DE102005013702A1 - Wastewater treatment in a sequencing batch reactor comprises interposing short intermediate sedimentation phases outside of the actual sedimentation/decanting phase - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Abwasserbehandlung in mit mindestens einem SB-Reaktor versehenen SBR-Anlagen, (SBR: Sequencing-Batch-Reaktor), bei dem das zu behandelnde Abwasser in den mindestens einen SB-Reaktor gefördert wird, wobei außerhalb der eigentlichen Sedimentations-/Dekantierphase kurze Sedimentationsphasen zwischengeschaltet werdenThe The invention relates to a process for wastewater treatment in at least a SB reactor equipped SBR plants, (SBR: sequencing batch reactor), in which the wastewater to be treated in the at least one SB reactor promoted being, being outside the actual sedimentation / decanting phase short sedimentation phases are interposed
Bei vielen kommunalen, industriellen und gewerblichen Abwasserreinigungsanlagen sind in den letzten Jahrzehnten eine Unzahl von speziellen Verfahrensschritten entwickelt und realisiert worden, um die Auswirkungen auf den Schlammindex gezielt untersuchen zu können. Es ist dabei das vorrangige Ziel, Prozessbedingungen zu bestimmen, unter denen ein stabiler. niedriger Schlammindex erreicht wird.at many municipal, industrial and commercial wastewater treatment plants have been a myriad of special procedural steps in recent decades developed and realized the effects on the mud index to be able to examine specifically. It is the primary goal to determine process conditions, among those a stable one. low sludge index is achieved.
Dieses ist ökonomisch vorteilhaft, da die Höhe des Schlammindexes über die Höhe der betreibbaren Belebtschlammkonzentration und/oder der hydraulischen Durchsatzkapazität entscheidet und somit der entscheidende Parameter für die Anlagengröße der Belebungs- und Nachklärbecken bzw. SB Reaktoren ist.This is economical advantageous as the height the mud index over the height the operable activated sludge concentration and / or the hydraulic Throughput capacity decides and thus the decisive parameter for the plant size of the aeration and secondary clarifier or SB reactors.
In einem SB Reaktor beträgt die Belebtschlammkonzentration z. B. TSR = 5 g/l. Der Schlammindex beträgt ISV = 100 ml/g, das Schlammvolumen SV ergibt sich dann zu 5 g/l × 100 ml/g = 500 ml/l. Das bedeutet, dass nach einer definierten Absetzzeit der Belebtschlamm auf das halbe Reaktorvolumen reduziert worden ist und die andere Hälfte als Klarwasserüberstand vorhanden ist. Bei einem höheren ISV von z.B. 150 ml/g wäre das Schlammvolumen 5 × 150 = 750 ml/l und nur ein Viertel des Reaktorinhaltes könnte als Klarwasser entnommen werden, d.h. die hydraulische Durchsatzkapazität dieses Reaktors mit einem höheren Schlammindex wäre nur halb so groß wie des Reaktors mit dem kleineren Schlammindex.In an SB reactor, the activated sludge concentration is z. B. TS R = 5 g / l. The sludge index is ISV = 100 ml / g, the sludge volume SV is then given as 5 g / l × 100 ml / g = 500 ml / l. This means that after a defined settling time of the activated sludge has been reduced to half the reactor volume and the other half is present as a clear water supernatant. At a higher ISV of, for example, 150 ml / g, the mud volume would be 5x150 = 750 ml / L and only a quarter of the reactor contents could be withdrawn as clear water, ie the hydraulic throughput capacity of this higher mud index reactor would be only half that of Reactor with the smaller mud index.
