DE2339557B2

DE2339557B2 - METHOD AND DEVICE FOR REMOVING NITROGEN FROM WATER CONTAINING NITROGEN AND ORGANIC COMPOUNDS

Info

Publication number: DE2339557B2
Application number: DE19732339557
Authority: DE
Inventors: James Laing Lynnwood Glen Pretoria Barnard (Südafrika)
Original assignee: South African Inventions Development Corp. Scientia, Pretoria, Transvaal (Südafrika)
Priority date: 1972-08-04
Filing date: 1973-08-02
Publication date: 1976-09-30
Also published as: ZA725371B; DE2339557A1; AU473753B2; JPS4964259A; GB1432667A; FR2194658A1; AU5770973A; FR2194658B1

Description

Die Erfindung betrifft einerseits ein Verfahrer zum Entfernen von Stickstoff aus stickstoffhaltige und organische Verbindungen enthaltenden Abwässern, bei dem das rohe Abwasser nacheinander durch zumindest eine biologische Nitrifikationsstufe sowie eine biologische Denitrifikationsstufe und zum Schluß in eine Feststoffabtrennstufe geleitet wird, aus der zumindest Teile des abgetrennten Aktivschlamms zurückgeführt werden nd andererseits eine Vorrichtung zur Durchführung ■> Verfahrens.The invention relates on the one hand to a method for removing nitrogen from nitrogenous and nitrogenous Waste waters containing organic compounds, in which the raw waste water is successively passed through at least a biological nitrification stage and a biological denitrification stage and finally into one Solids separation stage is passed, from which at least parts of the separated active sludge are returned on the other hand, a device for performing ■> Procedure.

Ein Belebtschlamm- bzw. Aktivschlammverfahren dieser Gattung dient zur biologischen Abwasserreinigung von stickstoffhaltige Verbindungen enthaltenden organischen Abwässern, wobei die Abwasser die stickstoffhaltigen Verbindungen in gelöster und/oder suspendierter Form enthalten. Außerdem können mit ihm organische Abwässer behandelt werden, die neben stickstoffhaltigen Verbindungen auch Phosphate enthalten, um aus diesen Abwässern Stickstoff und Phosphate zu entfernen.An activated sludge or activated sludge process of this type is used for biological wastewater treatment of organic wastewater containing nitrogenous compounds, the wastewater being the contain nitrogen-containing compounds in dissolved and / or suspended form. You can also use organic wastewater is treated, which contains not only nitrogen-containing compounds but also phosphates, to remove nitrogen and phosphates from this waste water.

Im Falle einer derartigen biologischen Abwasserreinigung wird die Entfernung von Stickstoff aus dem organischen Abwasser zum einen durch biologische Denitrifikation erreicht. Bei der biologischen Denitrifikation werden die im Abwasser enthaltenen Nitrile und Nitrate zu molekularem Stickstoff, Distickstoffoxid und anderen Stickstoffgasen reduziert; als Reduktionsmittel dient dabei vom organischen Substrat abgespaltener Wasserstoff.In the case of such a biological wastewater treatment, the removal of nitrogen from the organic wastewater is achieved on the one hand by biological denitrification. In biological denitrification, the nitriles and nitrates contained in the wastewater are reduced to molecular nitrogen, nitrous oxide and other nitrogen gases; Hydrogen split off from the organic substrate serves as the reducing agent.

Die Reduktion erfolgt über fakutativ anaerobe Bakterien, also Bakterien, die zwar unter völligem Luftabschluß gedeihen, aber auch mit freiem Sauerstoff leben, z. B. Pseudomonas aeruginosa und Micrococcus denitrificans. Die fakultativ anaeroben Bakterien verfügen über ein Elektronentransportsystem, welches sie zur Elektronenübertragung auf Nitrite und Nitrate befähigt. Die Denitrifikationsbakterien sind so in die Lage versetzt, organische Substrate auch ohne molekularen Sauerstoff weitgehend zu oxydieren und dadurch Energie zu gewinnen. Sie benutzen den bei der Reduktion von Nitriten und Nitraten freiwerdenden Sauerstoff also für den Abbau organischer Nährstoffe.The reduction takes place via facutative anaerobic bacteria, i.e. bacteria that are indeed under complete Thrive without air, but also live with free oxygen, z. B. Pseudomonas aeruginosa and Micrococcus denitrificans. The facultative anaerobic bacteria have an electron transport system, which they capable of electron transfer to nitrites and nitrates. The denitrification bacteria are so in the Ability to largely oxidize organic substrates even without molecular oxygen and thereby To gain energy. They use the ones released by the reduction of nitrites and nitrates So oxygen for the breakdown of organic nutrients.

Da der Energiegewinn der fakultativen Anaerobier aus der Reduktion von Nitratstickstoff geringfügig geringer ist als derjenige, den diese Bakterien aus reduziertem Sauerstoff erlangen können, und da Bakterien immer den Weg gehen, der mehr Energie Hefen, ist für die biologische Denitrifikation die Abwesenheit von Sauerstoff Voraussetzung.Since the energy gain of the facultative anaerobes from the reduction of nitrate nitrogen is negligible is less than what these bacteria can get from reduced oxygen, and there Bacteria always go the way, the more energy yeast, for the biological denitrification, is the Absence of oxygen is a prerequisite.

Wenn der in organischen Abwässern enthalteneIf the contained in organic waste water

Stickstoff mit biologischen Mitteln beseitigt werden soll, muß der Stickstoff aber überhaupt in Form von Nitriten und Nitraten vorliegen. Zunächst mechanisch geklärte organische Abwässer enthalten aber gewöhnlich weder Nitrite noch Nitrate. Der Stickstoff liegt in ihnen vielmehr beispielsweise in Form von Ammoniak, insbesondere aber in Form organischer Stickstoff-Verbindungen vor.If nitrogen is to be removed by biological means, the nitrogen must be in the form of nitrites and nitrates are present. However, initially mechanically treated organic wastewater usually does not contain any Nitrites nor nitrates. The nitrogen lies in them, for example, in the form of ammonia, but especially in the form of organic nitrogen compounds.

In der Folge wird bei den bekannten, nach biologischen Abwässerreinigungsverfahren arbeitenden ι ο Kläranlagen der Denitrifikationsstufe stets eine Nitrifikationsstufe vorgeschaltet, welche den in den Abwässern enthaltenen Stickstoff an die Denitrifikationsstufe in Form von Nitriten oder Nitraten abgibtAs a result, in the case of the known biological wastewater treatment methods, ι ο Wastewater treatment plants always have a nitrification stage upstream of the denitrification stage, which is the in the wastewater releases contained nitrogen to the denitrification stage in the form of nitrites or nitrates

In der Nitrifikationsstufe werden zunächst in einem ι s Hydrolyseschritt die in den Abwässern vorhandenen organischen stickstoffhaltigen Verbindungen in Ammoniak umgesetzt, so daß danach sämtlicher im Abwasser enthaltener Stickstoff in Form von Ammoniak vorliegt. Die Umwandlung der organischen Stickstoff-Verbindüngen in Ammoniak erfolgt durch heterotrophe Bakterien, die für ihre Nahrung, insbesondere ihren Kohlenstoff-Bedarf, auf fertiges organisches Material angewiesen sind. Insoweit findet also eine Oxydation kohlenstoffhaltigen Substrates statt. .-_s In the nitrification stage, the organic nitrogenous compounds present in the wastewater are first converted into ammonia in a hydrolysis step, so that all the nitrogen contained in the wastewater is then in the form of ammonia. The conversion of the organic nitrogen compounds into ammonia takes place by heterotrophic bacteria, which are dependent on finished organic material for their food, especially their carbon requirements. In this respect, an oxidation of the carbonaceous substrate takes place. .- _s

In einem weiteren Schritt wird das sämtlichen im Abwasser vorhandenen Stickstoff enthaltende Ammoniak durch im Aktivschlamm enthaltene nitrifizierende Bakterien im Wege der Oxydation in Nitrite und dann in Nitrate umgewandelt. Bei den nitrifizierenden Bakterien handelt es sich um autotrophe Bakterien, also um solche, welche für die Synthese kein organisches Material verwenden und die eine kleinere Wachstumsgeschwindigkeit als die heterotrophen Bakterien haben. Diese autotrophen Bakterien verwenden die bei der Oxydation des Ammoniaks freiwerdende Energie zur Assimilation von Kohlendioxyd, um daraus zusammen mit den anorganischen Stickstoff-Verbindungen organisches Material aufzubauen.In a further step, all the nitrogen present in the wastewater is ammonia by nitrifying bacteria contained in the active sludge by means of oxidation into nitrites and then into Converted to nitrates. The nitrifying bacteria are autotrophic bacteria, i.e. those which do not use organic material for synthesis and which have a slower growth rate than the heterotrophic bacteria. These autotrophic bacteria use the energy released during the oxidation of ammonia for Assimilation of carbon dioxide to make it organic together with the inorganic nitrogen compounds To build up material.

Um in der Nitrifikationsstufe die Oxydation sicherzustellen, wird sie stets unter aeroben Bedingungen, d. h. unter Belüftung, betrieben.In order to ensure the oxidation in the nitrification stage, it is always carried out under aerobic conditions, i. H. operated under ventilation.

Bei den bekannten Aktivschlamm-Anlagen mit einer Nitrifikationsstufe ist dem Belüftungsbecken der Nitrifikation ein Klärbecken in Form eines Absetztrichters nachgcschaltel. Hier werden die im Trichter als Aktivschlamm absitzenden Feststoffe teilweise als Abfallschlamm fortgeleitet, teilweise als Rücklaufschlamm zur Aufrechterhaltung einer bestimmten Bakterienkonzentration im Belüftungsbecken in dieses zurückgeführt. Der Rücklaufschlamm wird sodann im Belüftungsbecken mit dem einfließenden rohen Abwasser gemischt, und es wird die im Belüftungsbecken enthaltene Mischung aus Bakterienmasse und einfließendem rohem Abwasser belüftet. Dabei wird durch die Belüftung der Sauerstoff geliefert, der für die Atmung der heterotrophen, für die Zersetzung der organischen Stickstoff-Verbindungen verantwortlichen Bakterien sowie für die Atmung der autotrophen, die Umwandlung des Ammoniaks in Nitrite und Nitrate bewirkenden Bakterien notwendig ist.In the known active sludge systems with a nitrification stage, the aeration basin is the nitrification a clarifier in the form of a sedimentation funnel downstream. Here are those in the funnel as Solids settling in active sludge are partly passed on as waste sludge, partly as return sludge to maintain a certain concentration of bacteria in the aeration basin in this returned. The return sludge is then in the aeration basin with the incoming raw wastewater mixed, and it is the mixture of bacterial mass and inflowing contained in the aeration basin aerated raw sewage. The ventilation supplies the oxygen required for breathing the heterotrophic bacteria responsible for the decomposition of organic nitrogen compounds as well as for the respiration of the autotrophic ones, which cause the conversion of ammonia into nitrites and nitrates Bacteria is necessary.

Hier sind die Trennung von Zellmasse und Flüssigkeit im Klärbecken sowie die anschließende Rückführung von Aktivschlamm aus dem Klärbecken ins Belüftungsbecken Voraussetzung für das Arbeiten der Anlage. Die bakterielle Ausfällung und damit die Trennung von Zellmasse und Flüssigkeit durch einfache Sedimentation im Klärbecken wird gesteigert, wenn sich die Zellmasse in einem Hungerzustand befindet, wenn den Bakterien also weniger Nährstoffe zugeführt werden, als sie für ihr Weiterleben benötigen.Here is the separation of cell mass and fluid in the clarification basin as well as the subsequent return of active sludge from the clarification basin to the aeration basin Requirement for the system to work. The bacterial precipitation and thus the separation of Cell mass and fluid through simple sedimentation in the clarifier is increased when the cell mass increases is in a state of hunger, when the bacteria are supplied with fewer nutrients than they are for them Need to live on.

Werden den nitrifizierenden Bakterien weniger Nährstoffe zugeführt, wie z.B. durch die völlige Unterbrechung der Abwasserzufuhr, stehen ihnen weniger anorganische Stoffe für die Bsfriedigung ihres Energiebedarfs im Wege der Oxydation zur Verfügung. In der Folge stirbt ein Teil der Bakterien ab, und es kommt mithin zu einem Abbau von Zellmaterial. Dieser Abbau ist ein sogenannter »endogener Abbau«, da die absterbenden Bakterien aufbrechen und das organische Material in ihren Körpern zur Benutzung durch andere Bakterien freigelassen wird. Verarbeiten diese anderen Bakterien sodann die durch die absterbenden Bakterien freigesetzten Nährstoffe, spricht man von »endogener Atmung«. Eine solche endogene Atmung erfolgt auch dann, wenn zwar Abwasser und mit diesem organische Verbindungen zugeleitet werden, aber nur mit einer geringeren Geschwindigkeit als jener, die notwendig wäre, um den gesamten Nahrungsbedarf zu decken.If fewer nutrients are supplied to the nitrifying bacteria, e.g. through the complete If the sewage supply is interrupted, there are fewer inorganic substances available to them to satisfy their needs Energy demand available by way of oxidation. As a result, part of the bacteria dies, and so does it This leads to a breakdown of cell material. This degradation is a so-called »endogenous degradation«, since the dying bacteria break open and the organic matter in their bodies for use by others Bacteria is released. These other bacteria then process those produced by the dying bacteria released nutrients, one speaks of "endogenous respiration". Such endogenous breathing also occurs when wastewater and organic compounds are fed in with it, but only with one slower than that which would be necessary to meet all of the nutritional needs.

Bei dieser bekannten Aktivschlamm-Anlage mit einer Nitrifikalionsstufe gibt es somit zur gleichen Zeit eine Synthese von neuem Zellmaterial und einen Abbau, und zwar einen endogenen Abbau, von vorhandenem Zellmaterial.In this known active sludge system with a nitrification stage, there is one at the same time Synthesis of new cell material and a breakdown, namely an endogenous breakdown, of existing ones Cell material.

