DE2243861A1

DE2243861A1 - Biological sewage treatment - using pressurized mixing of raw sewage with activated sludge and air followed by expansion

Info

Publication number: DE2243861A1
Application number: DE2243861A
Authority: DE
Inventors: Ludwig Dipl Ing Dr Tech Csepai
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1972-09-07
Filing date: 1972-09-07
Publication date: 1974-03-14

Abstract

The activated sludge remains in the pressure vessel and is reused. At the start of the treatment cycle it is floating on a thin base layer of purified water left from a previous cycle above the drainage floor of the pressure vessel. The sewage after a preliminary sedimentation period is fed into the top of the pressure vessel and air under pressure injected at the same time. A floating stirrer assembly on top of the live sludge is then used to make an intimate mixture of all three components. A pressure relief valve is then opened at the top of the vessel and the mixture expands rapidly separating purified water from the mixture into the base part of the vessel whence it is drained through the floor grating, some sludge perhaps being extracted with it. Simple compact high efficiency plant esp. for apartment blocks etc.

Description

Verfahren zur biologischen Reinigung von Abwasser Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur biologischen Reinigung von Abwasser, bei welchem das Abwasser mit dem Belebtschlamm und Luft unter Druck innig gemischt und das Xlarwasser vom Schlamm getrennt wird. Das Verfahren kann auf Jede Art von Abwasser angewandt werden, z.B. auf kommunales Abwasser, Abwasser der chemischen und biochemischen Industrieanlagen od. dgl. Process for the biological purification of waste water The invention relates to a process for the biological purification of waste water, in which the waste water intimately mixed with the activated sludge and air under pressure and the Xlarwasser from Sludge is separated. The process can be applied to any type of wastewater E.g. on municipal wastewater, wastewater from chemical and biochemical industrial plants or the like

Die Reinigung insbesondere von kommunalen Abwässern mittels eines Relebtschlammes ist seit langem bekannt. The cleaning of municipal wastewater in particular by means of a Relebt sludge has been known for a long time.

Ihren Vorteilen, die vor allem in einer hohen Reinheit des Klarwassers liegen, stehen als Nachteile vor allem der geringe Wirkungsgrad, der bei der notwendigen Belüftung des Abwassers erzielt wird und damit im Zusammenhang ein unerwünscht hoher Raum- und Energiebedarf gegenüber. Zur Behebung dieser Nachteile hat man sich in Jüngster Zeit daran erinnert, daß eine Gasabsorption sehr viel schneller und wirksamer gelingt, wenn sie unter Druck ausgeführt wird.Their advantages, which are mainly in the high purity of the Clear water The main disadvantages are the low level of efficiency required for the Aeration of the wastewater is achieved and thus an undesirably high level Space and energy requirements compared. To remedy these disadvantages, one has to go to Recently remembered that gas absorption is much faster and more effective succeeds if it is carried out under pressure.

Dies ergibt sich allein schon aus den Sättigungsverten, wobei beispielsweise für Sauerstoff in Wasser der Sättigungswert bei 4,5 atü fünfmal so hoch liegt wie bei Normaldruck. Es wurden deshalb zahlreiche Vorschläge gemacht, den zur Durchfiihrung der biologischen Reaktionen erforderlichen Sauerstoff dem Abwasser unter Druck zuzuführen, wobei auf der Gasseite alle Möglichkeiten von reinem Sauerstoff über eine sauerstotfangereicherte Luft bis zur atmosphärischen Luft in Betracht gezogen wurden, während auf der Wasserseite ungereinigtes Abwasser, am Rechen von großen Feststoffen befreites Abwasser, vorgeklärtes Abwasser jeweils mit und ohne Belebt schlammz;us atz genannt wurden. Durch die Anwendung von Druck bei der Belüftung wurde vor allem in Jenen Fällen, in denen der Belebtschlaa im au belüftenden Abwasser bereits vorhanden war, ein Fortschritt erzielt.This is already evident from the saturation values, where for example for oxygen in water the saturation value is 4.5 times as high as at normal pressure. Numerous suggestions have therefore been made regarding implementation to supply the oxygen required for biological reactions to the wastewater under pressure, whereby on the gas side all possibilities of pure oxygen over an oxygen-enriched one Air to atmospheric air have been considered while on the water side Untreated wastewater, wastewater freed from large solids on the rake, pre-treated Wastewater with and without activated sludge; us atz were mentioned. Through the application of pressure in ventilation was especially in those cases in which the animate sleep was already present in the aeration wastewater, progress was made.