Außerdem ist ein stabil niedriger Schlammindex ökologisch sehr vorteilhaft, da sich bei hohen Schlammindizes große Probleme wie Schwimm- und Blähschlammbildung ergeben. Diese Schlammfraktionen mit vergleichsweise hohem Schlammindex gelangen oft unkontrolliert in die Vorfluter und verursachen dort erhebliche Gewässerverunreinigungen.Besides that is a stable low sludge index ecologically very beneficial, because at high sludge indices there are big problems like floating and bulking sludge formation result. These sludge fractions with a comparatively high sludge index often arrive in the receiving waters uncontrolled and cause there considerable water pollution.
Zudem führen erhöhte Schlammabtriebe zu entsprechend erhöhten Ablaufkonzentrationen, insbesondere des Abwasserabgabepflichtigen Parameters CSB (: chemischer Sauerstoff-Bedarf). Daraus resultieren dann höhere Abwasserabgabekosten und ggfl. auch Bußgelder.moreover to lead increased Sludge drifts to correspondingly higher effluent concentrations, in particular of the wastewater taxable parameter COD (: chemical Oxygen Demand). This then results in higher wastewater disposal costs and ggfl. also fines.
Je nach Art der gewerblichen Einflüsse können günstige oder ungünstige Auswirkungen auf den Schlammindex auftreten. Beispielsweise wirken sich Weinbauabwässer oft ungünstig aus. Auch niedrigere Schlammalter wirken sich oft ungünstig auf den Schlammindex aus. Betriebsweisen mit Stossweiser Beschickung wirken sich dagegen überwiegend positiv auf den Schlammindex aus.ever by type of commercial influences can favorable or unfavorable Effects on the sludge index occur. For example, they work vineyard wastewater often unfavorable out. Even lower mud ages often have an unfavorable effect the mud index. Operating modes with burst feed In contrast, they predominantly affect positive for the sludge index.
Grundsätzlich gilt aber, dass selbst bei Realisierung vieler oder aller positiven Faktoren auch hohe Schlammindizes resultieren können und manchmal auch niedrige Schlammindizes unter ungünstigen Bedingungen auftreten.Basically but that even when realizing many or all of the positive factors Also high sludge indices can result and sometimes even low Mud indices under unfavorable Conditions occur.
Auch eine Reihe von speziellen Faktoren, wie anaerobe, anoxische und aerobe Selektoren und Zugabe unterschiedlicher Fäll- und Flockungsmittel sind in ihren Auswirkungen auf den Schlammindex untersucht worden. Manchmal wurden positive und manchmal negative Auswirkungen festgestellt. Wiederum konnte in keinem Fall generell positive Auswirkungen festgestellt werden: Was bei vielen Anlagen zu einer Verringerung des Schlammindexes führte, bewirkte bei anderen Anlagen nahezu nichts und wirkte sich bei einigen sogar negativ aus.Also a number of special factors, such as anaerobic, anoxic and aerobic selectors and adding different precipitants and flocculants are been examined in their effects on the sludge index. Sometimes positive and sometimes negative effects were noted. Again, no positive effects were found in any case What: For many plants, a reduction in the sludge index led, effected almost nothing at other facilities and even affected some negative.
Zu den stabilsten positiven Faktoren gehört die Realisierung des feast/famine Prinzips bei SBR Anlagen, leider gibt es allerdings auch hierfür einige großtechnische Gegenbeispiele.To The most stable positive factors include the realization of the feast / famine Principle of SBR systems, unfortunately, there are also some large-scale Counterexamples.
Seit einigen Jahren werden Prozessbedingungen, die zur Entwicklung so genannter aerober granulärer Flocken führt, intensiv untersucht. Hierbei handelt es sich um einen besonderen Typ von Belebtschlamm in SBR Anlagen mit einem extrem geringen Schlammindex von 15-40 ml/g.since some years ago, process conditions are developing that way called aerobic granular Flakes leads, intensively examined. This is a special one Type of activated sludge in SBR plants with an extremely low sludge index from 15-40 ml / g.
