DE2032189A1

DE2032189A1 - Verfahren zur Behandlung von Abwasser

Info

Publication number: DE2032189A1
Application number: DE19702032189
Authority: DE
Inventors: J R Mcwhirter; E K Robinson
Original assignee: Union Carbide Corp
Current assignee: Linde GmbH
Priority date: 1969-07-02
Filing date: 1970-06-30
Publication date: 1971-01-21
Also published as: DK131558B; BE752081A; NL160788C; PL80845B1; FI54460B; JPS4919582B1; SE376899B; ZA704498B; YU166070A; MY7700094A; NL7009735A; DK131558C; CH517668A; YU36906B; FR2054076A5; IL34834A; BR7020200D0; US3547813A; IL34834A0; CS156473B2

Description

25. Juni 1970 Gzy/goe

UNION CARBIDE CORPORATION

Verfahren zur Behandlung von Abwasser,

Die Erfindung betrifft eine Verfahren zur Behandlung von biochemisch oxydierbares Wasser enthaltendem Abwasser durch Belüftung in Berührung mit einem aktiven bakteriellen Schlamm,; der suspendierte flüchtige Feststoffe und Gesamtfeststoffe in einem Nengenverhältnis von wenigstens 0,55 enthält, unter Konzentrierung der bei der Belüftung anfallenden Feststoffe und Zurückführung dieser konzentrierten Feststoffe als Schlamm in die Beiüftungszone_o

Bei den meisten biochemischen Oxydationen wird Luft als Sauerstoffquelle verwendet. Die benötigte Luftmenge ist u.a. davon abhängig, daß Luft nur 20 94 Sauerstoff enthält. Daher müssen große Mengen gefördert werden. Luft ist in großen Mengen kostenfrei zu erhalten, und die zum Fördern der Luft verwendete Energie genügt im allgemeinen, um in der Mischung den Sauerstoff zu lösen und in der Flüssigkeit die bakteriellen Feststoffe in Suspension zu halten.

Nach einem bekannten Verfahren wird städtische· Abwasser da-' durch biochemisch oxydiert, daß man es mit einem Sauerstoff-.'

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enthaltenden Gas und aktiviertem Schlamm mischt. Dieser letztere besteht im wesentlichen aus aeroben Organismen, die in Gegenwart von genügenden Mengen gelösten Sauerstoffs das biochemisch oxydierbare organische Material (BOB) in städtischen Abwasser absorbieren und assimilieren können. Hierbei wird dieses organische Material in Formen übergeführt, die leicht von gereinigtem Wasser getrennt werden können. Unter normalen Bedingungen vermehren sich während sich während dieses Behandlung-Schrittes die Bakterin in den Belüftungsbehältern sehr schnell. Nach Umwandlung der BOD läßt man die Flüssigkeit absitzen, dekantiert das überstehende gereinigte Wasser und zieht vom Boden des Klärgefäßes den Schlamm ab®

Ein Teil des Schlammes muß im Kreislauf in das Behandlungsgefäß zurückgeführt werden, um das einlaufende BOD-enthaltende Abwasser zu impfen. In der Regel kann nicht der gesamte Schlamm aus dem Klärgefäß zurückgeführt werden, da seine Menge sich sonst in unzulässiger Weise vergrößern würde. Etwa 9O % des Schlammes wird zurückgeführt und etwa 10 % werden verworfen. Bei diesem üblichen Verfahren entstehen also laufend erhebliche Schlamm-Mengen.

Dieser überschüssige Schlamm muß weiter behandelt werden, um ihn vo der Beseitigung nichtfaulend zu machen« Hierzu verwendet man unter anderem eine anaerobe Zersetzung ohne Sauerstoff

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wobei der Schlamm längere Zeit, z.B. 30 Tage lang, gelagert wird, um eine genügende Zersetzung des organischen Materials zu erreichen. Für diese Lagerung braucht man große gedeckte Behälter, um die genügende Lagerzeit zu gewährleisten und das Entweichen von schädlichen und überlriechenden Gasen zu vermeiden· Auch nach dieser anaeroben Zersetzung können die restlichen Feststoffe immer noch kO bis 50 % des überschüssigen Schlammes ausmachen· Diese Behandlung des Schlammes ist teuer und beansprucht in der Regel etwa 35 bis kO % der Gesamtkosten für die Behandlung von städtische· Abwasser·

Hei dem bisherigen Verfahren arbeitete »an üblicherweise mit einem Gehalt von 15OO bis 3J00 ppm suspendiserter Gesamtfeststoffe (MLSS) bei der Belüftung und mit Konzentrationen des gelösten Sauerstoffs bis etwa 2 ppm· Der zurückgeführte Schlamm enthielt nach der Konzentrierung im Klärgefäß üblicherweise etwa lOOOO ppm oder weniger MLSS. Je Volumteil des zugeführten Abwassers wur.den 0,25 bis 050 Volumteile des zurückgeführten Schlammes zugesetzt. Man ließ in der Regel 2 bis 3 Stunden in dem Klärgefäß ansitzen, und hielt die Verweilzeit des Abwasser in dem Belüftungsgefäß zwischen 4 und 6 Stunden. Das geklärte Wasser.enthielt nur geringe Mengen gelöstes BOD, war aber oft trübe und hatte einen hohen Gehalt an dispergierten Baktjferien, die im Klär gefäß nicht abgetrennt wurden. Zur Be-

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handlung von 3 ÖOO 000 1 städtischen Abwassers mit einem Gehalt von 220 ppm BOD wurde ein Belüftungsgefäß von etwa 7OOOOO verwendet _t in welchem die gemischte Flüssigkeit 25ΟΟ ppm MLSS enthielt.

Ein 'System mit aktiviertem Schlamm ist ±m «resentlichen eine geschlossene Lebensgemeinschaft von Bakterien» Wenn, man die Bakterien nicht auswechseln würde, so könnte das System zu einem maximalen Gleichgewicht der biologisch aktiven Feststoffe mit den Nährstoffen und dem Sauerstoff erreicht werden. Bei einem solchen Gleichgewicht würde die Zunahme &n aktiven Feststoffen durch Synthese von Zellen gleich sein dem Verlust an aktiven Peatstoffen durch Auflosen, Oxydation von Zellenrückständen und Überfluß·

Bei dem Üblichen Verfahren wird ein derartiges Gleichgewicht nicht erreicht, weil die Konzentration der Feststoffe bei der Belüftung, «reiche dem Gleichgewicht entspricht, höher ist als die aus verschiedenen anderen Gründen günstigste Konzentration. Infolgedessen wird der Gehalt an Feststoffen beim Überführen des Schlammes in den Eindickbehälter kontinuierlich oder periodisch verringert. Dadurch wird der Gehalt an suspendierten Feststoffen in der Flüssigkeit innerhalb eines bestimmten Bereiches von beispielsweise I5OO bis 3500 ppm MLSS gehalten*

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Für diese Verringerung des Gehaltes an Feststoffen in dem aktivierten Schlamm gibt es verschiedene Gründe.

Erstens entsteien hohe Konzentrationen an Feststoffen in denjenigen Zonen, wo die gemischte Flüssigkeit praktisch keinen gelösten Sauerstoff enthält, insbesondere dort, wo das Abwasser eingeführt wird. Wenn der Gehalt an gelöstem Sauerstoff auf Null absinkt, ändert sich die Synthese von Zellen· Anstelle der erwünschten aeroben Stämme im aktivierten Schlamm entstehen anaerobe und nur zufällig aerobe Organismen, was nicht erwünscht ist.

Zweitens haben Versuche zur Erhöhung des Gehaltes an gelöstem Sauerstoff und zur Beseitigung der oben beschriebenen Bedingungen zu einer unwirtschaftlich hohen Kompressionsgeschwindigkeit des belüftenden Gases geführt· Wenn man darüber hinaus mechanisch kräftig rührt, um die Lösung des Sauerstoffes zu beschleunigen, so werden die ausgeflockten Agglomerate der Bakterien zerkleinert und dispergiert, weshalb das abfließende Wasser noch trüber ist und höhere Mengen an BOD enthalt.