Der zunächst nach Durchführung der biologischen Reaktion zum überwiegenden Teil absinkende Schlamm mußte aber in Nachklärbecken von dem Klärwasser getrennt werden. Weil nun die biologische Reaktion sehr rasch verlief, während die Absetzgeschwindigkeit des Schlammes nicht gesteigert werden konnte, wurden zu einem bestimmten Reaktionabehälter mehr und größere Nachklärbecken benötigt, so daß der zunächst erzielte Raum- und Zeitvorteil wiederum verloren ging.First of all, after the biological reaction has been carried out, for the most part Partly sinking sludge had to be separated from the sewage water in a secondary clarifier will. Because now the biological reaction was very rapid, while the sedimentation rate of the sludge could not be increased, became a certain reaction tank more and larger clarifier needed, so that the initially achieved space and Time advantage was lost again.

Hier setzt die Erfindung ein, die es sich zur Aufgabe gestellt hat, neben den auf der Hand liegenden Vorteilen der 3lüftung unter Druck im Reaktionsbehälter auch noch zusätzlich eine Verdichtung des Relebtschlammes zu erzwingen, so daß aus diesem Elarwasser abgezogen werden kann und der gesamte Belebtschlamm im Behälter verbleibt. This is where the invention comes in, which has set itself the task of in addition to the obvious advantages of ventilation under pressure in the reaction vessel also to force a compaction of the Relebt sludge, so that can be withdrawn from this Elarwasser and the entire activated sludge in Container remains.

Das erfindungsgemäße Verfahren besteht im wesentlichen darin, daß zu dem in einem Druckbehälter befindlichen Belebtschlamm das in an sich bekannter Weise vorgeklärte Abwasser und Druckluft hinzugefügt, das Gemisch gerührt, plötzlich ent spannt und das Klärwasser sowie getrennt davon gegebenenfalls ein Teil des Belebtschlammes aus dom Druckbehälter abgezogen wird. The inventive method consists essentially in that to the activated sludge in a pressure vessel the one known per se Way pre-clarified sewage and compressed air added, the mixture stirred, suddenly relaxed and the sewage water and, separately, part of the activated sludge is withdrawn from the pressure vessel.

Auf diese Weise werden neben den bekannten Vorteilen der Biooxydation des Abwassers unter Druck auch noch die Vorteile einer außerordentlichen Raum- und Zeitersparnis durch den Wegfall großer Nachklärbecken erzielt. In this way, besides the well-known advantages of bio-oxidation the wastewater under pressure also has the advantages of an extraordinary space and Time savings achieved by eliminating large secondary clarifiers.

Die Entfernung des Klarwassers aus dem Druckbehälter kann im Freispiegelgefälle oder auch in der Weise erfolgen, daß der Behälter zu diesem Zweck unter Druck gesetzt wird. The clear water can be removed from the pressure vessel in the gravity gradient or in such a way that the container is pressurized for this purpose will.

