DE2400416C3

DE2400416C3 - Verfahren zum Behandeln von Abwasser

Info

Publication number: DE2400416C3
Application number: DE19742400416
Authority: DE
Original assignee: BASF SE
Current assignee: BASF SE
Filing date: 1974-01-05
Publication date: 1977-01-20

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Behandeln von Abasser, das biochemisch abbaubare Verunreinigungen enthält, in Gegenwart von gelöstem Sauerstofffund Belebtschlamm in Belüftungsbecken.

Bei derartigen Verfahren ist es erforderlich, die biochemisch miteinander reagierenden Partner (1. die gelösten Schmutzstoffe, 2. den gelösten Sauerstoff und 3. den Belebtschlamm) in engen und häufig erneuerten Kontakt zu bringen, damit auf kleinem Raum in kürzester Zeit möglichst viele gelöste Schmutzstoffe zu absetzbarer Schlammsubstanz und Gas abgebaut werden können. Bei dieser biochemischen Reaktion sind folgende Größen der Reaktionskinetik und des Stoffübergangs verfahrenstechnisch beeinflußbar: die Konzentrationen der 3 Reaktionspartner, die Größe der Grenzflächen und die Länge der Diffusionswege.

Es ist bekannt, im sogenannten Belebtschlammverfahren die Kontakthäufigkeit der 3 Reaktionspartner dadurch zu steigern, indem 1. die Konzentration an belebtem Schlamm erhöht wird durch Rückführen des vom geklärten Wasser abgetrennten Schlammes und 2. die Konzentration dos im Abwasser-Bt lebtschlamm-Gemisch gelösten Sauerstoffs durch maschninelle Begasung erhöht wird. Eine zusätzliche Steigerung der Sauerstoffkonzentration gelingt durch Begasung mit einem mit Sauerstoff angereicherten Gas (DT-AS 20 32 189) wobei die Verweilzeit des Abwasser-Belebtschlamm-Gemischs im Begasungsvolumen bei 5 bis 360 Minuten gehalten wird, wobei im Begasungsvolumen der Gehall an suspendierten Gesamifeststoffen bei :> bis 15 g/1 vorzugsweise bei 10 g/l, gehalten wird, wobei die Konzentration des im Begasungsvolumen gelösten Sauerstoffs durch Zufuhr von sauerstoffhaltigem Gas bei mindestens 0.5 mg/1 gehalten wird, wobei das ίο Abwasser-Belebtschlamm-Gemisch nach der Begasung in Schlamm und Wasser getrennt wird, wobei der abgetrennte Schlamm mit einem Gehalt an suspendierten Gesamtfeststoffen von 5 bis 20 g/l abgezogen und teilweise in das Begasungsvolumen zurückgeführt wird is und je kg flüchtige suspendierte Stoffe im Begasungsvolumen mindestens 0,1 kg BSB₅ pro Tag zugeführt werden; außerdem verringert sich bei dieser Begasung das spezifische Volumen des Schlammes, wodurch eine weitere Steigerung der Schlammkonzentration im Abwasser-Belebtschlamm-Gemisch ermöglicht wird.

Da jedoch der Schlamm, durch seine Konsistenz

bedingt, stark zur Agglomeralion neigt, geht ein Teil des

Vorteils hoher Schlammkonzentration verloren, denn es

bilden sich große Flocken mit großen Diffusionswegen

in der Flocke und kleiner spezifischer Oberfläche.

