bed a partial flow of already denitrified water. By thus increased flow velocity and turbulence in the reactor bed solion clogging phenomena avoided and the rinsing intervals are extended. Although the known method has been proven in practice, however, it is still considered unsatisfactory that in the lowest layer of the fixed bed due to the particularly high biological activity there may come together of carrier material and biomass and thereby the effectiveness of the rinsing process is impaired , .

Aufgabe der Erfindung ist es, die Spüleigenschaft des Verfahrens der eingangs genannten Art zu verbessern und eine intensivere, räumliche Ausnutzung des schwimmenden Festbetts durch die prozeßrelevanten Mikroorganismen zu erreichen. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß aus einem Bereich des Betts Trägermaterial kontinuierlich oder diskontinuierlich abgezogen, von Biomasse getrennt und dem Festbett mit dem Rohwasser wieder zugeführt wird. Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird das Trägermaterial des Betts kontinuierlich umgewälzt und dadurch in Bewegung gehalten. Gleichzeitig werden die Körner bei der Umwälzung von einem Teil der Biomasse getrennt, so daß ein Zusammenbacken größerer Einheiten wirksam vermieden wird. Die Schicht auf der Rohwasserseite des Betts erfährt durch dasThe object of the invention is to improve the rinsing property of the method of the type mentioned and to achieve a more intensive, spatial utilization of the floating fixed bed by the process-relevant microorganisms. According to the invention, this object is achieved in that withdrawn from a region of the bed carrier material continuously or discontinuously, separated from biomass and fed back to the fixed bed with the raw water. The inventive method, the support material of the bed is continuously circulated and thereby kept in motion. At the same time, the grains are separated during the circulation of a part of the biomass, so that a caking of larger units is effectively avoided. The layer on the raw water side of the bed experiences through the

zurückgeführte Material eine ständige Umlagerung, so daß sie nicht mehr verwachsen oder zusammenwachsen kann. Die einzelnen Materialschichten wandern durch die Umwälzung In dem Bett, beispielsweise von unten nach oben und bewirken auf diese Weise eine gleichmäßigere Verteilung der aktiven Biomasse innerhalb des Betts, so daß das Volumen des Betts wesentlich besser ausgenutzt werden kann. Während bei einem ruhenden Festbett die Nährstoffkonzentration und damit dio Aktivität dor Biomasse in Durchflußrichiung abnimmt, läßt sich mit dem erfindungsgemäßen Vorfahre η eine weitgehend gleichmaßige Aktivität über die gesamte Fließstrecke des Betts erzielen. Das Abtrennen der Biomasse von der abgezogenen Trägermasse bewirkt schließlich eine Vorreinigung und Auflockerung des Betts, wodurch der Austrag der Biomasse bei der Spülung wesentlich verbessert wird. Die Spülvorgänge können daher verkürzt und die Spülabstände verlängert werden. In einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, daß die von dem abgezogenen Trägermaterial abgetrennte Biomasse auf dia Rohwasserseite des Bette zurückgeführt wird. Durch diese Maßnahme bleibt der Verfahrensablauf einfach und die Gefahr eines zu hohen Biomasseaustrags und einer damit verbundenen Minderung der biologischen Aktivität wird vermieden.returned material a permanent rearrangement, so that they can no longer grow together or grow together. The individual layers of material migrate through the circulation in the bed, for example from bottom to top, and thus bring about a more even distribution of the active biomass within the bed, so that the volume of the bed can be utilized much better. While the nutrient concentration and thus the activity of the biomass in the flow direction decreases with a stationary fixed bed, a substantially uniform activity over the entire flow path of the bed can be achieved with the ancestor η according to the invention. The separation of the biomass from the withdrawn carrier mass finally causes a pre-cleaning and loosening of the bed, whereby the discharge of the biomass is significantly improved in the flushing. The flushing operations can therefore be shortened and the flushing intervals can be extended. In a further embodiment of the method according to the invention it is provided that the biomass separated from the withdrawn carrier material is returned to the raw water side of the bed. By this measure, the process remains simple and the risk of excessive biomass discharge and associated reduction of biological activity is avoided.

