DE2321725C3

DE2321725C3 - Verfahren zum Behandeln von Abwasser

Info

Publication number: DE2321725C3
Application number: DE2321725A
Authority: DE
Inventors: Michael Joseph North Tonawanda N.Y. Stankewich Jun. (V.St.A.)
Original assignee: Union Carbide Corp
Current assignee: Linde GmbH
Priority date: 1972-05-01
Filing date: 1973-04-28
Publication date: 1979-07-26
Also published as: JPS4942149A; GB1429197A; DE2321725A1; FR2183065B1; DE2321725B2; IT980395B; AU5496573A; AU473137B2; FR2183065A1; CA991327A; JPS6012920B2

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 Zufüh- rung 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 Gehall 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 D¹T-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 starken 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 Flockungswirkungen 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)-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 Begasungszone bei 0,8 bis 2$ 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 79PS 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 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 i-. 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 Rezirkülieren 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 Verfahren» 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 ersten Begasungszone eine Gesamtenergie aufzuwenden, die 137 PS je 1000 m³ der Flüssigkeit nicht überschreitet

Es ist ferner angebracht, 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 zu halten, wobei der Anteil der Energie zum Erzeugen von Scherkräften 55 PS je 1000 m³der Flüssigkeit nicht überschreitet.

Der pH-Wert der Flüssigkeit in der ersten und in der zweiten Begasungszone kann insbesondere bei 6,0 bis

6,7 gehalten werden.

In manchen 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 ..!ie 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 BSBs je Tag und kg flüchtige suspendierte Feststoffe gehalten, der Gehalt der aus der ersten Begasungszone abgezogenen Flüssigkeit an BSBs bei weniger afs 100 mg/1 gehalten, das Verhältnis von Nährstoffen zur Biomasse in der zweiten Begasungszone bei weniger als 0,5 kg BSBs 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 erfindungsgemäßen 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

F i g. 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 durchgeführt. Die erste Begasungszone kann aber auch eine nichtunterteilte Kammer sein, in welcher Flüssigkeit vollständig gemischt wird.

In dem ersten Verfahrensschritt wird wenigstens ein größerer Anteil, typischerweise 80% für städtisches Abwasser bei Ausführungsformen mit einem hohen Verhältnis von Nährstoffen zur Biomasse des Sauer stoffbedarfes entfernt, der auf den kohlenstoffhaltigen Nährstoffen beruht, die durch die übliche Bestimmung des BSBs festgestellt sind. Als Phosphor ausfällende Verbindungen werden Eisen(Hr)-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 die Affinität dieser Kationen zu den phosphorhaltigen Verunreinigungen unlösliche phosphortialtige Salze entstehen. Durch Hydrolyse der in Wasser löslichen Verbindungen entstehen saure Lösungen. Handelsübliches Aluminiumsulfat A!2(SQt)3, π-ΗσΟ, mit geringen Verunreinigungen, kann erfindungsgemäß gut verwendet werden. Aluminiumsulfat enthält in der Regel 14 oder 18 Moleküle Wasser in kristallin gebundener Form. Natriumaluminat NaAl(OH)_x ist keine brauchbare, Phosphor ausfällende Verbindung, weil unter den Bedingungen in den Begasungszonen mit einem abgeschlossenen oben befindlichen Gasraum und einem Sauerstoffgas hoher Reinheit aus Natriumaluminat basische Lösungen entstehen, welche das Ausflocken der chemischen Feststoffe verschlechtern.

Um eine vollständige Ausfällung der phosphorhaltigen Verunreinigungen zu erzielen, ist es notwendig, einen verhältnismäßig großen stöchiometrischen Überschuß an Phosphor ausfällenden Kationen einzubringen. Das molare Verhältnis der dreiwertigen Ionen von Aluminium oder Eisen zu den phosphorhaltigen Verunreinigungen sollte bei 1,2 :1 bis 1,8 :1 liegen. Als »phosphorhaltig Verunreinigungen« werden hier alle Phosphor enthaltenden Stoffe bezeichnet.

Die Phosphor ausfällende Verbindung wird in einen Abschnitt des Flüssigkeitsstromes eingeführt, und zwar entweder in der ersten Begasungszone oder zwischen dieser Zone und der Klärung, wo die gesamte Energie zum Mischen und Rezirkulieren verhältnismäßig niedrig ist, um eine mechanische Schädigung der ausgeflockten Phosphor enthaltenden Teilchen zu verhindern. Hierbei soll die gesamte Energie an dieser Stelle 79 PS je 1000 m³ der Flüssigkeit nicht überschreiten, wobei eine hohe Energie zur Erzeugung von Scherkräften beim Mischen und Rezirkulieren eingeschlossen ist, die 66 PS je 1000 m³ der Flüssigkeit nicht übersteigen soll. Eine übermäßige Zerreibung verursacht eine Dispersion der ausgeflockten Teilchen und führt zu einer schlechten Klärung. Wenn die Phosphor ausfällenden Verbindungen der Begasungszone dort zugeführt werden, wo die Flüssigkeit gemischt wird, so können die chemisch und biologisch ausgeflockten Teilchen weit leichter mechanisch beschädigt und dispergiert werden.

