DE2527588C2

DE2527588C2 - Mit belebtem Schlamm arbeitendes Abwasserbehandlungsverfahren

Info

Publication number: DE2527588C2
Application number: DE2527588A
Authority: DE
Inventors: Gilbert Victor Chevy Chase Levin, Md.; Alexandra Gregor Fairfax Va. Tarnay; George Jiri Gaithersburg Topol, Md.
Original assignee: Biospherics Inc
Current assignee: Dominari Holdings Inc
Priority date: 1974-06-21
Filing date: 1975-06-20
Publication date: 1985-09-19
Also published as: EG11772A; NO752207L; NO148260C; FI751833A; NL7507418A; FI62275B; AU8232675A; NL171568B; FI62275C; IE41385B1; IL47536A0; NO148260B; GB1512693A; IN144405B; NL171568C; JPS5114757A; DK281875A; CA1063264A; FR2275408B1; JPS5929320B2

Description

Die Erfindung betrifft ein mit belebtem Schlamm arbeitendes Abwasscrbehandlungsverfahren, bei dem eine Mischflüssigkeit, die phosphathaltiges einströmendes Abwasser und belebten Schlamm umfaßt, in einer Belüftungszone belüftet wird, der mit Phosphaten angereicherte Schlamm aus der Mischflüssigkeit unter Bildung eines im wesentlichen phosphatfreien Abflusses abgetrennt, einer Phosphatstripperzone zugeleitet und dort unter Bildung einer überstehenden Flüssigkeil im oberen Abschnitt der .Stripperzone zum Absetzen gebracht wird, bei dem ferner mindestens ein Teil des in der Stripperzone abgesetzten Schlamms unter anaeroben Bedingungen für eine Zeitdauer gehalten wird, die für das Freisetzen von Phosphaten in die flüssige Phase des abgesetzten Schlamms ausreicht, und bei dem mindestens ein Teil des anacroben Schlamms von der Phosphaistripperzone zu der Belüftungszone zurückgelcitet wird.

Bei einem bekannten Verfahren dieser Art (DE-AS 22 21 498) brauchen die löslichen Phosphate lange, um von

dem in der Stripperzone abgesetzten Schlamm in die überstehende Flüssigkeit zu gelangen. Wird aber der abgesetzte Schlamm von der Stripperzone zur Belüftungszone zurückgcleitct, bevor lösliche Phosphate in ausreichendem Umfang in die überstehende Flüssigkeit übergegangen sind, wird ein großer Anteil der löslichen Phosphate zur Belüftungszone zurückbefördert. Die Phosphatbeseitigung ist dann unbefriedigend.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Abwasscrbchandlungsverfahren der vorstehend anec-

gebenen Art in der Phosphatstripperzone die Auswaschung der vom Schlamm freigesetzten Phosphate zu verbessern.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die überstehende Flüssigkeit im oberen Abschnitt der Stripperzone durch Mischung des in der Stripperzone abgesetzten, freigesetztes Phosphat enthaltenden anaeroben Schlamms mit einem Medium mit niedrigerem Gehalt an löslichen Phosphaten mi.· Phosphat angereichert wird.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird eine besonders wirkungsvolle Phosphalbcseitigung bei relativ kurzer Behandlungsdauer erzielt.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird als Medium mit niedrigerem Gehalt an löslichen Phosphaten der Phosphatstripperzone zugeleiteter, mit Phosphaten angereicherter Schlamm verwendet, wobei zweckmäßig anaerobe; Schlamm aus der Phosphatstripperzone abgezogen, ein Teil dieses Schlamms zu der Belüftungszone zurückgeführt und ein weiterer Teil dieses Schlamms mit dem der Phosphaistripperzone zugeleiteten, mit Phosphaten angereicherten Schlamm gemischt wird.

Entsprechend einer abgewandelten Ausführungsform wird als Medium mit niedrigerem Gehalt an löslichen Phosphaten überstehende Flüssigkeit der Stripperzone verwendet, wobei vorteilhaft freigesetzte Phosphate enthaltender anaerober Schlamm von der Phosphatstrippenrone abgezogen und wieder in die überstehende Flüssigkeit eingeleitet wird.

Vorteilhafte weitere Ausgestaltungen des Verfahrens nach der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen 6 bis 12.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert- Es zeigt

Fig. 1 ein scheinatisches Fließbild eines Abwasserbehandlungsverfahrens entsprechend einer Ausführungsform der Erfindung, bei der freigesetztes Phosphat enthaltender anaerober Schlamm mit dem der Stripperzone zugeleiteten, mit Phosphaten angereicherten Schlamm gemischt wird, und

F i g. 2 ein schematisches Fließbild eines Abwasserbehandiungsverfahreiis en isprechend einer abgewandelten Ausführungsform der Erfindung, bei der ein Teil der überstehenden Flüssigkeit der Phosphatstripperzone abgezogen und unterhalb des freigesetzte Phosphate enthaltenden anaeroben Schlamms wieder in die Stripperzone eingeleitet wird.

Bei der Verfahrensführung nach F i g. 1 wird über eine Leitung 1 einströmendes phosphathaltiges Rohabwasser über konventionelle Sieb- und Sandfangeinheiten geleitet und gegebenenfalls einem ersten Absetzvorgang in einem primären Absetzbehälter 2 unterworfen, aus dem primärer Abschlamm über eine Leitung 3 abgezogen wird. Das Abwasser wird dann unter Bildung einer Mischflüssigkeil mit zurückgeführtem belebtem Schlamm gemischt und gelangt über eine Leitung 4 zu einer Beiüftungszone (Belüftungsbehälter 5).

