DE2161785C3 - Verfahren zum Behandeln von Abwasser - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Behandeln von Abwasser mit biologischem Sauerstoffbedarf, bei dem das Abwasser, ein belebter Schlamm und ein erstes, im Verhältnis zu Luft einen größeren Anteil an

4c Sauerstoff aufweisendes Gas in das Einlaßende einer Belüftungszone eingeleitet werden, in der das in dieser Zone vorhandene Gas und der abwasserhaltige belebte Schlamm gemischt und unter Aufrechterhaltung eines Gehaltes des Gemisches an gelöstem Sauerstoff von mehr als 04 ppm eines der beiden Medien ständig gegenüber dem anderen umgewälzt wird, bei dem ferner zwischen oder nach der Belüftung in der Belüftungszone geklärte Flüssigkeit von dem Gemisch abgetrennt und abgeführt wird, ein größerer Teil des verbleibenden, mit belebtem Schlamm angereicherten Gemisches zur Belüftungszone zurückgeleitet wird, das nicht zurückgeleitete, mit belebtem Schlamm angereicherte Gemisch und das nicht verbrauchte sauerstoffhaltige Gas aus der Belüftungszone freigesetzt werden, das nicht zurückgeleitete mit belebtem Schlamm angereicherte Gemisch in eine Abbauzone eingeleitet wird, in der das mit belebtem Schlamm angereicherte Gemisch und ein zweites Gas, dessen Sauerstoffkonzentration mindestens gleich dem 0,7fachen der Sauerstoff- konzentration des in die BelUftungszone eingeleiteten Gases ist, gemischt und eines der beiden Medien während einer Flüssigkeit-Feststoff-Kontaktdauer von mindestens % Stunden ständig gegenüber dem anderen umgewälzt wird, und bei dem der Schiammrückstand der Abbauzone als Abschlamm beseitigt wird.

Bei einem bekannten Verfahren dieser Art (US-PS 56 609) werden die Belüftungszone und die Abbauzone getrennt mit Frischgas beschickt, das 30 bis 100%

Sauerstoff enthält und vorzugsweise aus 90% Sauerstoff und 10% Kohlendioxid bestehen solL

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu schaffen, das, verglichen mit den bekannten Verfahren, zu höherem Sauerstoffpartialdruck und vermindertem Energiebedarf in der Abbauzone und in der Belüftungszone führt

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das in die Abbauzone eingeleitete zweite Gas mindestens teilweise aus dem die Belüftungszone verlassenden, flicht verbrauchten sauerstoffhaltigen Gas besteht sowie daß die Betriebsbedingungen derart eingestellt werden, daß aus der Abbauzone ein verbrauchtes Gas mit einem Sauerstoffgehalt von mindestens 21 Vol.-% abgegeben wird.

Es zeigte sich, daß auf diese Weise Energieeinsparungen in der Größenordnung von 15 bis 30% möglich sind. Der Sauerstoffpartialdruck in der Belüftungs- und der Abbauzone ist wesentlich gesteigert.

Um angesichts der verhältnismäßig starken Entwicklung von Stickstoff und Kohlendioxid in der Abbauzone dort den Sauerstoffpartialdruck hoch und den Energieverbrauch besonders klein zu halten, wird vorzugsweise der auf das Volumen bezogene Sauerstoffgehalt des zweiten Gases auf mindestens das 0,8Ofache des Sauerstoffgehaltes des ersten Gases eingestellt

Zweckmäßig enthält das in die Belüftungszone eingeleitete erste Gas mindestens 60 Vol.-% Saue rstoff, wodurch der Gehalt an gelöstem Sauerstoff auf einem für die aeroben Mikroorganismen geeigneten Wert gehalten wird.

Es erwies sich ferner als günstig, mindestens 85 Gew.-% (auf Trockenbasis) des belebten Schlammes des mit Schlamm angereicherten Gemisches zur Belüftungszone zurückzuführen, weil dies eine ausreichend hohe Bakterienkonzentration und damit eine rasche Adsorption und Assimilation des BSB sicherstellt, während gleichzeitig Größe und Betriebskosten der Abbauzone relativ klein gehalten werden.

Eine besonders wirksame Beseitigung der im Schlamm befindlichen, abbaufähigen Stoffe wird sichergestellt, wenn der Gehalt des aus der Abbauzone abgeführten Abschlamms an flüchtigen Schwebstoffen auf weniger als dem OJfachen des Gehaltes des konzentrierten belebten Schlammes an flüchtigem suspendierten Schlamm gehalten wird.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird das nicht zurückgeleitete, mit Schlamm angereicherte Gemisch in einen ersten von zwei parallelgeschalteten Abschnitten der Abbauzone eingebracht und werden gleichzeitig damit nicht zurückgeleitetes, mit Schlamm angereichertes Gemisch, das zuvor in den zweiten Abschnitt eingebracht worden war, und das zweite Gas innerhalb des zweiten Abschnittes miteinander gemischt, wobei eines der beiden Medien ständig gegenüber dem anderen umgewälzt wird, worauf der Abschlammrückstand des zweiten Abschnittes entleert und die Verfahrensschritte in der umgekehrten Reihenfolge der Abschnitte wiederholt werden. Dies erlaubt eine flexible Anpassung an eine intermittierende Ausscheidung von Überschußschlamm aus dem Klärbecken. Um dabei einen geeigneten Gehalt an gelöstem Sauerstoff aufrechtzuerhalten und bei relativ kleinem Energiebedarf für große Kontaktflächen zu sorgen, wird vorteilhaft ein weiterer Teil des zweiten Gases in den ersten Abschnitt eingeleitet, während dieser Abschnitt mit dem nicht zurückgeleiteten, mit Schlamm angereicherten Gemisch beladen wird, werden dieser weitere Teil des zweiten Gases und das mit Schlamm angereicherte Gemisch miteinander vermischt und wird eines der beiden Medien in dem ersten Abschnitt ständig gegen das andere umgewälzt, während der erste Abschnitt beladen wird.

Besonders günstige Betriebsverhältnisse lassen sich auch bei schwankendem BSB-Gehalt aufrechterhalten, wenn Flüssigkeit und Gas im Gleichstrom durch eine Abbauzone mit mehreren aufeinanderfolgenden Stufen ίο hindurchgeleitet und dort gemischt und ständig gegeneinander umgewälzt werden. Vorzugsweise wird dabei ein Teil des Abschlammrückstandes der Abbauzone entwässert und zur ersten Stufe der Abbauzone zurückgeleitet. Diese Maßnahme gestattet es, einen is höheren Anteil der biologisch abbaufähigen Stoffe zu beseitigen und/oder die Größe der Abbaubehälter zu verringern.

Die Erfindung ist im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den Zeichnungen näher erläutert Es zeigt

F i g. I eine schematische Darstellung einer zur Durchführung des Abwasserbehandlungsverfahrens geeigneten Anlage, bei der ein Klärbecken unmittelbar zwischen der Belüftungszone und der Abbauzone angeordnet ist,

F i g. 2 eine schematische Ansicht einer weiteren Ausführungsform, bei der das Klärbecken hinter einem Anfangsabschnitt und vor einem Endabschnitt der Belüftungszone sitzt,

F i g. 3 eine schematische Ansicht einer weiteren Ausführungsform mit zwei parallelgeschalteten Abbauzonen,

Fig.4 eine schematische Ansicht einer weiteren Ausführungsform mit einer Einrichtung zur Rückführung von belebtem Schlamm zur Belüftungszone und/oder zur Abbauzone,

Fig.5 eine schematische Querschnittsansicht einer Einrichtung, bei der Sauerstoffgas und ein Flüssigkeits-Feststoff-Gemisch der Reihe nach und im Gleichstrom durch drei Belüftungstanks, ein Klärbecken und zwei Abbaubehälter in der in F i g. 1 skizzierten Weise hindurchgeleitet werden, und

F i g. 6 einen schematischen Querschnitt einer Anordnung, bei der ein sauerstoffhaltiges Gas durch mehrere Sauerstoffanreicherungsvorrichtungen hindurchgeleitet wird, die innerhalb eines grouen ersten Abwasserbekkens sitzen, das als Belüftungszone dient.

Bei der Anordnung nach F i g. 1 tritt BSB aufweisendes Wasser über eine Leitung 11 in die Belüftungszone 10 ein. Ein sauerstoffhaltiges Gas mit mindestens 50% Sauerstoff wird in die Belüftungszone 10 über eine Leitung 12 eingeleitet. Belebter Schlamm gelangt über eine Leitung 13 in die Belüftungszone 10. In der Leitung 13 sitzt eine Pumpe 14.

Die genannten Ströme werden in der Belüftungszone 10 mit Hilfe eines mechanischen Mischers 15 innig miteinander vermischt. Der Mischer kann motorisch angetriebene Flügelräder aufweisen, die nahe der Flüssigkeitsoberfläche liegen oder unterhalb der Flüssigkeitsoberfläche angeordnet sind. Das Sauerstoffgas kann über die Leitung 12 entweder oberhalb oder unterhalb der Flüssigkeit eingeleitet werden. Einrichtungen dieser Art sind bekannt; sie sollen so ausgelegt sein, daß eine große Kontaktfläche zwischen den Medien bei minimalem Energieaufwand erzielt wird. Wenn das Sauerstoffgas in die Flüssigkeit eingeblasen wird, sollten die Blasen klein sein, so daß ihre Gesamtoberfläche eroß und die Auftriebskraft klein ist.

Die Lösung des Sauerstoffes wird ferner dadurch begünstigt, daß die Gasverteilereinrichtungen so tief in die Flüssigkeit eingetaucht werden, daß der hydrostatische Effekt deutlich in Erscheinung tritt.