Die Geschwindigkeit der Synthese neuen Zellmaterials hängt von der Zufuhr verunreinigender organischer Verbindungen in die Aktivschlamm-Anlage ab. Die Zellwachstumsgeschwindigkeit ist insbesondere proportional zum Frischdurchsatz. Andererseits hängt der endogene Abbau von Zellmaterial weitgehend von der Verweilzeit des Zellmaterials im Belüftungsbecken ab, in welches Zellmaterial jeweils über die Belebtschlamm-Rückleitung zurückgeführt wird.The rate of synthesis of new cellular material depends on the intake of contaminating organic material Connections in the activated sludge system. The cell growth rate is particular proportional to the fresh throughput. On the other hand, the endogenous degradation of cell material depends largely on the residence time of the cell material in the aeration basin, into which cell material in each case via the activated sludge return line is returned.

Da die Menge des Aktiv- bzw. Belebtschlammes infolge der größeren Geschwindigkeit der Schlamm-Synthese ständig wächst, muß täglich ein Teil des Aktivschlammes abgeführt werden, damit ein bestimmtes Aktivschlamm-Niveau im Belüftungsbecken aufrechterhalten bleibt.Because the amount of active or activated sludge due to the greater speed of the sludge synthesis is constantly growing, a part of the active sludge has to be removed every day so that a certain one Active sludge level in the aeration basin is maintained.

Die Feststoff-Verweilzeit im Belüftungsbecken ist gleich dem Verhältnis der im Belüftungsbecken befindlichen Feststoffmasse zu der Masse der täglich fortgeleiteten Feststoffe. 1st die im Belüftungsbecken vorhandene Feststoffmasse also X kg und die Masse der täglich abgeleiteten Feststoffe δ Χ kg, so gilt für die Feststoff-Verweilzeit SKTbzw.das Schlammalter:The solids residence time in the aeration basin is equal to the ratio of the solids mass in the aeration basin to the mass of the solids carried away daily. If the mass of solids in the aeration basin is X kg and the mass of solids removed daily is δ Χ kg, then the following applies to the solids residence time SKT or the sludge age:

= ~~- (Tage) = ~~ - (days)

() Λ() Λ

SRTglbl also an, in wieviel Tagen sich der Schlamm im Belüftungsbecken erneuert. Je größer SRT'isl, um so langer bleibt das Zellmaterial im Belüftungsbecken und um so mehr Zellmaterial wird zerstört, so daß weniger Zellmasse zur Zerstörung zurückbleibt. Damit ist SRT ein Gradmesser für die Oxydation des Schlammes. SRTglbl shows the number of days in which the sludge in the aeration basin is renewed. The larger the SRT'isl, the longer the cell material remains in the aeration basin and the more cell material is destroyed, so that less cell mass remains to be destroyed. This makes SRT a yardstick for the oxidation of the sludge.

Die nitrifizierenden Bakterien haben nur eine kleine Wachstumsgeschwindigkeit. Da sie andererseits im Aktivschlamm gleichmäßig verteilt sind, werden sie in demselben Maße wie der Aktivschlamm selbst fortgeleitet. Werden die nitrifizierenden Bakterien aber aus dem Belüftungsbecken schneller herausgeführt, als daß sieThe nitrifying bacteria only grow at a slow rate. On the other hand, since they are in Active sludge are evenly distributed, they are carried away to the same extent as the active sludge itself. But if the nitrifying bacteria are removed from the aeration basin faster than they are

wachsen, werden sie aus der Aktivschlanim-Anlage herausgewaschen, so daß die Nitrifikation schließlich beendet wird. Daher ist es zur Sicherstellung der Nitrifikation erforderlich, daß die Feststoff-Verweilzeit SÄTgrößer ist als der reziproke Wert der Wachstumsgeschwindigkeit der nitrifizierenden Bakterien. grow, they are washed out of the Aktivschlanim system, so that the nitrification is finally ended. Therefore, to ensure nitrification, it is necessary that the solids residence time SÄT is greater than the reciprocal value of the growth rate of the nitrifying bacteria.

Für den Nitrifikationsprozeß ist außerdem die Temperaturabhängigkeit der Wachstumsgeschwindig keit der nitrifizierenden Bakterien von Bedeutung. Die Wachstumsgeschwindigkeit der nitrifizierenden Bakterien nimmt mit der Temperatur derart ab, daß die mit f„„ bezeichnete Mindestverweilzeit der Feststoffe zur Sicherstellung der Nitrifikation bei der Temperatur TC The temperature dependence of the growth rate of the nitrifying bacteria is also important for the nitrification process. The growth rate of the nitrifying bacteria decreases with the temperature in such a way that the minimum residence time of the solids designated by f "" to ensure nitrification at temperature TC

i,_m-3.05x(U7)»-^r
ist.i, _m -3.05x (U7) »- ^r
is.

Bei kleineren pH-Werten und kleineren Werten der Konzentration gelösten Sauerstoffes wird die Wachstumsgeschwindigkeit ungünstig beeinflußt und es muß die Feststoff-Verweilzeit SRTerhöht werden, um auch bei der tiefsten erwarteten winterlichen Temperatur eine Nitrifikation zu ermöglichen. Da ohne vorherige Nitrifikation eine Stickstoffbeseitigung nicht möglich ist, ist es denn auch üblich, bei der Auslegung von Kläranlagen für die Nitrifikation die erwarteten kältesten Beckentemperaturen abzuschätzen und einen Sicherheitsfaktor für die Feststoff-Verweilzeit SRT zuzulassen.At lower pH values and lower values of the concentration of dissolved oxygen, the growth rate is adversely affected and the solids residence time SRT must be increased in order to enable nitrification even at the lowest expected winter temperature. Since nitrogen removal is not possible without prior nitrification, it is common practice to estimate the coldest basin temperatures to be expected when designing wastewater treatment plants for nitrification and to allow a safety factor for the solids retention time SRT .

Infolge des Kampfes um Sauerstoff zwischen den schneller wachsenden heterotrophen Bakterien einerseits und den langsamer wachsenden autotrophen, nitrifizierenden Bakterien andererseits werden zunächst die organischen Verbindungen durch die heterotrophen Bakterien abgebaut. Sodann beginnen die autotrophen, nitrifizierenden Bakterien, das Ammoniak in Nitrate umzuwandeln. Folglich wird der Ausfluß einer Kläranlage mit einer biologischen Nitrifikationsstufe immer arm an biologisch abbaubaren organischen Verbindungen sein.As a result of the struggle for oxygen between the faster growing heterotrophic bacteria on the one hand and the slower growing autotrophic nitrifying bacteria, on the other hand, are first the organic compounds broken down by the heterotrophic bacteria. Then the autotrophic, nitrifying bacteria that convert ammonia into nitrates. Consequently, the effluent is a sewage treatment plant with a biological nitrification stage always low in biodegradable organic compounds be.

In einer an eine Nitrifikationsstufe anschließenden Denitrifikationsstufe kann eine Denitrifikation nur dann stattfinden, wenn genügend Denitrifikations-Substrate zur Verfugung stehen. Dabei ist zu berücksichtigen, daß die Nitrifizierer bei tieferen Temperaturen eine verminderte Aktivität aufweisen, was zugleich eines der Haupthindernisse für die Erreichung einer stetigen Nitrifikation ist.Denitrification can only then take place in a denitrification stage following a nitrification stage take place when sufficient denitrification substrates are available. It should be noted that the nitrifiers have a reduced activity at lower temperatures, which is also one of the The main obstacles to achieving steady nitrification is.

Es ist bekannt, daß die Nitrifikation bei sehr tiefen Temperaturen dann erfolgen kann, wenn der Prozeß in zwei Stufen unterteilt ist, und zwar so, daß in der ersten Stufe die Flüssigkeits-Verweilzeit und die Feststoff-Ver weilzeit gering sind, während in der zweiten Stufe, welche durch eine geringe Konzentration kohlenstoffhaltigen Materials ausgezeichnet ist die Feststoff-Verweilzeit relativ groß sein kann. Bei derartigen Anlagen findet in der ersten Stufe keine Nitrifikation statt; andererseits ist hinsichtlich der zweiten Stufe ein ausreichender Sicherheitsspielraum für die Erreichung einer Nitrifikation gewährleistet Hier enthält der Ausfluß zwar in hoher Konzentration Nitrate, Ammoniak und kohlenstoffhaltiges Material aber nur in sehr niedrigen Konzentrationen. Folglich ist in diesem Fall kein Substrat für die Denitrifikation zurückgelassen. It is known that the nitrification can take place at very low temperatures if the process is divided into two stages, in such a way that the liquid residence time and the solids residence time are short in the first stage, while in the second Stage, which is characterized by a low concentration of carbonaceous material, the solids residence time can be relatively long. In such systems, there is no nitrification in the first stage; on the other hand, a sufficient safety margin for achieving nitrification is ensured with regard to the second stage. Here the effluent contains nitrates, ammonia and carbonaceous material in high concentrations but only in very low concentrations. As a result, in this case, no substrate is left for denitrification.

Bei den vorstehend beschriebenen Anlagen können die Nitrate aus dem Ausfluß dadurch beseitigt werden, daß ein kohlenstoffhaltiges Substrat hinzugefügt wird und eine Hüidurchführung durch eine Schicht körnigen Materials erfolgt (US-PS 23 48126). Das bakterielle Wachstum auf der körnigen Schicht setzt hierbei das hinzugefügte Substrat um, und es erlangt Energie aus der Reduktion des Nitratstickstoffes zu Stickstoffgas. In the systems described above, the nitrates can be removed from the effluent by adding a carbonaceous substrate and passing it through a layer of granular material (US Pat. No. 2,348,126). The bacterial growth on the granular layer converts the added substrate and it gains energy from the reduction of the nitrate nitrogen to nitrogen gas.

Die vorstehend beschriebenen Anlagen sind auch dadurch weiter verbessert worden, daß der nitrifizierte Ausfluß in eine zweite Anlage geführt wird, welche weitgehend ähnlich wie die erste Anlage gestaltet ist (US-PS 36 17 540). Hier wird zum nitrifizierten Ausfluß etwas stickstofffreies, kohlenstoffhaltiges Substrat hin zugefügt, die entstehende Mischung sodann mit Rücklaufschlamm vermengt und in ein Becken geleitet, wo die Gesamtmasse unter Ausschluß von Sauerstoff leicht gerührt wird. Das Mischwasser wird schließlich in ein zweites Becken geführt, wo es belüftet wird.The systems described above have also been further improved in that the nitrified effluent is fed into a second system, which is designed largely similar to the first system (US-PS 36 17 540). Here, a little nitrogen-free, carbon-containing substrate is added to the nitrified outflow, the resulting mixture is then mixed with return sludge and passed into a basin, where the total mass is gently stirred in the absence of oxygen . The mixed water is then fed into a second basin, where it is aerated.

Die Anlagen dieser Art können nicht befriedigen, vor allem angesichts ihres stark temperaturabhängigen Wirkungsgrades.The systems of this type are not satisfactory, especially in view of their highly temperature-dependent efficiency.

Ein Verfahren der eingangs genannten Gattung ist aus der US-PS 36 54 147 bekannt. Danach werden die Abwasser zur Entfernung von Stickstoff nacheinander einer biologischen Nitrifikationsstufe und einer biologischen Denitrifikationsstufe zugeführt. Es ist außerdem der Denitrifikationsstufe eine Feststoffabtrennstufe· nachgeschaltet, aus der Schlamm in die biologischen Stufen zurückgeführt wird: und zwar erfolgt hier eine Schlammrückführung von der Feststoffabtrennstufe zur Nitrifikationsstufe. Dieses gattungsgemäße Verfahren erlaubt gleichfalls keine befriedigende Stickstoffelimination aus organischen Abwässern. Es ist vor allem deshalb nachteilig, weil es in der Praxis unerwünschte große Verweilzeiten voraussetzt.A method of the type mentioned at the beginning is known from US Pat. No. 3,654,147. The wastewater is then fed one after the other to a biological nitrification stage and a biological denitrification stage to remove nitrogen. There is also a solids separation stage downstream of the denitrification stage, from which sludge is returned to the biological stages: here, sludge is returned from the solids separation stage to the nitrification stage. This generic method likewise does not allow a satisfactory nitrogen elimination from organic waste water. It is especially disadvantageous because in practice it requires long dwell times which are undesirable.

Zur Erläuterung der Nachteile dieses Verfahrens wird die Arbeitsweise einer entsprechend ausgeführten Anlage betrachtet, die zu allen Jahreszeiten mehr als 90% des in sie eintretenden Stickstoffes zu beseitigen vermag, und zwar für eine Beckentemperatur von 12° C.To explain the disadvantages of this method, the method of operation is carried out accordingly Plant considered to remove more than 90% of the nitrogen entering it at all times of the year capable, for a pool temperature of 12 ° C.

Wendet man die oben angeführte Gleichung für dieApplying the above equation for the

Mindestverweilzeit /*_mder Feststoffe zur .SicherstellungMinimum residence time / * _{m of} the solids to ensure

der Nitrifikation an und berücksichtigt man denthe nitrification and one takes it into account

insoweit einzuschließenden Sicherheitsfaktor, ergibt sich, daß der niedrigste S/?7"-Wert mit Bezug auf das Nitrifikationsbecken etwa 10,5 Tage betragen muß. Mithin ist der 5/?7"-Wert für das gesamte System größer als 10,5 Tage.the safety factor to be included in this respect that the lowest S /? 7 "value with respect to the Nitrification basin must be about 10.5 days. The 5 /? 7 "value is therefore larger for the entire system than 10.5 days.