In dem Belüitungsbehälter 5 wird die Mischflüssigkeit ausreichend belüftet, um sie aerob zu halten, d. h. so, daß eine meßbare Menge an gelöstem Sauerstoff in der Mischflüssigkeit in mindestens einem Teil des Belüftungsbehälters vorhanden ist. Die Belüftungsdauer beträgt ein bis acht Stunden. Während der Belüftung nehmen die vorhandenen Mikroorganismen Phosphate auf; außerdem verbrauchen sie in dem Abwasser vorhandene organische Stoffe. Während der Belüftung wird ein hohes Maß an BSB-Beseitigung erzielt.

Nach dem Belüften wird die Mischflüssigkeit einem sekundären Absetzbehälter 6 zugeleitet. In dem Absetzbehälter 6 setzt sich mit Phosphaten angereicherter Schlamm ab, wodurch eine Trennung von der Flüssigkeit erfolgt. Der Schlamm enthält einen wesentlichen Anteil der im Abwasser vorhandenen Phosphate. Ein an Phosphaten im wesentlichen freier Abluß verläßt die Anordnung über eine Leitung 7, um in üblicher Weise abgeführt zu werden.

Der mit Phosphaten angereicherte Schlamm verläßt den Absetzbehälter 6 über eine Leitung 8. Ein Teil des Schlamms kann als Abschlamm abgeführt werden. Der restliche Teil wird mit von einer Phosphatstripperzone (Phosphatstripper 9) zurückgeführte· anaerobe· Schlamm, der eine holte Konzentration an löslichen Phosphaten hat, gemischt. Das Gemisch geht zu dem Phosphatstripper 9. Im Phosphatstripper 9 wird der mit Phosphaten angereicherte Schlamm abgesetzt. Dabei werden eine überstehende Flüssigkeit im oberen Abschnitt der Stripperzone sowie abgesetzter Schlamm gebildet. Mindestens ein Teil des abgesetzten Schlamms wird unter anaeroben Bedingungen für ein Zeitdauer gehalten, die ausreicht, um die Mikroorganismen in dem anaeroben Schlamm zu veranlassen, Phosphate in die dem anaeroben abgesetzten Schlamm zugeordnete flüssige Phase freizusetzen. Die Phosphate gehen von den anaeroben Schlammfeststoffen in die flüssige Phase über. Der Mechanismus dieser Behandlung ist weiter unten näher erläutert.

In dem Phosphatstripper 9 wird eine mit Phosphaten angereicherte überstehende Flüssigkeit erzeugt, die über eine Leitung 10 zu einem Phosphatausfäller 11 gelangt. Ein Phosphatfällungsmiuel, beispielsweise Aluminiumoder Eisensalze oder Kalk, wird mit der mit Phosphaten angereicherten überstehenden Flüssigkeit im Phosphatausfäller U gemischt, um Phosphate auszufällen. Die ausgefällten Phosphate werden über eine Leitung 12 abgezogen, um mit Rohabwasser in der Leitung 1 gemischt zu werden.

In dem Phosphatstripper9 trennen sich Schlammfeststoffe, die eine große Menge an Phosphaten in den Zellen der Organismen des Schlamms umfassen, von der wäßrigen Phase des Schlamms; sie setzen sich dabei in Richtung auf den Boden des Phosphatstrippers ab. Die Feststoffteilchen im Schlamm enthalten also intrazelluläre Phosphate. Diese Teilchen setzen sich zu einer Schicht aus abgesetztem Schlamm im Phosphatstripper 9 ab. In der Schicht aus abgesetztem Schlamm liegt ein Dichtegradient vor; die Schlammdichte ist an der Unterseite der Schlammschicht größer als an der Oberseite.

Bei der praktischen Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird mindestens ein Teil des abgesetzten Schlamms unter anaeroben Bedingungen, d. h. unter Bedingungen, bei denen im wesentlichen keine meßbare Menge an gelöstem Sauerstoff in der flüssigen Phase des Schlamms vorhanden ist, für eine Zeitdauer gehalten, die ausreicht, um Phosphate in die flüssige Phase des anaeroben abgesetzten Schlamms freizusetzen. Die Verweildauer des .Schlamms in der Strippcr/.one, die für die Phosphatfreisetzung erforderlich ist, hängt teilweise

von dem aeroben oder anaeroben Charakter des mit Phosphaten angereicherten Schlamms ab. der der Stripperzone zugeleitet wird. Beispielsweise wurde gefunden, daß die Geschwindigkeit der Aufnahme von gelöstem Sauerstoff (durch die vorhandenen Mikroorganismen) in den sekundären Absetzzonen von konventionellen Belebungsanlagen recht hoch sein, beispielsweise in der Größenordnung von 20 bis 30 ppm/h liegen kann. Bei

derart hohen Aufnahmegeschwindigkeiten kann der gelöste Sauerstoff in der aus der vorangehenden Beluftungszone ausgetragenen Mischflüssigkeit in der Absetzzone erschöpft sein, so daß der aus der Absetzzone abgezogene Schlamm-Unterstrom anaerob ist. Bei dem vorliegenden Verfahren erlaubt es ein derartiger anaerober Zustand des von der Mischflüssigkeit abgetrennten und der Stripperzone zugeführten, mit Phosphaten angereicherten Schlamms, das gesamte Volumen des in der Stripperzone abgesetzten Schlamms unter anaero-

,o ben Bedingungen zu halten, so daß mit einer vergleichsweise kurzen Schlammverweildauer in der Stripperzone für die Phosphatfreisetzung gearbeitet werden kann. Wenn der aus der sekundären Absetzzone abgeleitete und der Stripperzone zugeführte Schlamm anaeroben Charakter hat, müssen die Verweildauer und der Ruhezustand des Schlamms in der Absetzzone so gehalten sein, daß eine Freisetzung und Mischung von Phosphaten in der sekundären Absetzzone vermieden wird, weil dadurch die Güte des ausgetragenen Abflusses beeinträchtigt