Drittens soll eine höhere Konzentration an Feststoffen in der gemischten Flüssigkeit die Absitzgeschwindigkeit im Klärgefäß verringern» Deshalb ist ein größeres Klärgefaß erforderlich»

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um die notwendige Absitzzeit zu erreichen und trat ü&n Schlamm vor dem Abziehen genügend fest werden zu

Viertens wird die maximale Dichte des Schlammes in dem Klärgefäß nur sehr gering« Die Dichte ist umgekehrt proportional zu dem Schlamm-Volumen-Index CSVI) nach Mo.lalraai&_ffl Die entsprechenden Werte dieses Index liegen typischerweise bei 100 oder darüber bei einem Gehalt von 1000© ppm oder ■ öeriaaier® im zurückgeführten Schlamm·

Fünftens machen die schlecht® Absetzbarkeit nud ireg*di©tatungsfähigkeit des Schlamme» die Zurückführiarag eimoi? großen. Menge erforderlich, damit die gemischt® flüssigkeit hohe Mentgeia an Feststoffen enthält· ZurüekfüS«*engem®»gea bis η ITO %, bezogen *■»£ das Abwasser j sind angewendet worttösso Pa«I«ir©fe" wird '* die hydraulisch« Belastung der Belü£ttingsg©£äß@ «md wesentlich erhöht imd der Uafang der gam^em Äuaiags wlirü mn groß· «

Sechstens hat es aiuh bei Vörs^eheia gezeigt, dlsß d&s t!fees*fließen von nicht abgesetzt en Feststoff ®h In. dem abge^<s>g3ii®M geklärtes Wasser zuninont mit der Zunahme der Konzentrat iea w Feststoffen -bei der Belüftung« Pa® raag nit einer ihierb©J.©sti8SBg a®s Klärgefäßes und/ode^" eiit der aelir dispersen rien in Syetea

Siebentens hat nan versucht« die Dichte des zurückgeführten Schlamme« durch längere Absitaszeiten in den Klärgefäß zu erhöhen, waa aber zu der Schwierigkeit des aufsteigenden Schlammes geführt hat· Das kann erklärt werden durch die Entnitrifikation in dem Klärgefäß ala Ergebnis einer langen Lagerung des Schlammea und der anaeroben Bedingung. Wenn aufsteigender Schlamm entsteht, ao fördert das in dem Klärgefäß entwickelte Gas nach oben durch die überstehende Flüssigkeit und Über das Wehr für die abfließende Flüssigkeit. Die Bildung von losen Schlamraklumpen in dem Klär gefäß kann auch mit dem Vorhandensein dea Mikroorganismus Sphärotilus erklärt werden« dessen schnelles Wachstum gefördert wird durch einen geringen Gehalt an gelöstem Sauerstoff in derjenigen Zone, wo die Zellen sich bilden· Hierdurch werden nicht nur die erforderlichen Feststoffe zerstört, sondern ws wird auch daa geklärte Wasser schwer verunreinigt.

Selbst in solchen Anlagen, wo der Anfall an Schlamm verringert oder ganz beseitigt wird, z.B. in GroßbeiUftungsanlagen bleibt die Konzentration an flüchtigen Feststoffen (MLVSS) in der Belüftung verhältnismäßig niedrig, z.B. bei 3OOO bis 4000 ppm. In solchen Anlagen entsteht wiederholt aufsteigender Schlamm. Der hierdurch verursachte große Verlust an Feststoffen ist wenigstens teilweise der Grund dafür, daß man den Gehalt an Feststoffen nicht zu hoch gehalten hat.

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Ziel der Erfindung ist ein verbessertes Verfahren für die Behandlung von BOD enthaltendem Abwasser, wie städtisches Abwasser mit einem hohen Gehalt an Feststoffen in der Belüftungszone· Das Verfahren ist ferner gekennzeichnet durch eine hohe Konzentration an Feststoffen und einem hohen Gehalt an gelöstem Sauerstoff in der Belüftungszone_β

Ein weitures Ziel ist die Behandlung von BOO enthaltendem Abwasser mit einem hohen Gehalt an Feststoffen in der Belüftungszone und einer hohen Absitzgeschwindigkeit und hohen Dichte des abgesetzten Schlammes in der Klärzone.

Hierbei werden verhältnismäßig kleinere Mengen Schlamm im Kreislauf zurückgeführt.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß man das BOD enthaltende Abwasser, Schlamm mit 12000 bis 5OOOO ppm suspendierter Gesamtfeststoffe und ein Belüftungsgas mit wenigstens 50 Volum-^ Sauerstoff in solchen Mengen, daß die Flüssigkeit in der Oxydationszone 4000 bis 12000 ppm suspendierter Gesamtfeststoffe enthält, und das Gas über dieser Flüssigkeit einen Partialdruck des Sauerstoffs von wenigstens 300 mm Hg hat, mischt, daß man die Verweilzeit der Feststoffe in der Oxydationszone bei 20 bis 180 Minuten hält, so daß eine Flüssigkeit mit wenigstens 3 PP^m gelösten- Sauerstoffs entsteht,

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und wobei das mittlere Mengenverhältnis von Nährstoffen zu der Biomasse bei wenigstens 0JL5 (Ig BOD_)/(Tage χ kg suspendier· te flüfahtige Feststoffe) gehalten wird, daß man aus der oxydierten Flüssigkeit den Schlamm abtrennt und ihn wenigstens zum Teil in einer solchen Menge in die Oxydationszone zurückführt, daß das Volumverhältnis des zurückgeführten Schlammes zu dem BOD enthaltenden Abwasser bei 0,1 bis 0,5 liegt»

Die Fig. 1 zeigt graphisch die Beziehung zwischen .der Konzentration an suspendierten Feststoffen in dem zurückgeführten Schlamm und in der gemischten Flüssigkeit,und zwar für verschiedene Mengenverhältnisse des zurückgeführten Schlammes zu dem BOD enthaltenden Wasser.

Die Fig. 2 zeigt schematisch einen Querschnitt einer Anlage mit einem einzelnen untergetauchten Rührer und Aufguß innerhalb eines Oxydationsgefäßes, und mit einem Klärgefäß nach einer Ausführungsform der Erfindung·

Die Fig. 3 zeigt schematisch im Querschnitt eine Anlage mit mehreren untergetauchten Rührern und Aufgüssen innerhalb der gleichen Oxydationskammer nach einer anderen Ausführungsform der Erfindung.

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Die Fig. k zeigt schematises einem Querschmitt einer Anlage mit mehrer on Oxydationsgefäßen , vora deuten j ode 3 eine Ober» flächen-Mischvorriehtung und Einführungen für sauerstoffenthaltendes Gas hat. Diese Kammern sind für den stufenweisLen Durchfluß der mit Sauerstoff versetzten Flüssigkeit vorgesehen.

) Die Fig. 5 zeigt schematise!* einen Querschnitt dureh eine der Anlagen nach Fig» 4 ähnliche Anlage,, wobei Forriehtungen ,vorgesehen sind, um das an Sauerstoff verarmt® Gas im Gleichstrom mit der oxydierten Flüssigkeit zu führen«

Die Fig« € zeigt einen schematischen Qsae^selisait.t d«r©h eine Anlage ähnlich der nach Fig, 5; aber mit Forrietetwgexa,, um zwischen dmn ©istsB®lnen Oxydatiomsstufeia di© an BOD verarmten Feststoffe zu konzentrieren«

Wie schon gesagt, wird der Schlamm, der mit dem eauerstoffhaltigen Sas nnd dem BOD enthaltenden Abwasser in der Oacyd©- tionszone geraieclit wird, auf Konzentrationesa von 12000 bis 5OOOO ppm suspeadi©rter Geaaaitfeststoff e kosizentriert ·. Konzentrationen üjber 5OOOO ppni earfordersa sehr lange Verweüzeit.@n in dem Klär gefall, susätaileJi zu den Zeiten^, die lediglich zum Abtrennen der ^lüu»ig&®±t-" erfordorlieh siaiS_? 123a darait

sehr kompakten abgesetzten Schlamm zu erhalten. So hohe Konzentrationen des zurückgeführten Schlammes lassen auch anaerob« Bedingungen während verhältnismäßig langer Zeitdauer entstehen, wodurch dieses Verfahren weniger wirksam ist· Konzentrationen unter 12000 ppm ergeben nicht genügende Mengen von Feststoffen in der gemischten Flüssigkeit, um ein Volumverhältnis von Schlamm zum BOD enthaltenden Wasser unter etwa 0,5 nach Fig, 1 zu erhalten· Eine Feststoffkonzentration von 12000 ppm zurückgeführten Schlamm ergibt bei einem YdIumverhältnis des Schlammes zum Abwasser (R/F) von 0,5 einen Gehalt von 4000 ppm suspendierter Feststoffe in der gemischten Flüssigkeit-. Das ist die untere Grenze für die Konzentration« unterhalb welcher sich das «rfindungsgemaße Verfahren nicht

vorteilhaft durchführen läßt. Bei einem Gehalt des zurückgeführten Schlammes von 10000 ppm Feststoffen, muß das Verhältnis R/F bei etwa 0,7 liegen, damit die gemischte Flüssigkeit 4000 ppm suspendierte Feststoffe enthält. Bei einem Verhältnis R/F über 0,5 ist das Verfahren weniger wirksam und .es entstehen höhere Kosten für ein System gegebener Abmessungen, oder es Sind größere Anlagen, beispielsweise für das Oxydationsgefäß, für die Leitungen und für das Klärgefäß, erforderlich.