Mittlerweile sind hierfür aus ökonomischer Sicht realisierbare Verfahrenstechniken entwickelt worden, die eine recht stabile Belebtschlammpopulation zumindest im Labormaßstab gewährleisten. Die CSB Ablaufkonzentration aus solchen Anlagen ist allerdings unakzeptabel hoch und muss mit nachfolgenden Reinigungsschritten reduziert werden. Diese zu hohen CSB Werte treten immer bei Unterschreitung eines Schlammindexes bei Granulas von ca. 40 ml/g auf.meanwhile are for this from an economic point of view viable process techniques have been developed that a right ensure stable activated sludge population at least on a laboratory scale. However, the COD effluent concentration from such plants is unacceptable high and must be reduced with subsequent cleaning steps. These too high COD values always occur when falling below one Sludge indexes in granules of about 40 ml / g.
Alle obigen Verfahren zielen darauf ab, Prozessbedingungen zu realisieren, die mehr oder weniger indirekt einen positiven Selektionsdruck auf schnell absetzbare Flocken ausüben. Dies gelingt deshalb oft (aber nicht immer), weil der Belebtschlamm aller Anlagen aus einem Gemisch unterschiedlich schnell absetzbarer Flocken besteht. Der gemessene Schlammindex ist daher eine Art Mittelwert über die Flockenstruktur aller Flocken eines Beckens.All of the above methods are aimed at realizing process conditions that more or less indirectly exert positive selection pressure on rapidly settable flakes. This is therefore often (but not always) possible because the activated sludge of all plants consists of a mixture of different quickly deductible flakes. The measured mud index is therefore a kind of means worth about the flake structure of all the flakes of a basin.
Diese Rahmenbedingungen sind in so fern indirekt, als dass bei allen bisher realisierten Formen der Überschussschlammentnahmen aus SBR-Reaktoren
- 1) entweder aus dem vollduchmischten Behälter die Entnahmen erfolgen und somit zwischen den Flockenfraktionen keinerlei Unterscheidung erfolgt oder
- 2) während bzw. am Ende der Sedimentationsphase die Überschussschlammentnahme im Bereich der Reaktorsohle erfolgt und somit tendenziell sogar Fraktionen mit überwiegend guten Absetzeigenschaften entnommen werden.
- 1) either from the vollduchmischten container take the withdrawals and thus no distinction between the flake fractions takes place or
- 2) takes place during or at the end of the sedimentation phase, the excess sludge removal in the reactor bottom and thus tend even fractions are taken with predominantly good Absetzzeigenschaften.
Die die Flockenstruktur bestimmenden Faktoren sind allerdings derart vielfältig und auch in ihrem wechselseitigen Verhalten noch weitgehend unbekannt, so dass immer wieder, auch bei Vorliegen der günstigsten Rahmenbedingungen, die Anlage „umkippt" und innerhalb kurzer Zeit ein hoher Schlammindex entsteht.The however, the factors which determine the floc structure are such diverse and also largely unknown in their mutual behavior, so that again and again, even in the case of the most favorable conditions, the plant "overturned" and within a short time Time a high sludge index arises.
In
der WO 93/04759 und der
Damit wird aller Wahrscheinlichkeit nach ein positiver Einfluss auf den Schlammindex ausgeübt. Allerdings ist die Ausführung einer nahezu Sohl-flächigen Reaktorbeschickung sehr teuer und eine gewisse nicht reaktive Sedimentationszeit (ca. eine Stunde) muss vor Beginn der Beschickung abgewartet werden, damit sich ein ausreichender Klarwasserüberstand ausgebildet hat.In order to will most likely have a positive impact on the Mud index exercised. Indeed is the execution a nearly sole-flat Reactor feed very expensive and some non-reactive sedimentation time (about one hour) must wait before the start of the loading, so that a sufficient clear water supernatant has formed.