Es sind Mittel vorgesehen, um innerhalb der Belüftungszone 10 das eine Medium ständig gegenüber den anderen Medien umzuwälzen. Beispielsweise bringt die Pumpe 16, die über die Leitung 17 mit dem Gasraum in Verbindung steht, das Belüftungsgas zum unteren Teil der Zone zurück, wo es mittels einar Einblaseinrichtung 16a in Form kleiner Gasblase-! wieder freigesetzt wird. Belüftungseinrichtungen werden im allgemeinen nach der sogenannten Standardluftumsatzleistung ausgelegt, die die Fähigkeit der Einrichtung kennzeichnet, Sauerstoff aus Luft in Leitungswasser mit dem Gehalt Null an gelöstem Sauerstoff bei einem Druck von einer Atmosphäre und 20° C zu lösen. Brauchbar sind Einrichtungen mit einer Standardluftumsatzleistung von mindestens 680 g O2/PS h. Die bei der Auslegung der Einrichtung berücksichtigte Energie ist dabei die verbrauchte Gesamtenergie sowohl für das Umrühren des Gemisches als auch für das Inkontaktbringen von Gas und Flüssigkeit.

Die Belüftungszone 10 kann mit einer einzigen Kammer ausgestattet sein; vorzugsweise ist sie jedoch mit mehreren Stufen 10a, 10f> und 10c versehen, von denen jede mit einem mechanischen Mischer (Rührwerk) 15 und einer Umwälzeinrichtung bzw. Pumpe 16 ausgestattet ist Der Einfachheit halber sind diese Geräte jedoch nicht für jede Stufe veranschaulicht. Das nicht verbrauchte sauerstoffhaltige Gas aus jeder Belüftungsstufe wird vorzugsweise aus der betreffenden Stufe abgezogen und der nächstfolgenden Stufe als Belüftungsgas zugeführt, wie dies durch eine gestrichelte Linie angedeutet ist. In ähnlicher Weise wird das mit Sauerstoff angereicherte Schlamm-Wasser-Gemisch aus jeder Stufe abgezogen und vorzugsweise der nächstfolgenden Stufe im Gleichstrom mit dem nicht verbrauchten sauerstoffhaltigen Gas zugeführt, um dort mit diesem Gas gemischt zu werden, wobei eines der Medien gegenüber dem anderen umgewälzt wird. Der Strom des von Stufe zu Stufe übertretenden, mit Sauerstoff angereicherten Flüssigkeitsschlammgemisches ist durch ausgezogene Pfeile angedeutet, die durch die Trennwände der einzelnen Stufen hindurchgehen. Vorzugsweise werden das Gas und das Flüssigkeitsschlammgemisch im Gleichstrom durch mehrere Belüftungsstufen hindurchgeleitet, um Änderungen des BSB-Gehaltes des zu behandelnden Wassers und des anschließenden, teilweise mit Sauerstoff angereicherten Flüssigkeitsschlammgemisches berücksichtigen zu können. Das Einsatzgas, das das Gas mit höchstem Sauerstoffgehalt darstellt, wird mit dem Einsatzwasser in der ersten Stufe in Kontakt gebracht. Infolgedessen hat die erste oder Einsatzgasstufe den höchsten Sauerstoffpartialdruck und damit das höchste Sauerstoffübertrittspotential. Infolgedessen kann der hohe Sauerstoffbedarf innerhalb dieser Stufe ohne übermäßigen Energieaufwand befriedigt werden.

Das Sauerstoffgas wird über die Leitung 12 der Belüftungszone 10 in einer Menge zugeführt, die ausreicht, um den Gehalt des Flüssigkeitsschlammgemisches an gelöstem Sauerstoff über einem Wert von ungefähr 0,5 ppm zu halten. Sauerstoff wird rasch verbraucht; bei Anwendung einer konventionellen Belüftung mittels Luft fällt der Gehalt an gelöstem Sauerstoff in der Belüftungszone nahezu auf Null ab. Er kann nicht auf Werte gehalten werden, die für aerobe Mikroorganismen geeignet sind. Dem wird teilweise dadurch begegnet, daß ein Belüftungsgas verwendet wird, das mindestens 60 Vol.-% und vorzugsweise mindestens 90 Vol.-% Sauerstoff enthält. Außerdem wird das Gas mit dem zurückgeführten belebten Schlamm und mit BSB-haltigem Wasser in wirksamer Weise gemischt, um bei minimaler auf die Medien ausgeübter Energie für eine große Kontaktfläche zu sorgen. Ein weiteres Verfahrensmerkmal, das dazu beiträgt, den Gehalt an gelöstem Sauerstoff auf einem gewünschten Wert zu halten, ist die oben erwähnte ständige Umwälzung eines der Medien gegenüber den anderen Medien. Der Gehalt an gelöstem Sauerstoff sollte innerhalb der Belüftungs- und Abbauzonen vorzugsweise einen Wert von ungefähr 10 ppm nicht übersteigen, weil die zur Erzielung höherer Konzentrationen an gelöstem Sauerstoff aufgewendete Energie auf die Bakterienflocken eine übermäßige Friktion ausüben würde. Dadurch würde die Flockengröße verringert und würden die Absetzeigenschaften beeinträchtigt. Mit anderen Worten, die Flockenpartikeln würden so klein, daß das abströmende Wasser trübe wird und nicht in Vorfluter abgegeben werden könnte. Beim Belebungsverfahren besteht der zurückgeführte Schlamm im wesentlichen aus flockigen Agglomeraten von aeroben Organismen, die in der Lage sind, in Gegenwart einer ausreichenden Menge an gelöstem Sauerstoff das organische Material des Einsatzwassers zunächst zu adsorbieren und dann zu assimilieren und oxydieren. Dieser Adsorptions-Assimilationsprozeß läuft bei dem vorliegenden Verfahren in der Belüftungszone ab; er ist bei der Ausführungsform nach Fig. 1 stromaufwärts der Trennzone bzw. des Klärbeckens 18 im wesentlichen abgeschlossen. Die Flüssigkeits-Fest stoff-Kontaktzeit in der Belüftungszone 10 liegt bei der Adsorption und Assimilation von organischen Lebensmitteln zwischen 30 Minuten und 24 Stunden. Diese Zeitdauer schwankt in Abhängigkeit von der Stärke (dem BSB-Gehalt) des Abwassers, der Art der Schmutzstoffe, dem Feststoffgehalt während der Belüftung und der Temperatur. Eine maximale Verweildauer von 24 Stunden reicht in der Regel aus, um den BSB aus dem abströmenden Wasser zu beseitigen, den Schlamm zu beleben und, falls erforderlich, für ein ausreichendes Maß an Selbstoxydation zu sorgen. Werden mehrere Belüftungsstufen verwendet, bezieht sich die Verweildauer in der Belüftungszone auf die Gesamtdauer, während deren die Feststoffe der Biomasse (die gesamten vorhandenen Bakterien) zusammen mit dem BSB im Einsatzwasser in sämtlichen Belüftungsstufen gehalten werden. Bei der Ausführungsform nach Fi g. I₁ bei der die Belüftungszone 10 als Ganzes stromaufwärts des Klärbeckens 18 liegt, errechnet sich die Kontaktdauer aus dem Gesamtflüssigkeitsvolumen der Stufen 10a, 106 und 10c dividiert durch die Votumendurchflußmenge des BSB-haltigen Einsatzwassers und des zurückgeführten belebten Schlamms. Bei der Ausführungsform nach F i g. 2, bei der, wie im folgenden noch näher erörtert, die Belüftungszone 10 teilweise strom aufwärts und teilweise stromabwärts des Klärbeckens 18 liegt, errechnet sich die Kontaktdauer für eine vorgegebene Menge an BSB plus Biomasse aus der Summe der Kontaktdauern stromaufwärts und stromabwärts des dazwischenliegenden Klärbeckens. Die stromauf gegebene Kontaktdauer ergibt sich, indem man das stromaufwärtige Flüssigkeitsvolumen der Stufen 10a und 10b durch die Volumendurchflußmenge des BSB-haltigen Einsatzwassers und des Rücklauf-

Schlamms dividiert. Die stromabwärtige Kontaktdauer ergibt sich aus einer Division des stromabliegenden Flüssigkeitsvolumens der Stufe 10cdurch die Schlammaustrittsmenge aus dem Klärbecken, die zur Stufe 10c gelangt.

Falls es erwünscht ist, die Sauerstoffbehandlung der Biomasse über die Zeitdauer hinaus auszudehnen, die erforderlich ist, um den BSB des Abwassers zu assimilieren und zu oxydieren, kann der Anteil der Organismen des Schlamms, die durch biologische Oxydation selbst zerstört und aufgezehrt werden, recht hohe Werte annehmen. Dieses Selbstoxydalionsphänomen (endogene Respiration) ist in der US-PS 35 47 814 im einzelnen erörtert. In dem Umfang, in dem in der Belüftungszone eine Selbstoxydation erfolgt, wird die Belastung der Abbauzone verringert. Es sollte jedoch vermieden werden, die Selbstoxydation innerhalb der Belüftungszone in extremem Maße vorzunehmen, weil dadurch die Aktivität der Biomasse herabgesetzt wird, die in Form des Rücklaufschlamms zurückgeführt wird. Außerdem wird die Absetzfähigkeit der Biomasse beeinträchtigt. Ferner ist es kostspielig, die behandelte Biomasse für längere Zeit belüftet zu halten, weil die Gesamtmenge der behandelten Biomasse bezogen auf den Überschußschlammstrom groß ist und die Belüftungsbecken prohibitiv groß werden.