In der Oxydationszone enthält die gemischte Flüssigkeit 4000 bis 12000 ppm suspendierter Feststoffe. Wenigstens 4000 ppm

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•ind erforderlich, um eine hohe Absorption und Assimilation dee BOD durch den Schlamm zu erreichen. Hierdurch kann man schneller arbeiten und kleinere Anlagen verwenden, als bei den bekannten Belüftungsverfahren.

Wie ebenfalls schon gesagt, erfordert eine hohe Konzentration über etwa 12000 ppm suspendierter Feststoffe in der gemischten Flüssigkeit eine prohibitiv hohe Konzentration an Feststoffen über etwa 50000 ppm in dem zurückgeführten Schlamm. Ein anderer Grund für diese obere Grenze von 12000 ppm suspendierter Feststoffe in der gemischten Flüssigkeit iat der, daß darüber hinaus der Schlamm nur langsam absitzt _a was lange Absitzzeiten erfordert. In verhältnismäßig verdünnten Gemischen setzen sich die Feststoffe schneller ab, während bei Zunahme der Konzentration bis zu einem hohen Gehalt die Absitzgeschwindigkeit abnimmt. Für ein Oxydationsgefäß gegebener Größe, eine gegebene Zusammensetzung der Flüssigkeit und ein gewünschtes Ausmaß der Assimilation und biochemischen Oxydation von BOD werden bei kleinen Absetzgeschwindigleiten sehr große teure große Klärgefäße benötigt. Hierbei können in den Klärgefäßen anaerobe Bedingungen entstehen, die zu einem Verlust an biologischer Aktivität, zur Dinitrifizierung und zur Entstehung des aufsteigenden Schlammes führen können.

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Ein anderer Grund, die Konzentration an suspendierten Feststoffen in dem Flüssigkeitsgemisch nicht über 12000 ppm steigen zu lassen, besteht darin, daß man das Verhältnis der Nährstoffe zu der Biomasse (kg BOD )/(Tage χ kg MLVSS) so halten muß, daß biologische Aktivität des Schlammes und die Absitzgeschwindigkeiten begrenzt sind« Für ein gegebenes Verhältnis der flüchtigen suspendierten Feststoffe zu den suspendierten Gesamtstoffen in der Flüssigkeit (MLVSS/MLSS), nimmt da» Verhältnis von Nährstoffen zur Biomasse ab mit der Zunahme de« Gehaltes an Gesamtfeststoffen in der Oxydationszone, und das zugeführte BOD enthaltende Abwasser enthält zu wenig Nährstoffe für die zunehmende Menge der aktiven Biomasse.

Systeme gemäß der Erfindung sind dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis MLVSS/MLSS der Feststoffe bei wenigstens 0,55 liegt. Dieses Verhältnis MLVSS/MLSS für die gemischte Flüssigkeit ist sehr ähnlich dem des zurückgeführten Schlammes, da durch das Abwasser verhältnismäßig kleine Mengen von Feststoffen in das System gelangen. Hohe Gehalte an Gesamtfeststoffen bei der Belüftung sind nur insoweit vorteilhaft, ale sie ein Anzeichen für einen hohen Gehalt an biologisch aktivem Material sind. Wenn das Verhältnis unter 0,5 liegt, so ist auch der Gehalt an aktiven Feststoffen nur gering, selbst wenn der Gehalt an Gesamtfeststoffen sehr hoch ist.. Verhältnisse unter 0,55·

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bedeuten, daß groß© Mengen von inertem biologisch nicht abbaubaren Featst©ffen sich in dem System angesammelt haben und im Kreislauf wiederholt durch die Belüftung*- und die Absetzzone geführt werden· Um hierbei einen Siofeera Gehalt an biologisch aktiven Feststoffen in der Belüftungsssone su erhalten, muß.man aucä sehr große Mengen von Gesamtfeststoffen im

reislauf zurückführen» Zu große Mengen vosa inerten Fesstoffenkönnen daher das System überbelasten und ©in Arbeiten innerhalb der Grenzen eier Erfindung unmöglich machen*·

Das Verhältnis MLVSS/MLSS ist nicht imsner regelbar und ist auch

weitgehend abhängig von der Art der Verunreinigungen ins Abwasser. Diese Verunreinigungen, können löslich oder unlöslich, organisch oder anorganisch, biochemisch oxydierbar oder nicht oxydierbar sein,, Feststoffe, wie Sand₉ Grieß, Polyäthylen·" Reste oder Holzfasern, die nicht in Kohleiadioxyd, Wasser oder Zellgewebe ubergeflilssrt werden und sich in ü©m abgesetzten Schlamm befindem, erhöhen die Menge der inerten Feststoffe in dem System und verringern das Verhältnis» Um die Anhäufung inerter Peststoff® au regeln, kann man die S@lbst©ssydation der Bakterien ttnUerdrücken und größere Meiagea voa üb er schuss lagern Schlamm aus dem System entfernen« Eine andere Möglichkeit zur Regelung bestellt dos*ia_s daß man das* Systea abstellt„ di© Peststoffe enttarnt ηηά ait aisaar -:i&eueit E-saituar wieder beginnt.

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Die Konzentration an biologisch oxydierbaren organischen Stoffen in städtischen Abwasser ist genügend hoch, so daß ein Verhältnis der flüchtigen Feststoffe zu Gesatntf eststoffen über 0,55 in den Schlamm und der gemischten Flüssigkeit leicht aufrechterhalten werden kann· So hat man beispielsweise Verhältnisse von MLVSS/MLSS von 0,70 bis 0,75 bei der Behandlung von Abwässern aus zwei verschiedenen Gemeinden gemessen· Die Konzentration an biologisch oxydierbaren organischen Stoffen in Abwässern von Molkereien und petrochemischen Anlagen 1st ebenfalls so hoch, daß dieses Verhältnis erreicht wird·

Das Gas, das den Gemisch aus BOO enthaltenden Abwasser und zurückgeführtem Schi aan in der Oxydationssone zugeführt wird, soll wenigstens 50 Volum-Jf Sauerstoff enthalten· Geringere Konzentrationen an Sauerstoff gestatten es nicht, eine merkbare Menge von gelöstem Sauerstoff in der Oxydationszone zu erhalten, und zwar wegen der Verdünnung mit anderen Gasen wie Stickstoff und Kohlendioxyd, Es nuß ferner so viel Gas zugeführt werden, daß in dem Gasraum über dem Flüssigkeitsgemisch ein Partialdruck des Sauerstoffs von wenigstens 300 nun Hg in der Oxydationezone herrscht. Dieser hohe Partiaidruak, der wenigstens doppelt so groß ist wie der mit Luft erreichbare, ermöglicht die erforderliche Menge von Sauerstoff in der gemischten Flüssigkeit zu lösen, ohne daß zu hohe

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Kosten für das Rühren entstehen, das die Biomasse zerkleinern und ihr Absitzen verlangsamen würde.

