DE2159366A1

DE2159366A1 - Verfahren zum Reinigen von Abwässern

Info

Publication number: DE2159366A1
Application number: DE19712159366
Authority: DE
Inventors: Jacques St. Germain En Laye Bernard (Frankreich)
Original assignee: Degremont SA
Current assignee: Suez International SAS
Priority date: 1970-12-02
Filing date: 1971-11-30
Publication date: 1972-06-22
Also published as: DE2159366B2; GB1362045A; DE2159366C3; FR2116662A5; BE775870A

Description

Home, 8000 München 23, FreiligrathstraBe 19 _n. . . ■ _D «, _D _ u _ Eisenacher Straße ,17 Postfach 140 UI ρ I. - I Π g. H, Π. D a Π Γ Pat.-Anw. Baizier P«t.-Anw. Harrmann-TrantapoM DInI . PhvS Eduard Belzlfir Fernsprecher: 398011 Fernsprecher: 51013 ΜφΙ. - ΡΠγβ. CQUaTO ΟβΙΖΙβΓ f _βΒ1! Fernsprecher: 51013

"°¹⁴ Dipl.-lng. W. Herrmann-Trentepohl

Telegrammanschnfl: re _ r - Telegrammanschrift:

Bahrpatente Heme PATENTANWÄLTE Babetzpat München Tel ex 08 229 853 Telex 5 215 Bankkonten:

Bayrische Vereinsbank München 952287 Dresdner Bank AQ Herne 7-520 Postscheckkonto Dortmund 558

Ref.: MO 3241 -

In der Antwort bitte angeben Zuschrift bitte nach:

SOCIETE GEKEEAIE D¹EPUEAiIOIi ET D'ASSAIUISSEMEUT, ETJEIIi-MAÜMÄISOH / Frankreich

Verfahr en zum Eeinigen von Ahwässem

Die Erfindung betrifft ein biologisches Eeinigungsverfahren für Abwässer . durch aktivierte Schlämme, bei dem man in ein und dergleichen Anlage eine Sauerstoffbehandlung des zu reinigenden Wassers mittels reinen Sauerstoffs, gefolgt von einer Klärung der Flüssigkeit der aktivierten sauerstoff- behandelten Schlämme durch Flotation dieser Schlämme vornimmt, wobei es hierdurch möglich wird, die zur Flotation gebrachten Schlämme im vollkommenen Oxidierungsvorgang zu halten und eine verstärkte Eeinigung des zu reinigenden Wassers in einer Installation verminderter Abmessungen sicherzustellen.

-2 -

209826/0637

Beim üblichen Verfahren zum Reinigen von Abwässern durch aktivierte Schlämme · erhält man den Zusatz an Sauerstoff, der unerläßlioh für Aufrechterhaltung und Entwicklung der reinigenden Bakterienkultur ist, im allgemeinen durch Einführen atmosphärischer luft in die Plüsaigkeitsmasse, in welcher die Mikroorganismen vorhanden sind. Hierbei geht man so vor, daß man entweder die Flüssigkeitsmasse in die technische Atmsjophäre der Belüftungaflache spritzt oder komprimierte Luft in die flüssige Hasse, im allgemeinen in der Nähe des Bodens der Behälter einbläst.

Diese Techniken jedooh lassen keine erhöhten Kapazitäten (notw,) der Sauerstoffbehandlung zu, wenn man ein Belüftungsbecken verminderten Volumens mit einer erheblichen Konzentration an Mikroorganismen verwendet, d.h. die optimalen Arbeitsbedingungen, um eine zufriedenstellende Reinigung des behandelten Wassers zu erhalten.

Im falle von Obe-rflächenbelüftern nämlich kann die Saueratoffbehandlungakapazität mittels atmosphärischer luft 300 bia 400 g Sauerstoff, die pro Stunde pro vr des Behälters gelöst werden, kaum überschreiten, was dazu führt, daß erhebliche Leistungen eingesetzt werden müssen und in die flüssige MasβerEnergien in der Größenordnung von 150 Watt pro m dea Behälters eingeführt werden müssen, was zu einem Überlaufen des Beckens, zur Erzeugung großer Mengen an Schaum sowie zur mechanischen Zerstörung der biologischen Ausflockung führt und dann sehr schwierig dekantierbar wird und zur Produktion geklärten, gut gereinigten Waaaera führt.