Erfindungsgemäß wird weiterhin vorgeschlagen, daß das Abziehen und Zurückführen des Trägermaterials mit Hilfe einer Strahlpumpe erfolgt. Bei der Förderung durch eine Strahlpumpe werden die mit Biomasse behafteten Körner sehr stark durchwirbelt und an den Rohrleitungswänden sowie aneinander gerieben, wobei ein großer 1 eil der an den Körnern haftenden Biomasse abgetrennt wird. Es bedarf daher keiner zusätzlichen Trennmaßnahmen. Andererseits sind die Beanspruchungen der Körner, beispielsweise in Form von Kugeln aus Schaumpolystyrol, nicht so erheblich, daß sie zerstört oder beschädigt werden. Beim Verfahren der eingangs genannten Art, bei dem dem Rohwasserstrom ein Teilstrom des aufbereiteten Wassers beigemengt wird, wird zur Verwirklichung des erfindungsgemäßen Verfahrens weiterhin vorgeschlagen, den Toilstrom des aufbereiteten Wassers zum Antrieb der Strahlpumpe zu verwenden. Ist eine solche Teilstromrückführung nicht vorgesehen, so kann die Strahlpumpe vorteilhaft durch den Rohwasserstrom angetrieben werden. Eine höhere Umwälzrate an Trägermaterial läßt sich erfindungsgemäß erreichen, indem der Druckseite der Strahlpumpe der Rohwasserstrom und ein Teilstrom des aufbereiteten Wassers zugeführt werden.According to the invention, it is further proposed that the removal and return of the carrier material take place with the aid of a jet pump. When pumped by a jet pump, the biomass-prone grains are very heavily swirled and rubbed against the pipe walls as well as against each other, with a large portion of the biomass adhering to the grains being separated. It therefore requires no additional separation measures. On the other hand, the stresses of the grains, for example in the form of foamed polystyrene balls, are not so significant that they are destroyed or damaged. In the method of the type mentioned, in which the raw water flow is added to a partial stream of the treated water is also proposed for the realization of the method according to the invention, to use the Toilstrom of the treated water to drive the jet pump. If such a partial flow return is not provided, the jet pump can advantageously be driven by the raw water flow. A higher circulation rate of carrier material can be achieved according to the invention by supplying the raw water stream and a partial stream of the treated water to the pressure side of the jet pump.

Nach einem weiteren Vorschlag des erfindungsgemäßen Verfahrens kann das Abziehen, Reinigen und Zurückführen von Trägermaterial auch mit Hilfe einer anderen geeigneten Pumpe, beispielsweise einer Freistrompumpe, erfolgen. Entscheidend ist allein, daß das Trägermaterial die Pumpe ungehindert passieren kann und daß in der Pumpe eine ausreichende Verwirbelung und Scherbeanspruchung auftritt, um Trägermaterial und Biomasse voneinander zu trennon.According to a further proposal of the method according to the invention, the removal, cleaning and recycling of carrier material can also take place with the aid of another suitable pump, for example a free-flow pump. The only thing that matters is that the carrier material can pass through the pump unhindered and that in the pump sufficient turbulence and shear stress occurs to trennon carrier material and biomass from each other.

Neben der Reinigung von Trägermaterial für Biomasse bei biochemischen Prozessen sieht das erfindungsgomäße Verfahren weiterhin vor, körniges Filtermaterial von Wasseraufbereitungsanlagen dadurch zu reinigen, daß eine Teilmenge des Filtermaterials mit einem Teilwasserstrom aus dem Filterbehälter vorzugsweise mit einer Strahlpumpe oder einer Freistrompumpe abgepumpt und auf der Eingangsseite in den Filterbnhälter zurückgeführt wird. Hierbei werden von den Körnern des Filtermaterial Niederschläge und Inkrustationen abgetrennt, so daß sie durch einen Wasch- oder Spülvorgang leicht entfernt werden können.In addition to the purification of carrier material for biomass in biochemical processes erfindungsgomäße method also purifies granular filter material of water treatment plants in that a subset of the filter material with a partial water flow from the filter tank preferably pumped with a jet pump or a free-flow pump and on the input side in the Filterbnhälter is returned. In this case, precipitates and incrustations are separated from the grains of the filter material, so that they can be easily removed by a washing or rinsing process.

