DE1517644A1 - Verfahren zur Stickstoff- und Phosphor-Eliminierung aus Abwaessern oder Ablaeufen der mechanisch-biologischen Klaeranlagen oder der biologischen Klaeranlagen - Google Patents

Description

• Vr:rlaii2en zur @tic@sto:f-ä°ospllor-ElimirLi@:r13nE aus Ab-wassern oäer Ab1üufen d^r mcciian.isch-bioloiSenen Klära@ilagen oder der biologischen Kläranlagen. Die mecaanisch-biologischen oder biologischen Kläranlagen zur heinijung kommunaler oder industrieller Ab@G,sser sind nicht genügend wirksam,wenn als Vorfluter dienende Gewässer vor der Butrophierung bewahrt werden sollen oder der Trophiegrad zur'tW gesetzt werden muß. Die die Eutroprlierung verursachenden Nährsalze( f- und TI-haltige Verbindungen)in den Abwässern vierden höchstens zu 40*'-,im allgemeinen jedoch etwa nur zu 2596 in den biologischen Kläranlagen zurückgnhalten,während etwa 75;ö mit den Äbläufen der biologischen Eläranlagen in die als Vorfluter benutzten Gewässer f ließen, in denen sie durch :Förderung des rflanzenwaciastums die sogenannte Sekundärverunreinigung der Gewässer verursachen.
• lri. solchen 's,llen ist die lyachschaltung einer dritten A.einigungsstufe zur Eliminierung der f- und L-Verbindungen un.erläßlich.Gleichviel ob P oder N der eigentlich begrenzende stof(Linimumfaktor)in einem Vorfluter ist,in der Mehrzahl der 'älle müssen erfindungsgemäß beide hoffe aus den Abläuen der hlararaa.agen abgeschieden werden,wenn mit einem sichtoaren Erfolg uei der Bereinigung der Gewässer in absehbarer geit gerechnet werden so11.Ab"esehen davon,a,daß in den Algen gespeicherter rhos2hor nach ihrem Absterben schnell frei wird,der für die Entwicklung mehrerer neuer Algengenerationen selbst in einem phosphorfreien Medium ausreicht,und daß auf dem Bodengrund der Gewässer gespeicherte Nährsalze lagern,die z.-u.durch anaerobe Zersetzungsvorgänge gelöst und damit für das Pflanzenwachstum mobilisiert werden können,bleibt die N stoifanreiaherung der Zuflüsse eines Gewässers durch die intensivierte Düngung in der Landwirtschaft bestehen.Schließlich aber sielt das günstige E:2-Verhältnis für die rflanzen eine entscheidende Rolle.Das günstige N:2-Verhältnis für Grünalgen, (icenedesmus) kann mit 10:1 angenommen werdem.r'ür Algenspeciee dieser physiologischen Ansprüche würde die P-Eliminierung a1-, !ein @iirkungsvoll sein.Algengruppen dagegen,wie z.B.Blaualgen u,.r jattung lüicrocjstis, begnügen sich mit einem li:r-Verhältriiö vun 1u0:1 bzw. 70 :1 , d, h, der (-Bedarf, bezogen auf die gleiciie !x-men.ge,liegt um eine Zehnerpotenz niedriger.dürde nur f allein aus den Abläufen der Kläranlagen eliminiert und damit nur der 2-Spiegel eines Gewässers weitgehend abgesenkt werden, wogegen der N-Jpiegel unverändert bleibtgmüssen die Blaualgen mit ihrem geringeren 2-Bedarf in den Vorteil zu den Grünalgen mit dem höhEeen .-.bedarf gelangen und diese überwuchern.Eine iaiassenentfaltung der Taualgen hätte aber für ein Gewässer sehr ernste Auswirkungen u.a.auch auf die Geruchs- und Geschmacksbildung des Wassers.Die Absenkung des N-Spiegels ist somit ebenso wichtig für ein Gewässer wie die des P-Spiegels; hieraus ergibt sich die hotwendigkeit,P und N gleichzeitig