Geht es nur darum, den BSB des zuströmenden BSB-haltigen Wassers zu assimilieren und zu oxydieren, reicht eine verhältnismäßig kurze Kontaktdauer aus. Bei städtischem Abwasser wurde in Experimenten eine praktisch vollständige Assimilation des BSB nach zwei Belüftungsstufen mit einem Einsatzgas mit 99,5% Sauerstoff und bei Bewegung des Flüssigkeits-Feststoffstromes im Gleichstrom innerhalb einer Kontaktdauer von 37,5 Minuten je Stufe oder insgesamt 75 Minuten erzielt. Das aus der zweiten Stufe abströmende Wasser hatte einen niedrigen BSB (z. B. 20 bis 35 ppm); der Schlamm war stabil und gut abgesetzt. Bei anderen Versuchen, bei denen in gewissem Umfang eine Selbstoxydation eintrat, betrug die Gesamtkontaktdauer ungefähr 2,5 Stunden für drei Stufen (50 Minuten pro Stufe) bei Gieichstrombewegung, wobei im Anschluß an die dritte Stufe eine Klärung erfolgte. Bei einer weiteren Versuchsreihe, bei der Selbstoxydation eintrat und bei der vier Stufen im Gleichstrom durchlaufen wurden und eine Klärung nach der vierten Stufe erfolgte, betrug die Gesamtkontaktdauer 2,7 Stunden oder 40,5 Minuten je Stufe. BSB-Bestimmungen, die für die überstehende Flüssigkeit aus jeder Stufe vorgenommen wurden, ließen erkennen, daß die Behandlung nach Zwei Stufen (insgesamt 81 Minuten Belüftung) im wesentlichen abgeschlossen war und daß die Unterschiede des BSB-Gehaltes zwischen der ersten und der zweiten Stufe fast ganz auf die praktisch vollständige Durchmischung zurückzuführen waren, die in den einzelnen Stufen erfolgte. Daraus ergibt sich, daß bei Unterteilung der ersten Stufe (40,5 Minuten) in zwei aufeinanderfolgende Stufen von je 20,25 Minuten die Reinigung des Wassers durch Adsorption und Assimilation des BSB nach der ersten der Teilstufen (20,25minütige Belüftung) weitgehend abgeschlossen gewesen wäre. Es folgt ferner, daß die Gesamtbelüftungskontaktdauer für eine sechsstufige Anlage, die die gleichen Eigenschaften besitzt, 1,5 Stunden (15 Minuten je Stufe) betragen kann. Eine Gesamtkontaktdauer von mindestens 30 Minuten ist bei mittlerem städtischem Abwasser für eine Sauerstoffadsorption und BSB-Assimilation erforderlich, um den BSB der gereinigten Flüssigkeit auf einen annehmbaren Wert herabzudrücken. Eine Gesamtkontaktdauer von weniger als 180 Minuten führt im allgemeinen zu einer wesentlichen Herabsetzung der Schlammproduktion, falls für eine Selbstoxydation gesorgt werden soll; sie vermeidet Absetzprobleme und gestattet noch immer eine wesentliche Verringerung der Belüftungskammerkapazität im Vergleich mit herkömmlichen Verfahren. Die derzeit in Betrieb befindlichen Belebungsanlagen für städtische Abwasser,

ίο bei denen zur Belüftung Luft verwendet wird, dürften mit einer Gesamtbelüftungskontaktdauer von 180 bis 360 Minuten arbeiten.

Die vorstehend genannten Kontaktdauern eignen sich für relativ schwache städtische Abwässer mit einem BSB bis zu ungefähr 300 ppm. Bei stärkeren Abwässern, wie sie beispielsweise bei peirechemischen Fabriken anfallen, sind längere Kontaktdauern in der Größenordnung von 5 bis 12 Stunden erforderlich, um ein gereinigtes Abwasser mit vergleichbarer Reinheit zu erhalten.

Die Konzentration an suspendierten Feststoffen in der Belüftungszone wird vorzugsweise hoch gehalten. Der Gehalt an flüchtigen suspendierten Feststoffen des Gemisches aus belebtem Schlamm und BSB-haltigem Wasser beträgt zweckmäßig mindestens 3000 ppm und vorzugsweise 5000 bis 9000 ppm. Ein Grund dafür ist, daß die Feststoffkonzentration in der Belüftungszone die Geschwindigkeit der biochemischen Reaktionen beeinflußt, die bei der Durchführung des Verfahrens ablaufen. Bei der Behandlung von städtischem Schmutzwasser umfassen die suspendierten Feststoffe:

1. biologisch oxydierbare organische Stoffe

2. nichtbiologische oxydierbare organische Stoffe und

3. nichtoxydierbare anorganische Stoffe.

Die anorganischen Stoffe, wie Sand und Grit, sowie die nichtbiologischen oxydierfähigen Stoffe, wie Polyäthylenteilchen oder Papier, sind unerwünschte, aber unvermeidbare Bestandteile des BSB-haltigen Wassers, z. B. Schmutzwassers, das in die Belüftungszone eintritt.

Verhältnismäßig große Teilchen, z. B. Holzspäne, werden im allgemeinen durch eine Vorbehandlung beseitigt.

Der größte Teil der insgesamt vorliegenden Feststoffe des Flüssigkeitsschlammgemisches, z. B. 70% der Feststoffe, besteht aus Bakterienflocken (Biomasse) in dem belebten Schlamm, der vom Klärbecken zur Belüftungszone zurückgeführt wird. Je höher die Konzentration der Bakterien ist, desto rascher erfolgt die Adsorption und Assimilation des BSB, vorausge-

so setzt, die anderen Erfordernisse, beispielsweise die Zufuhr von gelöstem Sauerstoff, sind ebenfalls erfüllt.

Bei der Anordnung nach F i g. 1 wird das mit Sauerstoff angereicherte Flüssigkeitsschlammgemisch aus der Belüftungszone 10 abgegeben und über die Leitung 19 in das Klärbecken 18 eingeleitet, um für eine Trennung in überstehende Flüssigkeit und belebten Schlamm zu sorgen. Die überstehende Flüssigkeit wird über eine Leitung 20 abgezogen, während der belebte Schlamm vom unteren Ende über eine Leitung 21 abgeführt wird. Mindestens 85 Gew.-% nnd vorzugsweise mindestens 95 Gew.-% des als Strom durch die Leitung 21 abgetrennten belebten Schlamms werden über die Leitung 13 zur Belüftungszone 10 als Quelle für aktive Bakterien zurückgeführt Sind mehrere Belüftungsstufen vorhanden, wird der belebte Schlamm zur ersten Stufe 10a zurückgeleitet, in die auch das Sauerstoffgas und das BSB-haltige Einsatzwasser eingeführt werden. Der belebte Schlamm hat Vorzugs-

weise einen Gesamtgehalt an suspendierten Feststoffen (MLSS) von 12 000 bis 50000 ppm; er wird zur Belüftungszone vorzugsweise in einer Durchflußmenge zurückgeleitet, die zur Durchflußmenge des BSB-haltigen Einsatzwassers in einem solchen Verhältnis steht, s daß das Volumenverhältnis von Rücklaufschlamm zu BSB-haltigem Einsatzwasser zwischen 0,1 :1 und 0,5 :1 liegt.

Der nicht zurückgeleitete belebte Überschußschlamm, der nicht erforderlich ist, um in der Zone 10 ι ο den gewünschten Feststoffgehalt aufrechtzuerhalten, wird aus dem Prozeß abgeleitet und einer Abbauzone 23 zugeführt. Der Überschußschlamm stellt gegenüber dem Rücklaufschlammstrom einen kleinen Strom dar. Es kann der Fall eintreten, daß die Geschwindigkeit, mit ι s der Zellen für den Prozeß verlorengehen, die Geschwindigkeit der resultierenden Zellenproduktion nicht ständig übertrifft. Wenn es dazu kommt, gehen die für den Prozeß wesentlichen Mikroorganismen verloren und hört die Reinigung auf. Nur ein Bruchteil des dem System zugeführten BSB wird für die Synthese neuer Zellen benutzt; ein Teil der bereits in dem System vorhandenen Zellen wird durch Selbstoxydation zerstört. Die überschüssigen Zellen machen häufig einen Anteil aus, der in der Größenordnung von 1% der zur 2s Belüftungszone zurückgeführten Zellen liegt. Bei mit hoher Geschwindigkeit ablaufenden Belebungsprozessen, die sich durch niedrige Feststoffwerte bei der Belüftung und rasche Zellsynthese auszeichnen, können die Überschußzellen einen Anteil in der Größenordnung von 10% der zurückgeführten Zellen ausmachen. Wenn der Zellenausschuß über 15% liegt (und weniger als 85 Gew.-% des belebten Schlamms zur Belüftungszone zurückgeführt werden), werden die Größe und die Betriebskosten der Abbaueinrichtung unnötig groß.

Wie oben ausgeführt, stellt der Prozentsatz des Schlamms, der an die Abbauzone abgeht, innerhalb einer vorgegebenen Betriebsdauer einen mittleren Wert dar. Beim normalen Betrieb einer Belebungsanlage kann die vorgesehene Schlammausscheidung variabel und/oder intermittierend erfolgen; die Durchflußmenge, mit der der Schlamm zur Belüftungszone 10 zurückge führt wird, kann variiert werden, z. B. entsprechend Änderungen der Zufuhrmenge des in die Anlage eingeleiteten Wassers. Wenn die Schlammdurchflußmengen variiert werden, ändert sich entsprechend die Menge des im Klärbecken 18 zurückgehaltenen abgetrennten Schlamms.

Nicht verbrauchtes sauerstoffhaltiges Gas wird ferner von der Belüftungszone 10 aus in die Leitung 22 abgegeben, und zwar insbesondere von der letzten Stufe 10c, wenn mehrere Belüftungsstufen vorgesehen sind. Zusätzliches Sauerstoffgas kann in die Anlage über die Leitung 22a oder unmittelbar in die Abbauzone eingeleitet werden. Das nicht verbrauchte sauerstoffhaltige Gas in der Leitung 22 und frisches Sauerstoffgas aus der Leitung 22a bilden zusammen ein zweites Gas, das eine Sauerstoffkonzentration von mindestens dem OJOfachen der Sauerstoffkonzentration des ersten Gases haben soll, das der Belüftungszone über die Leitung 12 zugeführt wird. Obwohl der Sauerstoff, der aus dem Gas in der Belüftungszone verbraucht wird, dem Sauerstoffverbrauch in der Abbauzone gleich sein kann, ist die Änderung der Sauerstoffreinheit im Gas im Bereich der Belüftungszone wesentlich geringer als die Änderung im Bereich der Abbauzone. Dies ist auf die verhältnismäßig starke Entwicklung von Stickstoff und Kohlendioxyd aus dem kleinen Flüssigkeitsvolumen in der Abbauzone zurückzuführen. Entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform sollte die Sauerstoffreinheit des der Abbauzone zugeführten Gases mindestens 80% der Sauerstoffreinheit des der Belüftungszone zugeführten Einsatzgases betragen. Innerhalb der Abbauzone erfolgt ein plötzlicher Abfall der Sauerstoffreinheit. Wenn für den Abbau kein Gas mit verhältnismäßig hoher Sauerstoffreinheit zur Verfügung steht, ergeben sich ein prohibitiv niedriger Sauerstoffpartialdruck und ein prohibitiv hoher Energieverbrauch.

