DE2133563A1

DE2133563A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Sauer Stoffanreicherung und Ozonisierung von BSB haltigem Abwasser

Info

Publication number: DE2133563A1
Application number: DE19712133563
Authority: DE
Inventors: John Rubem Westport Conn . Robinson Ernest Kent West Liberty Va McWhirter, (V St A) C02c 1 02
Original assignee: Union Carbide Corp
Current assignee: Linde GmbH
Priority date: 1970-07-07
Filing date: 1971-07-06
Publication date: 1972-01-20
Also published as: CA942438A; JPS5213032B1; BE769577A; GB1348658A; DE2133563C3; DE2133563B2; AT306656B; FR2100321A5

Description

Verfahren und .Vorrichtung zur Sauerstoffanreicherung und Ozonisierung von BSB-haltigem Abwasser

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Behandeln von BSB-haltigem Abwasser, beispielsweise kommunalem Abwasser, durch Sauerstoffanreicherung und Desinfizierung des dabei erhaltenen gereinigten Abwassers durch chemische Behandlung mit Ozon bei gleichzeitiger Anreicherung des==gen=ei-nigten Abwassers mit gelöstem Sauerstoff.

Ein bei der Abwasserbehandlung zur Beseitigung von Verunreinigungen häufig verwendetes Verfahren ist das Belebungsverfahren. Bei diesem Prozeß wird das Abwasser nach oder ohne Vorklärung mit sjauerstoffhaltigem Gas in Gegenwart von aeroben Bakterien gründlich gemischt, Die in dem Wasser befindlichen organischen Stoffe werden durch die Bakterien absorbiert und biologisch oxydiert. Anschließend werden die Bakterien, beispielsweise durch Absetzen unter der Wirkung der Schwerkraft, abgetrennt! das gereinigte Abwasser wird dekantiert und dann durch Chlorung

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FERNSPRECHER 0811/40 80 11 · KABEL: EtECTRICFATENT MÖNCHEN

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desinfiziert und in einen Vorfluter oder ein anderes Gewässer abgeführt.

Das Belebungsverfahren stellt zwar eines der wirksamsten und wirtschaftlichsten Abwasserbehandlungsverfahren dar, die gegenwärtig zur Verfügung stehen; gleichwohl läßt sich damit jedoch keine vollständige Reinigung erzielen. So enthält zum Beispiel das von einer nach dem Belebungsverfahren arbeitenden kommunalen Kläranlage abgegebene gereinigte Abwasser restliche oxydierbare Stoffe (chemischer Sauerstoffbedarf oder CSB); dazu gehören biologisch abbaufähige organische Stoffe, die einen restlichen biochemischen Sauerstoffbedarf (BSB) darstellen. Bei einer einwandfrei arbeitenden Anlage wird der größte Teil des BSB, der dem Belebtschlamm-Nachbehandlungssystem zugeführt wird, _ von den dort vorhandenen aeroben Bakterien assimiliert ι der größte Teil des restlichen BSB in dem abströmenden Wasser be-

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steht aus höchdispersen Bakterien, die einer Absetzung und Beseitigung entgingen. Von großer Bedeutung ist der Umstand, daß zu diesen Bakterien potentiell pathogene Formen gehören; das Einleiten solcher Bakterien in kommunale Wässer kann die Ausbreitung von ansteckenden Krankheiten fördern. Es ist daher gesetzlich vorgeschrieben, in Kläranlagen gereinigtes Wasser vor dem Einleiten in Vorfluter zu desinfizieren. Für diesen Zweck werden im allgemeinen Chlorungsstoffe verwendet, die eine hohe bakterizide Wirkung haben.

Es ist bekannt, anstelle einer Chlorung gereinigtes Abwasser mit

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Ozon oder genauer mit Luft oder Sauerstoff, die bzw. der einige Prozent Ozon enthält, nachzubehandeln. Die Oxydation von Verunreinigungen in Wasser mit Ozon stellt eine nicht biologische chemische Reaktion dar, im Gegensatz zu der Oxydation solcher Stoffe mit Sauerstoff im Belebtschlammverfahren, die auf einer biochemischen Reaktion beruht. Die bakteriziden Eigenschaften von Ozon sind bekannt. Ozon wird insbesondere in Europa zur Sterilisation von Trinkwasser benutzt. In den wenigen Fällen, in denen Ozon im Rahmen der Abwasserbehandlung eingesetzt wurde, hat dies normalerweise den Zweck, den restlichen BSB und CSB durch chemische Oxydation mit Ozon erheblich zu verringern, das heißt in einem Maße, das weit Über das nur für die Bakterienabtötung erforderliche MaS hinausgeht. Tatsächlich wurde angenommen, daß bei Vorhandensein eines erheblichen CSB der weitgehende Abbau des CSB eine notwendige Begleiterscheinung, wenn nicht eine Voraussetzung, d.er BakterienabtÖtung ist.

Bei einigen Versuchen, eine Desinfizierung durchzuführen, wurde Wasser mit massiven Dosen von Ozon, gemischt mit Luft oder Sauerstoff mit einem Ozongehalt von 25 % oder mehr, behandelt. Ein derartiger Ozoneinsatz ist jedoch unpraktisch und unwirtschaftlich. Ozonerzeuger arbeiten im allgemeinen mit stillen elektrischen Entladungen; der Wirkungsgrad hängt in hohem Maße von der ©^Konzentration im Produkt ab. Wird als Einsatzgas r;einer Sauerstoff verwendet, arbeiten derartige Erzeuger im allgemeinen am wirkungsvollsten bei einem Produkt, das ungefähr 1,5 bis 2,O % O₃ enthält. Die Erzeugung von ungefähr 4,0 % O-

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ist möglich; höhere Konzentrationen bringen jedoch in steigendem Umfange erhebliche wirtschaftliche Nachteile mit sich. Wegen der hohen Kosten ist es nicht möglich, das bei der Abwas-• serklärung anfallende Wasser mit einer Ozondosierung nachzubehandeln, die ausreicht, um größere Restwerte an CSB oder BSB zu oxydieren. Nicht nur das Ozon selbst ist teuer; auch die Kosten für den Tankraum und das Rühren, das erforderlich ist, ^ um das Wasser für eine zum Lösen und Ausnutzen einer solchen Ozonmenge erforderliche Zeitspanne zu mischen, sind untragbar. Als Mittel zum Abbau von BSB und CSB in gereinigten Abwässern kann die Ozonisierung nicht mit anderen verfügbaren Prozessen, beispielsweise der Kohlenstoffadsorption, konkurrieren. Bei massiven Behandlungen mit O- kann es außerdem zu merklichen Ozonverlusten kommen. Dies ist in hohem Maße unerwünscht, weil O₃ toxisch ist, die Vegetation schädigt und einen unangenehmen Geruch hat.

F Hat jedoch das Gas, das zur Nachbehandlung des im Belebungsverfahren gewonnenen gereinigten Abwassers verwendet wird, eine O₃-Konzentration von weniger als 4,O %, muß eine große Menge an Trägergas benutzt werden, um "das O₃ in das Wasser einzubringen„ Wird Luft als Sauerstoffquelle und als Trägergas verwendet, fallen für das Trägergas nur die Kompressions- und Mischkosten an. Die Erzeugung von O₃ aus Luft bedingt jedoch verhältnismäßig hohe Investitionen für die Ozonerzeuger; außerdem ist ungefähr die zweifache Leistung wie bei einem aus reinem Sauerstoff bestehenden Einsatzgas erforderlich. Außerdem enthält Luft nur

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ungefähr 20 % O₂, was, wie unten erläutert,.in bestimmter Hinsicht von erheblichem Nachteil ist.

Das gereinigte Abwasser soll im allgemeinen nicht nur desinfiziert, sondern außerdem auch mit gelöstem Sauerstoff angereichert werden. Dadurch soll das gereinigte Abwasser mit einer Menge an gelöstem Sauerstoff versehen werden, die sich einem Wert annähert oder einen Wert erreicht, der jedem noch in dem gereinigten Abwasser vorhandenen BSB oder CSB entspricht. Auf diese Weise soll verhindert werden, daß ein solcher BSB oder CSB zu einem Sauerstoffmangel im Vorfluter beiträgt. In einigen Fällen ist eine zusätzliche Menge an gelöstem Sauerstoff erwünscht, die über der Menge liegt, die erforderlich ist, um den Rest-BSB oder -CSB des gereinigten Abwassers zu befriedigen. Mit Hilfe dieses zusätzlichen gelösten Sauerstoffs wird die GUte des Vorfluterwassers gegenüber dem Zustand verbessert, der vorliegt, wenn kein gereinigtes Abwasser eingeleitet wird. Dies trägt der Tatsache Rechnung, daß natürliche Wässer aus anderen Quellen als einem "geschlossenen" Abwassersystem verunreinigt werden, beispielsweise durch ablaufendes Regenwasser, durch Wässer, die stromaufwärts und stromabwärts der kommunalen Grenzen eingeleitet werden sowie durch unbefugtes Einleiten von Schmutzstoffen innerhalb der kommunalen Grenzen,

Der Umfang, innerhalb dessen das gereinigte Abwasser wirtschaftlich mit gelöstem Sauerstoff angereichert werden kann, ist sehr begrenzt, wenn Luft als Sauerstoffquell· verwendet wird. Wird

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beispielsweise davon ausgegangen, daß der Gehalt des gereinigten Abwassers an gelöstem Sauerstoff mit Luft auf 7 ppm (mg/l) angehoben wird und daß die Durchflußmenge des gereinigten Abwassers 5 % derjenigen des Vorfluters beträgt, wird bei der Vereinigung der beiden Ströme der Pegel an gelöstem Sauerstoff nur um ungefähr 0,35 ppm erhöht. Bei einem Druck von einer Atmosphäre und bei Zimmertemperatur (20° C), liegt der Sättigungswert für Sauerstoff (aus Luft) in Wasser bei ungefähr 9 ppm; selbst dieser niedrige Gleichgewichtswert für gelösten Sauerstoff kann ohne übermäßige Betriebskosten nicht erreicht werden.