Zur Unterstützung des Reinigungsvorgangs kann nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung das abgezogene Träger- oder Filtermaterial von einem Hochdruck-Wasserstrahl beaufschlagt werden. Weiterhin kann vorgesehen sein, daß ein Hochdruck-Wasserstrahl auf die Saugöffnung der Abzugleitung für das Träger- oder Filtermaterial gerichtet ist, um ein Zusetzen der Saugöffnung zu vermeiden.To assist the cleaning process, the withdrawn carrier or filter material can be acted upon by a high-pressure water jet according to a further proposal of the invention. Furthermore, it can be provided that a high-pressure water jet is directed to the suction opening of the discharge line for the carrier or filter material in order to avoid clogging of the suction opening.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die Zeichnung zeigt einen zylindrischen Reaktor 1 zur Denitrifikation von nitrathaltigem Wasser für eine Trinkwasserversorgungsanlage. In dem Reaktor 1 befindet sich ein ca. 2,5m hohes, schwimmendes Festbett 2, bestehend aus mit Mikroorganismen behafteten Kunststoff kugeln, deren Dichte geringer ist als die des Wassers. Das Festbett 2 wird nach oben durch einen Düsenbodan 3 begrenzt, der die Kunststoffkugeln zurückhält und eine gleichmäßige Verteilung des Wasserstroms bewirkt. An dem Spülwasserauslaufstutzen 5 befindet sich ein Anschlußstutzen 6, durch den das mit Nährstoffen versetzte Rohwasser kontinuierlich in den Reaktor 1 geleitet wird. Ein Verteiler 4 vor dem Spülwasserauslaufstutzen 5 sorgt für eine gleichmäßige Verteilung des Rohwasserstroms über den Strömungsquerschnitt des Reaktors 1. Das Rohwasser durchströmt in aufsteigender Richtung das Festbett 2, wobei es von Nitrat befreit wird, und wird über den Düsenboden 3 als Klarwasser über eine Leitung 7 aus dem Systom abgeleitet. Ein Teilstrom des Klarwassers wird von einer Rezirkulationspumpe 8 über eine Leitung 9 in den Reaktor 1 zurückgeführt. Die Leitung 9 ist über einen Anschlußstutzen 10 ebenfalls an den Spülwasserauslaufstutzen S angeschlossen. Zwischen der Rezirkulationspumpe 8 und dem Anschlußstutzen 10 ist in der Leitung 9 eine Strahlpumpe 11 angeordnet, deren Treibdüse mit der Druckseite der Rezirkulationspumpe 8 und deren Diffusor mit dem Anschlußstutzen 10 verbunden ist. Von der Saugseite der Strahlpumpe 11 führt eine Leitung 12 in den Reaktor 1, wc sie mit einem Saugstutzen 13 im oberen Teil etwa in v)r Mitte des Festbetts 2 endet. Auf diese Weise wird von der Strahlpumpe 11 kontinuierlich Festbettmaterial mit der da. an haftenden Biomasse durch die Rohrleitung 12 abgesaugt und nach Durchströmen der Strahlpumnpe 11 zusammen mit dem zurückgeführten Klarwasser auf der Rohwasserseite dem Reaktor 1 wieder zugeführt. Hierbei wird beim Durchströmen der Rohrleitung 12 und vor allem innerhalb der Strahlpumpe 11 an dem Festbettmaterial haftende Biomasse abgetrennt. Nach dem erneuten Eintritt in den Reaktor 1 lagern sich die mehr oder weniger stark von Biomasse gereinigten Kunststoffkugeln aufgrund ihrer geringen Dichte rasch an der Unterseite des Festbetts wieder an, während die abgetrennten Biomassepartikel vom Fostbettmaterial festgehalten werden, wobei keine stiuxen Bindungen zwischen ihnen und dem Festbettmaterial auftreten.The invention will be explained in more detail with reference to an embodiment shown in the drawing. The drawing shows a cylindrical reactor 1 for denitrification of nitrate-containing water for a drinking water supply system. In the reactor 1 is a 2.5 m high, floating fixed bed 2, consisting of microorganisms plastic balls whose density is lower than that of the water. The fixed bed 2 is bounded above by a Düsenbodan 3, which retains the plastic balls and causes a uniform distribution of the water flow. At the Spülwasserauslaufstutzen 5 is a connection piece 6, through which the nutrient-added raw water is continuously passed into the reactor 1. A distributor 4 in front of the rinse water outlet connection 5 ensures a uniform distribution of the raw water flow over the flow cross section of the reactor 1. The raw water flows through the fixed bed 2 in the ascending direction, being freed from nitrate, and is discharged via the nozzle base 3 as clear water via a line 7 derived from the Systom. A partial stream of the clear water is returned by a recirculation pump 8 via a line 9 in the reactor 1. The line 9 is also connected via a connecting piece 10 to the Spülwasserauslaufstutzen S. Between the recirculation pump 8 and the connecting piece 10, a jet pump 11 is arranged in the line 9, the motive nozzle is connected to the pressure side of the recirculation pump 8 and the diffuser with the connecting piece 10. From the suction side of the jet pump 11, a line 12 leads into the reactor 1, wc it ends with a suction nozzle 13 in the upper part approximately in v) r middle of the fixed bed 2. In this way, from the jet pump 11 continuously fixed bed material with the there. sucked on adherent biomass through the pipe 12 and fed back to the reactor 1 after flowing through the Strahlpumnpe 11 together with the recirculated clear water on the raw water side. In this case, biomass adhering to the solid bed material is separated during the flow through the pipeline 12 and above all within the jet pump 11. After re-entry into the reactor 1, the more or less biomass-cleaned plastic balls re-accumulate rapidly on the underside of the packed bed due to their low density, while the separated biomass particles are trapped by the Fostbett material, with no stiuxen bonds between them and the fixed bed material occur.

