DE2342199C3 - Verfahren zur anaeroben biologischen Reinigung von Abwasser - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur anaeroben biologischen Reinigung von Abwasser, bei dem das Abwasser einem rotationssymmetrischen Reinigungsbecken vorzugsweise unter dem Wasserspiegel tangential zugeführt und in oder nahe der Mitte des Beckens abgeführt wird. jo

Aus der US-Patentschrift 30 78 999 ist eine Vorrichtung bekannt, bei der das Abwasser, das den abzubauenden Schlamm enthält, einem anaerob betriebenen, rotationssymmetrisctien Re-.nigungsbecken unterhalt) des Wasserspiegels tangential zugeführt wird J5 und nach einer bestimmten Verweilze"t über eine in der Mitte des Beckens befindliche Ausströmöffnung abgeführt wird.

Beim Verfahren nach dieser Patentschrift wird versucht, den Inhalt des Reinigungsbeckens so gut wie 4n möglich zu mischen. Man versucht starke, vertikale Strömungen aufrechtzuerhalten. Auch wird in der Ausführung nach den F i g. 4 und 5 eine Wirbelströmung gebildet Dies ist nötig, um den Schaum, der im Becken gebildet wird, in Umlauf zu bringen.

Da man bei diesem Verfahren in einem geschlossenen Behälter arbeitet, und da die Oberfläche des Wassers durch den Schaum von der Luft abgeschlossen ist, ist es nicht nötig, weitere Maßnahmen zur Vermeidung einer Sauerstoffaufnahme im Wasser zu ergreifen. w

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu schaffen, bei dem trotz der Tatsache, daß eine gute Suspension des mikrobiologischen Schlamms gewährleistet ist, keine Wirbelbildung auftritt, die Wasseroberfläche relativ klein bleibt und keine « aufwendigen Mittel zur Erniedrigung der Sauerstoff* spannung in der Gasphase erforderlich sind, während der Energieaufwand gering ist

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Abwasser in einer Entfernung vom Beckenrand, w welche das 03- bis 1 fache der Wasserhöhe beträgt, und in solcher Menge und Geschwindigkeit zugtführt wird, daß in dem Becken eine tangential gerichtete Strömungsgeschwindigkeit von 0,05 bis 2 m/s erzeugt wird, und daß das Abwasser in tangentialer Richtung μ abgeführt wird.

Es ist sehr überraschend, daß man nur durch zwei Maßnahmen, d. h. eine spezielle Anordnung der Ausströmmittel und eine spezielle Strömungsgeschwindigkeit, die Wirbelströmungen, die bei der genannten US-Patentschrift auftreten, vermeiden kann, ohne daß der Belebtschlamm, der für die anaerobe Reinigung notwendig ist, sich auf dem Boden des Beckens absetzt.

Es wurde gefunden, daß es Strömungsgeschwindigkeiten gibt, bei denen der Schlamm seine Suspensionsform beibehält, während trotzdem im Becken eine gering-turbulente Strömung entsteht Die Abwesenheit einer übermäßigen Turbulenzbewegung hat zur Folge, daß die Aufnahmegeschwindigkeit von Sauerstoff aus der Luft gering ist Außerdem ist bei einem gering-turbulenten Strömungsmuster die Streuung in der Verweilzeit des Wassers im Becken gering, so daß unter den jeweiligen Reaktionsbedingungen ein möglichst hoher Umsetzungsgrad erreichbar ist Dies ist hier in Anbetracht der bei anaeroben Vorgängen zum Erreichen der gewünschten Umsetzung oftmals notwendigen langen Verweilzeit von großer Bedeutung, weil diese lange Verweilzeit eine umfangreiche Anlage bedingt Bei minimaler Streuung in der Verweilzeit wird die große kostspielige Anlage in bezug auf die bei einem bestimmten mittleren Umsetzungsgrad erforderliche Durchsatzmenge optimal benutzt

Wird die Zufuhrgeschwindigkeit des Abwassers zum Becken in der Weise hergestellt, daß die mittlere Rotationsgeschwindigkeit des Abwassers im Becken 0,05 — 2 m/s beträgt, so wird die gewünschte Kombination zwischen guter Schlammsuspension und Abwesenheit einer übermäßigen Turbulenz erreicht Bei niedrigen Geschwindigkeiten sinkt der Schlamm zu Boden, bei höheren Geschwindigkeiten tritt eine starke Turbulenz und eine Zerstörung der Schlammasse auf.