Im Palle von mit kleinen Blasen arbeitenden Luftdiffuaoren nimmt der Diffuaionawirkungagrad in dem Maße ab, wie die pro Beokenvolwaeneinheit eingeführte Luft»enge zunimmt und oberhalb einer Sauaratoffbahandlungskapazität von zweihundert Gramm gelösten O₂ pro Stunde und m leoken übsraohreitet

209826/0637

- 3 der Wirkungsgrad des porösen Diffus or s 6 bis 8 $> nicht.

Die Verwendung reinen Sauerstoffs für die Sauerstoffbehandlung der aktivierten Sdfltai· ist bereits vorgeschlagen worden, um diese Nachteile zu vermeiden und gleichzeitig eine erhöhte Sauerstoffbehandlungskapazität, eine starke Konzentration an Mikroorganismen und ein vermindertes Belüftungsvolumen zu ermöglichen·

TJm die Sauerstoff behandlung der aktivierten Schlämme mit reinem Sauerstoff herbeizuführen, ist es notwendig, die Sauerstoffbehandlungsbaken, in denen zu reinigendes Wasser in Kontakt mit der Mikroorganismuskultur gebracht wird, abzudecken· Über der Flüesigkeitsoberflache lagert sich also eine Gasschüfet, deren Sauerstoffgehalt erhöht ist und je nach Verfahren aischen 70 und 100 $> schwanken kann. Diese Gasschicht kann auf einem Druck in der Nähe des atmosphärischen Druckes gehalten werden oder kann höher als dieser Sein. Selbst in dem fall, wo dieser Druck benachbart dem atmosphärischen Druck ist, ist der Sauerstoffdruck auf die Plussigkeitsmass e sehr viel größer als der Seildruck des Sauerstoffe in der Atmosphärischen Luft.

Die Verwendung von reinem Sauerstoff anstelle atmosphärischer Luft bei gleichen Gasvolumina und Diffusionseinrichtungen ermöglicht es also, in beachtlicher Weise die Sauerstoffmenge zu erhöhen, die tatsächlich im Wasser gelöst ist, wobei diese Menge proportional zur Differenz zwischen der Sättigungskonzentration des Sauerstoffs in der flüssigkeit, welche eelbst proportional dem Teildruok des Sauerstoffs der gasförmiges. Phase, die erheblich vergrößert wird, ist, und der tatsächlich existierenden Konzentration ist. Unter diesen Bedingungen kann die Sauerstoffbehandlung der stark konzentrierten Bakterienkulturen im Sauerstoffbehandlungsbecken verminderten Volumens stattfinden.

209828/0637

Da darüber hinaus die Säuerstoffbehandlung im geschlossenen Baum stattfindet, wird es möglich, auf den gewünschten Schwellenwert die Verluste an Sauerstoff zu begrenzen, wobei diese Verlusteverknüpft sind mit dem Grad der für die gasförmige Zone notwendigen Reinigung, um den Anteil- der Premdgase, beispielsweise dem aus der biologiechen Aktivität stammenden Kohlendioxyd auf einem ausreic-hend niedrigen Wert zu halten.