Bei einer Ausführungsform wird der durch den Sauerstoffverbrauch der Biooxydation entstehende Druckabfall laufend ergänzt, so daß auch während des Mischvorganges, gegebenenfalls bis zur Beendigung der Bioreaktion, i#uit #i#gefübrt wird. Dabei kann das Ende der Bioreaktion leicht dadurch erkannt werden, daß im Behälter kein Druckabfall mehr eintritt. In one embodiment, this is due to the consumption of oxygen the bio-oxidation resulting pressure drop continuously replenished, so that even during the Mixing process, if necessary until the end of the bioreaction, i # uit # i # gefübrt will. The end of the bioreaction can easily be recognized by the fact that im Container no more pressure drop occurs.

Die Wirkung des Verfahrens wird weiterhin unterstützt, wenn gemäß einer weiteren Ausführungsform mit einem Belebtschlamm gearbeitet wird, der zufolge seines Eigenge#wichtes im Abwasser aufschwimmt0 Vorteilhaft wird die Erfindung in einer Vorrichtung ausgeführt, die sich dadurch auszeichnet, daß sie aus einem Druckbehälter besteht, der als gemeinsamer Misch-, Äbscheide- und Nachklärraum ausgebildet ist, In der Zeichnung ist ein Beispiel eines solchen Druckbehälters im Schnitt schematisch dargestellt, wobei die Belebtschlammschicht und die Klarwasserschicht nach der plötzlichen Druckentlastung veranschaulicht sind. The effect of the procedure is further supported if in accordance with Another embodiment is worked with an activated sludge, according to which its own weight floats in the wastewater0 The invention is advantageous in executed a device, which is characterized in that it consists of a pressure vessel exists, which is designed as a common mixing, separation and clarification room, In the drawing, an example of such a pressure vessel is shown schematically in section shown, with the activated sludge layer and the clear water layer after sudden Depressurization is illustrated.

Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen verfahrens befindet sich unter Bezugnahme auf die Zeichnung im Druckbehälter 1 die Belebtschlammschicht 2 mit ihrer unteren Schichtfläche in einem kurzen Sicherheitsabstand über der Ablaufrose 3 der Ablaufleitung 4 für das Klärwasser aus dem vorhergehenden Arbeitszyklus. When carrying out the method according to the invention is located with reference to the drawing in the pressure vessel 1, the activated sludge layer 2 with its lower layer surface at a short safety distance above the drainage rose 3 of the discharge line 4 for the sewage water from the previous work cycle.

Von Hand, vorteilhafterweise jedoch von einer mit ihren Einzelheiten nicht zur Erfindung gehörigen Programmsteuerung, die im Verfahrens zyklus alle erforderlichen Steuerungen in ihrer Reihenfolge vornimmt, wird nun eine bestimmte Menge vorgeklärten Abwassers durch die Einlaßleitung 5 zufließen gelassen, wobei gleichzeitig oder anschließend durch Leitung 6 Preßluft bis zu einer gewünschten und geregelten Druckhöhe in den Behälter 1 gedrückt wird. Selbstverständlich können das Abwasser und die Luft oder ein anderes sauerstoffhaltiges Gas auch durch eine gemeinsame Leitung zugeführt werden. By hand, but advantageously by someone with their details program control not belonging to the invention, all of which are required in the process cycle Controls in their order, a certain amount is now pre-clarified Waste water allowed to flow through the inlet line 5, with or simultaneously then compressed air through line 6 up to a desired and controlled pressure level is pressed into the container 1. Of course, the sewage and the Air or another oxygen-containing gas also through a common line are fed.

Mit Beginn der Einspeisung von Wasser und Luft oder auch zu einem späteren Zeitpunkt, z.B. nach Beendigung der Einspei sung, wird der auf der Oberfläche der Belebtschlammschicht schwimmende Oberflächenmischer 9 oder irgendeine andere Vorrichtung zur Intensivmischung des Reaktionsgemisches in Betrieb gesetzt, wobei der Druck im Behälter wegen des Sauerstoffverbrauches durch die Bioreaktion absinken kann, soferne er nicht durch weiteres Einpressen von Luft auf seinem Niveau gehalten wird. With the start of the supply of water and air or also to one at a later point in time, e.g. after the end of the feed, the on the surface floating surface mixers 9 of the activated sludge layer or any other Device for intensive mixing of the reaction mixture put into operation, wherein the pressure in the container drops because of the oxygen consumption by the bioreaction can, as long as it is not kept at its level by further forcing in air will.

