DE2338853A1

DE2338853A1 - Verfahren zum behandeln von stickstoffhaltigen abwaessern

Info

Publication number: DE2338853A1
Application number: DE19732338853
Authority: DE
Inventors: David Charles Climenhage
Original assignee: DuPont Canada Inc
Current assignee: DuPont Canada Inc
Priority date: 1972-07-31
Filing date: 1973-07-31
Publication date: 1974-02-14
Also published as: ZA747010B; FR2194656B1; BE802959A; GB1440171A; GB1441241A; CA968474A; JPS4952452A; NL7310574A; FR2194656A1

Description

Patentanwälte O r> q opci

ing. Walter Abitz ^ "

Dr, Dieter F. Morf 31.^111973

pr. Hans-Α. Brauns ^cc-s

DU PONT OP CANADA LIMITED.

555 Dorchester Boulevard, West, Montreal, Quebec, Kanada

Verfahren zum Behandeln von stickstoffhaltigen Abwässern

Die vorliegende Erfindung betrifft ein verbessertes .Verfahren zum Behandeln von ab fliessenden Stoffen und insbesondere ein biologisches Verfahren zum Behandeln von wässrigen, ab fliessenden Stoffen, die stickstoffhaltiges Material in Gegenwart von kohlenstoffhaltigem Material enthalten.

Stickstoffhaltige Verbindungen, beispielsweise !Titrationen, Nitritionen, Amine und/oder Ammoniak, sind in abfliessenden Stoffen (im folgenden Abwässer genannt) vorhanden, die aus vielen Quellen stammen. Abwässer von Industrieanlagen, von beispielsweise viele verschiedene Produkte erzeugenden chemischen Anlagen, können kohlenstoffhaltige und stickstoffhaltige Materialien enthalten, und die Zusammensetzung dieser Abwässer hängt von der speziellen Abwasserquelle ab. Abwässer können beträchtlich zur Verschmutzung von Seen und Flüssen und Zerstörung von Iier- und Pflanzenleben bei-

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σσ-8

tragen und können zu einer Gefährdung der Gesundheit führen.

Chemische Verfahren zum Behandeln von Abwässern sind "bekannt. Beispielsweise wird ein Verfahren zum Behandeln von Abwasser, das kohlenstoffhaltiges und stickstoffhaltiges Material enthält, in Gegenwart von Wasser bei erhöhter !Temperatur in der anhängigen CA-PS 111 685 (G. A. Stewart und K. E. Wilkins, angemeldet^ am 28. April 1971) beschrieben.

Auch biologische Verfahren zum Behandeln von wässrigen, abfliessenden Stoffen sind bekannt. Der herkömmliche "Aktivschlamm-Prozess" ist ein aerobisches Verfahren, bei dem ein wässriger, abfliessender Stoff mit aktiviertem Schlamm in Berührung gebracht wird, wobei üblicherweise damit einhergehend belüftet wird. Ein solches Verfahren kann zur Entfernung von kohlenstoffhaltigem Material aus Abwässern angemessen sein, aber es kann sein, dass es bei der Entfernung von stickstoffhaltigem Material, beispielsweise Ammoniak und Nitritionen, die durch das Verfahren möglicherweise lediglich in eine andere Form stickstoffhaltigen Materials, beispielsweise !Titrationen, umgewandelt werden, versagt.

Andere biologische Verfahren sind für die Denitrifizierung von stickstoffhaltigem Material bekannt. Ein anaerobes Verfahren zum Denitrifizieren von Nitrocellulose-Abfallgut wird von K. Mudrack in "Nitro-Cellulose Industrial Waste",

Purdue University Engineering Bulletin, Extension Service Nr. 121, 1966, beschrieben. Anaerobe Denitrifizierungsverfahren sind gegenüber dem pH des Abwassers empfindlich, und es ist vorzuziehen, dass das Abwasser, welches in das Denitrifizierungsverfahren eintritt, zuvor neutralisiert worden ist.

Um die schädlichen Einwirkungen von Phenolen auf Bakterien unter anaeroben Bedingungen zu bewältigen, offenbarten und beanspruchten Todhunter et al. in der CA-PS 620 366, die am

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16. Mai 1961 erteilt wurde, ein Verfahren, bei dem Phenole vor der anaeroben Behandlung von Ammoniak aerob behandelt werden.

Es wurde nun ein verbessertes Denitrifizierungsverfahren gefunden. Insbesondere wurde ein verbessertes Verfahren gefunden, das weniger empfindlich gegenüber den Auswirkungen eines Abwassers, dessen pH-Wert weniger als etwa 6,0 beträgt, und/ oder der chemischen Natur von kohlenstoffhaltigem oder stickstoffhaltigem Material, das in dem Abwasser vorliegt, sein kann.

