DE19620158C2 - Verfahren und Vorrichtung zur biologischen Reinigung von Abwasser mit separater Schlammbehandlungsstufe - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur biologischen Reinigung von Abwasser nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und eine Anlage hierfür nach dem Oberbegriff des Anspruchs 13.

Bei der biologischen Abwasserreinigung spielt neben dem Abbau der organischen Kohlenstoffverbindungen zunehmend die Entfernung von Stickstoffverbindungen eine wichtige Rolle. Nach den geltenden Mindestanforderungen hinsichtlich des Einleitens von Abwasser in Gewässer müssen biologische Kläranlagen auch Stickstoffverbindungen entfernen. Dazu dienen insbesondere die Nitrifikation und die Denitrifikati­ on. Bei der Nitrifikation bewirken nitrifizierende Bakteri­ en unter aeroben Bedingungen die Umwandlung von Ammonium-Io­ nen in Nitrit und anschließend in Nitrat. Bei der Denitrifi­ kation werden die Nitrate unter anaeroben Bedingungen zersetzt, wobei molekularer Stickstoff und N₂O entstehen, die als gasförmige Produkte entweichen.

Aus der DE 93 00 384 U1 ist eine Vorrichtung zur Reinigung kommunaler Abwässer bekannt, die eine separate Vorrichtung zur Schlammstabilisierung unter aeroben Bedingungen auf­ weist. Durch eine Entwässerungsvorrichtung wird der in der Schlammstabilisierungsstufe behandelte Schlamm eingedickt und anschließend filtriert. Das bei dieser Behandlung entstehende Überstandswasser und Filtrat wird in ein Bele­ bungsbecken zurückgepumpt.

Ein ähnliche Vorrichtung ist aus der Literaturstelle Ho­ sang, Bischof; "Abwassertechnik", 9. Auflage 1989, S. 494, 495 zu entnehmen. Die bekannte Vorrichtung weist ein separa­ tes Stabilierungsbecken für die aerobe Stabilisierung von Schlamm auf. Sowohl bei dieser Vorrichtung als auch bei der aus der DE 93 00 384 U1 bekannten Vorrichtung wird der behandelte Schlamm jedoch nicht zur Reinigung des Wassers genutzt.

Aus dem Lehr- und Handbuch der Abwassertechnik (Bd. II, 1969, S. 357) ist ein Verfahren zur Abwasserbehandlung in einem Belebungsbecken im Durchlaufbetrieb bekannt, bei dem der gesamte Schlamm aus dem Belebungsbecken abgezogen und anschließend in einem separaten Regenerationsbecken regene­ riert wird. Der regenerierte Schlamm wird nach einer Zeit von 2 bis 4 Stunden wieder zu dem Belebungsbecken geführt. Allerdings ist es nicht möglich, den behandelten Schlamm länger als 4 Stunden in der Schlammbehandlungsstufe zurück­ zuhalten.

Ein zweistufiges Verfahren zur biologischen Abwasserreini­ gung ist aus der DE 30 01 504 A1 bekannt, bei dem Abwasser in zwei hintereinander geschalteten Belebungsstufen behan­ delt wird. In beiden Belebungsstufen ist eine Rückführung des Belebtschlammes von einem Klärbecken in ein Belebungs­ becken vorgesehen.

Aus der DE 31 36 409 A1 ist ein weiteres, zweistufiges Ver­ fahren zur biologischen Reinigung von hochbelastetem Abwas­ ser bekannt. Hierzu ist vorgesehen, parallel zu einer ersten Nitrifikationsstufe eine Nebennitrifikationsstufe mit einem Belebungsbecken und einem Nachklärbecken zu be­ treiben. Der Nebennitrifikationsstufe wird über eine Lei­ tung Abwasser zugeführt. In der Nebennitrifikationsstufe wird stets ein nitrifizierender Belebtschlamm gebildet, der bei Bedarf in die erste Nitrifikationsstufe übergeleitet wird. Das Überleiten des nitrifizierenden Belebtschlammes kann dabei in Abständen von einer Woche bis zu einem Monat erfolgen.

Aus der WO 93/02972 ist ein Belebtschlammverfahren zur Rei­ nigung von Abwasser bekannt, bei dem zwei Belebungsstufen vorgesehen sind. Die Belebungsstufen bestehen jeweils aus einem Belebungsbecken und einem Klärbecken. Das Abwasser wird zunächst in der ersten Belebungsstufe und dann in der zweiten Belebungsstufe behandelt. Über eine Rückführleitung wird Belebtschlamm vom Klärbecken der ersten Belebungsstufe in das Belebungsbecken der zweiten Belebungsstufe geleitet.

Bei der biologischen Abwasserreinigung ist die Nitrifika­ tion ein den Wasserdurchsatz limitierender Verfahrens­ schritt. Die Nitrifikation setzt neben einer vorhergehenden Entfernung gelöster Kohlenstoffverbindungen insbesondere ein hohes Schlammalter und niedrige Schlammbelastungen voraus. Es ist daher erforderlich, in den Behandlungsanla­ gen (Kläranlagen) eine möglichst große Masse an Mikroorga­ nismen (Belebtschlamm) bereitzuhalten. Je mehr Belebtschlamm vorhanden ist und je geringer die spezifische Belastung des Belebtschlammes mit abzubauenden Schmutzstof­ fen ist, um so mehr Abwasser kann behandelt werden und um so gründlicher werden Schmutzstoffe entfernt. Gleichzeitig wird bei einer geringen spezifischen Belastung des Belebtschlamms nur wenig neue Mikroorganismenmasse (Über­ schußschlamm) gebildet. Grundsätzlich entsteht um so mehr Überschußschlamm, je höher die spezifische Belastung des Belebtschlamms in der Kläranlage ist; das Schlammalter ist dann entsprechend niedrig.

Um die spezifische Schlammbelastung durch Abwasser niedrig zu halten und ein hohes Schlammalter zu ermöglichen, werden zur Nitrifikation sehr große Behandlungsbecken benötigt; denn die Schlammkonzentration in den Behandlungsbecken läßt sich nicht beliebig erhöhen, weil bei zu hohen Schlammkon­ zentrationen eine einwandfreie Trennung des gereinigten Abwassers von dem Belebtschlamm nicht möglich ist.

Aus der DE 34 02 688 A1 ist ein biologisches Abwasserreinigungsverfahren mit einer Nitrifikationszone bekannt, bei dem das Abwasser mit einem nitrifizierende Mikroorganismen enthaltenden Rücklauf­ schlamm zur Reaktion gebracht wird und bei dem in einer der Nitrifikationszone nachgeschalteten Zone der Schlamm abge­ trennt und teilweise als Rücklaufschlamm zur Nitrifikations­ zone zurückgeführt wird. Dabei ist weiter vorgesehen, daß der Rücklaufschlamm vor seiner Zuführung zur Nitrifikations­ zone in einer Alterungszone während einer gewissen Zeit zu­ rückgehalten wird. Durch die Erhöhung des Schlammalters in der Alterungszone tritt dieser mit einer größeren Nitrifi­ zierungsaktivität in die Nitrifikationszone ein. Daher kann die Schlammbelastung durch Abwasser erhöht und das Volumen der Nitrifikationszone verringert werden.

