DE2531110A1 - Vorrichtung und verfahren zur entfernung von ammoniakstickstoff aus abfallwasser - Google Patents
Vorrichtung und verfahren zur entfernung von ammoniakstickstoff aus abfallwasserInfo
- Publication number
- DE2531110A1 DE2531110A1 DE19752531110 DE2531110A DE2531110A1 DE 2531110 A1 DE2531110 A1 DE 2531110A1 DE 19752531110 DE19752531110 DE 19752531110 DE 2531110 A DE2531110 A DE 2531110A DE 2531110 A1 DE2531110 A1 DE 2531110A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- waste water
- fluidized bed
- ammonia nitrogen
- cellular material
- nitrogen
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 title claims description 129
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 69
- XKMRRTOUMJRJIA-UHFFFAOYSA-N ammonia nh3 Chemical compound N.N XKMRRTOUMJRJIA-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 42
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 67
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 52
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 48
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 43
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 42
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 42
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 42
- 230000001413 cellular effect Effects 0.000 claims description 34
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 34
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 24
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 claims description 20
- 244000005700 microbiome Species 0.000 claims description 18
- 230000031018 biological processes and functions Effects 0.000 claims description 16
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 16
- 241000894006 Bacteria Species 0.000 claims description 14
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 14
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- 230000005484 gravity Effects 0.000 claims description 11
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 claims description 8
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 6
- 239000012876 carrier material Substances 0.000 claims description 5
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims description 4
- 238000012546 transfer Methods 0.000 claims description 4
- 239000011324 bead Substances 0.000 claims description 3
- 239000003245 coal Substances 0.000 claims description 3
- 239000002223 garnet Substances 0.000 claims description 3
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims description 3
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 3
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 claims description 3
- 239000004033 plastic Substances 0.000 claims description 3
- 239000004576 sand Substances 0.000 claims description 3
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims description 3
- 239000002893 slag Substances 0.000 claims description 3
- 229960005486 vaccine Drugs 0.000 claims description 2
- 238000005086 pumping Methods 0.000 claims 4
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims 3
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 2
- 239000004744 fabric Substances 0.000 claims 1
- 230000012010 growth Effects 0.000 description 26
- 238000011282 treatment Methods 0.000 description 18
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 11
- 230000001580 bacterial effect Effects 0.000 description 8
- 238000011081 inoculation Methods 0.000 description 6
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 5
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 5
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 5
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 description 4
- 238000005273 aeration Methods 0.000 description 4
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 4
- 239000000047 product Substances 0.000 description 4
- 239000010802 sludge Substances 0.000 description 4
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 4
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N Dioxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- MMDJDBSEMBIJBB-UHFFFAOYSA-N [O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O.[NH6+3] Chemical compound [O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O.[NH6+3] MMDJDBSEMBIJBB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 3
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 description 3
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 3
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 3
- IOVCWXUNBOPUCH-UHFFFAOYSA-M Nitrite anion Chemical compound [O-]N=O IOVCWXUNBOPUCH-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 238000011001 backwashing Methods 0.000 description 2
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 238000000855 fermentation Methods 0.000 description 2
- 230000004151 fermentation Effects 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 239000010808 liquid waste Substances 0.000 description 2
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 2
- 125000001477 organic nitrogen group Chemical group 0.000 description 2
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 2
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 2
- 239000004575 stone Substances 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 2
- 239000003643 water by type Substances 0.000 description 2
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-M Bicarbonate Chemical compound OC([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 241000195493 Cryptophyta Species 0.000 description 1
- VVQNEPGJFQJSBK-UHFFFAOYSA-N Methyl methacrylate Chemical compound COC(=O)C(C)=C VVQNEPGJFQJSBK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910002651 NO3 Inorganic materials 0.000 description 1
- NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N Nitrate Chemical compound [O-][N+]([O-])=O NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000605159 Nitrobacter Species 0.000 description 1
- 241000605122 Nitrosomonas Species 0.000 description 1
- 208000012868 Overgrowth Diseases 0.000 description 1
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920005372 Plexiglas® Polymers 0.000 description 1
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 230000001464 adherent effect Effects 0.000 description 1
- 239000003463 adsorbent Substances 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 238000013019 agitation Methods 0.000 description 1
- 239000003570 air Substances 0.000 description 1