Es wurde ferner gefunden, daß ein Partialdruck des Sauerstoffs von wenigsten· 3OO mm Hg erforderlich ist, um eine schwere, gut absetzbare aktive Biomasse zu erhalten, wodurch auch ein hoher Gehalt an gelöstem Sauerstoff erreicht wird und eine geringe Energie zum Mischen erforderlich ist» Bei vergleichenden Versuchen unter Verwendung eines Gases mit 21 und 99,5 VoIum-Ji Sauerstoff, mit gleicher Zuführung von Energie, mit einem gleichen Verhältnis von Nährstoffen zur Biomasse und ■it hohen Gehalten gelösten Sauerstoffs von wenigstens 7 ppm wurde gefunden₍ daß der 9915 tfige Sauerstoff die gewünschte dichte Ausflockung der Biomasse entstehen ließ. Bei Verwendung von 21 tigern Sauerstoff entstand eine leichte diffuse Suspension« die schlecht absetzte und eine trübe überstehende Flüssigkeit zurückließ« Bei einem Partialdruck des Sauerstoffs von 380 BMB Hg entstand eine diene Biomasse, bei einem Partialdruck von 300 mm Hg eine nur mäßig dichte Biomasse und bei einen Partialdruck von etwa 250 mm Hg nur eine leichte diffuse Bionasse. Um hohe Absitzgeschwindigkeiten und einen dichten Schlatan in verhältnismäßig kurzen Zeiten zu erhalten, wird vorzugsweise ein Gas mit wenigstens 90 Volum-?£ Sauerstoff in genügender Menge verwendet, so daß der Partialdruck des Sauerstoffs über der gemischten Flüssigkeit wenigstens 38O mm Hg beträgt. /

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Die Behandlung des Flüssigkeitsgemisches aus BOO enthaltendem Abwasser und Schlamm mit dem Sauerstoff enthaltenden Gas wird 20 bis l80 Minuten lang fortgesetzt. Wenn lediglich der Gehalt des städtischen Abwassers an BOD durch Absorption und Assimilation im Schlamm entfernt werden soll und ein klares gereinigtes Wasser erhalten werden soll, so kann die Zeit verhältnismäßig kurz, beispielsweise 20-Minuten lang, sein· Wenn aber darüber hinaus eine Autooxydation des Schlammes erreicht werden soll, um den Anfall an Schlamm wesentlich zu verringern, so sollte die Mischzeit erheblich langer sein undfoeispielsweise bei bis zu l80 Minuten liegen. In jedem Falle ermöglicht das erfindungsgemäße Verfahren eine Verkürzung der Mischzeit im Vergleich mit der üblichen Belüftung· Zur wesentlichen Autooxydation bei der Behandlung von städtischem Abwasser waren nach den bisherigen Verfahren 18 bis 24 Stunden erforderlich« Es ist klar, daß längere Mischzeiten entsprechend auch die Kosten für die Kapazität der Belüftungsanlage, für das Gas und für das Rühren erhöhen· Etwas längere Mischzeiten können erforderlich sein für Abwasser aus beispielsweise petrochemischen Anlagen, die höhere Gehalte an BOD enthalten als städtisches Abwasser·

Weiter unten wird im einzelnen ausgeführt werden, daß man das Mischen in einer einzigen Zone oder in mehreren Zonen durch-

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führen kann, wobei die mit Sauerstoff behandelte Flüssigkeit aus einer Zone in die andere strömt» Die angegebene Zeit von 20 bi· l80 Minuten ist die Gesamtzeit zum Mischen einer bestimmten Menge ·ψοη Feststoffen rait einem Sauerstoff enthaltenden Gas· Wenn beispielsweise die Belüftung mit Sauerstoff enthaltendem Gas in vier getrennten Zonen stattfindet. ₍ so beziehen »ich die Zeltangaben auf alle diaae Zonen zusammen» Wenn die konzentrierten Feststoffe nach dar Abtrennung von dem abfließenden Wasser belüftet und stabilisiert werden, so enthält d±@a§@ Angabe auch diejenige Zeil;₉ dl® für den' l©tzteren Schritt ®rforderlich ist.

Bei einer bevorzugten Äusführungsform der Erfindung₍liegt der Gehalt an gelüsten Sauerstoff bei wenigstens 3 pprao Wenn man mehr als eine Zone zum Mischen verwendet _s s© sollte die Flüssigkeit unmittelbar Tor dem Klären einem Gehalt an gelöstem Sauerstoff von wenigstens 3 ppm haben» Die Miscbzone kann nach beispielsweise Fig» 5 auch die letzte Öxydatioraszoxi©" sein, oder raan kann zwischenhinein noch eine Oacydat ions zone einschalten, wie die Pig® 6 es zeigt, SoIeSaQ flohen Gehalt® an gelöstem Sauerstoff siad.äußerst erwüraselit, um aerobe Bedingungen und ©ia® gute bi®ch@iaische Oxydation sw err@leSiera. Bei dem bisherigem Verfahre» mit Misclitaiagem mit eimeai Gehalt an 4000 bis 12000 ppra suspendierter GesaetfestatoiTfβ war

das nicht zu erreichen· Dieser Nachteil der bisherigen Verfahren beruhte darauf, daß das BOO sehr schnell assimiliert wurde und der Schlamm gelösten Sauerstoff aufnahm· Ei war daher nicht möglich, den Gehalt an gelöstem Sauerstoff bei der gewünschten Konzentration zu erhalten. Ein Gehalt an gelösten Sauerstoff von wenigstens 3 ppm in der oxydierte.» Flüssigkeit, die in das Klärgefäß eintritt, ist nicht nur notwendig, um eine chronische Verarsning an gelöstem Sauerstoff in der Flüssigkeit zu vermeiden, sondern auch., usffeeitweilige Spitzen des Gehaltes an BOO in den Abwasser ssu kompensieren. Die großen, verhältnismäßig dichten Flockenteilchen, die bei» Schlaaoa nach dmm erfindungsgesiäßen Verfahren erhalten werden, verhindern «In Diffundieren des gelösten Sauerstoffes von der Oberfläche zu «en Inneren der Flockenteilchen· Ue ein derartiges Diffundieren zu erreichen, smß die Flüssigkeit einen hohen «schalt an gelöste· Sauerstoff enthalten, der durch «in· Konzentration von wenigstens 3 ppm in der aus der Oxydationszone abfließenden Flüssigkeit gewährleistet wird· Bin weiterer wichtiger Grund zur Aufrechterhaltung einer Konzentration von wenigstens 3 PP* gelösten Sauerstoffs 1st der, daß das aus der Klärzone abfließende Wasser in beispielsweise Flüsse abgeleitet werden kann, ohne ihren Gehalt an Sauerstoff herabzusetzen. Dieses Verfahren gibt auch die Möglichkeit^ ein geklärtes Wasser mit einem we-

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sentlich höheren Gehalt an gelöstem Sauerstoff abzuleiten, was bei dem üblichen Belüften von Abwasser häufige wirtschaftlich unmöglich ist.

Um einen biologisch aktiven Schlamm mit einer guten Absetzbarkeit zu erhalten, müssen ©rfindungsgemäß die einzelnen Verfahrensschritte so geregelt werden, daß das mittlere Verhältnis vcn Nährstoffen zur Biomasse wenigstens bei 0,15
(kg BOD )/(Tage χ kg MLVSS) liegt« Das wurde festgestellt
durch eine Reihe von Versuchen,_ fo©± welchen ein 99,5- % Sauerstoff enthaltendes Gas kontinuierlich mit städtischem Abwasser und zurückgeführtem Schlamm gemischt wurde» Die Flüssigkeit wurde in vier aufeinanderfolgenden Verfahrensstufen mit im Gleichstrom geführten Sauerstoff enthaltendem Gas oxydierte Die Menge des Abwassers und der Gehalt an BOD₅ also das Verhältnis von Nährstoff zur Biomasse, schwankte erheblich-zwischen Tag und Nacht. Das führte zu bedeutenden Änderungen
der AbeetZungsgeschwindigkeit des Schlammes und des SVI, wie die Tabelle I es zeigt. Alle Messungen während dieser Versuche wurden durchgeführt in Übereinstimmung mit den Standard-Verfaheen, die beispielsweise in "Standard Methods for the
Examination of Water and Wastewater Including Bottora Sediments ans Sludges", herausgegeben durch "Amsrican Public Health
Association, Inc." 11th Ed. (1962), veröffentlicht sind.

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T a b e 1 1 e

Zufuhr von Abwasser (l/Min.) Zurückgeführter Schlamm (l/Min.)