Der nicht zurückgeführte belebte Schlamm in der Leitung 21 und das zweite Gas in der Leitung 22 werden beide der Abbauzone 23 zugeführt, um dort während einer Flüssigkeits-Feststoff-Kontaktdauer von mindestens 96 Stunden gemischt zu werden. Während dieses ausgedehnten Zeitraumes wird der größte Teil der überschüssigen Biomasse durch endogene Respiration (intrazelluläre Veratmung) zerstört; der Schlammrückstand wird im wesentlichen inert gemacht. Innerhalb dieser Zeitspanne wird eines der Medien ständig gegenüber den anderen Medien umgewälzt. Das Mischen erfolgt mit Hilfe einer Einrichtung 24, die die gleiche wie der Mischer 15 der Belüftungszone sein kann; es kann aber auch ein anderes Rührwerk vorgesehen sein, wie es vorzugsweise zur Bewegung des dichteren belebten Überschußschlamms verwendet wird. Das veranschaulichte Umwälzsystem mit Abzugs-Rückführleitung 25, Pumpe 26 und Gaseinblaseinrichtung 26a entspricht dem Umwälzsystem der Belüftungszone, doch stellt dies kein Zwangsmerkmal dar. Beispielsweise können in der Belüftungszone 10 rotierende Oberflächenflügelräder benutzt werden, um gleichzeitig für das Mischen und die Umwälzung zu sorgen, indem verhältnismäßig massive Flüssigkeitsmengen in das Gas geworfen werden.

Mehrere Abbaustufen 23a und 236 werden vorzugsweise aus den gleichen Gründen benutzt wie die mehreren Belüftungsstufen 10a, 106 und 10c. Jede Abbaustufe ist mit Misch- und Umwälzeinrichtungen ausgestattet. Das nicht verbrauchte sauerstoffhaltige Gas und der weiter mit Sauerstoff angereicherte Schlamm laufen vorzugsweise im Gleichstrom durch die Abbaustufen hindurch. Abschlamm wird aus der letzten Stufe 236 der Abbauzone über eine Leitung 27 ausgeschieden. Das verbrauchte Gas, das mindestens 21% Sauerstoff enthält, wird über eine Leitung 28 aus dieser Stufe abgelassen.

Die Ausführungsform nach F i g. 2 unterscheidet sich von derjenigen gemäß F i g. 1 dadurch, daß die Belüftungszone 10 einen Anfangsabschnitt und einen Endabschnitt aufweist, die durch das Klärbecken voneinander getrennt sind. Die Abschnitte werden in dem sogenannten Kontaktstabilisationsverfahren betrieben. Im Anfangsabschnitt erfolgt die Sauerstoffanreicherung nur in einem zur Adsorption der organischen Stoffe in den aktiven bakterienhaltigen Flocken ausreichendem Umfang. Das gereinigte Wasser wird dann abgetrennt; in dem Endabschnitt der Belüftungs-2one wird nur der konzentrierte Schlamm der Vorstufe behandelt Die Flüssigkeits-Feststoff-Kontaktdauer des Anfangsabschnittes der Belüftu'ngszone ist vorzugsweise kleiner als das ungefähr 0,5iache der Kontaktdauer in dem Endabschnitt der Belüftungszone.

Der Anfangsabschnitt der Belüftungszone nach F i g. 2 weist eine erste Stufe 10a und eine zweite Stufe 106 auf. Es ist ein rotierender Oberflächenbelüfter 30 vorgesehen, der sowohl dem Mischen als auch der Umwälzung dient. Das Flüssigkeitsschlammgemisch

verläßt diesen Abschnitt der Belüftungszone über die Leitung 19; es gelangt zum Klärbecken 18 und wird dort in gereinigte Flüssigkeit und Vorschlamm mit adsorbiertem BSB getrennt. Letzterer wird über die Leitung 21 in die dritte Stufe 10c der Belüftungszone eingeleitet, die den Endabschnitt der Belüftungszone bildet. Der Vorschlamm wird dort mit nicht verbrauchtem sauerstoffhaltigem Gas gemischt, das über die Leitung 22 einströmt. Die organischen Stoffe werden in der dritten Stufe 10c unter Bildung von belebtem Schlamm assimiliert und teilweise oxydiert. Mindestens 85 Gew.-% des belebten Schlamms werden zur ersten Belüftungsstufe 10a zurückgeleitet. Der restliche Teil des belebten Schlamms wird in die Abbauzone 23 eingeleitet, um dort mittels des zweiten Gases weiter oxydiert zu werden, das mindestens zum Teil aus dem nicht verbrauchten sauerstoffhaltigen Gas der Stufe 10c besteht. In jeder Stufe der Abbauzone 23 sind rotierende Oberflächenbelüfter 31 vorgesehen, um die Medien zu mischen und umzuwälzen.

Der Zustrom des nicht zurückgeleiteten belebten Schlamms zur Abbauzone 23 kann entweder kontinuierlich oder intermittierend erfolgen. Nach der gängigen Praxis wird Überschußschlamm häufig intermittierend aus dem Klärbecken ausgeschieden; das vorliegende beschriebene Verfahren kann diesem Vorgehen leicht angepaßt werden. Beispielsweise kann bei der Anordnung nach F i g. 1 die Abbauzone 23 entsprechend einem einfachen Füllen-Entnahme-Programm betrieben werden. Eine Menge an Überschußschlamm kann zunächst aus der Endstufe 236 der Abbauzone entnommen werden, wobei das Volumen des entnommenen Abschlamms gleich einer täglichen Menge an belebtem Überschußschlamm ist, der aus dem Klärbekken 18 ausgeschieden werden soll. Nachdem die Abschlammentnahme abgeschlossen ist, wird die frische Menge an belebtem Überschußschlamm vom Klärbekken aus in die erste Abbaustufe eingeleitet. Bei dieser Betriebsweise wird der Schlamm auch intermittierend von Stufe zu Stufe innerhalb der Abbauzone weitergegeben.

F i g. 3 zeigt eine weitere Ausführungsform, die ähnlich der Anordnung nach Fig. 1, jedoch mit zwei Abbauzonen 23a und 236 versehen ist, die, was den Überschußschlamm und das zweite Gas anbelangt, parallel geschaltet sind. In jeder Zone ist nur eine Stufe veranschaulicht, doch können auch mehrere Stufen vorhanden sein. Die erste Abbauzone nimmt eine Ladung an belebtem Überschußschlamm über die Leitung 21 und die Zweigleitung 32a für eine längere Zeitdauer, z. B. drei Tage, auf. Diese Ladung kann durch kontinuierlichen oder intermittierenden Zustrom vom Klärbecken 18 aus angesammelt werden. Die gefüllte erste Abbauzone 23a wird mit dem zweiten Gas belüftet, das aus dem von der letzten Belüftungsstufe 10c über die Leitung 22 abgegebenen Gas und gegebenenfalls frischem Sauerstoff besteht, der über die Leitung 22a zugeführt wird. Die Belüftungs- oder Sauerstoffanreicherungsdauer in der ersten Abbauzone 23a kann ungefähr gleich der Belebtschlammfülldauer für die Abbauzonen sein, worauf der abgebaute Schlamm über die Leitung 27a als Abschlammrückstand ausgeschieden wird. Nachdem die erste Abbauzone 23a gefüllt ist, wird während der in dieser ersten Zone erfolgenden Sauerstoffanreicherung die zweite Abbauzone 236 mit belebtem Überschußschlamm aus dem Klärbecken 18 über die Leitung 21 und die Zweigleitung 32f> gefüllt. Um anaerobe Bedingungen während des lang andauernden Füllvorganges zu vermeiden, muß das zweite Gas beiden Abbauzonen 23a und 23b ständig und gleichzeitig zugeführt werden. Dieses über die Leitung 22 zuströmende Gas kann auf Zweigleitungen 33a und 336 aufgeteilt werden, um es in die erste und die zweite Abbauzone 23a und 23b über zweckentsprechende nicht veranschaulichte Ventile in Mengen einzuleiten, die der Menge des belebten Überschußschlamms in jeder dieser beiden Zonen entspricht. Während der Fülldauer tritt in

ι υ gewissem Umfang ein Abbau ein, da die Schlammladung unter gleichzeitiger Mischung mit Sauerstoff gas allmählich aufgebaut wird. Infolgedessen ist die mittlere Verweildauer des Schlamms in der Abbauzone wesentlich größer als die der Fülldauer folgende Sauerstoffanreicherungsdauer.

Bezüglich der Ausführungsform nach F i g. 3 ist also zusammenfassend festzustellen, daß zwei Abbauzonen vorgesehen sind und das zweite Gas gleichzeitig der ersten Zone und der zweiten Zone zugeführt wird. Der nicht zurückgeleitete belebte Schlamm wird in die erste Zone eingegeben, um diese zu füllen, während das zweite Gas gleichzeitig ständig mit dem zuvor eingebrachten belebten Schlamm in der zweiten Zone gemischt wird, wobei während des Abbaus in der zweiten Zone ein Medium gegenüber den anderen in dieser Zone befindlichen Medien umgewälzt wird. Abschlamm und ein drittes Gas, das mindestens 21% Sauerstoff enthält, verlassen nach dem Abbauvorgang diese zweite Zone. Der nicht zurückgeleitete belebte Schlamm wird dann in die geleerte zweite Zone eingeblacht, um diese zu füllen. Gleichzeitig wird das zweite Gas ständig mit dem zuvor eingebrachten belebten Schlamm in der ersten Abbauzone gemischt, während ein Medium gegen die anderen in der ersten Zone befindlichen Medien umgewälzt wird, um auf diese Weise für den Abbauvorgang in der ersten Zone zu sorgen. Abschlamm und das dritte Gas, das mindestens 21% Sauerstoff enthält, werden nach Abschluß des Abbaus aus der ersten Zone ausgeschieden. Die geleerte erste Zone und die beladene zweite Zone werden daraufhin wieder mit belebtem Schlamm beladen bzw. auf den Abbauvorgang umgeschaltet.