^WU\Venn andererseits der der Stripperzone zugeführte, mit Phosphaten angereicherte Schlamm aeroben Charakter hat ist eine vergleichsweise größere Schlammverweildauer in der Stripperzone erforderlich, um fur die benötigte Phosphatfreisetzung zu sorgen. In einem solchen Falle kann der obere Teil des abgesetzten Schlamms in der Stripperzone aeroben Charakter haben und nur ein unterer Teil des abgesetzten Schlamms anaerob sein. Da die intrazelluläre Phosphate enthaltenden Feststoffe in dem Schlamm zur Unterseite der abgesetzten Schlammschicht wegen der in diesem Teil der Schlammschicht herrschenden anaeroben Bedingungen wandern, setzen in diesem Falle die Organismen Phosphate in die flüssige Phase des Schlamms in der Form von wasserlöslichen Phosphationen frei. Die Konzentration an löslichen Phosphaten ist anfänglich im unteren Teil der Schlammschicht in der Stripperzone der Anlage am größten. ... ·„· _c α w

Alleemein liegt die Verweildauer des Schlamms im Phosphatstnpper zwischen zwei und dreißig Stunden. Wie oben erörtert, benötigen die von den abgesetzten Feststoffen freigegebenen löslichen Phosphate eine erhebliche Zeitdauer um aus der abgesetzten Feststoffschicht heraus in die überstehende Flüssigkeit zu wandern. Wird der Schlamm abgezogen und zur Belüftungszone zurückgeführt, bevor eine ausreichende Menge der los ichcn Phosphate in die überstehende Flüssigkeit übergegangen ist, wird eine übermäßige Menge an löslichen Phosphaten zum Belüftungsbehälter zurücktransportiert; der Wirkungsgrad der Phosphatbeseitigung des Gesamtprozesses sinkt ab. Vorzugsweise werden nicht mehr als 75% der löslichen Phosphate, die im Phosphatstnpper freigesetzt werden, zusammen mit dem Rücklaufschlamm zum Belüftungsbehälter zurückgebracht

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 1 wird anaerober Schlamm, der einen wesentlichen TeM der im Phosphatstripper 9 freigesetzten löslichen Phosphate enthält, vom Phosphatstnpper abgezogen und in zwei Teile aufgespalten. Ein Teil dieses Schlamms mit hohem Gehall an löslichen Phosphaten wird über eine Leitung 13 zurückgeführt, um mit dem Rohwasser gemischt zu werden, das über die Leitung 4 dem Belüftungsbehaltcr zugeht Der andere Teil des anaeroben Schlamms mit hohem Gehalt an löslichen Phosphaten wird über eine Leitung 14 zurückgeführt, um mit an Phosphaten angereichertem Schlamm aus dem sekundären Absetzbehaltcr 6 gemischt zu werden, während der mit Phosphaten angereicherte Schlamm dem Phosphatstripper 9 zugeführt wird Da der aus dem sekundären Absetzbehälter 6 abgezogene Schlamm intrazelluläre Phosphate in der Feststoffphase des Schlamms enthält und die flüssige Phase, die 98 bis 99% des Schlamms ausmachen kann, wenige oder keine löslichen Phosphate aufweist, werden die löslichen Phosphate aus dem Schlammanteil der Leitung 14 mit hohem Gehalt an löslichen Phosphaten in die nüssige Phase des mit Phosphaten angereicherten Schlamms übertragen. Vorzugsweise bildet jeder der dem Stripper entnommenen über die Leitungen 13 und 14 geleiteten Anteile des anaeroben Schlamms mit hohem Gehalt an löslichen Phosphaten zwischen ungefähr 25 und 75% der Gesamtmenge des dem Stripper entnommenen Schlamms mn hohem Gehalt an löslichen Phosphaten. Vorzugsweise werden ferner mindestens 25% der im Stripper freigesetzten löslichen Phosphate aus dem Stripper zusammen mit der überstehenden Flüssigkeit in der Leitung 10 ausgetragen.

Der Teil des Schlamms mit hohem Gehalt an löslichen Phosphaten in der Leitung 14 kann in den Phosphatstripper 9 auch unmittelbar oberhalb der dort befindlichen Schlammschicht eingebracht werden, so daß die löslichen Phosphate mit der überstehenden Flüssigkeit im Phosphatstripper in Kontakt kommen und in die überstehende Flüssigkeit übergehen.

Bei der in Fig 2 veranschaulichten Ausführungsform wird phosphathalf.ges einströmendes Abwasser der zugeführt _Abwasserbehandlungsanlage über eine Leitung ISiund in der im folgenden noch näher erörterten Weise mit der an Phosphaten verarmten überstehenden Flüssigkeit aus einer Leitung 34 gemischt. Das einströmende Abwasser und Rücklaufschlamm aus einer Leitung 24 werden in eine Belüftungszone 16 eingebracht, wo die von dem Abwasser und dem belebtem Rücklaufschlamm gebildete Mischfiüssigkeit belüftet wird, um den BSB-Gehalt des Abwassers herabzusetzen und die vorhandenen Mikroorganismen zu veranlassen, Phosphate aufzunehmen

In der Praxis kann die Belüftungszone in herkömmlicher Weise aufgebaut sein. Im Falle von offenen Beluf-

Jungskammern wird atmosphärische Luft als Oxydationsmittel benutzt. Statt dessen kann d.e Belüftung auch in

der aus den US-PS 35 4, 313 und 35 47 815 bekannten Weise durchgeführt werden, wobei mindestens eine

abgeschlossene und abgedeckte Belüftungskammer vorgesehen wird und die zu behandelnde Flüssigkeit in der

Gegenwart von belebtem Schlamm mit einem mit Sauerstoff angereicherten Gas aus einem darüber hegenden

Gasraum in innigen Kontakt gebracht wird um den für eine aerobe biologische Aktivität erforderlichen

Sauerstoff zu lösen. Derartige Sauerstoffanreicherungsanlagen können mit biologischen Schwebstoffwerten und

Belüftungsverweildauern arbeiten, die um ein Mehrfaches größer bzw. um ein Mehrfaches kurzer sind als bei

konventionellen, mit Luft arbeitenden Belüftungsanlagen, während vergleichbare oder höhere Gesamtbehand-

lungswerte erzielt werden; sie erwiesen sich bei der praktischen Durchführung des erfindungsgemaßen Verlan-

rens als in hohem Maße wirksam.