Ziel der innigen Durchmischung ist dabei nicht eine Schaumbildung, zu der es selbstverständlich kommt, sondern vielmehr eine rasche Erreichung der Sättigung bzw. Ubersättigung des Abwassers mit Sauerstoff und eine weitgehende Dispergierung des Schlammes in dem sauerstoffreichen Abwasser, wodurch ein rascher Ablauf der Bioreaktion gewährleistet ist, so daß die Mischungsdauer in der Größenordnung von Minuten liegt. Eine präzise Angabe ist nicht möglich, weil diese Zeitspanne außer von Apparaturkonstanten auch von der R#hrgeschwindigkeit, dem Schlaii#rn-Abwasser-Verhältnis, dem Druck im Behälter, der SchlAmmaktivität, der Abwasserqualität u.a.m. abhängig ist. Durch diese Faktoren läßt sich die Mischungsdauer aber auch beeinflussen, wobei gewöhnlich Zeiten zwischen 2 und 10 Minuten gewählt werden. The aim of intimate mixing is not foam formation, which comes naturally, but rather a rapid achievement of the Saturation or supersaturation of the wastewater with oxygen and extensive dispersion of the sludge in the oxygen-rich wastewater, causing a rapid drainage of the Bioreaction is guaranteed, so that the mixing time is on the order of magnitude from Minutes. A precise specification is not possible because this time span except of apparatus constants also of the stirring speed, the hose-wastewater ratio, the pressure in the tank, the sludge activity, the wastewater quality, etc. is. The mixing time can also be influenced by these factors, whereby times between 2 and 10 minutes are usually chosen.

Eine Beruhigungsphase nach Beendigung der Nischphase kann besonders dann von Vorteil sein, wenn mit einem Belebtschlamm gearbeitet wird, der im Abwasser von selbst aufschwimmt und der deshalb bevorzugt wird. Diese Beruhigungsphase oder Stehzeit kann zwischen einigen Sekunden und mehreren Minuten betragen und dient dem Zweck, eine lockere Vereinigung der Schlammflocken zu größeren wolkigen Gebilden zu ermöglichen. A calming phase after the end of the niche phase can be special then be of advantage when working with activated sludge that is in the wastewater floats by itself and is therefore preferred. This calming phase or Standing time can be between a few seconds and several minutes and is used the purpose of a loose union of the mud flakes to form larger, cloudy formations to enable.

Anschließend wird der Behälter plötzlich durch die Leitung 7 von seinem Druck entlastet, wodurch sich an sämtlichen Schlammflocken Mikrogasblasen bilden, welche die Flocken zum Aufschwimmen bringen und fast augenblicklich zu einer gut zusammenhaltenden Schicht 2 vereinen, die auf dem Xlarwasser schwimmt. Then the container is suddenly through the line 7 of its pressure is relieved, which causes microbubbles to form on all sludge flakes which make the flakes float and almost instantly become one combine well-cohesive layer 2, which floats on the Xlarwasser.

Unter Absenken der Schlammschicht wird nun das Klarwasser durch die Ablaufleitung 4 so langsam abgelassen, daß möglichst keine, die Schlammschicht störende Turbulenz eintritt. With lowering of the sludge layer, the clear water is now through the Drain line 4 drained so slowly that as little as possible disturbing the sludge layer Turbulence occurs.

Da sich der Belebtschlamm im Verlaufe der Bioreaktion vermehrt, muß ein Teil davon gelegentlich abgelassen werden, wozu eine Abflußleitung 8 am Behälter 1 vorgesehen sein kann. Since the activated sludge increases in the course of the bioreaction, must a part of it are occasionally drained, including a drain line 8 on the container 1 can be provided.