Volumverhältnis des zurückgeführten Schlammes zum Abwasser

CO BOD-Gehalt des Abwassers ppm

MLSS-Gehalt der gemischten

Flüssigkeit ppm
MLVSS-Gehalt ppm

MLVSS/MLSS
SVI

Stufe 1

Stufe 4

Stufe 1

Stufe 4

(Stufe 1)

Stufe 1

Stufe 4

Zurückgeführter Schlamm

MLSS ppm MLVSS ppm MLVSS/MLSS

Periode A Tag Nacht	l8,2	Periode B Tap Nacht	20,0	Periode C Tas Nacht	18,9
31,8	6,1	37,1	5,7	42,8	8,7
6,1	0,33	5,7	0,28	6,1	0,46
0,19	99	0,15	156	0,14	103
187	8390 8o47	250	7319 7149	227	9269 8784
5743 5623	---	4826 5176		4701 4873	6757 6631
4406 3879	'—_	___		___	Q, 73
0,77	66 70		74 94		99 99
52 49	39723	Ul Ul "si ON	31013	58 59	31543 24002 0,76
41379 31334 0,76	38629	41512

to

O O CO

Tabelle I (Fortsetzung)

Anfängliche Absitzgeschwindigkeit

(m/Std·. )

Nährstoff/Biomasse Verhältnis (kg BOD/Tagxkg MLVSS)

Periode A Peride B Periode D Tag flacht Tag Nacht Tag Nacht

Stufe	1	1	,8	O	.4	i	,8	O	,5	2	,0	0	,1
Stufe	Ik	1	,8	O	Λ	1	,8	O	.3	2	,0	0	,1

0,064 0,55

0,13

0,63 0,07

Eine mögliche Erklärung für die verhältnismäßig hohe Absetzgeschwindigkeit und die Dichte der aktiven Biomasse bei einem Verhältnis von Nährstoffen zur Biomasse über O,15 besteht darin, daß die Biomasse eine große Menge von durch Bakterien erzeugten Stoffen besitzt, welche die Agglomeration und das Auaflokken der Teilchen beschleunigen· Bei einem Verhältnis der Nährstoffe zur Biomasse unter etwa 0,15 werden diese Stoff« verbraucht , um die Organismen am Leben zu erhalten, so daß die Flockenteilchen strukturell schwach sind und diapergiert werden· Eine andere Erlärung besteht darin, daß die durch Auflösen bewirkte Zerstörung der Zellen beschleunigt wird, wenn wenig Nährstoffe vorhanden sind« was ebenfalls ssu einer Schwächung der Struktur der Flockenteileir.es» fülirt·

Es sei bemerkt, daß das Mengenverhältnis von Nährstoffen zur Biomasse von wenigstens 0,15 (kg B0D_)/(Tage χ kg MLVSS) auf der Summe aller flüchtigen suspendierten Feststoffe in allen Oxydationszorien beruht, wenn mehr als eine Oxydationszone verwendet wird. Bei Ausführungsformen, bei denen die Flüssigkeit stufenweise durch verschiedene Zonen geleitet wird, schwankt dieses Verhältnis ziemlich weit vom Anfangewerte, wobei es in der ersten Zone höher ist als in den letzten Zonen. Wenn beispielsweise vier Behandlungszonen nach Fig· k vorhanden sind, durch welche Flüssigkeit in gleichen Mengen und mit einem

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gleichen Gehalt an MLVSS strömt, wobei aber verschiedene Verweilzeiten T₁, T , T und T. vorgesehen sind, und wobei Verhältniese von Nährstoffen zur Biomasse von 0,4, 0,3» 0,2 und 0,1 vorliegen, so beträgt das mittlere Verhältnis

(0,4 T₁ + 0,3 T₂ + 0,2 T₃ + 0,1 T^)Z(T₁ + T₂ +.T +

In den Fig. 2 bis 6 haben entsprechende Bestandteile die gleichen Bezugszahlen·

Nach Fig» 2 gelangt das BOD enthaltende Wasser, beispielsweise städtisches Abwasser, durch die Leitung 11 in die Kammer 10» Eine Quelle für ein Gas mit einem Sauerstoffgehalt von wenigstens 50 % ist nicht dargestellt» Aus dieser gelangt das Gas durch die Leitung 12 mit dem Regelventil 13 -in die Kammer 10. Diese letztere hat einen gasdichten Deckel lh, um eine Sauerstaoff atmosphäre über der Flüssigkeit aufrechtzuerhalten» Zurückgeführter Schlamm mit einem Gehalt an 12000 bis 50000 suspendierten Feststoffen wird durch die Leitung 15 in die Kammer eingeführt. Man kann auch das BOD enthaltende Abwasser und den Schlamm vor dem Einführen in die Kammer mischen, wenn das gewünscht wird.

Die Stoffe in der Kammer 10 werden innig gemischt durch eine mechanische Rührvorrichtung l6. Diese wird angetrieben von

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einem Motor 17 rait einer Welle, die durch die Dichtung 18 im ' Deckel 14 führt. Es können einer oder mehrere Rührer in der Nähe der Flüssigkeitsoberfläche oder eingetaucht vorgesehen sein· Bei dieser Ausführungsform wird das aus der Flüssigkeit entwickelte Gas aus dem Gasraum durch die Leitung 19 mittels des Gebläses 20 abgezogen. Durch die Leitung 21 wird das Gas zu einem Gasverteiler 22 geleitet, der vorzugsweise unter dem Rührer 16 angeordnet ist. Das Gebläse 20 wird durch einen nichtabgebildeten Motor angetrieben. Vorzugsweise hat es Regelvorrichtung zur Einstellung der Rotationsgeschwindigkeit· Das an Sauerstoff verarmte Abgas wird aus der Kammer 10 durch&Le Leitung 23» die ebenefalls ein Regelventil 24 enthalten kann, abgeleitet.

Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden das BOD enthaltende Wasser, das an Sauerstoff angereicherte Gas und der Schlamm zu einer Flüssigkeit gemischt, die 4000 bis 12000 ppm supendierter Gesamtfeststoffe enthält. Das Verhaltnic MLVSS, MLSS liegt bei wenigstens 0,55· Das oxydierende Gas wird kontinuierlich in die Flüssigkeit zurückgeführt. Inerte Gase, wie Stickstoff, die mit dem Abwasser und dem sauerstoffhaltigen Gas eingeführt werden, und Gase, wie C0„, die bei der biochemischen Umsetzung entstehen, sammeln sich in dem Gasraum über der Flüssigkeit zusammen mit unverbrauchtem

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Sauerstoff an· Dieses Gas hat einen Partialdruck des Sauerstoffe von wenigstens 300 η Hg₉ vorzugsweise wenigstens 38Ο mm Hg. Das an Sauerstoff angereicherte Gas kann kontinuierlich während des Mischen® durch die Leitung 12 in die Kammer 10 eingeführt werden. Man kann auch die Gaszufuhr stoppen, wenn das Mischen beginnt. Ebenso kann das an Sauerstoff, verarmte Gas kontinuierlich aus dem Qasraura durch die Leitung 23 abgezogen werden, oder man kann das auch erst mach Volles&dung des Mischens durchführen« Man kann das Mischen aueh zyklisch durchführen, wobei das BOD enthaltende Wasser,der zurückgeführte Schlamm und ein erster Anteil des an Sauerstoff angereicherten Gases in einem ersten Zyklus gemischt werden, um eine teilweise oxydierte Flüssigkeit und ein weniger Sauerstoff' enthaltendes Gas herzustellen· Dieses Abgas wird dann durch die Leitung 23 abgezogen, worauf eine zweite Menge von an Sauerstoff angereichertem Gas durch die Leitung 12 zum Mischen in eiiaosa !weiten Zyklus zugeführt wird.

Der Flüssigkeitspegel in dens Behälter 10 wird geregelt durch das Wehr 25» über welches die Flüssigkeit in den Trog 26 und aus diesem in die Ablaßleitung 27 gelangt. Der Gehalt an gelöstem Sauerstoff in der oxydierten Flüssigkeit wird bei wenigstens 3 Ppm gehalten. Einstellungen dieses Gehaltes können vorgenommen werden durch Änderung der Zuführungs-geschwindigkeit

-V-

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des an Sauerstoff angereicherten Gases mittels des Ventils 13 in der Leitung 12· Hierdurch kann der Partialdruck des Sauerstoffs in dem Gasraum des Behälters 10 erhöht oder verringert werden. Der Gehalt an gelöstem Sauerstoff kann ferner eingestellt werden durch Regelung des Gebläses 20, wobei

die Diffusionsgeschwindigkeit des Sauerstoffs in der Flüssiger

keit erhöht oder verringert wird. Schließlich kann der Sauerstoff gehalt der Flüssigkeit auch geregelt werden durch Änderungen der Verweilzeit der Flüssigkeit in der Kammer 10. Unter sonst gleichen Umständen ergibt eine längere Verweilzeit einen höheren Gehalt an gelöstem Sauerstoff·