Versuche haben ergeben, daß die Denitrifikationsgeschwindigkeit für die endogene Atmung bei wachsendem S/?7"-Wert abnimmt. Es hat sich insbesondere gezeigt daß die Denitrifikationsgeschwindigkeit für die endogene Atmung bei 12° C etwa 0,25 mg N/g Feststof-Experiments have shown that the denitrification rate for endogenous respiration increases with S /? 7 "value decreases. In particular, it has been shown that the denitrification rate for the endogenous respiration at 12 ° C about 0.25 mg N / g solids

fe/Stunde beträgt. Nimmt man daher an, daß durch Sedimentation ständig eine Konzentration an suspendierten Feststoffen im Mischwasser von 5 g/l erreicht werden kann, ist die maximale Denitrifikationsgeschwindigkeit 0,25 χ 5= 1,25 mg N/l/Stunde. Es folgt, fe / hour. Therefore, if one assumes that a constant concentration of suspended solids in the mixed water of 5 g / l can be achieved through sedimentation, the maximum denitrification rate is 0.25 χ 5 = 1.25 mg N / l / hour. It follows,

daß bei Anwendung des Verfahrens gemäß der US-PS 36 54 147 zur Entfernung von 30 mg N/l ein Becken mit einer Verweilzeit von 24 Stunden, zur Beseitigung von 40 mg N/l sogar ein Becken mit einer Verweilzeit von 32 Stunden erforderlich wäre. Insoweit sind zusätzlichthat when using the method according to US-PS 36 54 147 for the removal of 30 mg N / l a basin with a dwell time of 24 hours, to remove 40 mg N / l even a basin with a dwell time of 32 Hours would be required. To that extent are additional noch die Beckenanforderungen für die Nitrifikation zu berücksichtigea Dies zeigt welch große Verweilzeiten dieses Verfahren verlangtthe basin requirements for nitrification are still to be met take into account a This shows how long dwell times this process requires

Es hat sich daher ergeben, daß das Verfahre» gemäß der US-PS 36 54 147 überhaupt nur dann erfolgreichIt has therefore been found that the procedure "according to the US-PS 36 54 147 at all only successful

Anwendung finden kann, wenn das Denitrifikationsbekken sehr groß bemessen ist und ihm außerdem eine äußere Kohlenstoffquelle hinzugefügt wird, wie z.B. Methanol. Beides hat aber den Nachteil hoherCan be used when the denitrification basin is very large and it also has a external carbon source is added, such as methanol. But both have the disadvantage of higher

zusätzlicher Kosten.additional costs.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das bekannte gattungsgemäße Verfahren zu verbessern und dabei dessen Nachteile zu überwinden, und zwar insbesondere derart, daß die Stickstoffentfernung mit s hohem Wirkungsgrad und ohne Hinzufügung von Zusätzen zu den Abwässern auch bei tiefen Temperaturen sowie hohen Gesamtstickstoffgehalten im Einfluß möglich ist.The invention has for its object to improve the known generic process and to overcome the disadvantages, in particular such that the nitrogen removal with s high efficiency and without the addition of additives to the waste water at low temperatures as well as high total nitrogen contents in the influence of possible is.

Diese Aufgabe wird gemäß der vorliegenden _[0 Erfindung dadurch gelöst, daß das rohe Abwasser zuerst einer weiteren, der biologischen Nitrifikationsstufe vorgeschalteten biologischen Denitrifikationsstufe zugeführt wird, in die zudem von der Feststoff abtrennstufe zurückgeführter Aktivschlamm sowie aus der biologi- is sehen Nitrifikationsstufe abgeführtes Mischwasi-er eingeleitet werden.This object is achieved according to the present _[0 invention in that the raw waste water is first subjected to the biological nitrification upstream biological denitrification is supplied to another, seen in the addition separation step of the solid recirculated activated sludge as well as the biological is nitrification abgeführtes Mischwasi-er be initiated.

Auf diese Weise wird ein hoher Wirkungsgrad der Stickstoffentfernung erreicht, und das insbesondere auch bei tieferen Temperaturen und hohen Gesamt- jo stickstoffgehalten der einfließenden Abwasser sowie ohne Hinzufügung von Zusätzen, wie etwa einer äußeren Kohlenstoffquelle. So erlaubt das erfindungsgemäße Verfahren auch bei tieferen Temperaturen Stickstoffentfernungen, bei denen mehr als 85 bis 90% der in die Kläreinrichtung einfließenden Gesamtmenge des Stickstoffs entfernt wird, und zwar bei Gesamtstick sloffgehalten. die vier- bis fünfmal größer sind als diejenigen Gehalle, welche mit den bekannten Verfahren behandelt werden können.In this way, a high efficiency of nitrogen removal is achieved, and in particular even at lower temperatures and high total nitrogen contents of the inflowing wastewater as well without the addition of additives such as an external carbon source. So allows the invention Process also at lower temperatures. Nitrogen removal, at which more than 85 to 90% the total amount of nitrogen flowing into the clarifier is removed, with total nitrogen being kept sloff. which are four to five times larger than those Gehalle, which are made with the known method can be treated.

Die Verbesserung der Stickstoffentfernung wird allein durch das Vorschalten einer Denitrifikationsstufe vor die Nitrifikationsstufe des bekannten gattungsgemäßen Verfahrens erreicht, wobei der vorgeschalteten Denilrifikationsstufe zum einen Mischwasser aus der Nitrifikalionsstufe, zum anderen Teile des in der Feststoffabtrennstufe abgeschiedenen Aktivschlamms zugeführt werden.The improvement in nitrogen removal is achieved solely by adding a denitrification stage reached before the nitrification stage of the known generic method, with the preceding Denilrification stage on the one hand mixed water from the nitrification stage, on the other hand parts of the in the Solids separation stage separated active sludge are fed.

Bei der in der ersten und dritten Stufe stattfindenden biologischen Denitrifikation überträgt eine beträchtliehe Anzahl von fakultativ anaeroben Bakterien, die in normalem, aktiviertem Schlamm amutreffen sind, in der Atmungskette Elektronen auf Nitme und Nitrate statt auf Sauerstoff, sofern die Sauerstoffspannung niedrig genug ist. Die Nitrate und Nitrite ersetzen hier also den Sauerstoff als letzte Elektronenakzeptoren in der Atmungskette, sobald die Sauerstoffspannung genügend abfällt, wobei die Nitrate und Nitrite zu Stickstoffgas, Distickstoffoxyd und anderen Formen von stickstoffhaltigen Gasen reduziert werden.When taking place in the first and third stage biological denitrification transmits significant numbers of facultative anaerobic bacteria that live in normal, activated sludge are found in the Respiratory chain electrons on Nitme and Nitrate instead of oxygen, provided the oxygen tension is low is enough. The nitrates and nitrites replace the oxygen as the last electron acceptors in the Respiratory chain as soon as the oxygen tension is sufficient falls off, taking the nitrates and nitrites into nitrogen gas, nitrous oxide, and other forms be reduced by nitrogenous gases.

Da hierbei der Elektronenweg bis auf die letzte Elektronenübertragung von den Zytochromen auf den letzten Akzeptor der gleiche wie bei der normalen Atmung unter aeroben Bedingungen ist, wird angenommen, daß alle gewöhnlich von den Zellen zur Atmung benutzten Substrate auch für die Reduktion von Nitraten und Nitriten als Wasserstoffspender dienen können. Damit wird weiter angenommen, daß sich die Zellmasse unter niedriger Sauerstoffspannung nur wenig von der Zellmasse unter aeroben Bedingungen unterscheidet und die Substratabbaugeschwindigkeiten nicht nachteilig beeinflußt werden Danach ähneln die Zellwachstumgsgeschwindigkeiten denen bei aeroben ProzesseaSince here the electron path down to the last electron transfer from the cytochromes to the Last acceptor is the same as in normal aerobic respiration, it is believed that all of the cells are ordinarily used for respiration substrates used also serve as hydrogen donors for the reduction of nitrates and nitrites can. It is further assumed that the cell mass is only under low oxygen tension differs little from the cell mass under aerobic conditions and the substrate degradation rates are not adversely affected. According to this, the cell growth rates are similar to those of aerobic cells Processes a

Es folgt, daß bei Denitrifikationsverfahren nitrathaluge Abwasser unter anaeroben Bedingungen mit Bakterien in Berührung gebracht bzw. vermischt werden müssen, wobei die Bakterien schnell genug atmen müssen, um die Denitrifikation in einer annehmbaren Zeit zu bewirken. Die Bakterien können suspendiert sein, an Unterwasserstoffen wachsen oder sonstwie vorhanden sein. It follows that in denitrification processes nitrate-containing wastewater must be contacted or mixed with bacteria under anaerobic conditions, the bacteria must breathe quickly enough to effect denitrification in a reasonable time. The bacteria can be suspended, grow on underwater substances or otherwise be present.

Wird ein Denitrifikationsverfahren unter anaeroben Bedingungen durchgeführt und werden nicht genügend Sauerstoff, Nitrate und Nitrite zugeführt, kann eine Sulfatreduktion und eine inaerobe Fermentation auftreten. Aus diesem Grunde werden die erste und die dritte Stufe des erfindungsgemäßen Verfahrens zweckmäßigerweise unter Bedingungen betrieben, bei denen Nitrate und Nitrite als die letzten Elektronenakzeptoren in der Atmungskette der fakultativ anaeroben Bakterien dienen, bei denen aber weder eine Sulfatreduktion noch eine anaerobe Fermentation auftreten. Derartige Bedingungen werden sauerstofflose bzw. anoxische Bedingungen genannt. Die beiden Denitrifikationsstufen werden also bevorzugt unter sauerstofflosen (anoxischen) Bedingungen und damit insbesondere so betrieben, daß eine anaerobe Atmung ohne anaerobe Fermentation erfolgt.If a denitrification process is carried out under anaerobic conditions and insufficient oxygen, nitrates and nitrites are supplied, sulfate reduction and inaerobic fermentation can occur. For this reason, the first and third stages of the process according to the invention are expediently operated under conditions in which nitrates and nitrites serve as the last electron acceptors in the respiratory chain of the facultative anaerobic bacteria , but in which neither sulfate reduction nor anaerobic fermentation occur. Such conditions are called oxygenless or anoxic conditions. The two denitrification stages are therefore preferably operated under oxygen-free (anoxic) conditions and thus in particular in such a way that anaerobic respiration takes place without anaerobic fermentation.

Werden die Bedingungen in der ersten Stufe beim erfindungsgemäßen Verfahren derart anaerob, daß eine Sulfatreduktion oder anaerobe Fermentation auftritt, kann genügend Sauerstoff zugeführt werden, um diese unerwünschten Nebenwirkungen auszuschließen, ohne daß die Reduktion der Nitrate und Nitrite übermäßig gestört würde.If the conditions in the first stage in the process according to the invention are so anaerobic that a Sulphate reduction or anaerobic fermentation occurs, enough oxygen can be supplied to this to exclude undesirable side effects without reducing the nitrates and nitrites excessively would be disturbed.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird Mischwasser von der als zweite Stufe vorgesehenen Nitrifikationsstufe zur vorgeschalteten Denitrifikationsstufe zurückgeführt, für welche die mittlere Verweilzeit, eingeschlossen die des zurückgeführten Mischwassers und der Schlammrückfuhr, weniger als zwanzig Minuten beträgt. Die Versuche mit diesem Verfahren haben gezeigt, daß dies eine genügend kurze Zeitdauer ist, um sicherzustellen, daß die aktiv nitrifizierenden Bakterien keinen Schaden erleiden und die erste Stufe passieren, ohne daß ihre Wirksamkeit rgendwie in feststelibfirer Weise vermindert wird.In the process according to the invention, mixed water is used from the nitrification stage provided as the second stage returned to the upstream denitrification stage, for which the mean residence time, including that of recycled mixed water and sludge return, less than twenty minutes amounts to. The tests with this method have shown that this is a sufficiently short period of time to ensure that the actively nitrifying bacteria are not harmed and pass the first stage, without their effectiveness in any way being determined Way is diminished.

Was die erste Stufe anlangt, bildet das einfließende organische Abwasser die Kohlenstoffquelle für die fakultativ anaeroben Bakterien des in die erste Stufe zurückgeführten aktivierten Schlamms, um die Denitrifikation der Nitrate und Nitrite zu bewirken. Andererseits wird die Denitrifikations kapazität der dritten Stufe von der Atmungsaktivität des von der zweiten zur dritten Stufe gelangenden Schlamms bestimmt.As for the first stage, the incoming organic waste water is the source of carbon for the optional anaerobic bacteria of the activated sludge returned to the first stage in order to ensure denitrification the effect of nitrates and nitrites. On the other hand, the denitrification capacity becomes the third stage determined by the breathability of the mud passing from the second to the third stage.

Um die erste und die dritte Stufe unter sauerstofflosen Bedingungen zu betreiben, kann es in bestimmter Fällen notwendig sein, der !Luft den Zutritt zu dieser Stufen zu verwehren, indem diese Stufen im wesentli chen luftdicht abgeschlossen werden. In order to operate the first and the third stage under oxygen-free conditions, it may be necessary in certain cases to deny air access to these stages by making these stages essentially airtight.

Es ist bekannt, daß biologische Abläufe bei einen Absinken der Temperatur unter etwa 30⁰C ungünstif beeinflußt werden.It is known that biological processes are adversely affected when ^{the temperature drops below about 30 ° C.}

Solange die Temperatur nicht wesentlich unter 20⁰C absinkt ist die verminderte Atmungsaktivität in de ersten Stufe kaum von Bedeutung, weil wegen de rückgeführten Aktivschlamms eine genügend hohl Konzentration von fakultativ anaeroben Bakterien ii der ersten Stufe anzutreffen ist und die einfließende] organischen Abwasser genügend Kohlenstoff liefen Sinkt die Temperatur jedoch unter etwa 15° C ab, kam die verlangsamte Atmung in der dritten Stufe zu «ine ungenügenden Denitrifikation führen.As long as the temperature does not drop significantly below 20 ⁰ C, the reduced breathability in the first stage is of little importance, because due to the recycled active sludge a sufficiently hollow concentration of facultative anaerobic bacteria ii of the first stage is to be found and the flowing] organic wastewater has enough carbon If, however, the temperature sinks below about 15 ° C, the slowed breathing in the third stage would lead to insufficient denitrification.

In dieser Beziehung kann jedoch das luftdicht Abschließen der ersten und der dritten Stufe zuIn this regard, however, the first and third stages can be hermetically sealed

609 5/O/3;609 5 / O / 3;

Eindämmung der Wärmeverlusie beitragen. Diese Maßnahme kann allerdings für diesen Zweck unter Umständen von nur beschränkter Wirksamkeit sein.Contribute to the containment of heat loss. However, this measure can be used for this purpose under Circumstances of limited effectiveness.