Demgemäss wird durch die vorliegende Erfindung ein verbessertes Verfahren zum Behandeln von Abwasser (wässrigen, abfliessenden Stoffen) mit einem pH-Wert von weniger als etwa 6,0, das stickstoffhaltiges Material, und zwar Nitrat- oder Nitritionen oder Material, das in der Lage ist, Nitrat- oder Nitritionen zu bilden, enthält, wobei ein wesentlicher Anteil des sauren Bestandteils des Abwassers stickstoffhaltiges Material ist, in Gegenwart von genügend viel kohlenstoffhaltigem Material, so dass eine praktisch vollständige Denitrifizierung des Abwassers ermöglicht wird, bereitgestellt. Das erfindungsgemässe Verfahren kennzeichnet sich dadurch, dass man das Abwasser in eine anaerobe Behandlung sz one, die anaeroben, aktivierten Schlamm enthält, mit einer solchen Geschwindigkeit einleitet, dass die Konzentrationen von Nitrat- und Nitritionen in der anaeroben Behandlungszone bei einem niedrigen Niveau gehalten werden.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird die Konzentration an Stickstoff in Form von Nitrat- und Nitritionen unterhalb etwa 10 mg/1 und insbesondere unterhalb etwa 3 mg/1 und ganz besonders unterhalb 1 mg/1 gehalten.

Gemäss einer Ausführungsform lässt man das Abwasser in eine zweite Behandlungszone und insbesondere in eine solche zweite

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Behandlungszone gelangen, in der Schlamm abgetrennt und aus der eine Mischung aus Schlamm und Abwasser im Kreislauf in die anaerobe Zone zurückgeführt werden kann.

Bei einer anderen Ausführungsform wird der wässrige, abfliessende Stoff in eine anaerobe Zone mit einer Geschwindigkeit eingeleitet, die nicht grosser ist als etwa 0,30 kg (O.3O Ib.) Stickstoff in dem wässrigen, abfliessenden Stoff je kg (per pound) flüchtiger, suspendierter Feststoffe in der anaeroben Zone je Tag.

In speziellen Ausführungsformen kann die zweite Zone eine Klärungszone oder eine aerobe Behandlungszone sein.

Gemäss einer weiteren Ausführungsform stellt die vorliegende Erfindung ein verbessertes Verfahren zur Behandlung von Abwasser, das stickstoffhaltiges Material, und zwar Nitratoder Nitritionen oder ein Material, das in der Lage ist, Nitrat- oder Nitritionen zu bilden, enthält, in Gegenwart von ausreichend viel kohlenstoffhaltigem Material, um eine praktisch vollständige Denitrifizierung des Abwassers zu ermöglichen, bereit, das dadurch gekennzeichnet ist, dass man das Abwasser in eine anaerobe Behandlungszone, die anaeroben, aktivierten Schlamm enthält, einleitet, das Abwasser in eine aerobe Behandlungszone eintreten lässt, eine Mischung aus Schlamm und Abwasser abtrennt und im Kreislauf aus der aeroben Behandlung sz one nach der anaeroben Behandlungszone mit einer Geschwindigkeit zurückführt, die mindestens so gross ist, wie die Geschwindigkeit, mit der das Abwasser in die anaerobe Behandlungszone eingeleitet wird.

Gemäss einer weiteren Ausführungsform wird die Konzentration des Stickstoffs in Form von Nitrat- und Nitritionen in der anaeroben Behandlungszone unterhalb etwa 10 mg/1 und insbesondere unterhalb etwa 3 nig/1 und ganz besonders unterhalb etwa i mg/1 gehalten.

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GC 8 ^v

Gemäss einer weiteren Ausführungsform ist die Beschickung an reduzierten Stickstoffverbindungen, die der aeroben Zone zugeführt werden, kleiner als etwa 0,1 kg reduzierter Stickstoff je kg "flüchtiger, suspendierter Feststoffe je Tag, wobei "reduzierter Stickstoff" nachfolgend definiert wird.

Wie oben beschrieben, bezieht sich das erfindungsgemässe Verfahren auf die Behandlung von wässrigen, ab fliessenden Stoffen (Abwässern), die stickstoffhaltiges und kohlenstoffhaltiges Material enthalten. Das stickstoffhaltige Material kann in Form von Kitrat- oder Nitritionen oder einem. Material vorliegen, das in der Lage ist, Nitrat- oder Nitritionen zu bilden; Beispiele hierfür sind Ammoniak, Amine und dgl., wobei die letzteren hier als "reduzierte Stickstoffverbindungen" bezeichnet werden. Das kohlenstoffhaltige Material sollte mindestens in der Menge vorhanden sein, die für die vollständige Denitrifizierung des Abwassers benötigt wird. Das kohlenstoffhaltige Material kann in dem Abwasser vorliegen, das dem anaeroben Reaktor zugeführt wird, oder getrennt dem anaeroben Reaktor zugesetzt werden, und kann aus irgendeiner zweckmässigen Quelle stammen, beispielsweise .städtischem Kloakenwasser, Industrie-Abfallgut oder einer kohlenstoffhaltigen Flüssigkeit, z. B. Methanol. Das Abwasser kann aus irgendeiner geeigneten Quelle, beispielsweise aus Industrieplätzen, erhalten werden.

