DE2146403B2

DE2146403B2 - Verfahren und Vorrichtung zur Reinigung organisch verunreinigten Abwassers

Info

Publication number: DE2146403B2
Application number: DE2146403A
Authority: DE
Inventors: Hans Dipl.-Chem. Dr. 8023 Pullach Reimann
Original assignee: Linde GmbH
Current assignee: Linde GmbH
Priority date: 1971-09-16
Filing date: 1971-09-16
Publication date: 1975-07-03
Also published as: CH544039A; NL7212319A; AT317104B; FR2152922A1; BE787791A; GB1401874A; JPS548031B2; JPS4840259A; US4029574A; FR2152922B1; DE2146403A1; IT967372B; DE2146403C3

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Reinigung organisch verunreinigten Abwassers durch Einbringen von Belebtschlamm und einem hochsauerstoffhaliigen Belüftungsgas, bei welchem mindestens ein Teil des aus dem Abwasser-Belebtschlamm-Gemisch austretenden Gasgemisches aufgefangen und im Kreislauf wieder in das Abwasser-Belebtschlamm-Gemisch eingebracht wird.

Bei einem solchen Belebtschlammverfahren wird Abwasser in Behältern geeigneter Art mit aerob lebenden Bakterien, die in Form von Schlammflocken im Wasser suspendiert werden können, unter gleichzeitiger Zuführung von sauersloffangereicherter Luft in Kontakt gebracht. Hierbei wird ein Teil der abzubauenden Verunreinigungen in Bakteriensubstanz umgewandelt und ein anderer Teil mittels Sauerstoffs im wesentlichen zu CO2 und Wasser umgesetzt.

Bei einem bekannten Verfahren dieser Art (DT-OS 20 32 440) wird die Sauerstoffeinbringung durch Einhaltung bestimmter Werte, die vor allem die einzubringen de Menge Sauerstoff pro Einheit der Einbringungs- und Mischenergie, den Partialdruck des Sauerstoffs über dem Abwasserspiegel und den Gehalt an gelöstem Sauerstoff im Abwasser-Belebtschlamm-Gemisch betreffen, in einer optimalen Weise durchgeführt. Zur besseren Ausnutzung des eingebrachten Sauerstoffs ist hierbei eine zusätzliche Maßnahme vorgesehen, die darin besteht, daß das aus dem Abwasser-Belebtschlamm-Gemisch austretende Gas aufgefangen und über ein Gebläse im Kreislauf erneut dem Abwasser-Belebtschlamm-Gemisch zugeführt wird. Es hat sich gezeigt, daß mit diesem Verfahren eine hohe Reinigungseffektivität erzielt werden kann, die es in vielen Fällen, auch von der Kostenseite her, durchaus konkurrenzfähig gegenüber dem seit langem bekannten Verfahren zur biologischen Abwasserreinigung mit Luft macht.

In jüngster Zeit wurde jedoch im Zuge experimentieller Untersuchungen festgestellt, daß bei bestimmten Abwässern, vor allem bei stark verschmutzten Abwässern, das bekannte Verfahren trotz seiner hochentwikkeltcn Technologie der Sauerstoffeinbringung nicht immer den erwarteten Erfolg bringt. Es wurde deshalb vermutet, daß neben der Problematik der Sauerstoffeinbringung und Sauerstoffausnutzung bei der biologischen Abwasserreinigung auch andere Faktoten eine Rolle spielen können, deren Auswirkung und Berücksichtigung noch unbekannt sind.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, das bekannte Verfahren zur Reinigung von organisch verunreinigtem Abwasser weiterzuentwickeln, die Ausnutzung des eingeführten Sauerstoffs zu erhöhen und den Abbau der Verunreinigungen zu beschleunigen.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß aus dem in Kreislauf geführten Gasgemisch vor seinem erneuten Einbringen in das Abwasser-Belebtschlamm-Gemisch gasförmige Stoffwechselprodukte, insbesondere CO2, abgetrennt werden.

Auf diese Weise wird es vorteilhaft ermöglicht, neben der Einhaltung eines großen und im wesentlichen konstanten Konzentrationsgefälles des Sauerstoffs von der Phasengrenze Gas-Flüssigkeit bis zur Oberfläche der Bakterienzelle vor allem eine Anreicherung des Abwasser-Belebtschlamm-Gemisches mit Stoffwechselprodukten, insbesondere CO2, über eine gewisse Grenze hinaus zu vermeiden, von der ab eine hemmende Wirkung auf die Lebensfunktionen der Bakterien bzw. der Biocoenose des Schlammes einsetzt.