Wird reiner Sauerstoff als Sauerstoffquelle für die Ozonproduktion (und als Trägergas) benutzt, liegt der maximale Sättigungswert für gelösten Sauerstoff bei ungefähr 45 ppm (bei Normaltemperatur und -druck). Im vorstehenden Beispiel kann dem Vorfluter über das gereinigte Abwasser eine ausreichende Menge an gelöstem Sauerstoff zugeführt werden, um eine wesentliche Ver- ) besserung zu erzielen. Der oben erwähnte Grenzwert von 4,0 % für die zulässige O₃-Konzentration des Trägergases (der auf Wirtschaftlichkeitserwägungen bei der O_-Erzeugung zurückgeht), bedeutet jedoch, daß ein sehr großes Sauerstoffvolumen benötigt wird^ Tatsächlich ist so viel O, als O_-Träger erforderlich, daß nur ungefähr 20 bis 35 % des insgesamt vorhandenen O_ sowohl für die O₃-Erzeugung als auch für die Anreicherung mit gelöstem Sauerstoff ausgenutzt werden.können. Der Rest ginge in der Nachbehandlungsstufe verloren. Um einen derartigen Verlust zu vermeiden, wurde bereits vorgeschlagen, den bei der Nachbehand-

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lung nicht gelösten Sauerstoff zurückzugewinnen und zu dem Ozonerzeuger sowie zu der Vorrichtung zurUckzuleiten, innerhalb deren Ozon und gereinigtes Abwasser miteinander in Kontakt gebracht werden. Dieses nicht gelöste Abgas ist jedoch mit Wasser gesättigt; es muß vor Durchleitung durch den O_-Erzeuger getrocknet werden. Außerdem enthält es große Mengen an CO« und N₂, die von dem Gas aus dem gereinigten Abwasser bei der Nachbehandlung aufgenommen wurden. Es ist teuer und schwierig, Np, CO- und Wasser von dem Abgas zu trennen, um dieses erneut verwenden zu können. Werden diese Komponenten aber nicht beseitigt, führen sie zu einer erheblichen Verringerung des Sauerstoffpartialdruckes; der Vorteil der Anwendung von reinem Sauerstoff im Ozonerzeuger wird dadurch weitgehend aufgehoben. Außerdem wird durch das Vorhandensein von Verunreinigungen der Wirkungsgrad des Ozonerzeugers beträchtlich verringert.

Infolge der vorstehend beschriebenen Beschränkungen hinsichtlich des Einsatzes von Ozon zur Nachbehandlung von gereinigten Abwässern wurde es im allgemeinen für praktischer und wirtschaftlicher erachtet, Chlor als Desinfektionsmittel zu benutzen« obwohl man seit langem erkannt hatte, daß Ozon verschiedene bedeutsame Vorteile bietet.

Mit der vorliegenden Erfindung sollen ein verbessertes Verfahren und eine Vorrichtung zum Behandeln von BSB-haltigem Abwasser, beispielsweise kommunalem Abwasser, geschaffen werden, die es erlauben, Vorflutern ein desinfiziertes Produkt mit vernach-

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lässigbarem BSB-Gehalt, jedoch mit einem Gehalt an gelöstem Sauerstoff zuzuführen, der wesentlich hoher als derjenige des Wassers im Vorfluter ist.

Es soll ein verbessertes System geschaffen werden, dessen Wirkungsgrad erheblich über demjenigen von Anordnungen liegt, die bislang für solche Zwecke verwendet wurden. Dabei soll sowohl eine biochemische Reaktion zwischen organischen Stoffen und Sauerstoff in einem Belebtschlammbehandlungsabschnitt als auch eine chemische Reaktion zwischen den Bakterien (in dem gereinigten Abwasser) und Ozon in einem Ozonisierungsabschnxtt ausgenutzt werden.

Mit der Erfindung soll ferner ein verbessertes Behandlungssystem zur Sauerstoffanreicherung (Oxygenierung) und Ozonisierung von Abwasser geschaffen werden, bei dem die Ozonisierung mit dem niedrigen Konzentrationswert stattfindet, bei dem die größten der derzeit verfügbaren Ozonerzeuger den größten Wirkungsgrad haben, bei dem aber gleichwohl der in dem Ozonisierungsabschnitt ungelöst verbleibende Sauerstoff wirksam ausgenutzt wird.

Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zur Sauerstoffanreicherung und Ozonisierung von Abwasser, das einen Rest-BSB darstellende biologisch abbaufähige organische Stoffe enthält, bei dem das Abwasser in einer Sauerstoffanreicherungszone (Oxygenierungszone) mit belebtem Schlamm und einem Einsatzgas gemischt

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wird, das aus Sauerstoff besteht oder einen wesentlichen Anteil Sauerstoff enthält, bei dem ferner die mit Sauerstoff angereicherte Flüssigkeit in ein gereinigtes Abwasser mit verringertem BSB-Gehalt und einen Schlamm getrennt wird, von dem mindestens ein Teil als belebter Schlamm zur Sauerstoffanreicherungszone zurückgeführt wird, und bei dem das im Wasser enthaltene Gas aus der Sauerstoffanreicherungszone abgezogen und das gereinigte Abwasser unter Bildung von desinfiziertem, mit Sauerstoff angereichertem Produktwasser in einer Ozonisierungszone mit einem ozon- und sauerstoffhaltigen Gas gemischt wird. Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß das ozon- und sauerstoffhaltige Gas der Ozonisierungszone in Form eines Gases zugeführt wird, das O,5 bis 4 Vol.% Ozon enthält, das in einer Ozonerzeugungszone gewonnen wird, der mindestens 75 Vol.% Sauerstoff enthaltendes Gas ausschließlich von einer externen Quelle aus zugeleitet wird, daß das gereinigte Abwasser während einer Verweildauer von 2,5 bis 2O Minuten in der Ozonisierungszone mit dem ozon- und sauerstoffhaltigen Gas in solchen Anteilen gemischt wird, daß mindestens 2 Gewichtsteile Ozon auf 1O Gewichtsteile des gereinigten Abwassers gelöst werden, daß ferner

aus der Ozonisierungszone ein verbrauchtes Gas mit mindestens 60 Vol.% Sauerstoff und desinfiziertes, mit Sauerstoff angereichertes (oxygeniertes) Produktwasser entnommen werden, dessen Gehalt an gelöstem Sauerstoff um 1O bis 60 ppm höher als der Gehalt an gelöstem Sauerstoff in dem die Sauerstoffanreicherungszone verlassenden gereinigten Abwasser ist, und daß mindestens ein Teil des verbrauchten Gases aus der Ozonisierungszone der

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Sauerstoffanreicherungszone zur Lieferung mindestens des Hauptteils an Sauerstoff in dem Einsatzgas zugeführt wird, wobei das aus der Sauerstoffanreicherungszone abgeführte Abgas 2O bis 70 Vol.% Sauerstoff enthält und nicht mehr als 40 Vol.% der Gesamtmenge an Sauerstoff ausmacht, der der Ozonerzeugungszone zugeführt wird.

Eine zur Durchführung des vorgenannten Verfahrens bestimmte Vorrichtung ist versehen mit einer Sauerstoffanreicherungskammer, die gesonderte Einlasse für Abwasser, belebten Schlamm und ein der Sauerstoffanreicherung dienendes Einsatzgas, eine Einrichtung zum Mischen des Abwassers, des Einsatzgases und des belebten Schlamms sowie gesonderte Auslässe für Abgas und mit Sauerstoff angereicherte Flüssigkeit aufweist; ferner mit einem Klärbecken zum Auftrennen der mit Sauerstoff angereicherten Flüssigkeit in gereinigtes Abwasser und belebten Schlamm, die einen Einlaß, der an den Auslaß der Sauerstoffanreicherungskammer für die mit Sauerstoff angereicherte Flüssigkeit angeschlossen ist, einen Auslaß für das gereinigte Abwasser, über den die abgetrennte, mit Sauerstoff angereicherte Flüssigkeit austritt, und einen Schlammauslaß besitzt, der mit dem Schlammeinlaß der Sauerstoffanreicherungskammer in Verbindung steht; sowie mit einer Ozonisierungskammer, die einen Einlaß für gereinigtes Abwasser, der an den Klärbeckenauslaß für gereinigtes Abwasser angeschlossen ist, einen Gaseinlaß, der mit einem Ozonerzeuger zur Lieferung eines ozon- und sauerstoffhaltigen Gases in Verbindung steht, sowie einen Gasauslaß für verbrauchtes Gas und einen Flüssig-

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keitsauslaß zur Ableitung von desinfiziertem, mit Sauerstoff angereichertem Produktwasser aufweist. Erfindungsgemäß ist eine solche Vorrichtung dadurch gekennzeichnet, daß der Gaseinlaß der Ozonisierungskammer an einen Ozonerzeuger angeschlossen ist, der mit einer externen Quelle für sauerstoffreiches Gas in Verbindung steht, das mindestens 75 % Sauerstoff enthält, der die alleinige Quelle für das dem Ozonerzeuger zugeführte Gas bildet, und daß der Auslaß der Ozonisierungskammer für das verbrauchte Gas mit dem Einsatzgaseinlaß der Sauerstoffanreicherungskammer verbunden ist.

Bei der Desinfektion von Wasser ist nicht die prozentuale Bakterienabtötung kritisch, sondern die Anzahl der in dem behandelten Wasser verbleibenden Bakterien. Die prozentuale Abtötung stellt kein Maß für die Reinheit des Wassers nach der Desinfektion dar, weil der Grad der Infektion des Wassers vor der Desinfizierung in weiten Grenzen schwankt. Eine Bakterienabtötung von 99,99 % kann in einigen Fällen brauchbar, in anderen Fällen unbrauchbar sein. Die Reinheitsanforderungen für behandeltes Wasser, basierend auf der Keimzahl, schwanken von Ort zu Ort in weiten Grenzen. Als rohe Daumenregel kann davon ausgegangen werden, daß die folgenden Größenordnungen von Keimzahlen^ für koliforme Bakterien je 100 ml die normalerweise anzutreffenden Reinheitsgrade darstellen:
* gereinigtes Abwasser nach einer Nachbehandlung 1 χ .10

kommunale Wässer (Seen, Flüsse) 5 χ 10

2 Schwimmbäder . 1 χ 10

Trinkwasser ! 1

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Die gesamte Bakterienzeilenzahl (im allgemeinen ausgedruckt als Anzahl der Zellen oder Keime je ml der Probe) ist nicht so wesentlich, wie die Anzahl der in dem Wasser vorhandenen koliformen Bakterien, Die gesamte Keimzahl beruht meist überwiegend auf Bodenbakterien, die nicht als schädlich anzusehen sind; sie übertrifft in der Regel die Zahl koliformer Bakterien. Die koliforme Bakterienzahl ist in starkem Maße kennzeichnend für den Grad der Verschmutzung, die auf behandeltes Abwasser zurückzuführen ist, und damit für die Gefahr einer möglichen - Infektion durch pathogene Bakterien. Koliforme Bakterienzahlen werden für gewöhnlich in Anzahl je 100 ml Probe angegebenr

Die Desinfektion stellt eine Maßnahme dar, die häufig bei der Behandlung von Wasser angewendet wird, das für Trinkzwecke bestimmt ist» Im Rahmen der vorliegenden Erfindung erfolgt dagegen die Desinfektion bei dem eine Abwasserbehandlungsanlage verlassenden gereinigten Abwasser, um eine unannehmbare Verschmutzung von Flüssen Und_;Seen zu vermeiden. Das aus der Belebungsstufe einer solchen Anlage abströmende Wasser hat einen niedrigen BSB-Wert; es enthält jedoch erhebliche Mengen an Bakterien, die potentiell gesundheitsschädlich sind, z. B. insgesamt 10 bis 1O Bakterien je ml oder 10 bis 10 koliforme Bakterien je 100 ml.