Soll daher eine ungenügende Denitrifikation in der dritten Stufe infolge zu niedriger Temperatur weitestgehend vermieden werden, kann es erforderlich sein, die Kapazität der dritten Stufe so weit zu vergrößern, daß die Denitrifikation unter allen möglichen Temperaturbedingungen so vollständig wie nur möglich vonstatten gehen kann.Therefore, inadequate denitrification in the third stage due to too low a temperature should be as possible be avoided, it may be necessary to increase the capacity of the third stage so much that make denitrification as complete as possible under all possible temperature conditions can go.

Die für die Vergrößerung der Kapazität der dritten Stufe erforderlichen Kosten können jedoch sehr hoch sein, insbesondere dann, wenn die jahreszeitlichen Temperaturschwankungen sehr groß sind.However, the costs required to increase the capacity of the third stage can be very high especially when the seasonal temperature fluctuations are very large.

Als Alternativ- oder Zusatzmaßnahme zur weitgehendsten Vermeidung ungenügender Denitrifikation in der dritten Stufe kann in dieser Stufe bei Bedarf eine geeignete Kohlenstoffquelle vorgesehen werden. Demgemäß wird nach einer Weiterbildung der Erfindung der der biologischen Nitrifikationsstufe nachgeschalteten zweiten biologischen Denilrifikationsstufe zusätzlich Kohlenstoff zugeführt, um die Atmungsgeschwindigkeit fakultativ anaerober Bakterien im Aktivschlamm der dritten Stufe zu verbessern, insbesondere dann, wenn die Atmung unter das für die Aufrechterhaltung der Denitrifikation notwendige Niveau absinkt.As an alternative or additional measure to avoid as far as possible insufficient denitrification in In the third stage, a suitable carbon source can be provided at this stage if necessary. Accordingly is, according to a further development of the invention, the downstream of the biological nitrification stage second biological denilrification stage, additional carbon is added to the breathing rate to improve optional anaerobic bacteria in the activated sludge of the third stage, especially if breathing falls below the level necessary to maintain denitrification.

Bei der Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann durch einen Vergleich der für die Vergrößerung der Kapazität der dritten Stufe erforderlichen Kosten mit den Kosten für das periodische Anordnen einer Kohlenstoffquelle in der dritten Stufe für einen bestimmten Ort das kostengünstigste Vorgehen ermittelt werden. Als Kohlenstoffquelle kann jeder geeignete Kohlenstoffspender ohne Stickstoffgehalt, beispielsweise Methanol, verwendet werden.When using the method according to the invention, a comparison of the magnification the cost of the third tier capacity with the cost of periodic ordering a carbon source in the third stage determines the most cost-effective procedure for a specific location will. Any suitable carbon donor without a nitrogen content, for example Methanol can be used.

Wird beim erfindungsgemäßen Verfahren im Bereich der zweiten biologischen Denitrifikationsstufe für eine äußere Kohlenstoffquelle gesorgt, so unterscheidet sich diese Maßnahme doch grundlegend von der Bereitsteilung einer Kohlenstoffquelle für das eine Denitrifikationsbecken gemäß der US-PS 36 54 147. Da beim erfindungsgemäßen Verfahren mehr als 85 bis 90% der Denitrifikation mittels des im Einfluß vorhandenen organischen Kohlenstoffs erfolgt, wird der möglicherweise notwendige Methanol-Verbrauch hier in der Regel weniger als 10% des Verbrauchs bei Anwendung des Verfahrens gemäß der US-PS 36 54 147 betragen. Es kommt hinzu, daß an die Methanol-Dosierung im Falle des vorbekannten Verfahrens hohe Anforderungen gestellt weHen; wird beim erfindungsgemäßen Verfahren Methanol hinzugesetzt, bestehen derartige Anforderungen nicht Außerdem sichert das erfindungsgemäße Verfahren, sieht man von sehr ungünstigen Bedingungen, wie sehr niedrigen Temperaturen, ab, auch gerade ohne eine solche äußere Kohlenstoffquelle befriedigende Ergebnisse.If in the method according to the invention in the area of the second biological denitrification stage for a Provided that an external carbon source is provided, this measure differs fundamentally from the provision a carbon source for a denitrification tank according to US Pat. No. 3,654,147 Process according to the invention more than 85 to 90% of the denitrification by means of the existing in the influence organic carbon takes place, the possible necessary consumption of methanol is here in the Usually less than 10% of the consumption when using the method according to US Pat. No. 3,654,147. In addition, in the case of the previously known method, high demands are made on the metering of methanol posed woe; if methanol is added in the process according to the invention, such exist Requirements not In addition, the method according to the invention ensures that it is very unfavorable Conditions such as very low temperatures, even without such an external carbon source satisfactory results.

Was die zweite Stufe anlangt so ist die Ökologie autotropher, nitrifizierender Bakterien noch nicht vollkommen bekannt Es ist jedoch festgestellt worden, daß Anlagen mit aktiviertem Schlamm derart betrieben werden können, daß oberhalb einer Temperatur von :twa 10⁰C die Nitrifikation von Stickstoffverbindungen mablässig und zuverlässig stattfindetAs for the second stage arrives so is the ecology autotrophic, nitrifying bacteria completely known, it has not yet been found, however, that equipment can be operated with activated sludge such that above a temperature of: twa 10 ⁰ C, the nitrification of nitrogen compounds mablässig and reliable takes place

Falls die Sauerstoffspannung hoch genug ist verwan-IeIn die im aktivierten Schlamm vorhandenen nitrifizieenden Bakterien die stickstoffhaltigen Verbindungen in Jitrate, Daher werden Ammoniak in Nitrate und Nitrite owie Nitrite in Nitrate verwandelt Bei der UmwandIf the oxygen tension is high enough, morbid the nitrifying bacteria present in the activated sludge convert the nitrogenous compounds into Jitrate, therefore, ammonia turns into nitrates and nitrites o How nitrites are converted into nitrates during conversion

ung von Ammoniak in Nitrite liegt ein Schwierigkeiis faktor dann, daß Nitrite schnell und leicht in Nitrat«There is a difficulty in converting ammonia into nitrites factor then that nitrites are quickly and easily converted into nitrate "

νΚΪ M^erden· ^{womit das} Endergebnis dei N nfikatiorι Nitrate sind. In der Folge wird die zweite Stufe des erfindungsgemißen Verfahrens unter aerober Bedingungen d.h. unter Belüftung, betrieben, um die gelosten st.ck.^ffh,.,^ Verbindungen biologisch zuνΚΪ M ^earth · ^{with which the} end result are the N nfikatiorι nitrates. Subsequently, the second stage of the process according to the invention is operated under aerobic conditions, ie with aeration, in order to biologically add the dissolved st.ck. ^ ffh,., ^ Compounds

Die zweite Stufe kann durchThe second stage can go through

ObeäA"¹^!· _f ^Werden· insbesond"e7e™;o;o⁶h7X7_C ^lii ier£jn, ^henbeiuftungsmittel als auch durch Unterwasserbelüftungsmittel. Die Oberflächenbelüftungsmittel beispielsweise in Form von Belüftungsscheiben werden. Andererseits kann die Unterwas-Luft rPinp:°_s ^{etWa da}^^urch bewerkstelligt werden, daß S?. er« f? "Τ^{SlOfff Oder ein Gemisch} aus Luft undObeäA " ¹ ^! · _F ^are · in particular" e7e ™; o; o ⁶ h7X7 _C ^l ii ier £ j n, ^aeration means as well as underwater aeration means. The surface ventilation means are, for example, in the form of ventilation disks. On the other hand, the Underwater View-air rPinp: ° _s are ^{about as} ^ ^hrough accomplished by S ?. he «f? "Τ ^{SlOfff Or a mixture} of air and

MisZf '" t* ^{in der zweiten Stufe} befindliche Meerwasser geblasen wird.MisZf '" t * sea water located ^{in the second stage is blown.}

eist die Oberflächenbelüftung den Nachteil e bei niedriger Außentemperatur zu einer durrh H %^U f ⁿr^{ann:lhreAnwcnun}g^wird außerdem Dempp^dleT'^efe,^der belüfteten Flüssigkeit begrenzt. Demgegenüber kann die Unterwasserbelüftung als I die Druckluft oder der komprimierte der Oberfläche der /u belüftenden ReizwVl·. ^eiⁿf ^{Sen Wird}· ^zu einer vorteilhaftenIf the surface ventilation has the disadvantage e at low outside temperature to a durrh H% ^U f ⁿ r ^{: your application} ^is also limited ^{Dempp dleT} ' ^efe , ^the aerated liquid. In contrast, the underwater aeration as I compressed air or compressed the surface of the / u ventilated ReizwVl ·. ^e i ⁿ f ^Sen ^becomes an advantageous one

wen Td S ^{; lemereS isl Vor alIem zu} beachten,wen Td S ^{; lemereS isl Above all to} note,

wenn die Außentemperatur eine Rolle spieltwhen the outside temperature plays a role

biololisrh^nZew-^rar?^{n deS gelÖsten} Sauerstoffs in der um af nh _R J' ^{atiOnSSlUfe muß hoch} 8^e"ug ^sem, Soch J _h ^B,^ed'^ngUnS^en aufrechtzuerhalten Sie solltebiololisrh ^nZe w- ^ra r? ^{n of the dissolved} oxygen in the um nh _R J ' ^{atiOnSSlUfe must be high} 8 ^e "ug ^se m, so J _h ^B , ^ed ' ^ngUn S ^en you should maintain

Ruckfflhm η ""χ ^{hOCh sein}· ^{weiI dan}" be, der ersSstf "^g it' ^Mlschwa«ers aus der zweiten in dieRuckfflhm η "" χ be ^high · ^{white then} "be, the first" ^g it ' ^Mlschwa «ers from the second to the

« 'wehen in H η ^{ZUfUhr VOn Mischwassel}" ^{aus der} «'Blow in H η ^{SUPPLY OF mixed water} " ^{from the}

wird J« * ^{StUfe ZU Viel} Sauerstoff mitgeführtif J «* ^{LEVEL TOO A lot of} oxygen is carried along

Deni'trifTk,,, ''"^ ^u,ⁿ8^unsli«e Auswirkung auf die Die Rp? ?" ^{ln er erSten Und in der dritte}n Stufe hat. wird von! ^m* Γ ^biol°g^isehen NitrifikationsstufeDeni'trifTk ,,, ''"^ ^u , ⁿ 8 ^unsli « e effect on the The Rp? " ^{In the first and in the third he has} n level. is from! ^m * Γ ^biol ° g ^is go nitrification

Γη des " I T^eiSc ^{derart gesteuert}·^daß die Konzentra- und c? ^ten Sauerstoffs in dieser Stufe zwischen ca.Γη of "IT ^eiS c ^controlled · ^that the concentration and c? ^Th oxygen in this stage is between about

sich daß Hi T ^{gehalten Wird}· 'soweit empfiehlt es zwischen ,Ι π ^°ⁿf^{ntration des} g^elösten Sauerstoffs .sTder η η"· ' ^U"^{d Ca}' ^{2 m}^ g^ehalten wird. - · · !iÄ^W« ^Zu w-hlen. der nochHi is that T ^{is held} · 'in so far as it is advisable between, Ι π ^ ° ⁿ f ^{ntration of} g n ^elöste oxygen .sTder η η "·" ^U ^{"d Ca'} ^{2 m} ^ g ^EHA soldering. - · ·! IÄ ^W « ^to choose. the still

die Belüftung!
den. Die "the ventilation!
the. The "

DerOf the

^ai^{iOn deS gelÖSten} Sauerstoffs P^enodlsch gemessen und es sollten ^dementsprechend eingestellt wer^{lOn deS geIösten} Sauerstoffs kann ^a i ^{iOn of the dissolved} oxygen p ^eno measured and it should be ^adjusted accordingly who ^{can lOn the dissolved} oxygen

^{ehen StUfe ist die Qber die Größe} ?^{e Und/Oder die} Konzentration der ^StS,^{tOffe im Misc}hwasser zu bestimmen- ^{before the level is the Q about the size} ? ^{e And / Or the} concentration of the ^StS to determine ^{pots in the mixed water-}

2 ™ ^Wkhtig· ^{Diese soIlte nflmlich} ? Α™' ^{Um dnen} ^ermäßigen Verlust an fi ^{rganiSmen 2U} vermeiden, ft ?" ^{der zweiten 2}^ ersten Stufe ^M!^s^^wasse" kann vorzugsweise ent^{emfließenden} Frischdurchfatz und der ^{On söc}l«toffhaltigen Verbindungen in ^l™^™ Abwässern gesteuert 2 ™ ^Active · ^{This should be called} ? ™ ' ^{In order to avoid the moderate} loss of fi ^{rganiSmen 2U} , ft? " ^{Of the second 2} ^ first stage ^M ! ^S ^ ^wasse " can preferably ^control outflowing fresh throughput and the ^{on söc} l «toffhaltigen compounds in ^ l ™ ^ ™ wastewater

^{hohe Denitrifikati}°^{n in der} ^{high denitrification} ^{in the}

^ ^{Anteil wird} zweckmäßig so NWten in" π" ^{derartige Red}»ktion von Nirkten Nitriten m der ersten Stufe stattfindet düiß die^ The ^{proportion is} ^{expedient so that such a} reduction of nitrites in the first stage takes place in "π"

Atmungsaktivität der Bakterien in der dritten Stufe für die Bewältigung der von der zweiten in die dritte Stufe gelangenden Nitrate ausreicht. Es wird bevorzugt, daß der Anteil der Mischwasserriickführungsmenge von der biologischen Nitrifikationsstufe zur ersten biologischen ^s Denilrifikationsstufe so gesteuert wird, daß der größere Teil der Nitrate in der ersten Denitrifikationsstufe und der kleinere Teil der Nitrate in der der Nitrifikationsstufe nachgeschalteten zweiten biologischen Denitrifikationsstufe reduzuert wird.Breathability of the bacteria in the third stage is sufficient to cope with the nitrates from the second to the third stage. It is preferred that the proportion of Mischwasserriickführungsmenge is controlled by the biological nitrification stage to the first biological Denilrifikationsstufe ^s so that the greater part of the nitrates in the first denitrification and the smaller part of the nitrates in the downstream of the second biological nitrification denitrification is reduzuert.