- 230000005791 algae growth Effects 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- DKNWSYNQZKUICI-UHFFFAOYSA-N amantadine Chemical compound C1C(C2)CC3CC2CC1(N)C3 DKNWSYNQZKUICI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 239000012237 artificial material Substances 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 238000010170 biological method Methods 0.000 description 1
- 230000008512 biological response Effects 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005660 chlorination reaction Methods 0.000 description 1
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 description 1
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 230000003292 diminished effect Effects 0.000 description 1
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 1
- 238000012851 eutrophication Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 230000004720 fertilization Effects 0.000 description 1
- 239000003337 fertilizer Substances 0.000 description 1
- 239000008394 flocculating agent Substances 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 239000010842 industrial wastewater Substances 0.000 description 1
- 208000015181 infectious disease Diseases 0.000 description 1
- 238000005342 ion exchange Methods 0.000 description 1
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 description 1
- 239000002075 main ingredient Substances 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 150000002823 nitrates Chemical class 0.000 description 1
- 230000001546 nitrifying effect Effects 0.000 description 1
- QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N nitrogen group Chemical group [N] QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 231100000252 nontoxic Toxicity 0.000 description 1
- 230000003000 nontoxic effect Effects 0.000 description 1
- 235000015097 nutrients Nutrition 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 239000011368 organic material Substances 0.000 description 1
- 238000006213 oxygenation reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 1
- -1 polyethylene Polymers 0.000 description 1
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 1
- 239000002861 polymer material Substances 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- 239000002910 solid waste Substances 0.000 description 1
- 239000012798 spherical particle Substances 0.000 description 1
- 238000009987 spinning Methods 0.000 description 1
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 1
- 239000013589 supplement Substances 0.000 description 1
- 229920001059 synthetic polymer Polymers 0.000 description 1
- 239000008399 tap water Substances 0.000 description 1
- 235000020679 tap water Nutrition 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 230000004222 uncontrolled growth Effects 0.000 description 1
- 238000002255 vaccination Methods 0.000 description 1
- 230000009105 vegetative growth Effects 0.000 description 1
- 238000009423 ventilation Methods 0.000 description 1
- 239000002912 waste gas Substances 0.000 description 1
- 238000004065 wastewater treatment Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F3/00—Biological treatment of water, waste water, or sewage
- C02F3/02—Aerobic processes
- C02F3/12—Activated sludge processes
- C02F3/1205—Particular type of activated sludge processes
- C02F3/1215—Combinations of activated sludge treatment with precipitation, flocculation, coagulation and separation of phosphates
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F3/00—Biological treatment of water, waste water, or sewage
- C02F3/02—Aerobic processes
- C02F3/12—Activated sludge processes
- C02F3/26—Activated sludge processes using pure oxygen or oxygen-rich gas
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
- Y02W10/00—Technologies for wastewater treatment
- Y02W10/10—Biological treatment of water, waste water, or sewage
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Biodiversity & Conservation Biology (AREA)
- Microbiology (AREA)
- Hydrology & Water Resources (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Water Supply & Treatment (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biological Treatment Of Waste Water (AREA)
- Purification Treatments By Anaerobic Or Anaerobic And Aerobic Bacteria Or Animals (AREA)
- Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)
- Treatment Of Liquids With Adsorbents In General (AREA)
Description
DR. ING. E. HOFFMANN · DIPL. ING. W. EITLE · DR RER. NAT. Jl. HOFFMANN
27024 Ecolotrol, Inc., Bethpage, N.Y., USA
Vorrichtung und Verfahren zur Entfernung von Ammoniakstickstoff
aus Abfallwasser
Die Erfindung betrifft ein biologisches Verfahren zur Entfernung von Ammoniakstickstoff aus Abfallwasser, bei dem eine Wirbelschicht
aus Mikroorganismen gebildet wird, die an einem festen teilchenförmigen Träger fest angebracht sind, Abfallwasser, das
behandelt werden soll, kontinuierlich durch die Wirbelschicht geleitet wird, Sauerstoff zu der Wirbelschicht zugegeben wird,
das Abfallwasser in der Wirbelschicht während einer Zeit gehalten ist, die ausreicht, um im wesentlichen den gesamten Ammoniakstickstoff,
der aus dem Abfallwasser entfernt werden soll, in oxidierte Formen des Stickstoffs, in Wasser und in zellulares
Material biologisch zu überführen, wobei die erforderlichen Parameter kontrolliert werden, und bei dann die biologisch umgewandelten
Produkte aus der Wirbelschicht entfernt werden. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Vorrichtung für die Durchführung
des oben beschriebenen Verfahrens. Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur biologischen Behandlung
von flüssigen Abfällen, wobei Wirbelschichten verwendet werden. Die Erfindung betrifft insbesondere ein Verfahren zur Entfernung
509884/0934
von Ammoniakstickstoff aus Abfallwasser.
Nicht behandelte städtische Abfälle enthalten von 20 bis 50 Stickstoff pro Liter, hauptsächlich in Form von Ammoniak und
organischem Stickstoff. Die großen nachteiligen Einflüsse dieser Verbindungen auf die Umwelt hat man bis zu den letzten- zehn Jahren
nicht vollständig erkannt. Bedingt durch die großen Mengen an gebundenem Stickstoff in Form von Ammoniak und anderen Verbindungen,
die in die Biosphäre in großem Maßstab durch die Verwendung synthetischer Düngemittel eingeführt werden, bedingt
durch die Einflüsse der Menschen auf die Umgebung durch die Übervölkerung entwickelt sich in unserem ökologischen System
ein Ungleichgewicht, das für zukünftige Generationen sehr weitreichende Konsequenzen haben wird. Die Anwesenheit solcher
Währstoffe in natürlichen Gewässern ergibt eine Düngung und ein vegetatives Wachstum in Form von Algenwachstum bzw. Algenblüten.
Ein solches Wachstum ergibt oft eine beschleunigte Eutrophierung.