Nach dem Ende des Mischen« während 20 bis l80 Minuten läßt man die behandelte Flüssigkeit durch die Leitung 27 In ein mittiges konzentrisches Leitblech 28 des Klärbehülters 29 ab. Das Leitblech 28 reicht vorzugsweise von überhalb des Flüasigkeitspegels bis zu einem Punkt zwischen der Oberfläche der Flüssigkeit .und dem kegelförmigen Boden des Klärgefäßes. Ein Motor 30 treibt einen langsam rotierenden Rechen 31 am Boden des Klärgefäßes an, on ein kegelförmiges Absetzen des dichten Schlammes zu verhindern· Die gereinigte überstehende Flüssigkeit strömt über das ifehr 32 in den Trog 33 und wird durch die Leitung 3** abgelassen· Der Schlamm wird von dem Boden des Klärgefäßes durch die Leitung 35 abgezogen, Wenigstens ein

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Teil von ihm wird mittels der Pumpe 36 durch die Leitung 15 in den Behälter IO zurückgeführt, um das einfließende BOD

enthaltende Wasser zu impfen. Für die Rückführung nicht benötigter Schlamm wird durch die Leitung 37 mit dem Regelventil 38 abgelassen» Hierbei wird das VoIumverhältnis dos zurückgeführten aktiven Schlammes mit dem BOD enthaltenden Wasser
bei 0,1 bis 05 gehalten« Dieses Verhältnis kann durch Änderung der Geschwindigkeit der-Pumpe JG geregelt-werden»

Die Fig» 3 zeigt ©ims andere Aus führ wirigsform der erfindungsgemäßen Anlage_β Melireire untergetauchte Rührer tßa bis l6e
und Binführungsvorrichtungeiti 22a bis 22e- für mit Sauerstoff angereichertes Gas sind in Abständen voneinander entlang der Längsachse des Behälters 10 angeordnete Mach dem Vormischen werden das BOD enthaltende Wasser und der zurückgeführte
Schlamm durch die Leitung 11 an einem Ende des Behälters 10 eingeführt» Die entstandene Flüssigkeit wird mit sauerstoffhaltigem Gas, das durch die Leitung 12 eingeführt wird, gemischt» Am anderen Ende des Behälters 10 wird die mit Sauerstoff behandelte Flüssigkeit durch eine Leitung 27 in ein. nicht abgebildetes Klärgefäß abgezogen« Aus dem Gasraura über der
Flüssigkeit wird an Sauerstoff verarmtes Gas durch die Leitung 23 abgezogen» Zwischen den beiden Enden des Behälters wird
das oxydierende Gas mittels in Abständen entlang der Längs-

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BAD ORIGINAL

achse angeordneten Leitungen 19a bis 19e abgezogen und durch die Geblase 20a bis 2Oe und Gasverteiler 22a bis 22e ebenso wie bei der Vorrichtung nach Fig. 2 im Kreislauf zurückgeführt.

Der Behälter 10 kann so ausgeführt sein, daß seine Länge im Verhältnis zur Breite und Tiefe sehr groß ist. In einem Behälter mit einem gegebenen Volumen wird dadurch die Strümungsgeschwindigkeit der Flüssigkeit von einem bis zum anderen Ende erhöht und ein Rückstrom der Flüssigkeit wird vermieden. Ein solcher glatter Fluß ist zweckmäßig, wenn mehrere Vorrichtungen zum Mischen wie im vorliegenden Falle verwendet werden. Wenn ein Rückstrom vermieden wird, so ist das Verhältnis von Nährstoffen zur Biomasse auch an dem Eintrittsende hoch, und ist beim Austritt niedrig, wo die mit Sauerstoff behandelte Flüssigkeit in das Klärgefäß überfließt. Beides ist angebracht, um eine vollständige und schnelle Biooxydation zu erreichen· Bei einer bevorzugten Ausfühi-ungsform mit mehreren stufenweise hintereinander angeordneten Oxydationszonen ist diese Anordnung vorzuziehen. Wenn ein Rückstrom und damit ein Mischen zugelassen sind, wie z.B. durch eine andere Anordnung, wird der Gehalt an Nährstoffen bei dem Eintrittsende durch die teilweise oxydierte Flüssigkeit von Ätromabwärts liegenden Zonen verringert, während ein Teil der in das Klärgefäß ausgelassenen Flüssigkeit nich vollständig behandelt ist und daher noch nicht 'assimiliertes BOD enthält. -/-

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Mittels der bekannten Mehrfaeh-Belüftungssysteme mit Luft konnte nicht genügend Sauerstoff zugeführt werden, um die Entstehung anaerober Bedingungen in Zonen mit einem hohen Mengenverhältnis von Feststoffen und Nährstoffen zur Biomasse zu verhindern. Daher hatte man bisher vorzugsweise einen wesentlichen Teil der Luft am Einführungsende zugeführt, so daß kein merkbarer Gradient an BOD entstand· Das Mass er mit einem hohen Gehalt an BOD wurde hierbei verdünnt und der Gehalt an BOD in den stromabwärts liegenden Belüftungszonen dispergiert.

Die Fig. 3 zei&t, daß die Flüssigkeit in einer Reihe von Stufen, beginnend mit dem Einführungsende bis zum Auslaß des Behälters 10 mit Sauerstoff behandelt wird, auch wenn die einzelnen Stufen nicht physikalisch voneinander getrennt sind. Wenn der Behälter 10 einen kleinen Querschnitt des Gasraiaes unter dem Deckel Ik hat, so kann auch das oxydierende Gas einen ähnlichen gleichförmigen Strom von Einführungsende bis zum Auslaß haben. Auch das trägt bei saum praktisch vollständigen Entfernen des BOD bei einer hohen Strömungsgeschwindigkeit, weil am Einführungsende ein erheblich höherer Partialdruck des Sauerstoffs über der Flüssigkeit aufrechterhalten werden kann. Ein weiteres Vorteil des stufenweisen Gasstromes besteht darin, daß die inerten gasförmigen Verunreinigungen

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am entgegengesetzten Ende in einem kleineren Volumen von Abgas abgezogen werden können· Beim Strömen des oxydierenden Gases von einem zum anderen Ende des Behälters 10 ist die Lösungsgeschwindigkeit des Sauerstoffs in der Flüssigkeit erheblich größer als die Geschwindigkeit der Bildung von Inertgas aus der Flüssigkeit· Daher nimmt das Volumen des

Gasstromes stufenweise ab» Sein Gehalt an Inertgasen nimmt von einem Ende zum anderen zu. Es ist zweckmäßig, die Zone mit dem höchsten Verhältnis.von Nährstoffen zur Biomasse an dem.-Ende, wo das BOD enthaltende Wasser "'eingeführt luft, mit" einem Gas vom höchsten verfügbaren Sauerstoffgehalt asu- behandeln,: weil dort der- 'Bedarf an Sauerstoff ans größten ist» ■ Der ■ Bedarf an Sauerstoff ist. am niedrigsten» isa de .Auslaßssösiue Dort, wird daher vorzugsweise ein Belüfitmgsgae salt data niedrigsten Sauerstoffgehalt verwendet« Wenn erfindün-g&gooaß die Flüsigkeit durch mehrere Zonen für stufenweises Mische» mit Sauerstoff enthaltendem Sas geführt wird,-ist es vorzuziehen, auch... das Belüf tungsgas in Gleichstrom mit- der Flüssigkeit von einer Stufe zur anderen zu führen, wobei der höchste Gehalt an Sauerstoff im Gas dort sein soll, wo es mit Wasser mit dem hächsten Gehalt an BOD in Berührung kommt„

Die Fig. h zeigt ein Mischgefäß 10 mit vier getrennten Abteilungen oder Stufen 30a-, 30b, 3'Oc und 3Od. Trennwände 31a bis 31c, die sich vom Boden bis nach oben der Kammer 10 - erstrecken,

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ORlGSUAL

20321g

trennen die Abteile voneinander· Durch die Öffnungen 32a bis 32d strömt die teilweise oxydierte Flüssigkeit vom ersten bis zum letzten Abteil.