Dieses Verfahren hat allerdings den Nachteil, daß insbeson­ dere dann, wenn ein sehr hohes Schlammalter von mehreren Wochen oder Monaten erreicht werden soll, ein relativ großes Volumen für die Alterungszone benötigt wird. Dadurch wird die Verringerung des Volumens der Nitrifikationszone zumindest teilweise wieder aufgehoben.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur biologischen Reinigung von Abwasser zu schaffen, mit denen die Nitrifikation in der Belebungsstufe verbessert wird.

Diese Aufgabe wird einerseits durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und andererseits durch eine Anlage mit den Merkmalen des Anspruchs 13 gelöst.

Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß die Wirksam­ keit der Nitrifikation in der Belebungsstufe wesentlich verbessert werden kann, wenn der Rücklaufschlamm nicht einfach durch eine Alterungszone geführt wird, sondern in einer Schlammbehandlungsstufe unter nitrifizierenden Bedin­ gungen stabilisiert wird. Bei der Schlammstabilisierung werden die organischen Stoffe in dem Rücklaufschlamm weitge­ hend abgebaut. Daher läßt sich der Rücklaufschlamm bei der Stabilisierung auf ein wesentlich kleineres Volumen einen­ gen, und es können in der Schlammbehandlungsstufe in einem kleinen Volumen sehr große Mengen an Rücklaufschlamm zurück­ gehalten und ein sehr hohes Schlammalter erreicht werden. Es wird unten gezeigt werden, daß sich ohne weiteres ein Schlammalter von mehreren Monaten erreichen läßt, ohne daß die Größe der Schlammbehandlungsstufe das Verfahren unwirt­ schaftlich machen würde.

Die Abtrennung des Belebtschlammes kann dabei in einer der Belebungsstufe nachgeschalteten Nachklärstufe oder in einer anderen Stufe der Kläranlage, beispielsweise der Belebungs­ stufe selbst oder einer biologischen Vorstufe, erfolgen. Dazu kann die Belebungsstufe mit Mitteln zur Abtrennung des Belebtschlammes von dem behandelten Abwaaser versehen sein.

Während des Aufenthalts des Rücklaufschlamms in der Schlamm­ behandlungsstufe unter nitrifizierenden Bedingungen besteht hinreichend Zeit für das Wachstum nitrifizierender Bakteri­ en. Durch die überraschend hohe Konzentration an Schlamm, die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren in der Schlammbe­ handlungsstufe erreicht werden kann, liegt das Schlammalter um ein Vielfaches höher als bei den bekannten Verfahren.

Für das erfindungsgemäße Verfahren ist ferner von Bedeu­ tung, daß nicht der gesamte Rücklaufschlamm in der Schlamm­ behandlungsstufe stabilisiert wird. Ein Teil des abgetrenn­ ten Schlamms wird in die Belebungsstufe zurückgeführt, ohne vorher in der Schlammbehandlungsstufe stabilisiert worden zu sein. In die Belebungsstufe werden also zwei unterschied­ liche Schlämme eingeleitet. Dabei enthält der Rücklauf­ schlamm, der ohne vorherige Stabilisierung aus der Nachklär­ stufe in die Belebungsstufe zurückgeführt wird, einerseits solche Schlämme, die bereits zu einem früheren Zeitpunkt in der Schlammbehandlungsstufe stabilisiert worden waren, und andererseits Schlamm, der noch nicht stabilisiert wurde. Da bei der biologischen Abwasserreinigung die sich vermehren­ den Mikroorganismen ständig neuen Belebtschlamm in der Bele­ bungsstufe bilden, ist auch nach einem längeren Betrieb der Anlage, neu gebildeter, nicht stabilisierter Belebtschlamm vorhanden.

Es hat sich gezeigt, daß der über die Stabilisierungsstufe zurückgeführte Schlamm in dem Schlammgemisch der Belebungs­ stufe eine hohe Nitrifikationsleistung beibehält, so daß die Entfernung der Stickstoffverbindungen selbst bei niedri­ gen Temperaturen möglich ist. Durch ständige Zufuhr der in der Schlammbehandlungsstufe gezüchteten nitrifizierenden Bakterien in die Belebungsstufe werden diese dort nicht von den sich schnell vermehrenden, Kohlenstoff abbauenden Mikro­ organismen überwuchert.

Der nicht stabilisierte Rücklaufschlamm in der Belebungsstu­ fe enthält immer Mikroorganismen, die das bei der Nitrifika­ tion entstehende Nitrat denitrifizieren können. Mit dem er­ findungsgemäßen Verfahren können daher die Nitrifikation und die Denitrifikation in einer einstufigen Belebungsstufe gleichzeitig erfolgen, da die beiden Schlammtypen (stabili­ sierter Schlamm und neugebildeter Schlamm) sowohl die für die Nitrifikation notwendigen nitrifizierenden Bakterien als auch die für die Denitrifikation notwendigen Kohlen­ stoff abbauenden, denitrifizierenden Bakterien enthalten.

Selbstverständlich ist das erfindungsgemäße Verfahren auch bei einer mehrstufigen Belebungsstufe anwendbar, wenn beispielsweise räumlich getrennte Stufen für die Umwandlung der organischen Kohlenstoffverbindungen, für die Nitrifika­ tion und für die Denitrifikation vorgesehen sind. Von Bedeutung ist lediglich, daß der stabilisierte Schlamm in denjenigen Bereich der Belebungsstufe gelangt, in dem die Nitrifikation abläuft.

Zusammenfassend hat das erfindungsgemäße Verfahren den wesentlichen Vorteil, daß durch die unter nitrifizierenden Bedingungen stattfindende Stabilisierung eines Teils des Rücklaufschlammes in einem kleinen Volumen ein stabilisier­ ter Schlamm mit sehr hohem Schlammalter gebildet wird, der in der Belebungsstufe eine äußerst wirksame Nitrifikation ermöglicht. Dadurch kann in der Belebungsstufe mit einer sehr hohen spezifischen Schlammbelastung gearbeitet werden, so daß die Belebungsstufe im Vergleich zu bekannten Wasser­ aufbereitungsanlagen erheblich verkleinert werden kann.