Die üblichen Verfahren für die Behandlung von städtischem Abfall, hauptsächlich aktivierter Schlamm und eine Sickerfiltration
sind darauf angelegt, Feststoffe und organisches Material, das Sauerstoff bedarf, aus dem Abfallwasser zu entfernen. Während
dieser Behandlungsverfahren wird ein Teil des organischen Stickstoffs in die Ammoniakform überführt. Um diese Ammoniakverbindungen
aus dem Abfallwasser zu entfernen, hat man in kleinem Maßstab chemische und physikalische Verfahren wie die
Chlorierung und den Austausch mit Ionen versucht, aber die Kosten sind so hoch gewesen, daß man keine Versuche unternommen hat,
diese Behandlungsverfahren bei großen Anlagen einzusetzen. Obgleich das Abstreifen des Ammoniaks wirtschaftlich denkbar ist,
besitzt es den Nachteil, daß es im Winter schlecht arbeitet oder nicht durchführbar ist und daß Ammoniak in die Atmosphäre
509884/0934
2b31110
abgegeben wird. Biologische Behandlungsverfahren werden am häufigsten
verwendet, um Ammoniak in typischen großen Anlagen zu entfernen. Die Oxidation des Ammoniakstickstoffs zu Nitratstickstoff
kann in einer Behandlungsanlage mit Aktivschlamm durchgeführt werden, indem man die Belüftungszeit in der Anlage von
3 bis 6 Stunden auf 10 oder mehr Stunden erhöht. Dazu sind große Belüftungsbecken erforderlich und oft ist das Verfahren
unrationell, da bei der Kontrolle des Systems Schwierigkeiten auftreten. Diese Oxidation von Ammoniak zu Nitrat, die als
Nitrifikation bezeichnet wird, kann ebenfalls durchgeführt werden, indem man den Abstrom von dem Aktivschlammbehandlungsverfahren
in einem getrennten Belüftungssystem belüftet. Dadurch wird die Kontrolle des Nitrifikationsverfahrens erleichtert,
es sind jedoch zusätzliche Belüftungsbecken mit einer zusätzlichen Belüftungszeit von 3 bis 6 Stunden erforderlich.
Bei bestimmten Versuchsnitrifikationsverfahren werden Aufwärtssäulen
oder -Schichten verwendet. Solche gepackten Schichten verstopfen, wenn die Feststoffe in dem Abfallwasser ausfiltriert
werden und da befestigte bzw. haftende Fauna und Flora an den Steinmedien ein unkontrolliertes Wachstum zeigt.
Eine solche Blockierung verursacht unüberwindliche Verluste an Höhe. Diese Verluste müssen durch häufiges und unpraktisches
Rückwaschen der Schicht beseitigt werden. Weiterhin sind Verweilzeiten, die länger sind als eine Stunde, erforderlich.
Ein Beispiel eines bekannten Systems wird in der Publikation von P.P. St. Amant und P.L. McCarty "Treatment of High Nitrate
Waters", JOURNAL OF AMERICAN WATER WORKS ASSOCIATION, S. 659-669, 1969 beschrieben. Diese Publikation betrifft ein Aufwärtsstrom-Denitrifikationssystem,
das hauptsächlich eine gepackte Schicht aus 2,5 cm (1 inch) Steine enthält, verglichen
mit der vorliegenden Erfindung, bei der eine Wirbelschicht
509884/0934
aus kleinen Teilchen verwendet wird. Die Betriebsparameter und die Ergebnisse unterscheiden sich vollkommen. Ein weiteres Beispiel
eines bekannten Systems wird in der Publikation von W.J. Weber jun. und J.C. Morris "Kinetics of Adsorption in
Columns of Fluidized Media", JOURNAL OF AMERICAN WATER WORKS ASSOCIATION, S. 425, 430, 443, 1965 beschrieben. In dieser
Publikation wird die Verwendung von einer Säule mit expandierter Schicht für ein physikalisches Adsorptionsverfahren
beschrieben, d. h. die Adsorption von organischem Kohlenstoff durch poröse adsorptionsfähige Aktivkohleteilchen. Das Verfahren
von Weber et al'beruht nicht auf der Verwendung einer biologischen
Wirkung wie bei der vorliegenden Erfindung.
Ein weiteres Beispiel für bekannte Systemen ist das Savage-Patent Nr. 3 709 364, das im Januar 1973 erteilt wurde. Das
Verfahren, das in diesem Patent beschrieben wird, ist im wesentlichen ein "Tiefschichtfilterverfahren", bei dem ein Abwärts
strömungssystem verwendet wird. Bei dieser Art von System werden die Abstände zwischen den Teilchen mit festen Abfallstoffen
verstopft und es treten große Verluste in der Höhe auf. Savage erkennt diese Schwierigkeit und schafft Maßnahmen, um
dieses Filtermedium periodisch zurückzuwaschen und zu bewegen und um suspendierte Feststoffe, die sich darauf ansammeln,
zu entfernen. Verglichen mit der vorliegenden Anmeldung beruht das Savage-System auf unterschiedlichen Prinzipien und es
werden verschiedene Parameter verwendet.