Ein weiteres bekanntes Verfahren (FR-PS 13 77 571) zum Begasen von Flüssigkeiten bedient sich eines konzentrischen Flüssigkeitsstrahles als Treibbstrahl zum Aufbau von Scherfeldern, über deren Größe allerdings quantitative Angaben fehlen. Dabei schert der Treibstrahl unmittelbar den angesaugten Belebtschlamm, der damit vergleichbar hohen Scherspannungen und somit einer starken Beanspruchung ausgesetzt ist. Die Luft wird hingegen in einer Zone kleiner Wandgeschwindigkeit zugeführt, was zur Bildung relativ großer Blasen führt. Angestrebt wird jedoch gemäß der vorliegenden Erfindung die Bildung kleine· Blasen unter hoher Energiedichte.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Kontaktintensität zwischen den 3 Reaktionspartnern (Schmutzstoffe. Sauerstoff und Belebtschlamm) zu steigern durch Vergrößern der Grenzflächen und Verkürzung der Diffusionswege in der Schlammflocke.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Begasung unter Verwendung von über dem Beckenboden des Belüftungsbeckens angeordneten Strahldüsen mit einer Flüssigkeitsdüse, einer konzentrischen Ringdüse für das Gas und einem Impulsaustauschrohr durchgeführt wird, mittels derer im Belebtschlamm Schergefälle von 80 bis 200 s ', bezogen auf den vom Düsenmund austretenden Flüssigkeitsstrahl gegen den Beckenboden, aufgebaut werden. Vorzugsweise werden im Belebtschlamm Schergefälle von 80 bis 120 s \ bezogen auf den vom Düsenmund austretenden Flüssigkeitsstrahl gegen den Beckenboden aufgebaut.

Um zusätzlichen maschinellen Aufwand zu vermeiden, erfolgt die Zerkleinerung des Belebtschlammes direkt durch die erfindungsgemäßen Schergefälle, die vom Belüftungsaggregat und/oder in Teilen des Belüftungssystems aufgebaut werden.

Besonders vorteilhaft ist die erfindungsgemäße Einleitung des einzutragenden sauerstoffhaltigen (las^s in die aufgebauten Scherfelder. Die dort erz cIkt großen Grenzflächen zwischen Gas und Fluss £k.u begünstigen den Stoffübergang von Sauerstoff in den Belebtschlamm.

Der erfindungsgemäß erzielte technologische I on schritt besteht insbesondere dann, daß die Raun heia

stung einer biologischen Kläranlage (das ist die pro Volumeneinheit und Tag zuführbare Schmutzfracht) gegenüber den bekannten Verfahren bis zu 100% gesteigert werden kann.

In den nachfolgenden Beispielen wird gezeigt, wie die beanspruchten Scherfelder im Belebtschlamm aufgebaut werden können und welche Vo: teile durch das erfindungsgemäße Verfahren erzielt werden.

Beispiel 1

Eine Kläranlage mit einem Belebungsbecken von 420 m³ Inhalt wurde nach 2jährigem Dauerbetrieb mit Oberflächenbelüftung auf ein Belüftungsverfahren umgestellt, welches im Belebtschlamm hohe Scherfelder erzeugt.

Als Belüftungsaggregate wurden Strahldüsen gewählt. Diese bestehen gemäß der Figur aus einer Flüssigkeitsdüse 1, einer konzentrischen Ringdüse 2 für das Gas und einem Impulsaustauschrohr 3 mit folgenden Hauptabmessungen:

Fiüssigkeitsdüse 1:32 mm Durchmesser.

Impulsaustauschrohr 3: 360 mm lichter Durchmesser und 2650 mm Länge.

Der aus dem Düsenmund 4 mit einer Geschwindigkeit von 20 m/s austretende Flüssigkeitsstrahl erzeugt im Belebtschlamm 5 gegen den Boden 6 der Anlage ein Schergefälle von 100 s"¹. Die am Düsenmund 4 in dieses Scherfeld eingeleitete Luft wird zusammen mit dem aus der Umgebung nach den Gesetzen des Freistrahls angesaugten Belebtschlamm 5a fein zerteilt und in dem nachgeschalteten Impulsaustauschrohr 3 bei hoher Energiedichte intensiv durchmischt. Der Belebtschlamm 5 verläßt das Impulsaustauschrohr 3 mit Sauerstoff weitgehend gesättigt. Das darin enthaltene Gas steigt in einer Blasensäule 7 an die Belebtschlammoberfläche 8 und gibt dabei proportional der Tauchtiefe und dem Sauerstoffgehalt des Gases Sauerstoff an den Belebtschlamm 5 ab.