Die belüftete Mischflüssigkeit wird über eine Leitung 17 von der Belüftungszone zu einer sekundären Absetzzone 18 gebracht. In der Absetz/.one wird mit Phosphaten angereicherter Schlamm von der Mischflüssigkeit abgetrennt, wodurch ein von Phosphaten im wesentlichen freier Abfluß gebildet wird, der die Anlage über eine Leitung 19 verläßt. Der mit Phosphaten angereicherte abgetrennte Schlamm gelangt von der sekundären Absetzzonc über eine Leitung 20 zu einer Phosphatstripperzone 21. In der Stripperzone wird der mit Phosphaten angereicherte Schlamm zum Absetzen gebracht, wodurch eine überstehende Flüssigkeit im oberen Abschnitt 22 der Stripperzone sowie abgesetzter Schlamm gebildet werden. Mindestens ein Teil des abgesetzten Schlamms in der Stripperzone wird in der gleichen Weise wie vorstehend erläutert unter anaeroben Bedingungen für eine Zeitdauer gehalten, die ausreicht, um Phosphate in die flüssige Phase des anaeroben Schlamms freizusetzen.

Überstehende Flüssigkeit aus dem oberen Abschnitt der Stripperzone wird über eine Leitung 25 abgezogen, und ein Teil dieser Flüssigkeit wird über eine Leitung 26, in der eine Pumpe 27 liegt, abgezweigt, um in den unteren Abschnitt der Stripperzone zurückgebracht zu werden. Die abgezweigte überstehende Flüssigkeit in der Leitung 26 wird in die Phosphatstripperzone über eine Vorrichtung 28 eingebracht, die beispielsweise eine Mehrzahl von feststehenden Düsen aufweisen kann. Auf diese Weise wird für eine Gegenstromauswaschung der löslichen Phosphate in dem anaeroben Schlamm gesorgt, da die löslichen Phosphate in die aufwärts strömende umgewälzte überstehende Flüssigkeit und damit in das Hauptflüssigkeitsvolumen der überstehenden Flüssigkeit im oberen Abschnitt der Stripperzone übergehen. Bei dieser Art des Mischens wird ein etwaiger Gehalt an gelöstem Sauerstoff in der überstehenden Flüssigkeit der Stripperzone, zu dem es beispielsweise durch das Überleiten von aerobem, mit Phosphaten angereichertem Schlamm von der sekundären Absetzzone zu der Phosphatstripperzone kommen kann, zusammen mit dem Strom in der Leitung 26 in den unteren Abschnitt der Stripperzone eingebracht. Ein solches Einführen von gelöstem Sauerstoff hat zur Folge, daß die Mikroorganismen in der abgesetzten Fesistoffschicht an der Einleitstelle des Kontaktstroms, die Phosphate an die zugehörige Phase freigesetzt haben, wieder derartige freigesetzte Phosphate aufnehmen. Dieser Effekt sollte auf die 25 ^:

unmittelbare Nachbarschaft der Einführungsmittel beschränkt werden, um die anaeroben Bedingungen im Hauptvolumen des anaeroben abgesetzten Schlamms in der Stripperzone nicht nachteilig zu beeinflussen. Mit anderen Worten, der Gehalt der überstehenden Flüssigkeit an gelöstem Sauerstoff sollte durch eine zweckentsprechende Ausbildung beherrscht werden.

Der Teil der aus der Stripperzonc über die Leitung 25 abgezogenen überstehenden Flüssigkeit, der nicht über die Leitung 26 abgezweigt wird, gelangt zu einem Schnellmischbehälter 29. In diesem Behälter wird die nicht abgeleitete überstehende Flüssigkeit (durch nicht näher veranschaulichte Mittel) mit einem über eine Leitung 30 in den Behälter eingebrachten Phosphatfällungsmittel, beispielsweise Kalk, rasch gemischt. Das Gemisch aus überstehender Flüssigkeit und Phosphatfällungsmittel gelangt dann über eine Leitung 31 zu einem Ausflockbehälter 32, in welchem die ausgefällten Phosphate abgesetzt werden, um als chemischer Abschlamm über eine Leitung 33 aus der Anlage ausgetragen zu werden. Der Überlauf der an Phosphaten verarmten überstehenden Flüssigkeit aus dem Ausflockbehälter 32 wird über die Leitung 34 zurückgeführt und mit dem einströmenden Abwasser gemischt, das über die Leitung 15 zugeführt wird.