Andere verwandte Patentschriften und Publikationen sind die folgenden:
Nr. 2 676 919 M. Pirnie April 1954
Nr. Re 24 219 M. Pirnie September 1956
Nr. 2 834 466 L. Hament Mai 1958
Nr. 2 992 986 W.T. Ingram Juli 1961
509884/0934
Nr. 3 075 828 Nr. 3 173 862 Nr. 3 219 577 Nr. 3 424 674 Nr. 3 232 434
Nr. 3 371 033 Nr. 3 401 113 Nr. 3 543 937 Nr. 3 547 816
Tsuneo Kato et al
J.S. Clements et al T.J. Powers
P.J. Webber
W. Albersmeyer
E.D. Simmons et al R.D. Pruessner et al J.M. Choun
Horiguchi et al
J.S. Clements et al T.J. Powers
P.J. Webber
W. Albersmeyer
E.D. Simmons et al R.D. Pruessner et al J.M. Choun
Horiguchi et al
Januar 1963 März 1965 November 1965 Januar 1966 Februar 1966 Februar 1968
September 1968 Dezember 1970 Dezember 1970
W.J. Weber jun., C.B. Hopkins und R. Bloom jun., "Physiochemical
Treatment of Waste Water", Journal Water Pollution Control Federation, Band 42, S. 83-89 (1969);
T.A. Tamblyn und Bryan R. Sword, "The Anaerobic Filter for
the Dinitrification of Agricultural Subsurface Drainage" erschienen bei der 24. jährlichen Purdue Industrial Waste
Conference, Lafayette, Indiana, am 7. Mai 1969;
Carl Beer, "Evaluation of Anaerobic Dinitrification and Processes", Proc. Paper 7211, D.F. Seidel und R.W. Crites,
Ed., (April 1970);
F. Castaldi und J.S. Jeris, "Still Wanted: Economical
Controlled Denitrification", Water and Wastes Engineering Band 41, S. 36-38 (Juni 1971);
C. Beer, J.S. Jeris und J.A. Mueller, "Biological Denitrification
of Effluents in a Fluidized Granular Bed, Phase I" hergestellt für New York State Department of Environment
Conversation, publiziert Manhattan College (März 1972);
509884/0934
■- 6 -
W.J. Weber jun. und J.C. Morris, "Kinetics of Adsorption in
Columns of Fluidized Media" Journal of American Water Works Association, S. 425, 430, Band 443 (1965);
P.P. St. Amant und P.L. McCarty, "Treatment of High Nitrate
Waters", Journal of American Water Works Association, S. 659-662 (1969);
Perry L. McCarty und Roger T. Haug, "Nitrification with submerged Filters", Journal Water Pollution Control
Federation, Band 44, Nr. 11 (November 1972);
Perry L. McCarty und James C. Young, "The Anaerobic Filter for Waste Treatment", Journal WaterPollution Control
Federation, Band 41, R 160 (1969);
W. J. Weber jun., L.D. Friedman und R. Bloom jun., "Biologically
- Extended Physicochemical Treatment", Veröffentlichung auf der 6. International Water Pollution Control
Conference in der University of Michigan am 22. Juni 1972,
In diesen Arbeiten wird ein Adsorptionsverfahren beschrieben und daher ist ein poröses Substrat erforderlich, d. h. Sand
und ähnliche Materialien können nicht verwendet werden. Die Ansammlung von Schlamm wird nicht beschrieben und stöchiometrische
Mengen an Sauerstoff werden nicht verwendet.
Obgleich man auf diesem Gebiet erkannt hat, daß es wünschenswert wäre, biologische Organismen zu verwenden, um Ammoniak
aus Abfallwasser zu entfernen, ist es nicht gelungen, ein billiges und hochrationelles Verfahren für die schnelle Behandlung
von großen Mengen an Abfallwasser zu schaffen. Es besteht somit ein kritischer Bedarf für ein Verfahren,
509884/0934
das die Nachteile und Mangel der bekannten Verfahren nicht besitzt,
um Abfallwasser zu reinigen.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein relativ billiges Verfahren zu schaffen, bei dem biologische
Organismen verwendet werden, um den Ammoniakstickstoffgehalt von Abfallwasser zu oxidierten Formen des Stickstoffs
zu oxidieren.
Der Ausdruck "Abfallwasser" oder "flüssiger Abfall" bedeutet
organische oder anorganische Flüssigkeiten oder Mischungen davon, die biologisch zersetzbare Verunreinigungen enthalten
und die das Äquivalent von mindestens ungefähr 10 mg/1 Stickstoff in reduzierter Form, insbesondere in Ammoniakform,
enthalten. Die meisten städtischen Abfallwassersorten und industriellen Abfallwassersorten mit äquivalentem Gehalt
fallen unter die oben gegebene Definition von Abfallwasser.
Der vorliegenden Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, den Ammoniakstickstoffgehalt von Abfallwasser unter Verwendung
einer Wirbelschicht aus biologischen Organismen zu vermindern und gleichzeitig die Neigung der Schichtteilchen,
sich durch übermäßiges biologisches Wachstum stark zu vergrößern, zu regulieren.
Erfindungsgemäß soll Abfallwasser, welches beachtliche Mengen an suspendierten Feststoffen enthält, behandelt werden, ohne
daß die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens vermindert wird.
Erfindungsgemäß soll ein leistungsfähiges bzw. rationelles Abfallbehandlungsverfahren geschaffen werden, das mit niedrigeren
Einbehaltezeiten verglichen mit den traditionellen Verfahren betrieben werden kann.
509884/0934
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Entfernung von Ammoniakstickstoff aus Abfallwasser, das dadurch gekennzeichnet
ist, da8 man eine Wirbelschicht aus Abfallwasser und Fauna und Flora erzeugt, die so ausgebildet ist, daß der
Ammoniakstickstoff unter dem Einfluß der aeroben Fauna und Flora, die an einen festen teilchenförmigen Träger fest angebracht
ist, der aufgewirbelt werden kann, oxidiert wird, ausreichende Mengen an Sauerstoff abmißt und in die Schicht
gibt, so daß die Fauna und Flora den Ammoniakstickstoffgehalt
des Abfallwassers, das dadurch läuft, oxidieren und man
danach Überschüssiges Bakterienwachstum, das sich auf dem Träger während des Verfahrens bildet, entfernt.