Der aus der Abbauzone abgeführte Abschlammrückstand hat einen stark verminderten Feststoffgehalt; die in ihm befindlichen Feststoffe sind verhältnismäßig stabil. Eine vollständige Oxydation aller flüchtigen suspendierten Feststoffe (VSS), die im Schlamm vorhanden sind, ist jedoch nicht möglich, weil ein erheblicher Anteil nicht auf biologischem Wege abbaufähig ist. Im übrigen ist eine vollständige Oxydation aller biologisch abbaufähiger Stoffe nicht praktisch durchführbar. Die biologisch abbaufähigen Stoffe im Schlamm bestehen in erster Linie aus Zellmaterial, das in der Belüftungszone aufgebaut wurde. Wenn die Zellen oxydiert werden und ihre Anzahl abnimmt, sinkt die Gesamtgeschwindigkeit der Oxydation. Je nach der Schlammzusammensetzung wird bei den oben beschriebenen Ausführungsformen in der Praxis angestrebt, zwischen ungefähr 30 und 70% der in die Abbauzone eingebrachten flüchtigen suspendierten Feststoffe zu beseitigen. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Gehalt des Belebtschlammrückstandes an flüchtigen suspendierten Feststoffen kleiner als ungefähr das 0,7fache des belebten Schlamms. Normalerweise führt eine solche Senkung des Feststoffgehaltes zur Beseitigung der ausfaulbaren Stoffe im Schlamm, insbesondere, wenn die Verweildauer während der Belüftung bei 96 Stunden oder mehr

F i g. 4 zeigt eine Anordnung zu^r Durchführung eines abgewandelten Verfahrens, bei dem die aerobe Schlammabbauzone so betrieben wird, daß ein höherer Anteil der biologisch abbaufähigen Stoffe beseitigt und/oder die Größe der Abbautanks vermindert wird. Mindestens ein Teil des Abschlammrückstandes in der Leitung 27 wird zu der ersten Abbaustufe 23a zurückgeleitet und innerhalb der Abbaustufen erneut \ erarbeitet Der Abschlammrückstand wird zunächst über eine Zweigleitung 36 ei .er Entwässerungseinrichtung 37, beispielsweise einem Filter oder einer Zentrifuge, zugeführt Das abgeschiedene Wasser wird über eine Leitung 38 abgeleitet. Der weiter konzentrierte Abschlamm wird dann zu der ersten Abbaustufe 23a zurückgeleitet Dadurch wird der Feststoffgehalt des Schlamms in der Abbauzone 23 erhöht und für eine längere Verweildauer in der Abbauzone gesorgt, ohne daß die Größe der Abbautanks entsprechend zunimmt.

Falls der gesamte Abschlammrückstand zur Abbauzone zurückgeführt wird, stellt die Anordnung bezüglich inerten Stoffen, beispielsweise Sand, ein geschlossenes System dar, so daß sich solche inerten Stoffe anzusammen suchen. Die Anlage kann selbstverständlich periodisch abgeschaltet werden, um derartige inerte Stoffe zu beseitigen. Statt dessen kann ein Teil des Abschlammrückstandes über die Leitung 27 zwecks externer Beseitigung in einer Menge abgezogen werden, die ausreicht, um die Ansammlung der inerten Stoffe zu beherrschen und auf einem vertretbaren Wert zu stabilisieren. Gemäß einer weiteren Abwandlung kann ein Teil der entwässerten Feststoffe über die Leitung 39 abgeführt werden.

F i g. 5 zeigt eine Einrichtung, die sich zur praktischen Durchführung des in F i g. 1 skizzierten Verfahrens mit in Serie geschalteten Stufen und Gleichstromdurchleitung von Gas und Flüssigkeitsschlammgemisch eignet. Die Einrichtung läßt sich auch für die Systeme gemäß den F i g. 2 bis 4 einsetzen, wenn gewisse Abwandlungen getroffen werden, die sich aus der vorstehenden Beschreibung ergeben.

Die Belüftungszone 10 hat die Form eines Behälters mit lotrechten Trennwänden 45a-Z> und 45b-c, die derart in Abstand voneinander angeordnet sind, daß drei die Belüftungsstufen bildende Kammern bzw. Stufen 10a, 106 und 10centstehen. Die Trennwände reichen bis zum Boden des Behälters 10 und sind mit diesem dicht verbunden. Der mit Sauerstoff angereicherte Flüssigkeits-Feststoffstrom tritt durch eine verengte öffnung 46 in der Trennwand 45a-b zwischen der ersten und der zweiten Kammer vorzugsweise nahe oder unter dem Boden derselben sowie durch eine verengte öffnung 47 hindurch, die vorzugsweise im oberen Teil der Trennwand 456-c zwischen der zweiten und dritten Kammer vorgesehen ist. Das nicht verbrauchte sauerstoffhaltige Gas strömt über verengte öffnungen 48 nahe der Oberseite der Trennwände von Kammer zu Kammer. Der Gasraum über jeder Kammer ist durch einen gemeinsamen Deckel 49 abgeschlossen, mit dem die oberen Enden der Trennwände dicht verbunden sind. Infolgedessen wird eine Rückmischung von Sauerstoffgas von einer nachfolgenden Kammer zu einer vorausgehenden Kammer vermieden, solange eine kleine Druckdifferenz aufrechterhalten wird.

Die Mischeinrichtung 15 jeder Kammer weist Flügel auf, die in das Flüssigkeitsschlammgemisch eintauchen und über eine drehbare Welle 50 mit einem Antrieb, beispielsweise einem Motor 51, verbunden sind. Die Umwälzeinrichtung umfaßt die mit dem Deckel 4S verbundene Saugleitung 17, die Pumpe 16, die Rückleitung 52, die mit der Einlaßseite der vom Motoi 51 angetriebenen Hohlwelle 50 in Verbindung steht unc die Einblaseinrichtung 16a, die am unteren Ende dei Welle 50 unterhalb der Flügel des Mischers 15 sitzt Die kleinen Sauerstoffgasblasen, die mittels der Pumpe It aus der Einblaseinrichtung 16a herausgedrückt werden werden innerhalb jeder Kammer verteilt Sie kommer

ίο mit dem Flüssigkeitsschlammgemisch in innigen Kontakt und steigen durch das Gemisch hindurch zui Oberfläche hoch, wo der nicht verbrauchte Teil de« Gases zusammen mit den auf die Oxydationsreaktior zurückzuführenden Gasen in den Gasraum gelangt

Das Flüssigkeitsschlammgemisch, das aus der dritter und letzten Belüftungskammer 10c über die die Strömung beschränkende Leitung 19 austritt, wird ir das Klärbecken 18 eingeleitet und dort in überstehende Flüssigkeit und belebten Schlamm getrennt. Geeignete Klärbeckenkonstruktionen sind bekannt. Das Klärbekken kann beispielsweise an seinem unteren Ende mit einem rotierenden Kratzer 53 versehen sein, um eine Kegelbildung zu verhindern. Der belebte Schlamm wird über die vom Boden des Klärbeckens wegführende Leitung 21 abgezogen. Mindestens 85% des Schlamms werden mittels dti in der Leitung 13 angeordneten Pumpe 54 zu der ersten Sauerstoffanreicherungskammer 10a zurückgepumpt, um dort mit dem BSB-haltigen Abwasser und dem sauerstoffhaltigen Einsatzgas gemischt zu werden. Das gereinigte Wasser wird vom Klärbecken 18 über die Leitung 20 abgeführt.

Der nicht zurückgeleitete belebte Schlamm wird durch eine Zweigleitung 55 hindurch mittels einer Pumpe 56 der Abbauzone 23 zugeleitet, die als Behälter mit einer unteren lotrechten Trennwand 57a— b und einer davon in Abstand angeordneten oberen lotrechten Trennwand 58a—b ausgebildet ist, die den Behälter in zwei Kammern 23a und 236 unterteilen. Der Schlammstrom zu der und durch die Abbauzone 23 hindurch kann kontinuierlich sein, so daß bei Verwendung mehrerer Stufen ein Rückmischen der Flüssigkeit durch die verengten Öffnungen hindurch zweckmäßigerweise unterbunden wird. Wie oben angegeben, ist die Flüssigkeitsfeststoffkontaktdauer in der Abbauzone 23 lang im Vergleich mit der entsprechenden Verweildauer in der Belüftungszone 10; beispielsweise kann ein Verhältnis von 100 bis 200 Stunden gegenüber ein bis zwei Stunden gegeben sein. Außerdem ist die volumenmäßige Durchflußmenge der in die Abbauzone eingebrachten Flüssigkeit sehr gering im Vergleich mit der Durchflußmenge, mit der Flüssigkeit in die Belüftungszone eingeleitet wird. Beispielsweise beträgi erstere oft weniger als 5% der letztgenannten Infolgedessen müssen die verengten öffnungen zwisehen den Stufen einer mehrstufigen Abbauzone sehr klein sein, um an den Öffnungen für eine Druckdifferenz zu sorgen, die ausreicht, um ein Rückmischen zu verhindern. Kleine öffnungen können jedoch leicht verstopfen. Es sollte infolgedessen für eine Reinigung

dieser öffnungen ohne Unterbrechung des Betriebs gesorgt werden.

