DE2321725B2 - Verfahren zum behandeln von abwasser - Google Patents
Verfahren zum behandeln von abwasserInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Behandeln
von Abwasser durch Begasen eines Gemisches von Abwasser und belebtem Schlamm in zwei aufeinanderfolgenden
geschlossenen Begasungszonen unter Zuführung von wenigstens 50 Volumenprozente Sauerstoff
enthaltendem Gas in jede Begasungszone und innigem Mischen des Abwassers, des Schlammes und des
oxydierenden Gases in beiden Begasungszonen, bei dem in der ersten Begasungszone der GelK.lt an flüchtigen
suspendierten Feststoffen bei wenigstens 2000 mg/1 gehalten wird, die gesamte Verweilzeit der Flüssigkeit
in der ersten Begasungszone bei höchstens 180 Minuten und in der zweiten Begasungszone bei nicht mehr als
240 Minuten gehalten wird, und bei dem der aus dem aus der zweiten Begasungszone als gereinigtes Endprodukt
abfließenden Wasser sich absetzende Schlamm zurückgeführt und aus der letzten Begasungszone ein
wenigstens 20 Volumenprozent Sauerstoff enthaltendes Gas abgezogen wird.
Ein derartiges Verfahren ist nach der DT-OS 20 32 480 bekannt. Bei diesem bekannten Verfahren
würde durch Zugabe chemischer Fällungsmittel zwar ein Ausfällen unlöslicher Phosphate erzielt, jedoch
würde diese Zugabe zu einer starkein Erhöhung des anorganischen Anteils des gemischten Schlammes
führen. Infolge des so verringerten organischen Anteils des Schlammes würde jedoch die Reinigungswirkung in
bezug auf die organischen Stoffe verringert. Hinzu kommt, daß die unvermeidbare starke Anreicherung der
Fällungsmittel für die Phosphate bei dem bekannten Verfahren die erwünschten Flockungüwirkungen verringern
würde, so daß dadurch eine Erhöhung des Feststoffgehaltes und der Trübung im Ablauf der
Kläranlage einträte. Zudem ist bei dem bekannten Verfahren eine gleichzeitige Entfernung von Stickstoff
enthaltenden Verunreinigungen praktisch nicht möglich.
Aufgabe der Erfindung ist es, dieses bekannte Verfahren derart weiterzubilden, daß eine weitergehende
Entfernung der Phosphate erreicht, zugleich die Reinigungswirkung in bezug auf organische Verunreinigungen
gewahrt und eine Entfernung von Stickstoff enthaltenden Verunreinigungen ermöglicht wird.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die aus der ersten Begasungszone abfließende Flüssigkeit vor der
Zuführung zu der zweiten Begasungszone in eine Absetzzone eingeleitet wird, aus welcher der sich
absetzende Schlamm wenigstens teilweise in die erste Begasungszone zurückgeführt wird, daß der aus der
zweiten Begasungszone abfließenden Flüssigkeit sich absetzende Schlamm wenigstens teilweise in die zweite
Begasungszone zurückgeführt wird, daß dem Gemisch in der ersten Begasungszone zum Ausfällen von
Phosphor enthaltenden Verunreinigungen Eisen(III)- f'5
chiorid oder Aluminiumsulfat in solchen Mengen zugesetzt wird, daß das molare Verhältnis des den
PhosDhor ausfällenden Kations zu den Phosphor enthaltenden Verunreinigungen hei 1,2 : I bis 1,8 : 1
gehalten wird, daß das Verhältnis von Nährstoffen zur Biomasse in der eisten Begasungszone bei 0,8 bis 2,5 kg
BSB, je Tag und kg flüchtige suspendierte Feststoffe und die >;esamte zum Mischen und Rezirkulieren der
Flüssigkeit aufgewendete Energie in dem Endabschnitt der ersten Begasungszonc bei einer Vcrwcilzeil der
Flüssigkeit von wenigstens 10 Minuten in diesem Abschnitt bei nicht mehr als 79 PS je 1000 m1 der
Flüssigkeit gehalten wird, wobei der Anieil der Energie
zum Erzeugen von Scherkräften in diesem Endabschnitt 66 PS je 1000 mJ der Flüssigkeit nicht überschreitet, und
in diesem Endabschnitt die Konzentraiion an gelöstem
Sauerstoff bei wenigstens 2 mg/1 gehalten wird, daß der pH-Wert der Flüssigkeit in der ersten Begasungszone
bei 5,5 bis 7,0 gehalten wird, daß der zweiten Begasungszone eine Flüssigkeit, die wenigstens 25 mg/1
BSB5 enthält, und Phosphor ausfällende Kationen in solcher Menge zugeführt werden, daß in der zweiten
Begasungszone das Gewichtsverhältnis der chemischen Feststoffe zu den Gesamtfeststoffen bei wenigstens
0,05 : 1 liegt, daß in der zweiten Begasungszone das Verhältnis von Nährstoffen zur Biomasse bei 0,15 bis
0,8 kg BSB5 je Tag und kg flüchtige suspendierte Feststoffe gehalten wird, wobei das Verhältnis des
Verhältnisses von Nährstoffen zur Biomasse in der ersten Begasungszone zu diesem Verhältnis in der
zweiten Begasungszone bei wenigstens 2 : 1 gehalten wird, daß die gesamte zum Mischen und Rezirkulieren
der Flüssigkeit aufgewendete Energie in demjenigen Abschnitt der zweiten Begasungszone, wo die Flüssigkeit
eingeführt wird, bei einer Verweilzeit der Flüssigkeit in diesem Abschnitt von wenigstens 10
Minuten bei nicht mehr als 79 PS je 1000 m3 der eingeführten Flüssigkeit gehalten wird, wobei der Anteil
der Energie zum Erzeugen von Scherkräften in diesem Abschnitt 66 PS je 1000 m3 der Flüssigkeit nicht
überschreitet, daß die gesamte zum Mischen und Rezirkulieren der Flüssigkeit aufgewendete Energie in
dem Endabschnitt der zweiten Begasungszone bei einer Verweilzeit der Flüssigkeit von wenigstens 10 Minuten
in diesem Abschnitt bei nicht mehr als 66 PS je 1000 m3 der Flüssigkeit gehalten wird, wobei der Anteil der
Energie zum Erzeugen von Scherkräften in diesem Abschnitt 53 PS je 1000 m3 der Flüssigkeit nicht
überschreitet, und daß ferner der pH-Wert in der zweiten Begasungszone bei 5,5 bis 7,0 und der Gehalt an
gelöstem Sauerstoff in dem Endabschnitt der zweiten Begasungszone bei wenigstens 2 mg/1 gehalten wird.
Bei einer vorteilhaften Ausführung dieses Verfahrens wird die Phosphor ausfällende Verbindung im Endabschnitt
der ersten Begasungszone in die Flüssigkeit eingeführt.
Eine zusätzlich Phosphor ausfällende Verbindung kann auch in die zweite Begasungszone eingeführt
werden.
Zweckmäßig ist es, zum Mischen und Rezirkulieren der Flüssigkeit in dem Eingangsabschnitt der erster
Begasungszone eine Gesamtenergie aufzuwenden, die 137 PS je 1000 m3 der Flüssigkeit nicht überschreitet.
Es ist ferner angebracht, die im Endabschnitt dei ersten Begasungszone zum Mischen und Rezirkulierer
der Flüssigkeit aufgewendete Energie bei nicht mehr ah 66 PS je 1000 m3 der Flüssigkeit zu halten, wobei dei
Anteil der Energie zum Erzeugen von Scherkräfter 55 PS je 1000 m3der Flüssigkeit nicht überschreitet.
Der pH-Wert der Flüssigkeit in der ersten und in dei
zweiten Begasungszone kann insbesondere bei 6,0 bi:
6,7 gehalten werden.
In mamchen Fällen ist es zweckmäßig, daß die Flüssigkeit in jeder Begasungszone in mehreren.
Unterzonen gemischt und rezirkuliert wird, wobei das Gas und die Flüssigkeit gesondert im Gleichstrom von
einer Unterzone in die nächste geführt werden, und wobei die Phosphor ausfällende Verbindung in die am
weitesten stromabwärts befindliche Unterzone der ersten Begasungszone eingeführt wird.
Will man Abwasser behandeln, das zusätzlich ι ο stickstoffhaltige Verunreinigungen enthält, so wird das
Verhältnis von Nährstoffen zur Biomasse in der ersten Begasungszone bei weniger als 1,5 kg BSB5 je Tag und
kg flüchtige suspendierte Feststoffe gehalten, der Gehalt der aus der ersten Begasungszone abgezogenen
Flüssigkeit an BSEI5 bei weniger als 100 mg/1 gehalten, das Verhältnis von Nährstoffen zur Biomasse in der
zweiten Begasungszone bei weniger als 0,5 kg BSB5 je Tag und kg flüchtige suspendierte Feststoffe gehalten,
und in der zweiten Begasungszone ein Gehalt an flüchtigen suspendierten Feststoffen aufrechterhalten,
die 2 bis 40% Stickstoff verbrauchende Mikroorganismen, 60 bis 98% Kohlenstoff verbrauchende Mikroorganismen
und zusätzlich nicht lebende Stoffe enthalten.
Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens
haben Versuche gezeigt, daß nach dem erfindungsgemäßeiii Verfahren praktisch alle Verunreinigungen
aus dem Abwasser entfernt werden können, und zwar in Behältern, deren Gesamtinhalt nicht größer
ist als der Inhalt von Behältern, in welchen unter Verwendung von Sauerstoff hoher Reinheit gearbeitet
wird, aber ohne Entfernung des Phosphors.
Die Zeichnungen erläutern einige Ausführungsformen der Erfindung.
Es zeigt
Fig. 1 im Schnitt eine Vorrichtung zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, wobei in der ersten
und in der zweiten Begasungszone jeweils eine einzige Zone zum Inberührungbringen von Gas und Flüssigkeit
vorgesehen ist, und wobei eine gleichmäßige Durchströmung der Flüssigkeit von dem Einlaß bis zum Auslaß
stattfindet,
Fig.2 im Schnitt eine andere Vorrichtung zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei
welcher die erste und die zweite Begasungszone jeweils mehrere getrennte Unterzonen enthalten, welche ein
stufenweises Inberührungbringen von Gas und Flüssigkeit ermöglichen.
In der ersten Begasungszone wird die Flüssigkeit vorzugsweise stufenweise durch mehrere Unterzonen so
durchgeführt. Die erste Begasungszone kann aber auch eine nichtuntcrleiltc Kammer sein, in welcher Flüssigkeit
vollständig gemischt wird.
In dem ersten Verfahrensschritt wird wenigstens ein größerer Anteil, lypischcrwcise 80% für städtisches ys
Abwasser bei Auiiführungsformen mit einem hohen Verhältnis von Nilhrstoffen zur Biomasse des Sauerstoffbedarfes
entfernt, der auf den kohlenstoffhaltigen Nährstoffen beruht, die durch die übliche Bestimmung
des BSBi festgestellt sind. Als Phosphor ausfällende («>
Verbindungen werden Eisen(III)-chlorid oder Aluminiumsulfat
unter Mischen in die Flüssigkeit der ersten Begasungszone eingeführt. Diese Verbindungen sind im
Abwasser löslich, bilden in Lösung dreiwertige Kationen und lassen durch clic Affinität dieser Kationen zu
<i.s den phosphorlialtigcn Verunreinigungen unlösliche
phosphorhaltigc Sulzc entstehen. Durch Hydrolyse der
in Wasser löslichen Verbindungen entstehen saure Lösungen. Handelsübliches Aluminiumsulfat (^
n-H2O, mit geringen Verunreinigungen, kann erfin
dungsgemäß gut verwendet werden. Aluminiumsulfa enthält in der Regel 14 oder 18 Moleküle Wasser ir
kristallin gebundener Form. Natriumalumina NaAl(OH)x ist keine brauchbare, Phosphor ausfällend«
Verbindung, weil unter den Bedingungen in der Begasungszonen mit einem abgeschlossenen ober
befindlichen Gasraum und einem Sauerstoffgas hohei Reinheit aus Natriumaluminat basische Lösunger
entstehen, welche das Ausflocken der chemischer Feststoffe verschlechtern.