Der Ausdruck "Wirbelschicht", der hierin verwendet wird, bedeutet
die Strömung einer geeigneten Flüssigkeit aufwärts durch eine Schicht mit Teilchen geeigneter Größe mit einer
Geschwindigkeit, die ausreichend hoch ist, so daß die Teilchen treiben und dem Schwereeinfluß nicht mehr unterliegen,
und es den Anschein hat, daß sie sich innerhalb der Schicht bewegen und wobei die Schicht in größerer Höhe expandiert
ist, als wenn keine Strömung da durchgeht. Die Teilchen bewegen sich zu unterschiedlichen Teilen der Schicht und
ihnen wird innerhalb der Schicht Bewegung verliehen bzw. sie bewegen sich innerhalb der Schicht. Im Gegensatz dazu
sind die Teilchen in einer expandierten Schicht, wie sie bei den bekannten Systemen verwendet wird, wie bei den
Systemen, die zuvor im Zusammenhang mit den zwei Weber et al Publikationen und der Huether-Patentschrift Nr. 3 658 697
erwähnt wurden, hauptsächlich in einem gegebenen Volumen durch das Wasser, das da durchläuft, suspendiert.
Ein Abfallwasser, das Stickstoff in Form von Ammoniak enthält, wird durch die Wirbelschicht geleitet, das Bakterienwachstum
auf den Teilchen wird beschleunigt und die Teilchengröße der
509884/0934
Schicht nimmt zu. Sofern keine Kontrolle stattfindet, vergrößern sich die Schichtteilchen und können agglomerieren;
dadurch wird der biologische Oberflächenbereich pro Einheit des Volumens des Reaktors und die Leistungsfähigkeit der Säule
vermindert. Das spezifische Gewicht der Teilchen wird vermindert, wenn sie sich vergrößern und/oder agglomerieren
und es besteht die Gefahr, daß sie aus der Schicht weggetragen werden. Es ist ein Merkmal des erfindungsgemäßen Verfahrens,
daß überschüssiges zellulares Material oder Bakterienwachstum, das sich auf den Teilchen während des Verfahrens
bildet, mechanisch entfernt wird, wobei es vermieden wird, daß die Teilchen in dem Verfahrensabstrom wegtreiben werden.
Der Ausdruck "überschüssiges zellulares Material", wie er in der vorliegenden Anmeldung verwendet wird, bedeutet den
Überschuß an solchem Material, das an dem teilchenförmigen Trägermaterial befestigt ist, außer dem, das für den normalen
Betrieb des Systems benötigt wird.
Verwendet man eine Wirbelschicht für die biologische Behandlung, so kann ebenfalls Abfallwasser, das wesentliche Mengen
an suspendiertem Material enthält, behandelt werden. Solches suspendiertes Material geht leicht durch die Wirbelschicht
hindurch. Andere Arten von Schichten wie gepackte Schichten können sich verstopfen und übermäßige Druckverluste
erleiden, bedingt durch übermäßiges Wachstum und durch Retention von suspendiertem teilchenförmigen! Material, das
in dem Abfallwasser enthalten ist.
Ein weiterer wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Wirbelschicht des Verfahrens sind die unerwartet hohen Strömungsgeschwindigkeiten
und Entfernungswirksamkeiten, die man mit dem Wirbelschichtsystem erreicht. Das Verfahren kann
leicht so angepaßt werden, daß die Wasser- und Abfallwasserreinigungs-Erfordernisse
für Stadtgemeinden und für die Industrie erfüllt werden.
509884/0934
2S31 1 10
Die Erfindung betrifft somit ein neues und verbessertes biologisches
Verfahren für die Entfernung von Ammoniakstickstoff aus Abfallwasser, bei dem eine Wirbelschicht aus Mikroorganismen,
die an einem festen teilchenförmigen Trägermaterial befestigt sind, gebildet wird, bei dem kontinuierlich Abfallwasser,
das behandelt werden soll, durch die Wirbelschicht geleitet wird, Sauerstoff zu der Wirbelschicht zugegeben
wird und das Abfallwasser der Wirbelschicht in einer ausreichenden Zeit gelassen wird, wobei die Wirbelschicht bei einer
geeigneten Temperatur gehalten ist und wobei die Wirbelschicht unter aeroben Bedingungen gehalten wird, um im wesentlichen
den gesamten Ammoniakstickstoff, der aus dem Abfallwasser entfernt werden soll, biologisch in oxidierte Formen von
Stickstoff einschließlich Nitrit- und/oder Nitratstickstoff, Wasser und zellulares Material zu überführen. Bei dem Verfahren
werden weiterhin kontinuierlich die oxidierten Formen des Stickstoffs und das Wasser aus der Wirbelschicht
entfernt und überschüssiges zellulares Material wird von dem teilchenförmigen Träger entfernt.
Gegenstand der Erfindung ist weiterhin eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Anhand der beigefügten Zeichnungen werden erfindungsgemäße Ausführungsformen näher erläutert.
Fig. 1 ist ein Fließschema, in dem das erfindungsgemäße Verfahren erläutert ist, wobei die verschiedenen Verfahrenskomponenten mehr oder minder schematisch dargestellt sind.
Fig. 2 ist ein Fließschema, in dem eine zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens erläutert wird.