Mittels des Verteilers 12 und der Regelventile 13a„ 13b» 13c und 13d in iSweigleitungen zu jedem der vier Abteile wird an Sauerstoff angereichertes Gas eingeführt« Mittels dieser Ventile kann der Gehalt an Sauerstoff oder im Gasraum jedes Abteile geregelt werden· Oberflächenbelüfter 22a_t 22b,.22c und 22d mischen in jedeaa Abteil das Gas mit der Flüssigkeit«, Da die Flüssigkeit dwrch die Wände und Teilimgswände- in jedem Abteil festgehalten wird_s kann mara oberflächlich wirkende Mischvorrichtungen verwenden, ohne daß ein Rückströmen der Flüssigkeit stattfindet» Das an Sauerstoff verarmte Gas wird aus jedem Abteil durch die Leitungen 23a, 23b, 23c und 2:3d abgezogen. Auch diese Leitungen - gewÜHischt.enf alls Regelventile enthalten»

Ein Vorteil der Anlage nach Figo k besteht darin, daß ein glat ter Strom der Flüssigkeit stattfindet„ Die Strömungsgeschwindigkeit durch die Öffnungen J2ck bis 32c genügt, um einen Rückstrom zu verhindern, Die Flüssigkeit in jedem Abteil ist oraktisch gleichmäiißig hinsichtlich ihrer Zusammensetzung,, Der Gehalt an BOQ nimmt stufenweise ab von der Stufe JOa bis zur Stufe 30b.

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BADOR)OfNAt

Die Anlage nach Fig. 5 unterscheidet sich von der nach Fig.4 darin, daß die Trennwände oberhalb des Flüssigkeitsspiegels durchlässig sind. Das an Sauerstoff verarmte Gas aus dem ersten Abteil 30a strömt durch die Öffnungen 4o in das zweite und die weiteren Abteile, wobei der Druckunterschied genügt, um ein Rückmischen zu verhindern. In dem zweiten Abteil 30b wird weiterer Sauerstoff aus dem Gas durch Auflösen und Biooxydation verbraucht, und zusätzliches Inertgas entsteht in der Flüssigkeit. Dasselbe wiederholi/sich in den nachfolgenden Stufen. Das Gas enthält am wenigsten Sauerstoff und am meisten inerter Bestandteile in der Kammer 3Od, aus welcher es durch die Leitung 23 abgezogen wird. Die mit Sauerstoff behandelte Flüssigkeit mit dem niedrigsten Gehalt an BOD wird durch die Leitung 27 in ein nicht abgebildetes Klärgefäß abgelassen*

Bei den Verfahren unter Verwendung von Anlagen nach den Fig. k und 5 wird die Flüssigkeit durch mehrere Zonen geführt, wobei sie stufenweise mit einem Sauerstoff enthaltenden Gas in jeder Zone gemischt wird. Der Gehalt an Nährstoffen (BOD) der Flüssigkeit ist in jeder Zone höher als in der nächsten darauf folgenden Zone. Die aus der letzten Zone abgezogene Flüssigkeit ist diejenige, aus welcher der Schlamm und das geklärte Wasser getrennt werden. Nach Fig. 5 wird Gas, das

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nicht verbrauchten Sauerstoff enthält, durch mehrere Zonen für stufenweises Mischen mit der Flüssigkeit in jeder Zone geführt. Der Gehalt an Sauerstoff im Gase über der Flüssigkeit in jeder Zone ist höher als der Sauerstoffgehalt des Gases in der jeweilig nachfolgenden Zone. Das Gas strömt also im Gleichstrom mit der Flüssigkeit von einer Zone zur anderen» Das In der' ersten Zone eingeführte Gas enthält wenigstens 5O Voluira.·-% Sauerstoff. Das Belüftungsgas in den nachfolgenden Zonen kann einen geringeren Sauerstoffgehalt haben. Wem» beispielsweise das Gas in einem 4-Stufensystera, das der ersten Zone zugeführt wird, 50 % Sauerstoff enthält, so kann das Gas über der zweiten Zone etwa ^O % Sauerstoff enthalten.

Die Fig. 6 zeigt eine andere Αμβΐϋητιιι^βΓorm der Mehrstufenanlage. Das Klärgefäß 29 ist zwischen dem zweiten Abteil 30b und dem dritten Abteil 30c angeordnet. Weitere mit Sauerstoff . behandelte Flüssigkeit wird aus dem Abteil 30b durch die Leitung 27 abgelassen und fließt in das Klärgefäß 29 zur Trennung in überstehende Flüssigkeit und konzentriertere Feststoffe. Die Flüssigkeit wird durch die Leitung 3^ abgelassen. Die Feststoffe werden vom Boden des Klärgefäßes durch die Leitung 50 mittels der Pumpe 51 in das dritte Abteil 30c gefördert.

An Sauerstoff verarmtes Belüftumgsgas gelangt aus der, zweiten Kammer 30b durch die Leitung 52 in di© dritte Belüfturagskammer

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30c und wird dort mit dem konzentrierten Feststoff aus der Leitung 50 gemischt. Ein Regelventil 53 kann gevrunschtenfalls in der Leitung ?2 angeordnet sein· Die noch weiter mit Sauerstoff behandelten Feststoffe werden aus dem Abteil 30c durch die Leitung 37 abgelassen und wenigstens teilweise durch die Leitungen 35 und 15 als Schlamm in das erste Abteil 39a zurückgeführt . * .

Die Vorteile der Erfindung wurden an einem System ähnlich der Pig. 5 unter Verwendung von BOD -enthaltendem, städtischem Abwasser gezeigt. ¥±«r Behandlungskamraersi mit einem .Fassungsvermögenvon je 1730 !.«raren in einem Behälter .-mit' einer Länge von '4,2-6 m, 'einer Breite von 1,53***1 und einer Tiefe von* 1,22 m angeordnet. Zwischen den Kammern erstreckten eieh senkrechte Trennwände, von oben bis unten. Das Klär gefäß war zylindrisch mit einem kegelförmigen Boden und hatte einen .Durchmesser von. 2,kk m und in der Mitte eine Höhe von I₅37 .m» Ein Rechen an Boden rotierte mit*4 Umdrehungen je Stunde mittels eines Motors und eines Geschwindigkeitsherabsetzers. Die Flüesigkcit aus dem vierten Abteil wurde in ein mittiges konzentrisches Leitblech im oberen Ende des Klärgefäßes eingeführt. Der konzentrierte. Schlamm wurde in der Mitte des kegelförmigen Bodens abgezogen»

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Zum Mischen in jeder Kammer wurde ein mit einem Motor von 0,5 PS betriebener untergetauchter, mit einstellbarer Geschwindigkeit rotierbarer Gaseinlaß mit einem Durchmesser von 15,25 cm verwendet. Dieser verteilte und dispergierte das Gas durch einen direkt unter dem Rührer angeordneten Gaseinlaß . Die Gaseinlässe bestanden aus Rohren mit einem Durchmesser von 1,27 cm mit l6 in Abständen voneinander angeordneten Mundstücken mit einem Durchmesser von 1₅59 cm» Ein rotierender Flügelkompressor, der mit verschiedener Geschwindigkeit. betrieben werden konnte,, führte das Gas im Kreislauf aus dem Gasraum über der Flüssigkeit zurück in den Gasverteiler,

Aus einem Druckzylinder wurde Sauerstoff von 9955 % eingeführt, Der Sauerstoff wurde mit Wasser gesättigt und dann in den Gasraufii über dem BOD enthaltenden. Wasser und zurückgeführten. Schlamm in der ersten Kammer eingeführt® Der nicht verbrauchte Sauerstoff und freigesetzte, inerte Verdünnungs- und Umsetzungsgase wurden zu den jeweils nachfolgenden Stufen durch Leitungen von 6l bis 76 cm Länge und mit einem Durchmesser von 5,1 cm geführt, und zwar durch Öffnungen in den Deckeln der Kammern. Diese Verbindungen hatten solche Abmessungen, daß das Gas aus der ersten in die vierte Kammer geführt wurde bei jeweils einem Druckunterschied von etwa 0,30 cm HO. Die Flüssigkeit strömte so, wie es durch Pfeile in der Figo 5 gezeigt ist·

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Die Tabelle II enthält die an vier verschiedenen Tagen gewonnenen Werte, Alle Messungen wurden nach den oben beschriebenen Richtlinien durchgeführtt