Um eine vollständige Ausfällung der phosphorhalti gen Verunreinigungen zu erzielen, ist es notwendig
einen verhältnismäßig großen stöchiometrischen Über schuß an Phosphor ausfällenden Kationen einzubringen
Das molare Verhältnis der dreiwertigen Ionen vor Aluminium oder Eisen zu den phosphorhaltiger
Verunreinigungen sollte bei 1,2 :1 bis 1,8 :1 liegen. Ah
»phosphorhaltige Verunreinigungen« werden hier alle Phosphor enthaltenden Stoffe bezeichnet.
Die Phosphor ausfällende Verbindung wird in einer Abschnitt des Flüssigkeitsstromes eingeführt, und zwai
entweder in der ersten Begasungszone oder zwischer dieser Zone und der Klärung, wo die gesamte Energie
zum Mischen und Rezirkulieren verhältnismäßig niedrig ist, um eine mechanische Schädigung der ausgeflockter
Phosphor enthaltenden Teilchen zu verhindern. Hierbe soll die gesamte Energie an dieser Stelle 79 PS j«
1000 m3 der Flüssigkeit nicht überschreiten, wobei eine hohe Energie zur Erzeugung von Scherkräften beirr
Mischen und Rezirkulieren eingeschlossen ist, die 66 P5 je 1000 m3 der Flüssigkeit nicht übersteigen soll. Eine
übermäßige Zerreibung verursacht eine Dispersion de: ausgeflockten Teilchen und führt zu einer schlechter
Klärung. Wenn die Phosphor ausfällenden Verbindun gen der Begasungszone dort zugeführt werden, wo die
Flüssigkeit gemischt wird, so können die chemisch unc biologisch ausgeflockten Teilchen weit leichter mecha
nisch beschädigt und dispergiert werden.
Die erforderliche Energie für ein bestimmtes Systerr hängt ab von solchen Umständen, wie dem Gehalt de:
Abwassers an BSB;„ der Art der zum Mischen unc Rezirkulieren der Flüssigkeit verwendeten Anlage, dei
biologischen Abbaubarkeit des Abwasser und von derr Verhältnis der Nährstoffe zur Biomasse. Wenn bei
spiclsweisc ein Impeller an der Oberfläche verwende! wird, um das Mischen und Rezirkulieren auszuführen, se
ist die benötigte Energie zur Erzielung einer genügen den Suspension der Feststoffe und zum Lösen de;
Sauerstoffes verhältnismäßig hoch. Ein Impeller an dci
Oberfläche übt hohe Scherkräfte aus und kann daher die ausgeflockten Teilchen stärker schädigen als andere
Vorrichtungen. Andere Vorrichtungen zum Mischer und Rc/.irkulicrcn sind beispielsweise unter dci
Flüssigkcitsobcrfliiclie rotierende Gassprühcr zun-Einführen
von gasförmigem Sauerstoff mit einen· Mischpropcllcr über dem Impeller, vorzugsweise an dei
gleichen Welle und ebenso unter der Flüssigkeitsober· fluche. Bei dieser Alisführungsform wird das Gas aiii
dem Raum über der Flüssigkeit durch eine Pumpe abgezogen und in den Gassprühcr zurückgeführt. Nut
die Arme der Sprühvorrichtung üben hohe Scherkräfte auf die Feststoffe aus. Der größte Teil der Energie wire
verbraucht zum Betrieb des Propellers, der geringe Scherkräfte ausübt und daher die ausgeflockter
Teilchen wenig schädigt. Ein anderes wirksames System zum Mischen und Rc/.irkulicrcn ist die Kombination
eines Impellers an der Oberfläche und eines eingetauchten Propellers. Der Impeller an der Oberfläche hat
solche Abmessungen und wird so betrieben, daß er lediglich das Mischen und Rezirkulieren des Gases und
der Flüssigkeit bewirkt, während der untergetauchte Propeller zum Mischen der Flüssigkeit mit den
Feststoffen dient. Wie bei dem rotierenden Gasversprüher übt der Impeller an der Oberfläche hohe
Scherkräfte aus, während der Propeller am Boden geringe Scherkräfte ausübt. Die bei der Entfernung des
Phosphors entstehenden chemischen Feststoffe sind verhältnismäßig schwer und können nur schwierig in
Suspension gehalten werden. Die zum Mischen der Flüssigkeit mit den Feststoffen erforderliche Energie ist
bedeutend höher, wenn Phosphorsalze gemäß der Erfindung ausgefällt werden, als wenn eine Entfernung
von Phosphor nicht durchgeführt wird.
Auch die biologische Abbaubarkeit des Abwassers beeinflußt die erforderliche Energie. Wenn das Abwasser
leicht abbaubar ist, so ist der Bedarf an Sauerstoff in der Nähe des Einführendes der ersten Zone verhältnismäßig
hoch. Ein verhältnismäßig steiler Abfall der erforderlichen Energie kann erwartet werden zwischen
der Einführungsstelle für das Abwasser und der Ausflußstelle aus der ersten Begasungszone. Wenn aber
das Abwasser nicht leicht biologisch abbaubar ist, sind die Umsetzungsgeschwindigkeiten geringer, und der
Bedarf an Energie und Sauerstoff verteilt sich mehr gleichmäßig über öie ganze erste Begasungszone.
Da der größte Teil der chemischen und biologischen Feststoffe in der ersten Begasungszone entsteht, ist der
Energiebedarf in der zweiten Begasungszone geringer, und die biologische Umsetzung verläuft langsamer.
Wie schon gesagt, können die erste und die zweite Begasungszone einzelne Unterzonen enthalten. Die
Form und die Abmessungen werden vorzugsweise so gewählt, daß ein glatter Strom der Flüssigkeit mit den
Feststoffen stattfindet, der sich kontinuierlich von dem Einlaß für das Abwasser bis zum Ausflußende erstreckt.
Dadurch wird ein Rückmischen in der Zone vermieden. In diesem Falle ist vorzugsweise eine Reihe von
Mischvorrichtungen für die Flüssigkeit und die Feststoffe in Abständen voneinander entlang dem Strom
angeordnet. Vorzuziehen ist es aber, daß jede Zone in mehrere getrennte Unterzonen geteilt ist. Die frische
Flüssigkeit und das frische Gas werden in eine erste Unterzone der ersten Begasungszone zum Mischen und
Rezirkulieren eingeführt, wobei eine erste teilweise oxydierte Flüssigkeit und ein erstes an Sauerstoff
verarmtes Gas entstehen. Diese Flüssigkeit und dieses Gas werden getrennt abgezogen und jedes wird in eine
zweite Unterzonc für weiteres Mischen und Rczirkulicrcn eingeführt. Hierbei entstehen eine zweite, teilweise
oxydierte Flüssigkeit und ein zweites, an Sauerstoff verarmtes Gas. Auch aus der zweiten Zone werden
diese Stoffe getrennt abgezogen und getrennt in weitere Unterzonen der ersten Begasungszonc eingeführt, wo
sie weiter gemischt und rezirkuliert werden, und zwar im Gleichstrom wie in eier ersten und in der zweiten
Unterzonc. Bei dieser Ausführungsform wird die Phosphor ausfüllende Verbindung vorzugsweise in die
letzte Unterzone der ersten ßcgusungs/.onc eingebracht.
Die zweite Begasimgszone ist vorzugsweise so
angeordnet und ausgeführt, daß in analoger Weise ein Gleichstrom vom Einlaßende bis zum Auslaßende
stattfindet. Bei dieser stufenweise!! Atisführungsform sind Vorrichtungen zum Mischen und Rezirkulieren in
jeder Unterzone erforderlich.
Ein Erfordernis des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß die gesamte zum Mischen und
Rezirkulieren aufgewendete Energie in dem Ablaßende mit einer Verweilzeit der Flüssigkeit von wenigstens 10
Minuten 79 PS je 1000 m3 der Flüssigkeit in der erstem Begasungszone nicht überschreitet. Dieser Energiebedarf
beinhaltet einen Anteil von nicht mehr als 66 PS je 1000 m3 zur Erzeugung hoher Scherkräfte. Dazu gehört
die Energie zum Antrieb der Motoren, die ihrerseits die Impeller an der Oberfläche, die untergetauchten
Propeller, die rotierbaren Sprühvorrichtungen und die Pumpen zur Gasrezirkulation betreiben. Nicht eingeschlossen
ist die Energie zur Gewinnung des Sauerstoffs aus der Luft und zum Führen des Gases und der
Flüssigkeit von dem Einlaßende zum Ablaßende der ersten Begasungszone.
Zum Betrieb des Impellers an der Oberfläche mit der Erzeugung hoher Scherkräfte werden 35 PS benötigt
und zum Betrieb des untergetauchten Propellers mit der Erzeugung geringer Scherkräfte 7 PS. Die gesamte zum
Mischen und Rezirkulieren benötigte Energie liegt bei 79 PS je 1000 m3 der Flüssigkeit, und die Verweilzeit der
Flüssigkeit in dem Endabschnitt liegt bei 20 Minuten. Diese zahlenmäßige Begrenzung bedeutet die maximale
tragbare Energie bei kombinierten chemischen und biologischen Feststoffen, ohne daß eine solch starke
Dispersion stattfindet, bei der ein wirksames Absitzen in der Klärung nicht mehr möglich ist. Die Energie muß in
der Regel einen Wert von wenigstens 21 PS je 1000 mJ der Flüssigkeit haben, um die Feststoffe in gleichmäßiger
Suspension zu halten.
Vorzugsweise übersteigt die zum gesamten Mischen und Rezirkulieren verwendete Energie in dem Einführungsteil
der ersten Begasungszone nicht 137 PS je 1000 mJ Flüssigkeit. Der Sauerstoffbedarf indem letzten
Abschnitt der ersten Begasungszone ist erheblich geringer als in dem ersten Abschnitt, und für die
Rezirkulation in diesem letzten Abschnitt, die für die Massenübertragung gebraucht wird, muß weniger
Energie aufgewendet werden. Bei Aufwendung von weniger Energie in dem Endabschnitt der erster
Begasungszone besteht die Möglichkeit, daß Flocker sich wieder bilden, die stromaufwärts in dcrjeniger
Zone, in der der Sauerstoffbedarf höher ist, geschädigi worden waren. Bei einer bevorzugten Ausführungsfonr
überschreitet die gesamte zum Mischen und Rezirkulie
ren aufgewendete Energie in dem Endabschnitt dei ersten Begasungszone nicht 66 PS je 1000 m1 Flüssig
kcit, wobei eingeschlossen ist eine 53 PS je 1000 m Flüssigkeit nicht überschreitende Energie zur Erzcu
gung hoher Scherkräfte.
Wie schon gesagt, wird diu Phosphor ausfüllend«
Verbindung in einem solchen Abschnitt des Flüssigkeit!» stromes eingeführt, in welchen! die gesamte Encrgi*
zum Mi.schcn und Re/.irkulicren verhältnismäßig niedrij
ist, el. h. das zulässige Maximum in dem Endabschnit
wird nicht überschritten. Diese Stoffe werden vor/.ugs weise, jedoch nicht notwendigerweise, in dem Endab
schnitt eingeführt. Da das Ausfüllen sehr sehne staltfindet, kann die den Phosphor ausfüllende Verbin
dung in den Abflußkanal eingebracht werden, welche die teilweise oxydierte Flüssigkeil aus dem Endabschnil
zu der Klärung fördert. In der Regel ist dieser Kanal ei offener Trog ohne mechanisches Mischen, so daß da
Etiergieniveau infolge der Schwerkraft weil unter dci
erwiihntcn maximalen Energieniveau liegt.