Bei der Durchführung des Verfahrens kann die Abtrennung der Stoffwechselprodukte durch verschiedene, im wesentlichen an sich bekannte Verfahren vorgenommen werden. So kann das anfallende CO2 beispielsweise durch Auskondensieren in Regeneratoren, durch Adsorption in Molekularsiebadsorbern oder durch Absorption in Wäschen mittels geeigneter Waschflüssigkeiten abgetrennt werden. Bei solchen Verfahren werden gleichzeitig auch etwa mit austretendes NH j oder H2S entfernt.

Zur Nutzung des noch verbliebenen Sauerstoffanteils des im Kreislauf geführten Gasgemisches, im folgenden kurz als »Kreislaufgas« bezeichnet, kann dieses mindestens teilweise nach Durchlauf durch eine Gasreinigungsvorrichtu'ig erfindungsgemäß einer Luft-

ierlegungsanlage, die sich gegebenenfalls in unmittelbarer Nähe des Klärsystems befindet und deren lauerstoffreiches Produkt in das Abwasser-Belebtschlamm-Gemisch eingebracht wird, zugeführt werden. Auf diese Weise werden Verluste an teurem Sauerstoff vollständig vermieden.

Bei einer vorteilhaften, äußerst wirtschaftlichen Ausgestaltung der Erfindung wiri als Luftzerlegungsanlage eine kryogene Anlage mit vorgeschalteten Wärmetauschern verwendet.

Eine weitere Kombinationsmöghchkeit ν ^n Kreislaufgasreinigung und Sauerstoffgewinnung ergibt sich durch die Anwendung spezieller Druckwechseladsorber als Luftzerlegungsanlage. In diesen Adsorbern wird auf Grund der beträchtlichen Volumendifferenz zwischen Sauerstoff- und CO:-Molekülen die sauerstoffreiche Phase weitgehend von CO2 befreit.

Zur Durchfuhrung des erfindungsgemäßen Verfahrens unter Verwendung einer Luftzerlegungsanlage ist eine Vorrichtung besonders vorteilhaft, bei der drei zueinander parallelgeschaltete Teilkreise für das Kreistaufgas vorgesehen sind, von denen der erste Teilkreis <|lurch mehrere Belebungsbecken führt, der zweite die Gasreinigungsvorrichtung und der drr.ie die Luftzerlegungsanlage enthält.

Beispielhafte Ausführungsformen von Vorrichtungen zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens tind in der Zeichnung schematisch dargestellt.

Fig. 1 zeigt das Schema einer speziellen Ausgestaltung einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens;

F i g. 2 zeigt eine weitere Ausgestaltung einer Vorrichtung für das erfindungsgemäße Verfahren unier Verwendung einer Luftzerlegungsanlage.

Das spezielle Ausführungsbeispiel der Fig.! besteht aus einem Belebungsbecken 1. einer Gas/uleitung 2. einer Gasableilung 5, einer Zuleitung 3 sowie einer Ableitung 4 für das Kreislaufgas, einem Gebläse 6. einer Gasreinigungsvorrichtung 7 sowie einer Sauerstoff-Versorgungsanlage 10.

Das Kreislaufgas tritt über die Gaszuleitung 2 und die Zuleitung 3 in das Belebungsbecken 1 ein und reichert sich hier mit Stoffwechselprodukten, wie CO: und kleineren Mengen H:S und NHj, sowie mit weiteren leicht flüchtigen, brennbaren, giftigen oder geruch.,intensiven Komponenten an. Das solchermaßen angereicherte Kreislaufgas verläßt das Belebungsbecken 1 über die Ableitung 4 und die Gasableituii'r 5 und strömt zu der Gasreinigungsvorrichtung 7, wo es weitgehend gereinigt wird. Das Gebläse 6 liefert die zur Aufrechterhaltung der Strömung erforderliche Energie. Die Gasreinigungsvorrichtung 7 besteht aus einem System an sich bekannter Waschkolonnen oder Molekularsiebadsorber, Aktivkohleadsorber, Vorrichtungen zur thermischen oder katalytischen Oxidation oder anderen an sich bekannten Gasreinigungsvorrichtungen.

Da das Kreislaufgas nach Verlassen des Belebungsbeckens 1 immer noch in gewissem Grade mit Sauerstoff angereichert ist, ist es vorteilhaft, den größten Teil des gereinigten Kreislaufgases über eine Leitung 8 wieder in die Gaszuleitung 2 zurückzuleiten, während ein kleiner Teil über eine Leitung 17 in die Atmosphäre abfließt, um eir.e Anreicherung des Kreislaufgases mit inerten Fremdgasen, z. B. mit Stickstoff und Argon, zu verhindern.