Die Erfindung ist im folgenden an Hand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. In den beiliegenden Zeichnungen zeigt:

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Figur 1

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eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Durchführung des vorliegenden Sauerstoffanreicherungs-Ozonisierungsverfahrens,

Figur 2

eine schematische Ansicht einer abgewandelten Ausführungsform mit Baugruppen für eine Kontaktstabilisierung,

Figur 3

ein Schaubild, das die gegenseitige Abhängigkeit zwischen der Ozonkonzentration in dem für die tyachbehandlungs-Desinfektion verwendeten Sauerstoffgas und dem in der Sauerstoffanreicherungsstufe abgebauten BSB bei verschiedenen Werten an gelöstem Ozon in der abströmenden Flüssigkeit erkennen läßt, und

Figur 4

ein Schaubild, das die gegenseitige Abhängigkeit zwischen sowohl der Sauerstoffausnutzung als auch dem in der Sauerstoffanreicherungsstufe erforderlichen zusätzlichen Sauerstoff und der Ozonkonzentration in dem der Nachbehandlungs-Desinfektionsstufe zugeführten Gas bei verschiedenen Werten des BSB-Abbaus in der Sauerstoffanreicherungsstufe veranschaulicht.

Figur 1 zeigt ein· Sauerstoffanreicherungs- oder Oxygenierungs-

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kammer 11, die vorzugsweise mehrere Abschnitte 12a, 12b, 12c und 12d aufweist, die durch Trennwände 12a-b, 12b-c und 12c-d abgeteilt sind. BSB-haltiges Abwasser wird über eine Leitung 13 in den Abschnitt 12a eingeleitet, während Sauerstoffeinsatzgas über eine Leitung 14 zugeführt wird. Dem ersten Abschnitt 12a wird ferner belebter Sehlamm über eine Leitung 15 zugeleitet. Diese drei Komponenten werden, beispielsweise mittels eines Propellers 16a, miteinander gemischt. Das erhaltene erste, mit Sauerstoff angereicherte Flüssigkeits-Feststoffgemisch wird vorzugsweise im Gleichstrom in analoger Weise dem zweiten Abschnitt 12b zugeführt, wo ein Mischen mit erstem, nicht verbrauchtem sauerstoffhaltigem Gas erfolgt. Entsprechend wird vorzugsweise das mit Sauerstoff angereicherte Flüssigkeits-Feststoffgemisch im Gegenstrom dem dritten Abschnitt 12c und dem vierten Abschnitt 12d zugeführt. Die für diesen Zweck erforderlichen Durchlässe können beispielsweise in den Trennwänden 12a-b, 12b-c und 12c-d vorgesehen sein; die Strömungen sind schematisch als ausgezogene Pfeile (Flüssigkeits-Feststoffgemisch) und als gestrichelte Pfeile (Gas) angedeutet. Abgas, das 20 bis 70 Vol.% Sauerstoff enthält, wird von dem letzten Sauerstoffanreicherungsabschnitt 12d über eine Leitung 17 abgelassen. Dieses Abgas stellt eine verhältnismäßig geringe Menge dar, beispielsweise den O_s15 bis O,4Oten Teil des über die Leitung 14 eingeführten Einsatzgasvolumens. Entsprechend führt ein Abgas, das bis zu 70 % Sauerstoff enthält, nicht zu einem wesentlichen Sauerstoffverlust.

Das Abgas enthält nicht mehr als 40 % des gesamten Sauerstoffs,

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der dem belebten Schlamm und der Nachbehandlung (als O„ oder O₂ umgewandelt in O₃) zugeführt wird. Das O₃ wird bei der in der Nachbehandlungszone vorgenommenen chemischen Oxydation praktisch völlig aufgebraucht j ein Teil des Op, der dieser Zone zugeführt wird, ist in dem gereinigten Abwasser gelöst und tritt als gelöster Sauerstoff in dem desinfizierten Produktwasser Γη Erscheinung. Der verbleibende O₂ wird aus der Nachbehandlungszone in Form von verbrauchtem Gas abgeführt; mindestens ein größerer Teil desselben wird der Sauerstoffanreicherungszone zugeleitet. Die Verwendung von mindestens 60 % Sauerstoff als Belüftungsgas in der Kammer 11 erlaubt in Verbindung mit anderen Verfahrensbedingungen eine hohe Sauerstoffausnutzung in der Sauerstoffanreicherungsstufe, wobei nicht mehr als 4O % des gesamten Sauer-r Stoffs in dem Abgas verlorengehen. Zu diesen weiteren Verfahrensbedingungen gehört vorzugsweise das Einleiten von 27,2 bis 181,6 Gramm-Mol je h an Sauerstoff in den ersten Abschnitt 12a pro 1 PS der zum Mischen von Gas und Flüssigkeit in allen Abschnitten der Kammer 11 aufgebrachten Energie. Außerdem wird zweckmäßig der Gehalt der Mischung aus Abwasser und belebtem Schlamm im Abschnitt 12a an flüchtigen suspendierten Feststoffen bei mindestens 3OOO ppm gehalten.

Das mit Sauerstoff angereicherte Gemisch wird aus der Kammer 11 über eine Leitung 18 dem Klärbecken 19 zugeführt, um dort in abströmende Flüssigkeit und belebten Schlamm getrennt zu werden. Zweckentsprechende Klärbeckenkonstruktionen sind bekannt. Es kann beispielsweise am unteren Ende ein rotierender Kratzer 2O vorge-

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sehen sein, um eine Kegelbildung zu verhindern. Der belebte Schlamm wird über eine untere Leitung 21 abgezogen. Mindestens ein Teil des belebten Schlammes wird über eine Pumpe 22 Und die Leitung 15 zum ersten Abschnitt 12a der Kammer 11 zurückgeführt. Der Teil des Schlammes, der nicht zurückgeführt zu werden braucht, kann über eine Leitung 23 abgelassen werden. Das abfließende Wasser verläßt das Klärbecken 19 über eine Leitung 24 mit weniger als 50 ppm BSB₅ und O bis 2O ppm gelöstem Sauer-

^w stoff. Vorzugsweise enthält das aus dem Klärbecken abströmende gereinigte Abwasser weniger als 35 ppm BSB₅ und 5 bis 15 ppm gelösten Sauerstoff. Diese Werte für den BSB-Abbäu und die Konzentration an gelöstem Sauerstoff lassen sich in der vorstehend beschriebenen, mit Gleichstrom arbeitenden Mehrfachsauerstoffanreicherungsstufe ohne weiteres erzielen.

Numerische Werte, die vorliegend mit BSB₅ bezeichnet sind, beziehen sich auf die numerischen Werte des BSB-Gehalts, der nach einer fünftägigen Inkubationszeit vorhanden ist.

Nur extern zugeführtes Gas, das mindestens 75 Vol.% Sauerstoff und vorzugsweise mindestens 8*5 % O₂ enthält, wird einem Ozonerzeuger 27, der beispielsweise wie üblich mit einer stillen elektrischen Entladung arbeitet, über eine Leitung 26 von einem Speicherbehälter 25 (oder statt dessen von einem an Ort und Stelle vorhandenen Sauerstoffgaserzeuger) aus zugeleitet. Das verbrauchte Gas aus der Ozonnachbehandlung wird wegen der oben erwähnten N₂-, CO₂- und Wasserverschmutzung und deren schädlicher Auswir-

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kung auf den Ozonerzeuger nicht zum Ozonerzeuger 27 zurückgeführt. Der Sauerstoffgehalt des extern zugeführten Gases fällt beim Durchlauf durch die Nachbehandlungsstufe im allgemeinen nicht um mehr als 15 %. Infolgedessen dnthält das verbrauchte Gas mindestens 60 und vorzugsweise mindestens 7O Vol.% 0„. Relativ hohe O^-Reinheiten sind für das extern zugeführte Gas erwünscht, um im Ozonerzeuger einen guten Wirkungsgrad zu erzielen, sowie um einen hohen Sauerstoffpartialdruck und eine hohe Sauerstofflösungsgeschwindigkeit in der Ozonkontaktstufe zu erreichen. Eine hohe Sauerstoffreinheit stellt ferner sicher, da8 das verbrauchte Gas der Nachbehandlung die relativ hohe Op-Konzentration hat, die erforderlich ist, um die Vorteile einer Sauerstoffbelüftung anstelle einer Luftbelüftung bei der Sekundärbehandlung im Belebtschlammverfahren auszunutzen.

Ein Ozon-Sauerstoffgasgemisch mit O,5 bis 4 Vol.% O_ wird im Ozonerzeuger 27 gebildet und über eine Leitung 28a abgegeben. Ozonkonzentrationen unterhalb von 0,5 % liefern keine Ozondosierungen, die ausreichen, um das über die Leitung 24 strömende gereinigte Abwasser wirksam zu desinfizieren, ohne da3 gleichzeitig übermäßige Mengen an Sauerstoff erforderlich sind, die in dem System selbst bei hohen BSB-Einsatzwerten von bis zu 4OO ppm nicht ausgenutzt werden können. Ozonkonzentrationen von mehr als 4 % verringern erheblich den Wirkungsgrad der Ozonerzeugunq im Generator 27} außerdem können sie ein Sicherheitsproblem darstellen. Außerdem würde die erforderliche Ozondosierung mit einer relativ kleinen Menge an als Trägergas dienendem

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Sauerstoff erzielt, so daS der Sauerstoffpartialdruck in der . Nachbehandlungsstufe in unerwünschter Weise durch gasförmige Verunreinigungen noch stärker herabgedrückt werden würde. Auf

Grund der vorstehenden Erwägungen wird vorzugsweise ein Gasgemisch verwendet, das 1 bis 3 Vol.% Ozon enthält.

Werden innerhalb dieses Bereiches relativ hohe Ozonkonzentrationen benutzt, wird die Menge des für den Verbrauch in den verbrauchten Gas verfügbaren Sauerstoffs verringert, wodurch die Wahrscheinlichkeit steigt, daß Zusatzsauerstoff erforderlich wird. Im letztgenannten Falle kann Zusatzsauerstoff von der Leitung 26 über eine Zweigleitung 28 stromaufwärts des Ozonerzeugers 27 abgezweigt werden. Die Leitung 28 trifft auf die Leitung 14, über die das verbrauchte Gas der Sauerstoffanreicherungskammer 11 als sauerstoffreiches Einsatzgas zugeführt wird.