Das Verhältnis von Nährstoffen zur Biomasse in de
ersten Begasungszone wird verhältnismäßig hoch bei 0,8 bis 2,5 kg BSBs je Tag und kg flüchtige suspendierte
Feststoffe gehalten, und der Gehalt an flüchtigen suspendierten Feststoffen wird bei wenigstens
2000 mg/1 gehalten. Diese Parameter können leicht geregelt werden durch Änderung der Geschwindigkeit
der Pumpe, welche die ersten Feststoffe aus der ersten Klärung (Klärgefäß) in das Einführungsende der Zone
zurückfördert. Die Zuführungsgeschwindigkeit des Abwassers in einer Behandlungsanlage ist gewöhnlich
nicht regelbar und schwankt erheblich während 24 Stunden. Das Verhältnis von Nährstoffen zur Biomasse
ist natürlich abhängig von dem Volumen der Begasungszone und der Stärke des Abwassers. Für eine gegebene
Zuflußgeschwindigkeit des Abwassers und einen gegebenen Gehalt an BSB5 und eine gegebene Konzentration
an flüchtigen suspendierten Feststoffen bei der Begasung ist das Verhältnis von Nährstoffen zur
Biomasse umgekehrt proportional der Verweilzeit der Flüssigkeit in der Begasungszone. Dieses hohe Verhältnis
von Nährstoffen zur Biomasse in der ersten Zone ist nötig, um zu sichern, daß das teilweise oxydierte
abfließende Wasser, das in die zweite Begasungszone gelangt, in der ersten Begasungszone nur teilweise
verarmt ist an kohlenstoffhaltigen Nährstoffen, d. h., daß ei, noch wenigstens 25 mg/1 BSB5 und nichtverbrauchte
Phosphor ausfällende Verbindungen enthält.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist auch bei hohen Werten für das Verhältnis von Nährstoffen zur
Biomasse der Schlamm gut absitzbar und die ersten zurückgeführten Feststoffe haben eine hohe Dichte.
Entsprechend kann eine hohe Konzentration an Feststoffen erreicht werden auch bei einem niedrigen
Verhältnis der ersten zurückgeführten Feststoffe zu dem Abwasser in der ersten Zone, auch bei einem hohen
Verhältnis von Nährstoffen zur Biomasse. Das erlaubt eine erhebliche Herabsetzung der Kontaktzeit der
Flüssigkeit und des Inhaltes der Zone.
Es sei bemerkt, daß bei einem verhältnismäßig hohen Verhältnis von Nährstoffen zur Biomasse in der ersten
Begasungszone eine verhältnismäßig kurze gesamte Verwcilzeit der Flüssigkeit benötigt wird, d. h. nicht
mehr als 180 Minuten für das Abwasser und die ersten zurückgeführten Feststoffe.
Die Nitrifizierung, d. h. die Assimilation von Stickstoff
enthaltenden Nährstoffen durch Stickstoff verbrauchende Bakterien, findet gewöhnlich in der ersten ßegasungszone
nicht in nennenswertein Ausmaß statt. Das hohe Verhältnis vor Nährstoffen zur Biomasse und das
Ausfällen von chemischen Feststoffen führen zu einem verhältnismäßig hohen Anfall an Gcsamtfestsloffen aus
der ersten Uegasungszone. Daher gehen zu große Mengen der nitrifizicrcnclen Bakterien verloren, so daß
eine bedeutende Konzentration dieser Formen in der Biomasse nicht auftritt. Die Konzentration an gelöstem
Sauerstoff in dem Enclabsehniit der Flüssigkeit wird bei
wenigstens 2 mg/1 gehalten, um die biochemische Oxydation genügend schnell verlaufen zu lassen.
Um größere Mengen von Feststoffen aus dem
teilweise behandelten abströmenden Wasser in der /weiten Begusungszonc zu erreichen, muß der pi I-Wert
der Flüssigkeit in der ersten und in der zweiten Zone bei
5,5 bis 7,0, vorzugsweise bei 5,5 bis b,5 gehalten werden.
Wenn man bei der Begasung mit Sauerstoff unter Verwendung von aktivem Schlamm mehrere Unterzonen
hat, die einen geschlossenen Gasraum aufweisen, wird der pH-Wert der gemischten Flüssigkeit innerhalb
des gewünschten Bereiches für das Ausfüllen des Phosphates automatisch aufrechterhalten, und Chemikalien
zur Einstellung des pH-Wertes sind in der Regel nicht erforderlich. Der niedrigere pH-Wert einer
gemischten Flüssigkeit, die mit Sauerstoff begast ist, beruht auf dem hohen Gehalt von Kohlendioxyd
innerhalb der rezirkulierten Flüssigkeit und des Gases. Der Gehalt an Kohlendioxyd und daher der pH-Wert
sind regelbar durch Einstellung der Geschwindigkeit, mit welcher das Kohlendioxyd enthaltende Gas
abgezogen und durch frischen Sauerstoff aufgefüllt wird.
Eine bevorzugte Eigenschaft für die erste Begasungszone ist eine Verweilzeit von wenigstens 10 Minuten für
die Flüssigkeit in dem Eingangsteil. Hierdurch werden mit einer hohen Geschwindigkeit die Zellen aufgebaut
und das BSB5 entfernt, weil das kohlenstoffhaltige Nährstoffe enthaltende Abwasser und die zurückgeführten
Kohlenstoff verbrauchende Bakterien enthaltenden Feststoffe den Sauerstoff aus dem Gas schnell
absorbieren. Die gesamte Kontaktzeit für das Abwasser und die ersten zurückgeführten Feststoffe in der ersten
Begasungszone soll 180 Minuten nicht übersteigen. Ein Grund hierfür besteht darin, daß die erste Begasungszone
so betrieben werden soll, daß das teilweise oxydierte
abfließende Wasser unvollständig behandelt ist und wenigstens 25 mg/1 BSB5 und unverbrauchte Phosphor
ausfällende Verbindungen enthält.
Die teilweise oxydierte Flüssigkeit wird aus denletzten Abschnitt der ersten Begasungszone abgezoger
und aufgeteilt zu dem oben erwähnten teilweise behandelten Wasser und abgesetzten Feststoffen. Be
diesen letzteren ' liegt das Gewichtsverhältnis vor chemischen Feststoffen zu Gesamtfeststoffen be
wenigstens 0,25 : 1, vorzugsweise unter 0,5 : 1. Diese; Verhältnis hängt ab von den Konzentrationen des BSB5
der Phosphor enthaltenden Verunreinigungen und dei nicht lebenden Feststoffe in dem Abwasser, und ist auch
abhängig von den oben erörterten Variablen de: Verfahrens. So wurde beispielsweise festgestellt, daß eir
zugeführtes Abwasser mit 205 mg/1 BSB5 10 mg/
lösliche phosphorhaltige Verunreinigungen, 72 mg/ biochemisch nicht abbaubare Feststoffe, einem molarer
Verhältnis von Aluminium-Kationen zu Phosphor vor 1,3, einem Verhältnis von Nährstoffen zu Biomasse vor
.15 1,25 : 1, einem Restbestand von 25 mg/1 BSB5 in den
teilweise behandelten abfließenden Wasser, einen Koeffizienten für die Ausbeute an Zellen von 0,6 (kf
biologisch entstandene Feststoffe je kg entfernte; BSB5), und 0,57 kg entstandene chemische Feststoffe j(
so kg trockenes zugesetztem Aluminiumsulfat, wobei da!
Gewichtsverhältnis von chemischen Feststoffen zu der Gesamtfeststoffen in den abgesetzten Feststoffen am
der ersten Begasungs/.one bei etwa 0,35 : I in einen gestuften System liegt. Wenn aber in dem Abwasser di<
ss Phosphor enthaltenden Verunreinigungen in Menger
von nur 6 mg/1 vorliegen, und die anderen obenerwähn ten Faktoren konstant bleiben, so liegt das Gewichts
verhältnis der chemischen Feststoffe zu dem Gesamt feststoff nur bei etwa 0,25:1. Wenn der Gehalt ar
<·<> Phosphor einhaltenden Verunreinigungen über 10 mg/
liegt, während die übrigen Faktoren konstant sind, lieg das Gewichtsverhältnis der chemischen Fcststoflc zi
den Gesamtieststorfcn in dem abgesetzten Feststoff bii
zu 0,5 : 1, insbesondere dann, wenn eine genügend!
(ν·, Menge von Phosphor ausfällenden Kationen zugesetz
wird, so daß das molare Verhältnis der Kationen zu dei
phosphorhalligen Verunreinigung den Wert von 1,8 :: erreicht.
Die Menge der in der ersten Begasungszone gebildeten Gesamtfeststoffe und daher der Anteil, der
als nicht nötig für die Rückführung verworfen wird, ist verhältnismäßig hoch, im Vergleich mit einem System,
in dem eine Phosphor ausfällende Verbindung nicht zugesetzt wird. Hierfür gibt es wenigstens zwei Gründe.
Das hohe Verhältnis von Nährstoffen zu Biomasse in der ersten Begasungszone führt zu einem schnellen
Wachstum der Bakterien, und verringert den Anteil aller Bakterien, die in dieser Zone durch endogene
Beatmung oxydiert werden. Zweitens nimmt durch das Ausfällungsmittel für den Phosphor die Menge an
Gesamtfeststoffen allmählich zu, so daß sie bis zu 50 Gew.-% der gesamten Feststoffe ausmachen können.
Beispielsweise kann gesagt werden, daß bei einem normalen stufenweise durchgeführten Verfahren bei
Begasung mit Sauerstoff in Gegenwart von aktiviertem Schlamm die überschüssigen als Abfall zu verwerfenden
Feststoffe 0,3 bis 0,6 kg Feststoffe je kg entferntes BSB5
ausmachen können. Vergleichsweise macht der Anfall an abzuführenden Gesamtfeststoffen in einem gleichen
System, wo aber Phosphor ausgefällt wird, 0,8 bis 1,6 kg je kg entferntes BSB5 aus.
Es ist schon oben darauf verwiesen worden, daß die teilweise behandelte Flüssigkeit, die in die zweite
Begasungszone eingeführt wird, wenigstens 25 mg/1 13SB5 enthalten soll, d. h. restliche kohlenstoffhaltige
Nährstoffe, die in der ersten Begasungszone nicht entfernt sind, ferner mögliche restliche Phosphor
enthaltende Verunreinigungen und nicht verbrauchte Phosphor ausfällende Kationen. Wenn außerdem
nitrifiziert werden soll, so soll das teilweise behandelte abfließende Wasser vorzugsweise weniger als 100 mg/1
BSB5 enthalten, so daß die Stickstoff verbrauchenden Mikroorganismen in der zweiten Begasungszone
wachsen können.
Wenn eine Nitrifizierung nicht beabsichtigt ist, so kann die zweite Begasungszone in einem größeren
Ausmaße für die Entfernung von BSB5 verwendet werden. Bei dipser Ausführungsform kann in dem
teilweise behandelten abströmenden Wasser ein verhältnismäßig hoher Gehalt an BSB5, z.B. 125 mg/1,
dadurch erreicht werden, daß man in der ersten Begasungszone das Verhältnis von Nährstoffen zur
Biomasse in der Nähe der oberen Grenze von 2,5 kg BSB5 je Tag und kg flüchtige suspendierte Feststoffe
hält. Die hieraus folgende hohe Menge an nicht zurückgeführten zweiten Feststoffen aus der zweiten
Begasungszone ist vorteilhaft, um den Anteil an chemischen Feststoffen in den Gesamtfeststoffen der
zweiten Begasungszone niedrig zu halten. Es ist erwünscht, weil ein hoher Gehalt an chemischen
Feststoffen zu einer großen Konzentration von suspendierten Feststoffen in dem Wasser führt, das aus
der zweiten Begasungszone abgezogen wird. Einzelheiten werden weiter unten erörtert.