509884/0934
2631
Das erfindungsgemäße Verfahren kann für die Behandlung von irgendwelchem fluiden Material, das Ammoniakstickstoff enthält
und an das Bakterien gewöhnt werden können, verwendet werden. Es ist jedoch besonders für die Nitrifikation in
Anlagen für die sekundäre Abfallwasserbehandlung geeignet. Für die vollständige Nitrifikation von Abfallwasser kann
das Verfahren ebenfalls bei überbeladenen bekannten Sickerfiltrationsanlagen oder bei Aktivschlammbehandlungsanlagen
verwendet werden, wo BOD entfernt wird, wo aber die Nitrifikation erforderlich wird, insbesondere wenn das verfügbare
Land begrenzt ist,- Es besitzt die weitreichenden Fähigkeiten, überbeladene Behandlungssysteme zu vergrößern.
Für die meisten praktischen Anwendungen wird das Abfallwasser, das behandelt werden soll, mindestens das Äquivalent von
ungefähr 10 mg/1 Ammoniakstickstoff enthalten. Das Verfahren
kann ebenfalls verwendet werden, um Abfallwasser zu behandeln, wenn es weniger als diese Menge enthält.
In dem als Ausgangsmaterial verwendeten Abfallwasser muß ausreichend
Sauerstoff vorhanden sein, um die stöchiometrische Menge für die Oxidation des Ammoniaks, der entfernt werden
soll, zu liefern. Reiner Sauerstoff oder ein Sauerstoff enthaltendes Gas wie Luft können in das Beschickungsmaterial
eingespritzt werden, bevorzugt bevor das Beschickungsmaterial in die Wirbelschicht eintritt. Gewünschtenfalls kann der
Sauerstoff in die Wirbelschicht oder sowohl in das Beschikkungsmaterial als auch in die Schicht eingespritzt werden.
Um die Leistungsfähigkeit des SauerstoffÜbergangs zu erhöhen,
können die aus der Wirbelschicht abströmenden Gase in das Abfallwasser rezyklisiert werden oder das Abfallwasser kann
rezyklisiert werden, um eine größere Sauerstoffadsorption
zu ergeben bzw. um diese zu verstärken.
509884/0934
Bei einer beispielhaften Ausführungsform des Verfahrens wird
Abfallwasser durch eine AufwärtsstromwirbeIschicht erfindungsgemä0
in Anwesenheit geeigneter Mikroorganismus geleitet, die Ammoniakstickstoff in oxidierte Stickstofformen einschließlich
Nitrit- und/oder Nitratstickstoff und zellulares Material überführen. Die allgemeine Gleichung für diese biologische
Erscheinung kann folgendermaßen dargestellt werden: CO2 + NH, + O2 + Mikroorganismen->
NO2 und/oder NO, + H2O + Mikroorganismen. v
Ausreichend Sauerstoff muß vorhanden sein, damit dem stöchiometrisehen
Minimum im Hinblick auf die Mengen an Ammoniak, die in dem Abfallwasser vorhanden sind, Genüge getan wird.
Im allgemeinen sind von ungefähr 3,0 bis ungefähr 5,0 mg an gelöstem Sauerstoff für jedes mg an oxidiertem Ammoniak
erforderlich. Geringere Mengen können verwendet werden, jedoch wird das Verfahren im allgemeinen weniger wirtschaftlich.
Wenn größere Mengen verwendet werden, dann steht ein Überschuß an Sauerstoff zur Verfügung, der für die Durchführung
des Verfahrens nicht erforderlich ist. Bei bestimmten Fällen wird es nicht möglich sein, den Ammoniakstickstoff
in dem Abfallwasser genau zu bestimmen. Als praktisches Maß ist es daher bevorzugt, das Abfallwasser, soweit
wie es praktikabel ist, mit gelöstem Sauerstoff zu sättigen. Die Löslichkeit von reinem Sauerstoff beträgt ungefähr 40 mg
pro 1 bei atmosphärischen Bedingungen.
Um gelösten Sauerstoff zur Verfügung zu stellen in Mengen, die sich der Löslichkeit von reinem Sauerstoff nähern, wurde
gefunden, daß eine Fermentationsvorrichtung bzw. eine Bütte verwendet werden kann. Die Fermentationsvorrichtungsturbine
besitzt einen hohlen ringförmigen Schaft mit Schaufeln oder Turbinen am Ende des Schafts. Abfallwasser wird durch einen
Tank geleitet, in dem sich die Fermentationsvorrichtungs-
509884/0934
turbine befindet. Sauerstoff wird durch die zentrale Düse der Turbine geleitet und in eine Vielzahl von kleinen Bläschen
durch die Spinnschaufeln am unteren Teil des Turbinenschafts aufgeteilt. Es können auch andere bekannte Übertragungsvorrichtungen
verwendet werden.
Das Wirbelschichtsystem wird bevorzugt gebildet, indem man
das Abfallwasser durch eine senkrechte Säule leitet, die Mikroorganismen enthält, die an einem teilchenförmigen Trägermaterial
oder Substrat befestigt sind. Im allgemeinen werden die Träger mit Bakterien aus aeroben Verfahren angeimpft,
die so ausgebildet sind, daß sie sich mit Abfallwasser ernähren können. Für diesen Zweck sind besonders Nitrosomonas
und Nitrobacter, die in städtischen Abfallwässern natürlich vorkommen, geeignet.