Die zur Beibehaltung der Schlammsuspension benötigte minimale Geschwindigkeit wird weiter noch durch die Art des Strömungsmusters bedingt Bei einer mittleren tangentialen Geschwindigkeit unter 0,2 m/s besteht noch die Gefahr, daß der Schlamm bei bestimmten Strömungsmustern zu Boden sinkt Die Aufrechterhaltung einer Tangentialgeschwindigkeit über 1 m/s erfordert einen hohen Energieaufwand, ohne daß hier deutliche Vorteile gegenüberstehen. Die Tangentialgeschwindigkeit im Becken liegt deshalb vorzugsweise zwischen 0,2 und 1 m/s.

Die an der Außenseite liegenden Mittel zur Tangentialzuleitung von Abwasser liegen erfindungsgemäß nicht am Beckenrand, sondern einigermaßen vom Rand entfernt und zwar auf einem Abstand, der das 0,5-bis 1 fache der Wasserhöhe im Becken beträgt Hierdurch verringett sich dann unter Beibehaltung desselben Ergebnisses der erforderliche Energiebedarf.

Die in oder. nahe an der Beckenmitte befindliche Abfuhröffnung wird derart ausgeführt, daß das zufließende Wasser in tangentialer Richtung von ihr aufgenommen wird. Dies gewährleistet ein optimales Strömungsmuster im Becken, während ein Teil der Rotationsenergie zurückgewonnen und zum Fortbewegen des Wassers im Abzugsrohr benutzt werden kann. Eine schneckenhausförmige Abfuhr ist hier sehr zweckmäßig.

Beim Ausführen des erfindungsgemäßen Verfahrens stellt sieh am Beckenboden stets eine gewisse Radialströmung ein. Diese führt im Becken zu einer oft ungewünscht starken Mischung, so daß die Streuung in der Verweilzeit des Abwassers vergrößert wird. Dieser Radialströmung kann durch einen möglichst glatten Beckenboden Ginhalt getan werden, so daß die Reibung am Beckenboden minimal ist.

Das Abwasser muß erfindungsgemäö nicht oberhalb des Flüssigkeitsspiegels dem Becken zugeführt werden, besonders wenn die Konzentration der Reaktionsteilnehmer im zufließenden Abwasser Schwankungen unterliegt, sorgt eine Zufuhr unterhalb des Flüssigkeits- ■> niveaus dafür, daß durch eine puffernde Wirkung etwaige Schwankungen in der Konzentration der Aufgabemasse beseitigt werden.

Sollte die Durchsatzmenge an frischem Wasser so gering sein, daß auf die Wassermasse im Becken kein m ausreichender Impuls übertragen wird, der das Absinken der Schlammteilchen vermeiden soll, so kann diese Durchsatzmenge durch Mischung frischen Abwassers mit einem mehr oder weniger reinen Wasserstrom, z. B. einem Teil des schon gereinigten Abwassers, vergrößert ι ϊ werden.

Zum Zuführen von mikrobiologischem Schlamm zum Becken werden vorzugsweise eine oder mehrere gesonderte Zuflußleitungen vorgesehen. In der (den) Zuflußleitung(en) für den zu behandelnden Wasserstrom herrscht oft eine hohe Geschwindigkeit und eine starke Turbulenz, wodurch der Schlamm zerstört werden kann. In den einzelnen Zuflußmitteln kinn eine den Verhältnissen entsprechende niedrige Strömungsgeschwindigkeit verwendet werden.

Aus konstruktionstechnischen Gründen wird man manchmal statt eines runden Beckens ein Becken mit einem im waagerechten Schnitt regelmäßigen Vieleck, also eigentlich ein Becken in Form eines geraden regelmäßigen Prismas bevorzugen. Dies stößt aber auf so deutlich erkennbare Nachteile hydrodynamischer Art Ein Kompromiß kann ein Becken in Form eines geraden regelmäßigen sechsseitigen Prismas sein, wobei außerdem mehrere Becken zu einem wabenartigen Gebilde zusammengefügt werden können. Ein solches Gebilde wird als rotationssymmetrisch betrachtet

Das erfindungsgemäße Verfahren findet einen wichtigen Anwendungsbereich bei der biologischen Entfernung von Nitrit- und Nitratstickstoff aus Abwasser mittels dissimilatorischer Denitrifizierung. Die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erreichbare geringe Streuung in der Verweilzeit des Wassers ist hier von zusätzlicher Bedeutung, weil im Falle einer starken Streuung der Verweilzeit im abfließenden Wasser eine ungewünschte Nitritbildung auftritt Diese Erscheinung ist darauf zurückzuführen, daß die biologische Reduktion von Nitrat zu Nitrit merklich rascher verläuft als die von Nitrit zu molekularem Stickstoff. Bei starker Streuung in der Verweilzeit wird ein Teil des gerade gebildeten Nitrits sofort über das Abzugsrohr entfernt

Bei der erfindungsgemäßen Abwasserreinigung können Reaktionstemperatur, pH-Wert, Druck, Konzentration der ReAktionsteilnehmer, Schlammbelastung, Verweilzeit des Abwassers und ähnliche Reaktionspararne* ter denen der bekannten Verfahren entsprechen. Welcher Wert für diese Parameter am zweckmäßigsten ist, wird durch viele Faktoren bedingt Sie können all dieser Stelle deshalb nicht genau angegeben, vom Experten aber auf einfache Weise ermittelt werden.