Aufgrund des beschriebenen Vorgehens wird ein wesentlicher Teil des Phosphats, das in dem anaeroben Schlamm freigesetzt wird, in die überstehende Flüssigkeit im oberen Abschnitt der Stripperzone überführt, so daß der vom Boden der Stripperzone über die Leitung 24 abgezogene anaerobe Schlamm einen hinreichend abgesenkten Phosphatgehalt hat, um in der Belüftungszone eine hochgradige Beseitigung von Phosphaten aus dem Abwasser zu erlauben. :^:;

Es können andere als die vorstehend beispielshalber beschriebenen Maßnahmen vorgesehen werden, um die ^;<

Mischung zwischen dem anaeroben Schlammanteil, der einen hohen Gehalt an löslichen Phosphaten hat, und der 45 ' überstehenden Flüssigkeit im Phosphatstripper zu maximieren, so daß das lösliche Phosphat in die überstehende ^:;

Flüssigkeit ausgewaschen wird. Beispielsweise können zwei oder mehr Phosphatstripperbehälter benutzt werden. Während der Inhalt des einen Behälters verhältnismäßig unbewegt und der Schlamm unter anaeroben Bedingungen gehalten wird, so daß die Mikroorganismen ihren Phosphatgehalt freisetzen, wird der Inhalt eines weiteren Behälters, in welchem die Mikroorganismen ihren Phosphatgehalt bereits freigesetzt haben, in Bewegung gebracht, so daß sich die die löslichen Phosphate enthaltende anaerobe Schlammschicht mit der überstehenden Flüssigkeit mischt. Nachdem die überstehende Flüssigkeit im wesentlichen alle löslichen Phosphate aus '.: den Schlammfeststoffen ausgewaschen hat, wird die heftige Bewegung beendet; man läßt die Feststoffe sich absetzen. Nachdem sich die Feststoffe abgesetzt haben, wird überstehende Flüssigkeit, die dann im wesentlichen alle in dem Behälter vorhandenen löslichen Phosphate enthält, abgeführt und einem Phosphatausfäller zugeleitet, während der an Phosphaten verarmte Schlamm zurückgeführt wird, um mit dem Rohwasser gemischt zu ;; werden, das dem Belüftungsbehälter zugeht Der Behälter wird dann mit Schlamm aus dem sekundären Absetz- V behälter gefüllt. Man läßt den Schlamm sich absetzen und anaerob werden. Der Schlamm wird unter anaeroben _; Bedingungen gehalten, während das vorstehend beschriebene Verfahren des heftigen Umriihrens des anaeroben ;; Schlamms und der überstehenden Flüssigkeit, des Absetzens und des Antrags einer mit Phosphaten angereicher- 60 $ ten überstehenden Flüssigkeit für den ersten Behälter wiederholt wird Mit anderen Worten, die beiden Behälter g arbeiten mit einer gegenseitigen Phasenverschiebung von 180°. %

Um den Übergang der löslichen Phosphate aus dem anaeroben Schlamm zu bewirken, kann auch Frisch- >:»

schlamm aus dem sekundären Absetzbehälter in den unteren Teil der Stripperzone eingeführt werden, so daß er |

nach oben durch die anaerobe Schicht hindurchdiffundiert und die in dieser Schicht enthaltenen löslichen 65 | Phosphate auswäscht. I

Eine weitere Möglichkeit, den Kontakt zwischen der überstehenden Flüssigkeit und der eine hohe Konzentra- |

tion an löslichen Phosphaten aufweisenden anaeroben Schlammschicht zu maximieren, besteht darin, die Inhalte f:

|\ des Phosphatstrippers intermittierend heftig umzurühren, so daß die anaerobe Schlammschicht in der überste-

f henden Flüssigkeit dispers verteilt wird. Die überstehende Flüssigkeit wäscht dabei die Phosphate aus dem

Schlammfeststoffen aus. Dann läßt man die Inhalte des Phosphatstrippers sich absetzen. Während des Umrührens und des Absetzens wird kein Rücklaufschlamm vom Boden des Phosphatstrippers abgezogen. Die Bewc-

! 5 gung des Stripperinhalts kann erfolgen, indem ein Gas, das keinen Sauerstoff enthält, an der Unterseite des

,' Strippers 9 eingeleitet wird. Verschiedene Teile der anaeroben Schlammschichi können auch über die abgesetz-

^; te Schlammschicht angehoben werden, worauf man sie sich wieder absetzen läßt. Während des Absetzens

werden die löslichen Phosphate durch die überstehende Flüssigkeil ausgewaschen. Während dies geschieht, kann ein weiterer Teil der anaeroben Schlammschicht aus der Phosphatstripperzone abgezogen werden, um .-■.■

10 der Belüftungszone zurückgeführt zu werden.

; Jedes der beschriebenen Verfahren kann entweder kontinuierlich oder intermittierend durchgeführt werden.

So läßt sich eine ausreichende Überführung von löslichen Phosphaten bei der Anordnung nach F i g. 1 erreichen, wenn beispielsweise der aus dem Phosphatstripper abgezogene anaerobe Schlamm während einer Stunde aus , jeweils fünf Betriebsstunden im Phosphatstripper über die Leitung 14 zurückgeführt wird.

j is Die folgenden Beispiele lassen die Vorteile des vorliegenden Verfahrens beim Erzielen hoher Gesamt-

• phosphatbeseitigungswerte aus phosphathaltigem Wasser gegenüber bekannten Ve. f-.-.run erkennen.

^j-^J Beispie! !

ι 20 Bei diesem Versuch wurde eine Anlage ähnlich derjenigen nach Fig.2 anfänglich in bekannter Weise ohne

|r Rückführung von überstehender Flüssigkeit über die Leitung 26 betrieben. Anschließend wurde mit einer

IjI Verfahrensführung gemäß F i g. 2 gearbeitet.

||i In beiden Phasen der Vergleichsversuche wurde einströmendes Abwasser mit belebtem Rücklaufschlamm

pi unter Bildung einer Mischflüssigkeit gemischt, die dann in der Belüftungszone belüftet wurde, um die vorhande-