Das Ozon-Sauerstoffgasgemisch in der Leitung 28a wird der FlUs-} sigkeits-Gas-Kontaktkammer 29 zugeführt, um dort mit dem gereinigten Abwasser gemischt zu werden, das über die Leitung 24 in die Nachbehandlungszone gelangt. Die Kammer 29 weist vorzugsweise mehrere Abschnitte 30a, 30b und 3Oc auf, die durch Trennwände 30a-b und 30b-c abgeteilt sind. Im Gegensatz zur Sauerstoffanreicherungskammer 11, in der das Gas und die Flüssigkeit vorzugsweise im Gleichstrom verlaufen, ist in der Kammer 29 das O_?-O_- Gasgemisch zweckmäSigerweise im Gegenstrom zu dem gereinigten abströmenden Wasser gerichtet. Die Gegenstromführung ist besonders dann von Vorteil, wenn der gelöste Sauerstoff im ge-

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reinigten Abwasser auf einen Wert von über 20 ppm gebracht werden soll. Ist ein niedrigerer Wert für den gelösten Sauerstoff
ausreichend, kann ein Gleichstrom von Gas und Flüssigkeit ohne
weiteres brauchbar sein.

Für den veranschaulichten Gegenstrombetrieb wird abströmendes
Wasser in den ersten Abschnitt 30a eingeleitet; es gelangt von
dort durch eine Öffnung in der Trennwand 30a-b in den zweiten
Abschnitt 30b sowie von dort über eine Öffnung in der Trennwand 3Ob-c in den dritten Abschnitt 3Oc (der Flüssigkeitsstrom ist
durch ausgezogene Pfeile angedeutet). Gleichzeitig gelangt das
Gasgemisch nacheinander von dem dritten Abschnitt 30c über eine Öffnung in der Trennwand 30b-c in den zweiten Abschnitt 30b sowie dann über eine Öffnung in der Trennwand 3Oa-b in den ersten Abschnitt 3Oa, Oa sich in der Nachbehandlungskammer 29 keine
wesentliche Menge an Feststoffen befindet, sind Mischeinrichtungen, (entsprechend den Propellern 16a, 16b und 16c der Sauerstoffanreicherungskammer 11) nicht erforderlich. Das Gas kann in die Flüssigkeit auf beliebige bekannte Weise eingeblasen werden,
beispielsweise mit Hilfe von unter der Oberfläche liegenden Einblasgeräten oder mit Hilfe von Oberflächenbelüftern 39a, 39b und 39c.

Wie oben ausgeführt, sollte bezogen auf das gereinigte Abwasser sOviel Ozon in die Kammer 29 eingeleitet werden, daß mindestens 2 Gewichtsteile und vorzugsweise 2 bis 8 Gewichtsteile je 10
.Gewichtsteilen gereinigtem Abwasser gelöst werden« Vorzugsweise

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reicht diese Dosierung nur aus, um das gereinigte Abwasser zu desinfizieren. Bestimmte Verunreinigungen in dem aus der Sauerstoffanreicherungszone abströmenden Wasser können an bestimmten Orten mit O₃ hinreichend rasch reagieren, um für einen konkurrierenden O^-Verbrauch zu sorgen. In diesem Falle wird ein verringerter Anteil des zugeführten O-> für die Bakterienabtötung ausgenutzt und sind stärkere Dosierungen erforderlich, um einen gewünschten Grad an Sterilisation zu erzielen, Versuche haben gezeigt, daß in Abwesenheit von solchen O_-verbrauchenden Verunreinigungen eine signifikante Desinfektion bei Dosierungen bis herab zu 2 ppm erhalten wird, während geringere Dosierungen den bestehenden Anforderungen nicht gerecht werden. Bei Abwesenheit von O_-verbrauchenden Verunreinigungen erhöht ferner eine übermäßige Ozonkonzentration in der Kammer 29 von mehr als 8 ppm O₃ in unnötiger Weise die Möglichkeit, daß in dem verbrauchten Gas O_ zur Sauerstoffanreicherungskammer 11 übergeht und dort die Bakterien vergiftet, die für die biochemische Oxydation benötigt werden. Es ergab sich weiterhin, daß Dosierungen von mehr als 8 ppm nicht erforderlich sind, um auch strenge Anforderungen bezüglich der Abwasserbehandlung (bei Fehlen von unverbrauchten Verunreinigungen) zu erfüllen; infolgedessen würden stärkere Dosierungen zu unnötigen Kosten führen.

Das gereinigte Abwasser und das Ozon-Sauerstoffgas werden in der Nachbehandlungskammer 29 für eine Verweildauer der abströmenden Flüssigkeit von 2,5 bis 20 Minuten miteinander in Kontakt gebracht« Flüssigkeitskontaktdauern von weniger als 2,5 Minuten

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reichen nicht aus, um auf wirtschaftliche Weise sowohl den erforderlichen Wert von 2 Gewichtsteilen O_ auf 1O Gewichtsteile gereinigtes Abwasser als auch den geforderten Wert der Anreicherung mit gelöstem Sauerstoff zu erzielen. Der in dem gereinigten Abwasser innerhalb der Kammer 29 erhaltene Pegel an gelöstem Ozon muß ferner für eine Zeitdauer aufrechterhalten werden, die für das Eintreten der Bakterienabtötung ausreicht. Nachdem das gereinigte Abwasser in den Vorfluter abgeführt ist, wird der Pegel des gelösten Ozons auf praktisch Null verringert, und zwar durch Verdünnung und durch den Ozonverbrauch bei der Zerstörung von Bakterien, die möglicherweise nicht pathogen sind. Kontakt-

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zeiten von mehr als 20 Minuten erfordern unnötig große Kammern zur Aufnähme*des gereinigten Abwassers während der Nachbehandlung. Die Verweildauer des gereinigten¹Abwassers in der Nachbehandlungszone 29 beträgt vorzugsweise nicht mehr als das O_P33fache der Verweildauer der Flüssigkeit in der Sauerstoffanreicherungszone 11. Beträgt beispielsweise letztere 60 Minuten, liegt erstere vorzugsweise bei nicht mehr als 20 Minuten. Was die apparative Ausbildung anbelangt, beträgt die FlUssigkeitskapazität der Flüssigkeits-Gas-Kontakteinrichtung (der Nachbehandlungszone) 29 vorzugsweise nicht mehr als das O,33fache der Flüssigkeitskapazität der Sauerstoffanreicherungskammer 11 (der Sauerstoffanreicherungszone). Sowohl das vorstehend genannte Verhältnis für die Flüssigkeitsverweildauer als auch das angegebene Verhältnis für das Flüssigkeitsfassungsvermögen lassen einen Vorteil der vorliegenden Erfindung erkennen, der darin liegt, daß man sich nicht darauf verlast, daß in der Nachbehandlungszone

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in nennenswertem Umfang eine chemische Oxydation von BSB und CSB durch Ozon erfolgt. Dementsprechend können die Flüssigkeitsverweildauer und das Flüssigkeitsfassungsvermögen nur einen Bruchteil der Werte ausmachen, die für die Sauerstoffanreicherungszone erforderlich sind. Dies stellt im Vergleich zu bekannten Systemen, bei denen diese Verhältnisse wesentlich höher liegen, eine erhebliche Einsparung dar.

Desinfiziertes Produktwasser wird aus dem dritten Abschnitt 30c der Nachbehandlungskammer 29 über eine Leitung 31 abgeführt; es hat dabei einen Gehalt an gelöstem Sauerstoff, der um 1O bis 6O ppm und vorzugsweise 10 bis 4O ppm höher als der Gehalt an yelöstem Sauerstoff in dem gereinigten Abwasser in der Leitung 24 liegt. Dementsprechend hat dieses Produktwasser einen Pegel an gelöstem Sauerstoff der sich einem Wert nähert oder einen Wert erreicht, der jedem noch verbleibenden BSB oder CSB entspricht, der andernfalls zu einem Sauerstoffmangel im Vorfluter beitragen könnte. Der untere Grenzwert von 10 ppm dieses Bereiches an gelöstem Sauerstoff beruht auf dem Ziel einer wesentlichen O^-Anreicherung des aus der Sauerstoffanreicherungszone abströmenden Wassers. Der obere Grenzwert von 60 ppm ergibt sich aus der maximalen O₂-Löslichkeit in dem desinfizierten Produktwasser bei den möglichen Arbeitstemperaturen und Drücken, das heißt 1O° C und eine Flüssigkeitshöhe von 4,57 m (bei einem Druck von 1,5 Atmosphären in einer als Ozonisierungskammer 29 dienenden lotrechten Kontaktkolonne). Der bevorzugte obere Grenzwert von 40 ppm für den gelösten

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Sauerstoff basiert auf den Kosten einer übermäßigen Sauerstoffanreicherung .

Das verbrauchte Gas wird von dem ersten Abschnitt 30a über eine Leitung 32 in im wesentlichen ozonfreiem Zustand abgeleitet; es enthält mindestens 60 Vol.% Sauerstoff. Die Verunreinigungen in diesem verbrauchten Gas bestehen in erster Linie aus Kohlendioxyd, das während der im Belebtschlammverfahren durchgeführten Sauerstoffanreicherung gebildet ward, und Stickstoff, der in dem ankommenden Abwasser gelöst ist. Mindestens ein Teil der Verunreinigungen bleibt in Lösung bei Durchlaufen des Klärbeckens 19 und wird durch das abströmende Wasser in die Ozonisierungskammer 29 mitgenommen, wo die Verunreinigungen durch den Sauerstoff in das verbrauchte Gas mitgenommen werden.

.« Als qualitative Beziehung zwischen der Ozonkonzentration in dem in die Nachbehandlungskammer 29 einströmenden Gemisch und der Sauerstoffkonzentration in dem daraus austretenden verbrauchten Gas kann gelten, daß bei einer hohen ©--Konzentration, die sich dem Wert von 4 Vol.% nähert, das verbrauchte Gas hinsichtlich der Menge und der Sauerstoffreinheit niedrige Werte besitzt. Je niedriger die Op-Menge und die Reinheit des verbrauchten Gases sind, desto größer sind aber die Menge und gegebenenfalls die Reinheit des Zusatzgases, das zugesetzt wird, um die Op-Erfordernisse in der Belebtschlammstufe zu erfüllen, wobei eine kombinierte Ein-

satzgasreinheit,von mindestens 6O % O₂ in der Leitung 14 vorzu-' * sehen ist. Liegt bei der Sauerstoffanreicherungsstufe die Sauer-

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stoffreinheit unter 60 Vol.%, werden die Vorteile eines hohen Wirkungsgrades für die Energieübertragung, einer hohen Sauerstoffausnutzung und einer im Vergleich zur herkömmlichen Belüftung mittels Luft kleineren Anlagengröße nicht erzielt.