Ferner ermöglicht dieses Verfahren auch bei niedrigen Wassertemperaturen, bei denen sich die Mikroorganismen in den bekannten Kläranlagen kaum noch vermehren, eine ausrei­ chende Entfernung von Stickstoffverbindungen aus dem Abwas­ ser. Bei der Erprobung des erfindungsgemäßen Verfahrens hat sich gezeigt, daß durch die in der Schlammbehandlungsstufe freiwerdende Reaktionswärme so hohe Temperaturen erreicht werden, daß das Wachstum von Nitrifikanten stark gefördert wird. Selbst bei Wassertemperaturen in der Belebungsstufe unter 10°C, bei denen in konventionellen Kläranlagen die Nitrifikation oft zum Erliegen kommt, bilden sich in der wärmeren Schlammbehandlungsstufe noch genügend nitrifizie­ rende Bakterien.

Da sich die vorliegende Erfindung auf die biologische Verfahrensstufe in Kläranlagen bezieht, ist deren Anwendung vollkommen unabhängig davon, auf welche Weise die mechani­ sche Reinigung erfolgt. Rechen, Siebe, Mikrosiebe, Umkehros­ mose, Sand- und Fettfänge können beliebig mit dem erfin­ dungsgemäßen Verfahren kombiniert werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren hat ferner den Vorteil, daß etwa die Hälfte des Gesamtsauerstoffbedarfs der Kläranlage in die Schlammstabilisierung eingebracht wird. Diese Lei­ stung wird von der Belüftungseinrichtung der Schlammaufbe­ reitungsstufe kontinuierlich angefordert. Dadurch werden die üblichen morgendlichen Spitzen betreffend den Sauer­ stoffbedarf in Kläranlagen geglättet.

Derjenige Anteil des Rücklaufschlamms, der nicht in der Schlammbehandlungsstufe stabilisiert wird, wird direkt von der Nachklärung zurück in die Belebungsstufe geführt und dort mit dem aus der separaten Schlammbehand­ lungsstufe zugeführten Schlamm vermischt.

Ferner ist es vorteilhaft, wenn das bei der Stabilisierung des Rücklaufschlamms freiwerdende Wasser mit geeigneten Mitteln abgetrennt und zur Reinigung in die Kläranlage ge­ führt wird. Der Rücklaufschlamm wird dann in der Schlammbe­ handlungsstufe angereichert. Durch die Anreicherung des Rücklaufschlamms kann die Schlammbehandlung in einem beson­ ders kleinen Volumen erfolgen.

Durch die hohe Konzentration des Rücklaufschlammes erfolgt bei der aeroben Stabilisierung eine starke Erwärmung des Wassers um bis zu 20°C. Dadurch wird das Wachstum der nitri­ fizierenden Bakterien beschleunigt. Die Nitrifikanten wachsen nennenswert nur bei Temperaturen oberhalb 10°C und erreichen erst bei etwa 30°C ihr optimales Wachstum. Bei 26°C läuft die Nitrifikation etwa zehn mal schneller ab als bei 12°C.

Die Erwärmung des Wassers durch Reaktionswärme spielt bei den konventionellen Kläranlagen nur eine geringe Rolle. Bei den üblichen Schlammkonzentrationen sind lediglich Tempera­ turerhöhungen von weniger als 3°C zu erwarten. Daher versa­ gen viele Nitrifikationsanlagen im Winter, und die strengen Auflagen für die Entfernung von Stickstoff aus Abwasser gelten nur für Temperaturen oberhalb 10°C - mit entsprechen­ den Konsequenzen für die Stickstoffbelastung der Gewässer.

Das erfindungsgemäße Verfahren hat also nicht nur den Vorteil, daß sich ein sehr hohes Schlammalter erreichen läßt, sondern es hat auch den Vorteil, daß bei einem gegebe­ nen Schlammalter eine weit überdurchschnittliche Anzahl an nitrifizierenden Bakterien in dem Schlamm enthalten ist.

Die Ausnutzung der Reaktionswärme in der Schlammbehandlungs­ stufe kann dadurch optimiert werden, daß die Schlammbehand­ lungsstufe wärmeisoliert wird. Dabei ist darauf zu achten, daß die Temperatur in der Schlammbehandlungsstufe 35°C nicht überschreitet. Temperaturen oberhalb 35°C sind schäd­ lich für das Wachstum der nitrifizierenden Bakterien.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann weiterhin vorgese­ hen sein, daß der pH-Wert in der Schlammbehandlungsstufe kleiner als 6,5 ist und insbesondere zwischen den Werten 5 und 6,5 eingestellt wird. Diese Einstellung des pH-Wertes weicht von der Regel ab, wonach der pH-Wert bei der Schlamm­ stabilisierung größer als 6,5 sein sollte.

Es hat sich überraschenderweise gezeigt, daß bei einem pH-Wert zwischen 5 und 6,5 und aeroben Bedingungen in der Schlammbehandlungsstufe nur verhältnismäßig wenig Nitrat anfällt, obwohl ein vielfaches Äquivalent an Ammonium nitrifiziert wird. Offenbar läuft in diesem pH-Wertebereich die Denitrifikation auch bei hohen Sauerstoffkonzentratio­ nen ab, wenn genügend organische Stoffe in dem Rücklauf­ schlamm vorliegen. Dadurch ist das aus der Schlammbehand­ lungsstufe abgezogene Wasser nur schwach mit Nitraten belastet. Es ist also nicht notwendig, in der Schlammbehand­ lungsstufe eine besondere Denitrifikation unter anaeroben Bedingungen ablaufen zu lassen.

Als Schlammbehandlungsstufe wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren vorzugsweise ein Becken verwendet, das mit Fest­ bett-Packungen ausgerüstet ist.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren erreicht der Rücklauf­ schlamm in der Schlammbehandlungsstufe vorzugsweise ein Schlammalter von mindestens 10 Tagen. Insbesondere im Sommer, wenn in der Schlammbehandlungsstufe Temperaturen von 25°C und mehr erreicht werden, kann jedoch auch ein geringeres Schlammalter für das Wachstum einer hinreichen­ den Zahl nitrifizierender Bakterien genügen.

Andererseits kann mit dem erfindungsgemäßen Verfahren auch ein sehr viel höheres Schlammalter als 10 Tage erreicht werden, ohne daß eine unwirtschaftliche Größe der Schlammbe­ handlungsstufe erforderlich wäre. Ein Schlammalter von mehreren Wochen oder Monaten stellt sicher, daß auch dann, wenn in der Belebungsstufe Temperaturen unterhalb 10°C herr­ schen, eine ausreichende Nitrifikation stattfindet.

Der Anteil an stabilisiertem Rücklaufschlamm in der Bele­ bungsstufe am Gesamtschlamm sollte mindestens 10% und vorzugsweise 20 bis 60% betragen. Dadurch wird sicherge­ stellt, daß in der Belebungsstufe einerseits ausreichend nitrifizierende Bakterien vorhanden sind und gleichzeitig durch den Anteil an nicht stabilisiertem Schlamm auch der Abbau der organischen Verbindungen schnell genug erfolgt.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren kann die Schlammkonzen­ tration in der Schlammbehandlungsstufe problemlos auf Werte von mehr als 20 g Schlamm-Trockenmasse pro Liter (20 g TS/l) eingestellt werden. Durch eine weitgehende Stabilisie­ rung und Entwässerung des Rücklaufschlamms lassen sich sogar Werte von über 40 g TS/l erreichen.