Geeignete Trägermaterialien für die Fauna und Flora oder die Mikroorganismen sind natürliche oder künstliche Materialien
wie Kohle, vulkanische Schlacken, Glas- oder Kunststoffperlen, Sand, Aluminium, Granat und Aktivkohleteilchen. Die
Größe der gewählten Teilchen ist eine Funktion sowohl des spezifischen Gewichts als auch des Oberflächenbereiches. Für
die meisten Zwecke besitzen die Trägermaterialteilchen einen Durchmesser zwischen ungefähr 0,2 und ungefähr 3 mm. Bei
der obigen Diskussion wird angenommen, daß kugelförmige Teilchen vorliegen, aber in den meisten Fällen sind die Teilchen
nicht kugelförmig. Am meisten bevorzugt besitzen die Teilchen eine einheitliche Größe. Die oben erwähnten Schichtträgermaterialien
sind Beispiele für bevorzugte Substrate. Es können jedoch selbstverständlich auch andere Materialien,
die gegenüber Bakterien nicht toxisch sind, natürlichen oder synthetischen Ursprungs verwendet werden.
509884/0934
Es wurde gefunden, daß wesentliche Mengen von Ammoniak aerob in einer Fraktion einer Schicht nitrifiziert werden können,
manchmal in den ersten dm, die benachbart zu der Einflußstelle für das Beschickungsmaterial sind. Dementsprechend
kann es ausreichen, aerobe Bedingungen für nur einen Teil der Schichthöhe zu schaffen. Ähnliche Ergebnisse werden bei
der aeroben Entfernung von BOD erhalten. Es fällt in den Rahmen der vorliegenden Erfindung, das Verfahren auf diese
Weise durchzuführen.
Für eine verbesserte Ammoniakentfernung enthalten die Schichtteilchen
bevorzugt eine dünne Bakterienschicht, die darauf aufgeimpft ist. Bevorzugt werden die Schichtteilchen zuerst
mit den Impfbakterien, wie sie im Abfall vorhanden sind,
kultiviert.Animpfen erfolgt extern oder bevorzugt innerhalb
der Wirbelschichtsäule. Zu diesem Zweck werden die Trägerteilchen in die Säule eingeleitet und anschließend wird das
Abfallwasser, das behandelt werden soll, durch die Säule geleitet. Es wurde gefunden, daß das Impfen verstärkt wird,
indem man den gesamten Strom oder einen Teil davon rezyklisiert, den pH-Wert, die Konzentration an NH, und die Alkalinität
reguliert. Impfbakterien oder Bakterien, die natürlich in dem Abfall vorhanden sind, wachsen schnell um die Schichtteilchen
und passen sich dem System an. Das spezifische Gewicht der angeimpften Teilchen liegt bevorzugt nicht unter
1,1 und bevorzugt beträgt es mindestens ungefähr 1,2 um sicherzustellen, daß diese Teilchen nicht aus dem System während
des Betriebs der Wirbelschicht weggetragen werden.
Als Verfahrensbeispiel wird das Abfallwasser,, sofern erforderlich
auf geeignete Weise oxygeniert ist, in eine vertikale zylindrische Säule durch einen Verteilungskopf im unteren
Teil der Säule eingeleitet. Ein geeigneter Verteilungs-
509884/093
2 ίΤ3 1 1 1 O
kopf besitzt eine Reihe von einander entfernt angebrachten Einlaßöffnungen, die die Strömung des Abfallwassers durch die
Säule regulieren. Selbstverständlich kann eine große Auswahl von üblichen Verteilungskopfsystemen ebenfalls verwendet
werden.
Der Druck des Abfallwasserzustroms an der Stelle der Wirbelschichtbildung
variiert abhängig von vielen Faktoren, wie der Menge der Schichtteilchen, deren spezifischem Gewicht
und dem Grad der Druckerzeugung in der Säule. Für die vertikalen Wirbelschichtsäulensysteme wird das oxygenierte Beschikkungsmaterial
in die Säule in einer Geschwindigkeit eingepumpt, die ausreicht, um die angeimpften Teilchen in Wirbelschichtzustand,
wie zuvor angegeben, zu halten.
Wenn das Abfallwasser hochkonzentrierte Abfälle, Mikroorganismen oder okkludierte Feststoffe enthält, kann es wünschenswert
sein, den Sauerstoff mit einem Druck, der über atmosphärischem Druck liegt, einzuspritzen. Bei erhöhtem Druck
werden größere Mengen an Sauerstoff in dem Abfallwasser gelöst, um die erhöhten stöchiometrischen Erfordernisse zu
erfüllen. Beispielsweise können Mengen, die so hoch sind, wie ungefähr 150 mg Sauerstoff pro Liter Abfallwasser und
mehr, dem Beschickungsmaterial bei überatmosphärischen Drukken
zugeführt werden.
Im allgemeinen reicht die Strömungsgeschwindigkeit in der Säule aus, um erfindungsgemäß eine Wirbelschicht zu bilden.
Abhängig unter anderen Faktoren von der Größe und dem spezifischen Gewicht der Schichtteilchen beträgt die Strömungsgeschwindigkeit
im allgemeinen mindestens ungefähr 22,7 l/min
509884/0934
2b 31110
pro 0,09 m Schicht (6 gallons per minute per square foot). Durch Einstellung des spezifischen Gewichts der Schichtteilchen
und durch Verwendung von dichteren Schichtteilchen und ähnlichem kann das Verfahren mit sehr hohen Strömungsgeschwindigkeiten
durchgeführt werden, möglicherweise sogar in der
ρ Größenordnung von Tausenden von Litern pro Minute pro m Schicht. Technisch ist es wünschenswert, Strömungsgeschwin-
2 digkeiten zu verwenden, die sich ca. 380 1 pro min pro 0,1 m (100 gallons per minute per square foot) Schicht nähern. Wirbelschichten,
die nach den erfindungsgemäßen Grundprinzipien arbeiten, wurden mit Erfolg bei Strömungsgeschwindigkeiten
von ungefähr 95 1 pro min pro 0,1 m (25 gallons per minute
per square foot) Schicht betrieben und Verfahresdurchführungen mit höheren Geschwindigkeiten sind ebenfalls auf diesem
technischen Gebiet möglich.