Die erforderliche Energie für ein bestimmtes System hängt ab von solchen Umständen, wie dem Gehalt des Abwassers an BSBs, der Art der zum Mischen und Rezirkulieren der Flüssigkeit verwendeten Anlage, der biologischen Abbaubarkeit des Abwasser und von dem Verhältnis der Nährstoffe zur Biomasse. Wenn beispielsweise ein Impeller an der Oberfläche verwendet wird, um das Mischen und Rezirkulieren auszuführen, so ist die benötigte Energie zur Erzielung einer genügenden Suspension der Feststoffe und zum Lösen des Sauerstoffes verhältnismäßig hoch. Ein Impeller an der Oberfläche übt hohe Scherkräfte aus und kann daher die ausgeflockten Teilchen stärker schädigen als andere Vorrichtungen. Andere Vorrichtungen zum Mischen und Rezirkulieren sind beispielsweise unter der Flüssigkeitsoberfläche rotierende Gassprüher zum Einführen von gasförmigem Sauerstoff mit einem Mischpropeller über dem Impeller, vorzugsweise an der gleichen Welle und ebenso unter der Flüssigkeitsoberfläche. Bei dieser Ausführungsform wird das Gas aus dem Raum fiber der Flüssigkeit durch eine Pumpe abgezogen und in den Gassprüher zurückgeführt Nur die Arme der Sprühvorrichtung üben hohe Scherkräfte auf die Feststoffe aus. Der größte Teil der Energie wird verbraucht zum Betrieb des Propellers, der geringe Scherkräfte ausübt und daher die ausgeflockten Teilchen wenig schädigt Ein anderes wirksames System zum Mischen und Rezirkulieren ist die Kombination

eines Impellers an der Oberfläche und eines eingetauchten Propellers. Der Impeller an der Oberfläche hai solche Abmessungen und wird so betrieben, daß er lediglich das Mischen und Reziikulieren 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 die 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 Unterzone für weiteres Mischen und Rezirkulieren 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 Begasungszone eingeführt, wo sie weiter gemischt und rezirkuliert werden, und zwar im Gleichstrom wie in der ersten und in der zweiten Unterzone. Bei dieser Ausführungsform wird die Phosphor ausfällende Verbindung vorzugsweise in die letzte Unterzone der ersten Begasungszone eingebracht

Die zweite Begasungszone ist vorzugsweise so angeordnet und ausgeführt, daß in analoger Weise ein Gleichstrom vom Einlaßende bis zum Auslaßende stattßndet Bei dieser stufenweisen Ausfuhrungsform 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 ersten Begasungszone nicht überschreitet. Dieser Energiebedarf beinhaltet einen Anteil von nicht mehr als 66 PS je 1000 m³ zur Erzeugung hoher Scherkräfte. Dazu gehört

ίο 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 Re/irkulieren 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 m³ 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 m³ Flüssigkeit. Der Sauerstoffbedarf in dem 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 ersten Begasungszone besteht die Möglichkeit, daß Flocken sich wieder bilden, die stromaufwärts in derjenigen Zone, in der der Sauerstoffbedarf höher ist, geschädigt worden waren. Bei einer bevorzugten Ausführungsform überschreitet die gesamte zum Mischen und Rezirkulieren aufgewendete Energie in dem Endabschnitt der ersten Begasungszone nicht 66 PS je 1000 m³ Flüssigkeit, wobei eingeschlossen ist eine 53 PS je 1000 m³ Flüssigkeit nicht überschreitende Energie zur Erzeugung hoher Scherkräfte.

Wie schon gesagt wird die Phosphor ausfällende Verbindung in einem solchen Abschnitt des Flüssigkeits-

ss stromes eingeführt, in welchem die gesamte Energie zum Mischen und Rezirkulieren verhältnismäßig niedrig ist, d. h. das zulässige Maximum in dem Endabschnitt wird nicht überschritten. Diese Stoffe werden vorzugsweise, jedoch nicht notwendigerweise, in dem Endab- schnitt eingeführt Da das Ausfällen sehr schnell stattfindet, kann die den Phosphor ausfällende Verbindung in den Abflußkanal eingebracht werden, welcher die teilweise oxydierte Flüssigkeit aus dem Endabschnitt zu der Klärung fördert In der Regel ist dieser Kanal ein offener Trog ohne mechanisches Mischen, so daß das Energieniveau infolge der Schwerkraft weit unter dem erwähnten maximalen Energieniveau Hegt Das Verhältnis von Nährstoffen zur Biomasse in der