Da als Treibstrahlflüssigkeit für die Strahldüsen Belebtschlamm verwendet wird, erfolgt eine zusätzliche Zerkleinerung der Schlammflocken in den Scherfeldern bei der Energiezufuhr. Diese erfolgt in Kreiselpumpen mit 270 mm Laufraddurchmesser bei 1480 Upm. Das am schnellsten bewegte Teil der Energiezufuhr ist die Umlaufkante des Pumpenlaufrades (Umlaufgeschwindigkeit rund 30 m/s). Wie nach einer Laufzeit von 8 Wochen bewiesen wurde, konnte die Durchsatzleistung dieser Anlage gegenüber der vorherigen Verfahrensweise (Oberflächenbelüftung) verdoppelt werden, ohne daß sich die Restverschmutzung des Kläranlager.ablaufs verschlechterte (erhöhte).

Beispiel 2

Eine Versuchsanlage mit 5,6 m³ Begasungsvolumen läuft im Dauerbetrieb seit 2 Jahren. Die Behandlung und Begasung des Belebtschlammes erfolgt mit Strahldüsen gemäß der Figur. Ihre Hauptabmessungen sind:

Flüssigkeitsdüse 1:5,2 mm Durchmesser.

Impulsaustauschrohr 3: 50 mm lichte Weite und 400 mm Länge.

Der am Düsenmund 4 austretende Flüssigkeitsstrahl erzeugt ein Schergefälle von 200 s-'. Als Treibstrahlflüssigkeit wird Belebtschlamm aus dem Begasungsvolumen verwfndet. Die Energiezufuhr erfolgt in einer Kreiselpumpe mit 315 mm Laufraddurchmesser und 1450 Upm. Das Begasungsvolumen ist mit einem Deckel verschlossen. Das Abgas wird durch eine Mengen- und eine Konzentrationsmessung kontrolliert abgeleitet. Die Sauerstoffkonzentration im Abgas hängt ab von der durchgesetzten Menge und von dem im Belebtschlamm gelösten Sauerstoff. Bei einer Begasung mit Luft stellt sich bei 1,0 mg/I Sauerstoff im Belebtschlamm die hohe Sauerstoffabsorption von 50% ein. Die Tauchtiefe der Strahldüse beträgt 1,6 m. In dieser Anlage werden die gleichen guten biologischen Abbauergebnisse erzielt wie in der im Beispiel 1 beschriebenen Anlage.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Z4 O Patentansprüche:

1. Verfahren zum Behandeln von Abwasser, das biochemisch abbaubare Verunreinigungen enthält, in einem oder mehreren Begasungsvolumen, in Gegenwart von gelöstem Sauerstoff und Belebtschlamm, bei dem die Verweilzeit des Abwasser-Belebtschlamm-Gemisches im Begasungsvolumen bei 5 bis 360 Minuten gehalten wird, bei dem im Begasungsvolumen der. Gehalt an suspendierten Gesamtfeststoffen bei 2 bis 15 g/l vorzugsweise bei 10 g/l. gehalten wird, bei dem die Konzentralion des im Begasungsvolumen gelösien Sauerstoffs durch Zufuhr von saueistoffhaltigem Gas bei mindestens 0,5 mg/1 gehalten wird, bei dem das Abwasser-Belebtschlamm-Gemisch nach der Begasung in Schlamm und Wasser getrennt wird, bei dem der abgetrennte Schlamm mit einem Gehalt an suspendierten Gesamtfeststoffen von 5 bis 20 g/l abgezogen und teilweise in das Begasungsvolumen zurückgeführt wird und je kg flüchtige suspendierte Stoffe im Begasungsvolumen mindestens 0,1 kg BSBf, pro Tag zugeführt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Begasung unter Verwendung von über dem Beckenboden (6) des Belüftungsbeckens angeordneten Strahldüsen mit einer Flüssigkeitsdüse (1), einer konzentrischen Ringdüse (2) für das Gas und einem Impulsaustauschrohr (3) durchgeführt wird, mittels derer im Belebtschlamm Schergefälle von 80 bis 20Os-". bezogen auf den vom Düsenmund (4) austretenden Flüssigkeitsstrahl gegen den Beckenboden (6). aufgebaut werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Belebtschlamm Schergefälle von 80 bis 120 s ', bezogen auf den vom Düsenmund (4) austretenden Flüssigkeitsstrahl gegen den Beckenboden (6), aufgebaut werden.

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