Der Anteil der Mischwasserriickführungsmenge von der zweiten in die ersten Stufe hängt von dem Frischdurchsatz an organischen Abwässern, von der Konzentration stickstoffhaltiger Verbindungen im Einfluß, von der in der dritten Stufe reduzierbaren i.s Nitratmenge und von der Verweilzeit in der ersten Stufe ab. Daher kann der Anteil der Mischwasserrückführungsmenge leicht durch Bestimmen der in der dritten Stufe reduzierbaren Nitratmenge errechnet werden.The proportion of mixed water recirculation from the second to the first stage depends on the Fresh throughput of organic wastewater, on the concentration of nitrogenous compounds in the influence, the amount of nitrate that can be reduced in the third stage and the residence time in the first stage away. Therefore, the proportion of the mixed water recirculation amount can be easily determined by determining that in the third Level reducible amount of nitrate can be calculated.

Der Anteil der Mischwasserrückführungsmcnge kann so gesteuert werden, daß der Nitralpegel in der zweiten Stufe nicht das Niveau übersteigt, das in der dritten Stufe reduziert werden kann. Falls der Anteil der Mischwasserrückführungsmcnge zu klein ist, werden mehr Nitrate von der zweiten zur dritten Stufe geführt, als in der dritten Stufe reduziert werden können, woraus dann ein unzureichender Nilratanteil im Ausfluß resultiert. Liegt der Anteil der Mischwasserrückführungsmcnge andererseits zu hoch, muß die Kapazität der Anlage zur Bewältigung des größeren Durchsatzes ebenfalls vergrößert werden, wodurch die Wirtschaftlichkeit und der Wirkungsgrad des Verfahrens sinkt.The proportion of the mixed water recirculation can be controlled so that the nitrile level in the second stage does not exceed the level in the third Level can be reduced. If the proportion of the mixed water return volume is too small, more nitrates passed from the second to the third stage than can be reduced in the third stage, from which then an insufficient nitrate content results in the outflow. Is the proportion of the mixed water recirculation on the other hand, the capacity of the system must be too high to cope with the larger throughput can also be increased, whereby the economy and the efficiency of the process decreases.

Das Volumenverhältnis von Mischwasserrückführungsmenge zu Zulaufmenge des rohen Abwassers beträgt zweckmäßigerweise mindestens 2:1. Es kann beispielsweise zwischen ca. 2 : 1 und ca. 10:1 liegen.The volume ratio of the mixed water recirculation to the feed amount of the raw wastewater is expediently at least 2: 1. For example, it can be between approx. 2: 1 and approx. 10: 1 .

Für maximale Nitril'ikation und Denitrifikation, insbesondere während der kälteren Monate, ist eine hohe Konzentration von suspendierten Feststoffen im Mischwasser erwünscht. Falls die Konzentration über dem Optimalwert liegt, erzwingt sie wieder eine zu hohe Anlagenkapazität. Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird die Aktivschlammrückführungsmenge derart gesteuert, daß der Anteil suspendierter Feststoffe im Mischwasser in den Nitrifikations- und Denitrifikationsstufen mindestens 2000 mg/1 beträgt.For maximum nitrilication and denitrification, especially during the colder months, is one high concentration of suspended solids in the mixed water is desirable. In case the concentration is over is the optimum value, it forces a system capacity that is too high again. According to a preferred embodiment the invention, the amount of active sludge recirculated is controlled in such a way that the proportion suspended solids in the mixed water in the nitrification and denitrification stages at least 2000 mg / l.

Ist die Anzahl der Bakterien in der zweiten Stufe zu klein, kann es sich empfehlen, daß ein kleiner Anteil an Aktivschlamm aus der Feststoffablrennstufe zur zweiten Stufe zurückgeführt wird. Diese Maßnahme dürfte jedoch nur unter Ausnahmebedingungen erforderlich sein.If the number of bacteria in the second stage is too small, it can be recommended that a small proportion of the active sludge from the solids separation stage be returned to the second stage. However, this measure should only be necessary under exceptional circumstances.

Es ist festgestellt worden, daß bei Verfahren, in denen lediglich eine Nitrifikation durchgeführt wird, der pH-Wert in manchen Fällen weit absinkt, was einen ungünstigen Einfluß auf die Nitrifikation hat; hier muß der pH-Wert daher eingestellt werden. Es hat sich ergeben, daß der pH-Wert beim erfindungsgemäßen Verfahren, bei dem sowohl eine Denitrifikation als auch eine Nitrifikation durchgeführt wird, konstant bleibt Insoweit Versuche mit ungepufferten Abwässern durchgeführt wurden, ist sogar ein Anstieg des pH-Wertes beobachtet worden. It has been found that in processes in which only nitrification is carried out, the pH value drops far in some cases, which has an unfavorable influence on the nitrification; the pH must therefore be adjusted here. It has been found that the pH value in the process according to the invention, in which both denitrification and nitrification is carried out, remains constant. In so far as tests have been carried out with unbuffered wastewater, an increase in the pH value has even been observed.

Ist der pH-Wert des Zuflusses im Falle des erfindungsgemäßen Verfahrens aber zu niedrig, so ist es ratsam, den pH-Wert im Zuge einer Vorbehandlung anzuheben, um eine optimale Nitrifikation zu erzielen.If the pH of the inflow is too low in the case of the method according to the invention, it is It is advisable to raise the pH value in the course of a pretreatment in order to achieve optimal nitrification.

Der pl 1-Wert sollte zweckmäßigerweise auf mindestens ca. 6,2 angehoben werden. Der optimale pH-Wert liegt bei ca. 8,2.The p1 value should expediently be raised to at least approx. 6.2. The optimal pH value is around 8.2.

Es kann zweckmäßig sein, in der ersten und in der dritten Stufe des erfindungsgemäßen Verfahrens Rührmittel vorzusehen, um das Wasser zum Zwecke des Mischens leicht umzurühren. Die Feststoffabtrennstufe kann andererseits beliebig ausgebildet sein, beispielsweise in Form einer Klärstufe, einer Flotalionsstufe oder einer Sedimentationsstufe.It may be appropriate to use stirring means in the first and third stage of the process according to the invention be provided to gently stir the water for mixing purposes. The solids separation stage can on the other hand be designed in any way, for example in the form of a clarification stage, a flotalion stage or a sedimentation stage.

Das Verfahren gemäß der Erfindung kann des weiteren vorteilhaft so weitergebildet werden, daß zwischen der zweiten biologischen Denitrifikationsstufe und der Feststoffabtrennstufe zusätzlich noch eine vierte Stufe in Form einer Belüftungsstufe vorgesehen ist. Der Zweck dieser vierten Stufe ist es, die Feststoffabtrennung eventuell hindernde Gasbläschen entweichen zu lassen und den Schlamm zu stabilisieren, um die Feststoffabtrennung zu erleichtern. Die vierte Stufe kann als Nitrifikationsstufe ausgebildet sein, um Ammoniak, das in der dritten Stufe freigesetzt wurde, zu nitrifizieren.The method according to the invention can furthermore advantageously be developed so that an additional one between the second biological denitrification stage and the solids separation stage fourth stage in the form of a ventilation stage is provided. The purpose of this fourth stage is that Separation of solids to allow gas bubbles to escape and to stabilize the sludge, to facilitate the separation of solids. The fourth stage can be designed as a nitrification stage to Nitrify ammonia released in the third stage.

Das Verfahren kann außerdem zur Entfernung von Phosphaten verwendet werden, wenn die organischen Abwässer Phosphate enthalten. Demgemäß bildet es ein weiteres Merkmal der Erfindung, daß die organischen Abwässer in einem weiteren Verfahrensschritt zur Phosphatentfernung mit geeigneten Chemikalien behandelt werden, wie beispielsweise mit Alun, Aluminat oder Eisensalzen.The process can also be used to remove phosphates if the organic Wastewater contains phosphates. Accordingly, it forms a further feature of the invention that the organic Waste water treated with suitable chemicals in a further process step to remove phosphate such as aluminum, aluminate or iron salts.

Zur Durchführung dieses Verfahrens dient eine Vorrichtung, welche zumindest eine biologische Nitrifikationsstufe sowie zumindest eine dieser nachgeschaltete biologische Denitrifikationsstufe und eine Feststoffabtrennstufe aufweist, die mit Schlammrückführmitteln zur Rückführung von Aktivschlamm versehen ist. Dabei geht die Erfindung dahin, daß der biologischen Nitrifikationsstufe eine erste Stufe in Form einer zusätzlichen biologischen Denitrifikationsstufe vorgeschaltet ist und daß Mischwasserrückführleitungen zur Rückführung von Mischwasser aus der biologischen Nitrifikationsstufe zur ersten Denitrifikationsstufe und Schlammrückführmittel zur Rückführung von Aktivschlamm aus der Feststoffabtrennstufe zur ersten biologischen Denitrifikationsstufe vorhanden sind.A device which has at least one biological nitrification stage is used to carry out this process as well as at least one downstream biological denitrification stage and a solids separation stage which is provided with sludge return means for returning active sludge. Included the invention is that the biological nitrification stage a first stage in the form of a additional biological denitrification stage and that mixed water return lines to Return of mixed water from the biological nitrification stage to the first denitrification stage and Sludge return means for returning active sludge from the solids separation stage to the first biological denitrification level are present.

Hier können die Mischwasserrückführleitungen und die Schlammrückführmittel für den Aktivschlamm jeweils eine Pumpe aufweisen, die imstande ist. das Mischwasser bzw. den Aktivschlamm mit einem zur Durchführung des Verfahrens erforderlichen Volumendurchsatz rückzuführen.The mixed water return lines and the sludge return means for the active sludge can be used here each have a pump capable of. the mixed water or the active sludge with a for Performing the process to return the required volume throughput.

Das Mischwasser kann aber auch unter Einwirkung der Schwerkraft von der ersten zur zweiten, von der zweiten zur dritten und von der dritten zur Feststoffabtrennstufe befördert werden.The mixed water can, however, also under the action of gravity from the first to the second, from the second to the third and from the third to the solids separation stage.

Dabei kann das aus der ersten Stufe überfließende Mischwasser an einer Stelle unterhalb des Flüssigkeitsniveaus in die zweite Stufe eingeleitet werden. Die Überführung von Mischwasser von der zweiten zur dritten Stufe kann entsprechend erfolgen. Die Mischwasserrückführleitungen zwischen der zweiten und der ersten Stufe fördern Mischwasser aus der zweiten Stufe zurück in die erste Stufe, so daß Kurzschlüsse in der ersten und der zweiten Stufe weitgehendst vermieden werden. The mixed water overflowing from the first stage can be introduced into the second stage at a point below the liquid level. The transfer of mixed water from the second to the third stage can take place accordingly. The mixed water return lines between the second and the first stage convey mixed water from the second stage back into the first stage, so that short circuits in the first and the second stage are largely avoided .

Ist zwischen der zweiten biologischen Denitrifikationsstufe und der Feststoffabtrennstufe zusätzlich noch eine Belüftungsstufe vorgesehen, werden die vorste-Is also between the second biological denitrification stage and the solids separation stage a ventilation stage is provided, the previous

hend beschriebenen Zuführungsmittel zwischen der zweiten Denitrifikation;, stufe und der Feststoffabtrennstufe durch Zuführungsmittel zwischen der zweiten Denitrifikationsstufe und der Belüftungsstufe sowie Zuführungsmittel zwischen der Belüftungsstufe und der Feststoffabtrennstufe ersetzt. Auch diese Zuführungsmittel können einen Schwerkraftantrieb aufweisen. The feed means described below between the second denitrification stage and the solids separation stage by feeding means between the second denitrification stage and the aeration stage as well Replaced feed means between the aeration stage and the solids separation stage. These supply means can also have a gravity drive.

Abhängig von der Sollkapazität der Vorrichtung, von wirtschaftlichen Überlegungen bezüglich der Bauweise der Vorrichtung, von einer eventuellen Vergrößerung der Kapazität der Vorrichtung usw. können beliebige geeignete Behälter für die vier hintereinander geschalteten Stufen, also die erste Denitrifikationsstufe, die Nitrifikationsstufe, die zweite Denitrifikationsstufe und die Feststoffabtrennstufe, vorgesehen werden.Depending on the target capacity of the device, on economic considerations regarding the construction of the device, a possible increase in the capacity of the device, etc. can be any suitable containers for the four stages connected in series, i.e. the first denitrification stage, the Nitrification stage, the second denitrification stage and the solids separation stage can be provided.

Sind beispielsweise ca. 25 000 m³ organische Abwässer täglich in der Vorrichtung zu behandeln, können die zweite und die vierte Stufe in Form endloser ringförmiger Kanäle ausgebildet sein, wobei die beiden Denitrifikationsstufen innerhalb der von den endlosen ringförmigen Kanälen umschlossenen Flächen angeordnet sind.If, for example, about 25,000 m ^{3 of} organic waste water is to be treated daily in the device, the second and fourth stages can be designed in the form of endless annular channels, the two denitrification stages being arranged within the areas enclosed by the endless annular channels.

Ist die vorhandene Bodenfläche begrenzt und bereiten Ausschachtungsarbeiten keine größeren Schwierigkeiten, können die verschiedenen Stufen aber auch in Form von in den Boden eingelassenen und nebeneinander angeordneten Behältern vorgesehen sein. Bei dieser Anordnung kann die Tiefe der verschiedenen Bebälter ca. 9,14 m und mehr betragen, wodurch der Bodenflächenbedarf erheblich eingeschränkt wird.If the existing floor area is limited and excavation work does not prepare large Difficulties, the various stages can also take the form of recessed and adjacent containers may be provided. With this arrangement, the depth of the different containers are approx. 9.14 m and more, which considerably limits the floor space requirement will.

Die Stufenbehälter der Vorrichtung können aus jedem geeigneten Material hergestellt sein. Sie können beispielsweise aus Beton oder vorfabrizierten Betonplatten bestehen.The stepped containers of the device can be made of any suitable material. You can for example made of concrete or prefabricated concrete slabs.