  aus den Abläufen der Kläranlagen zu eliminieren, da@aucb#durch

  die AbsenkungVdes 1d-Spiegels im Wasser alle Algengattungen als

  Verbraucher von gebundenem N unabhängig von ihrem P-Edarf in ihrer Vermehrung gehemmt werden, Bisher hat man aber je nach dem festgestellten wirksamen Minimumfaktor entweder r oder N aus den Abläufen der biologischen Reinigungsanlagen zu eliminieren versucht in dem Glauben,daß dadurch der Trophiegrad schnell begrenzt werden kann.Die gleich zeitige Eliminierung von P u n d E ist für überflüssig gehalten worden.
• für die L-Eliminierung aus den iibläufen der biologischen klärarllagen ist das ächnell-Denitrilikationsverfahren ("Gesundheitsingenieur" 83(1962),333-334)entwickelt worden und für die P-Eliminierung unabhängig davon die chemische Fällung mit Al-uminiumsulfat,@`errisulfat,Kupfersulfat,Kalk,wobei die Adsozption an die Hydroxyd-Flocken eine Holle spielt. Erfindungsgemäß läßt sich die biologische Denitrifikation mit der chemischen P-Fällung vorteilhaft zu einem Verfahrensgang verbinden und damit soweit vereinf achen, daß eine volksqirtschaftlich vertretbare und wirtschaftlich sinnvolle Lösung erzielt wird.
• Die Phosphorverbindungen in den jibwässern bestehen im allgemeinen aus Orthophosphaten,deren Löslichkeit durch die Galeiumionenkonzentration und durch den pH-dert beeinflußt wird.Bei Gegenwart von z.B. 80 mg Ca"/Liter und bei einem pH von 9 verbleiben von 50 mg P04"° 5 mg, in Lösung,während bei einem pH von 11 durch 40 mg Caw' /Liter von 6 mg YU4"' nur 0,6 mg in Lösung bleiben.Der pti Wert der Abläufe steigt u.a. in dem Maße an,in dem 00, durch Luft aus den Abwässern z.B.durch das belebtschlammverfahren ausgetrieben wird.beim Durchblasen von 1 Liter Luft durch 1 Liter kohlensäurehaltiges Wasser wird etwa die hälfte der vorhandenen Kohlensäure ausgetrieben.Die Eli minierung der in den Abläufen der Kläranlagen verbliebenen löslichen Phosphate wird daher am wirkungsvollsten in stark alkalischem Iaedium durchgeführt,wodurch der Verbrauch an Fällungsmitteln(xluminiumsulfat) herabgeminaert wird.xbla;ule aer i'ropfkörper oder der belebtschlammanlagen mit ihrem Gehalt an oxydierenden Bestandteilen (Nitrate) reagieren nicht alkalisch(Hedoxpotential # 200 bis .I.600 mV) und erschweren somit die Fällung der rhosphate. Werden aber solche Abläufe der biologischen Schnell-Denitrifi.

  kation unterzogenovird ein PH von 7,22 bzw.ein Hedoxpotential

  von 7,22 erzielt,durch die günstige Voraussetzungen für die

  r-r`D.iminierung geschaffen werden.viese Bedingungen werden sehr vorteilhaft noch dadurch verbessert.daß das. aus der De-

  nitrifikation ablaufende, bis zu 20Q asthaltende hohabwasser\

  Mischwasser in einem haehoxydationsbecken belüftet wird und dabei G02 ausgetrieben wird,wodurch das pH ansteigt und die P-Fällung bei Herabsetzung der erforderlichen Menge an Fällungsmittel erleichtert wird.
• Erfindungsgemäß wird die P-Eliminierung durch chemische Fällung mit Aluminiumsulfat oder anderen Fällunösmitteln während der Nachoxydation in dem Nüchoxydationsbecken durchgeführt.Iüßt oder ohne Vorbehandlung des denitrifizierten Mischwassers mit kalk wird es mit Aluminiumsulfat oder dgl. behandelt,wobei belüftet wird,und die 2hosphate werden unter Adsorption auf den Hydroxydflocken der Metalle bei erleichterten Bedingungen abgeschieden.Hierdurch werden erhebliche Mengen an fällungsmitteln eingespart.Die I'ällung wird in einem nachmeschalteten Klärbehälter entfernt oder aber durch