ersten Begasungszone wird verhältnismäßig hoch bei 0,8 bis 2,5 kg BSB₅ 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 es 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 Verweilzeit 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 Begasungszone nicht in nennenswertem Ausmaß statt. Das hohe Verhältnis von Nährstoffen zur Biomasse und das Ausfällen von chemischen Feststoffen führen zu einem verhältnismäßig hohen Anfall an Gesamtfeststoffen aus der ersten Begasungszone. Daher gehen zu große Mengen der niü ifizierenden Bakterien verloren, so daß eine bedeutende Konzentration dieser Formen in der Biomasse nicht auftritt Die Konzentration an gelöstem Sauerstoff in dem Endabschnitt 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 zweiten Begasungszone zu erreichen, muß der pH-Wert der Flüssigkeit in der ersten und in der zweiten Zone bei 5,5 bis 7,0, vorzugsweise bei 5,5 bis 6,5 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 Ausfällen 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 BSBs 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 wercien soll, daß das teilweise oxydierte abfließende Wasser unvollständig behandelt ist und wenigstens 25 mg/i BSB und unverbia · ^: !e Phosphor ausfällende Verbindungen enthält.

Die teilweise ox>-:erte Flüssigkeit wird aus dem letzten Abschnii' ^A-r ersten Begasungszone abgezogen und aufgeteilt zu dem oben erwähnten teilweise behandelten Wasser und abgesetzten Feststoffen. Bei diesen letzteren ' liegt das Gewichtsverhältnis von chemischen Feststoffen zu Gesamtfeststoffen bei wenigstens 0,25 : 1, vorzugsweise unter 0,5 :1. Dieses Verhältnis hängt ab von den Konzentrationen des BSB₅, der Phosphor enthaltenden Verunreinigungen und der nicht lebenden Feststoffe in dem Abwasser, und ist auch abhängig von den oben erörterten Variablen des Verfahrens. So wurde beispielsweise festgestellt, daß ein zugeführtes Abwasser mit 205 mg/1 BSB₅ 10 mg/1 lösliche phosphorhaltige Verunreinigungen, 72 mg/1 biochemisch nicht abbaubare Feststoffe, einem molaren Verhältnis von Aluminium-Kationen zu Phosphor von 1,3, einem Verhältnis von Nährstoffen zu Biomasse von 1,25 :1, einem Restbestand von 25 mg/1 BSB₅ in dem teilweise behandelten abfließenden Wasser, einem Koeffizienten für die Ausbeute an Zellen von 0,6 (kg biologisch entstandene Feststoffe je kg entferntes BSB₅), und 0,57 kg entstandene chemische Feststoffe je kg trockenes zugesetztem Aluminiumsulfat, wobei das Gewichtsverhältnis von chemischen Feststoffen zu den Gesamtfeststoffen in den abgesetzten Feststoffen aus der ersten Begasungszone bei etwa 035:1 in einem gestuften System liegt Wenn aber in dem Abwasser die Phosphor enthaltenden Verunreinigungen in Mengen von nur 6 mg/1 vorliegen, und die anderen obenerwähnten Faktoren konstant bleiben, so liegt das Gewichtsverhältnis der chemischen Feststoffe zu dem Gesamtfeststoff nur bei etwa 0,25:1. Wenn der Gehalt an

Ao Phosphor enthaltenden Verunreinigungen über 10 mg/1 liegt, während die übrigen Faktoren konstant sind, liegt das Gewichtsverhältnis der chemischen Feststoffe zu den Gesamtfeststoffen in dem abgesetzten Feststoff bis zu 0,5:1, insbesondere dann, wenn eine genügende Menge von Phosphor ausfällenden Kationen zugesetzt wird, so daß das molare Verhältnis der Kationen zu der phosphorhaltigen Verunreinigung den Wert von 1,8 :1 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 Begasungszonc 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 Alisfällungsmittel für den Phosphor die Menge an Gesamtfeststoffen allmählich zu, so daß sie bis zu 50 Gew.-% der gesamten Feststoffe ausmachen können. Beispielsweise kann, gesagi werden, daß bei einem norma'en stufenweise durchgeführten Verfahren bei Begasung mit Sauerstoff in Gegenwart von aktiviertem Scnlamm 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 uuzuluhrenden Gesamtfeststoffen in einem gleichen System, wo aber Phosphor ausgefällt vurd, 0,8 bis 1,6 kg je kg entferntes Bi>Ö5 aus.