Die Erfindung wird anhand einer Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 einen Schnitt durch die Vorrichtung gemäß der Erfindung und

F i g. 2 eine Draufsicht dieser Vorrichtung.

In den Figuren wird mit 1 das Becken, mit 2 eine Abdeckplatte und mit 3 das Niveau des Abwassers bezeichnet

4 iist eine Abfuhrleitung mit zwei tangentialen öffnungen 5.

6 ist die Abwasser-Zufuhrleitung mit zwei tangentialen Öffnungen 7.

F i g. 1 zeigt, daß die öffnungen 7 sich unter dem Wasserspiegel befinden, und zwar in einiger Entfernung vom Beckenrand. Mit den Linien 8 wird angegeben, daß das Becken vieleckig ausgeführt werden kann.

Die Erfindung wird anhand des nachfolgenden Beispiels erläutert

Beispiel

In ein überdachtes zylinderförrsges Becken mit einem Durchmesser von 1 m, in dem sich in einer Höhe von 0,15 m über dem Beckenboden eine wässerige Suspension von denitrifizierende Mikroorganismen enthaltendem Schlamm befindet, wird kontinuierlich über eins Zuströmungsöffnung mit einem Durchmesser von 16 mm ein Gemisch aus einem auf noch näher zu bezeichnende Weise erhaltenen Rückführungswasser und frischem Abwasser eingebracht Der Mittelpunkt dieser Einströmungsöffnung liegt 80 min vom Beckenrand entfernt und befindet sich 105 mm über dem Boden des Beckens. Die Ausströmungsöffnung ist derart angeordnet, daß das Wasser dem Becken tangential zufließt Ober eine axial im Becken befindliche schneckenhausförmige Abfuhr wird dem Becken Wasser entzogen, das in jeder Phase des Prozesses einer Reinigung unterzogen wird. Die gesamte Durchsatzmenge beträgt 1000 l/h.

Das abfließende Wasser wird teilweise nach der Einströmungsöffnung des Beckens zurückgewälzt und im übrigen abgelassen.

Das so behandelte Wasser tritt in einem Klärteich ein, wo der Schlamm zum größten Teil zu Boden sinkt Ein Teil der Schlammasse wird nach dem Becken zurückgeführt, so daß die Schlammkonzentration im Becken auf 73 g/l gehalten wird. Der Rest des Schlamms wird abgeführt, wie auch das nunmehr schlammfreie Wasser.

Stündlich werden 14,81 frisches Abwasser verarbeitet, das 0,582 g/l organische Fremdstoffe (berechnet als chemischer Sauerstoffbedarf CSB), 0,024 g/l Nitratstickstoff, 0,007 g/l Nitritmickstoff und 0,037 g/l Ammoniak-Stickstoff enthält Das abgeführte gereinigte Wasser enthält 0388 g/l CSB, 9,033 g/l Ammoniakstickstoff, wenig ;r als 0,001 g/l Nitratstickstoff und weniger als 0,001 g/l Nitritstickstoff, so daß während des Reinigungsvorgangs rd.«5% des Nitrit- und Nitratutickstoffs entfernt worden ist

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentansprüche:

   1, Verfahren zur anaeroben biologischen Reinigung von Abwasser, bei dem das Abwasser einem rotationssymmetrischen Reinigungsbecken Vorzugs- ^ weise unter dem Wasserspiegel tangential zugeführt und in oder nahe der Mitte des Beckens abgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Abwasser in einer Entfernung vom Beckenrand, welche das 0,5- bis !fache der Wasserhöhe beträgt, ι ο und in solcher Menge und Geschwindigkeit zugeführt wird, daß in dem Becken eine tangential gerichtete Strömungsgeschwindigkeit von 0,05 bis 2 m/s erzeugt wird, und daß das Abwasser in tangentialer Richtung abgeführt wird.

   Z Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man das Abwasser mit solcher Geschwindigkeit dem Becken zuführt, daß die genannte Tangentialgeschwindigkeit im Becken 0,05 bis 1 m/s beträgt.