Muß die Vorrichtung eine Kapazität von über ca. 20 000 m³ organische Abwässer pro Tag besitzen, führen wirtschaftliche Überlegungen zumeist zu einer Bauweise, bei der der Boden bis zu einer Tiefe von ca. 9.14 m oder mehr ausgehoben wird und die vier Stufen nebeneinander in der ausgehobenen Grube angeordnet sind.If the device has a capacity of about 20,000 m ^{3 of} organic waste water per day, economic considerations usually lead to a construction in which the soil is excavated to a depth of about 9.14 m or more and the four levels are next to each other in the excavated pit are arranged.

Da das erfindungsgemäße Verfahren mit der dazu gehörigen Vorrichtung zusammen mit physikalisch-chemischen Einheiten zur Wasserwiedergewinnung dient, muß gegebenenfalls für einen Strömungsausgleich gesorgt werden. Dies kann dadurch erfolgen, daß die erste Stufe groß genug gebaut wird, um für den Strömungsausgleich und die Denitrifikation sorgen zu können. Das Mischwasser könnte dann von der ersten zur zweiten Stufe mit konstantem Durchsatz gefördert werden. Dabei verhindert die Rückführung von Nitraten aus der zweiten Stufe in die erste Stufe beim Rückführen des Mischwassers weitestgehend das Faulwerden in der ersten Stufe.Since the method according to the invention with the associated device together with physico-chemical Units used for water recovery may have to be used for flow equalization to be taken care of. This can be done by making the first stage large enough to accommodate the To be able to provide flow compensation and denitrification. The mixed water could then be used from the first be conveyed to the second stage with constant throughput. This prevents the recirculation of nitrates from the second stage to the first stage when the mixed water is recirculated, the rotting in the first stage.

Die vorliegende Erfindung kann ganz allgemein für die Behandlung von organischen stickstoffhaltigen Abwässern herangezogen werden. Sie kann aber insbesondere bei der Behandlung von Abwässern in Form von Kloake angewendet werden, wobei die fto Kloake im Rohzustand odei bereits abgesetzt sein kann.The present invention can be used in general for the treatment of organic nitrogenous Wastewater can be used. However, it can be used especially in the treatment of wastewater in Form of cloaca can be used, whereby the fto cloaca in its raw state or can already be discontinued.

Die Erfindung wird im nachfolgenden an Hand mehrerer, in der Zeichnung schematisch dargestellter Ausführungsbeispiele erläutert. Es zeigtThe invention is illustrated below with reference to several schematically shown in the drawing Embodiments explained. It shows

Fig. 1 ein Strombild einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei dem organische Abwässer in Form von abgesetzter Kloake behandelt werden, um aus ihnen stickstoffhaltige Verbindungen zu entfernen,1 shows a current diagram of a device according to the invention for carrying out the according to the invention Process in which organic waste water in the form of settled cesspools is treated in order to get out of them remove nitrogenous compounds,

Fi g. 2 eine Draufsicht auf ein erstes Ausführungsbei spiel der Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens,Fi g. 2 is a plan view of a first embodiment game of the device for performing the method according to the invention,

Fig.3 eine Draufsicht auf ein zweites Ausführungsbeispiel der Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens,3 shows a plan view of a second embodiment of the device for carrying out the invention Procedure,

F i g. 4 eine Draufsicht auf ein drittes Ausführungsbeispiel der Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.F i g. 4 is a plan view of a third embodiment of the device for carrying out the invention Procedure.

F i g. 1 veranschaulicht an Hand eines Strombildes das erfindungsgemäße Verfahren und die Vorrichtung, mit deren Hilfe organische Abwässer in Form von abgesetzter Kloake behandelt werden können, um aus ihnen gelöste und/oder suspendierte stickstoffhaltige Verbindungen zu entfernen.F i g. 1 illustrates the method according to the invention and the device with the aid of a current diagram whose help organic wastewater in the form of settled cloaca can be treated to get out remove dissolved and / or suspended nitrogenous compounds from them.

Die Vorrichtung 10 besitzt Zuführungsmittel 12 für die Zufuhr von abgesetzten Abwässern.The device 10 has supply means 12 for the supply of settled waste water.

Rohe Abwässer werden gewöhnlich gesiebt und gelangen nach dem Absetzen unter Schwerkrafteinwirkung über die Zuführungsmittel 12 in die Vorrichtung 10.Raw wastewater is usually sieved and, after settling, comes under the action of gravity via the feed means 12 into the device 10.

Die Vorrichtung 10 besteht aus einer ersten Stufe 14 in Form einer biologischen Denitrifikationsstufe, einer zweiten Stufe 16 in Form einer biologischen Nitrifikationsstufe, einer dritten Stufe 18 in Form einer biologischen Denitrifikationsstufe, einer vierten Stufe 20 in Form einer Belüftungsstufe und aus einer Feststoffabtrennstufe 22 zur Erzeugung eines bei 24 aus der Vorrichtung 10 fließenden geklärten Ausflusses und eines Aktivschlamms, der bei 26 aus der Feststoffabtrennstufe 22 fließt.The device 10 consists of a first stage 14 in the form of a biological denitrification stage, a second stage 16 in the form of a biological nitrification stage, a third stage 18 in the form of a biological denitrification stage, a fourth stage 20 in the form of a ventilation stage and a Solids separation stage 22 for generating a clarified effluent flowing out of device 10 at 24 and an active sludge flowing out of the solids separation stage 22 at 26.

Die Vorrichtung 10 besitzt eine Abflußleitung 28 zum Abführen von Abfallschlamm aus der Vorrichtung 10 und ferner Schlammrückführmittel 30 mit einer Pumpe 31 zum Rückführen eines Teiles des Aktivschlamms in die erste Stufe 14.The device 10 has a drain line 28 for discharging waste sludge from the device 10 and further sludge return means 30 with a pump 31 for returning part of the active sludge to the first stage 14.

Die Vorrichtung 10 besitzt ferner eine Rückführleitung 32 für Mischwasser und eine Pumpe 34 zum Rückführen von Mischwasser aus der zweiten Stufe 16 in die erste Stufe 14.The device 10 also has a return line 32 for mixed water and a pump 34 for Returning mixed water from the second stage 16 to the first stage 14.

Die Vorrichtung 10 weist ferner Zuführungsmittel 14.1,16.1,18.1 und 20.1 auf, um mittels Schwerkrafteinwirkung das Mischwasser von der ersten zur zweiten, von der zweiten zur dritten, von der dritten zur vierten Stufe und von der vierten Stufe zur Feststoffabtrennstufe 22 zu führen.The device 10 also has feed means 14.1, 16.1, 18.1 and 20.1 in order to use the action of gravity the mixed water from the first to the second, from the second to the third, from the third to the fourth Stage and from the fourth stage to the solids separation stage 22 to lead.

Die Zuführungsmittel zwischen den Stufen sind derart vorgesehen, daß das überfließende Mischwasser aus der jeweils vorangehenden Stufe in die jeweils folgende Stufe unter Einwirkung der Schwerkraft unten einfließt.The supply means between the stages are provided so that the overflowing mixed water from the each preceding stage flows into the following stage under the action of gravity below.

Die Rückführleitung 32 für das Mischwasser nimmt dieses aus der zweiten Stufe 16 neben den Zuführungsmitteln 16.1 auf, so daß ein Kurzschluß in der zweiten Stufe 16 weitestgehend vermieden wird. Dieses Mischwasser wird in der Nähe der Zuführungsmittel 12 in die erste Stufe zurückgeführt, so daß auch hier ein Kurzschluß zwischen dem rückgeführten Mischwasser und dem mittels der Zuführungsmittel 14.1 aus der ersten Stufe 14 abgeführten Mischwasser weitestgehend vermieden wird.The return line 32 for the mixed water takes this from the second stage 16 in addition to the supply means 16.1, so that a short circuit in the second Level 16 is largely avoided. This mixed water is in the vicinity of the supply means 12 returned to the first stage, so that here, too, a short circuit between the recycled mixed water and the mixed water discharged from the first stage 14 by means of the supply means 14.1 as far as possible is avoided.

In der ersten Stufe 14 und der dritten Stufe 18 sind Rührmittel 36 vorgesehen, um das Mischwasser zwecks Mischens leicht umzurühren.In the first stage 14 and the third stage 18 stirring means 36 are provided to the purpose of the mixed water Mix gently to stir.

Die erste Stufe 14 und die dritte Stufe 18 werden unter Ausschluß von Sauerstoff betrieben.The first stage 14 and the third stage 18 are operated with the exclusion of oxygen.

Die zweite Stufe 16 und die vierte Stufe 20 sind mit Belüftungsmitteln 38 versehene unter aeroben Bedin-The second stage 16 and the fourth stage 20 are provided with ventilation means 38 under aerobic conditions.

gungen betriebene aerobe Stufen, damit in der zweiten Stufe 16 ebenso wie in der vierten Stufe 20, wenn dort von der dritten Stufe 18 freigegebenes Ammoniak gegenwärtig ist, eine Nitrifikation stattfinden kann. Die vierte Stufe 20 dient ferner dazu, Gasbläschen entweichen zu lassen, die ein Abtrennen der Feststoffe behindern könnten, und den Schlamm zu stabilisieren, um die Abtrennung von Feststoffen zu erleichtern. aerobic stages operated, so that in the second stage 16 as well as in the fourth stage 20, if there is ammonia released by the third stage 18, nitrification can take place. The fourth stage 20 also serves to allow gas bubbles to escape, which could impede the separation of the solids, and to stabilize the sludge in order to facilitate the separation of the solids.

Die Belüftung der zweiten Stufe 16 wird so gesteuert, daß die Konzentration des gelösten Sauerstoffs hochThe ventilation of the second stage 16 is controlled in such a way that that the concentration of dissolved oxygen is high genug ist, um die Nitrifikation stattfinden zu lassen, aber nicht so hoch ist, daß übermäßig viel gelöster Sauerstoff über die Zuführungsmittel 16.1 von der 2:weiten Stufe 16 in die dritte Stufe 18 und über die Rückfiihrleitung 32 für das Mischwasser von der zweiten Stufe 16 in die erste Stufe 14 gelangen kann.is enough to allow nitrification to take place, however is not so high that there is an excessive amount of dissolved oxygen via the supply means 16.1 from the 2: wide stage 16 in the third stage 18 and via the return line 32 for the mixed water can pass from the second stage 16 into the first stage 14.

Bei Versuchen, die durchgeführt wurden, wurde festgestellt, daß die Belüftung ohne weiteres derart gesteuert werden kann, daß in der zweiten Stufe 16 eine Konzentration gelösten Sauerstoffs von zwischen ca. 2 mg/1 und ca. 0,5 mg/1 herrscht In tests that have been carried out, it has been found that the aeration can be easily controlled such that a dissolved oxygen concentration of between about 2 mg / l and about 0.5 mg / l prevails in the second stage 16

In F i g. 2 bezeichnet 10.3 ein erstes Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.In Fig. 2, 10.3 denotes a first exemplary embodiment of a device for carrying out the method according to the invention.

Eine Vorrichtung gemäß diesem Ausführungsbeispiel würde dann eingesetzt werden, wenn die von der Vorrichtung 10.3 eingenommene Fläche des Aufstellungsortes keine kritische Größe darstellt und die erforderliche Kapazität unter ca. 25 000 m³ organische Abwässer pro Tag liegt.A device according to this embodiment would be used if the area of the installation site occupied by the device 10.3 is not a critical size and the required capacity is below approx. 25,000 m ^{3 of} organic waste water per day.

Die Vorrichtung 10.3 besitzt Zuführungsmittel 12.3 für die Zufuhr von organischen Abwässern in die Vorrichtung 10.3. The device 10.3 has feed means 12.3 for feeding organic waste water into the device 10.3.

Die Vorrichtung 10.3 weist ferner eine erste Stufe 14.3 in Form einer Denitrifikationsstufe, eine zweite Stufe 16.3 in Form einer Nitrifikationsstufe, eine dritte Stufe 18.3 in Form einer Denitrifikationsstufe, eine vierte Stufe 20.3 in Form einer Belüftungsstufe und eine Feststoffabtrennstufe 22.3 zur Erzeugung eines bei 24.3 aus der Vorrichtung 10.3 fließenden geklärten Ausflusses und eines Aktivschlamms, der bei 26.3 aus der Feststoffabtrennstufe 22.3 fließt, auf.The device 10.3 also has a first stage 14.3 in the form of a denitrification stage, a second stage 16.3 in the form of a nitrification stage, a third stage 18.3 in the form of a denitrification stage, a fourth stage 20.3 in the form of an aeration stage and a solids separation stage 22.3 for generating one at 24.3 the device 10.3 flowing clarified effluent and an active sludge flowing out of the solids separation stage 22.3 at 26.3 .

Die Vorrichtung 10.3 besitzt eine Abflußleitung 28.3 zum Abführen von Abfallschlamm aus der Vorrichtung 10.3 und Schlammrückführmittel 30.3 mit einer Pumpe 31.3 zum Rückführen wenigstens eines Teiles des Aktivschlamms zur ersten Stufe 14.3. Die Vorrichtung 10.3 besitzt ferner eine Rückführleitung 32.3 für Mischwasser und eine Rückführpumpe 34.3 zum Rückführen des Mischwassers aus der zweiten Stufe 16.3 in die erste Stufe 14.3. The device 10.3 has a discharge line 28.3 for discharging waste sludge from the device 10.3 and sludge return means 30.3 with a pump 31.3 for returning at least part of the active sludge to the first stage 14.3. The device 10.3 also has a return line 32.3 for mixed water and a return pump 34.3 for returning the mixed water from the second stage 16.3 to the first stage 14.3.

Die Vorrichtung 10.3 weist ferner Zuführungsmittel 54,56,58 und 60 auf, um das Mischwasser nacheinander durch alle Stufen bis in die Feststoffabtrennstufe zu fördern.The device 10.3 also has feed means 54, 56, 58 and 60 in order to convey the mixed water successively through all stages up to the solids separation stage.

In der ersten Stufe 14.3 und der dritten Stufe 18.3 sind Rührmittel 36.3 vorgesehen, um das Mischwasser zwecks Mischens leicht umzurühren.In the first stage 14.3 and the third stage 18.3 stirring means 36.3 are provided to gently stir the mixed water for the purpose of mixing.