Wenn jedoch das Sauerstoffbehandlungsverfahren mit reinem Sauerstoff diese Vorteile mit sich bringt, so ist dies doch nicht mehr als nach dem jetzigen Stand der Technik, wo die zweite Phase der biologischen Reinigung oder die Trennung der biologischen Ausflockung des gereinigten Wassers durch Sohwerkraftsklärung der aktivierten?! mit reinem Sauerstoff behandelten Schlämme in einer Vorrichtung (Dekantierungevorrichtung) erfolgt, deren Abmessungen erheblich und im wesentlichen vergleichbar hinsichtlich Mengend Qualität des zu behandelnden Wassers demjenigen der Klärvorrichtung für laueretoffbehandelte aktivierte Schlämme bei atmosphärischer Luft verbleiben·

Die Dimensionierung der Dekantiemorrichtung ist nämlich eine Punktion der quer durchgeführten Wasser menge ,< q^ , der Rüekführungsmenge q.₂ ^{und aucl1 der} Konzentration C₁ an trockenen Materialien der Zuführungsmenge q^ + q.₂·

Insbesondere ist das Produkt ^₁ O₁ oder die Menge an neu eingeführten trockenen Materialien ein wesentlicher Paktor bei der Dimensionierung einer Dekantierungsvorriohtung, welche infolge Schwerkraft konzentrierte Suspensionen klärt, wie es beispielsweise die mit reinem Sauerstoff sauerstoffbehandelten Flüssigkeiten der aktivierten Schlämme sind.

Da die Konzentration O₁ hoch liegt, können die Abmessungen der Klärvorrichtung nicht vermindert werden. Die Sehwerkraftskliyvorrichtung scheint also schlecht im Falle der Verwendung reinen Sauerstoffs bei der Reinigung durch aktivierte Schlämme auegebildet. 2 0 9826/0637

diesen lfaohteil zu vermeiden, kann die zweite Phase der biologischen Reinigung das ist die trennung der biologischen Ausflockung des gerinigten Waaftrs duroh eine flotationsklärung erfolgen. Die flotation der Schlämme ist ein wohl bekanntes Verfahren, welches darin besteht, die zu klärende Flüsigkeit mit einem gewissen Seil des geklärten vorher mit * Luft Ton 2 bis 3 Bar Druck gesättigten Wassers zu vermischen. Sie Entspannung dieses mit Luft unter Druck gesättigten Wassere führt zur Bildung sehr feiner Oasblasen von etliohen zig Mikrondurohmesser, was dazu führt, Materialien in SuspexsLon in der flotationseinrichtung nach oben su transportieren, die dort agglomerieren umddann abgezogen zu werden· Diese Technik ist genau geeignet fUr Suspensionen, welche Konzentrationen von 5 bis 15g Xrookenmaterie pro m aufweisen· Sie ermöglicht die Entfernung der in Suspension befindlichen Materialien bei Arbeitsvolumina, die 3 bis 4-mal kleiner als diejenigen sind, die bei einer einfaohen Dekantierung infolge Shwerkraft zulässig sind·

Die Erfindung betrifft nun ein Verfahren zur biologischen Reinigung von Abwässern durch aktivierte Schlämme und zeichnet ei oh dadurch aus, daß man in ein und dergleichen Installation aine Sauerstoffbehandlung des ?u reinigenden Wassers mittels reinen Sauerstoffs oder eines Gasgemisches, welches etwa 80 Jt Sauerstoff enthält, vornimmt und dann eine Klärung der sauerstoffbehandelten-aktivierten-Schlämme - flüssigkeit durch flotation dieser Schlämme sich anschließen läßt, wobei diese flotation duroh das Entspannen - mitten in dem zu klärenden gereinigten Wassers eine» Seiles des behandelten, mit aas unter Druok gesättigten Wassers hervorruft.

Beispielsweise Ausführungsformen der Erfindung sollen nun anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert werden, in denen

209826/0637

fig. 1 das Schema einer ersten Ausbildung nach der Erfindung zeigt;