Bei dem in Fig.5 veranschaulichten Aufbau dei Abbauzone 23 wird ein mögliches Verstopfen dei öffnungen für einen Übergang des teilweise abgebauter

h.s Schlamms von einer Stufe zur nächsten vermieden. Dei Schlammpegel in der zweiten Stufe 23£> ist niedriger als der Pegel in der ersten Stufe 23a. Die untere lotrechte Trennwand 57a— b wirkt als Wehr, über das der

Schlamm bei seinem Durchlauf von der Stufe 23a zur Stufe 236 herunterfallen muß. Für eine Stufenunterteilung des Gases sorgt die obere lotrechte Trennwand 58a—6, die von dem über dem Behälter liegenden gasdichten Deckel 59 nach unten bis in den Schlamm hineinreicht Eine verengte öffnung 60 in der oberen lotrechten Trennwand 58a—6 läßt nicht verbrauchtes sauerstoffhaltiges Gas von der ersten Kammer 23a zu der zweiten Kammer 236 gelangen, ohne daß es zu Rückmischen kommt.

Anstelle gesonderter Flüssigkeitsfeststoffmischeinrichtungen und Umwälzeinrichtungen, wie sie innerhalb des Belüftungsbehälters vorhanden sind, sind rotierende Oberflächenflügelräder 31 für jede Kammer des Abbaubehälters 23 vorgesehen. Jedes Flügelrad ist über eine Welle mit einem Antrieb, beispielsweise einem Elektromotor 26, verbunden. Die rotierenden Flügelräder halten die Feststoffe in Suspension; sie werfen außerdem massive Flüssigkeitsfeststoffmengen gegen das Sauerstoffgas in dem Raum unterhalb des Deckels 59. Auf diese Weise wird das Flüssigkeitsfeststoffgemisch ständig gegenüber dem Gas umgewälzt, während bei dem zuvor beschriebenen Belüftungsbehälter das Gas ständig gegenüber dem Flüssigkeitsfeststoffgemisch umgewälzt wird. Es versteht sich, daß beide Arten von Misch- und Umwälzeinrichtungen in Fig.5 zu Erläuterungszwecken dargestellt sind und daß jede der beiden Einrichtur.gsarten sowohl für den Belüftungsbehälter als auch für den Abbaubehälter vorgesehen sein kann.

F i g. 6 zeigt eine Belüftungszone. Es handelt sich ' dabei nicht, wie grundsätzlich ohne weiteres möglich, um einen künstlichen Behälter, sondern um ein natürliches Flüssigkeitsbecken, beispielsweise eine Lagune oder einen toten Fluß- oder Seearm. BSB-haltiges Einsatzwasser gelangt über die Leitung 11 zusammen mit dem über die Leitung 13 ankommenden belebten Schlamm in das Becken 10. Eine Sauerstoffgasquelle, beispielsweise in Form eines Behälters 65, ist in der Nähe vorhanden. Der Sauerstoff wird im Behälter in flüssigem oder gasförmigem Zustand gespeichert. In der Lagune 10 ist mindestens für eine Belüftungskammer 10a gesorgt, die entweder schwimmend angeordnet oder am Boden abgestützt ist. In der Figur sind drei durch Schwimmringe 66 gehaltene Kammern 10a, 106 und 10c veranschaulicht. Jede Kammer ist mit Wänden 67 versehen, deren untere Enden bis unter den Spiegel des Flüssigkeitsschlammgemisches 68 reichen und auf deren oberen Enden gasdichte Deckel 49 abgestützt sind. Jede Kammer ist mit Misch- und Umwälzeinrichtungen ausgestattet. Es kann sich dabei zum Beispiel um rotierende Oberflächenflügel 31 handeln, die von Elektromotoren 26 angetrieben werden. Eine Leitung 69, in der ein Regelventil 70 sitzt, führt von dem Sauerstoffbehälter 65 zur ersten Belüftungskammer 10a. Ein Gas, das mindestens 60% Sauerstoff enthält, wird über die Leitung 69 zugeführt und mit dem Abwasser unter Bildung eines mit Sauerstoff angereicherten Flüssigkeitsfeststoffgemisches vermischt. Bei dieser Ausführungsform wird belebter Schlamm innerhalb der Lagune durch die natürliche Strömung und durch die Flügelräder 31 umgewälzt. Ein Teil des Schlamms kommt mit dem Flügelrad der ersten Kammer 10a in Kontakt. Zusätzliche Flüssigkeitsfeststoffmischeinrichtungen, beispielsweise nicht veranschaulichte, unter Wasser angeordnete Turbinen, können, falls erwünscht oder erforderlich, vorgesehen sein, um zu verhindern, daß sich die Feststoffe unter der Wirkung der

Schwerkraft auf dem Boden der Lagune absetzen. In Abhängigkeit von der gegenseitigen Anordnung der Zuleitung 13 und der ersten Belüftungskammer 10a

kann es und wird es in der Praxis für gewöhnlich zu einem Mischen zwischen dem zugeleiteten Wasser und dem Wasserschlammgemisch kommen, bevor der

Kontakt mit sauerstoffhaltigem Gas in der ersten Belüftungsstufe erfolgt Ein verengter Durchlaß 71 führt von dem Gasraum

ίο der ersten Kammer 10a zum Gasraum der zweiten Kammer 106 und läßt nicht verbrauchtes sauerstoffhaltiges Gas von ersterem zu letzterem gelangen. Bei der veranschaulichten Ausführungsform kann der Durchlaß 71 die Form einer schwimmend angeordneten Rohrlei tung haben. Das nicht verbrauchte sauerstoffhaltige Gas, das in die zweite Kammer 106 eintritt und eine geringere Sauerstoffreinheit als das der ersten Kammer 10a zugeführte Gas hat, wird in einer den Verhältnissen in der ersten Kammer 10a entsprechenden Weise mit Abwasser vermischt Es wird ein zweites mit Sauerstoff angereichertes Flüssigkeitsfeststoffgemisch gebildet, das sich seinerseits mit dem Abwasser mischt Bei der Ausführungsform nach F i g. 6 kommt es zu einem freien Mischen zwischen dem Abwasser und dem mit Sauerstoff angereicherten Flüssigkeitsfeststoffgemisch jeder Sauerstoffanreicherungsstufe. Mit anderen Worten, zwischen den Stufen erfolgt keine vorbestimmte aufgezwungene Abwasserströmung. Das sauerstoffhaltige Gas gelangt jedoch der Reihe nach von der ersten zur zweiten und von der zweiten zur dritten Sauerstoffanreicherungskammer 10c, wobei die Sauerstoffreinheit fortschreitend abnimmt Das heißt, das nicht verbrauchte sauerstoffhaltige Gas, das von dem zweiten mit Sauerstoff angereicherten Flüssigkeitsfest- Stoffgemisch in der Kammer 106 freigegeben wird, strömt über einen verengten Durchlaß 72 zur dritten Kammer 10c, um dort mit dem Abwasser gemisch! zu werden. Das noch immer unverbrauchte sauerstoffhaltige Gas wird von dem Gasraum der dritten Kammer über die Leitung 22 abgeführt und der Abbauzone, beispielsweise dem Behälter 23 nach F i g. 5, zugeleitet. Das Schlammflüssigkeitsgemisch strömt bei 19 über und gelangt zu einem Klärbecken beispielsweise der in Fig.5 veranschaulichten Art. Der belebte Rücklauf schlamm wird aus dem nicht veranschaulichten Klärbek- ken über die Leitung 13 zur Lagune 10 zurückgeführt

Der Gesamtsauerstoffverbrauch einer Anlage der vorliegend beschriebenen Art ist erheblich größer als bei einer Anlage, bei der mindestens 60% Sauerstoff enthaltendes Gas nur der Belüftungszone zugeführt wird und bei der der Schlamm anaerob ausgefault wird. Es zeigte sich, daß der Sauerstoffbedarf für die Oxydation des Überschußschlamms in der Abbauzone ebenso groß sein kann wie der Sauerstoffbedarf für die BSB-Beseitigung in der Belüftungszone. Der relative Sauerstoffbedarf in der Abbauzone und in der BelUftungszone kann von Anlage zu Anlage und von Tag zu Tag erheblich schwanken, und zwar in Abhängigkeit von zahlreichen Faktoren, zu denen die Stärke des BSB-haltigen Einsatzwassers, die Anzahl der neu aufgebauten Zellen und die Anzahl der Zellen gehören, die in der Belüftungszone oxydiert werden.

Es könnte angenommen werden, daß bei Nichtausnutzung des Abgases aus der Belüftungszone und getrennter Zuführung von reinem Sauerstoff zur Abbauzone ein mindestens ebenso gutes Betriebsverhalten erzielt wird wie bei Wiederverwendung des Gases aus der Belüftungszone in der Abbauzone. Wenn

beispielsweise in jeder der beiden Zonen bei unabhängig zugeführten Sauerstoffströmen eine Sauerstoffausnutzung von 60% erzielt wird, beträgt auch die Gesamtsauerstoff ausnutzung 60%. Man würde außerdem annehmen, daß eine Einleitung von reinem Sauerstoff in die Abbauzone zu einem höheren Sauerstoffpartialdruck in der Abbauzone führt, als erhalten wird, wenn CO₂ und Stickstoff, die in der Belüftungszone entwickelt werden, mit in die Abbauzone eingebracht werden.

Die vorstehende Annahme wird bestärkt, wenn man die COrGleichgewichtseffekte berücksichtigt. Das große Volumen an Flüssigkeitsschlammgemisch, das durch die Belüftungszone hindurchströmt, hat ein sehr großes Aufnahmevermögen für gelöstes CO₂. Infolgedessen bleibt der größere Teil des CO₂, das bei der Oxydation des BSB entsteht, in Lösung und bewirkt keine Verschmutzung des Belüftungsgases. Auf der anderen Seite ist das Volumen an belebtem Schlamm, das durch die Abbauzone hindurchströmt, ein sehr kleiner Bruchteil des Volumens des Flüssigkeitsschlammgemisches; seine Fähigkeit, CO₂ zu lösen, ist dementsprechend gering. Infolgedessen geht der größere Teil des CO₂, das bei der Schlammoxydation in der Abbauzone erzeugt wird, aus der Flüssigkeit in das Gas über. Die Probleme werden offenbar noch schwieriger, wenn zusätzlich CO₂ und N₂ aus der Belüftungszone in die Abbauzone eingeleitet werden.