0, 25 nen Mikroorganismen zur Aufnahme von Phosphaten zu veranlassen. Mit Phosphaten angereicherter Schlamm ψ wurde dann von der Mischflüssigkeit im sekundären Absetzbehälter oder Klärbecken abgetrennt, um einen im jö wesentlichen phosphatfreien Abfluß zu erzielen. Der abgetrennte, mit Phosphaten angereicherte Schlamm φ wurde der Phosphatstripperzone zugeleitet und dort zum Absetzen gebracht, wodurch eine überstehende ;.' Flüssigkeit im oberen Abschnitt der Stripperzone sowie abgesetzter Schlamm gebildet wurden. Der abgesetzte I' 30 Schlamm wurde unter anaeroben Bedingungen für eine Zeitdauer gehalten, die ausreichte, um Phosphate in die |j flüssige Phase des Schlamms freizusetzen und eine mit Phosphaten angereicherte überstehende Flüssigkeit zu I erhalten. Diese mit Phosphaten angereicherte überstehende Flüssigkeit wurde aus der Phosphatstripperzone I abgezogen und in einem Schnellmischbehälier mit einem Phosphatfällungsmittel (Kalk) gemischt. Die erhaltep nen ausgefällten Phosphate wurden in einem Ausflockbehälter als chemischer Abschlamm ausgeschieden. An /i 35 Phosphaten verarmte überstehende Flüssigkeit wurde zu der Leitung für zuströmendes Abwasser zurückgelei- ji tet Abgesetzter Schlamm wurde aus der Phosphatstripperzone abgezogen und zu der Leitung für zuströmendes ΪΙ Abwasser zurückgeführt.

Ι- In der ersten Phase des Vergleichsversuchs, bei der in bekannter Weise gearbeitet wurde, wurde kein Anteil

B; der vom oberen Abschnitt der Stripperzone abgezogenen überstehenden Flüssigkeit zurückgeführt oder in die

i.i 40 Stripperzone erneut eingeleitet Die gesamte abgezogene überstehende Flüssigkeit wurde mit Phosphatfäl-

I» lungsmittel behandelt und zu der Leitung für zuströmendes Abwasser zurückgeführt. Die bei der Anlage nach

U F i g. 2 vorgesehene Pumpe 27, die schematisch in der Umwälzleitung 27 veranschaulicht ist, die ihrerseits mit der

|; Auslaßleitung 25 für überstehende Flüssigkeit aus der Phosphatstripperzone verbunden ist und zu dem unteren

|? Teil der Stripperzone führt, wurde nicht eingeschaltet. Ober die Umwälzleitung wurde kein Flüssigkeilsstrom

p 45 geführt

f£ In der zweiten Phase des Vergleichsversuchs, bei der entsprechend der Erfindung gearbeitet wurde, wurde die

i'v Anlage in der gleichen Weise betrieben, wie vorstehend geschildert, mit der Ausnahme, daß die Umwälzpumpe

I eingeschaltet wurde, um einen Teil der überstehenden Flüssigkeit mit niedrigem Gehalt an löslichen Phosphaten

[·;■ aus der Auslaßleitung für überstehende Flüssigkeiten aus der Stripperzone abzuzweigen und in die Phosphat-

I 50 stripperzone unterhalb des anaeroben Schlamms einzuleiten. Auf diese Weise wurde für ein Gegenslromauswa-

¹ sehen der löslichen Phosphate in dem anaeroben Schlamm gesorgt, wodurch die Phosphate in die als Auswasch-

1. mittel dienende überstehende Flüssigkeit und anschließend in die überstehende Flüssigkeit im oberen Abschnitt : der Stripperzone überführt wurden, um dort eine Phosphatanreicherung zu bewirken. Die Dauer der ersten : Vcrsüchphssc betrug acht Tage ohne Unterbrechung, !n der zweiten Versuchphase wurde zehn Tage lang ; 55 ständig gearbeiteu

;.; Die während der Vergleichsversuche mit den oben beschriebenen Anlagen erhaltenen Daten sind in der

Hj untenstehenden Tabelle zusammengestellt. Diese Daten lassen die erhebliche Verbesserung bezüglich des

ρ Wirkungsgrades der Phosphatbeseitigung erkennen, die mit dem vorliegenden Verfahren (Daten in Spalte A)

i gegenüber dem bekannten Verfahren (Daten in Spalte B) erreicht wird. Wie angegeben, hatten die Verfahrens-

fc 60 parameter bei den betreffenden Anlagen, wie insbesondere die Durchflußmenge des zuströmenden Abwassers,

die Rücklaufdurchflußmenge des mit Phosphaten angereicherten Schlamms, die Unterstromdurchflußmenge in der Stripperzone, die Oberlaufdurchflußmenge in der Stripperzone, der Schwebstoff gehalt der Mischflüssigkeit in der Belüftungszone, der Gehalt der Mischflüssigkeit in der Belüftungszone an flüchtigen Schwebstoffen, der biochemische Sauerstoffbedarf (BSB₅) des zuströmenden Abwassers und der biochemische Sauerstoffbedarf 65 (BSBs) des abfließenden Wassers, alle einander weitestgehend entsprechende gemessene numerische Werte. Infolgedessen zeigen die Angaben der Tabelle für die gemessenen Phosphatkonzentationen in vorbestimmten Strömen der beiden Anlagen, nämlich der Phosphatgehalt des zuströmenden Abwassers, der Phosphatgehalt des Abflusses, die prozentuale Gesamtphosphatbeseitigung, der Phosphatgehalt im Unterstrom des Strippers und

Verfahrensparameter	"A"	"B"
	Verfahren roil	Verfahren ohne
	Phosphatanrcichcrung der	Phosphatanreicherung der
	überstehenden Flüssigkeil	überstehenden Flüssigkeit

der Phosphatgehalt in der überstehenden Flüssigkeit im Stripper, eindeutig, daß mit dem vorliegenden Verfah ren, bei dem der freigesetzte Phosphate enthaltende anaerobe Schlamm mit einem Medium mit niedrigerem Gehalt an löslichen Phosphaten in Kontakt gebracht wird, um letztlich einen Übergang von Phosphaten in die überstehende Flüssigkeit in der Stripperzone sowie eine Anreicherung dieser Flüssigkeit mit Phosphaten zu bewirken, eine wesentlicii verbesserte Gesamtphosphatbeseitigung (87% gegenüber 16,7%) aus dem behandelten Abwasser gegenüber dem bekannten Verfahren erzielt wird.