Die erste Stufe 14.3 und die dritte Stufe 18.3 werden unter Ausschluß von Sauerstoff betrieben. In ihnen werden Nitrite und Nitrate zu Stickstoffgas, Stickstol'foxyd und anderen kleineren Anteilen stickstoffhaltiger Gase reduziert.The first stage 14.3 and the third stage 18.3 are operated with the exclusion of oxygen. In them nitrites and nitrates are reduced to nitrogen gas, nitrogen oxide and other smaller proportions of nitrogen-containing gases.

Falls in der ersten Stufe 14.3 und der dritten Stufe 18.3 die Konzentration des gelösten Sauerstoffs durch Lufteinwirkung ungünstig beeinflußt wird, können diese beiden Stufen durch geeignete Abdeckmittel abgedeckt wprrlen. Die Abdeckmittel können zweckmäßigerweiseIf in the first stage 14.3 and the third stage 18.3 the concentration of the dissolved oxygen is adversely affected by the action of air, these two stages can be covered by suitable covering means. The covering means can expediently

Deckel aus geschäumtem Kunststoff sein.Foam plastic lid.

Die zweite Stufe 163 und die vierte Stufe 203 sind aerobe Stufen. Daher weist jede von ihnen Belüftungsmittel 383 zur Belüftung auf.The second stage 163 and the fourth stage 203 are aerobic stages. Therefore, each of them has ventilation means 383 for ventilation.

Die zweite Stufe 163 und die vierte Stufe 203 sind in Form endloser, ringförmiger Kanäle ausgebildet, die konzentrisch angeordnet und innerhalb derer die erste Stufe 143 und die dritte Stufe 183 angeordnet sind.The second stage 163 and the fourth stage 203 are designed in the form of endless, annular channels, the arranged concentrically and within which the first stage 143 and the third stage 183 are arranged.

Da die Stufen 163 und 203 gewöhnlich so flach gehalten sind, daß eine wirksame Oberflächenbelüftung erfolgen kann, sind die Belüftungsmittel 383 in Form von Oberflächenbelüftungsmitteln dargestelltSince steps 163 and 203 are usually kept flat enough to allow effective surface ventilation can take place, the ventilation means 383 are shown in the form of surface ventilation means

Bei dem in F i g. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel bestehen die Belüftungsmittel 383 aus vier Belüftungssystemen, von denen sich jeweils zwei diametral gegenüberliegen.In the case of the FIG. 2, the ventilation means 383 consist of four ventilation systems, two of which are diametrically opposed opposite.

Jedes Belüftungssystem besitzt einen Motor 40, der eine drehbar gelagerte Welle 42 antreibt jede Welle 42 besitzt mehrere auf ihr befestigte Belüftungsscheiben 44. Each ventilation system has a motor 40 which drives a rotatably mounted shaft 42. Each shaft 42 has a plurality of ventilation disks 44 attached to it.

Jede Belüftungsscheibe 44 ist mit einer Vielzahl von Löchern oder Erhebungen versehen, von denen in den Stufen 16.3 und 20.3 während der Drehung der Welle 42 Luft in das Mischwasser eingebracht wird.Each ventilation disk 44 is provided with a multiplicity of holes or elevations, of which air is introduced into the mixed water in stages 16.3 and 20.3 during the rotation of the shaft 42.

Die Belüftungsmittel 38.3 dienen somit sowohl der Belüftung des Mischwassers als auch dem Transport des Mischwassers längs der Stufen 16.3 und 20.3.The aeration means 38.3 thus serve both to aerate the mixed water and to transport the mixed water along the stages 16.3 and 20.3.

Die Vorrichtung 10.3 kann nicht dargestellte automatische Prüfvorrichtungen aufweisen, die die Konzentration des gelösten Sauerstoffs in den Stufen 16.3 und 20.3 überprüfen und die Belüftungsmittel 38.3 dementsprechend derart steuern, daß die gewünschten Konzentrationen aufrechterhalten werden.The device 10.3 can have automatic test devices (not shown) which check the concentration of the dissolved oxygen in stages 16.3 and 20.3 and accordingly control the aeration means 38.3 in such a way that the desired concentrations are maintained.

In F i g. 3 bezeichnet 10.4 ein zweites Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.In Fig. 3, 10.4 denotes a second exemplary embodiment of a device for carrying out the method according to the invention.

Gemäß ihrer baulichen Ausgestaltung ist die in F i g. 3 dargestellte Vorrichtung für die gleichen Anwendungszwecke wie die Vorrichtung gemäß F i g. 2 geeignet. According to its structural design, the one shown in FIG. 3 shown device for the same purposes as the device according to F i g. 2 suitable.

Die Vorrichtung 10.4 gleicht allgemein der Vorrichtung 10.3 und besitzt Zuführungsmittel 12.4 zum Zuführen von organischen Abwässern in die Vorrichtung 10.4. The device 10.4 is generally similar to the device 10.3 and has feed means 12.4 for feeding organic waste water into the device 10.4.

Die Vorrichtung 10.4 weist ferner eine erste Stufe 14.4 in Form einer Denitrifikationsstufe, eine zweite Stufe 16.4 in Form einer Nitrifikationsstufe, eine dritte Stufe 18.4 in Form einer Denitrifikationsstufe, eine vierte Stufe 20.4 in Form einer Belüftungsstufe und eine Feststoffabtrennstufe 22.4 zur Erzeugung eines geklärten Ausflusses, der bei 24.4 aus der Vorrichtung 10.4 fließt, und zur Erzeugung eines Aktivschlamms, der bei 26.4 aus der Feststoffabtrennstufe 22.4 fließt, auf.The device 10.4 also has a first stage 14.4 in the form of a denitrification stage, a second stage 16.4 in the form of a nitrification stage, a third stage 18.4 in the form of a denitrification stage, a fourth stage 20.4 in the form of an aeration stage and a solids separation stage 22.4 for generating a clarified effluent, which flows out of the device 10.4 at 24.4 , and to generate an active sludge which flows out of the solids separation stage 22.4 at 26.4.

Auch die Vorrichtung 10.4 besitzt eine Abflußleitung 28.4 zum Abführen von Abfallschlamm aus dei Vorrichtung 10,4 und Schlammrückführmittel 30.4 mi einer Pumpe 31.4 zur Rückführung wenigstens eine; Teils des Aktivschlamms zur ersten Stufe 14.4. The device 10.4 also has a discharge line 28.4 for discharging waste sludge from the device 10.4 and sludge return means 30.4 with a pump 31.4 for returning at least one; Part of the active sludge for the first stage 14.4.

Die Vorrichtung 10.4 besitzt ferner eine Rückführlei tung 32.4 für Mischwasser und eine Rückführpumpe 34.' zum Rückführen des Mischwassers aus der zweitei Stufe 16.4 in die erste Stufe 14.4. The device 10.4 also has a return line 32.4 for mixed water and a return pump 34. ' to return the mixed water from the second stage 16.4 to the first stage 14.4.

Auch die Vorrichtung 10.4 weist Zuführungsmitte 54.4, 56.4, 58.4 und 60.4 auf, um das Mischwasser unte Schwerkrafteinwirkung durch die verschiedenen Stufei der Vorrichtung zu leiten.The device 10.4 also has feed centers 54.4, 56.4, 58.4 and 60.4 in order to guide the mixed water under the action of gravity through the various stages of the device.

In der ersten Stufe 14.4 und in der dritten Stufe 18. sind wiederum Rührmittel 36.4 vorgesehen, um da Mischwasser zwecks Mischens leicht umzurühren.In the first stage 14.4 and in the third stage 18 , stirring means 36.4 are again provided in order to gently stir the mixed water for the purpose of mixing.

Die zweite Stufe 16.4 und die vierte Stufe 20.4 sind wiederum aerobe Stufen und weisen Belüftungsmittel 38.4 zur Belüftung dieser beiden Stufen auf. Die Belüftungsmittel sind wiederum Oberflächenbelüftungsmittel und bestehen aus drehbar gelagerten Belüftungsrotoren, die zwecks Belüftung des Mischwassers und seiner Förderung längs der Stufen 16.4 und 20.4 in Drehung versetzt werden können.The second stage 16.4 and the fourth stage 20.4 are again aerobic stages and have ventilation means 38.4 for ventilating these two stages. The ventilation means are in turn surface ventilation means and consist of rotatably mounted ventilation rotors which can be set in rotation for the purpose of ventilating the mixed water and conveying it along the stages 16.4 and 20.4.

Im Gegensatz zur Vorrichtung nach F i g. 2 weist bei der Vorrichtung 10.4 gemäß F i g. 3 nur die zweite Stufe _!O In contrast to the device according to FIG. 2 has the device 10.4 according to FIG. 3 only the second stage _{! O}

16.4 die Form eines endlosen, ringförmigen Kanals auf. In F i g. 4 bezeichnet 105 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. 16.4 takes the form of an endless, annular channel. In Fig. 4, 105 denotes a further exemplary embodiment of a device for carrying out the method according to the invention.

Gemäß ihrer baulichen Ausgestaltung ist die in F i g. 4 dargestellte Vorrichtung 105 für Fälle bestimmt, bei dene.i die von der Vorrichtung beanspruchte Fläche von Wichtigkeit ist oder bei denen eine Unterwasserbelüftung stattfindet.According to its structural design, the one shown in FIG. The device 105 shown in FIG. 4 is intended for cases dene.i the area occupied by the device is important or where underwater ventilation takes place.

Auch die Vorrichtung 10.5 weist ZuführungsmittelThe device 10.5 also has feed means

12.5 auf, um der Vorrichtung organische Abwässer zuzuführen.12.5 to supply organic waste water to the device.

Die Vorrichtung 10.5 weist ferner eine erste Stufe 14.5 in Form einer Denitrifikationsstufe, eine zweite Stufe 16.5 in Form einer Nitrifikationsstufe, eine dritte Stufe 18.5 in Form einer Denitrifikationsstufe, eine vierte Stufe 20.5 in Form einer Belüftungsstufe und eine Feststoffabtrennstufe 22.5 zur Erzeugung eines geklärten Ausflusses, der bei 24.5 aus der Vorrichtung 10.5 fließt, und zur Erzeugung eines Aktivschlamms, der bei 26.5 die Feststoff-Abtrennstufe 22.5 verläßt, auf.The device 10.5 also has a first stage 14.5 in the form of a denitrification stage, a second Stage 16.5 in the form of a nitrification stage, a third stage 18.5 in the form of a denitrification stage, a fourth stage 20.5 in the form of an aeration stage and a solids separation stage 22.5 for producing a clarified Outflow that flows out of the device 10.5 at 24.5, and for generating an active sludge, which is at 26.5 leaves the solids separation stage 22.5 on.

Auch die Vorrichtung 10.5 besitzt eine Abflußleitung 28.5 zum Abführen von Abfallschlamm aus der Vorrichtung 10.5 und Schlammrückführmittel 30.5 mit einer Pumpe 31.5 zur Rückführung wenigstens eines Teils des Aktivschlamms in die erste Stufe 14.5. The device 10.5 also has a discharge line 28.5 for discharging waste sludge from the device 10.5 and sludge return means 30.5 with a pump 31.5 for returning at least part of the active sludge to the first stage 14.5.

Die Vorrichtung 10.5 besitzt ferner eine Rückführleitung 32.5 für Mischwasser und eine Pumpe 34.5 zum Rückführen des Mischwassers aus der zweiten Stufe 16.5 in die erste Stufe 14.5. The device 10.5 also has a return line 32.5 for mixed water and a pump 34.5 for returning the mixed water from the second stage 16.5 to the first stage 14.5.

Auch die Vorrichtung 10.5 weist Zuführungsmittel 54.5,56.5,58.5 und 60.5 auf, um das Mischwasser durch die verschiedenen Stufen der Vorrichtung 10.5 zu fördern.The device 10.5 also has supply means 54.5,56.5,58.5 and 60.5 for the mixed water through to promote the various stages of the device 10.5.

Die Zuführungsmittel können auch bei dieser Vorrichtung mit Schwerkraft betrieben werden. Falls jedoch die erste Stufe auch dem Durchsatzausgleich dienen soll, können die Zuführungsmittel 54.5 aus einer Pumpe bestehen.The feed means can also be operated with gravity in this device. If However, the first stage is also to serve to compensate throughput, the feed means 54.5 from a Pump exist.

In der ersten Stufe 14.5 und der dritten Stufe 18.5 sind wiederum Rührmittel 36.5 vorgesehen.In the first stage 14.5 and the third stage 18.5, stirring means 36.5 are again provided.

Die zweite und die vierte Stufe sind auch hier aerobe Stufen und weisen Belüftungsmittel 38.5 zur Belüftung dieser beiden Stufen auf.The second and fourth stages are also here aerobic stages and have ventilation means 38.5 for ventilation of these two levels.

Bei diesem Ausführungsbeispiel wird Unterwasserbelüftung vorgesehen, wenii die Tiefe der verschiedenen Stufen für Oberflächenbelüftung zu groß ist. Die Belüftungsmittel 38.5 werden dabei in Form von Belüftungsleitungen vorgesehen, durch die Druckluft oder reiner Sauerstoff in Unterwassergebiete der Stufen 16.5 und 20.5 geleitet wird.In this embodiment, underwater ventilation is provided if the depth of the various Steps are too large for surface ventilation. The ventilation means 38.5 are in the form of Ventilation lines are provided through which compressed air or pure oxygen into the underwater areas of the steps 16.5 and 20.5.

Die Vorrichtung 10.5 ist vor allem für Fälle geeignet, bei denen mehr als 20 000 m³ Abwässer pro Tag anfallen. Falls die von der Vorrichtung zu bewältigende Kapazität sehr viel größer als diese Menge ist, kann die \nlage aus mehreren Einheiten bestehen, von denen ede der Vorrichtung 10.5 entspricht.The device 10.5 is particularly suitable for cases in which more than 20,000 m ^{3 of} wastewater occur per day. If the capacity to be handled by the device is very much greater than this amount, the system can consist of several units, each of which corresponds to the device 10.5.