Falls in dem verbrauchten Gas mehr Sauerstoff verfügbar ist als in der Sauerstoffanreicherungskammer 11 ausgenutzt werden kann, kann ein vorgegebener Teil des verbrauchten Gases über eine Lei-" tung 33 abgezweigt und aus der Anlage abgeführt werden. Statt dessen ist es auch möglich, die Gesamtmenge des verbrauchten Gases durch die Kammer 11 hindurchzuleiten und den Überschuß über die Leitung 17 abzuführen. In diesen Fällen wird über die Leitung 28 kein Zusatzsauerstoff in die Leitung 14 eingespeist.

Falls bei der Anlage die Ansammlung von Kohlendioxyd ein Problem darstellt, können Mittel vorgesehen sein, um COp entweder aus dem verbrauchten Gas in der Leitung 14 oder der das Klärbecken verlassenden Flüssigkeit in der Leitung 24 abzutrennen. Bei der veranschaulichten Ausführungsform ist für diesen Zweck eine selektive Adsorptionsfalle 34 in der Leitung 14 vorgesehen.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform, bei der extern zugeführtes Zusatzgas in die Sauerstoffanreicherungszone 11 eingespeist wird, enthält dieses Gas mindestens 85 Vol.% Sauerstoff, während das aus der Nachbehandlungszone 29 abgezogene, verbrauchte Gas in der Leitung 32 mindestens 7O Vol.% Sauerstoff aufweist und das aus der Sauerstoffanreicherungszone abgeleitete Abgas nicht

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mehr als 3O Vol.% des Gesamtsauerstoffs ausmacht, der dieser Zone und der Zone 29 zugeführt wird.

Geeignete Mittel zur Steuerung des Sauerstoffanreicherungs-Ozonisierungs-Systems nach der Erfindung sind in Figur 1 schematisch angedeutet. Ein Durchflußmengenmesser 40 in der AuslaSleitung des Klärbeckens bestimmt die FlUssigkeitsdurchflußmenge und gibt ein entsprechendes Signal über einen Anschluß 42 an einen Regler 41. Der Regler 41 liefert seinerseits ein entsprechendes Signal über einen Anschluß 43 an einen Regler 44, der die dem Ozonerzeuger 27 über Leitungen 45 zugeführte elektrische Energie beeinflußt, Auf diese Weise wird die Ozonmenge (Gewichtseinheiten pro Stunde), die der Ozonerzeuger 27 liefert, proportional der Flüssigkeitsdurchflußmenge in der zur Nachbehandlungszone 29 führenden Auslaßleitung 24 des Klärbeckens gemacht. Eine dem Regler 41 zugeordnete Ausgangssignalstelleinrichtung erlaubt eine Vorwahl der 0₃-Dosierung.

Ein Ozonanalysator-Regler 46 bestimmt die O₃-Konzentration des den Ozonerzeuger 27 verlassenden Gases über eine Signqlaufnahmeeinrichtung 47. Der Regler 46 kann so eingestellt werden, daß er eine vorbestimmte optimale O₃~Konzentration in der Leitung 28a aufrechterhält. Der Regler gibt ein Signal ab, das eine Funktion der Abweichung der O₃-Konzentration von dem eingestellten Wert ist. Dieses Signal wird über eine Verbindung 48 gegeben, um ein Ventil 49 in der Sauerstoffzuleitung 26 zum Ozonerzeuger 27 einzustellen, wobei mehr O₂ eingeleitet wird, wenn die 0_-Konzentra-

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tion ansteigt, und die O_-Menge verringert wird, wenn die O₃-Konzentration fällt. Verbrauchtes Gas, das die Nachbehandlungs-

zone 29 über die Leitung 32 verläßt, wird der Sauerstoffanreicherungszone 11 über die Verbindungsleitung 14 zugeleitet. Wenn die Durchflußmenge des verbrauchten Gases nicht ausreicht, um den Sauerstoffbedarf in der Zone 11 zu decken, fällt der Druck in der Leitung 14 ab. Das Ventil 50 in der Op-Zweigleitung 28 öffnet dann selbsttätig, um wieder für einen voreingestellten Druck stromabwärts des Ventils zu sorgen.

Es kann zweckmäßig sein, den Pegel an gelöstem Sauerstoff in dem die Nachbehandlungszone über die Leitung 31 verlassenden gereinigten Wasser zwangsweise einzuregeln. Für diesen Fall kann die Konzentration an gelöstem Sauerstoff in der letzten Flüssigkeitskontaktstufe 30c bestimmt werden.

Eine weitere Ausführungsform der Erfindung ist in Figur 2 verk anschaulicht. Diese Ausführungsform unterscheidet sich in einigen im folgenden naher erläuterten Einzelheiten von der Anordnung nach Figur 1. Die Sauerstoffanreicherungszone der Vorrichtung nach Figur 2 besitzt zwei Teile, und zwar einen BSB-Absorptionsteil 11a und einen BSB-Assimilationsteil 11b. Jedem dieser Teile wird über Leitungen 14a bzw. 14b ein Teil des verbrauchten Gases zugeführt, das aus der Nachbehandlungskammer 29 abgezogen wird. Dieses verbrauchte Gas enthält aus den vorstehend angegebenen Grlinden mindestens 60 Vol.% Sauerstoff.

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Ankommendes BSB-haltiges Abwasser wird dem ersten Abschnitt 12a des Teils 11a zugeleitet, um dort mit dem über die Leitung 15 eingeführten belebten Schlamm und dem über die Leitung 14a zugeführten Sauerstoffeinsatzgas gemischt zu werden» Gas und Flüssigkeit gelangen dann im Gleichstrom zwecks weiterer Mischung in den zweiten Abschnitt 12b. Die Flüssigkeitsverweildauer im Teil 11a beträgt je nach der Stärke und Adsorptionsfähigkeit des BSB im Abwasser vorzugsweise nur 15 bis 6O Minuten und reicht nur für eine Absorption des BSB durch die Biomasse aus. Das teilweise mit Sauerstoff angereicherte Gemisch des Absorptionsteils 11a wird im Klärbecken 19 in das gereinigte Abwasser, das über die Leitung 24 abgezogen wird, und den BSB-angereicherten Schlamm aufgetrennt, der über die Leitung 21 abgeführt und mittels der Pumpe 22 zum ersten Abschnitt 12c des BSB-Assimilations-Schlammstabilisierungsteils 11b zurückgeführt wird.

Der mit BSB angereicherte Schlamm wird mit sauerstoffreichem Abgas gemischt, das über die Leitung 14b eingeführt wird; Gas und Flüssigkeit treten dann durch den zweiten Abschnitt 12d und den dritten Abschnitt 12e hindurch, wo ein weiterer Gleichstromkontakt und eine zusätzliche Durchmischung erfolgen. Statt dessen können Gas und Schlamm auch im Gegenstrom durch die Abschnitte 12c, 12d und 12e hindurchgeleitet werden. Die Kontaktverweildauer der Medien im Teil 11b reicht für eine Assimilation des absorbierten BSB durch den Schlamm aus; sie beträgt beispielsweise 45 bis 300 Minuten. Der erhaltene belebte Schlamm gelangt aus dem dritten Abschnitt 12e in eine Leitung 35 und wird über

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eine Pumpe 36 und die Leitung 15 zum ersten Abschnitt 12a des BSB-Absorptionsteils 11a zurückgeführt. Etwa vorhandener überschüssiger belebter Schlamm, der im Teil 11a der Sauerstoffanreicherungszone nicht benötigt wird, wird über die Leitung 23

abgeführt. Im BSB-Assimilationsteil 11b anfallendes Abgas wird aus dem dritten Abschnitt 12e über eine Leitung 37 abgeführt.

Die bei der vorliegenden Anordnung erzielte äußerst wirtschaft- ψ liehe Sauerstoffausnutzung wird durch ein zufälliges und überraschendes Zusammenpassen des Sauerstoffbedarfs einerseits für die Ozondesinfektion und andererseits für die Reinigung durch biochemisches Oxygenieren in der Belebtschlammstufe erreicht. Diese Anpassung ist teilweise auf den sehr hohen Ausnutzungsgrad und auf den bemerkenswert umfassenden Abbau des BSB zurückzuführen, die erzielbar sind, wenn Sauerstoff in geeigneter Weise für den Sauerstoffanreicherungs-Belebungsvorgang verwendet wird. Die Abstimmung läßt sich durch das folgende Beispiel veranschaulichen.

38 Millionen 1 Abwasser pro Tag, das 220 ppm BSB enthält (ein mittelstarkes Abwasser)'werden in eine Belebungszone, die mehrstufig aufgebaut ist und im Gleichstrom arbeitet (Figur 1), eingebracht und kommen dort mit sauerstoffreichem Gas in· Kontakt. Die zugeführte Mischenergie, die Biomasse, der Sauerstoff und das Tankvolumen (Verweildauer) reichen aus, um mehr als 9O % des BSB abzubauen. Das mit Sauerstoff angereicherte Gemisch wird aufgetrennt; dem Klärbecken wird ein vorgereinigtes Ab-

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wasser entnommen, das 2O ppm BSB und 5 ppm gelösten Sauerstoff enthält. Das vorgereinigte Abwasser wird dann in einer Nachbehandlungszone mit einem Gasgemisch aus 3 % Ozon und 97 % Sauerstoff in solchen relativen Mengen in Kontakt gebracht, daß 5 Gewichtsteile Ozon je 1O Gewichtsteile Abwasser'vorhanden sind. Für diesen Zweck kann eine mehrstufige Gegenstromkontakteinrichtung der in Figur 1 veranschaulichten Art verwendet werden. Die zugeführte Mischenergie und das Tankvolumen reichen aus, um den Gehalt des gereinigten Abwassers an gelöstem Sauerstoff auf 4O ppm zu steigern. Infolge seiner hohen Löslichkeit im Vergleich zu Sauerstoff und des in der mehrstufigen Kontakteinrichtung erzielten wirkungsvollen Stoffaustausehs wird praktisch das gesamte im Gas vorhandene Ozon absorbiert; aus der Nächbehandlungszone wird ein verbrauchtes Gas abgezogen, das ■weniger als 1 ppm O₃ enthält. Dieses zu ungefähr 85 % aus Sauerstoff bestehende verbrauchte Gas (der Rest ist im wesentlichen COp und N₂) wird als Hauptteil des sauerstoffreichen Gases benutzt, das in die Belebungsstufe eingeleitet wird. Wegen der praktisch völligen Beseitigung von O₃ aus dem verbrauchten Gas in der Nachbehandlungs-Ozonisierungszone wird die aktive Biomasse in der Sauerstoffanreicherungs-Belebungsstufe nicht abgetötet oder beschädigt, wenn der große Op-Rückstand wieder verwendet wird.