Wenn bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kontinuierlich Rücklaufschlamm in der Schlammbehandlungsstufe unter nitri­ fizierenden Bedingungen stabilisiert wird, führt dies zu einer ständigen Erhöhung des Anteils an stabilisiertem Schlamm in der Belebungsstufe. Um den Anteil an stabilisier­ tem Schlamm konstant bei einem optimalen Wert halten zu können, wird daher ein Teil des in der Schlammbehandlungs­ stufe stabilisierten Schlamms als Überschußschlamm abgezo­ gen und zur Entsorgung aus dem Schlammkreislauf entfernt. Bei einer hinreichenden Größe der Schlammbehandlungsstufe kann der Abzug von Überschußschlamm in großen Zeitabständen erfolgen, beispielsweise monatlich oder nur im Sommer, wenn für die Nitrifikation in der Belebungsstufe eine geringere Menge an stabilisiertem Schlamm benötigt wird als im Win­ ter.

Um ein möglichst hohes Schlammalter in der Kläranlage zu erreichen, wird aber nur ein geringer Teil des in der Schlammbehandlungsstufe stabilisierten Rücklaufschlamms zur Entsorgung abgezogen, so daß ein großer Teil des Schlammes durch die Stufen der Kläranlage mehrfach im Kreislauf geführt wird. Dieser Schlammkreislauf hat neben einem sehr hohen Schlammalter einen regelmäßigen Milieuwechsel des Schlammes zur Folge, was dessen Stabilisierung unterstützt.

Die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist auch dann besonders vorteilhaft, wenn der Rücklaufschlamm zu­ nächst in einer Faulstufe (Biogasfermentation) ausfault (vergoren) wird, bevor er zur Schlammstabilisierung in die Schlammbehandlungsstufe geführt wird. Um bei der Vergärung des Schlamms in dem Faulturm möglichst große Mengen an Biogas zu erzeugen, ist es vorteilhaft, wenn in der Bele­ bungsstufe große Mengen an Überschußschlamm erzeugt werden. Dies setzt ein niedriges Schlammalter und eine hohe spezifi­ sche Schlammbelastung in der Belebungsstufe voraus. Aus diesem Grund sind in den bekannten Kläranlagen zum Betrieb einer Biogasfermentation häufig zwei Belebungsstufen vorge­ sehen. Eine Stufe mit hoher Schlammbelastung, in der stän­ dig große Mengen an Überschußschlamm erzeugt werden, und eine zweite Stufe mit einer erheblich geringeren Schlammbe­ lastung, in der insbesondere die Nitrifikation erfolgt.

Demgegenüber ist es bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wegen des Vorhandenseins zweier Schlammtypen in der Bele­ bungsstufe möglich, sowohl eine ausreichende Nitrifikation als auch eine kontinuierliche Produktion großer Mengen an Überschußschlamm zu erreichen. Die Nitrifikation wird dadurch sichergestellt, daß der sehr alte, stabilisierte Rücklaufschlamm selbst bei sehr hohen Schlammbelastungen über ausreichend nitrifizierende Eigenschaften verfügt. Aufgrund des gleichzeitig vorhandenen Anteils an nicht sta­ bilisiertem, jüngerem Schlamm werden außerdem große Mengen an Überschußschlamm erzeugt, die dem Faulturm zur Erzeugung von Biogas zugeführt werden können.

Bei der anaeroben Behandlung des Rücklaufschlamms in einem Faulturm werden auch die nitrifizierenden Bakterien abgetö­ tet. Diese wachsen jedoch in der anschließenden Schlammbe­ handlungsstufe wieder nach. Die Vorteile bei der Verwendung einer Faulstufe liegen darin, daß das entstehende Biogas als Energiequelle genutzt werden kann und daß in der an­ schließenden Schlammbehandlungsstufe ein wesentlich geringe­ rer Sauerstoffbedarf für die aerobe Schlammstabilisierung besteht, weil die organischen Verbindungen bei der Biogas­ fermentation stark vermindert werden.

Zusammenfassend sind mit dem erfindungsgemäßen Verfahren in der Belebungsstufe gleichzeitig eine hohe Schlammproduktion und eine ausreichende Nitrifikation möglich. Ein mehrstufi­ ges Belebungsbecken ist nicht notwendig. Eine biologische Vorstufe und eine Vorklärung können entfallen. Dadurch werden erhebliche Baukosten bei den Kläranlagen eingespart. Die Menge des in der Belebungsstufe gebildeten Überschuß­ schlamms kann dabei in bekannter Weise geregelt werden: Je mehr Schlamm abgezogen wird, desto kleiner ist das Schlam­ malter und desto größer die Überschußschlammproduktion.

Da zur Biogasfermentation in einem Faulturm Temperaturen um 30°C benötigt werden, andererseits aber bei der Biogasfer­ mentation kaum Wärme freigesetzt wird, ist eine Beheizung des Faulturms erforderlich. Der Heizbedarf läßt sich erheb­ lich reduzieren, wenn man die in dem Stabilisierungsbecken freiwerdende Reaktionswärme mit Hilfe von Wärmetauschern zur Erhöhung der Temperatur des Zulaufschlamms in die Faulstufe ausnutzt. Die in den Faulturm geführte Wärme geht der Schlammbehandlungsstufe nicht verloren, da ja das zu stabilisierende Faulwasser mit einer entsprechend höheren Temperatur aus der Faulstufe in die Schlammbehandlungsstufe gelangt.

Bei Kläranlagen mit einer Stufe zur biologischen Phosphat­ elimination empfiehlt es sich, den mit Phosphat angereicher­ ten Schlamm für die Schlammbehandlungsstufe abzuziehen. Das bei der Stabilisierung aufgelöste Phosphat kann in üblicher Weise - z. B. mit Kalkmilch - im freigesetzten Wasser der Schlammbehandlungsstufe ausgefällt und unabhängig vom stabi­ lisierten Schlamm abgetrennt werden. Auf diese Weise wird eine mehrfache Kreislaufführung des Phosphatschlamms vermie­ den.

Falls bei dem erfindungsgemäßen Verfahrens eine biologische Vorstufe vorgesehen ist, dann kann selbstverständlich auch der in dieser Stufe vorhandene Schlamm in die Schlammbehand­ lungsstufe geführt werden.

Eine Anlage zur biologischen Reinigung von Abwasser und insbesondere zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfah­ rens ist durch die Merkmale des Anspruchs 13 charakteri­ siert.