Zusätzlich zu restlichen löslichen kohlenstoffhaltigen
Verunreinigungen und vielleicht von phosphorhaltigcn Verunreinigungen enthalt das teilweis': behandelte in
die zweite Begasungszone eintretende Wasser erhebliche Mengen suspendierter Feststoffe. Der Gehalt an
suspendierten Feststoffen ist tatsächlich bedeutend größer, als normalerweise in einem aktivierlen Schlamm
aus einem mit gasförmigem Sauerstoff behandelten System in Stufen, wobei das Verhältnis von Nährstoffen
zur Biomasse vergleichbar ist, d. h. bei 0,8 : I bis 2,5 : 1 liegt, wenn keine Phosphor ausfällenden Verbindungen
eingeführt werden. Nach dem bisherigen Stande der Technik war die erhöhte Trübung nicht vorherzusehen,
da manche Forscher beobachtet hatten, daß Phosphor ausfällende Verbindungen die Flockenbildung fördern,
und daß größere Zusätze die Trübung verringern. Die höhere Konzentration an sjspendierten Feststoffen in
dem teilweise behandelten abfließenden Wasser beruht wahrscheinlich auf der starken Erhöhung der chemischen
Feststoffe in den gesamten Feststoffen, die aus der ersten Begasungszone abgetrennt werden, wobei
ίο eine solche Erhöhung nach einem kontinuierlich
durchgeführten Betrieb auftritt. In der Tat wird das System überlastet mit kleinen, positiv geladenen
Teilchen, welche eine wirksame Ausflockung hindern und es den chemischen und organischen Feststoffen
ermöglichen, in Suspension in dem Ausfluß aus der ersten Begasungszone zu verbleiben. Nicht ausgefällte
Kationen der zugesetzten Verbindung werden ebenfalls in die zweite Begasungszone übergeführt. Indessen
reagiert der größte Teil der phosphorhaltigen Verunreinigungen chemisch in der ersten Begasungszone in
Gegenwart von überschüssigen Kationen, und die entstehenden unlöslichen Salze können in weitem
Ausmaße bei der ersten Klärung und Sedimentation entfernt werden.
Ungeachtet der starken Zunahme an suspendierten Feststoffen in dem teilweise behandelten Wasser, die
stattfindet, wenn laufend eine Phosphor ausfällende Verbindung zugegeben wird, wurde unerwarteterweise
festgestellt, daß ein besonders großer Abfluß in der zweiten Begasungszone stattfindet, wenn die Betriebsbedingungen
dieses Verfahrens in der ersten und der zweiten Begasungszone aufrechterhalten werden. Wie
die nachfolgenden Beispiele zeigen, enthält das als Endprodukt abfließende Wasser nur etwa 10 mg/1
is suspendierte Feststoffe und sehr geringe restliche
Mengen der anderen Verunreinigungen: Phosphor (1 mg/1),Stickstoff(1 mg/1)und BSB5(H mg/1).
Der Anstieg der Menge der chemischen Feststoffe in der zweiten Begasungszone häng: .w.-.igstcns zum Teil
ab von dem Verhältnis der Nährstoffe zur Biomasse und von dem molaren Verhältnis der Phosphor ausfällenden
Kationen zu den phosphorhaltigen Verunreinigungen in der ersten Begasungszone. Wenn dieses letztere
Verhältnis verhältnismäßig hoch ist, beispielsweise bei 1,6:1 liegt, dann werden verhältnismäßig mehr
Kationen in die zweite Begasungszone gelangen, und die chemischen Feststoffe nehmen zu im Verhältnis zu
anderen biologischen Feststoffen. Wenn das Verhältnis der Kationen zu den phosphorhaltigen Verunreinigun-
so gen in der ersten Begasungszone verhältnismäßig
niedrig ist, beispielsweise bei 1,2 : I liegt, so wird die Konzentration der chemischen Feststoffe in der zweiten
Begasungszone auch niedrig sein, unter der Voraussetzung, daß eine weitere Menge an Phosphor ausfällenden
<o Verbindungen zur Regelung nicht direkt in die zweite
Begasungszone eingeführt wird. Wenn das Verhältnis der Nährstoffe zur Biomasse in der ersten Zone
verhältnismäßig hoch ist, z. B. bei 2,4 : 1 liegt, dann gelangt mehr BSB5 in die zweite Begasungszone und die
<>c biologischen Feststoffe, kohlenstoffhaltige und stickstoffhaltige,
nehmen im Verhältnis zu den chemischen Feststoffen zu. Ein niedriges Verhältnis von Nährstoffen
zur Biomasse in der ersten Begasungszone erzeugt die entgegengesetzte Wirkung in der zweiten Begasungs-
(>, zone.
Nötigenfalls können weitere Mengen an Phosphor ausfällenden Verbindungen direkt in die zweite
Begasungszone eingeführt werden, um die Konzentra-
tion der Phosphor ausfällenden Kationen so zu halten,
daß das Gewichtsverhältnis der chemischen Feststoffe zu den Gesamtfeststoffen wenigstens bei 0,05 : 1 und
unter 0,25 : 1 liegt. Die Phosphor ausfällende Verbindung, entweder aus der ersien Begasungszone einge- s
bracht oder direkt in die zweite Begasungszonc eingeführt, trägt bei zur Ausflockung, und zwar durch
Bildung kleiner Mengen mit positiven Ladungen in der Flüssigkeit, wodurch in Gegenwart der normalerweise
negativ aufgeladenen biologischen Feststoffe ein »Ein- |U
fangen« aller feinen Feststoffe zu großen absitzbaren Flockenteilchen stattfindet. Die Anhäufung von chemischen
Feststoffen in der zweiten Begasungszone ist ein Anzeichen für die Konzentration an Phosphor ausfällenden
Kationen.
Das Verhältnis von Nährstoffen zur Biomasse in der zweiten Begasungszone ist niedrig bis herab zu 0,15 kg
BSB5 je Tag und kg flüchtige suspendierte Feststoffe, und auch im Verhältnis zu der ersten Begasungszone
nicht mehr als die Hälfte. Ein niedriges Verhältnis von Nährstoffen zur Biomasse ist notwendig, um das
Verhältnis von Phosphor ausfällenden Kationen zur Biomasse zu erreichen, durch welche eine besonders
gute Klarheit in dem als Endprodukt abfließenden Wasser erzielt wird. Auch dann, wenn eine Nitrifizierung
beabsichtigt wird, ist ein niedriges Verhältnis von Nährstoffen zur Biomasse notwendig, um die Bildung
von kohlenstoffhaltigen Feststoffen zu unterdrücken und eine Stickstoff verbrauchende Biomasse aufrechtzuerhalten.
Wenn die Nitrifizierung optimal gehalten werden soll, so sollte das Verhältnis von Nährstoffen zur
Biomasse in der zweiten Begasungszone innerhalb des unteren Teiles des. annehmbaren Bereiches liegen, d. h.
bei 0,15 :1 bis 0,5 :1.
In der zweiten Begasungszone sollte nur eine minimale Energie für das Mischen und Rezirkulieren
aufgewendet werden. Eine Schädigung der Flocken in dieser Zone durch Anwendung zu großer Energie
würde für das ganze Verfahren schädlich sein, da das abfließende Wasser in der Regel aus dem Klärgefäß der
zweiten Begasungszone abgelassen wird, ohne daß eine weitere Möglichkeit für die Wiederbildung von Flocken
besteht. Die gesamte Energie in dem Eingangsteil mit einer Verweilzeit der Flüssigkeit von wenigstens 10
Minuten sollte 7$ PS je 1000 m3 Flüssigkeit in der
zweiten Begasungszone nicht überschreiten. Hierin eingeschlossen ist ein Energieaufwand von nicht mehr
als 66 PS je 1000 m3 Flüssigkeit zur Erzeugung hoher Scherkräfte, was der oberen Grenze im Endabschnitt
der ersten Begasungszone entspricht.
Der Energieaufwand in dem Endabschnitt soll aus den oben angeführten Gründen zur Erzielung des notwendigen Mischens und der Rezirkulation so niedrig wie
möglich gehalten werden. Die gesamte aufgewendete Energie im letzten Abschnitt der zweiten Begasungszo ne mit einer Kontaktzeit der Flüssigkeit von wenigstens
10 Minuten sollte 66 PS je 1000 m3 Flüssigkeit nicht überschreiten, wobei eingeschlossen ist ein Energieaufwand von nicht mehr als 53 PS je 1000 m3 für die
Erzeugung hoher Scherkräfte. Ein solcher geringer Energieaufwand ist durchführbar, da in diesem letzten
Abschnitt der Bedarf an Sauerstoff gering ist, so daß die Energie fast ausschließlich für das Mischen der
Flüssigkeit und der Feststoffe benötigt wird. Die Konzentration an Gesämifesisioffen in der zweiten
Begasungszonc ist auch niedriger als in der ersten Begasungszone und die Gesamtfeststoffe enthalten
einen geringeren Anteil an schweren chemischen Feststoffen, was das Mischen der Flüssigkeil mit den
Feststoffen bei geringerem Energieaufwand erleichtert.
Der gesamte Energieaufwand für den Einflußabschnitt der zweiten Begasungszone ist in der Regel
größer als für den Endabschnitt, so daß das Mischen und Rezirkulieren in dem letzteren häufig mit dem
geringsten Aufwand an Energie in dem ganzen System durchgeführt werden können, und daß stromaufwärts
fortschreitend höhere Energiemengen benötigt werden.
Der pH-Wert der Flüssigkeit in der zweiten Begasungszone wird ebenfalls in dem Bereich von 5,5
bis 7,0, vorzugsweise von 5,5 bis 6,5 gehalten, und zwar durch gelöstes Kohlendioxyd in der Flüssigkeit in einem
geschlossenen, mit Sauerstoff begasten System. Notfalls
kann dieser Gehalt an Kohlendioxyd geregelt werden durch Ablassen von Kohlendioxyd enthaltendem und an
Sauerstoff verarmtem Gas aus dieser Begasungszone. Wie in der ersten Begasungszone kann auch hier ein
wenigstens 50 VoL-0Zo Sauerstoff enthaltendes Frischgas
in dem geschlossenen Raum über der Flüssigkeit eingeführt werden und ermöglicht damit das Aufrechterhalten
eines pH-Wertes in dem gewünschten Bereich ohne Zusatz von Chemikalien, welche den
pH-Wert herabsetzen.
Die gesamte Verweilzeit für die Flüssigkeit in der zweiten Begasungszone sollte 240 Minuten nicht
übersteigen, und kann geringer sein, wenn eine Nitrifizierung nicht beabsichtigt ist. Diese Zeitdauer
zuzüglich der Verweilzeit von bis 180 Minuten in der ersten Begasungszone bringt eine gesamte Betriebszeit
von nicht mehr als 420 Minuten mit sich. Diese Zeitdauer liegt erheblich unter der Zeitdauer nach
Systemen vergleichbarer bekannter Art mit aktivem Schlamm unter Begasung und unter Entfernung der
gleichen Mengen von BSB5, von stickstoffhaltigen und phosphorhaltigen Verunreinigungen.
Die Konzentration an gelöstem Sauerstoff in dem Endabschnitt wird bei wenigstens 2 mg/1 gehalten, um
eine genügende Übertragung von Sauerstoff zu erreichen, wobei das als Endprodukt abfließende
Wasser die Zufuhr von Sauerstoff eher erhöht als verringert.
Wie schon gesagt, werden der größte Teil, aber nicht die Gesamtmenge der im Abwasser enthaltenden
phosphorhaltigen Verunreinigungen als chemische Feststoffe in der ersten Begasungszone e.itfernt. Die
abgesetzten Feststoffe aus der Zone haben ein Gewichtsverhältnis von chemischen Feststoffen zu
Gesamtfeststoffen von wenigstens 0,25 :1. Die Konzentration
an chemischen Feststoffen in der zweiten Begasungszone ist niedriger, d. h. das Gewichtsverhältnis
von chemischen Feststoffen zu Gesamtfeststoffen liegt unter 0,25:1.