Das erfindungsgemässe Verfahren wird nun anhand der Zeichnungen erläutert. In den Zeichnungen bedeuten:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Denitrifizierungsverfahrens mit einer Klärungsvorrichtung als zweiter Zone;

Fig. 2 eine schematische Darstellung eines Denitrifizierungsve rf ahrens mit einer bei hoher Geschwindigkeit arbeitenden aeroben Zone und einer Klärungszone nach der anaeroben Zone;

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CC—8

Fig. 3 eine schematische Darstellung einer Abwandlung des Verfahrens der Fig. 2;

Fig. M- eine schematisehe Darstellung eines Denitrifizierungsverfahrens mit einer aeroben Lagunen-Abwasserbehandlungszone als zweiter Zone; und die

Fig. 5 eine schematische Darstellung eines Denitrifizierungsverfahrens mit einer bei hoher Geschwindigkeit arbeitenden, aeroben Abwasserbehandlungszone und einer nachfolgenden bei niedriger Geschwindigkeit arbeitenden, aeroben Lagunen-Abwasserbehandlungsz one.

Das zu behandelnde Abwasser kann bisweilen nachfolgend als Beschickungsabwasser bezeichnet werden.

In der Fig. 1 wird gezeigt, wie Abwasser 1, das bisweilen hier als Beschickungsabwasser 1 bezeichnet wird, einer anaeroben Behandlungszone 2 zugeführt wird, die aus einem Tank 3, der einen Rührer M aufweist, besteht. Ein Teil des Abwassers in der anaeroben Behandlungszone 2 wird durch das Rohr 5 nach einem oberen Abschnitt des Schnellbelüfters 6 hin geleitet. Luft wird in den unteren Teil des Schnellbelüfters 6 durch den Einlass 7 eingeleitet. Der Schnellbelüfter 6 erleichtert die Entfernung von Stickstoffblasen, die sich auf dem Schlamm befinden, der von der anaeroben Behandlungszone 2 herkommt. Der Betrieb von Schnellbelüftern ist bekannt. Die aus dem Schnellbelüfter 6 abströmenden Stoffe werden in das Klärgefäss 8 geleitet. Konstruktion und Betrieb des Klärgefässes sind ebenfalls bekannt. Das im Klärgefäss behandelte Abwasser 9 wird aus dem oberen Teil des Klärgefässes 8 entnommen, während Kreislaufschlamm und Abwasser aus dem unteren Teil 10 des Klärgefässes 8 entnommen und der anaeroben Behandlungszone 2 zugeführt werden.

Die Zufuhrgeschwindigkeit des Beschickungsabwassers 1 wird

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bei der Au ε führung sform der Fig. 1 und den Ausführungsformen, die weiter unten offenbart werden, vorzugsweise so eingestellt, dass die Konzentration der Nitrat- und Nitritionen in der anaeroben Behandlungszone 2 auf einem niedrigen Niveau gehalten wird. Überdies ist es wichtig, dass die anaerobe Behandlungszone 2 genügend viel kohlenstoffhaltiges Material enthält, um. eine praktisch vollständige Denitrifizierung des Beschickungsabwassers 1 zu ermöglichen. Es kann daher notwendig sein, kohlenstoffhaltiges Material dem Abwasserbehandlungsverfahren zuzusetzen, und zwar vorzugsweise dem Beschickungsabwasser 1 oder direkt der anaeroben Behandlungszone 2. Überschüssiges, kohlenstoffhaltiges Material kann nachfolgend, insbesondere nach den weiter unten beschriebenen Verfahren behandelt werden.Beschickungsabwasser kann aus mehr als einer Quelle erhalten werden, und solche Beschickungsabwässer können unterschiedliche Niveaus an stickstoffhaltigem und kohlenstoffhaltigem Material aufweisen. Die Beschickungsabwässer können getrennt zugeführt oder vermischt werden, bevor sie der anaeroben Behandlungszone 2 zugeführt werden.

Wie oben angegeben, wird die Zufuhrgeschwindigkeit des Beschickungsabwassers 1 vorzugsweise so eingestellt, dass die Konzentration der Nitrit- und Nitrationen in der anaeroben Behandlungszone 2 auf einem niedrigen Niveau gehalten wird. Solche niedrigen Niveaus können von der speziellen Zusammensetzung des Beschickungsabwassers abhängig sein; die Konzentration des Stickstoffs in Form von Nitrit- und Nitrat kann jedoch geringer als etwa 20 mg/1 sein. Bei bevorzugten Ausführungsformen kann die Konzentration des Stickstoffs niedriger als 10 mg/1 und insbesondere niedriger als 3 mg/1 sein.