Beim Bau der Vorrichtung 10.5 könnte eine GrubeWhen building the device 10.5 a pit

mit der erforderlichen Tiefe ausgehoben werden. Dii Tiefe dieser Grube könnte etwa 9,14 m oder meh betragen, und die verschiedenen Stufen 145,165, l«j und 205 könnten in diese Grube eingebaut werden.be excavated to the required depth. The depth of this pit could be about 9.14 m or more and the various stages 145, 165, l «j and 205 could be built into this pit.

In den Zeichnungen sind die Vorrichtungen !03,10.< und 105 etwa maßstabsgerecht für einen FaI dargestellt, bei dem die Verweilzeiten der Abwässer basierend auf den durchschnittlichen Durchsatzmengier bei trockenem Wetter, ca. 4 Stunden in der ersten Stufe ca. 4 Stunden in der dritten Stufe, ca. 15 Stunden in dei zweiten Stufe und ca. 2 Stunden in der vierten Stufe betragea Diese Verweilzeiten gelten für durchschnittliche Durchsatzmengen bei trockenem Wetter und berücksichtigen nicht die Mengen der Rückflußdurchsätze des Mischwassers und des Aktivschlamms.In the drawings, the devices! 03,10. <And 105 are shown approximately to scale for a case in which the residence times of the wastewater are based on the average throughput in dry weather, approx. 4 hours in the first stage approx. 4 hours in the third stage, approx. 15 hours in the second stage and approx. 2 hours in the fourth stage.

Die in Fig.4 dargestellte Anordnung ist besonders wirtschaftlich. Die Anordnung und die Ausbildung der verschiedenen Stufen kann je nach Wunsch verändert werden.The arrangement shown in Figure 4 is special economically. The arrangement and the design of the various stages can be changed as required will.

Mit einer Vorrichtung gemäß F i g. 1 wurden zahlreiche Versuche im Labormaßstab durchgeführt. Die Durchschnittsergebnisse dieser diversen Versuche sind in der Tabelle zusammengefaßt.With a device according to FIG. 1 numerous tests were carried out on a laboratory scale. the Average results of these various tests are summarized in the table.

Die Versuche wurden bei Betriebstemperaturen von zwischen 20 und 23°C durchgeführt, wobei der Durchsatz an abgesetzten Abwässern ca. 1 I/Stunde befug. Die Feststoffabtrennstufe bestand aus einer Klara π !.ige, was in der Tabelle erwähnt wird.The tests were carried out at operating temperatures of between 20 and 23 ° C, with the The throughput of settled wastewater is approx. 1 l / hour. The solids separation stage consisted of one Klara π! .Ige what is mentioned in the table.

Die v.-i den Versuchen für die verschiedenen Stufen eingehaltenen Verweilzeiten waren die folgenden:The v.-i the experiments for the different stages The residence times observed were as follows:

Erste Stufe 14: ca. 2 Stunden;
Zweite Stufe 16: ca. 6 Stunden;
Dritte Stufe 18: ca. 6 Stunden und
Vierte Stufe 20: ca. 2 Stunden.First level 14: approx. 2 hours;
Second stage 16: approx. 6 hours;
Third level 18: approx. 6 hours and
Fourth level 20: approx. 2 hours.

Die vorstehend genannten Verweilzeiten sind nicht die wirklichen Verweilzeiten, denn diese werden von der Rückführung des Mischwassers von der zweiten zur ersten Stufe und von der Rückführung des Aktivschlamms bestimmt. Wenn beispielsweise das Volumenverhältnis von Rückführungsmenge — von der zweiten zur ersten Stufe — zu Zulaufmenge des rohen Abwassers 2 :1 beträgt, und, sofern man die Rückführungsmenge des Mischwassers von der zweiten zur ersten Stufe berücksichtigt, wenn das Volumenverhältnis von Rückführungsmenge des Aktivschlamms aus der Feststoffabtrennstufe 22 zurück zur ersten Stufe 14 zu Zulaufmenge des rohen Abwassers 1 :1 beträgt, beträgt die eigentliche Verweilzeit in der ersten Stufe 14 ca. 30 Minuten. Die eigentlichen Verweilzeiten in den anderen Stufen waren dementsprechend ca. 1V₂ Stunden in der zweiten Stufe, ca. 3 Stunden in der dritten Stufe und ca. 1 Stunde in der vierten Stufe.The residence times mentioned above are not the actual residence times, because these are determined by the return of the mixed water from the second to the first stage and the return of the active sludge. If, for example, the volume ratio of the recirculation amount - from the second to the first stage - to the feed amount of the raw wastewater is 2: 1, and, provided that the recirculation amount of the mixed water from the second to the first stage is taken into account, if the volume ratio of the recirculation amount of the active sludge from the solids separation stage 22 back to the first stage 14 to the feed rate of the raw wastewater is 1: 1, the actual residence time in the first stage 14 is approx. 30 minutes. The actual residence times in the other stages were accordingly approx. _1/2 hours in the second stage, approx. 3 hours in the third stage and approx. 1 hour in the fourth stage.

Die erste Spalte der Tabelle gibt die Volumenverhältnisse von Aktivschlammrückführungsmenge zu Zulaufmenge an abgesetzten Abwässern an, während die zweite Spalte die Volumenverhältnisse von Mischwasserrückführungsmenge — von der zweiten Stufe 16 zur ersten Stufe 14 — zu Zulaufmenge an · abgesetzten Abwässern angibt.The first column of the table gives the volume ratios of the active sludge return volume to the inflow volume of settled wastewater, while the second column shows the volume ratios of mixed water recirculation - from the second stage 16 to the first stage 14 - settled to the feed amount Indicating sewage.

Die Spalten 4 und 5 der Tabelle geben die zur Oxydation erforderliche Konzentration an gelöstem Sauerstoff in mg/1 in den Abwässern beim Eintritt und beim Austritt an. Die Spalten 6 bis 10 geben den Gesamtstickstoffgehalt nach Kjeldahl in mg/1 an, während die Spalten 11 bis 14 die Nitratkonzentration in mg Stickstoff pro Liter angeben.Columns 4 and 5 of the table give the concentration of dissolved solute required for oxidation Oxygen in mg / 1 in the wastewater on entry and exit. Columns 6 to 10 give the Total nitrogen content according to Kjeldahl in mg / 1, while columns 11 to 14 show the nitrate concentration in Specify mg nitrogen per liter.

22 33 1919th (mg/1)(mg / 1) 2323 3939 557557 77th 88th 99 00 VV 2020th 17,017.0 1313th 3,03.0 1414th 8,28.2 Stickstoff
entfernitrogen
distance MischMixed Datumdate 55 Stufestep StufcStufc Stufe .Step . Stufestep NO3-NNO3-N >20> 20 Stufestep 10,010.0 Stufestep 15,415.4 nung (%tion (% TabelleTabel wasserwater Austhe end 11 22 33 ii (mg/i)(mg / i) 23,523.5 33 7,47.4 44th 10,810.8 1515th austhe end flußflow Gesamtstickstoffgehalt nach
K j e I d a h 1 (mg/1)Total nitrogen content according to
K per I dah 1 (mg / 1) UU 20,020.0 3,03.0 6,66.6 zweitersecond Stufestep 1212th 15,215.2 1,01.0 4,64.6 Stufestep Chem.
SauerstoffChem.
oxygen 66th 11 Stufestep 15,015.0 0,80.8 3,43.4 Rückführungreturn 2:12: 1 9/29/2 bedarfrequirement Ein-A- 15,615.6 2,62.6 1212th 22 12,212.2 0,80.8 2,82.8 13/213/2 44th 3030th flu'Jflu'J 18,618.6 2,22.2 3,6 .3.6. 2,02.0 13,213.2 1,01.0 2,82.8 11 14/214/2 EinA 4040 18,418.4 1,81.8 3,03.0 1,61.6 82,482.4 Schlammmud 16/216/2 flußflow 3838 17,417.4 1,61.6 3,03.0 1,41.4 1,61.6 81,581.5 aus Klärfrom clar 4:14: 1 17/217/2 4040 11,011.0 2,42.4 4,04.0 1,41.4 4,84.8 86,086.0 stufestep 18/218/2 4242 5858 13,013.0 1,61.6 3,43.4 1,61.6 0,80.8 89,589.5 19/219/2 4242 8686 10,210.2 1,81.8 2,42.4 ,8,8th 0,60.6 93,493.4 20/220/2 310310 3030th 8989 9,89.8 1,81.8 2,42.4 ,8,8th 2,42.4 93,893.8 1 :11: 1 470470 3434 7575 0,80.8 93,293.2 460460 9090 1,01.0 93,293.2 500500 8181 2,22.2 560560 7171 1 :11: 1 340340 6868 280280 270270

Aus den Versuchsergebnissen in Tabelle 1 geht hervor, daß in den zweiten und vierten Stufen praktisch eine vollständige Nitrifikation erzielt wurde. Dies geht aus den niedrigen Gesamtstickstoffgehalten nach K j e 1 d a h 1 hervor. Es ist ferner ersichtlich, daß in den ersten und dritten Stufen praktisch eine vollständige Denitrifikation stattfand, was aus den niedrigen Nitratwerten ersichtlich ist. Die Gesamtstickstoffgehalte wurden zu über 93% entfernt.From the test results in Table 1, it can be seen that the second and fourth stages are practical complete nitrification has been achieved. This is evident from the low total nitrogen content K j e 1 d a h 1 out. It can also be seen that in the first and third stages practically a complete Denitrification took place, which can be seen from the low nitrate levels. The total nitrogen levels over 93% removed.

Die Verweilzeiten wurden bei den durchgeführten Versuchen recht willkürlich festgelegt. Es ist durchaus möglich, daß andere Verweilzeiten noch geeigneter sind. Dies soll später an Hand eines konkreten Beispiels erläutert werden.The residence times were determined quite arbitrarily in the experiments carried out. It is quite possible that other residence times are even more suitable. This will be done later using a concrete example explained.

Bei der Durchführung der vorstehend erwähnten Versuche wurden die Nitrate in jeder der Stufen und die Konzentrationen des gelösten Sauerstoffs in der zweiten und der vierten Stufe beobachtet und da: Verfahren dementsprechend gesteuert. Ferner wurde festgestellt, daß die Überprüfung der Ammoniakkon zentration im Ausfluß nützlich ist. Dies trifft insbesonde re zu, wenn der geklärte Ausfluß aus der Vorrichtung gechlort werden soll (»breakpoint chlorination«).In carrying out the above-mentioned experiments, the nitrates in each of the stages and the Dissolved oxygen concentrations observed in the second and fourth stages and there: Process controlled accordingly. It was also found that the review of the Ammoniakkon centering in the discharge is useful. This is particularly true when the clarified effluent is from the device should be chlorinated ("breakpoint chlorination").

Wie bereits festgestellt wurde, bewirkt der Zusats beschränkter Mengen Methanol oder anderer Kohlen stoffquellen zur dritten Stufe eine Steigerung dei Aktivität dieser Stufe zu Zeiten, in denen eine niedrig« Aktivität herrscht. Dadurch kann die Größe der dritter Stufe kleiner als sonst gehalten werden. Übermäßige Verweilzeiten in der dritten Stufe können zu einen Anstieg des Ammoniakgehalts führen, wodurch dei Wirkungsgrad des Verfahrens weitestgehend vermin dert wird.As previously stated, adding limited amounts of methanol or other coals will result sources of material to the third stage an increase in the Activity of this level at times when there is low activity. This allows the size of the third Level should be kept smaller than usual. Excessive residence times in the third stage can lead to one Lead increase in ammonia content, which largely reduces the efficiency of the process is changed.

Hierzu 4 Blatt ZeichnungenFor this purpose 4 sheets of drawings

Claims

23 557 3 claims:

1. Process for removing nitrogen from nitrogenous and organic compounds Wastewater, in which the raw wastewater is successively passed through at least one biological Nitrification stage as well as a biological denitrification stage and finally in a solids separation stage is directed from at least parts of the ι ο separated active sludge are returned, characterized in that the raw Wastewater first to a further biological denitrification stage upstream of the biological nitrification stage is fed into the active sludge also returned from the solids separation stage and mixed water discharged from the biological nitrification stage can be introduced.

2. The method according to claim 1, characterized in that the two denitrification stages below oxygen-free (anoxic) conditions and thus in particular operated so that a Anaerobic respiration occurs without anaerobic fermentation.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the ventilation of the biological Nitrification stage is controlled so that the concentration of dissolved oxygen in this Level between approx. 0.5 and approx. 4 mg / 1 is kept.

4. The method according to claim 3, characterized in that that the concentration of dissolved oxygen is kept between about 0.5 and about 2 mg / l will.

5. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the biological nitrification stage, a second biological denitrification stage downstream Carbon is added.

6. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the portion the mixed water return volume from the biological Nitrification stage for the first biological denitrification stage is controlled so that the larger part of the nitrates in the first denitrification stage and the smaller part of the nitrates in the Nitrification stage downstream second biological denitrification stage is reduced.

7. The method according to claim 6, characterized in that the volume ratio of mixed water recirculation to the feed volume of the raw wastewater is at least 2: 1.

8. The method according to any one of claims 1 to 7, characterized in that the amount of active sludge recirculated is controlled so that the proportion of suspended solids in the mixed water in the nitrification and denitrification stages is at least 2000 mg / 1.

9. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that between the second biological denitrification stage and the solids separation stage an additional one Ventilation level is provided.

10. Device for performing the method according to one of claims 1 to 9, which at least a biological nitrification stage and at least one downstream biological denitrification stage and a solids separation stage provided with sludge recycle means for recycle is provided with active sludge, characterized in that that of the biological infection level (16 163 164, 165) a first stage in the form of an additional biological denitrification stage (14, 143 14 4 14-5) is connected upstream and that mixed water return lines (32, 323, 32.4 325) for the return of mixed water from the biological Nitrification stage (16, 163, 16.4, 165) to the first denitrification stage (14, 143, 14.4, 145) and Sludge return means (30, 303, 30.4, 305) for returning active sludge from the solids separation stage (22, 22.3, 22.4, 225) to the first biological denitrification stage (14, 14.3, 14.4, 145) available.