Nach der F i g. 1 tritt das kohlenstoffhaltige Nährmittel und lösliche phosphorhaltige Verunreinigungen
enthaltende Abwasser, z. B. städtisches Abv/asser, durch
eine Leitung 11 in den Eingangsteil einer Kammer 10 ein, welche die erste Begasungszone bildet. Eine nicht
abgebildete Quelle für ein Gas mit wenigstens 50 Vol.-% Sauerstoff ist vorgesehen. Aus dieser gelangt das Gas
durch eine Leitung 12 mit einem Regelventil 13 in die Kammer 10. Die letztere hat einen gasdichten Deckel
14, um über der Flüssigkeit ein an Sauerstoff angereichertes Gas aufrechtzuerhalten. Die zurückgeführten ersten Feststoffe gelangen durch eine Leitung
15 in die Kammer 10. Das Abwasser und die ersten zurückgeführten Feststoffe können auch gewünschten-
falls vor der Einführung in die Kammer gemischt
werden.
Die Kammer IO ist so ausgeführt, daß ihre Länge im Verhältnis zur Breite und Tiefe sehr groß ist. Bei einem
gegebenen Inhalt wird durch diese Form die Strömungsgeschwindigkeit
der Flüssigkeit von dem Eingangsende * zu dem Endabschnitl erhöht und es wird ein
Zurückmischen der Flüssigkeit vermieden. Um einen glatten Durchfluß der Flüssigkeit ohne Trennwände zu
erzielen, sollte die Länge des Behalters größer sein als seine Breite und die Tiefe der Flüssigkeit. In der Regel κ,
sind die Breite und die Tiefe etwa gleich und unterscheiden sich um nicht mehr als um den Faktor 2
oder 2,5. Die Länge des Behälters sollte vorzugsweise zehnmal größer sein als die Breite und die Tiefe. Ein für
einen glatten Durchfluß geeigneter Behälter sollte eine iS
Länge, eine Breite und eine Flüssigkeitstiefe im Verhältnis von 20 :2 : 1 haben, wobei das die mindeste
bevorzugte Länge ist.
Die erwähnten Ströme werden in der Kammer 10 innig gemischt mittels einer Reihe von untergetauchten ^o
Rührern 16a bis 16c, die in Längsrichtung in Abständen voneinander von einem Ende der Kammer 10 bis zum
anderen angeordnet sind und von Motoren 17a bis 17c durch Wellen angetrieben werden. An Sauerstoff
verarmtes Gas wird an in Längsrichtung in Abständen voneinander angeordneten Stellen durch Leitungen 19a
bis 19c mittels besonderer Gebläse 20a bis 20c zur Verdichtung abgezogen. Es wird durch Leitungen 21a
bis 21 c zu untergetauchten Sprühern oder Diffusem 22a bis 22c zurückgeführt, die vorzugsweise unter den
entsprechenden Rührern 16a bis 16c angeordnet sind. Auf diese Art wird das Gas kontinuierlich in inniger
Berührung mit der Flüssigkeit in verschiedenen in Längsrichtung und in Abständen voneinander angeordneten
Abschnitten der Kammer 10 rezirkuliert. Die Gebläse 20a bis 20c werden von nicht abgebildeten
Motoren angetrieben. Hier wird die zum Rezirkulieren erforderliche Energie aufgewendet. Die Motoren sind
vorzugsweise mit Regelungen ausgerichtet, die eine Einstellung der Umdrehungsgeschwindigkeit ermöglicht.
Wenn in einem länglichen Behälter ohne Teilwände, wie z.B. in den Behältern bzw. Kammern 10 und 110
nach Fig. 1, eine Reihe von Vorrichtungen zum Mischen und Belüften in Abständen voneinander
angeordnet ist, so steht das Ende des Flüssigkeitsstromes der ersten oder zweiten Zone unter dem Einfluß der
letzten Vorrichtung dieser Reihe, unter der Voraussetzung, daß die Verweilzeit der Flüssigkeit in diesem
Bereich bei wenigstens 10 Minuten liegt. Der Einflußbereich der letzten Vorrichtung ist abhängig von der hier
aufgewendeten Energie im Vergleich zu der an den stromaufwärts gelegenen Vorrichtungen aufgewendeten
Energie. Es kann beispielsweise nach F i g. 1 angenommen werden, daß der Rührer 16c und der
Gasverteiler 22c in dem Endabschnitt der ersten Zone in einer Entfernung A von der Endwandung des Behälters
10 und in einer Entfernung B von dem Rührer 166 und dem Gasverteiler 226 angeordnet sind. Es sei ferner
angenommen, daß die aufgewendete Energie für die Vorrichtungen 16c und 22c den Wert X und die
aufgewendete Energie für die Vorrichtung 166 und 226
den Wert Y hat. Bei der Durchführung dieser Ausführungsform der Erfindung erstreckt sich der
Einflußbereich von 16c und 22c stromaufwärts in ft5 Richtung von ί6σ und 22o auf eine Entfernung C, die
gleich ist dem Verhältnis BX :(X+Y). Die gesamte
Abmessung des Endabschnittes in Richtung der längsströmenden Flüssigkeit isi gleich A + C, oder
Λ + BX-. (X + Y). Beim Multiplizieren der gesamten
Menge mit der Breite und der Tiefe der Flüssigkeit in dem Behälter erhält man das Volumen des Endabschnities
für die Flüssigkeitsströmung. Dividiert man dieses Volumen durch die Durchströmungsgesehwindigkeit
der Flüssigkeit, Abwasser und zurückgeführte Feststoffe, so kann man die Verweilzeit der Flüssigkeit in dem
'Endabschnitt bestimmen. Dividiert man den Wert X für die in den Endabschnitt eingeführte Energie durch das
Volumen des Endabschnittes, so findet man die » Dichte« der Energie, beispielsweise PS je 1000 m'.
Eine Phosphor ausfällende Verbindung, Eisenchlorid oder Aluminiumsulfat oder beide, wird vorzugsweise in
Form einer wäßrigen Lösung durch eine Leitung 50 und ein Regelventil 51 in den Endabschnitt der Kammer 10
eingeführt. Hierbei entstehen chemische Feststoffe zusätzlich zu den biologischen Feststoffen. Teilweise
oxydierte Flüssigkeit wird aus dem Endabschnitt über ein Wehr 25 in einen Überlauftrog 26 geleitet und
gelangt von dort in eine Ablaßleitung 27. Das an Sauerstoff verarmte Gas kann kontinuierlich oder in
Zeitabständen aus dem Gasraum über dem letzten Abschnitt durch eine Leitung 23 mit einem Regelventil
24 abgezogen werden.
Die teilweise oxydierte Flüssigkeit in der Leitung 27 wird gegen eine mittig angeordnete konzentrische
Prallwand 28 eines ersten Klärgefäßes 29 geführt. Die Prallwand 28 erstreckt sich vorzugsweise von einem
Punkt über dem Flüssigkeitsspiegel bis zu einem Punkt zwischen dem Flüssigkeitsspiegel und dem kegelförmigen
Boden des Klärgefäßes. Ein Motor 30 treibt einen langsam rotierenden Rechen 31 über den Boden des
Klärgefäßes, um ein kegelförmiges Absitzen der dichten abgesetzten Feststoffe zu verhindern. Die überstehende
Flüssigkeit oder das teilweise behandelte abfließende Wasser mit wenigstens 25 mg/1 BSB5 und nicht
verbrauchten. Phosphor ausfällenden Kationen strömt über ein Wehr 32 in einen Trog 33 und wird durch eine
Leitung 34 abgezogen. Die ersten Feststoffe, die chemische und biologische Feststoffe enthalten, werden
vom [Joden des Klärgefäßes durch eine Leitung 35 abgezogen. Wenigstens ein Teil hiervon wird durch eine
Pumpe 36 und die Leitung 15 in die Kammer 10 zurückgeführt, um das hinzukommende Abwasser zu
impfen. Der Teil der ersten Feststoffe, der für die Rezirkulation nicht benötigt wird, wird durch eine
Bodenleitung 37 mit einem Regelventil 38 abgelassen.
Das teilweise behandelte abströmende Wasser aus dem Klärgefäß 29 ist die einzige Flüssigkeit, die in die
zweite Zone gelangt. Die Vorrichtungen der ersten Zone können in der zweiten Zone praktisch die gleichen
sein. In der F i g. 1 sind die Elemente, die denen in der ersten Zone entsprechen, gekennzeichnet durch die
gleiche Zahl plus 100. Die zweite Begasungszone wird in ähnlicher Weise wie die erste Begasungszone betrieben,
mit der Ausnahme gewisser Parameter, die nachstehend im einzelnen besprochen werden sollen. Das teilweise
behandelte abfließende Wasser in der Leitung 34 mit einem Ventil 35a gelangt in den Einführungsteil der
Kammer 110, welche die zweite Begasungszone bildet. Dort wird die Flüssigkeit gemischt mit einem mindestens 50 Vol.-% Sauerstoff enthaltenden Frischgas, das
durch die Leitung 112 eingeführt wird. Zweite Feststoffe
werden druch die Leitung 115 zurückgeführt. Weitere zusätzlich Phosphor ausfällende Verbindungen können
eingeführt werden durch die Leitung 150 mit dem Regelventil 151, wenn es notwendig ist, um das
IS
Gewichlsvcrhültnis der chemischen Feststoffe /u den
Gesamtfeststoffen bei wenigstens 0,0r> : 1 in der /weiten
Regasungszone zu halten.
Die Kammer 110 ist ahnlich ausgeführt wie die
Kammer 10, um einen glatten Durchstrom der
Flüssigkeit von einem Ende zum anderen zu sichern. Das bedeutet, daß die Länge im Vergleich zu der Breite
und Tiefe sehr groß ist. Beispielsweise kann zur Erzielung eines glatten Durchflusses in einer rechtwinkligen
Kammer das Verhältnis der Länge zur Breite zur Tiefe der Flüssigkeit bei etwa 20:2:1 liefen. In
Längsrichtung sind ebenfalls in Absländen untergetauchte Rührer 116a bis 116c angeordnet, und
Vorrichtungen zum Rezirkulieren des Gases 119a bis
119c, 120a bis J20c, 121a bis 121c und 122a bis 122c
wirken in ähnlicher Weise wie in der Kammer 10. Das an Sauerstoff verarmte Gas wird aus dem Gasraum über
der Flüssigkeit im Endabschnitt der Kammer 110 durch
die Leitung 123 mit dem Regelventil 124 abgelassen. Die weiter oxydierte Flüssigkeit wird aus dem Endabschnitt
durch die Leitung 127 in das zweite Klärgefäß 129 geführt. Dieses wird in ähnlicher Weise betrieben wie
das erste Klärgefäß 29. Das als Endprodukt abfließende Wasser wird durch eine Leitung 140 aus dem System
abgelassen, die zweiten Feststoffe werden vom Boden durch die Leitung 135 abgezogen. Wenigstens ein Teil
der letzteren wird durch die Leitung 115 mittels der Pumpe 136 zu dem Eingangsabschnitt der Kammer UO
zusammen mit dem teilweise behandelten Abwasser zurückgeführt. Der Rest der zweiten Feststoffe wird
durch die Leitung 137 mit dem Regelventil 138 abgelassen.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung enthalten die erste und die zweite Begasungszone
je mehrere getrennte Unterzonen, wobei das Gas, das frische Abwasser und die zurückgeführten ersten
Feststoffe alle in eine erste Unterzone eingeführt werden. Dort werden sie gemischt und gleichzeitig
rezirkuliert, wobei eine erste teilweise oxydierte Flüssigkeit und ein erstes an Sauerstoff verarmtes Gas
entstehen. Diese werden getrennt abgezogen und jedes wird in eine zweite Unterzone eingeführt, wo eine
zweite teilweise oxydierte Flüssigkeit und ein zweites weiter an Sauerstoff verarmtes Gas entstehen. Diese
werden wieder getrennt aus der zweiten Unterzone abgezogen und getrennt in weitere Unterzonen der
ersten Begasungszone eingeführt, wo sie weiter gemischt und rezirkuliert werden, und zwar in der
gleichen Stromrichtung wie in der ersten und zweiten Unterzone. Die Phosphor ausfällende Verbindung wird
in die letzte Unterzone eingeführt und das Gas aus der letzten Unterzone wird als an Sauerstoff verarmtes Gas
abgelassen.