Das in der Fig. 1 gezeigte Verfahren und die weiter unten gezeigten Au sführungs formen des Verfahrens sind bei einem pH-Wert des Beschickungsabwassers beträchtlich unterhalb

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6,0 und insbesondere bei einem pH-Wert von nur 2,0 durchführbar, vorausgesetzt dass ein wesentlicher Mengenanteil der Säure Salpetersäure ist, die nachfolgend durch das Denitrifizierungsverfahren entfernt werden kann. Die Anwesenheit wesentlicher Mengen anderer Säuren, beispielsweise von Chlorwasserstoffsäure und Schwefelsäure, kann dazu führen, dass der pH-Wert des Abwassers in der anaeroben Zone auf unterhalb etwa 6,0 herabgesetzt wird.

Bei der in der 5¹Xg. 2 gezeigten Ausführungsform wird das Abwasser^ das aus der anaeroben Behandlung sz one 2 kommt, einer bei hoher Geschwindigkeit arbeitenden, aeroben Behandlungszone 11, die einen Rührer 12 aufweist, zugeführt. Ein Anteil des Abwassers in der aeroben Behandlungszone 11 wird durch die Rohrleitung 15 nach der anaeroben Behandlungszone 2 im Kreislauf zurückgeführt, während der Rest des Abwassers in dieser Zone durch die Rohrleitung 14-nach dem Klärgefäss 8 hin geleitet wird. Geklärtes, behandeltes Abwasser 9 wird aus dem oberen Teil des Klärgefässes 8 entfernt, während Kreislaufschlamm und Abwasser aus dem unteren !Teil 10 des Klärgefässes 8 entnommen und der anaeroben Behandlungszone 2 zugeführt werden.

Die Nitrifizierung von stickstoffhaltigem Material, beispielsweise von Aminen und Ammoniak, die in dem Abwasser vorhanden sind, kann in der aeroben Behandlungszone 11 geschehen, In diesem Pail.kann das Gemisch aus Abwasser und Schlamm, das aus dem unteren Teil der aeroben Behandlungszone 11 entnommen wird, Nitrat- und/oder Nitritionen enthalten, welche in der anaeroben Behandlungszone 2 verwendet werden können. Um die Nitrat- und Nitritionen wirksam zu entfernen, ist es notwendig, das Gemisch aus Schlamm und Abwasser aus der belüfteten Zone 11 mit einer Geschwindigkeit im Kreislauf zurückzuführen, die mindestens so gross ist wie die Geschwindigkeit, mit der das Beschickungsabwasser 1 in die anaerobe Behandlungszone 2 eingeleitet wird. Ins-

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besondere sollte die Umwälzgeschwindigkeit 1 bis 4-mal so gross wie die Zufuhrgeschwindigkeit sein. Die Anwendung einer aeroben Zone und der hohen Umwälzgeschwindigkeit können eine wirksame Behandlung von Abwässern ermöglichen, die anderes stickstoffhaltiges Material als Nitrat- und Nitritionen enthalten.

Wenn die Umwälzgeschwindigkeit so hoch wie die Zufuhrgeschwindigkeit ist, lässt sich voraussagen, dass die Wirksamkeit der Behandlung eines Beschickungsabwassers, das reduzierte Stickstoffverbindungen enthält, 50 % für die in der J¹Ig. 2 gezeigte Ausführungsform betragen würde. In den nachfolgenden Beispielen werden höhere Wirkungsgrade erhalten, was anzeigt, dass eine gewisse Denitrifizierung in der aeroben Zone eintreten kann. Unwirksames Mischen und/oder abgesetzter Schlamm können diese Wirkung steigern. Die aerobe Zone kann so entworfen werden, dass solche Faktoren in Rechnung gestellt werden.

Es kann beispielsweise bei der Behandlung von Abwässern, die einen grossen Mengenanteil des stickstoffhaltigen Materials in Form von Ammoniak oder Ammoniak-Derivaten aufweisen, wünschenswert sein, dass eine zweite anaerobe Behandlungszone 15 zwischen der mit hoher Geschwindigkeit arbeitenden, aeroben Behandlungszone 11 und dem Klärgefäss 8 der in Fig. 2 gezeigten Ausführungsform angeordnet wird, wie es in der in der Fig. 3 gezeigten Ausführungsform veranschaulicht ist. Bei dieser Ausführungsform kann es notwendig sein, eine zusätzliche Quelle von biologisch-abbaubarem Kohlenstoff 16 der zweiten anaeroben Behandlungszone 15 zuzusetzen. Eine geeignete Quelle für biologisch-abbaubarem Kohlenstoff ist Methanol oder kohlenstoffhaltiges Abwasser. Die zweite anaerobe Behandlungszone 15 wird vorzugsweise durch den Rührer 17 gerührt. Aus der zweiten anaeroben Behandlungszone abströmende Stoffe werden durch die Rohrleitung 14 dem Klärgefäss 8 zugeführt. Eine zweite anaerobe Behandlungs-

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JO

zone kann wünschenswert sein, wenn ein Behandlungsgrad des Abwassers benötigt wird, der grosser ist, als er in der ersten anaeroben Behandlungszone 2 und in der mit hoher Geschwindigkeit arbeitenden, aeroben Behandlungszone 11 erzielbar ist.