Tabelle

ihren mit Verfahren ohne

jhatanrcicherung der Phosphatanreicherung der

Hellenden Flüssigkeil überstehenden Flüssigkeit

Durchflußmenge des zuströmenden Abwassers 45,8 45,4

(l/min)

Rücklaufdurchflußmenge des mit Phosphaten 11,4 11,4

angereicherten Schlamms, d. h. des von der

sekundären Absetzzone zum Stripper

geleiteten Schlamms (l/min)

Durchflußmenge des Unterstroms in der 5,3 53

Stripperzone (l/min)

Überlaufmenge in der Stripperzone (l/min) 6,1 6,1

Schwebstoffgehalt der Mischflüssigkeit 2929 3448

in der Belüftungszone (mg/1)

Gehalt der Mischflüssigkeit an flüchtigen 2324 2454

Schwebstoffen in der Belüftungszone (mg/1)

BSB₅ des Zustroms (mg/1) 78 51

BSB₅ des Abflusses (mg/1) 10 16

Phosphatgehalt*) des Zustroms (mg/1) 5,3 42

Phosphatgehalt*) des Abflusses (mg/1) 0,7 3,5

Prozentuale Gesamtphosphatbeseitigung*) 87% 16,7%

Phosphatgehalt*) im Unterstrom des Strippers 468 685

(mg/1)

Phosphatgehalt*) der überstehenden 35 4,9

Flüssigkeit im Stripper (mg/1)

*) gemessen als Gesumlphosphorgehall

Der Grund für den verblüffenden Unterschied in den Phosphatbescitigungswertcn zwischen den beiden Verfahrensführungen beruht offensichtlich auf den unterschiedlichen Phosphatkonzentrationen in dem Unterstrom des Phosphatstrippers und der überstehenden Flüssigkeit. Bei dem vorliegenden Verfahren (Daten gemäß Spalte A) bct-u^ ü··- ^hosphaikonzenlration im Unterstrom des Phosphatstrippers 468 mg/1; die überstehende Flüssigkeit im Phosphatstripper hatte eine Phosphatkonzentration von 35 mg/1. Demgegenüber waren bei dem bekannten Verfahren Phosphatkonzentrationen von 685 mg/1 im Stripperunterstrom und von nur 4,9 mg/1 in der überstehenden Flüssigkeit der Stripperzone anzutreffen. Diese Daten lassen erkennen, daß bei dem bekannten Verfahren die von dem anaeroben Schlamm freigesetzten Phosphate in der abgesetzten Schlammschicht zurückgehalten und nicht in nennenswertem Umfang in die in der Stripperzone überstehende Flüssigkeit überführt wurden. Demgegenüber wurden bei dem vorliegenden Verfahren ein erheblicher Phosphatübergang und damit verbunden eine bedeutend höhere Gesamtphosphatbeseitigung ils bei dem bekannten Verfahren erzielt.

Beispiel U

Rohwasser (ungefähr 3,8 - 10^e 1/d) mit ungefähr 100 ppm Feststoffen und ungefähr 10 ppm Phosphaten (insgesamt) wird durch herkömmliche Sieb- und Sandfangeinheiten geleitet und mit belebtem Rücklaufschlamm (ungefähr 380 000 l/d) gemischt, der ungefähr 50 ppm lösliche Phosphate enthält. Die Mischflüssigkeit wird einer Belüftungszone zugeführt und 6 Stunden lang mit 0,015 m^J Luft pro Liter Abwasser belüftet. Die aus der Belüftungszone abströmende Mischflüssigkeit wird einem sekundären Absetzbehälter zugeführt. Geklärtes Abwasser, das von Phosphaten praktisch frei ist, wird nach Chlorierung in einer Durchflußmenge von ungfähr 3,8 · IO^b l/d aus der Anlage ausgetragen. Das abgesetzte Gemisch von mit Phosphaten angereichertem Schlamm wird aus dem sekundären Absetzbehälter in einer Menge von ungefähr 800 000 l/d abgeführt. Ein Teil dieses Schlamms (ungefähr 38 000 l/d) geht als Abschlamm ab; der Rest wird einem anaeroben Phosphatstripper zugeführt und dort für ungefähr 10 Stunden unter anaeroben Bedingungen gehalten. Die in dem Stripper herrschenden Bedingungen bewirken, daß beträchtliche Mengen an intrazellulären Phosphaten von den Mikroorganismen freigesetzt werden. Man läßt den Schlamm eindicken und sich absetzen, während er auf mechanischem Wege langsam umgerührt wird. Die Rührbewegung reicht dabei nicht aus, um die von der Schlammschicht abgesonderten Phosphate so schnell in die überstehende Flüssigkeit eindringen zu lassen, daß der Prozeß befriedigend wirkungsvoll wird. Die von den Mikroorganismen freigesetzten löslichen Phosphate suchen infol-