In der 10 2005 007 408.1 wird vorgeschlagen, durch eine kontrollierte Beschickung am Beginn der eigentlichen Sedimentationsphase vorwiegend die Niedrig-Schlammindex-Fraktion einem positiven Selektionsdruck auszusetzen.In The 10 2005 007 408.1 is proposed by a controlled Charge at the beginning of the actual sedimentation predominantly the Low-sludge index fraction to a positive selection pressure suspend.
Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, ein Verfahren bereit zu stellen, bei dem im Rahmen aller oder einiger Beschickungen außerhalb der eigentlichen Sedimentationsphase ein direkt positiver Selektionsdruck auf die überwiegend Niedrig-Schlammindex-Fraktion ausgeübt wird, ggf. auch ohne dass gute indirekte Rahmenbedingungen, wie oben beschrieben, vorhanden sind.task It is therefore an object of the invention to provide a method in the context of all or some feeds outside the actual sedimentation a directly positive selection pressure on the predominantly Low-mud index fraction is exercised, possibly without good indirect conditions, as described above, are present.
Die Erfindung wird gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst, die Unteransprüche geben vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens an.The Invention is solved solved by a method having the features of claim 1, the dependent claims advantageous embodiments of the method.
Diese Beschickungen müssen dabei im unteren Reaktorbereich erfolgen und überwiegend in die unteren Schichten (in die der sedimentierende Schlamm hinabfallt) verbleiben bzw. hineingerührt werden.These Must have feeds thereby take place in the lower reactor area and predominantly in the lower layers (in which the sedimenting sludge falls down) remain or be stirred into it.
Im
Gegensatz zum Verfahren nach der
Diese Beschickungen erfolgen daher vorzugsweise an nur einer Stelle im peripheren Bereich der Reaktorsohle in horizontal gleicher Richtung wie die Bewegung des Reaktorinhaltes (die auf Grund des Trägheitsprinzipes der Masse nach Abstellen der Umwälzeinrichtungen noch einige Zeit nachrühren). Der Beginn dieser Zwischensedimentationsphasen erfolgt 10 min vor bis 50 min nach Beginn einer entsprechenden Beschickungsphase im Reaktor und kann bis zum Beginn der nächsten Belüftungsphase andauern.These Feeding therefore preferably takes place at only one point in the peripheral region of the reactor bottom in horizontally same direction like the movement of the reactor contents (which due to the inertial principle the mass after stopping the Umwälzeinrichtungen stir for some time). Of the Beginning of these intermediate sedimentation phases takes place 10 minutes before 50 minutes after the beginning of a corresponding charging phase in the reactor and can until the beginning of the next Ventilation phase persist.
Eine weitere bevorzugte Ausführung der Erfindung erfolgt wie oben beschrieben, allerdings mit mehreren Zuführstellen. Beispielsweise wird die periphere in den Sohlbereich horizontal geführte Beschickungsleitung mit mehreren tangentialen Öffnungen versehen, die gewährleisten, dass der Wasseraustritt überwiegend horizontal in Strömungsrichtung des Reaktorinhaltes erfolgt. Im Vergleich zur ersten Ausführungsvariante kann damit eine deutlich höhere Beschickungsmenge realisiert werden, ohne dass ein Durchbruch in das obere sich bildende Klarwasser erfolgt.A further preferred embodiment The invention is as described above, but with several Supply locations. For example, the peripheral is in the sole area horizontal guided Feed line provided with several tangential openings, which ensure that the water leakage predominantly horizontally in the flow direction the reactor contents. Compared to the first embodiment can thus a significantly higher load be realized without a breakthrough in the upper forming Clear water takes place.
Der Vorteil dieser Verfahrensart besteht somit darin, dass diese spezifische Form der Beschickung unter dem sich absetzendem Schlammvolumen einen Reaktionsraum generiert, bei dem sowohl die Belebtschlammkonzentration als auch die Schmutzfrachtkonzentrationen stark erhöht sind. Dies hat reaktionskinetisch große Vorteile für die entsprechenden Reaktionsgeschwindigkeiten.The advantage of this type of process is therefore that this specific form of the feed generates a reaction space below the settling sludge volume, in which both the activated sludge concentration and the pollutant load concentrations are greatly increased. This reaction kinetic has great advantages for the corresponding reaction rates.