Pig. 2 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform·

Nach äac Ausführungsform der 71g. 1 erfolgt die Sauerstoffbehandlung des zu reinigenden Wassers in einem geschlossenen Sehälter a, der von der Atmosphäre dicht getrennt ist. Das zu reinigende Wasser wird hierin über eine Leitung b eingeführt. Der Behälter wird mit reinem Sauerstoff oder einem gasförmigen, wenigstens 80 i» lauerstofEnthaltenden Gemisches über eine Leitung c derart gespeist, daß die sich oberhalb der zu reinigenden !Flüssigkeitsschicht befindenden Gasschicht im wesentlichen aus Sauerstoff besteht, welcher durch einen Überdruck d durch eine perforierte Rampe e gedrückt wird, die in der tfahe des Bodens des Behälters angeordnetjist und deren Diffusion durch die flüssigkeit^, der aktivierten Schlämme sichergestellt 1st· Am Austritt/des Sauerstoffbehandlungsbehälters wird das gasförmige, an Sauerstoff verarmte Gemisch, welches aber noch 40 bis 50 $ enthält, abgezogen. Die flüssigkeit der sauerstoffbehandelten Aktivierten zu klärenden Schlämme wird über eine Leitung g einem flotationbeeken h üblichen Aufbaue zugeführt; da« Volumen ist jedoch vermindert; «in· umlaufende Abflußrinne h^ ist vorgesehen, wo das durch flomtion geklärte Wasser gesammelt wird; die Leitung g mlndet an der Basis dieses Beckens. Erfindungsgemä£ wird «in Teil des im Becken behandelten Wassers in der Abflulrinne h^ entnommen und über «in· Leitung i zu einem Druekoallon J geführt, in welchen über «in· Leitung y ein Zuaatzgaa mnter Druck eingeführt wird. Das mit Gas unter ityruck gaittigta Wasser wird in das Jlotationsbecken gleichzeitig mit dar flüssigkeit dar zu klärenden gereinigten Schllmma aingaaprizt, und zwar ebenfallβ unten am riotationsbecken.

Fach dar in flg. 2 darfesteilten, insbesondere vorteilhaften

209826/0637

Ausführungsfor« der Erfindung verwendet «an als Zusatzgas für die fraktion behandelten in das Flotationsbeoken eingespritzten Wassers das gasförmige an Sauerstoff verarmte Gemisch, welches aber imerhin noch 40 bis 50 i» hierron enthält«Hierzu wird das Gasgemisch von eine« Kompressor « at^enommen, der es über eine Leitung η zu« Druckkessel J₁ führt, den andererseits über eine Leitung ein feil des i« Flotationsbeeken h behandelten Wassers zugeführt wird, wobei das «it gasförmige» Ge«isch unter Druck gesättigte Wasser nach den Beispiel über eine Leitung k₁ in die Leitung g₁ eingeführt wird, die sua Einführen entflockten, zu klärenden Wassers in das ELotationsbeoken dient. Ein Leitungsstrang ρ sorgt dafür, daß der nicht rezirkulierte feil des geklärten Wassers, der gleich de« zu behandelnden Wasserdurchsatz ist, abgezogen wird.

Das Verfahren nach der Erfindung bieten den wesentlichen Vorteil, daß in einen Verhältnis von 2 bis 3 gleichzeitig die Sauerstoffbehandlung- und Kittungsphasen gegenüber den üblichen Techniken verkleinert werden, wie das folgende Beispiel erkennen läßt. Darüber hinaus ermöglicht es das erfindungsgeaäfie Verfahren in der Ausführungefora, wo der aus de« Sauerstoffbehandlungsbecken austretende Sauerstoff für die flotation wieder verwendet wird, de« Grad der Ausnutzung des Sauerstoffs bezogen auf die Verfahren «it reine« Sauerstoff zu steigern;

Ebenfalls wird es möglich, einen sehr hohen Gehalt gelösten Sauerstoffs in den flotierenden Schlämmen und de« geklärten Wasser zu erhalten, wobei das Flotationsbecken so zusätzlich zu einer Rolle als Uäreinrichtung für den Abschluß der Reinigung sorgt mud somit diese flotierenden reziskallerten Schlämm· i« vollständigen Sauerstoffbehandlungszustand bzw. Oxydations«uetand und bei voller biologischer Aktivität hält; schließlich wird es hierdurch möglich, noeh die Abmessungen der Sauerstoffbehandlungsiiecken zu vermindern.