Beim Spülvorgang wird durch eine Öffnung 14 im Deckelboden des Reaktors 1 aus einem nicht dargestellten Reservoir eine Spülwassermenge stoßartig auf das schwimmende Festben 2 geleitet, wobei das Trägermaterial durcheinandergewirbelt und ein Teil der Biomasse gelöst und ausgetragen wird. Auch die bereits abgetrennte und sedimentierte Biomasse wird bei diesem Vorgang aus dem Reaktor entfernt. Über den Spülwasserauslaufstutzen 5 gelangt das Spülwasser in ein Auffangbecken 15, von wo es nach Abtrennung der Biomasse in'den Aufbereitungsprozeß eingospeist werden kann.During the rinsing process, an amount of flushing water is jetted onto the floating body 2 through an opening 14 in the bottom of the reactor 1 from a reservoir, not shown, whereby the carrier material is jumbled and part of the biomass is dissolved and discharged. The already separated and sedimented biomass is removed from the reactor in this process. About the Spülwasserauslaufstutzen 5 the rinse water passes into a catch basin 15, from where it can be eingospeist after separation of the biomass in'den treatment process.

Claims

1. A process for the biochemical treatment of water, in particular for the denitrification of nitrate-containing water, in which the raw water is passed through a bed of a particular buoyant, granular support material, which serves the microorganisms as a carrier or vegetation area, characterized in that from one area of the bed (2) carrier material withdrawn continuously or discontinuously, separated from biomass and fed back to the bed with the raw water.

2. The method according to claim 1, characterized in that the separated from the withdrawn carrier material biomass is returned to the raw water side of the bed.

3. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the removal, cleaning and recycling of the carrier material by means of a jet pump (11).

4. The method of claim 3, wherein the raw water stream, a partial stream of the treated water is added, characterized in that the jet pump (11) by the partial flow (9) of the treated water is driven.

5. The method according to claim 3, characterized in that the jet pump (11) is driven by the raw water flow.

6. The method according to claims 4 and 5, characterized in that the jet pump (11) is driven by the raw water flow and a partial flow of the treated water.

7. Method h one of claims 1 or 2, characterized in that the removal, cleaning and recycling of the carrier material by means of a free-flow pump.

8. A process for the purification of granular carrier or filter material of a water treatment plant, characterized in that a portion of the carrier or filter material is pumped with a partial water flow from the reactor or the filter vessel, preferably with a jet pump or a free-flow pump and connect · .d in the reactor or the filter container is returned on the input side.

9. The method according to any preceding claim, characterized in that the withdrawn carrier or filter material is acted upon by a high-pressure water jet.

10, Method according to claim 9, characterized in that the high-pressure water jet is directed to the suction opening (13) of the discharge line (12) for the carrier or filter material.