Diese Anlage gestattet mit einfachen Mitteln die Durchfüh­ rung des erfindungsgemäßen Verfahrens, indem mindestens zwei Rücklaufschlammleitungen von der Stufe, in der der Schlamm von dem behandelten Abwasser getrennt wird, insbe­ sondere einer Nachklärstufe, zu der Belebungsstufe vorgese­ hen sind. In eine Rücklaufschlammleitung ist eine Schlammbe­ handlungsstufe geschaltet, in der der Rücklaufschlamm unter nitrifizierenden Bedingungen stabilisierbar ist. Die andere Rücklaufschlammleitung dient zum Rückführen von Schlamm in die Belebungsstufe, ohne daß der Rücklaufschlamm stabili­ siert wird, und verbindet die Nachklärstufe und die Bele­ bungsstufe vorzugsweise direkt ohne die Zwischenschaltung weiterer Behandlungsstufen.

Die separate Schlammbehandlungsstufe besteht vorzugsweise aus einem Becken mit einem belüfteten Festbett und ist mit Mitteln zur Wärmeisolierung versehen, um die in der Schlamm­ behandlungsstufe freiwerdende Reaktionswärme zur Erhöhung der Temperatur in der Schlammbehandlungsstufe auszunutzen.

Wie bereits dargelegt wurde, ist die Anwendung des erfin­ dungsgemäßen Verfahrens auch dann vorteilhaft, wenn vor die Schlammbehandlungsstufe eine Faulstufe (Biogasfermentation) geschaltet ist, wobei die Schlammbehandlungsstufe vorzugs­ weise mit einem Wärmetauscher versehen ist, um der Faulstu­ fe Wärme zuzuführen.

Es ist selbstverständlich, daß das erfindungsgemäße Verfah­ ren auch mit mehreren parallel und/oder in Reihe geschalte­ ten Schlammstabilisierungsstufen betrieben werden kann.

Anhand eines in den Figuren dargestellten Ausführungsbei­ spiels soll der der Erfindung zugrunde liegende Gedanke näher erläutert werden.

Es zeigen:

Fig. 1 - ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Anlage zur biologischen Reinigung von Abwasser ohne Faulturm;

Fig. 2 - ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Anlage zur Reinigung von Abwasser mit Faulturm.

Bei der in Fig. 1 dargestellten Anlage zur Reinigung von Abwasser gelangt das Abwasser durch einen Zulauf 1 in eine Belebungsstufe 2. Dabei können der Belebungsstufe die üblichen Mittel zur mechanischen Vorreinigung vorgeschaltet sein. Zwischen den mechanischen Reinigungsstufen und der Be­ lebungsstufe 2 kann außerdem eine biologische Vorstufe vor­ gesehen sein, in der das mechanisch vorgereinigte Abwasser unter Eintrag von Sauerstoff behandelt wird. Dabei werden unter anderem gelöste Stoffe von Schwebstoffen adsorbiert, und es wird durch Vermehrung von Mikroorganismen Belebtschlamm gebildet. Der biologischen Vorstufe ist häufig eine Vorklärung nachgeschaltet, in der die Schweb­ stoffe aus dem Wasser entfernt werden.

In der Belebungsstufe 2 wird das zu reinigende Abwasser durch das Vermischen mit Mikroorganismen (Belebtschlamm), die auf festen Unterlagen haften oder im Wasser als Flocken frei schweben, behandelt. Die Belebungsstufe 2 kann einstu­ fig oder mehrstufig ausgebildet sein. Von Bedeutung ist lediglich, daß die Belebungsstufe 2 mindestens eine Zone enthält, in der die im Abwasser enthaltenen Stickstoffver­ bindungen nitrifiziert werden. Dies geschieht unter aeroben Bedingungen mit Hilfe eines nitrifizierende Bakterien enthaltenden Belebtschlammes. In der Belebungsstufe 2 kann ferner eine anaerobe Zone zum Abbau organischer Verbindun­ gen durch Denitrifikation vorgesehen sein.

Das in der Belebungsstufe 2 behandelte Wasser-Schlamm-Ge­ misch wird in die Nachklärstufe 3 geführt. Dort wird der Schlamm von dem gereinigten Wasser getrennt. (Die Abtren­ nung des Belebtschlammes kann beispielsweise mit Hilfe der Schwerkraft oder durch Filter erfolgen.) Das gereinigte Wasser wird durch einen Ablauf 6 der Kläranlage entnommen.

Der abgetrennte Schlamm wird teilweise über eine erste Rücklaufschlammleitung 4 direkt von der Nachklärstufe 3 zurück in die Belebungsstufe 2 geführt. Ein anderer Teil des abgetrennten Schlammes wird aus der Nachklärstufe 3 über eine zweite Rücklaufschlammleitung 5 in die Schlammbe­ handlungsstufe 11 geführt. In der Schlammbehandlungsstu­ fe 11 wird der Rücklaufschlamm unter nitrifizierenden Bedin­ gungen stabilisiert. Dabei werden die in dem Schlamm enthal­ tenen organischen Verbindungen abgebaut und der Schlamm mi­ neralisiert. Das dabei freiwerdende Wasser wird abgetrennt und aus dem das Wasser enthaltenden Bereich 12 der Schlamm­ behandlungsstufe 11 über eine Wasserleitung 17 in die Belebungsstufe 2 zurückgeführt, wo es gereinigt wird.

Die Nachkläreinrichtung kann sich - wie z. B. bei belüfteten Emscherbrunnen oder Dortmundbrunnen - auch unmittelbar in der Belebungsstufe 2 befinden. In diesem Fall wird der Schlamm für die Schlammbehandlungsstufe 11 über die (gestri­ chelt dargestellte) Schlammleitung 8 direkt aus der Bele­ bungsstufe 2 abgezogen. Selbstverständlich ist es dabei möglich, den Belebtschlamm aus der Belebungsstufe 2 in bekannter Weise zunächst anzureichern und dann der Schlamm­ behandlungsstufe 11 zuzuführen.

Bei der Behandlung des Schlamms unter nitrifizierenden Bedingungen in der Schlammbehandlungsstufe 11 vermehren sich die nitrifizierenden Bakterien. Da die Vermehrung bei bei Temperaturen oberhalb 20°C und insbesondere bei etwa 30°C besonders schnell abläuft, ist die Schlammbehandlungs­ stufe 11 wärmeisoliert. Durch die sehr hohen Schlammkonzen­ trationen in der Schlammbehandlungsstufe 11, aus der ja kon­ tinuierlich Wasser abgezogen wird, lassen sich wegen der freiwerdenden Reaktionswärme Temperaturerhöhungen um etwa 20°C erreichen. Wichtig ist allerdings, daß die Temperatur in der Schlammbehandlungsstufe auf einen Wert unterhalb etwa 35°C eingestellt wird, da die nitrifizierenden Bakteri­ en bei höheren Temperaturen geschädigt werden.