209826/0637

Unter Benutzung des Verfahrens nach der Erfindung wird es möglich, bei einer Reinigung von städtischen Abwässern durch aktivierte Schlämme «it eine» Sauerstoffbehandlungsbecken wit eine» Volumen von 1200 vr und einem Flotationsbecken mit einer Oberfläche von 240 m zu arbeiten, während nach dem üblichen Sauerstoffbehandlungsverfahren mit reinem Sauerstoff gefolgt von einer Schwerkraftklärung für gleiche Durchsätze und Wasserqualitäten ein Sauerstoffbehandlungsbecken mit einem Volumen von 3000 ir sowie ein Dekandierungsbecken notwendig gewesen wäre, das eine Oberfläche ton 800 m aufgewiesen hätte. Diese Abmessungen sind Funktion einerseits der Eonsentration an Mikrooganismen im Belüftungsbecken, andererseits der !Drehgeschwindigkeit im Klärbecken sowie auch der Konzentration an Trockenstoffen in dem Einspeisedurchsatz für dieses Becken; das Verfahren nach der Erfindung ermöglicht es also, eine Trenngeschwindigkeit im Flotationsbecken von

•Ζ Ο

100 mV m / Tag, bei einer Konzentration an Trockenmaterialien der Einspeisemenge in das Becken von 10 g/l zu erreichen, während unter den gleichen Bedingungen beim üblichen Verfahren es notwendig gewesen wäre, die Klärgeschwindigkeit auf 30 mV m / Tag zu begrenzen, um maximal die Oberfläche des Dekandierungsbeckens zu beschränken, bei einer Konzentration an Trockenmaterialien der Einspeisemenge des Dekandierungsbeckens von lediglich 3 bis 5 g/l.

Eine besonders vorteilhafte Anwendungsweise des Verfahrens sowie die Anwendung auf eine biologische Behandlung von Abwässern, gefolgt von einer Tertiärbehandlung chemischer Art (traitement tertiaire d'ordre chimique), wo» beispielsweise die Phosphate durch Zusatz von Kalk (Kalziumoxyd) oder Tonerdesulfad oder Feriichlorid ausgefällt werden. Ss wird möglich, das Volumen des Flotationsbeckens auf Verweilzeiten von 20 bis 40 Minuten zu begrenzen (zwei bis viermal weniger als die einer Dekan-, tierungsvorrichtung), wobei nur indem durch Flotation geklärten

209826/0 6 37

Wasser ein Gehalt von in Suspension befindlichen Materialien toleriert werden »uß, der "bis su 100 «g/l gehen kann, wobei diese anschließend entflockt (flooulees) lind bei der tertiären Behandlung der abschließenden Entflookung -Eläring zurückgehalten werden.

Patentansprüche

209826/0637

Claims

- ίο -

Patentansprüche

1 · Ifextahren zur biologischen Reinigung τοη Abwässern mittels aktivierter Schlämme, dadurch gekennzeichnet, daßmman in ein und dergleichen Installation eine Sauerstoffbehandlung des zu reinigenden Wassers mittels reine« Sauerstoffs oder eines gasflmigen Gemisches, das wenigstens 80 i» Sauerstoff enthält, vornimmt und dann eine Klärung der Suspension der eauerstoffbehandelten oder oxydierten aktivierten Schlämme durch Flotation dieser Schlämme sich anschließen läßt, wobei diese flotation dadurch hervorgerufen wird, daß mitten in der zu klärenden Suspension der aktivierten Schlämme ein Teil des mit Gas unter Druck gesättigten, behandelten Wassers entspannt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das verarmte, jedoch an Sauerstoff noch reiche Gas, das zur Sauerstoffbehandlung des zu reinigenden Wassers gedient hat, als Zusatzgas verwendet wird, um unter Druck einen Teil des behandelten in das flotationsbecken eingeführten Wassers im •11tif·»·. .
3. Anwendung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche auf die biologische Reinigung ein·» Abwassers für ten fall, wo sich dieser Reinigung eine tertiäre Behandlung chemischer Art und eine abschließende Klärung anschließt.

209826/0637

Leerseite