Es ist schon oben darauf verwiesen worden, daß die teilw'se behandelte Flüssigkeit, die in die zweite Begasungszone eingeführt wird, wenigstens 25 mg/1 BSBs 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 dieser 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 phosphorhaltigen Verunreinigungen enthält das teilweise behandelte in die zweite Begasungszone eintretende Wasser erhebliche Mengen suspendierter Feststoffe. Der Gehalt an suspendierten Feststoffen ist tatsächlich bedeutend größer, als normalerweise in einem aktivierten Schlamm aus einem mit gasförmigem Sauerstoff behandelten System in Stufen, wobei das Verhältnis von Nährstoffen zur Biomasse vergleichbar ist d. h. bei 0,8 :1 bis 23 : ί 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 suspendierten Feststoffen in dom teilweise behandelten abfließenden Wasser beruht wahrscheinlich auf der starken Erhöhung der chemischen Feststoffe in den gesamten Feststehen, die aus der ersten Begasungszone abgetrennt werden, wobei

in »ine solche Erhöhung nach einem kontinuierlich durchgeführten Betrieb auftritt. In der Tat wird das System überlastet mit kleinen, posiiiv geladenen Teilchen, welche eine wirksame Ausflockung hindern und es den chemischen und organischen Feststoffen

is ermöglichen, in Suspension in aem Ausfluß aus der ersten Begasungszone zu verbleiben. Nicht ausgefällte Kationen der zugesetzten Verbindung werden ebenfalls in die zweite Begasungszone übergeführt Indessen reagiert eier größte Teil de*· 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 ausfäl'ende 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 suspendierte Feststoffe und sehr geringe restliche Mengen der anderen Verunreinigungen: Phosphor (1 mg/1), Stickstoff (1 mg/1)und BSB₅(M mg/1).

Der Anstieg der Menge der chemischen Feststoffe in der zweiten Begasungszone hängt wenigstens 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 d'en phosphorhaltigen Verunreinigungen in der ersten Begasungszone verhältnismäßig niedrig ist beispielsweise bei 1,2 :1 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 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 Hegt dann gelangt mehr BSB₅ in die zweite Begasungszone und die 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 Kctionen so zu halten, daß das Gewichtsverhältnis der chemischen Feststoffe zu den Gesamtfeststoffei wenigstens bei 0,05:1 und unter 0,25 :1 liegt Die Phosphor ausfällende Verbindung, entweder aus der ersten Begasungszone eingebracht oder direkt in die zweite Begasungszone 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 »Einfangen« 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. bei0,15: Ibis0,5:1.

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 Verwcilzeit der Flüssigkeit von wenigstens 10 Minuten sollte 7? PS je 1000 m³ Flüssigkeit in der zweiten Be|;asungS2!one nicht überschreiten. Hierin eingeschlossen ist ein Energieaufwand von nicht mehr als 66PS 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 Begasungszone mit einer Kontaktzeit der Flüssigkeit von wenigstens 10 Minuten sollte 66PS 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 Gesamtfeststoffen in der zweiten Begasungszone ist auch niedriger als in der ersten Begasungszone und die Gesamtfeststoffe enthalten einen geringerer. Anteil an schweren chemischen

Feststoffen, was das Mischen der Flüssigkeit mit den Feststoffen bei geringerem Energieaufwand erleichtert Der gesamte Energieaufwand für den Einflußab-

schniüt der zweiten Begasungszone ist in der Regel

S größer als für den Endabschnitt, so daß das Mischen und Kezirkulieren 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.

ίο E'er 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

■ 5 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.-% 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 Veiweilzeit 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 BSBs, 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 entfernt. Die abgesetzten Feststoffe aus der Zone haben ein Gewichtsverhältnis! von chemischen Feststoffen zu Gesamtfeststoffen von wenigstens 0,25 :1. Die Konzen tration 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 Nährmit tel und lösliche phosphorhaltige Verunreinigungen enthaltende Abwasser, z. B. städtisches Abwasser, 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 zurückge führten ersten Feststoffe gelangen durch eine Leitung 15 in die Kammer 10. Das Abwasser und die ersten zurückgeführten Feststoffe können auch gewünschtenfails vor der Einführung in die Kammer gemischt

werden.

Die Kammer 10 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 Endabschnitt erhöht und es wird ein Zurückmischen der Flüssigkeit vermieden. Um einen glatten Durchfluß der Flüssigkeit ohne Trennwände zu erzielen, sollte die Länge des Behälters größer sein als seine Breite und die Tiefe der Flüssigkeit In der Regel sind die Breite und die Tiefe etwa gleich und unterscheiden sich um nicht mehr als um den Faktor 2 oder 2J5. Die Länge des Behälters sollte vorzugsweise zehnmal größer sein als die Breite und die Tiefe. Ein für einen glatten Durchfluß geeigneter Behälter sollte eine 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 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 HO 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 22b 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 16t und 22b den Wert Y hat Bei der Durchführung dieser Ausfuhrungsform der Erfindung erstreckt sich der Einflußbereich von 16c und 22c stromaufwärts in Richtung von 166 und 22t> auf eine Entfernung Q die gleich ist dem Verhältnis BX:(X+ Y) Die gesamte Abmessung des Endabschnittes in Richtung der längsströmenden Flüssigkeit ist gleich A + C, oder A + BX: (X + Y) Beim Multiplizieren der gesamten Menge mit der Breite und der Tiefe der Flüssigkeit in dem Behälter erhält man das Volumen des Endabschnittes für die Flüssigkeitsströmung. Dividiert man dieses Volumen durch die Durchströmungsgeschwindigkeit der Flüssigkeit Abwassei und zurückgeführte Feststoffe, so kann man die Verweilzeit der Flüssigkeit in dem 'Endabschnitt bestimmen. Dividiert man den Wert X für

ίο die in den Endabschnitt eingeführte Energie durch das Volumen des Endabschnittes, so findet man die »Dichte« der Energie, beispielsweise PS je 1000 m³.