Die Dosierung von 5 Gewichtsteilen O₃ pro 1O Gewichtsteile gereinigtes Abwasser in der Nachbehandlungszone erfordert 189 kg O₂ pro Tag für die Zufuhr des O₃ zur Behandlung von 38 Millionen

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Abwasser pro Tag_s Wenn das der Ozonkontakteinrichtung zugeführte Gasgemisch 3 % 0_ enthält, beträgt die Gesamtzufuhr von Ο₂+Ο_ 189 : O,O3 = 63O5 kg pro Tag. Eine Steigerung des Gehalts an gelöstem Sauerstoff von 5 auf 4O ppm erfordert 1325 kg 0_ pro Tag, Der bei der Ozonbehandlung (entweder als O₂ oder als O.,) insgesamt verwendete Sauerstoff beläuft sich infolgedessen auf 189 + 1325 = 1514 kg pro Tag. Der Teil des Op, der für die Umwandlung in (und den Verbrauch als) Ozon sowie für die Anhebung w des Gehalts des gereinigten Abwassers an gelöstem Sauerstoff verwendet, wird, beträgt daher 1514 : 63O5 = 24,0 %-. Es darf angenommen werden, daß diese geringe Ausnutzung bislang von der Verwendung von Op als Ozonquelle bei der Abwasserbehandlung abgeschreckt hat. Das heißt, die Ausnutzung von nur ungefähr 1/4 des zugeführten Sauerstoffs ließ sich wirtschaftlich nicht rechtfertigen; da eine Rückführung des überschüssigen Sauerstoffs zum Ozonerzeuger nicht möglich war, ginge der Rest oder 3/4 des zugeführten O» verloren.

In diesem Beispiel enthält das von der Ozonkontakteinrichtung abgegebene verbrauchte Gas noch 6305 - 1514 = 4791 kg O₂ pro Tag. Erfindungsgemäß wird dieses Gas zu der Oxygenierungs-Belebtschlammstufe zurückgeführt* In dieser Stufe erfordert der Abbau von 22O -2O= 2OO ppm BSB eine Sauerstoffzufuhr von ungefähr 7566 kg pro Tag, wenn man eine 90 %ige Op-Ausnutzung in dieser Stufe annimmt.= Bei dem vorliegend betrachteten speziellen Beispiel ist der Og-Bedarf in der Belebungsstufe größer als die nicht verbrauchte O₂~Menge aus der Ozonbehandlungsstufe.

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Der fehlende Sauerstoff von 7566 - 4791 = 2775 kg pro Tag wird als frischer Sauerstoff der Sauerstoffanreicherungs-Belebungsstufe zusätzlich zugeführt.

Es versteht sich, daß die Anordnung nach der Erfindung eine Vielzahl von anderen Betriebsarten als gemäß dem vorstehenden Beispiel erlaubt. Wenn beispielsweise das in einer Menge von 38 Millionen 1 pro Tag angelieferte Abwasser 110 ppm BSB enthält (ein schwaches Abwasser) und das aus dem Klärbecken abströmende vorgereinigte Abwasser noch IO ppm BSB aufweist (ein 9O %iger Abbau), dann sind in der Sauerstoffanreicherungs-Belebungsstufe ungefähr 3851 kg O_ erforderlich, wenn man eine 90 %ige Op-Ausnutzung in dieser Stufe annimmt. Wenn das vorgereinigte Abwasser mit einem Gasgemisch aus 3 % O₃ und 97 % O₂ behandelt wird und die 0₃-Dosierung drei Gewichtsteile je 1O Gewichtsteile Abwasser beträgt, sind für die Nachbehandlung 113,4 kg O_ erforderlich. Die gesamte, der Nachbehandlungszone zugeführte O_+O_-Menge beträgt wie im vorigen Beispiel 113,4 : 0,03 = 3780 kg pro Tag. Der Anteil des bei der Nachbehandlung ausgenutzten 0₂+0_ beläuft sich auf (1325 + 113,4)/ 3780 = 38,1 %. Das zur Sauerstoffanreicherungs-Belebtschlammstufe zurückgeführte verbrauchte Gas enthält 378O-(1325+113,4)·* 2342 kg O₂ pro Tag und kann in dieser Stufe ohne weiteres verbraucht werden, da 3783 kg 0„ pro Tag für den BSB-Abbau benötigt werden.

Gemäß einer dritten Betriebsweise, bei der die Einsatzbedingunger

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im übrigen dem vorausgehenden Beispiel für die Behandlung eines schwachen Abwassers entsprechen_r wird der Ozonerzeuger so weit gedrosselt, daß das Ozon-Sauerstoff-Gemisch 1₁5 Vol.% O_ anstelle von 3 Vol.% O- enthält. In diesem Falle muß der Ozonerzeuger 113,4 : O,O15 = 7560 kg O₂ ^+O3 ^{pro Ta9} liefern, wovon 1325 + 113,4*" 1438 kg pro Tag bei der Nachbehandlung verbraucht werden, so daß 6115 kg pro Tag zur Einleitung in die Sauerstoffanreicherungs-Belebungsstufe verbleiben. Da jedoch nur 3783 kg Ο« pro Tag für den BSB-Abbau erforderlich sind, liegt ein Überschuß von 2332 kg O_ pro Tag vor, der verlorengeht. Dies entspricht einer nur ungefähr 65 %igen Ausnutzung des der Anordnung insgesamt zugeführten O₂- Der Wirkungsgrad ist infolgedessen erheblich niedriger als bei den beiden anderen beschriebenen Betriebsarten.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, bei der der BSB-Abbau in der Sauerstoffanreicherungs-Belebtschlammstufe zwischen 1OO und 2OO ppm liegt, beträgt die Ozonkonzentration in der Ozonerzeugerzone mindestens 1 Vol.%. Dieses Verhältnis stellt sicher, daß praktisch der gesamte Sauerstoff, der der Nachgehandlungszone zugeführt und dort nicht verwendet wird, um den Gehalt des gereinigten Abwassers an gelöstem Sauerstoff zu erhöhen, in der Oxygenierungsstufe verbraucht werden kann. Das heißt, der Sauerstoffbedarf des der Sauerstoffanreicherungs-Belebungsstufe zugeleiteten Abwassers verbraucht praktisch den gesamten Sauerstoff in dem verbrauchten Gas aus der Nachbehandlungszone (abweichend von der oben erläuterten dritten Betriebs-

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art).

Die Figuren 3 und 4 zeigen die Beziehung zwischen dem BSB-Abbau in der Sauerstoffanreicherungs-Belebungsstufe und der O₃-Konzentration des der Nachbehandlungs-Desinfektionsstufe zugeführten Gases. Die Kurven der Figur 3 gelten für verschiedene 0-3-Dosierungen zwischen 2 und 8 ppm. Alle Kurven bis auf eine gehen von einer 95 %igen Gesamtausnutzung des dem System zugeleiteten Sauerstoffs (entweder als O₂ oder als O₃) sowie von einer Anreicherung an gelöstem Sauerstoff (A DO) des gereinigten Abwassers von 35 ppm in der Nachbehandlungsstufe aus. Das heißt, das die Nachbehandlungszone verlassende desinfizierte Produktwasser hat einen Gehalt an gelöstem Sauerstoff, der um ungefähr 35 ppm höher liegt als bei dem in diese Zone einströmenden gereinigten Abwasser. Die für eine 90 %ige Ausnutzung bei einer O_-Dosierung von 3 ppm geltende Kurve wurde aufgenommen, um (durch einen Vergleich mit der Kurve für 95 %ige Ausnutzung und 3 ppm O^) zu zeigen, daß die veranschaulichten Beziehungen durch Unterschiede hinsichtlich des prozentualen Op-Verbrauchs nicht drastisch beeinflußt werden. Die beiden für eine O^-Dosierung von 3 ppm geltenden Kurven liegen vielmehr recht nahe beieinander. Jede der Kurven gibt für die betreffende O_-Dosierung die minimale ©--Konzentration an, die von dem Ozonerzeuger geliefert werden kann, ohne die O«-Anförderungen zu überschreiten, das heißt ohne übermäßigen O₂, der in die Flüssigkeit eingebracht wird.

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- 34 - :-"■'- ■

Wenn beispielsweise in der Sauerstoffahreicherungs-Belebungs'stu-fe 200 ppm BSB abgebaut werden und die O--Dosierung bei der Nachbehandlung 5 ppm beträgt, muß die O_-Konzentration des" vom Ozonerzeuger gelieferten Gases mindestens 2 % 0_ in Op betragen/ andernfalls wird mehr O₂- als O_-Verdünnungsmittel verwendet, als' (bei einer 95 %igen Ausnutzung) anschließend für den BSB-Abbau " verbraucht werden kann. Der überschüssige 0_ geht verloren, da bei der vorliegenden Anordnung keine Maßnahmen vorgesehen sindy.' ψ um das verbrauchte Gas zu reinigen und zum Ozonerzeuger zurück- ■ zuführen« Nur von außen angeliefertes Gas, das mindestens 75 % . Sauerstoff enthält, wird in die Ozonerzeugungszone eingeleitet. · Wenn die .Anordnung unmittelbar auf einer der 0_-Dosierungskurven betrieben wi/d, reicht der dem Ozonerzeuger zugeführte Q~ gerade aus, urrr den gesamten Op-Eedarf der Anordnung zu decken, und zwar für die O_r-Erzeugung, für die Anreicherung des gereinigten Abwassers mit gelöstem Sauerstoff bei der Nachbehandlung und für den BSB-Abbau bei der Oxygenierungs-Belebtschlammbehandlung. Infolgedessen braucht der Belebungsstufe kein Zusatzsauerstoff unmittelbar von der Sauerstoffquelle aus zugeführt zu werden. Wenn die Anlage so betrieben wird, daß der Nachbehandlungszone ein Gasgemisch mit einer höheren als einer der Kurven entsprechenden O.-Konzentration zugeführt wird, steht in dem verbrauchten Gas aus der Nachbehandlung weniger O₂ zur Verfugung als in der Oxygenierungsstufe „erforderlich ist. Infolgedessen muß mit Zusatzsauerstoff gearbeitet werden,

Aus Figur 3 folgt, daß bei dem obej-en Grenzwert von 4 % O^ für

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das Ozonisierungsgasgemisch Abwasser mit niedrigem BSB nicht ohne Op-Verlust in der Sauerstoffanreicherungsstufe gereinigt und mit hohen O_-Dosen versehen werden können. Beispielsweise sei angenommen, daß in dem Abwasser 1CXD ppm BSB₅ abzubauen sind und daß die O_-Dosierung bei,der Nachbehandlung acht Teile pro 1O Teile Abwasser betragen soll. Dies bedeutet, daß bei einem unmittelbaren Arbeiten auf der 8 ppm O_-Dosierungskurve (ohne Pp-Verlust oder GU-Mangel) die Ozonkonzentration in dem der/Ndchbehandlungszone zugeführten Gasgemisch über 5 % O_ liegen müßte. Ein solcher Wert ist jedoch im Hinblick auf die Ozonerzeugung äußerst unwirtschaftlich; er birgt außerdem möglicherweise Gefahren in sich, so daß die ©--Konzentration erfindungsgemäß nicht über 4 % liegen darf. Bei einer Dosierung von 8 ppm O₃ und bei Verwendung von 4 % O₃ steht jedoch in dem verbrauchten Gas aus der Nachbehandlung ausreichend Sauerstoff zur Verfügung, um ungefähr 130 ppm BSB abzubauen, während das in die Oxygenierungsstufe gelangende Abwasser nur IOO ppm BSB₅ enthält, die abgebaut werden müssen. Das bedeutet, daß das verbrauchte Gas überschüssigen Sauerstoff enthält und ein Teil desselben verlorengeht. Figur 3 läßt erkennen, daß für einen vorgegebenen BSB-Abbau und eine bestimmte O^-Dosierung das in dem der Nachbehandlungszone zugeführten Gas vorhandene O₃ vorzugsweise nicht weniger sein sollte,als dies der zugehörigen Kurve entspricht. In Anbetracht der minimalen 0_-Dosierung von 2 ppm., sollten schwache Abwässer mit 1OO bis 2OO ppm BSB vorzugsweise mit !■πιπί - ■

destens 1 % O₃ statt mit 0,5 % O₃ behandelt werden, um ein Arbeiten wesentlich unterhalb der Dosierungskurve zu vermeiden.