Desweiteren ergeben sich große Vorteile für die Auswirkungen auf die Flockenstruktur: Je höher die Abwasserkonzentrationen sind (analog dem plug flow Prinzip) je positiver sind die Auswirkungen auf den Schlammindex, d.h. die kompakteren Schlammflocken werden positiv selektioniert und es bildet sich ein vergleichsweise geringer Schlammindex.Furthermore arise big Benefits for the Effects on the floc structure: the higher the wastewater concentrations are (analogous to the plug flow principle) the more positive are the effects on the sludge index, i. the more compact mud flakes become positively selected and it forms a comparatively lower Sludge index.
Dieser Vorteil wird noch dadurch verstärkt, dass die sich am schnellsten absetzenden Schlammflocken (d.h. die, die zu einem besonders geringen Schlammindex beitragen) sich im statistischem Mittel im unteren Bereich des Schlammbettes anreichen, in dem Bereich also, in dem das Rohabwasser am geringsten mit dem Reaktorinhalt verdünnt wird. Dadurch werden die am schnellsten absetzenden Schlammflocken am stärksten positiv selektioniert und die Einstellung eines geringen Schlammindexes wird gefördert.This Advantage is reinforced by the fact that the fastest settling mud flakes (i.e. contribute to a particularly low sludge index) in the statistical Apply medium in the lower part of the mud bed, in the area So, in which the raw sewage least with the reactor contents dilute becomes. This will be the fastest settling mud flakes the strongest positively selected and the setting of a low sludge index promoted.
Dieses Verfahren kann auch bei Vorschaltung eines oder mehrerer Pufferbehälter realisiert werden.This Method can also be realized with upstream of one or more buffer tanks.
Ohne vorgeschaltetem Pufferbehälter muss die ganze Zulaufabwassermenge in einen Reaktor gefördert werden. In diesem Fall müssen die Zuführleitung(en) in den/die Reaktor(en) so ausgebildet werden, dass die Beschickungen an sich nicht schon zu einer vollständigen Umwälzung des Reaktorinhaltes führen.Without upstream buffer tank the entire feed effluent has to be pumped into a reactor. In this case, need the supply line (s) in which the reactor (s) are formed so that the feeds not in itself lead to a complete circulation of the reactor contents.
Mit Vorschaltung eines oder mehrerer Pufferbehälter können die Reaktorbeschickungen dagegen nahezu frei gewählt werden weitgehend entkoppelt von den aktuellen Zulaufmengen. Daher können auch die Beschickungen beim Sedimentationsbeginn durch eine entsprechend angepasste Steuerung der Förderung so gestaltet werden, dass keine vollständige Umwälzung erfolgt.With Pre-connection of one or more buffer tanks, the reactor feeds on the other hand almost freely chosen are largely decoupled from the current feed quantities. Therefore can also the feeds at the beginning of sedimentation by a corresponding adapted control of the promotion be designed so that there is no complete revolution.
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DE200510013702 DE102005013702A1 (en) | 2005-03-24 | 2005-03-24 | Wastewater treatment in a sequencing batch reactor comprises interposing short intermediate sedimentation phases outside of the actual sedimentation/decanting phase |
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Citations (1)
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WO2001028935A1 (en) * | 1999-10-19 | 2001-04-26 | Envi-Pur, S.R.O. | Method and device for biologically purifying waste water |
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2005
- 2005-03-24 DE DE200510013702 patent/DE102005013702A1/en not_active Ceased
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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WO2001028935A1 (en) * | 1999-10-19 | 2001-04-26 | Envi-Pur, S.R.O. | Method and device for biologically purifying waste water |
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