Im Gegensatz dazu wurde jedoch gefunden, daß ein höherer Sauerstoffpartiaidruck und ein verminderter Energiebedarf sowohl in der Abbauzone als auch in der Belüftungszone erzielt werden, wenn die Sauerstoffzufuhr in der vorliegend erläuterten Weise integriert wird. Die Energieeinsparung ist beträchtlich; sie liegt in der Größenordnung von 15 bis 30%.

Aus den in der Tabelle 1 zusammengestellten Daten lassen sich die Vorteile eines integrierten Sauerstoffsystems erkennen. Die Tabellenwerte sind für eine Anlage der in den F i g. 1 und 5 veranschaulichten Art berechnet, die drei Gasstufen in der Belüftungszone und zwei Gasstufen in der Abbauzone aufweist In allen Fällen handelt es sich bei dem Einsatzgas um 99,5% Sauerstoff; es ist davon ausgegangen, daß der Gehalt an gelöstem Sauerstoff innerhalb der Belüftungszone 6 ppm sowie innerhalb der Abbauzone 3 ppm beträgt. Der Einfachheit halber ist ferner angenommen, daß strom aufwärts des Klärbeckens keine starke Selbstoxydation des Flüssigkeitsschlammgemisches erfolgt und daß der

Gesamtsauerstoffverbrauch in der Abbauzone und der Belüftungszone gleich sind. In der Tabelle 1 sind die Daten für das integrierte

Sauerstoffsystem nach den Fig. 1 bis 5 sowie für getrennte Sauerstoffzufuhr zur Belüftungszone und zur Abbauzone zusammengestellt Vergleichswerte sind für vier verschiedene Prozentsätze der in der Anlage erzielten Ausnutzung des insgesamt zugeführten Sauer- Stoffs angegeben, und zwar für 60%, 70%, 80% und 92%. Die Daten bestehen aus den Werten der Sauerstoffkonzentration und den Werten des relativen Energiebedarfs für die Belüftung in jeder Stufe der Belüftungszone und der Abbauzone. Die relativen Belüftungsenergiewerte stellen den Energiebedarf bezogen auf einen Einheitswert dar, der dem Gesamtbelüftungsenergiebedarf in allen drei Stufen der Belüftungszone zugeordnet ist, wenn der Betrieb so erfolgt, daß 92% des zugeführten Sauerstoffs ausgenutzt werden.

Die Energie, die erforderlich ist, um die Feststoffe innerhalb der Flüssigkeit in Suspension zu halten, sind in diesen Verhältnissen nicht eingeschlossen. Die Tabelle gibt ferner die relative Gesamtbelüftungsenergie an, die für jede Zone erforderlich ist, sowie die relative Gesamtbelüftungsenergie für beide Zonen zusammen, und zwar für jede Parametergruppe.

Tabelle 1

Einfluß der integrierten Sauerstoffzufuhr für die Nachbehandlung und den Schlammabbau auf die für die Gasumwälzung benötigte Energie

	Stufe	Ch-Absorption für	70%	gesonderte	92%	02-Absorption für	70%	integrierte	92%
		02-Zuführung				02-Zuführung
		60%		80%		60%		80%
% O2 im umgewälzten			84,4		80,0		90,2		88,5
Gasstrom:			78,7		67,0		88,6		86,2
Belüftung	1	86,2	76,1	82,5	47,0	91,0	88,2	89,4	85,7
	2	82,3	65,1	74,3	54,8	89,6	69,4	87,5	54,1
	3	81,1	30,9	67,8	9,0	89,2	44,7	87,1	15,0
Abbau	1	69,8		60,3		75,0		63,0
	2	40,8		20,8		55,4		32,2
Erforderliche relative			0,32		0,34		0,30		0,30
Energie für Gasumwälzung:			0,28		0,34		0,24		0,25
Belüftung	1	0,31	0,17	0,33	0,32	0,29	0,14	0,30	0,15
	2	0,27	0,77	0,30	1,00	0,24	0,68	0,25	0,70
	3	0,16	0,48	0,19	0,58	0,14	0,45	0,14	0,60
	insges.	0,73	1,17	0,82	14,0	0,67	0,74	0.69	3,50
Abbau	1	0,44	1,65	0,52	14,59	0,41	1,19	0,50	4,09
	2	0,83	2,41	2,02	15,59	0,58	1,86	1,11	4,79
	insges.	1,27	2,55	0,99	1,60
Belüftung + Abbau		2,00	3,37	1,66	2,29

Ein Vergleich der (VReinheiten des Belüftungsgases in der Belüftungszone zeigt einen ausgeprägten Anstieg der Sauerstoffkonzentration, wenn das Gassystem integriert ist Beispielsweise beträgt bei 80%iger Ausnutzung die Konzentration in der dritten Stufe 67,8%, wenn der Sauerstoff getrennt zugeführt wird, und 87,1% bei einer integrierten Sauerstoffzufuhr. Außerdem werden mit dem integrierten System höhere O2-Partialdrücke in der ersten und der zweiten Stufe der Belüftungszone erhalten. Der Unterschied hinsichtlich der Sauerstoifkonzentrationen wird bei höherer Sauerstoffausnutzung noch ausgeprägter. Bei einer Ausnutzung von 92% ist die (^-Konzentration in der dritten Stufe bei Verwendung eines integrierten Gassystems nahezu verdoppelt.

Betrachtet man die Sauerstoffkonzentrationen in der Abbauzone, so zeigt sich, daß bei getrennter Zufuhr von 99,5%igem Sauerstoff zur Abbauzone die O₂- Konzentration in der ersten Stufe weit unter der Einsatzgaskonzentration liegt. Bei einer Ausnutzung von 80% beträgt beispielsweise die Konzentration in der ersten Stufe nur 603%. Ein weiterer Abfall auf 20,8% erfolgt in der zweiten Stufe. Im Vergleich dazu nehmen die O₂-Konzentrationen in der Belüftungszone nicht annähernd stark ab. Dies läßt den oben diskutierten CCh-Gleichgewichtseffekt erkennen und ist darauf zurückzuführen, daß das kleine Flüssigkeitsvolumen in der Abbauzone nicht in der Lage ist, das CO2 in dem Umfang zurückzuhalten, wie es erzeugt wird.

Besteht, wie erläutert, das in die Abbauzone eingeleitete Gas mindestens teilweise aus dem die Belüftungszone verlassenden Gas, wirkt sich zwar der CO₂-Gleichgewichtseffekt ebenfalls aus, jedoch in wesentlich geringerem Maße. Wegen des großen Aufnahmevermögens der Flüssigkeit für CO2 und wegen des wesentlich größeren Sauerstoffvolumens, das durch die Belüftungszone hindurchströmt, bleiben die O₂-Konzentrationen in der Beiüftungszone im wesentlichen konstant und auf hohen Werten. Das der Abbauzone zugeführte Gas ist das gleiche wie in der dritten Stufe der Belüftungszone; seine Sauerstoffkonzentration ist verhältnismäßig hoch. Auch hier fällt die Sauerstoffkonzentration in den Stufen der Abbauzone steil ab, jedoch nicht auf den niedrigen Wert, der bei gesonderter 02-Zufuhr beobachtet wurde. Beispielsweise beträgt bei 80%iger Ausnutzung die Konzentration in der zweiten Stufe der Abbauzone bei dem integrierten System 32,2% gegenüber einem Wert von 20,8% für getrennte Sauerstoffzufuhr, was eine Verbesserung um über 50% bedeutet

Die folgende Schlußfolgerung gilt für den Fall einer 80%igen Ausnutzung; sie ist qualitativ für alle anderen in der Tabelle 1 berücksichtigten Fälle typisch: Durch Integration der Gaszufuhr erreicht das resultierende, zur Abbauzone übergehende Gas mit 87,1% O₂ in der Abbauzone höhere 0₂-Gaskonzentrationen als bei einer gesonderten Zufuhr des Gases mit 99,5% O₂. Mit anderen Worten, die Integration führt zu höheren Sauerstoffpartialdrücken in der Abbauzone trotz einer niedrigen Sauerstoffkonzentration des dieser Zone zugeführten Gases.

Der vorstehend erläuterte Vorteil hinsichtlich des Partialdruckes wird innerhalb des gesamten Bereichs der O₂-Ausnutzung von 60% bis 92% erzielt. Die Daten lassen jedoch auch erkennen, daß es nicht ratsam ist, zu versuchen, hohe Ausnutzungen in der Größenordnung von 92% in der anderen Abbauzone oder bei einem integrierten System zu erzielen, das die aerobe Abbauzone einschließt Bei einer Ausnutzung von 80% fällt die O₂-Konzentration in der zweiten Stufe der Abbauzone auf 20,8% oder näherungsweise auf den Sauerstoffgehalt von Luft wenn mit gesonderter

Sauerstoffzufuhr gearbeitet wird, sowie auf 32£%, wenn mit einer integrierten Sauerstoffzufuhr gearbeitet wird. Bei einer »2^u/oigen Ausnutzung sinkt die O₂-Konzentration an dieser Stelle bei beiden Systemen unter den Wert von Luft ab, so daß es vorteilhafter wäre, für die Belüftung der zweiten Stufe der Abbauzone Luft zu verwenden. Würde in der zweiten Stufe jedoch Luft anstelle des mit Sauerstoff angereicherten Gases benutzt würde die Erzielung einer hohen Sauerstoffausnutzung in der Abbauzone ganz von der ersten Stufe abhängen. Die O₂-Konzentration in der ersten Stufe fällt |etzt wesentlich unter den in Tabelle 1 angegebenen Wert ab. Vorzugsweise sollte eine O₂-Ausnutzung von mehr als 80% bis 85% nicht versucht werden, wenn das abgestufte Gassystem eine Überschußschlammabbauzone aufweist

Was die relative Energiewerte der Tabelle 1 anbelangt, so wurde ein Wert von 1,0 dem Energiebedarf einer dreistufigen Belüftungszone zugeordnet, bei der eine 92%ige O₂-Ausnutzung erzielt wird. Wird die Belüftungszone auf diese Weise betrieben, wird eine ausgezeichnete Wirtschaftlichkeit erzielt. Dies ergibt sich aus dem praktischen Betrieb des mit Gleichstrom arbeitenden Stufenbelüftungssystems nach den F i g. 1 und 5 bei Verwendung von städtischem Abwasser als BSB-haltigem Ausgangsstoff. Vergleicht man den Energieverbrauch in der Abbauzone für den entsprechenden Fall, das heißt gesonderte O₂-Zufuhr und 92% ige O₂-Ausnutzung, so zeigt sich, daß der relative Energieverbrauch in der Abbauzone den 14,6fachen Wert des Energieverbrauchs in der Belüftungszone hat. Dies läßt drastisch den ungünstigen Einfluß des sehr niedrigen O₂-Partialdrucks (9% O₂) in der zweiten Stufe erkennen. Im Vergleich dazu erfordert das integrierte Sauerstoffsystem bei einem Betrieb mit 92%iger Ausnutzung nur die 0,7fache relative Energie in der Belüftungszone und nur die 4,1 fache relative Energie in der Abbauzone.