Eine Phosphor ausfällende Verbindung, Eisenchlorid oder Aluminiumsulfat oder beide, wird vorzugsweise in Form einer wäßrigen Lösung durch eine Leitung SO 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 Oberlauftrog 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 Boden 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

Rezirkul&tion 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 Fig. 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

Gewichtsverhältnis der chemischen Feststoffe zu den Gesamtfef fstoffen bei wenigstens 0,05 :1 in der zweiten Begasungszone zu halten.

Die Kammer HO ist ähnlich ausgeführt wie die Kammer 10, um einen glatten Durchstrom der s 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 liegen. In Längsrichtung sind ebenfalls in Abständen untergetauchte Rührer 116a bis 116c angeordnet, und Vorrichtungen zum Rezirkulieren des Gases 119a bis 119c; 120a bis 120c; 121a bis 121c und 122a bis 122c ,₅ wirken in ähnlicher Weise wie in der Kammer 10. Das an Sauerstoff verarmte Gas wird aus dem Gasraum über der Flüssigkeit int 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 ein» 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 Rezirkulieren im Gleichstrom eingeführt wie in der ersten und der zweiten Unterzone. Das an Sauerstoff verarmte Gas aus der letzten Unterzone wird abgelassen.

Die Fig.2 zeigt drei Unterzonen in der ersten Begasungszone und zwei Unterzonen in der zweiten Begasungszone. Die Elemente entsprechen denen nach F i g. 1 und sind mit den gleichen Nummern bezeichnet Die erste Begasungszone 10 ist unterteilt in arei getrennte Abteile oder Unterzonen 10a, 106 und 10c durch Teilwände 42 und 45, die sich von oben bis zum Boden erstrecken. Verengte öffnungen 43 in der Teilwand 42 unter dem Flüssigkeitsspiegel ermöglichen einen Durchstrom der ersten teilweise oxydierten Flüssigkeit aus der ersten Unterzone 10a in die zweite Unterzone 106. Eine verengte Öffnung 44 im Gasraum ermöglicht den Durchstrom des ersten an Sauerstoff verarmten Gases aus 10a nach 106 im Gleichstrom mit der Flüssigkeit Eine entsprechende öffnung 46 in der Teilwand 45 unter dem Flüssigkeitsspiegel erlaubt den Durchstrom der zweiten teilweise oxydierten Flüssigkeit aus der zweiten Unterzone 106 in die dritte Unterzone 10c

Eine verengte öffnung 47 in dem Gasraum erlaubt den Durchstrom des zweiten an Sauerstoff verarmten 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 I Oc bei wenigstens 10 Minuten liegt Wenn die Verweilzeit der Flüssigkeit in 10c unter 10 Minuten liegt so umfaßt die Unterzone 106 einen Teil des Endabschnittes, so daß die Verweilzeit der Flüssigkeit in den Unterzonen 106 und 10c insgesamt wenigstens 10 Minuten beträgt

An den Oberflächen wirkende Impeller 22a bis 226 und 22c sind in den Unterzonen 10a, 106 und 10c vorgesehen. Sie schleudern Flüssigkeit in den Gasraum zum Rezirkulieren gegen das Gas und bewirken gleichzeitig ein Mischen der Flüssigkeit mit den 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.2 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 HOa der zweiten Begasungszone als Teil des Sauerstoff enthaltenden Gases eingeführt Dieses Gas enthält noch verhältnismäßig große Mengen an Sauerstoff, beispiels-

weise 60 bis 80 VoL-%, unter der Voraussetzung, daß das in die erste Begasungszone eingeführte Gas 90 bis 5 90 VoL-% Sauerstoff enthielt

Der Rest des in der zweiten Zone benötigten Sauerstoffes wird in die erste Unterzone 110a durch die Leitung 112 mit dem Regelventil 113 eingeführt

Die zweite Begasungszone HO wirr] in ähnlicher Weise betrieben wie die erste Begasungszone 10, mit dem Unterschiede, daß nur eine einzige Teilwand 142 vorgesehen ist, um die erste Unterzone UOa von der zweiten Unte? zone 1106 zu trennen. Die erste weiter oxydierte Flüssigkeit strömt von MOa nach 1106 durch die unter dem Flüssigkeitsspiegel befindliche öffnung 143 in der Teilwand 142. Das erste an Sauerstoff verarmte Gas strömt von HOa nach 1106 durch die öffnung 144 im darüberliegenden Gasraum.