Tabelle

	MLSS ppm	Ta« A	Ta« B	•	36,0	Ta_Ä C	Tasc D
Zufuhr von BOD enthaltendem	Abfließendes Wasser:			200
Wasser: .	Gehalt an BOD ppm		147
Zufuhrgeschwindigkeit (L/Min.)	Gehalt an MLSS ppm	36,7		38,1	31,8
Gehalt an BOD ppm	253	584	168	171
Gehalt an SS ppm	118	99,5	-	249
Zufuhr von Sauerstoff:
Geschwindigkeit (l/Std.)	476	5515	836	770
Reinheit Vol.-%	99,5		99,5	99,5
Gemischte Flüssigkeit:		-■
MLSSl ppm	5880	47,5	7730	5610
MLVSS2 ppm	3065		_	4170
MLVSS/SS	0,52	1,77		0,74
SVl3 _Zum Klärgefäß		2,1	54,2	48,9
Absetzgeschwindigkeit im		" 4,5
Klargefaß (m/Std.)	1,77	6,6	0,98	1,77
Gelöster Sauerstoff, Stufe lppm	3,7	ii,4	0,6	0,4
" »■ Stufe 2 ■»'	5,1		4,o	7,4
" " Stufe 3 "	6,7		7,0	11,3
" " Stufe 4 "	3,6	3,79	9,4	13,6
Zurückgeführter Schlamm:		42949
Zurückführungsgeschwindigkeit
(l/Min.)	6,05	35,8	4,92	6,05
-	33	46766	41379

28,8	—	10,2
9	—	16

Mittleres Verhältnis von Nährstoffen zur Biomasse (kg BOD )/ (Tage χ kg MLVSS) ⁵ 0,65

0,38

0,27 0,28

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(Tabelle II Fortsetzung)

Tag A Tag B Tag C Tag D

Verweilzeit der Feststoffe

(Min.) 160 16O 156 180

Entferntes BOD (%) 88,6 82,0 - 9^,0

Volum-Verhältnis des zurückgeführten Schlammes zum
Abwasser 0,17 0,11 0,13 0»19

1 Gesamte suspendierte Feststoffe

2 Flüchtige suspendierte Feststoffe

3 Schlamm-Volum-Index

k Ungerührte Muster, langsam mit dem Rechen gerührte Muster setzen sehr viel schneller ab·

Die Tabelle II zeigt, daß das erfindungsgemäße Verfahren verwendet werden kann, um hohe Anteile, 82 bis 9k %, BOD aus städtischem Abwasser innerhalb verhältnismäßig kurzer Zeit von 156 bis 180 Minuten zu entfernen. Die Absetzgeschwindigkeiten des Schlammes sind hoioh und liegen bei 0,98 bis 1,77 m/Std. das Verhältnis der rückgeführten· Schlammengen zu dem eingeführten Abwasser liegt bei O,11 bis 0,19, wobei hohe Gehalte an MLSS von 5500 bis 7700 ppm vorhanden, sind.

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Die Tabellen I und II zeigen ferner eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung, bei welcher die mit Sauerstorf behandelte Flüssigkeit -ohne Rühren eine Absetzgeschvrindigkeit von wenigstens 1,52 m/Std. hat und wobei der Schlamm-Volum-Index (SVI) nach Mohlman nicht höher als 60 ist· Unter diesen Bedingungen kann ein dichter Schlamm erhalten werden·

Die Tabellen I und II erläutern ferner ein bevorzugtes Verfahren zum Behandeln von städtischem Abwasser, das insbesondere die oben beschriebenen Vorteile mit sich bringt, d.h. eine hohe Konzentration von Peststoffen in der Belüftungszone und kürzere Verweilzeiten der Feststoffe. Bei dieser Ausfünrungs-forra enthält der zurückgeführte Schlamm 3OQOO bis 50000 ppm Gesatntfeststoffe, das verwendete Gas enthält wenigstens .90 Vol.-% Sauerstoff, und das Gas über der Flüssigkeit hat einen Partialdruck des Sauerstoffs von wenigstens 38O nun i*g in der Oxydationszone. Die mit Sauerstoff behandelte Flüssigkeit enthält wenigstens 5 ppm gelösten Sauerstoff. Das mittlere Verhältnis von Nährstoffen zum Schlamm während des Mischens mit Sauerstoff wird bei wenigstens 0,25 gehalten. Die Absetzgeschwindigkeit und der Schlamm-Volum-Index nach Mohlman sind dieselben wie oben beschrieben. Das Verhältnis des zurückgeführten Schlammes zum Abwasser liegt zwischen 0,1 und 0,3.

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Claims

f ItJ Verfahren zur Behandlung von biochemisch oxydierbares Material (BOD) enthaltendem Abwasser durch Belüftung in Berührung mit einem aktiven bakteriellen Schlamm, der suspendierte flüchtige Feststoffe und Gesamtfeststoffe in einem Mengenverhältnis von wenigstens 0,55 enthält, unter Konzentrierung der bei der Belüftung anfallenden Feststoffe und Zurückführung dieser konzentrierten Feststoffe als Schlamm in die Belüftungszone, dadurch geke nn~ zeichnet, daß man das BOD enthaltende Abwasser, Schlamm mit 12000 bis 50000 ppm suspendierter Gesamtfeststoffe und ein Belüftungsgas mit wenigstens 50 Vol₀-% Sauerstoff in solchen Mengen, daß die Flüssigkeit in der Oxydationszone 4θΟΟ bis 12000 ppm suspendierter Gesamtfeststoffe enthält, und das Gas über dieser Flüssigkeit einen Partialdruck des Sauerstoffs von wenigstens 300 mmHg hat, mischt, daß man die Verweilzeit der Feststoffe in der Oxydations, one bei 20 bis l80 Minuten hält, so daß eine Flüssigkeit mit wenigstens 3 ppm gelösten Sauerstoffs entsteht, und wobei das mittlere Mengenverhältnis von Nährstoffen zu der Biomasse bei wenigstens 0,15 (kg BOD )/ (Tage χ kg suspendierte flüäitige Feststoffe) gehalten wird, daß man aus der oxydierten Flüssigkeit den Schlamm abtrennt und ihn wenigstens .zum Teil in einer solchen Menge in die

Oxydationszone zurückführt, daß das Volumverhältnis lies zurückgeführten Schlammes zu dein IiOI; enthalt enden Abwasser bei 0,1 bis 0,5 liegt.

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- Λι -
2. Verfahren nach Anspruch !,dadurch g e k e η η- ' ζ e ich η e t, daß man die Oxydation enter solchen Bedingungen durchführt, daß die oxydierte Flüssigkeit eine Absetzgeschwindigkeit von wenigstens 1,5 m/Std» und ©inen Schlamm-VoIum-Index (SVI) nach Mohlman von nicht mehr als 60 hat.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dad urch g ekennzeichnet, daß man ein Gas verwendet, das wenigstens 90 VoI·-% Sauerstoff enthält, und so viel Glas einleitet, daß der Partialdruck des Sauerstoffs über der Flüssigkeit bei wenigstens 380 mm Hg liegt·
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3» d a d u r c h g e k en η ζ e i c h η e t, daß man die Flüssigkeit zum stufenweisen Mischen durch mehrere sauerstoffhaltige Gase enthaltende Zonen derart leitet, daß der Gehalt an BOD in jeder Zone höher liegt als in der jeweils nachfolgenden Zone.
5. Verfahren nach Anspruch Λ, dadurch gekennzeichnet, daß man die aus der letzten Zone austretende Flüssigkeit zu Schlamm und geklärtem Wasser aufteilt.

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6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5 s d ad u. rc h g e~ kennzeichnet, daß maa ist jedür Zone die überstehende Flüssigkeit abtrennt und nur ύί®~restlichen Feststoffe in die nächste Zorne bringt © " ■"
7» Verfahren nach -einem der ÄMsprii©iie 4 bis 6-» dadurch g ek e η n'ss © i e h~~ η et, daß man das nicht verbrauch-· te sauerstoffhaltig« Gas la Glelefesfroiaa ©it der Flüssig» keit derart dturefct die Zon&n f üte*t ₉. da© «ä©^ Qolaalt des Ciasaa an Sauerei off i» jeder- So»@ hötoeü· liegt al©" la der jeweils nachfolgesiideB Soao-» ■■■-.. " .
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1. bis^; 7» d' a d-"u r c h gekennzeichnet, daß man ®lm®n 3OOOO bis» 50000 ppm suspendierte Gösatatfositstoff® enthaltenen". Schlamm verwendet, daß der Gehalt an gelöste« Sauerstoff (DO) iss der Flüssigkeit bei wenigstens 5 PPW liegt, daß das-Mengenverhältnis der Nährstoff© zur Biomasse während des Zumischens des sauerstoffhaltigen Gases "bei wenigstens 0,25 (^S BOD )/ (Tage χ suspendierte flüchtige Feststoffe) gehalten, wird, und daß man das Volumverhältnis des zurückgeführten Schlammes zu dem BOD enthaltenden Abwasser bei 0,1 bis 0,3 hält.

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