Die aerobe Behandlungszone kann in Form einer belüfteten Lagune, wie sie in der Aus führung s form der J¹Ig. 4· gezeigt wird, vorliegen. Der Betrieb von aeroben Lagunen ist bekannt (vgl. beispielsweise das. Kapitel 10 des Buches "Water Pollution Control, Experimental Procedures for Process Design" von V. W. Eckenfelter und D. L. Ford, The Pemberton Press,(1970)· Die aus der anaeroben Behandlungszone 2 abströmenden Stoffe werden der aeroben Lagune 18 zugeführt, die einen Rührer 19 aufweist. Behandeltes Abwasser 20 wird ausgetragen. Eine Mischung aus Schlamm und Abwasser wird durch die Rohrleitung 21 im Kreislauf nach der anaeroben Behandlungszone 2 zurückgeführt.

Eine Abwandlung der Ausführungsform der Fig. 4- wird in der Fig. 5 gezeigt. Bei der letzteren Ausführungsform wurde eine mit hoher Geschwindigkeit arbeitende, aerobe Behandlungszone 11 der in der Ausführungsform der Fig. 2 beschriebenen Art zwischen die anaerobe Behandlungszone 2 und die aerobe Lagune 18 gebracht.

Bei niedrigen Konzentrationen an kohlenstoffhaltigem und stickstoffhaltigem Material in der anaeroben Zone kann die Konzentration des gelösten Sauerstoffs in der anaeroben Zone wichtig sein. Methoden zur Kontrolle der Konzentration von gelöstem Sauerstoff sind bekannt. Beispielsweise kann die anaerobe Zone durch einen Deckel abgeschlossen werden, oder man kann ein inertes, schwimmfähiges Material auf der Oberfläche des Abwassers in der anaeroben Zone schwimmen lassen.

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Die Wirkungsweise von "bei hoher Geschwindigkeit arbeitenden, aeroben Behandlungszonen und aeroben Lagunen ist bekannt. Das Feststoffniveau, d. h. die Bakterienkonzentration, ist in einer mit hoher Geschwindigkeit arbeitenden aeroben Behandlungszone höher und dieser Typ der Behandlungszone kann gegenüber Temp era turänderungen empfindlicher sein als eine aerobe Lagune und kann sogar ähnliche Wirkungsgrade der Abwasserbehandlung zu allen Jahreszeiten zeigen. Eine solche Ausführungsform kann an Standorten, an denen kalte Winter vorkommen, den Vorzug finden.

Die anaerobe Zone wird vorzugsweise so betrieben, dass Stickstoff in das Abwasser mit einer Geschwindigkeit von weniger als 0,7 und insbesondere von weniger als 0,3 kg Stickstoff/kg flüchtiger, suspendierter Feststoffe in der anaeroben Zone/Tag eingeführt wird. Diese Konzentration wird in den Beispielen als Stickstoff-Beschickungsfaktor bezeichnet.

Die Geschwindigkeit, mit der die reduzierten Stickstoffverbindungen der aeroben Zone zugeführt werden, und die in den Beispielen als Nitrifizierungs-Beschickungsfaktor bezeichnet wird, beträgt vorzugsweise weniger als 0,1 kg Stickstoff/kg flüchtiger, suspendierter Feststoffe in der aeroben Zone/Tag. Die Geschwindigkeit, mit der BOD der aeroben Zone zugeführt wird und die in den Beispielen als der BOD-Beschickungsfaktor bezeichnet wird, beträgt vorzugsweise weniger als 0,25 kg BOD/kg flüchtiger, suspendierter Feststoffe in der aeroben Zone/Tag.

Die Beschickungsfaktoren werden aus den Konzentrationen beispielsweise des Stickstoffs, und der flüchtigen, suspendierten Feststoffe und der Verweilzeit des Abwassers in der Behandlungszone errechnet.

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In der aeroben Zone beträgt die Konzentration an gelöstem Sauerstoff vorzugsweise 2 bis 4 mg/1.

Bakterien sind für das erfindungsgemässe Verfahren durch Akklimatisieren des Schlammes, der aus einem sanitären Behandlungsverfahren stammt, erhältlich. Vorzugsweise führt man hierzu den Schlamm unter anaeroben Bedingungen in ein verdünntes Abwasser ein und erhöht nachfolgend allmählich, beispielsweise über eine Zeitspanne von mehreren Wochen, die Konzentration des Materials in dem Abwasser. Andere Quellen von denitrifizierenden Bakterien sind "bekannt. Bakterien können auch durch Akklimatisieren von Schlamm in dem erfindungsgemässen Verfahren erhalten werden. Beispielsweise kann ein verdünntes Abwasser einer anaeroben Zone, welche Schlamm enthält, zugeführt werden. Abwasser, das in der anaeroben Zone behandelt worden ist, kann einer aeroben Zone zugeführt werden, und eine Mischung aus Schlamm und Abwasser kann im Kreislauf nach der anaeroben Zone zurückgeführt werden. Die Konzentration der kohlenstoffhaltigen und stickstoffhaltigen Materials in dem der anaeroben Zone zugeführten Abwasser sollte allmählich, beispielsweise über eine Zeitspanne von mehreren Wochen hin, auf das gewünschte Niveau erhöht werden. Der Wirkungsgrad des Abwasserbehandlungsverfahrens während des Akklimatisierungszeitraums der Bakterien kann geringer sein als der Wirkungsgrad nach der Akklimatisierung der Bakterien.