Aus der Tabelle 2 ergibt sich die Energieeinsparung, die mit der integrierten O₂-Zufuhr für alle in der Tabelle 1 angegebenen Sauerstoffausnut^ungen erzielt wird.

Tabelle 2

0/0O2
Absorption

Relative
Energie bei
gesonderter
02-Zufuhr

Relative
Energie bei
integrierter
02-Zufuhr

% Energieeinsparung

60%

70%

80%

92%

2,0

2,4

3,4

15,6

1,7
1,9
2,3
4,8

17%
23%
32%
69%

Auch durch diese Werte wird die überraschende Wirtschaftlichkeit des integrierten Systems unterstrichen. Bei gesonderter Zufuhr von 99,5% O₂ zu der Belüftungszone und der Abbauzone beträgt der relative Ges.?mtenergiewert 15,6. Wird dagegen 99,5%iger Sauerstoff nur der Belüftungszone zugeführt, wird die relative Gesamtenergie um 69% auf 4,8 verringert, obwohl die Reinheit des der Abbauzone zugeführten Gases nur 85,7% O₂ beträgt.

Das der Abbauzone zugeführte Gas enthält vorzugsweise mindestens 80% Sauerstoff. Mindestens 70% des Sauerstoffs des ersten Gases werden vorzugsweise in der Belüftungszone und der Abbauzone verbraucht.

Aus Tabelle 1 ist zu erkennen, daß das aus der Abbauzone abgeführte dritte Gas mindestens 21% Sauerstoff enthalten muß. Andernfalls wird der Energiebedarf übermäßig hoch, der für eine ständige Umwälzung des einen Mediums gegenüber dem anderen in dieser Zone erforderlich ist, um den ι ο notwendigen Stoffaustausch von Sauerstoff aus dem Belüftungsgas zu erzielen.

Wie oben ausgeführt, sollte das der Belüftungszone zugeleitete Einsatzgas (das erste Gas) mindestens 60 Vol.-% und vorzugsweise mindestens 90 Vol.-% Sauerstoff enthalten. Die Tabelle Ί geht von einer Sauerstoffreinheit des Einsatzgases von 99,5% aus. Wird die Reinheit des zugeführten Sauerstoffs wesentlich verringert, beginnt der Einfluß des Stoffaustauschs des den Sauerstoff verdünnenden Stickstoffs, der zusammen mit dem Einsatzgas eintritt (unter der Annahme, daß es sich bei diesem Gas um ein O2-N2-Gemisch handelt), den Einfluß von Stickstoff und Kohlendioxyd zu überdecken, die von dem Flüssigkeitsschlammgemisch während der Belüftung abgegeben werden. Eine Verminderung der Sauerstoffreinheit des Einsatzgases verringert infolgedessen die relativen Vorteile der integrierten Sauerstoffzufuhr gegenüber einer Anordnung, bei der der Belüftungszone und der Abbauzone getrennt Sauerstoff zugeführt wird. Da ferner eine verringerte Sauerstoffreinheit des Einsatzgases zu einer Absenkung des Sauerstoffpartialdrucks innerhalb des Systems führt, ergibt sich aus dem den Daten in Tabelle 1 zu entnehmenden Trend, daß die untere Grenze von 21% für den Sauerstoffgehall des Abgases bei niedrigen Sauerstoffabsorptionswerten erreicht wird, wenn die Sauerstoffreinheit des der Belüftungszone zugeführten Einsatzgases vermindert wird. Beispielsweise folgt aus Tabelle 1, daß bei der unteren Grenze von 21% Sauerstoff für das Abgas der Abbauzone der 02-Absorptionswert ungefähr 85% basierend auf einem Einsatzgas für die Belüftungszone mit 99,5% Sauerstoff nicht überschreiten kann. Enthält das Einsatzgas jedoch 80% Sauerstoff, kann der 02-Absorptionswert bei der unteren Grenze von 21% Sauerstoff für das Abgas nur ungefähr 75% betragen. Die Abbauzone ist gegenüber der Einsatzgasreinheit wesentlich empfindlicher als die Belüftungszone, weil die Entwicklung von in den Gasraum gelangenden Verunreinigungen ausgeprägter ist. Infolgedessen muß das der Belüftungszone zugeführte Gas mindestens 60% Sauerstoff enthalten, um einen brauchbaren 02-Absorptionswert ohne übermäßigen Energieverbrauch zu erzielen.

Iült/u 4 Bliilt Zeichnungen

Claims (9)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Behandeln von Abwasser mit biologischem Sauerstoffbedarf, bei dem das Abwasser, ein belebter Schlamm und ein erstes, im Verhältnis zu Luft einen größeren Anteil an Sauerstoff aufweisendes Gas in das Einlaßende einer Belüftungszone eingeleitet werden, in der das in dieser Zone vorhandene Gas und der abwasserhaltige belebte Schlamm gemischt und unter Aufrechterhaltung eines Gehaltes des Gemisches an gelöstem Sauerstoff von mehr als 0,5 ppm eines der beiden Medien ständig gegenüber dem anderen umgewälzt wird, bei dem ferner zwischen oder nach der Belüftung in der Belüftungszone geklärte Flüssigkeit von dem Gemisch abgetrennt und abgeführt wird, ein größerer Teil des verbleibenden, mit belebtem Schlamm angereicherten Gemisches zur Belüftungszone zurückgeleitet wird, das nicht zurückgeleitete, mit belebtem Schlamm angereicherte Gemisch und das nicht verbrauchte sauerstoffhaltige Gas aus der Belüftungszone freigesetzt werden, das nicht zurückgeleitete, mit belebtem Schlamm angereicherte Gemisch in eine Abbauzone eingeleitet wird, in der das mit belebtem Schlamm angereicherte Gemisch und ein zweites Gas, dessen Sauerstoffkonzentration mindestens gleich dem 0,7 fachen der Sauerstoffkonzentration des in die Belüftungszone eingeleiteten ersten Gases ist, gemischt und eines der beiden Medien während einer Flüssigkeit-Feststoff-Kontaktdauer von mindestens 96 Stunden ständig gegenüber dem anderen umgewälzt wird, und bei dem dei Schlammrückstand der Abbauzone als Abschlamm beseitigt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das in die Abbauzone eingeleitete zweite Gas mindestens teilweise aus dem die Belüftungszone verlassenden, nicht verbrauchten sauerstoffhaliigen Gas besteht sowie daß die Betriebsbedingungen derart eingestellt werden, daß aus der Abbauzone ein verbrauchtes Gas mit ßinem Sauerstoffgehalt von mindestens 21 Vol.-% abgegeben wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der auf das Volumen bezogene Sauerstoffgehalt des zweiten Gases auf mindestens das 0,80fache des Sauerstoffgehaltes des ersten Gases eingestellt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das in die Belüftungszone eingeleitete Gas mindestens 60 VoL-% Sauerstoff enthält.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens 85 Gew.-% (auf Trockenbasis) des belebten Schlammes des mit Schlamm angereicherten Gemisches zur Belüftungszone zurückgeführt werden.

5 Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Gehalt des aus der Abbauzone abgeführten Abschlamms an flüchtigen Schwebstoffen auf weniger als dem 0,7fachen des Gehaltes des konzentrierten belebten Schlammes an flüchtigem suspendiertem Schlamm gehalten wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das nicht zurückgeleitete, mit Schlamm angereicherte Gemisch in einen ersten von zwei parallelgeschalteten Abschnitten der Abbauzone eingebracht wird und gleichzeitig damit nicht zurückgeleitetes, mit Schlamm angereichertes Gemisch, das zuvor in den zweiten Abschnitt eingebracht worden war und das zweite Gas innerhalb des zweiten Abschnittes miteinander gemischt werden, wobei eines der beiden Medien ständig gegenüber dem anderen umgewälzt wird, worauf der Abschlammrückstand des zweiten Abschnittes entleert und die Verfahrensschritte in der umgekehrten Reihenfolge der Abschnitte wiederholt werden.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein weiterer Teil des zweiten Gases in den ersten Abschnitt eingeleitet wird, während dieser Abschnitt mit dem nicht zurückgeleiteten, mit Schlamm angereicherten Gemisch beladen wird, und daß dieser weitere Teil des zweiten Gases und das mit Schlamm angereicherte Gemisch miteinander vermischt werden und eines der beiden Medien in dem ersten Abschnitt ständig gegen das andere umgewälzt wird, während der erste Abschnitt beladen wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß Flüssigkeit und Gas im Gleichstrom durch eine Abbauzone mit mehreren aufeinanderfolgenden Stufen hindurchgeleitet und dort gemischt und ständig gegeneinander umgewälzt werden.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein. Teil des Abschlammrückstandes der Abbauzonc entwässert und zur ersten Stufe der Abbauzone zurückgeleitet wird.