Das an Sauerstoff verarmte Gas, die zweite teilweise behandelte Flüssigkeit und zweite zurückgeführte
Feststoffe werden alle in eine erste Unterzone des ersten Abschnittes der zweiten Begasungszone eingeführt, um dort gemischt und gleichzeitig rezirkuliert zu
werden. Dort entstehen eine erste weiter oxydierte Flüssigkeit und ein erstes an Sauerstoff verarmtes Gas.
Diese werden getrennt abgezogen und jedes von ihnen wird in eine zweite Unterzone zum weiteren Mischen
und gleichzeitigen Rezirkulieren eingeführt, wobei eine zweite weiter oxydierte Flüssigkeit und ein zweites an
Sauerstoff verarmtes Gas entstehen. Diese werden ihrerseits getrennt aus der zweiten Unterzone abgezogen und jedes wird in weitere Unterzonen der zweiten
Begasungszone zum weiteren Mischen und Rezirkulie-
ren 1111 Gleichstrom eingeführt, wie in der ersten und tlei
/weiten Unterzene. Das an Sauerstoff verarmte (Jas au<
der let/ten I Inter/one wird abgelassen.
Die F i g. 2 zeigt drei Unterzonen in der erslet Begasungszone und zwei Unterzonen in der /weiter
Begasungszone. Die FJcmcnte entsprechen denen nacl Fig. 1 und sind mit den gleichen Nummern bezeichnet
Die erste Begasungszone 10 ist unterteilt in dre getrennte Abteile oder Unterzonen 10a, 1OZ? und IO<
durch Teilwände 42 und 45, die sich von oben bis zun Boden erstrecken. Verengte öffnungen 43 in de:
Teilwand 42 unter dem Flüssigkeitsspiegel ermöglicher einen Durchstrom der ersten teilweise oxydierter
Flüssigkeit aus der ersten Unterzone 10a in die zweite Unterzone 10/λ Eine verengte Öffnung 44 im Gasraurr
ermöglicht den Durchstrom des ersten an Sauerstof verarmten Gases aus 10a nach 10£>
im Gleichstrom mi der Flüssigkeit. Eine entsprechende Öffnung 46 in dei
Teilwand 45 unter dem Flüssigkeitsspiegel erlaubt der Durchstrom der zweiten teilweise oxydierten Flüssig
keit aus der zweiten Unterzone 10ό in die dritte Unterzone 10c.
Eine verengte öffnung 47 in dem Gasraum erlaubi
den Durchstrom des zweiten an Sauerstoff verarmter Gases aus 106 nach 10c im Gleichstrom mit der
Flüssigkeit. Die dritte Unterzone 10c ist der Endabschnitt der ersten Zone 10, wobei die Verweilzeit der
Flüssigkeit in lOcbei wenigstens 10 Minuten liegt. Wenr die Verweilzeit der Flüssigkeit in 10c unter 10 Minuter
liegt, so umfaßt die Unterzone 10£> einen Teil de;
Endabschnittes, so daß die Verweilzeit der Flüssigkeit ir den Unterzonen 10ό und 10c insgesamt wenigstens IC
Minuten beträgt.
An den Oberflächen wirkende Impeller 22a bis 22t
und 22c sind in den Unterzonen 10a, iOb und 10c
vorgesehen. Sie schleudern Flüssigkeit in den Gasraurr zum Rezirkulieren gegen das Gas und bewirker
gleichzeitig ein Mischen der Flüssigkeit mit der Feststoffen. Bei der Ausführungsform nach F i g. 1 wird
das Gas gegen die Flüssigkeit rezirkuliert mittels Pumpen und in unter der Oberfläche angeordnete
Gasverteiler eingeführt, während das Mischen der Flüssigkeit mit den Feststoffen durch Propeller unter
der Oberfläche durchgeführt wird. Gemäß Fig.:; werden sowohl das Rezirkulieren wie auch das Mischen
der Flüssigkeit mit den Feststoffen durch die gleiche mechanische Vorrichtung durchgeführt, d. h. durch
Impeller, die von Motoren an der Oberfläche betrieben werden.
Die dritte teilweise oxydierte Flüssigkeit wird aus dem Endabschnitt 10c durch die Leitung 27 in das
benachbarte erste Klärgefäß 29 abgezogen. Die Phosphor ausfällende Verbindung wird dort eingeführt
Wie schon bemerkt, ist die ausfällende Umsetzung mit dem löslichen Kation von Eisen oder Aluminium so
schnell, daß nur eine sehr kurze Zeit stromaufwärts von dem ersten Klärgefäß 29 hierfür erforderlich ist. In der
Leitung 27, die häufig die Form eines offenen Troges hat, ist ein mechanisches Mischen nicht notwendig, in
diesem Abschnitt beim Einführen der Phosphor ausfällenden Verbindung ist keine äußere Energie
erforderlich.
Das dritte an Sauerstoff verarmte Gas aus der Endzone 10c wird durch die Leitung 23 mit dem
Regelventil 24 abgezogen und in die erste Unterzone 110a der zweiten Begasungszone als Teil des Sauerstoff
enthaltenden Gases eingeführt. Dieses Gas enthält noch verhältnismäßig große Mengen an Sauerstoff, beispiels-
20
«eise tiO his SO \ol ''ο, unter der \ οιM^sset/ung, daß
das in die erste Hegasungs.'one emgefuhiie Gas Ή) his
HX) VoI '1O Sauerstoff culhicll.
Der Kcsi des in der .'weiten /one benoueten
S.: .""i stoffes wird in die erste Imtetvone 110.) durch die
1 eiiurw: 11 2 mit dem Regelventil 11 3 eingeführt.
Oie .-weile HciMsiinj'.s.'onc 110 wird in ähnlicher
Weise betrieben wie die erste Beg.isungs.'one 10, mn
den Unterschiede. d;ȧ nur cmc ein/ige Feilwand 142
vorgesehen lsi. um die erste Unteivone 11 Ga von der
/weilen Unter."one IH)/1 :u trennen. Die erste weiter
oxydierte Flüssigkeit strömt von llO.i nach H(M durch
die unter dem Flüssigkeitsspiegel befindliche Öffnung
143 in dci leitwand 142. Pas csie an Sauerstoff
verarmte (.'.is Mi or.u von llO.i nach WOb durch die
Öffnung 144 mi d;ii iiIhm liegenden Ciasraum.
Die Mäic.cl.üle .N \i\\i.\ I>f werden in der gleichen
Weise Ivmetvn. v. ic es m Fig. 1 beschrieben ist. Die
Fig. -Λ .'cic.! .ü'ci die iindeie Möglichkeit, daß ein Teil
der .'wcuc-.i I cistolle zusammen mit den ersten
Feststellen m du· eiste /otic .'unickgefiilirt wird. Wie
schon CiOi ici ι. einhalten die /weiten Feststoffe in der
Leitung l »s einen ei hcMich höheren Anteil an
biologischer, cm einsehen l'eststoHen. als die ersten
Feststoiie in .ic: 1 cuiiiu·. IS. Pie große Menge an.
schweren chemischen 1 esistoflcn und der hierbei sieh
ergehende ν;ινΓν MM.ill an Feststoffen aus der ersten
Begasuiuvs.-or.c iiilu« da."ii. daß die Konzentration der
Mikroorganismen und dahci die biologische Aktivität in
der Flüssigkeit in dei eisten /one abnehmen. Die
Kon^entiiinon ein Mikr»ioigamsmen (flüchtige suspendierte
Feststoffe) in der let;leren kanu erhöh! werden
dadurch, daß cm Feil der ."weiten Feststoffe durch eine
Leitung 153 mittels einer Pumpe 154 in die Leitung 15
zurückgeführt wird, von wo sie .'usammen mit den
ersten mriickicftihrtcn Feststoffen in die Zone 10:j
Die Ν.·
N ersuchen
vs urde hei
em 99 W
vs urde hei
em 99 W
m e in er Reihe ν ι
den Ver-uchL-n !
ι].--V Sauerstoff
Vervsendung einer Phosphi
eingeführt. Bei den Versuchen Aluminiumsulfat /ugesei/t. Bei Jen vs urde unter Verwendung eines
den Ver-uchL-n !
ι].--V Sauerstoff
Vervsendung einer Phosphi
eingeführt. Bei den Versuchen Aluminiumsulfat /ugesei/t. Bei Jen vs urde unter Verwendung eines
mg wlji-Jl-ii geprüft b
\ ersijj. h?anlagen. 1 herbe
iul 4 in cmc ein/ige Zon
enthaltendes Gas ohn ausfallenden Verbindung 2 und 3 wurd
Versuchen 5 und t 9Q1Ki Sauerstof
einhaltenden Frischgases in zvsei Zonen ohne Zusat
einer Phosphor ausfällenden Verbindung gearbeitet. Be Versuch 7 wurde eine ungenügende Menge vo
Nairiumaluminat als Phosphor ausfällende Verbindun
zugegeben. Bei dem Versuch 8 wurde erfindungsgemäß Aluminiumsulfat zugegeben. In jedem Fall war jed
Beeasungszone in wenigstens drei Unterzonen unter teilt, durch welche im Gleichstrom Gas und Flüssigkei
gemäß F i g. 2 strömten. Ein KJärgefäß war verbünde
mit dem Endabschnitt. Jede Unterzone enthielt einer Gasverteiler und einen Impeller zum Mischen von Ga
und Flüssigkeit, die von einem elektrischen Moto angetrieben waren. Der Gasverteiler bestand au
rotierenden Armen mit engen Löchern, durch welchi das Gas rezirkulieri wurde, ähnlich der Ausführungs
form nach Fig. 1, mit dem Unterschiede, daß dei
Impeller 16 und der Gasverteiler 22 auf eine gemeinsamen Achse zum Rotieren befestigt waren
Aluminiumsulfat wurde nur der letzten Unterzone de einzigen Begasungszone in den Versuchen 2 und
zugegeben. Natriumaluminat und Aluminiumsulfat wur den nur der letzten Unterzone der ersten Begasungszo
ne bei den Versuchen 7 und 8 zugesetzt. Di Versuchsanlagen für die Versuche 1 bis 8 waren vie
verschiedene Typen, die in der Tabelle A beschrieben sind.