Es kann notwendig sein, Phosphat oder dergleichen zur Förderung des Bakterienwachstums dem Abwasser zuzusetzen. Die Bedeutung der Anwesenheit solcher Verbindungen für die Förderung des Bakterienwachstums ist "bekannt.

Zusammenfassung:

Offenbart wird ein verbessertes Verfahren zum Behandeln wässriger, abfliessender Stoffe (Abwasser), die stickstoff-

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haltiges Material (Hitrat- oder Nitritionen und Material, das in der Lage ist, Nitrat- und Nitritionen zu bilden) enthält, in Gegenwart von genügend viel kohlenstoffhaltigem Material» um eine praktisch vollständige Denitrifizierung des Abwassers zu ermöglichen. Das Verfahren umfasst das Einleiten des Abwassers in eine anaerobe Behandlungszane, welche anaeroben, aktivierten Schlamm enthält, mit solcher Geschwindigkeit ι dass die Konzentrationen an Nitrat- und Nitritienen in der anaeroben Behandlungszone bei einem niedrigen Niveau, beispielsweise bei weniger als 3 nig/1, gehalten werden. Gemäss Ausführungsformen der Erfindung fliesst das Abwasser aus der anaeroben Behandlungszone nach einer aeroben Behandlungszone, aus der die abfliessenden Stoffe mit einer Geschwindigkeit im Kreislauf zurückgeführt werden können» die mindestens so hoch ist wie diejenige, mit der das unbehandelte Abwasser der anaeroben Behandlungszone zugeführt wird. Der pH-Wert des Beschickungsabwassers kann kleiner als 6,0 sein, und das Beschickungsabwasser kann Phenol enthalten.

Die vorliegende Erfindung wird durch die nachfolgenden Beispiele weiter veranschaulicht.

Beispiel 1

Das in der Pig. 1 gezeigte Abwasserbehandlungsverfahren wurde im Laboratoriumsmasstab unter Yerwendung eines Abwassers durchgeführt, das aus einer technischen Anlage kam, in der Nylon-Zwischenprodukte hergestellt wurden. Das Abwasser enthielt Salpetersäure, Adipinsäure, Hexamethylendiamin, Ammoniak (in Form von Ammoniumsalzen), Ketone, Alkohole, Kohlenwasserstoffe und dgl. Durchschnittliche Ergebnisse, die für zwei Perioden erhalten wurden, werden in der Tabelle I angegeben. Die Umgebungstemperatur betrug in diesem Beispiel und in allen nachfolgenden Beispielen

22° G.

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	T a	«7 belle I	2338853
	Periode	1 Behandlungs niveau	Periode 2 Behandlungs niveau
Tage	15		17
Beschickungs abwasser* Nitrat Nitrit TOC** pH	660 70 1020 2,0-2,	5	630 50 990 2,0-2,5
Behandeltes Abwasser* Nitrat Nitrit TOC pH	1 0 180 7,5-8,	99 81 0	0,5 99 0 190 82 7,5-8,0
Schlammniveau * * *	8050		6000
Stickstoff- Beschickungs faktor****	o,	22	0,27

* in mg/1

** Gesamter organischer Kohlenstoff, als Kohlenstoff

gemessen

*** Cmg/1 VSS); VSS - flüchtige, suspendierte Feststoffe **** in kg Stickstoff/kg VSS/Tag

Der gesamte organische Kohlenstoff ist als der Unterschied zwischen dem gesamten Kohlenstoff und dem anorganischen Kohlenstoff definiert, und sein Betrag wurde mittels eines Beckman-Kohlenstoff-Analysegerätes erhalten.

Nitrat, Nitrit und Ammoniak wurden nach bekannten Methoden bestimmt. Reduzierte Stickstoffverbindungen, die in den nachstehenden Tabellen als N-H-Verbindungen identifiziert werden, sind als der Unterschied zwischen dem gesamten Stickstoff, und der Gesamtheit der Nitrat- und Nitritverbindungen definiert. Der Gesamtstickstoff wurde erhalten, indem eine Testprobe mit einem Nickelkatalysator bei hoher Temperatur (etwa 600 C) in Gegenwart von Wasserstoff in Berührung gebracht wurde. Das dadurch gebildete Ammoniak

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wurde mit Wasser in Berührung gebracht und mittels eines Coulson-Leitfähigkeitsdetektors gemessen.

Alle Analysen auf Stickstoffverbindungen werden als Stickstoff in mg/1 wiedergegeben. In ähnlicher Weise werden die Kohlenstoffanalysen als Kohlenstoff in mg/1 wiedergegeben.