Der pH-Wert in der Schlammbehandlungsstufe 11 wird vorzugs­ weise im Bereich zwischen 5 und 6,5 eingestellt. Bei einem Betrieb der Schlammbehandlungsstufe mit einem derartigen pH-Wert wurde beobachtet, daß sich Nitrat in dem abgetrenn­ ten Wasser nur bis zu verhältnismäßig kleinen Konzentratio­ nen anreichert, obwohl ein vielfaches Äquivalent an Ammoni­ um nitrifiziert wurde und obwohl überall in der Behandlungs­ stufe 11 aerobe Verhältnisse herrschten. In der Schlammbe­ handlungsstufe 11 findet also eine Denitrifikation auch bei aeroben Verhältnissen statt. Voraussetzung dafür ist, daß genügend organische Stoffe in der Schlammbehandlungsstufe 2 vorliegen. Dies wird durch die kontinuierliche Zufuhr von Rücklaufschlamm gewährleistet.

Die Größe der Schlammbehandlungsstufe 11 wird so gewählt, daß der Rücklaufschlamm dort zumindest so lange zurückgehal­ ten werden kann, bis eine möglichst vollständige Nitrifika­ tion des Ammoniums und der gewünschte Abbau der organischen stoffe erfolgt ist.

Der in der Schlammbehandlungsstufe 11 stabilisierte, nitrifizierende Rücklaufschlamm wird durch die Rücklauf­ schlammleitung 15 zurück in die Belebungsstufe 2 geführt und mit dem dort vorhandenen Schlamm vermischt. Es hat sich gezeigt, daß der zurückgeführte, stabilisierte Schlamm in der Belebungsstufe 2 eine sehr hohe Nitrifikationsleistung beibehält. Dadurch ist eine ausreichende Entfernung der Stickstoffverbindungen in der Belebungsstufe auch bei niedrigen Temperaturen, insbesondere unterhalb 10°C mög­ lich.

Durch die außerordentliche Wirksamkeit des in der Schlammbe­ handlungsstufe 11 unter nitrifizierenden Bedingungen stabi­ lisierten Rücklaufschlamms kann die Belebungsstufe 2 mit einer ungewöhnlich hohen Schlammbelastung betrieben werden. Dadurch kann das Volumen der Belebungsstufe 2 gegenüber den bekannten Kläranlagen erheblich reduziert werden. Die Schlammbehandlungsstufe 11 selbst benötigt nur ein sehr kleines Volumen, da der Schlamm dort bei sehr hohen Konzen­ trationen gelagert wird.

Neben dem stabilisierten Schlamm ist in der Belebungsstufe auch nicht stabilisierter Belebtschlamm enthalten, weil sich in dieser Stufe naturgemäß schnellwachsende Bakterien beim Abbau der organischen Verbindungen des Abwassers vermehren und neuen Belebtschlamm bilden. Es hat sich gezeigt, dieser Teil des Belebtschlammes in der Belebungs­ stufe 2 wesentlich höher belastet werden kann als bei den bekannten Verfahren, ohne daß der Reinigungsgrad des Abwas­ sers abnimmt.

Im folgenden soll das mit der vorbeschriebenen Anlage durchführbare, erfindungsgemäße Verfahren beispielhaft einer bekannten, üblichen Methode zur Reinigung von Abwas­ ser gegenübergestellt werden.

Bei der üblichen Behandlung von Kommunalabwasser werden typischerweise etwa 1200 g Trockenmasse (g TS) an Belebtschlamm je Einwohner in der Belebungsstufe bereitge­ halten. Dies führt zu einer Schlammbelastung, bei der etwa 60 g Trockenmasse pro Einwohner und Tag an neuem Belebtschlamm in der Belebungsstufe erzeugt werden. Das Schlammalter beträgt dann 20 Tage. Bei Temperaturen ober­ halb 10°C wird eine den gesetzlichen Vorgaben entsprechende Nitrifikation gerade erreicht. Bei Temperaturen unterhalb 10°C erfolgt allerdings eine sehr mangelhafte Nitrifikati­ on. Dies bedeutet, daß im Winter regelmäßig mit Stickstoff belastetes Abwasser in die Gewässer geleitet wird.

Trotz der nicht zufriedenstellenden Nitrifikation benötigen die Belebungsstufen in den bekannten Kläranlagen ein sehr großes Volumen. Typischerweise befinden sich etwa 3 g Trockenmasse in 1 l Schlamm-Wasser-Gemisch in der Belebungs­ stufe. Dies bedeutet, daß in der Belebungsstufe pro Einwoh­ ner ein Volumen von etwa 400 l zur Verfügung gestellt werden muß.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird beispielsweise 1/10 des in der Belebungsstufe 2 und der Nachklärstufe 3 befindlichen Belebtschlamms täglich aus der Nachklärstufe 3 durch die Rücklaufschlammleitung 5 in die Schlammstabilisie­ rungsstufe 11 gepumpt und dort unter nitrifizierenden Bedingungen stabilisiert. In der Belebungsstufe 2 bildet sich daher ein hinzuwachsender Belebtschlamm mit einem Schlammalter von etwa 10 Tagen. Dadurch, daß der größere Teil des in der Nachklärstufe 3 abgetrennten Schlamms direkt von der Nachklärstufe 3 über die erste Schlammlei­ tung 4 zurück in die Belebungsstufe 2 geführt wird, ist si­ chergestellt, daß stets relativ junger, nicht stabilisier­ ter Schlamm in der Belebungsstufe 2 vorhanden ist.

Bei der Stabilisierung des in die Schlammbehandlungsstufe 11 geführten Rücklaufschlamms wird der Gehalt an organischen Stoffen abgebaut, Ammonium nitrifiziert und das entstehende Nitrat zumindest teilweise unter Zehrung organischer Stoffe im Schlamm denitrifiziert. Der Rücklaufschlamm sollte vorzugsweise zumindest so lange in der Schlammstabilisie­ rungsstufe 11 verbleiben, bis nur noch höchstens 70%, vorzugsweise etwa 30%, organische Stoffe in dem stabili­ sierten Schlamm vorhanden sind. Dabei siedeln auf den Schlammflocken viele Mikroorganismen, die zusammen mit den ständig zugeführten Mikroorganismen des zu behandelnden Schlamms organische Stoffe abbauen und den Schlamm stabili­ sieren. Gleichzeitig vermehren sich die nitrifizierenden Mi­ kroorganismen.

Wenn die Schlammbehandlungsstufe 11 nach einer gewissen Betriebsdauer der Anlage mit stabilisiertem Rücklaufschlamm gefüllt ist, beginnt die Zufuhr dieses Schlamms in die Bele­ bungsstufe 2. Dadurch wird dort die Konzentration an stabi­ lisiertem Schlamm immer größer. Insbesondere wird stabili­ sierter Schlamm durch alle Stufen der Kläranlage mehrfach im Kreis geführt und immer weiter mineralisiert. Wenn etwa 50% des Belebtschlammes in der Belebungsstufe 2 aus stabi­ lisiertem Schlamm bestehen, dann wird durch entsprechende Einstellung der in die Belebungsstufe 2 zurückgeführten Menge an stabilisiertem Schlamm die erreichte Zusammenset­ zung des Schlamms konstant gehalten; dazu muß der anfallen­ de Überschuß an stabilisiertem Schlamm aus der Schlammbe­ handlungsstufe 11 abgezogen und entsorgt werden.