Der im Belebungsbecken verbrauchte Sauerstoffanteil wird dem Kreislaufgas kontinuierlich von einer Sauerstoffversorgungsanlage 10 über eine Leitung 9, die bei dem Vereinigungspunkt 11 in die Gaszuleitung 2 mündet, nachgeliefert.

Das der F i g. 2 zugrunde liegende Vorrichtungsschema besteht im wesentlichen aus drei parallel zueinander geschalteten Teilkreisen für das Kreislaufgas. In einem ersten Teilkreis wird das über die Gaszuleitung 2 einströmende Kreislaufgas durch Zuleitungen 3. 3', 3" auf drei Belebungsbecken 1,1', 1" verteilt. Hier reichert es sich mit Stoffwechselprodukten und anderen bereits erwähnten Bestandteilen an und gelangt über Ableitungen 4, 4', 4" in die Gasableitung 5. Ein Teil des angereicherten Kreisiaufgases wird nun direkt über eine Veibindungsleitung 18 in die Gaszuleitung 2 zurückgelcitet. während der Rest einem zweiten Teilkreis zugeführt und dort in der Gasreinigungsvorrichtung 7 gereinigt wird. Der die Gasreinigungsvorrichtung 7 über eine Leitung 8 verlassende gereinigte Teilstrom des Kreislaufgases wird nun erneut aufgeteilt. Ein Teil fließt über eine Verbindungsleitung 15 unmittelbar in die Gaszuleitung 2 zurück, während der Rest über eine Leitung 16 einer Luftzufuhrleitung 13 einer Luftzerlegungsanlage 12 zugeleitet wird.

Das sauerstoffreich^ Produkt dieser Luftzerlegungsanlage 12 wird zur Deckung des Sauerstoffverbrauchs innerhalb der Belebungsbecken 1,1', 1" über die Leitung 9 kontinuierlich der Gaszuleitung 2 zugeleitet.

Zwei Regelventile 20 und 21 in den Verbindungsleitungen 18 bzw. 15 ermöglichen eine vorteilhafte Regulierung der einzelnen Teilströme, so daß, ohne jeglichen Saucrstoffverlust durch Ablassen von Kreislaufgasteilmengen an die Atmosphäre, unter maximalem wirtschaftlichem und reinigungstechnischem Wirkungsgrad gearbeitet werden kann.

Über eine Leitung 14 besteht weiterhin die Möglichkeit, reines CO: als Endprodukt der Kläranlage zu entnehmen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Reinigung organisch verunreinigten Abwassers durch Einbringen von Belebischlamm und einem hochsauerstoffhaltigen Belüftungsgas, bei welchem mindestens ein Teil des aus dem Abwasser-Belebtschlamm-Gemisch austretenden Gasgemisches aufgefangen und im Kreislauf wieder in das Abwasser-Belebtschlamm-Gemisch eingebracht wird, dadurch gekennzeichnet, daß aus dem im Kreislauf geführten Gasgemisch vor seinem erneuten Einbringen in das Abwasser-Belebtschlamm-Gemisch gasförmige Stoffwechselprodukte, insbesondere COi, abgetrennt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Teil des im Kreislauf geführten Gasgemisches nach Durchlauf durch eine Gasreinigungsvorrichtung (7) einer Luftzerlegungsanlage (12) zugeführt wird, deren sauerstoffreiches Produkt in das Abwasser-Belebtschlamm-Gemisch eingebracht wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Luftzerlegungsanlage (12) eine kryogene Anlage mit vorgeschalteten Wärmetauschern verwendet wird.

4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Luftzerlegungsanlage (12) eine Anlage mit Druckwechseladsorbern verwendet wird.

5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 2 bis 4 mit mindestens einem das Abwasser-Belebtschlamm-Gemisch enthaltenden Belebungsbecken, welches einen Gasraum und einen Flüssigkeitsraum besitzt und aus dessen Gasraum eine Gasleitung über ein Gebläse im Kreislauf in den Flüssigkeitsraum zurückführt, gekennzeichnet durch drei parallel zueinander geschaltete Teilkreise für das Kreislaufgas, von denen der erste Teilkreis durch mehrere Belebungsbecken (1,1'. 1") führt, welche über Zuleitungen (3,3'. 3") parallel an die Gaszuleitung (2) und über Ableitungen (4, 4', 4") parallel an die Gasableitung (5) angeschlossen sind, von denen der zweite Teilkreis die Gasreinigungsvorrichtung (7) mit einer CO.'-Abführleitung (14) enthält und von denen der dritte Teilkreis die Luftzerlegungsanlage (12) enthält, wobei in Verbindungsleitungen (15 und 18) zwischen den Teilkreisen Regelventile (21 b/w. 20) angeordnet sind.