  die Umgestaltung de97iÜ@@Skationsbeckens zu einem .flotatior£

  becken in verdickter Form unmittelbar abgezogengwobei gleichzeitig die Sinkstoffe mit entfernt werden.Durch diese Maßnahmen wird der Ablauf aus den biologischen Kläranlagen nicht nur zu über 80p des Ammonium-Stickstoffs des Rohabwassers denitrifiziert,sondern auch bis etwa 0,1 mg P je Liter Abwasser von löslichen Phosphorsalzen befreit*ohne daß ein besonderer apparativer Aufwand erforderlich wird.Das Flotationsve> fahren bietet den Vorteil,daß in dem Flotationsbecken einerseits die hachoxydatifln und andererseits die Flotation des ausgeflockten Aluminiumsulfates mit Hilfe von mit Luft unter Überdruck gesättigtem,auß der Denitrifikation ablaufendem Mischwasser oder aber unter Vakuum betrieben werden kann.vie Luft-'lockenmischung einschließlich anderer suspendierter Körper steigt an die OberflLche,von wo sie je nach der Länge der Verweilzeit in mehr oder weniger verdickter form abgezogen wird,während die geklärte 1!'lüssigkeit vom Boden des -bekkens abgezogen wird.An und für sich reicht eine Verweilzeit von 2-u iüinuten #,'ux lrlotierung,vesodorieruri,@, Klärung und Mine. 'ralisierung des aus der :Uenitriiil-ation ublaufenden @yas,@Pr;@ Die -Vorteile im'Yergleich zu einer getrennt voneinande4durehigeführten U- und P-Eliminierung sind offensichtlich.Dureh die ,Zusammenziehung zu einem Verfahrensgang findet die P-Abseheidung in dem alkalischen Igedium des denitrifizieiten Mischwassers statt,und berücksichtigt man dabei die Beziehungen zwischen der P04"'-Löslichkeit und dem pH-dert und der 0aj'-Ionenkonzentration sowie die Tatsacheydal3 Calcium zu den im Abwasser üblich vorkommenden Bestahdteilen in wechselnden Mengen gehörtgso wird dadroh erkls.rlich,daß der Bedarf an l,ällungemitteln, z.B.Aluminiumsulfat wesentlich herabgesetzt wird; ist die Ua-Ionenkonzentration im Abwasser zu niedrig,kann kalk zugesetzt roerden,Die Belüftung zur Nachoxydation des Mischwassers bei b-Eliminierung dient zur Austreibung der kohlense,uae und aur Flotation oder umgekehrt.bchliezlich verringert sich der anlagebedarf.
• .*Lne beiägelsmälsige Ausführung der &findung ergibt sich aus folgender Darstellung.Das Rohabwasser in der Zusammensetzung: LSB5= 350 mg/l,supendierte r'eststoffe= 3(-)0 mg/1.,i#iiLmoniak-Stickstoff= 4.U mg/l,org,ätickstoff= 1V mg/1,Ürthophosphat als

  .L-04= ;#cr mg/l,wird in gekannter veiso in einer Belebtschlamm-

  anlage oehando1t;hierbei @.--rden etwa 65,1 deöfea@A@Rgn P

  und h abgeschieden.Der Ablauf von der belebtschlamma-nlagP ;,-ird nunmehr der Denitrifikation s Luzlage noch :-, -srinYmann zugeleitet, Liier weitgehend d(@nitrifiziert und -,lsdann dem belüfteten h,-#,choxydatiorisbecken(";resundheits-ln,enieur" zugeaüdrt,in dem die Flüssigkeit cirien pll-;vert von mindestens 7,2 aufweistiiii diesem Ivachoxydationsnecken werden etwa 100 mg $luminiu-msulfat je Liter ,Lbvrüsser(das Aluminiumsulfat kann in riandelsform mit kleinen l,iengen von r`errisulfat als begleitstolf verwenaet weraen) zugesetzt oei einen Ca"-jonenkonzentrC,i7;:Lun von etvia 4#, mg/1 als natürlicner Begleitstoff des Abr:a@sers,uie ausgelullten rnusyitia-ce an die iijdroVdflocken adsuz#uiez't und darcn die Luftaasen Lai die uberll,che der I'lüssigkeit ü@triec@ari,In einem nacadeschalteten r@lärbehälter wer- den sccilie-lich die iin1,.stotfe und die gefällten Salze mit den rlocken no;;eschieden.
• Dei Umgestaltung des o-lüfteten T;äc:ioxydütionsbeckens zu einem .elotationsbecken bekannter :,irt _nit einer Vorrichtung zum Ab-Liehen ues verdickten ächlurlms, nnderer Jinhstoffe und der Plok

  ken entfallt a-,r nacnüeschi.Za.tete j lu.rbc,l6.lter.

  Lä @3Eliiixt in vorcesclir ieoenei. e i n e m Verfanrensgang

  :gen senL:lt uer ..u;rdsser an lös.Lichem 2hosphor als P04 gis auf

  ml'; ;j C'

  bei der alleinigen oder getrennt durchgeführten P-Eliminierung aus den Abläufen der aiologischen kläranlagen werden mindeetenezGU mg Aluminiumsulfat oder dgl. je Liter Abwasser (LeB,W.Z. und iiitarb.,Senage and Industrial Wastes 26(1954),261) benötigt,um zu dem gleichen Ergebnis zu gelangen,

Claims (1)

1. ratentans.Prüche. 1. Verfahren zur Stickstoff- und 2hosphor-Eliminierung aus Abwässern oder Abläufen der mech.-biologischen oder biologischen Kläranlargen durch die biologische Denitrifikation und chemische P-Fdllung,dadurch gekennzeichnet,dals beide Verfahren zu einem Verfahrensgang kombiniert werden und daß in dem aus denitrifiziertem üasser -und Rohabwasser bestehenden Mischwasser des biologischen Denitrifikationsverfahrend die chemische i'-Füllung in dem bachoxydations aent.lter des Denitrifikationsverfahrens durchgeführt wird, Verfahren nach jinspruch 1 ,dadurch öekennzeichnet,daß die hachoxydation bei der Denitrifikation und die chemische P-2ällung im rlotationsverfahren durchgeführt werden.