Volumen der Llnterzone. m3
Anzahl der Unterzonen
Anzahl der Unterzonen
Gesamtes Volumen der Zonen, m3
Tiefe der Flüssigkeit, m
Durchmesser der Mundstücke in den
rotierenden Gasverteilern, mm
Durchmesser der Gasverteiler. cm
PS der Motoren für die rotierenden
Gasverteiler
Durchmesser der Mundstücke in den
rotierenden Gasverteilern, mm
Durchmesser der Gasverteiler. cm
PS der Motoren für die rotierenden
Gasverteiler
Upm der rotierenden Gasverteiler
des Gases
Durchmesser der ImDeller. cm
| Versuchs-Nummer | 7.76 | 3. 4 | 5. 6. 7, 8 |
| 1 | 4 | 0,19 | 0,17 |
| 1.51 | 4 | 2 (erste Zone) | |
| 4 | 31.04 | 3 (zweite Zone) | |
| 0.76 | 0,34 (erste Zone) | ||
| 6.05 | 3.53 | 0,51 (zweite Zone | |
| 3.2 | 0,69 | 0,61 | |
| 1.52 | 35.6 | 3.2 | 3,2 |
| 3.2 | 3 (1. Unterzone) | 15,2 | 15,2 |
| 35.2 | 2 (andere Unter | 1/3 (jeder | 1/3 (jeder |
| 3/4 (jeder | zonen) | Unterzone) | Unterzone) |
| Unterzone) | 230 | ||
| 200(1. Unter | 250(1. Unterzonei | ||
| 190 | zone) | 1 und 2) | |
| 150 (andere | 250 (andere | ||
| 2/3(1. Unter | Unterzoner;) | Unterzonen) | |
| zone) | 1/6 (jede | 1/20 (jede | |
| η 2/3(1. Unier | 1/2 (andere | Unterzone) | Unterzone) |
| zone) | Unterzonen) | ||
| 1/3 (andere | 35,6 | ||
| Unterzonen) | 15.2 | 15,2 | |
| 35,6 | |||
Beim Betrieb der Versuchsanlage wurde das Sauerstoff enthaltende Frischgas in den Gasraum der ersten
Unterzone jeder Zone eingeführt. Es wurde bei geringem Atmosphärendruck gehalten und in die
•nachfolgenden Unterzonen durch verbindende Leitungen geführt. Der Gehalt der Abgase an Sauerstoff aus
jeder der zwei 2!onen während dieser Versuche lag über
20 Vol.-%. Bei diesen Versuchen kam es inaessen nicht auf eine möglichst gute Ausnutzung des Sauerstoffs an,
und es wurde mehr Sauerstoff abgelassen, als in richtigen Anlagen zulässig wäre. Die Versuchsanlagen
waren nicht so entworfen und wurden nicht so betrieben, daß möglichst wenig Energie gebraucht
wurde. Die aufgewendeten Energien je 1000 m3 waren erheblich höher, als in richtigen Anlagen. Die Temperatur
der gemischten Flüssigkeit lag bei 8 bis 26° C, der
pH-Wert innerhalb des Bereiches von 6,3 bis 7,1. Zusätzlich zu der Regelung der Strömungen des Gases
und der Flüssigkeit durch geeignete Vorrichtungen und Meßvorrichtungen wurden weitere wichtige Parameter
gemessen, um das Verhalten des Systems zu bestimmen. Täglich wurden Proben des zugeführten Frischwassers,
des Abwassers aus dem ersten Klärgefäß und des Abwassers aus dem zweiten Klärgefäß entnommen.
Proben des Gemisches der Flüssigkeit und des Schlammes wurden täglich für jeden Verfahrensschritt
entnommen. Alle Analysen wurden durchgeführt in Übereinstimmung mit dem Buch »Standard Methods for
the Examination of Water and Wastewater«. Die Ergebnisse dieser Versuche sind in Tabelle B zusammengefaßt.
Versuch Nr.
1 2
1 2
5 6 7 8
Zone Zone Zone Zone Zone Zone Zone Zone 12 12 12 12
| Zufluß | 227 | 114 | 99 | 113 | 110 | 69,5 | 119 | 27,7 | 110,2 | 27,4 | 106 | 45,3 |
| BSB5, mg/1 | 76 | 126 | 112 | 123 | 126 | 54 | 150 | 49 | 124,3 | 65,8 | 118,5 | 70,3 |
| TSS, mg/1 | 5,8 | 27 | 3,7 | — | — | — | — | 7,0 | 3,6 | 6,3 | 4,0 | |
| TP'), mg/1 | 38 | 28 | 11 | 22 | 27 | 22,5 | 27 | 19,5 | 20,2 | 15,2 | 19,7 | 18,0 |
| TKN?), mg/1 | ||||||||||||
| Abfluß | 8,0 | 13 | 36 | 32 | 69,5 | 22,5 | 27,7 | 11,8 | 27,4 | 28,0 | 45,3 | 14,1 |
| BSBs, mg/1 | 15 | 33 | 85 | 55 | 54 | 45 | 49 | 30 | 65,8 | 42,4 | 70,3 | 10,7 |
| TSS, mg/1 | 3,8 | 7,3 | 1,9 | — | — | — | — | — | 3,6 | 2,8 | 4,0 | 1,0 |
| TPi), mg/1 | 25 | 15 | 8 | 19 | 22,5 | 5 | 19,5 | 3,3 | 15,2 | 1,6 | 18,0 | 1,3 |
| TKN?), mg/1 | ||||||||||||
| Versuchsbedingungen | 0,50 | 0,26 | 0,35 | 0,45 | 0,90 | 0,22 | 1,19 | 0,14 | 1,34 | 0,12 | 1,30 | 0,23 |
| F/M kg BSB5/Tag in kg | ||||||||||||
| MLVSS | 23 | 22 | 26 | 26 | 11 | 21 | 12 | 18 | 12 | 19 | 22 | 19 |
| RT, 1. Unterzone, min3) | 23 | 22 | 26 | 26 | 11 | 21 | 12 | 18 | 12 | 19 | 22 | 19 |
| RT, letzte Unterzone, min3) | 92 | 88 | 105 | 103 | 22 | 62 | 23 | 55 | 24 | 57 | 24 | 57 |
| RT, gesamt, min3) | 7010 | 8160 | 4650 | 3700 | 6779 | 5961 | 6431 | 4134 | 5892 | 5425 | 5489 | 4805 |
| MLSS, mg/17) | 5690 | 5410 | 3080 | 2780 | 5890 | 4365 | 4897 | 3128 | 3932 | 3612 | 3983 | 3128 |
| MLVSS, mg/18) | 7,8 | 4,0-8,0 | 8,1 | 7,7 | 4,3 | 8,0 | 9,0 | 7,4 | 9,1 | 9,8 | 9,4 | 10,3 |
| DO, mg/1 | 42,1 | 53 | 70 | 55 | 24,9 | 24 | 28 | 32,4 | 27,2 | 51,8 | 23,4 | 47,6 |
| SVM), mg/1 | 26 | 25 | 8 | 9 | 16 | 16 | 19 | 19 | 15,5 | 15,5 | 15 | 15 |
| Temperaturmitlei, "C | 7,2 | 5 | 3,7 | 4,0 | 1,1 | 9,0 | 1,0 | 8,1 | 0,84 | 10 | 0,66 | 4,8 |
| SRT, Tage^) | 40 | 25 | 9 | 9 | 4 | 4 | 7 | 7 | 10 | 10 | 8 | 8 |
| Vcrsuchsdiuier, Tage | 3,20 | 2,29 | 1,68 | 2,62 | 2,62 | 3,35 | 2,41 | 2,74 | 2,50 | 2,71 | 1,77 | |
| ISV, m/h*') | 0 | 1,33 | 1,4 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 2,34 | 1,75 | ||
| Al/P, mol/mol | 200 | — | 6,85 | 7,41 | 33,0 | 19.1 | 22,4 | 28,0 | 22,4 | 17,2 | 24,3 | 32,5 |
| Gesamte Energie in der | ||||||||||||
| letzten Untcr/.one, | ||||||||||||
| PS/1000 m> | 47,6 | — | 1,05 | 1,05 | 3,17 | 3,17 | 3,17 | 3,17 | 3,17 | 3,17 | 3,17 | 3,17 |
| Gesamte Energie zur | ||||||||||||
| Erzeugung hoher Scher | ||||||||||||
| kräfte in der letzten UnIiT- | ||||||||||||
| zone, PS/1000 m3 | 214 | — | I'1,2 | 230 | 43,3 | 31.1 | - | 38,0 | 48,6 | 31,1 | 48,6 | 36,4 |
| Gesamte Energie in der ersten Unterzone, |
||||||||||||
| PS/1000 m> | 4 4, K | 2,90 | 2,90 | 6.08 | 6,08 | - | 6,08 | 6,08 | 6,08 | 6,08 | 6,08 | |
| Gesamte Energie zur Er zeugung hoher Scher |
||||||||||||
| kräfte in tier eisten | ||||||||||||
| Unterzone. PS/1000 m1 | ||||||||||||
' 24
•ortsel/iiim
Verhältnis der chemischen
Feststoffe zu den Gesamtfeststoffen in den abgesetzten Feststoffen in
der Behandlungszone
1I Gcsamtgchült an Phosphor,
Feststoffe zu den Gesamtfeststoffen in den abgesetzten Feststoffen in
der Behandlungszone
1I Gcsamtgchült an Phosphor,
Versuch Nr. I 1
0,44
Zone Zone Zone Zone Zone Zone Zone
0,23 0 0,31 0,28 0,27 0,23
Gcsamtgchalt an Sliekstoff,
Gesamte Verwcilzeit der aus Abwasser und zurückgeführtem .Schlamm bestehenden Flüssigkeit.
Schlamm volumenindex.
Zurüekhaltungs/.eit für den Schlamm.
Absetzgeschwindigkeit.
Suspendierte Gesamtfeststoffe.
Suspendierte flüchtige Feststoffe.
Der Versuch Nr. I zeigt, daß bei Verwendung von Sauerstoff hoher Reinheit in einer einzigen Zone ein
hohes Ausmaß der Entfernung von kohlenstoffhaltigen Stoffen (97% BSB5) erreicht werden kann zugleich mit
einer geringen Menge an suspendiertem Gesamtfeststoff in dem abfließenden Wasser (15 mg/1). Die
Versuche Nr. 2 und 3 zeigen, daß beim Zusatz von Aluminiumsulfat zu solchen Anlagen für die Entfernung
von Phosphor de·· Gehalt an suspendierten Feststoffen
in dem abfließenden Wasser hoch ist und bei 33 mg/1 und 85 mg/1 liegt. Das zeigt, daß in einer einzigen Zone
bei einer kombinierten Behandlung ein schlechtes Ausflocken der chemischen Feststoffe stattfindet. Bei
dem Versuch Nr. 4 wurden das gleiche Abwasser und die gleiche Anlage verwendet wie bei Versuch Nr. 3, aber
ohne Zusatz von Aluminiumsulfat. Bei dem Versuch Nr. 3 wurde der gemischten Flüssigkeit wahrend 9
aufeinanderfolgenden Tagen Aluminiumsulfat in einer solchen Menge zugesetzt, daß das molare Verhältnis
von Aluminiumkationen zu Phosphor enthaltenden Verunreinigungen bei 1,4 : 1 lag. Unmittelbar anschließend
folgte der Versuch Nr. 4 während 9 aufeinanderfolgenden Tagen und ohne Zusatz von Aluminiumsulfat.
Man sieht deutlich, daß die Menge der in abfließendem .(s
Wasser suspendierten Gesamtfeststoffe erheblich sank, als der Zusatz von Aluminiumsulfat beendet wurde, und
zwar von 85 auf 55 mg/1. Die Versuche Nr. 5 bis 8 wurden alle in der gleichen Versuchsanlage durchgeführt,
Diese hatte zwei getrennte Begasungszonen und ·,<■
behandelte das gleiche städtische Abwasser. Der einzige bei diesen Verfahren geänderte Parameter war das
Verhältnis von Nährstoffen zur Biomasse. In jedem Fall
war dies Verhältnis in der ersten Zone verhältnismäßig hoch, 0,90 : 1 bis 1,J4 : 1, und verhältnismäßig niedrig in ^
der /weiten Zone, 0,12 : I bis 0,23 : i, so daß eine
wirksame Nitrifi/.ierung bei ilen Versuchen Nr. 5 und d
erreicht wurde, wo chemische Feststoffe nicht anfielen.
Das nach den Versuchen Nr. 5 und fi aus der ersten
Zone abfließende Wasser enthielt aber verhältnismäßig i„,
große Mengen an GcsainlfeslsloHen, 54 und 4l) mg/1,
und nur eine geringere Verbesserung wurde erzielt in der zweiten Begasungs/one ohne Zusatz von Alumini
umsiilfal. llciiin Versuch Nr. r>
enthielt das aus der /weilen Zone abfließende Wasser noch 45 mg/1 an
<,-, suspciuiierlen GesainlfcstslolTen, was eine Verfinge
rung von !(■>,(■>% in dieser Zone bedeutet. Keim Versuch
Nr. (■> enthielt das aus der /weilen Zone abfließende
Wasser noch 30 mg/1 an suspendierten Gesamtfeststof fen, was eine Verringerung von 33,3% bedeutet.