Eine besondere Ausführungsform besteht darin, daß im Behälter 1 während des gesamten Misch- und Absetzvorganges unter dem gewünschten Druck eine Luftströmung aufrecht erhalten wird. Zu diesem Zweck weist die AbluStleitung 7 eine Einrichtung zur momentanen Entspannung, zcBe eine Klappe 9, und ein Reduzierventil auf, welch letzteres auf den für der Behälter vorgesehenen Druck eingestellt ist und das Durchströmen von Luft solange gestattet, bis der Druck durch Off nen der Klappe momentan zusammenbricht. A special embodiment is that in the container 1 during of the entire mixing and settling process an air flow under the desired pressure is maintained. For this purpose, the discharge line 7 has a device for momentary relaxation, e.g. a flap 9, and a reducing valve on which latter is set to the pressure intended for the container and the flow of air is allowed until the pressure is reduced by the opening Flap collapses momentarily.

Mit Vorteil wird das erfindungsgemäße Verfahren in wenigstens zwei Druckbehältern ausgeübt, die abwechselnd mit Abwasser beaufschlagt werden. The method according to the invention is advantageously carried out in at least two Pressure vessels exercised, which are alternately charged with wastewater.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung, die im Gegensatz zu vorbekannten Vorrichtungen als Einbeckenanlage bezeichnet werden kann, entfallen die Anlage- und Betriebskosten für das Rückpumpen des Schlammes und es ergibt sich durch diese technische Vereinfachung eine zusätzliche Betriebssicherheit. In the device according to the invention, which in contrast to previously known Devices can be referred to as a single-pool system, the system and operating costs for pumping back the sludge and it arises from these technical simplification an additional operational security.

Hervorzuheben ist ferner der hohe Wirkungsgrad hinsichij lich der Sauerstoffaufnahme durch den Belebtschlamm, der für die erfindungsgemäße, intermittierend betriebene Einbeckenanlage höher liegt als für vorbekannte betriebene Anlagen, weil bei letzteren in der überaus kurzen, nur Minuten dauernden Reaktionszeit wegen der Wirbelbildungen im Reaktionsgemisch ein größerer Prozentsatz an Sciilammteilchen aus der Reaktionszone abgeführt wird, ehe er mit hochprozentig sauerstoffbeladenem Abwasser in innige Berührung kommen konnte. Bei der erfindungsgemäßen intermittierenden Arbeitsweise liegen diese Verhältnisse gunstiger, woraus sich der höhere Wirkungsgrad ergibt. Also to be emphasized is the high efficiency in terms of the Oxygen uptake by the activated sludge, which is necessary for the inventive, intermittent operated single-pool system is higher than for previously known operated systems because in the case of the latter in the extremely short reaction time, which lasts only minutes, because of the Vortex formation in the reaction mixture results in a larger percentage of sciil lamb particles is discharged from the reaction zone before it is highly oxygen-laden Wastewater could come into intimate contact. In the intermittent according to the invention Working method, these conditions are more favorable, from which the higher degree of efficiency results.

Patentansprüche: Patent claims:

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e: 1. Process for biological cleaning of wastewater, in which the wastewater with the activated sludge and air under pressure intimately mixed and the Rlamrasser is separated from the mud, characterized by that to the activated sludge located in a pressure vessel the in itself known Way pre-clarified sewage and compressed air added, the mixture stirred, suddenly relaxed and the Elarnzasser as well as separately from it, if necessary, a Deil of the activated sludge is withdrawn from the pressure vessel.

2. The method according to claim 1, characterized in that also during the mixing process air is supplied.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that working with an activated sludge floating on the wastewater.

4. Device for carrying out the method according to claim 1 or 2 with a pressure vessel, characterized in that the pressure vessel as common mixing, separation and final clarification room is formed.

L e r s e i t e