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Die Kurven nach Figur 4 stellen verschiedene Werte für den BSB-Abbau in der Sauerstoffanreicherungs-Belebungsstufe dar, und zwar 150, 2OO, 250, 300 und 4OO ppm BSB. Sämtliche Kurven gelten für Bedingungen, die sich für eine Dosierung von 5 Gewichtsteilen Ozon pro 10 Gewichtsteilen gereinigtes Abwasser und für eine Anreicherung an gelöstem Sauerstoff bei der Nachbehandlung von 35 ppm eignen. Die Kurvenschar, der die linke Ordinate zugeordnet ist, gibt die Abhängigkeit der prozentualen Gesamtsauer-Stoffausnutzung der Anordnung (als O_ oder als 0_) in Abhängigkeit von den Volumenprozenten O₃ an, die der Ozonerzeuger liefert. Die der rechten Ordinate zugeordnete Kurvenschar zeigt den gegenseitigen Zusammenhang zwischen der Menge des Zusatzsauerstoffs, ausgedrückt als Prozentsatz des 0~, der für die Sauerstof fanreicherungs-Belebungsstufe erforderlich ist, und dem Prozentsatz an O-, den der Ozonerzeuger abgibt.

Aus Figur 4 ist zu erkennen, daß für alle Werte des BSB-Abbaus die Op-Ausnutzung maximal bleibt, solange die Menge des der Sauerstoffanreicherungsstufe zugeführten Zusatzsauerstoffs gleich Null ist oder über Null liegt. Es sei beispielsweise auf die 200 ppm BSB-Abbaukurven verwiesen, die erkennen lassen, daß ungefähr 42 % Zusatzsauerstoff erforderlich sind, wenn das in die Nachbehandlungszone eingeleitete Gas 3 % O₃ enthält. Wenn der Prozentsatz an O₃ in diesem Gas abnimmt, wird auch der Prozentsatz des Zusatzsauerstoffs kleiner, bis bei ungefähr 1,9 % O-, die Menge des Zusatzsauerstoffs zu Null geworden ist. Innerhalb dieses gesamten Bereiches abnehmender O₃-Konzentration im Gasge-

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misch blieb jedoch die (Xj-Ausnutzung konstant und hatte diese Ausnutzung den Höchstwert von ungefähr 90 %. Wenn die O₃~Konzentration unter 1,9 % fällt, wird die Menge des Zusatzsauerstoffs "negativ", das heißt innerhalb des Systems steht mehr Sauerstoff zur Verfügung als erforderlich ist, um in der Sauerstoffanreicherungszone bei einer 90 %igen Ausnutzung in dieser Zone für die Reinigung sowie in der Nachbehandlungszone für die Desinfektion und die Anreicherung mit gelöstem Sauerstoff zu sorgen« Der überschüssige Sauerstoff geht verloren, indem er entweder vor oder nach dem Einleiten in die Oxygenierungszone abgelassen wirdr Dadurch wird die prozentuale Sauerstoffausnutzung der Gesamtanlage verringert, wie dies aus den auf der linken Seite des Diagramms befindlichen Kurven ersichtlich ist, die rasch abfallen, wenn der Zusatzsauerstoff negativ wird. Beispielsweise ist bei 1 % O₃ die 2OO ppm O₂-Ausnutzungskurve von 90 % (bei 1,9 % O₃) auf ungefähr 5O % gefallen.

Figur 4 zeigt außerdem, daß dann, wenn der BSB-Wert des Abwassers niedriger wird, der Bereich der zulässigen ©--Konzentrationen, die einer maximalen O₂-Ausnutzung entsprechen, enger wird. Entsprechend Figur 3 wird dieser hohe O^-Ausnutzungsbereich mit einer 5 ppm O₃-Dosierung bei einem BSB-Abbau von ungefähr 12O ppm verlassen, wenn eine Beschränkung auf unter 3 % O₃ erfolgt. Kurven ähnlich Figur 4 für andere O₃-DoSIerungen würden den gleichen Trend wie Figur 3 erkennen lassen, daS nämlich bei- hoher O₃-Dosierung die Anordnung nicht mit hohem O₂-Ausnutzungsgrad arbeiten kann, wenn nicht der BSB-Gehalt des Abwassers ver-

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hältnismäßig hoch ist.

Eine der überraschenden Feststellungen, die in Verbindung mit der Erfindung gemacht wurden, ist, daß im Gegensatz zum Stand der Technik das aus einer Belüftungs-Belebtschlammbehandlung abströmende Wasser in ausreichender Weise durch Ozondosierungen bis herab zu zwei Teilen O-. je 1O Teilen gereinigtes Wasfc ser selbst dann desinfiziert werden kann, wenn das gereinigte Abwasser vor der Desinfektion BSB und CSB aufweist. Das bedeutet, daß ein BSB und ein CSB des gereinigten Abwassers mittels Sauerstoff bei der Nachbehandlung oxydiert werden kann und das Ozon nur in einer zur Desinfektion des Abwassers ausreichenden Menge zugeführt werden muß. Sauerstoff ist selbstverständlich wesentlich billiger als Ozon, so daß dieser Feststellung große Bedeutung im Hinblick darauf zukommt, die Gesamtkosten für die Abwasserreinigung und -desinfektion so niedrig wie möglich zu halten.

Ein weiterer unerwarteter Vorteil der Erfindung ergibt sich aus der Feststellung, daß, obwohl die obengenannte Ozondosierung in der Nachbehandlungszone wesentlich ist und dieser Zone in einem O₂-O₃-GaSgemisch zugeführt werden muß, das aus dieser Zone entnommene verbrauchte Gas praktisch keine Spuren von Ozon enthält. Dies ist von Bedeutung, weil das verbrauchte Gas der Sauerstoffdnreicherungs-Belebtschlammzone als mindestens der Hauptteil des Sauerstoffeinsatzgases zugeleitet wird und in dieser Zone Ozon nicht toleriert werden kann, da es die für die biochemische

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- 39 Oxydation erforderlichen Bakterien abtöten würde.

Diese Vorteile wurden durch eine Reihe von Versuchen belegt, bei denen Abwasser im Rahmen einer Belebtschlammbehandlung mit reinem Sauerstoff belüftet wurde und bei denen das gereinigte Abwasser der Oberseite einer mit lotrechten Böden ausgestatteten Kontakteinrichtung zugeführt wurde, um nach unten im Gegenstrom zu einem hochsteigenden, ozonhaltigen Gas zu laufen. Bei einer Versuchsgruppe (Nr. 1 bis 3) bestand das in den unteren Teil der Kontakteinrichtung eingeleitete Gasgemisch aus O„ und O_, während es sich bei der anderen Versuchsgruppe (Nr. 4 bis 6) um ein Gemisch aus Luft und O_ handelte. Die Daten dieser Versuche sind in Tabelle I zusammengestellt.

Das aus der Ozonisierungs-Nachbehandlungsstufe stammende verbrauchte Gas wurde während dieser Versuche periodisch analysiert; es enthielt kein Ozon, wenn die Ozondosierung bei 2 und 5 ppm (ζ. B. Versuche Nr. 1, 2, 4 und 5) lag. Diesds Gas wies Ozonspuren auf, wenn die Ozondosierung im gereinigten Abwasser auf 8 ppm erhöht wurde (z. B. Versuche Nr. 3 und 6); dies war jedoch auf die mit einem relativ schlechten Wirkungsgrad arbeitende, mit lotrechten Böden versehene Kontakteinrichtung zurückzuführen. Solche Spuren würden bei einer mehrstufigen Kontakteinrichtung der in den Figuren 1 und 2 bei 29 veranschaulichten Art beseitigt.

Die Tabelle I läßt erkennen, daß die niedrige Ozondosierung von

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	Versuch Nr.	Abwasser BSB (ppm)	Tabelle	I	0_ zur Nach behandlung (Vol.%)	•	03-Dosie- rung (ppm)	I
	1	. 95-1OO	Gereinigtes Abwasser BSB (ppm)	Gereinigtes Abwasser CSB (ppm)	0,55		2,OO	δ
	2	95-100	9,0	30	1,33 ■		5,OO
	3	95-100	13,0	30	2,28	8,OO
O	4 5	70- 80 70- 80	1O,5	31	0,27 0,66	2,OO 5,OO
co 00 00	6	7Q-"80	11 ,O 11 ,0	34 28	1,06	8,OO
«■A			1O,5	33
cn
to

Versuch Koliforme Keime Nr. (Anzahl/100 ml) Ein Aus

Gelöster Sauerstoff

(ppm)
Ein Aus

1	7,4x10^	1 ,6x10
2	3,3x1O⁴	1 ,0x10
3	4_f2x1O⁴	4,5x10
4	3,9x10	3,3x10
5	.4, 4x10⁵	4,0x10
6	3.7x10⁵	1 .5x10

0,9	44,4
0,5	45,1
0,6	38,7
1,3	12,0
2,8	12,3
1,5	12,8

2 Gewichtsteilen O_ pro 10 Gewichtsteile gereinigtes Abwasser (Versuche Nr. 1 und 4) ausreichte, um die koliforme Keimzahl von einem unannehmbaren Wert (7,4 χ 10 ) auf einen Wert (1,6 χ 1O ) herabzudrücken, der es erlaubt, das desinfizierte Produktwasser in ein kommunales Wasser einzuleiten. Der Versuch Nr. 3 zeigt, daß die höchste Ozondosierung von 8 Gewichtsteilen 0_ pro 1O Gewichtsteilen gereinigtes Abwasser ausreicht, um das desinfizierte Produktwasser als Trinkwasser zu verwenden. Ein Vergleich zwischen den beiden Versuchen mit O₂~O_-Gas bzw. mit dem Luft-O₃-Gasgemisch bei vergleichbaren O₃-Dosierungen von 2 ppm (Versuche Nr. 1 und 4), 5 ppm (Versuche Nr. 2 und 5) und 8 ppm (Versuche Nr. 3 und 6) läSt erkennen, daß die bei der-Nachbehandlung erreichte Anreicherung an gelöstem Sauerstoff bei Verwendung des O„-O -Gases ungefähr dreimal so hoch war wie bei Verwendung des Luft-O_-Gasgemisches. Dies veranschaulicht, daß erfindungsgemäß der Gehalt des gereinigten Abwassers an gelöstem Sauerstoff wesentlich erhöht werden kann und daß dadurch die Güte des das desinfizierte Produkt aufnehmenden Wasserkörpers bedeutend verbessert werden kann. Im Gegensatz dazu wird durch die Zufuhr eines Luft-O₃-Gemisches zur Nachbehandlungszone nur eine begrenzte Verbesserung erzielt.