Wenn man unter diesen stationären Bedingungen pro Einwohner etwa 500 g Trockenmasse an neugebildetem Schlamm in der Belebungsstufe vorhält, um damit die Kohlenstoffverbindun­ gen abzubauen, bedeutet dies, daß insgesamt 1000 g Trocken­ masse Belebtschlamm je Einwohner in der Belebungsstufe vorhanden sind. Darunter sind 500 g Trockenmasse je Einwoh­ ner, die aus nitrifizierendem, stabilisiertem Schlamm bestehen. Der schwere, stabilisierte Schlamm läßt sich leicht vom Wasser abtrennen, so daß erheblich mehr Schlamm als bei den bekannten Kläranlagen in der Belebungsstufe bereit gehalten werden kann. Die Schlammkonzentration in der Belebungsstufe 2 kann leicht auf über 5 gTS/l einge­ stellt werden, so daß je Einwohner nur ein Volumen von 200 l benötigt wird. Dieses Volumen ist nur halb so groß wie in dem obigen Beispiel bei der bisher üblichen Behand­ lung von Kommunalabwasser.

Von dem gesamten in der Belebungsstufe 2 und der Nachklär­ stufe 3 enthaltenen Schlamm (stabilisierter Schlamm und neugebildeter, nichtstabilisierter Schlamm) werden auch unter den stationären Bedingungen weiterhin etwa 10% zur Schlammstabilisierung abgezogen. Dies sind vorliegend je etwa 60 g Trockenmasse an stabilisiertem Schlamm und an neu­ gebildetem Schlamm. Durch den Abbau der organischen Stoffe in der Schlammbehandlungsstufe 11 werden aus den 60 g Trockenmasse an neugebildeten Schlamm etwa 4 g Trockenmasse an stabilisiertem Schlamm. Der bereits stabilisierte Anteil des Rücklaufschlammes enthält demgegenüber kaum noch organi­ sche Verbindungen, die abgebaut werden können. Dies bedeu­ tet, daß bei der Stabilisierung aus den der Belebungsstufe 2 entnommenen 120 g Trockenmasse in der Schlammbehandlungsstufe 11 etwa 64 g Trockenmasse werden.

Dadurch, daß das freiwerdende Wasser mit geeigneten Mit­ teln, beispielsweise mit einer durch eine Tauchwand abge­ teilten Beruhigungszone, abgezogen wird, läßt sich der Schlamm problemlos auf beispielsweise 40 g TS/l einengen. Nach der Stabilisierung benötigt also der pro Einwohner täglich in die Schlammbehandlungsstufe geführte Rücklauf­ schlamm ein Volumen von 1,6 l. Von diesen 1,6 l an stabili­ siertem Schlamm werden 1,5 l zurück in die Belebungsstufe 2 geführt. Dies entspricht 60 g Trockenmasse an stabilisier­ tem Schlamm. Dadurch ist sichergestellt, daß die Menge an stabilisiertem Schlamm, die aus der Schlammbehandlungsstu­ fe 11 täglich in die Belebungsstufe 2 geführt wird, der Menge an stabilisiertem Schlamm entspricht, die aus der Belebungsstufe 2 täglich in die Schlammbehandlungsstufe 11 geführt wird. Es findet daher keine Erhöhung der Konzentra­ tion an stabilisiertem Schlamm in der Belebungsstufe 2 statt. Die Konzentration bleibt vielmehr bei dem gewünsch­ ten Wert von 50% gemessen am Gesamtschlamm.

Ferner werden täglich aus der Schlammbehandlungsstufe 11 je Einwohner 0,1 l mit 4 g Trockenmasse als Überschußschlamm durch die Überschußschlammleitung 16 endgültig abgezogen. Die 4 g Trockenmasse an stabilisiertem Schlamm entsprechen der täglichen Neuproduktion von 60 g Trockenmasse an Be­ lebtschlamm in der Belebungsstufe 2. Das heißt, es wird täglich genau so viel Schlamm aus der Kläranlage abgezogen wie neu gebildet wird. Die Schlammenge bleibt konstant.

Um eine besonders weitgehende Nitrifikation in der Bele­ bungsstufe 2 zu erreichen, kann in der Schlammbehandlungs­ stufe 11 ein Volumen von beispielsweise 100 l je Einwohner vorgesehen sein. Bei einer Schlammkonzentration von 40 g TS/l befinden sich darin 4000 g Trockenmasse an stabi­ lisiertem Schlamm je Einwohner. Täglich werden 64 g Trocken­ masse zu- und abgeführt. Dies bedeutet, daß der Schlamm in der Stabilisierungsstufe bei jedem Durchlauf eine Aufent­ haltszeit von über zwei Monaten hat. Bei den in der Schlamm­ behandlungsstufe herrschenden hohen Temperaturen ist dieses Schlammalter ausreichend für eine fast vollständige Stabili­ sierung (Mineralisierung) des Schlammes und für die Bildung einer hohen Konzentration an nitrifizierenden Bakterien. Bezogen auf die gesamte Kläranlage beträgt das Schlammalter in diesem Ausführungsbeispiel rechnerisch sogar mehrere Jahre, obwohl das Gesamtvolumen der Belebungsstufe 2 und der Schlammbehandlungsstufe 11 um ein Viertel kleiner ist als die Belebungsstufe bei der üblichen Behandlung von Kommunalabwasser. Durch dieses überaus hohe Schlammalter wird auch die sehr weitgehende Mineralisierung des Rücklauf­ schlammes bewirkt.

Auch bei einer weniger weitgehenden Schlammstabilisierung und einem geringeren Schlammalter (in einer kleineren Schlammbehandlungsstufe) weist das erfindungsgemäße Verfah­ ren viele Vorteile auf. Durch die erhöhte Konzentration an abbaubaren Stoffen in der Schlammstabilisierungsstufe 11 kommt es bei der Stabilisierung in jedem Fall zu einer merklichen Temperaturerhöhung und einer wesentlich besseren Vermehrung der nitrifizierenden Bakterien.

Insgesamt hat das beschriebene Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens den Vorteil, daß eine weitge­ hende Entfernung aller umweltbelastenden Schmutzstoffe aus dem Abwasser erfolgt, wobei nur eine sehr geringe Menge an Überschußschlamm täglich endgültig abgezogen wird. Der über­ wiegende Teil des Schlammes wird im Kreislauf geführt. Dabei ist die verwendete Kläranlage im Vergleich zu den bekannten Kläranlagen erheblich kleiner.