Die Klärgefäße 29 und 129 werden in der gleichen Weise betrieben, wie es in F i g. 1 beschrieben ist Die F i g. 2 zeigt aber die andere Möglichkeit, daß ein Teil der zweiten Feststoffe zusammen mit den ersten Feststoffen in die erste Zone zurückgeführt wird Wie schon erörtert, enthalten die zweiten Feststoffe in der Leitung 135 einen erheblich höheren Anteil an biologischen organischen Feststoffen, als die ersten Feststoffe in der Leitung 35. Die große Menge an schweren chemischen Feststoffen und der hierbei sich ergebende große Abfall an Feststoffen aus der ersten Begasungszone führt dazu, daß die Konzentration der Mikroorganismen und daher die biologische Aktivität in der Flüssigkeit in der ersten Zone abnehmen. Die Konzentration der Mikroorganismen (flüchtige suspendierte Feststoffe) in der letzteren kann erhöht werden dadurch, daß ein Teil der zweiten Feststoffe durch eine Leitung 153 mittels einer Pumpe 154 in die Leitung 15 zurückgeführt wird, von wo sie zusammen mit den ersten zurückgeführten Feststoffen in die Zone 10a gelangen.

Die Vorteile der Erfindung wurden geprüft bei Versuchen in einer Reihe von Versuchsanlagen. Hierbei wurde bei den Versuchen 1 und 4 in eine einzige Zone ein 99VoL-% Sauerstoff enthaltendes Gas ohne Verwendung einer Phosphor ausfällenden Verbindung eingeführt Bei den Versuchen 2 und 3 wurde Aluminiumsulfat zugesetzt Bei den Versuchen 5 und 6 wurde unter Verwendung eines 99% Sauerstoff

ίο enthaltenden Frischgases in zwei Zonen ohne Zusatz einer Phosphor ausfällenden Verbindung gearbeitet Bei Versuch 7 wurde eine ungenügende Menge von Natriumaluminat als Phosphor ausfällende Verbindung zugegeben. Bei dem Versuch 8 wurde erfindungsgemäß Aluminiumsulfat zugegeben. In jedem Fall war jede Begasungszone in wenigstens drei Unterzonen unterteilt durch welche im Gleichstrom Gas und Flüssigkeit gemäß F i g. 2 strömten. Ein Klärgefäß war verbunden mit dem Endabschnitt Jede Unterzone enthielt einen Gasverteiler und einen Impeller zum Mischen von Gas und Flüssigkeit die von einem elektrischen Motor angetrieben waren. Der Gasverteiler bestand aus rotierenden Armen mit engen Löchern, durch welche das Gas rezirkuliert wurde, ähnlich der Ausführungsform nach Fig. 1, mit dem Unterschiede, daß der Impeller 16 und der Gasverteiler 22 auf einer gemeinsamen Achse zum Rotieren befestigt waren. Aluminiumsulfat wurde nur der letzten Unterzone der einzigen Begasungszone in den Versuchen 2 und 3 zugegeben. Natriumaluminat und Aluminiumsulfat wurden nur der letzten Unterzone der ersten Begasungszone bei den Versuchen 7 und 8 zugesetzt Die Versuchsanlagen für die Versuche 1 bis 8 varen vier verschiedene Typen, die in der Tabelle A beschrieben sind.

Tabelle A

	Versuchs-Nummer	2	3,4	5, 6, 7, 8
	1	7,76	0,19	0,17
Volumen der Unterzone, m³	1,51	4	4	2 (erste Zone)
Anzahl der Unterzonen	4			3 (zweite Zone)
		31,04	0,76	0,34 (erste Zone)
Gesamtes Volumen der Zonen, m³	6,05			0,51 (zweite Zone)
		3,53	0,69	0,61
Tiefe der Flüssigkeit, m	1,52	3,2	3,2	3,2
Durchmesser der Mundstücke in den	3,2
rotierenden Gasverteilern, mm		35,6	15,2	15,2
Durchmesser der Gasverteiler, cm	35,2	3(1. Unterzone)	1/3 (jeder	1/3 (jeder
PS der Motoren für die rotierenden	3/4 (jeder	2 (andere Unter zonen) 230	Unterzone)	Unterzone)
Gasverteiler	Unterzone)		200(1. Unter	250(1. Unterzonen
Upm der rotierenden Gasverteiler	190		zone)	1 und 2)
			150 (andere	250 (andere
		2/3(1. Unter	Unterzonen)	Unterzonen)
		zone)	1/6 (jede	1/20 (jede
PS der Motoren für das Rezirkulieren	2/3 (1. Unter	1/2 (andere	Unterzone)	Unterarme)
des Gases	zone)	Unterzonen)
	1/3 (andere	35,6
	Unterzonen)		15,2	15,2
Durchmesser der Impeller, cm	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 Zonen während dieser Versuche lag über 20 Vol.-%. Bei diesen Versuchen kam es indessen 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 Gase und der Flüssigkeit durch geeignete Vorrichtungen um Meßvorrichtungen wurden weitere wichtige Paramete gemessen, um das Verhalten des Systems zu bestimmer Täglich wurden Proben des zugeführten Frischwasser; des Abwassers aus dem ersten Klärgefäß und de Abwassers aus dem zweiten Klärgefäß entnommer Proben des Gemisches der Flüssigkeit und de Schlammes wurden täglich für jeden Verfahrensschrit entnommen. Alle Analysen wurden durchgeführt ii Obereinstimmung mit dem Buch »Standard Methods fo the Examination of Water and Wastewater«. Di< Ergebnisse dieser Versuche sind in Tabelle B zusam mengefaßt.