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Claims

. Ansprüche

1. Verfahren zur Sauerstoffanreicherung und Ozonisierung von Abwasser, das einen Rest-BSB darstellende biologisch abbaufähige organische Stoffe enthält, bei dem das Abwasser in einer Sauerstoffanreicherungszone mit belebtem Schlamm und einem Einsatzgas gemischt wird, das aus Sauerstoff besteht oder einen wesentlichen Anteil Sauerstoff enthält, bei dem ferner das mit Sauerstoff angereicherte Gemisch in ein gereinigtes Abwasser mit verringertem BSB-Gehalt und einen Schlamm getrennt wird, von dem mindestens ein Teil als belebter Schlamm zur Sauerstoffanreicherungszone zurückgeführt wird, und bei dem das im Wasser enthaltende Gas aus der Sauerstoffanreicherungszone abgezogen und das gereinigte Abwasser unter Bildung von desinfiziertem, mit Sauerstoff angereichertem Produktwasser in einer Ozonisierungszone mit einem ozon- und sauerstoffhaltigen Gas gemischt wird, dadurch gekennzeichnet, daS das ozon- und sauerstoffhaltige Gas der Ozonisierungszone in Form eines Gases zugeführt wird, das O,5 bis 4 Vol.% Ozon enthält, das in einer Ozonerzeugungszone gewonnen wird, der mindestens -75 Vol.56 Sauerstoff enthaltendes Gas ausschließlich von einer externen Quelle aus zugeleitet wird, daß das gereinigte Abwasser während einer Verweildauer von 2,5 bis 2O Minuten

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in der Ozonisierungszone mit dem ozon- und sauerstoffhaltigen Gas in solchen Anteilen gemischt wird, daß mindestens zwei Gewichtsteile Ozon auf 10 Gewichtsteile des gereinigten Abwassers gelöst werden, daß ferner aus der Ozonisierungszone ein verbrauchtes Gas mit mindestens 6O Vol.% Sauerstoff und desinfiziertes, mit Sauerstoff angereichertes Produktwasser entnommen werden, dessen Gehalt an gelöstem Sauerstoff um 10 bis 60 ppm höher als der Gehalt an gelöstem Sauerstoff in dem die Sauerstoffanreicherungszone verlassenden gereinigten Abwasser ist, und daß mindestens ein Teil des verbrauchten Gases aus der Ozonisierungszone der Sauerstoffanreicherungszone zur Lieferung mindestens des Hauptteiles an Sauerstoff in dem Einsatzgas zugeführt wird, wobei das aus der Sauerstoffanreicherungszone abgeführte Abgas 20 bis 70 Vol.% Sauerstoff enthält und nicht mehr als 40 Vol.% der Gesamtmenge an Sauerstoff ausmacht, der der Sauerstoffanreicherungszone und der Ozonerzeugungszone zugeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Sauerstoffanreicherungszone 1OO bis 2OO ppm BSB des Abwassers abgebaut werden und daß das aus dieser Zone abströmende gereinigte Abwasser in der Ozonisierungszone mit einem Ozon-Sauerstoff-Gemisch gemischt wird, das mindestens

1 Vol.% Ozon enthält.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,

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daß der gesamte Sauerstoff in dem der Sauerstoffanreicherungszone zugeführten Einsatzgas aus dem von der Ozonisierungszone kommenden verbrauchten Gas stammt.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzei chnet, daß Zusatzgas, das mindestens 60 Vol.% Sauerstoff enthält, zusammen mit dem verbrauchten Gas in die Sauerstoffanreicherungszone als Einsatzgas eingeleitet wird.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mit einer Ozonisierungszone gearbeitet wird, die eine Folge von gesonderten Stufen umfaßt und daß das gereinigte Abwasser und das ozon- und sauerstoffhaltige Gas in jeder Stufe gemischt und im Gegenstrom nachfolgenden Stufen zugeführt werden, wobei das gereinigte Abwasser in die erste Stufe eingeleitet und das verbrauchte Gas aus der ersten Stufe abgezogen wird und wobei das ozon- und sauer-

^ stoffhqltige Gas in das desinfizierte Produktwasser eingeleitet wird, das die letzte Stufe verläßt.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das in die Ozonerzeugungszone eingeleitete, von außen angelieferte Gas mindestens 85 VoI.% Sauerstoff enthält, daß das aus der Ozonisierungszone stammende verbrauchte Gas mindestens 7O Vol.% Sauerstoff enthält und daß das Abgas der Sauerstoffanreicherungszone nicht mehr als 30 Vol.% der gesamten Sauerstoffmenge enthält, die der Sauer-

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Stoffanreicherungszone und der Ozonisierungszone zugeführt wird.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das in der Ozonerzeugungszone erzeugte ozon- und sauerstoffhaltige Gas 1 bis 3 Vol.% Ozon enthalt.

8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das mindestens einen Teil des verbrauchten Gases aus der Ozonisierungszone enthaltende Einsatzgas den gesonderten Abschnitten einer Sauerstoffanreicherungszone zugeführt wird, die einen ersten Abschnitt, innerhalb dessen ein erster Teil des · Einsatzgases mit dem Abwasser und Belebtschlamm für eine Zeitdauer gemischt wird, die nur ausreicht, um ein teilweise mit Sauerstoff angereichertes Gemisch zu bilden, und einen zweiten Abschnitt aufweist, innerhalb dessen ein zweiter Teil des Einsatzgases mit BSB-angereichertem Schlamm, der durch Abtrennen des der Ozonisierungszone zuzuleitenden gereinigten Abwassers von dem teilweise oxydierten Gemisch erhalten wird, für eine Zeitdauer gemischt wird, die dafür ausreicht, daß der Schlamm den BSB assimiliert und den belebten Schlamm bildet.

9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in der Ozonisierungszone mit dem gereinigten Abwasser eine Menge an Ozon gemischt wird, die nur ausreicht, um das gereinigte Abwasser zu desinfizieren.

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10. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verweildauer des gereinigten Abwassers in der Ozonisierungszone nicht mehr als das O,33-fache der Verweildauer des Gemisches in der Sauerstoffanreicherungszone ausmacht.

11. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das der Ozonisierungszone entnommene desinfizierte Produktwasser einen Sauerstoffgehalt hat, der um 10 bis 4O ppm höher als

ψ der Sauerstoffgehalt des aus der Sauerstoffanreicherungszone abströmenden gereinigten Abwassers ist.

12. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Ozonisierungszone mit einer solchen Menge an Ozon bezogen auf die Menge des gereinigten Abwassers gearbeitet wird, daß nicht mehr als 8 Gewichtsteile Ozon je 1O Gewichtsteile gereinigtes Abwasser gelöst werden.

13. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 12, mit einer Sauerstoffanreicherungskammer, die gesonderte Einlasse für Abwasser, belebten Schlamm und ein der Sauerstoffanreicherung dienendes Einsatzgas, eine Einrichtung zum Mischen des Abwassers, des Einsatzgases und des belebten Schlamms sowie gesonderte Auslässe für Abgas und das mit Sauerstoff angereicherte Gemisch aufweist; ferner mit einem Klärbecken zum Auftrennen des mit Sauerstoff angereicherten Gemischs in gereinigtes Abwasser und belebten Schlamm, das einen Einlaß, der an den Auslaß

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der Sauerstoffanreicherungskammer für das mit Sauerstoff angereicherte Gemisch angeschlossen ist, einen Auslaß für das gereinigte Abwasser, über den die abgetrennte, mit Sauerstoff angereicherte Flüssigkeit austritt, und einen Schlammauslaß besitzt, der mit dem Schlammeinlaß der Sauerstoffanreicherungskammer in Verbindung steht; sowie mit einer Ozonisierungskammer, die einen Einlaß für gereinigtes Abwasser, der an den Klärbeckenauslaß für gereinigtes Abwasser angeschlossen ist, einen Gaseinlaß, der mit einem Ozonerzeuger zur Lieferung eines ozon- und sauerstoffhaltigen Gases in Verbindung steht, sowie einen Gasauslaß für verbrauchtes Gas und einen Flüssigkeitsauslaß zur Ableitung von desinfiziertem, mit Sauerstoff angereichertem Produktwasser aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Gaseinlaß der Ozonisierungskammer an einen Ozonerzeuger angeschlossen ist, der mit einer externen Quelle für sauerstoffreiches Gas in Verbindung steht, das mindestens 75 % Sauerstoff enthält, der die alleinige Quelle für das dem Ozonerzeuger zugeführte Gas bildet, und daß der Auslaß der Ozonisierungskammer für das verbrauchte Gas mit dem Einsatzgaseinlaß der Sauerstoffanreicherungskammer verbunden ist.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der externen Quelle für sauerstoffreiches Gas und dem Einsatzgaseinlaß der Sauerstoffanreicherungskammer eine Umgehungsleitung vorgesehen ist.

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15. Vorrichtung nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Ozonisierungskammer eine Folge von miteinander verbundenen Abschnitten aufweist, daß der erste Abschnitt dieser Folge mit dem Einlaß für das gereinigte Abwasser und dem Auslaß für das verbrauchte Gas versehen ist.und daß der letzte Abschnitt der Folge den Gaseinlaß für das ozonhaltige Gas und den Flüssigkeitsauslaß für die Abgabe des Produktwassers aufweist.

16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Flüssigkeitsfassungsvermb'gen der Ozonisierungskammer nicht mehr als das 0,33-fache des Flüssigkeitsfassungsvermögens der Sauerstoffanreicherungskammer ausmacht.

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