gedessen in dem ar.aeroben abgesetzten Schlamm zu verbleiben. Der anaercbe Schlamm wird vom Boden des Phosphatstrippers in einer Durchflußmenge von 760 000 l/d abgezogen. Ein Teil dieses anaeroben Schlamms (380 000 l/d) wird zurückgeführt, um mit einströmendem Rohabwasst-r gemischt zu werden. Der restliche Schlamm (380 000 l/d) wird zurückgeleitct und mit aus dem sekundären Absetzbehältcr abgezogenem aerobem Schlamm gemischt, während dieser dem Phosphatstripper zugeführt wird. Die in dem anacrobcn Schlammteil enthaltenen löslichen Phosphate werden auf diese Weise in die flüssige Phase des aeroben Schlamms überführt, wodurch die löslichen Phosphate in der im Stripperbehälter überstehenden Flüssigkeit verteilt werden. Mit Phosphaten angereicherte überstehende Flüssigkeit (380 000 l/d), die ungefähr 50 ppm lösliche Phosphate enthält, wird aus dem Stripperbehälter entnommen und einem chemischen Fällungsbehälter zugeführt, wo Kalk zugesetzt und eingemischt wird, um ein Phosphatpräzipitat zu bilden. Der ausgefällte Phosphor wird zurückgeführt und mit einströmendem Rohabwasser gemischt. In der Belüftungszone werden die zusammen mit dem vom Phosphatstripper zurückgeführten Schlamm eingeleiteten löslichen Phosphate von den im Schlamm vorhandenen Mikroorganismen zusammen mit den Phosphaten aufgenommen, die sich in dem zuströmenden Abwasser befinden.

Bei den vorstehend erläuterten Ausführungsbeispielen werden überstehende Flüssigkeit bzw. mit Phosphaten angereicherter Schlamm als Medium mit niedrigerem Gehalt an löslichen Phosphaten benutzt. Es können jedoch auch andere solche Medien, beispielsweise ein Teil der belüfteten Mischflüssigkeit, die dem von der Belüftungszone zu dem sekundären Absetzbehälter geleiteten Strom entnommen wird, zum Mischen mit dem freigesetzte Phosphate enthaltenden anaeroben Schlamm verwendet werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

10 20 25 30 40 45 50 Patentansprüche:

1. Mit belebtem Schlamm arbeitendes Abwasserbehandlungsverfahren, bei dem eine Mischflüssigkeit, die phosphathaltiges einströmendes Abwasser und belebten Schlamm umfaßt, in einer Belüftungszone belüftet wird, der mit Phophaten angereicherte Schlamm aus der Mischflüssigkeit unter Bildung eines im wesentlichen phosphatfreien Abflusses abgetrennt, einer Phosphaistripperzone zugeleitet und dort unter Bildung einer überstehenden Flüssigkeit im oberen Abschnitt der Stripparzone zum Absetzen gebracht wird, bei dem ferner mindestens ein Teil des in der Stripperzone abgesetzten ι Schlamms unter anaeroben Bedingungen für eine Zeitdauer gehalten wird, die für das Freisetzen von Phosphaten in die flüssige Phase des abgesetzten Schlamms ausreicht und bei dem mindestens ein Teil des anaeroben Schlamms von der Phosphatstripperzone zu der Belüftungszone zurückgeleitet wird, dadurch gekennzeichnet, daß die überstehende Flüssigkeit im oberen Abschnitt der Stripperzone durch Mischung des in der Stripperzone abgesetzten freigesetztes Phosphat enthaltenden anaeroben Schlamms mit einem Medium mit niedrigerem Gehalt an' löslichen Phosphaten mit Phosphat angereichert wird.

2. Verfahren nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß als Medium mit niedrigerem Gehalt an löslichen Phosphaten der Phosphatstripperzone zugeleiteter, mit Phosphaten angereicherter Schlamm verwendet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß anaerober Schlamm aus der Phosphatstripperzone abgezogen, ein Teil dieses Schlamms zu der Belüftungszone zurückgeführt und ein weiterer Teil dieses Schlamms mit dem der Phosphatstripperzone zugeleiteten, mit Phosphaten angereicherten Schlamm gemischt wird.

4. Verfahren nach Anspruch J. dadurch gekennzeichnet, daß als Medium mit niedrigerem Gehalt an löslichen Phosphaten überstehende Flüssigkeit der Stripperzone verwendet wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß freigesetzte Phosphate enthaltender anaerober Schlamm von der Phosphatstripperzone abgezogen und wieder in die überstehende Flüssigkeit eingeleitet wird.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlamm in der Phosphatstripperzone für eine Verweildauer zwischen 2 und 30 Stunden gehalten wird.

7. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwecks Mischung des die löslichen Phosphate enthaltenden anaeroben Schlamms mit der überstehenden Flüssigkeit der Inhalt der Phosphatstripperzone ständig oder intermittierend in Bewegung versetzt wird, nachdem die Mikroorganismen in dem anaeroben Schlamm Phosphat freigesetzt haben.

8. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß in dem anaeroben Schlamm enthaltene lösliche Phosphate im Gegenstrom ausgewaschen werden, indem ein Teil der überstehenden Flüssigkeit in der Phosphatstripperzone aus dieser Zone abgezogen und in die Phosphatstripperzone unterhalb des freigesetzte Phosphate enthaltenden anaeroben Schlamms wieder eingeleitet wird.

9. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in dem anaeroben Schlamm enthaltene lösliche Phosphate im Gegenstrom ausgewaschen werden, indem mindestens ein Teil des der Phosphatstripperzone zugeleiteten, mit Phosphaten angereicherten Schlamms in die Phosphatstripperzone unterhalb des freigesetzte Phosphate enthaltenden anaeroben Schlamms eingeführt wird.

10. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Inhalt der Phosphatstripperzone durch Einleiten eines keinen Sauerstoff enthaltenden Gases unter dem freigesetzte Phosphate enthaltenden anaeroben Schlamm intermittierend in Bewegung versetzt wird.

11. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß man einen Teil des freigesetzte Phosphate enthaltenden anaeroben Schlamms über den abgesetzten Schlamm anhebt und sich dann erneut absetzen läßt.

12. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß 25 bis 75% des abgezogenen anaeroben Schlamms zu der Belüftungszone zurückgeleitet werden und der restliche abgezogene anaerobe Schlamm mit dem der Phosphatstripperzone zugeleiteten, mit Phosphaten angereicherten Schlamm gemischt wird.