Tabelle B

Versuch Nr.	3	4	5	Zone	6	Zone	7	Zone	8	Zone
1 2			Zone	2	Zone	2	Zone	2	Zone	2
			1		1		1		1

Zufluß

BSBs, mg/1
TSS, mg/1
TP'). mg/1
TKN2), mg/1

Abfluß BSBs, mg/I TSS, mg/1 TP'). mg/1 TKN2). mg/1

227 114

76 126

5,8 27

38 28

8,0 13

15 33

3,8 7,3

25 15

Versuchsbedingungen F/M kg BSBs/Tag in kg

MLVSS

RT, l. Unterzone, min³) 23 RT, letzte Unterzone, min³) 23

113

123

3,7 -

22

32

55

1,9 -

19

110 69,5 126 54

119 150

27,7 49

27 22,5 27 19,5

110.2 27,4 106 45,3

124.3 65,8 118,5 70,3 7,0 3,6 6,3 4,0

20,2 15,2 19,7 18,0

69,5 22,5 54 45

22,5 5

27,7 11,8 49 30

19,5 33

27,4 28,0

65,8 42,4

3,6 2,8

15,2 1,6

45,3 14,1

70,3 10,7

4,0 1,0

18,0 1,3

0,50 0,26 035 0,45 0,90 0,22 1,19 0,14 134 0,12 1,30 0,23

RT, gesamt, min³) 92

MLSS, mg/1?) 7010

MLVSS, mg/|8) 5690

DO, mg/1 7,8

SV1«), mg/1 42,1

Temperaturmittel, ⁰C 26

SRT, Tage=) · 7,2

Versuchsdauer, Tage 40

ISV, m/h«) 3,20

Al/P, mol/mol 0

Gesamte Energie in der 200 — letzten Unterzone, PS/1000 m³

Gesamte Energie zur 47,6 —

Erzeugung hoher Scherkräfte in der letzten Unterzone, PS/1000 m³

Gesamte Energie in der 214 — ersten Unterzone, PS/1000 m*

Gesamte Energie zur Er- 44,8 — zeugung hoher Scherkräfte in der ersten Unterzone. PS/1000 m*

22

88

8160

5410

4,0-8,0

53

25

2,29

133

26

105

4650

3080

8,1

70

3,7

1,68

1,4

6,85

103

3700

2780

2,62

7,41

11

22

6779

5890

43

243

16

1,1

2,62

33,0

21

62

5961

4365

8,0

24

16

9,0

335

19,1

12

23

6431

4897

9,0

28

19

1,0

2,41

22,4

4134

3128

7,4

32,4

8,1

2,74

28,0

5892

3932

9,1

27,2

153

0,84

230

234

22,4

19

57

5425

3612

9,8

51,8

153

10

17,2

22

24

5489

3983

9,4

23,4

15

0,66

2,71

1,75

24,3

1,05 1,05 3,17 3,17 3,17 3,17 3,17 3,17 3,17 3,17

14,2 230 433 31,1 - 38,0 48,6 31,1 48,6 36,4

230 6,08 6,08 - 6,08 6,08 6,08 6,08 6,08

Fortsetzung

Versuch Nr.
1 2

Zone Zone Zone Zone Zone Zone Zone Zone 12 12 12 12

0,44 0,23 0

Verhältnis der chemischen
Feststoffe zu den Gesamtfeststoffen in den abgesetzten Feststoffen in
der Behandlungszone

Gesamtgehalt an Phosphor, Gesamtgehalt an Stickstoff, Gesamte Verweilzeit der aus Abwasser und zurückgeführtem Schlamm bestehenden Flüssigkeit. Schlammvolumenindex. Zurückhaltungszeit für den Schlamm. Absetzgeschwindigkeit. Suspendierte Gesamtfeststoffe. Suspendierte flüchtige Feststoffe.