Das* Behandlungsniveau ist als der Grad der Behandlung zwischen dem Beschickungsabwasser und dem behandelten Abwasser, ausgedruckt als Prozent, definiert.

Beispiel 2

Abwasser wurde im Laboratoriumsmasstab nach dem in der Fig. gezeigten Verfahren behandelt. Das Beschickungsabwasser war ähnlich demjenigen, das in Beispiel 1 verwendet wurde. Die Werte wurden für zwei Zeiträume gemittelt; die Ergebnisse werden in der Tabelle II wiedergegeben. Die Umwälzgeschwindigkeit war dieselbe wie die Abwasserzufuhrgeschwindigkeit.

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CC-8

	Tage	Tabelle :	19	Aerobe (erste) Stufe*	40	Aerobe (zweite) Stufe*	NA	VSS - flüchtige,	lung s-	' 25
]	Beschickungs	II		Nitrat und		Nitrat und		*** in kg Stickstoff/kg VSS/Tag	niveau
	abwasser*	Periode 1 Behänd- Periode 2 Behand		Nitrit	50	Nitrit	NA
	Nitrat	lungs-	130	N-H-Verbin-	140	N-H-Verbin-	NA	110
Nitrit	niveau	55	dungen	380	dungen		45
N-H-Verbin-		TOC		TOC
dungen	185	Schlammniveau		Schlammniveau	NA nicht analysiert	170
IOC	990	Nitrifizierungs-	0,1	* in mg/1	** (mg/1 VSS);	1130
Anaerobes Stadium*		Beschickungs-
Nitrat und		faktor***	0,76
Nitrit	0	BOD-Beschickungs-	0
N-H-Verbin-		faktor ****
dungen	95		80
TOC	380	490
Schlammniveau * *	250	240
Stickstoffbe
schickungsfaktor	0,68	0,68


20

40
185
370


0,1

1,4


32 80

15 91
95 92
36


suspendierte Feststoffe

16 -

0 9 8 0 7/0879

CC-8

Beispiel 5

Das in der Fig. 2 veranschaulichte Verfahren wurde eim Laboratoriumsmasstab mit einem Abwasser des in Beispiels 1 verwendeten Typs betrieben. Die Ergebnisse sind in der Tabelle III wiedergegeben. Die Umwälzgeschwindigkeit aus dem Klärgefäss zu der anaeroben Behandlungszone war dieselbe wie die Abwasserzufuhrgeschwindigkeit. BOD wurde nach Standardmethoden gemessen.

- 17 -

7/0379

il

	Tage	14	0,49	e 1 1 e III	• 26	Behand
Tab	Beschickungs			Behänd- Periode 2		lungs-
Periode 1	abwasser*			lungs-		niveau
	Nitrat	120		niveau	120
	Nitrit	35	20	15
N-H-Verbin-		17
dungen	155	65	150
0?OC	1120	13	995
Anaerobes Stadium*
Nitrat und
Nitrit	0	0
N-H-Verbin-
dungen	55	75
TOC	420	360
BOD**	690	715
Stickstoff-Be-
schickungsfaktor	0,5	0,2
Aerobe Stufe*
Nitrat und
Nitrit	25	50
N-H-Verbin-
dungen	20	7
TOC	75	60
Sehlammniveau * * *	570	1360
BOD	11	13
Nitrifizierungs-
	Beschickungsfaktor 0,05	0,022
	BOD-Beschickungs-
faktor	0,21
Aus dem Klärgefäss
austretendes Abwas
ser*
Nitrat und Nitrit	87 45
N-H- Verbindungen	89 4
TOC	94 60
BOD	11	67
		97
94

mg/1

an gefilterten Proben, in mg/1

(Mg/1 VSS); VSSm» flüchtige, suspendierte Feststoffe

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CC-8

Beispiel ft

Unter Verwendung eines Beschickungsgutes, das Phenol, Thiocyanat und Ammoniak enthielt, wurde das in der Fig. 3 veranschaulichte Verfahren im Laboratoriumsmasstat» durchgeführt. Die Umwälzgeschwindigkeit aus der aeroben Stufe nach der anaeroben Stufe und diejenige aus dem Klärgefäss nach der ersten anaeroben Stufe waren beide gleich hoch wie die Abwasserzufuhr geschwindigkeit. Die Ergebnisse waren die folgenden: Das Phenolniveau in dem Abwasser aus der ersten anaeroben Stufe war niedriger als 1 mg/1.