Fig. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, das sich von dem in Fig. 1 dargestellten dadurch unterschei­ det, daß zwischen die Nachklärstufe 3 und die Schlammbehand­ lungsstufe 11 ein Faulturm 7 geschaltet ist. In dem Faul­ turm 7 wird der Rücklaufschlamm vergoren, wobei Biogas gewonnen wird, das zur Energieversorgung der Kläranlage dienen kann. Bei der Vergärung des Schlammes in dem Faul­ turm 7 handelt es sich im wesentlichen um eine anaerobe Schlammstabilisierung. Das in der Faulstufe freiwerdende Wasser hat häufig eine starke Restverschmutzung und wird deswegen meistens in die erste Stufe der Kläranlage zurück­ geführt.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird der ausgefaulte (vergorene) Schlamm aus dem Faulturm 7 über die Schlammlei­ tung 5' in die Schlammbehandlungsstufe 11 geführt. Das weitere Verfahren verläuft genauso wie das anhand von Fig. 1 beschriebene.

Allerdings kann hierbei vorgesehen sein, daß die in der Schlammbehandlungsstufe 11 freiwerdende Reaktionswärme zur Erhöhung der Temperatur in der Faulstufe 7 verwendet wird. Dazu kann ein Wärmetauscher verwendet werden. Die Erwärmung des Zulaufschlammes für die Faulstufe 7 hat zur Folge, daß der ausgefaulte Schlamm mit einer erhöhten Temperatur - gegebenenfalls über einen weiteren Wärmetauscher - in die Schlammbehandlungsstufe 11 eingeleitet werden kann. Die der Faulstufe 7 zugeführte Reaktionswärme geht daher der Schlammbehandlungsstufe 11 nicht verloren.

Es ist offensichtlich, daß das erfindungsgemäße Verfahren auch in Anlagen durchgeführt werden kann, bei denen Schlamm direkt aus der Belebungsstufe 2 in die Schlammbehandlungs­ stufe 11 geführt wird (s. Schlammleitung 8 in Fig. 1), wobei er ggf. (beispielsweise durch Filtration oder Ab­ schleudern) noch angereichert wird.

Claims (18)

1. Verfahren zur biologischen Reinigung von Abwasser, bei dem das Abwasser in mindestens einer Belebungsstufe mit einem nitrifizierende Mikroorganismen enthaltenden Belebtschlamm behandelt wird und bei dem der Belebt­ schlamm in einer Stufe der Kläranlage, insbesondere einer Nachklärstufe, abgetrennt und als Rücklauf­ schlamm in die Belebungsstufe zurückgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil des in der Belebungsstufe (2) oder in der Nachklärung (3) abgetrennten Rücklaufschlammes vor der Rückführung zur Belebungsstufe (2) in einer separaten Schlammbehandlungsstufe (11) unter nitrifizierenden Be­ dingungen behandelt wird, wobei das Schlammalter erhöht wird, und daß das bei der Behandlung frei wer­ dende Wasser abgetrennt wird, so daß sich die Schlamm­ konzentration in der Schlammbehandlungsstufe (11) er­ höht.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der andere Teil des Rücklaufschlammes direkt aus der Nachklärstufe (3) in die Belebungsstufe (2) geführt wird und daß beide Teile des Rücklaufschlamms in der Belebungsstufe (2) miteinander vermischt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeich­ net, daß der Rücklaufschlamm in der Schlammbehandlungs­ stufe (11) ein Schlammalter von mindestens zehn Tagen erreicht und daß 20% bis 60% des Belebtschlammes in der Belebungsstufe (2) aus Rücklaufschlamm besteht, der in der Schlammbehandlungsstufe (11) behandelt wur­ de.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die in der Schlammbehand­ lungsstufe (11) freiwerdende Reaktionswärme zur Erhö­ hung der Temperatur in der Schlammbehandlungsstu­ fe (11) genutzt wird, wobei die Temperatur auf höch­ stens 35°C eingestellt wird.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der pH-Wert in der Schlamm­ behandlungsstufe (11) zwischen 5 und 6,5 eingestellt wird.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Schlammbehandlungsstu­ fe (11) ein Becken mit belüftetem Festbett verwendet wird.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens 50% des in der Schlammbehandlungsstufe (11) behandelten Schlamms an­ schließend in die Belebungsstufe (2) geführt wird und daß behandelter Schlamm die Stufen (2, 3, 11, ggf. 7) der Kläranlage mehrfach durchläuft.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die Schlammkonzentration in der Schlammbehandlungsstufe (11) vorzugsweise größer als 20 g TS/l ist.

9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil des behandelten Schlammes aus der Schlammbehandlungsstufe (11) als Überschußschlamm abgezogen und aus dem Schlammkreislauf entfernt wird.

10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Rücklaufschlamm zu­ nächst in einer Faulstufe (7) vergoren wird, bevor er in die Schlammbehandlungsstufe (11) geführt wird.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die in der Schlammbehandlungsstufe (11) freiwerden­ de Reaktionswärme zur Erhöhung der Temperatur des der Faulstufe (7) zugeführten Schlammes verwendet wird.

12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das in der Schlammbehand­ lungsstufe (11) freiwerdende Wasser einer Stufe zur Behandlung von phosphathaltigem Schlamm zugeführt wird.

13. Anlage zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit einer nitrifizierenden Belebtschlamm enthaltenden und vom Abwasser durchström­ ten Belebungsstufe, einer Stufe zur Abtrennung des Belebtschlammes von dem behandelten Abwasser, insbeson­ dere einer Nachklärstufe, und einer ersten Rücklauf­ schlammleitung zu der Belebungsstufe, gekennzeichnet durch eine zweite Rücklaufschlammleitung (5, 15; 8, 15; 5, 5', 15) zu der Belebungsstufe (2), in die eine Schlamm­ behandlungsstufe (11) geschaltet ist, in der der Rück­ laufschlamm unter nitrifizierenden Bedingungen behan­ delt wird.

14. Anlage nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Rücklaufschlammleitung (4) die Nachklärstu­ fe (3) und die Belebungsstufe (2) direkt miteinander verbindet.

15. Anlage nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeich­ net, daß die Schlammbehandlungsstufe (11) wärmeiso­ liert ausgebildet ist.

16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 15, da­ durch gekennzeichnet, daß die Schlammbehandlungsstu­ fe (11) durch ein Becken mit belüftetem Festbett gebil­ det wird.

17. Anlage nach einem der Ansprüche 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß vor die Schlammbehandlungsstu­ fe (11) eine Faulstufe (7) geschaltet ist und daß die Schlammbehandlungsstufe (11) mit einem Wärmetauscher versehen ist, mit dem dem für die Faulstufe (7) be­ stimmten Schlamm Wärme zugeführt wird.

18. Anlage nach einem der Ansprüche 13 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß in der zweiten Rücklaufschlammlei­ tung (5, 5', 15) mehrere Schlammbehandlungsstufen (11) parallel und/oder in Reihe geschaltet sind.