0,31 0,28 0,27 0,23

Der Versuch Nr. 1 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 der 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 während 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 Wasser suspendierten Gesamtfeststoffe erheblich sank, als der Zusatz von Aluminiumsulfat beendet wurde, und zwar von 85 auf 55 mg/I. Die Versuche Nr. 5 bis 3 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, 030:1 bis 134 : 1, und verhältnismäßig niedrig in der zweiten Zone, 0,12:1 bis 0,23:1, so daß eine wirksame Nitrifizierung bei den Versuchen Nr. 5 und 6 erreicht wurde, wo chemische Feststoffe nicht anfielen.

Das nach den Versuchen Nr. 5 und 6 aus der ersten Zone abfließende Wasser enthielt aber verhältnismäßig große Mengen an Gesamtfeststoffen, 54 und 49 mg/L und nur eine geringere Verbesserung wurde erzielt in der zweiten Begasungszone ohne Zusatz von Aluminiumsulfat Beim Versuch Nr. 5 enthielt das aus der zweiten Zone abfließende Wasser noch 45 mg/1 an suspendierten Gesamtfeststoffen, was eine Verringerung von 16,6% in dieser Zone bedeutet Beim Versuch Nr. 6 enthielt das aus der zweiten Zone abfließende Wasser noch 3ü mg/1 an suspendierten Gesamtfeststoffen, was eine Verringerung von 33,3% bedeutet.

Der Versuch Nr. 7 zeigt, daß bei diesen Verfahrensbedingungen Natriumaluminat NaAl(OH)₄ als Phosphor ausfällende Verbindung nicht genügt, obwohl es in anderen üblichen Systemen zur Behandlung von Abwasser für diesen Zweck verwendet wird. Große Mengen waren erforderlich, um eine vollständige Umsetzung mit dem Phosphor zu erzielen, und zwar ein molares Verhältnis von Aluminium zu Phosphor von 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 an suspendierten Feststoffen enthielt Die Verbesserung der Beschaffenheit des abfließenden Wassers aus der zweiten Zone war nur gering, 42,4 mg/1 oder 35%.

Bei dem erfindungsgemäß durchgeführten Versuch Nr. 8 wurde Aluminiumsulfat dem Endabschnitt der ersten Zone zugesetzt so daß das molare Verhältnis von Aluminiumkationen zu phosphorhaltigen Verunreinigungen bei 1,75:1 lag. Die starke Zunahme der suspendierten Gesamtfeststoffe in der aus der ersten Zone abfließenden Flüssigkeit von 54 mg/1 nach Versuch Nr. 5 auf 703 mg/I ist auffällig. Sie zeigt eine Verschlechterung der Ausflockung wegen der starken Vergrößerung der Menge an chemischen Feststoffen in dieser Zone. Die 453 mg/I an BSB₅, die aus der ersten Zone in die zweite Zone gelangen, sind die Folge des hohen Verhältnisses von Nährstoffen zur Biomasse von 130 kg BSB5 je kg flüchtige suspendierte Feststoffe in der ersten Zone. Trotz der Verschlechterung der Ausflockung in der ersten Zone war sie in der zweiten Zone erheblich besser. Der Gehalt an suspendierten Feststoffen sank um 85% auf nur 10,7 mg/1, was eine drei- bis vierfache Verbesserung gegenüber dem Verhalten nach den Versuchen 5 bis 7 in zwei Zonen bedeutet, und eine 50- bis 80%ige Verbesserung gegenüber den Versuchen 1 bis 4 in der einzigen Zone, und zwar bezogen auf den Gehalt an suspendierten Gesamtfeststoffen in dem abfließenden Wasser. Eine derartig gute Qualität des abfließenden Wassers ist bisher noch nicht erreicht worden in Systemen zur Behandlung von Abwasser, in welchen kombinierte Schlämme aus chemischen und organischen Feststoffen anfielen. Weitere Versuche haben bestätigt, daß ähnliche Ergebnisse wie wie beim Versuch Nr. 8 erzielt werden können, wenn an Stelle von Aluminiumsulfat

Eisen(III)-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).

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

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 Begasungs.;one 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 Plussigkeit 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(lII)-chlorid oder Aluminiumsulfat in solchen Mengen zugesetzt wird, daß das molare Verhältnis des den Phosphor ausfällenden Ka I ions zu den Phosphor enthaltenden Verunreinigungen bei 1,2 :1 bis 1,8 :1 gehalten wird, daß das Verhältnis von Nährstoffen zur Biomasse in der er sten Begasungszone 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 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 Begasungszono 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.

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 1 oder 2, dadurch gekernzeichnet, 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 Eingangsabschnitt der ersten Begasungszone eine Gesamtenergie aufgewendet wird, die 137 PS je 1000 m³ 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 zusätzlich 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 BSB5 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 gehalten wird, und daß in der zweiten Begasungszone ein Gehalt an flüchtigen suspendierten Feststoffen aufrechterhalten wird, die 2 bis 40% Stickstoff verbrauchende Mikroorganismen, 60 bis 98% s Kohlenstoff verbrauchende Mikroorganismen und zusätzlich nicht lebende Stoffe enthalten.