Der Versuch Nr. 7 zeigt, daß bei diesen Verfahrensbedingungen Natriumaluminat NaAI(OH)4 als Phosphoi
ausfällende Verbindung nicht genügt, obwohl es ir anderen üblichen Systemen zur Behandlung vor
Abwasser für diesen Zweck verwendet wird. Große Mengen waren erforderlich, um eine vollständige
Umsetzung mit dem Phosphor zu erzielen, und zwar eir molares Verhältnis von Aluminium zu Phosphor vor
2,35 : 1. Die chemischen Feststoffe in der ersten Zone
flockten sehr schlecht aus und setzten sich schlecht ab wodurch die abfließende Flüssigkeit 65,8 mg/1 ar
suspendierten Feststoffen enthielt. Die Verbesserung der Beschaffenheit des abfließenden Wassers aus dei
zweiten Zone war nur gering, 42,4 mg/1 oder 35%.
Bei dem erfindungsgemäß durchgeführten Versuch Nr. 8 wurde Aluminiumsulfat dem Fndabschnitt dci
ersten Zone zugesetzt, so daß das molare Verhältnis vor Aluminiumkationen zu phosphorhaltigen Verunreini
gungen bei 1,75 : I lag. Die starke Zunahme dei suspendierten Gesanitfeststoffe in der aus der erster
Zone abfließenden Flüssigkeit von 54 mg/1 nacl Versuch Nr. 5 auf 70,3 mg/1 ist auffällig. Sie zeigt eine
Verschlechterung der Ausflockung wegen der stärket Vergrößerung der Menge an chemischen Feststoffen ir
dieser Zone. Die 45,3 mg/1 an BSB,, die aus der erster
Zone in elie zweite Zone gelangen, sind die Folge elei
hohen Verhältnisses von Nährstoffen zur Biomasse vor 1,30 kg BSB., je kg flüchtige suspendierte Feststoffe ii
der ersten Zone. Trot/ der Verschlechterung dei Ausflockung in eier ersten Zone war sie in eier /.weitet
Zone erheblich besser. Der Gehalt an suspendiertet Feststoffen sank um 85% auf nur 10,7 mg/1, was eint
drei- bis vierfache Verbesserung gegenüber den Verhallen nach ele-n Versuchen 5 bis 7 in zwei Zonei
bedeutet, unel eine 50- bis 80%ige Verbesserung
gegenüber elcn Versuchen I bis 4 in eier einzigen Zone
unel zwar bezeigen auf elcn Gehalt an suspeneliertei
Gesiinitfeststoffen in dem abfließenelen Wasser. Kim
ele-rarlig gute Qualität des abfließenelen Wassers is
bisher noch nicht erreie-hl worelen in Systemen /in
Behanellung von Abwasser, in welchen kombinierte Schlämme aus chemischen unel organischen Feststoffe!
anfielen. Weitere Versuche haben bestätigt, dal. ähnliche Ergebnisse wie wie beim Versuch Nr. 8 erziel
werden können, wenn au Ste'llc vem Alumiiiiumsulfa
Eisen(II!)-chlorid als Phosphor ausfällende Verbindung
verwendet wird.
Aus dem Vergleich zwischen dem Versuch Nr. 8 und den Versuchen Nr. 1 bis 4 in einer einzigen
Begasungszone geht hervor, daß das gesamte Volumen der Begasungskammer für zwei Zonen zur Entfernung
aller Verunreinigungen nach dem erfindungsgemäßen Verfahren etwa das gleiche ist, wie das einer Anlage mit
einer einzigen Begasungszone, in welcher nur kohlenstoffhaltige Verunreinigungen entfernt werden. Das
Volumen des Begasungsbehälters beeinflußt direkt die Verweildauer der Flüssigkeit, wenn andere Parameter
gleich sind. Die gesamte Verweilzeit der Flüssigkeit beim Versuch Nr. 8, 24 + 57 = 81 Minuten, war
geringer als bei den Versuchen Nr. 1 bis 4 (88 bis 103 Minuten).
llior/u 2 Blau Zcichnunucn
Claims (8)
1. Verfahren zum Behandeln von Abwasser durch
Begasen eines Gemisches von Abwasser und belebtem Schlamm in zwei aufeinanderfolgenden
geschlossenen Begasungszonen unter Zuführung von wenigstens 50 Volumenprozent Sauerstoff
enthaltendem Gas in jede Begasungszone und innigem Mischen des Abwassers, des Schlammes und
des oxydierenden Gases in beiden Begasungszonen, bei dem in der ersten Begasungszone der Gehalt an
flüchtigen suspendierten Feststoffen bei wenigstens 2000 mg/1 gehalten wird, die gesamte Verweilzeit
der Flüssigkeit in der ersten Begasungszone bei höchstens 180 Minuten und in der zweiten
Begasungszone bei nicht mehr als 240 Minuten gehalten wird, und bei dem der aus dem aus der
zweiten Begasungszone als gereinigtes Endprodukt abfließenden Wasser sich absetzende Schlamm
zurückgeführt und aus der letzten Begasungszone ein wenigstens 20 Volumenprozent Sauerstoff
enthaltendes Gas abgezogen wird, dadurch gekennzeichnet, daß die aus der ersten
Begasungszone abfließende Flüssigkeit vor Zuführung zu der zweiten Begasungszone in eine
Absetzzone eingeleitet wird, aus welcher der sich absetzende Schlamm wenigstens teilweise in die
erste Begasungszone zurückgeführt wird, daß der aus der zweiten Begasungszone abfließenden Flüssigkeit
sich absetzende Schlamm wenigstens teilweise in die zweite Begasungszone zurückgeführt wird,
daß dem Gemisch in der ersten Begasungszone zum Ausfällen von Phosphor enthaltenden Verunreinigungen
Eisen(III)-chlorid oder Aluminiumsulfat in solchen Mengen zugesetzt wird, daß das molare
Verhältnis des den Phosphor ausfällenden Kations zu den Phosphor enthaltenden Verunreinigungen
bei 1,2 : 1 bis 1,8 :1 gehalten wird, daß das Verhältnis von Nährstoffen zur Biomasse in der ersten
ßegasungszone bei 0,8 bis 2,5 kg BSB5 je Tag und kg flüchtige suspendierte Feststoffe und die gesamte
zum Mischen und Rezirkulieren der Flüssigkeit aufgewendete Energie in dem Endabschnitt der
ersten Begasungszone bei einer Verweilzeit der Flüssigkeit von wenigstens 10 Minuten in diesem
Abschnitt bei nicht mehr als 79 PS je 1000 m3 der Flüssigkeit gehalten wird, wobei der Anteil der
Energie zum Erzeugen von Scherkräften in diesem Endabschnitt 66 PS je 1000 m3 der Flüssigkeit nicht
überschreitet, und in diesem Endabschnitt die Konzentration an gelöstem Sauerstoff bei wenig-Itens
2 mg/1 gehalten wird, daß der pH-Wert der Flüssigkeit in der ersten Begasungszone bei 5,5 bis
1,0 gehalten wird, daß der zweiten Begasungszone tine Flüssigkeit, die wenigstens 25 mg/1 BSB5 enthält,
ind Phosphor ausfällende Kationen in solcher JHenge zugeführt werden, daß in der zweiten
llegasungszone das Gewichtsverhältnis der chemitchen
Feststoffe zu den Gesamtfeststoffen bei wenigstens 0,05:1 liegt, daß in der zweiten
Begasungszone das Verhältnis von Nährstoffen zur Biomasse bei 0,15 bis 0,8 kg BSB5 je Tag und kg
flüchtige suspendierte Feststoffe gehalten wird, wobei das Verhältnis des Verhältnisses von Nährstoffen
zur Biomasse in der ersten Begasungszone zu diesem Verhältnis in der zweiten Begasungszone bei
wenigstens 2 :1 gehalten wird, daß die gesamte zum
Mischen und Rezirkulieren der Flüssigkeit aufgewendete Energie in demjenigen Abschnitt der
zweiten Begasungszone, wo die Flüssigkeit eingeführt wird, bei einer Verweilzeit der Flüssigkeit in
diesem Abschnitt von wenigstens 10 Minuten bei nicht mehr als 79 PS je 1000 m1 der eingeführten
Flüssigkeit gehalten wird, wobei der Anteil der Energie zum Erzeugen von Scherkräften in diesem
Abschnitt 66 PS je 1000m' der Flüssigkeit nicht überschreitet, daß die gesamte zum Mischen und
Rezirkulieren der Flüssigkeit aufgewendete Energie in dem Endabschnitt der zweiten Begasungszone bei
einer Verweilzeit der Flüssigkeit von wenigstens 10 Minuten in diesem Abschnitt bei nicht mehr als 66 PS
je 1000 mJ der Flüssigkeit gehalten wird, wobei der Anteil der Energie zum Erzeugen von Scherkräften
in diesem Abschnitt 53 PS je 1000 m! der Flüssigkeit nicht überschreitet, und daß ferner der pH-Wert in
der zweiten Begasungszone bei 5,5 bis 7,0 und der Gehalt an gelös'em Sauerstoff in dem Endabschnitt
der zweiten ßegasungszone bei wenigstens 2 mg/1
gehalten wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Phosphor ausfällende Verbindung
im Endabschnitt der ersten Begasungszone in die Flüssigkeit eingeführt wird.
3. Verfahren nach Anspruch I oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine zusätzlich Phosphor
ausfällende Verbindung in die zweite Begasungszone eingeführt wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zum Mischen und
Rezirkulieren der Flüssigkeit in dem Eingangsabschniu der ersten Begasungszone eine Gesamtenergie
aufgewendet wird, die 137 PS je 1000 mJ der
Flüssigkeit nicht überschreitet.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die im Endabschnitt
der ersten Begasungszone zum Mischen und Rezirkulieren der Flüssigkeit aufgewendete Energie
bei nicht mehr als 66 PS je 1000 m3 der Flüssigkeit
gehalten wird, wobei der Anteil der Energie zum Erzeugen von Scherkräften 53 PS je 1000 m3 der
Flüssigkeit nicht überschreitet.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der pH-Wert der
Flüssigkeit in der ersten und in der zweiten Begasungszone bei 6,0 bis 6,7 gehalten wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeit in jeder
Begasungszone in mehreren Unterzonen gemischt und rezirkuliert wird, wobei das Gas und die
Flüssigkeit gesondert im Gleichstrom von einer Unterzone in die nächste geführt werden, und wobei
die Phosphor ausfällende Verbindung in die am weitesten stromabwärts befindliche Unterzone der
ersten Begasungszone eingeführt wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7 zur Behandlung von Abwasser, das zusät2:lich stickstoffhaltige
Verunreinigungen enthält, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis von Nährstoffen zur
Biomasse in der ersten Begasungszone bei weniger als 1,5 kg BSB5 je Tag und kg flüchtige suspendierte
Feststoffe gehalten wird, daß der Gehalt der aus der ersten Begasungszone abgezogenen Flüssigkeit an
BS B5 bei weniger als 100 mg/1 gehalten wird, daß das
Verhältnis von Nährstoffen zur Biomasse in der zweiten Begasungszone bei weniger als 0,5 kg BSB5
je Tag und kg flüchtige suspendierte Feststoffe
gehallen wird, und daß in der /weilen Begasungszone ein Gehalt an flüchtigen suspendierten Feststoffen
aufrechterhalten wird, die 2 bis 40% Stickstoff verbrauchende Mikroorganismen, 60 bis 98%
Kohlenstoff verbrauchende Mikroorganismen und zusätzlich nicht lebende Stoffe · ithalten.
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