Tabelle IV

Zeit (Tage)	16
Beschickungsabwasser*
Ammoniak	200
Phenol	75
Thiocyanat	20
TOC	90
pH	10-11
Anaerobe Stufe*
Nitrat und Nitrit	0
N-H-Verbindungen	85
TOC	32
pH	6,5-9,0
Schlammniveau* *	1125
Aerobe Stufe*
Nitrat und Nitrit	50
N-H- Ve rbindung en	45
TOC	24-
Schlammnive au	980
Zweite anaerobe Stufe
Nitrat und Nitrit	0
N-H-Verb indungen	23
TOC	55
Schlammnive au	785

* mg/1

** (mg/1 VSS); VSS - flüchtige, suspendierte Feststoffe

- 19 _

7/087 9,

CÖ-8

iO 2333853

Methanol wurde der zweiten anaerobischen Stufe zugeführt, und die Erhöhung des analytischen Gehalts an gesamtem organischem Kohlenstoff auf dieser Stufe des Verfahrens ist der übermässigen Methanölzugabe zuzuschreiben.

Die Behandlungsniveaus waren die nachstehenden: Ammoniak 89 %, Phenol 100 %, Thiocyanat 93 %; es zeigt sich somit, dass Ammoniak, Phenol und Thiocyanat bei dem erfindungsgemässen Verfahren gleichzeitig entfernt werden.

Beispiel 5

Das in der Fig. 2 veranschaulichte Verfahren wurde im Laboratoriumsmasstab unter Verwendung einer wässrigen Hexamethylendiamin lösung als Beschickungsabwasser durchgeführt. Die Umwälzgeschwindigkeit von dem Klärgefäss nach der anaeroben Zone hin war gleich hoch wie die Abwasserzufuhrgeschwindigkeit. Die flüchtigen, suspendierten Feststoffe lagen bei allen Versuchen im Bereich von 3000 bis 3200 mg/1.

Das Verfahren wurde bei einem gegebenen Satz von Betriebsbedingungen eine Zeitlang durchgeführt. Es wurde eine Probe entnommen und analysiert. Di-? Betriebsbedingungen wurden verändert und die Arbeitsweise wurde wiederholt. Die Zeitdauer ist in der Tabelle 5» in welcher die Ergebnisse zusammengestellt sind, als "Versuchsdauer" identifiziert.

- 20 7/08 7-9

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	Versuch Versuchsdauer (Tage)	1 7	2 3	3 4	4 2	5 3	6 1
	Beschickungsabwasser TOC BOD	30 85 200	30 85 200	30 85 200	30 85 200	30 85 200	30 85 200
CD	Anaerobe Stufe Nitrat Nitrit TKN TOC Stickstoff-Beschickungs faktor	0,2 10,3 25 0,075	TR TR 10,6 33 0,075	TR . TR 11,2 14 0,04	TR TR 11,2 33 0,04	0,1 TR 8,7 22 0,075	TR 11,2 19 0,07
O3 & ι	Aerobe Stufe NO, NOg		7,1 TR	TR*	8,0 TR	9,0 TR	Ii
m *	TKN TOG BOD-Beschickungsfaktor Nitrifi zi erungs-Beschik- kungsfaktor	TR 9 0,25 0,04	TR 12 0,13 0,02	TR 9 0,13 0,02	TR 11 0,25 0,04	TR 8 0,39 0,06	0,9 10 0,13 0,02
	Geklärtes Abwasser NO, · N0\|	8,0 TR	7,3 TR	4,4 TR	TR	9,0 TR	5,9 TR-
	TKN TOC	TR 8	TR 12	TR 9	TR 10	TR 9	TR 11
	Behandlungsniveau (Stickstoff)	73	76	85	75	70	80

♦Gesamter K^jeldahl-Stickstoff U)

TR Spur, weniger als 0,1 mg/1 J§

Claims

Patentansprüche

Verfahren zum Behandeln wässriger, abfliessender Stoffe (Abwasser), deren pH-Wert unterhalb etwa 6 liegt und die stickstoffhaltiges Material, und zwar Titrationen oder Nitritionen oder Material, das in der Lage ist, Nitrat- oder Kitritionen zu bilden, enthält, wobei ein wesentlicher Anteil des sauren Bestandteils des Abwassers das genannte stickstoffhaltige Material ausmacht, dadurch gekennzeichnet, dass man den Abwasser-Strom zunächst in eine anaerobe Behandlungszone führt, die anaeroben, aktivierten Schlamm und genügend viel kohlenstoffhaltiges Material enthält, um eine praktisch vollständige Denitrifizierung des genannten wässrigen Stroms zu ermöglichen, wobei die Konzentration des Stickstoffs in Form von Nitrat- und Nitritionen in der genannten anaeroben Behandlungszone unterhalb etwa 10 ml/1 gehalten wird, und man den behandelten, wässrigen Strom dann in eine zweite Behandlungszone, und zwar eine Klärzone oder eine aerobe Behandlungszone, führt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der wässrige Strom Ammoniak, Amine oder andere organische Stickstoffverbindungen enthält, die zweite Behandlungsζone eine aerobe Behandlungszone ist, eine Mischung aus Schlamm und Abwasser aus der aeroben Zone nach der anaeroben Zone im Kreislauf zurückgeführt wird und die Umwälzgeschwindigkeit zwischen einem Verhältnis von wässrigem Beschickungsgut zu im Kreislauf zurückgeführtem Gut von 1 : 1 und von 1 : 4 liegt.

- 22 403807/0879

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