Es wurde gefunden, daß verbesserte Ergebnisse erhalten werden und dementsprechend ist dies bevorzugt, wenn die Strömungsgeschwindigkeiten
in der Säule von ungefähr 23 bis ungefähr
151 1 pro min pro 0,1 m (6 to about 40 gallons per minute per square foot) an natürlicher oder künstlicher Schicht betragen.
Noch verbesserte Ergebnisse werden erhalten, wenn die Strömungsgeschwindigkeit
ungefähr 30 1 bis ungefähr 95 1 pro min pro 0,1 m (8 to about 25 gallons per minute per square foot)
Schicht beträgt. Abhängig von den spezifischen ausgewählten Strömungsgeschwindigkeiten können die tatsächlichen Einbehaltezeiten
in der Säule für ein Abfallwasservolumen so gering wie ungefähr 2 bis ungefähr 5 Minuten sein. Im allgemeinen
beträgt die Einbehaltezeit innerhalb der Säule unter ungefähr 30 Minuten und häufiger unter 15 Minuten bis zu
einer Schichthöhe von ungefähr 3f6 m (12 feet), aber die
509884/0934
tatsächliche Einbehaltezeit ist eine Funktion der Größe des Reaktors. Die Strömungsgeschwindigkeit wird bevorzugt so eingestellt,
daß sie die Größe und das spezifische Gewicht der Impfteilchen kompensiert.
Für eine gegebene Schicht kann die Strömungsgeschwindigkeit erhöht werden, um das Volumen des Abfallwassers, das behandelt
werden soll, zu erhöhen und dabei die spezifische Schicht an Mikroorganismen, die an den Teilchen befestigt sind, in ihrer
Höhe zu nehmen. Um die Neigung der Schicht, bei höheren Strömungsgeschwindigkeiten
eine größere Höhe anzunehmen, auszugleichen, ist es wünschenswert, zusätzliche Schichtteilchen
zu verwenden oder Schichtteilchen mit einem größeren spezifischen Gewicht zu verwenden.
Wenn das Abfallwasser in die Säule eingepumpt wird, kann eine Stelle unmittelbar über dem Verteilungskopf frei von angeimpften
Teilchen sein, obgleich Schichtteilchen mit ausreichendem Wachstum verbleiben können. Diese Erscheinung
wird ebenfalls während der Anfangsimpfzeiten der Schicht beobachtet, verschwindet aber, wenn das Animpfen der Trägerteilchen
fortschreitet. Die Grenzflächenhöhe (die Höhe von dem Verteilungskopf zu dem Boden der angeimpften Wirbelschicht
in einer vertikalen Säule) ist eine Funktion der Strömungsgeschwindigkeit der Säule, der Temperatur, des spezifischen
Gewichts der Schichtteilchen und der Zeitlänge der Animpfzeit wie auch der Art des Verteilungskopfes. In der
Praxis besitzt diese Erscheinung eine minimale Wirkung sofern überhaupt eine Wirkung auf die Leistungsfähigkeit
der Säule. Im allgemeinen nehmen die Grenzflächenhöhen zu, wenn die Strömungsgeschwindigkeiten erhöht werden und umgekehrt
nehmen die Strömungsgeschwindigkeiten ab, wenn die Grenzflächenhöhe vermindert wird.
509884/0934
Im allgemeinen ist es nicht erforderlich, den pH-Wert des
Wirbelschichtsystems von außen her einzustellen. Sofern dies
erforderlich 1st, kam er so eingestellt werden, daß er in den Bereich von ungefähr 5,5 bis 9,5 fällt. Die besten Ergebnisse
werden bei einem pH-Wert von ungefähr 6,0 bis 9,0 erhalten. Die Innentemperatur der Wirbelschicht sollte ausreichen, so
daß eine Bakterienaktivität ermöglicht wird. Zu diesem Zweck beträgt die Schichttemperatur von ungefähr 5 bis ungefähr 45°C.
Die Temperatur wird in Abhängigkeit von dem einströmenden Abfallwasser variieren und dementsprechend sind Umgebungsbetriebstemperaturen in der Größenordnung von ungefähr 8 bis
ungefähr 30°C die nominellen Schichttemperaturen und diese
Temperaturen sind vollständig zufriedenstellend.
Wenn die Ammoniakoxidationsreaktion in der Wirbelschicht
fortschreitet, wachsen die Bakterien auf der Oberfläche der Trägerteilchen. Sofern keine Kontrolle stattfindet, bilden
die SchichtteitLchen nach einiger Zeit eine dicke Schicht und
expandieren sich in solchem Ausmaß in Agglomerate und/oder
gelartige Massen. Sollte dies auftreten, dann ist der Oberflächenbereich pro Binheitsreaktorvolumen, der für die
biologische Reaktion zur Verfügung steht, stark vermindert; die Leistungsfähigkeit des Verfahrens wird dementsprechend
vermindert. Außerdem können die Teilchen aus der Wirbelschicht
weggetragen werden, wenn sich ihr spezifisches Gewicht vermindert.
Außerdem können sie in Gasblasen eingeschlossen werden
oder von Gasblasen angezogen werden von Sauerstoffblasen
aus einer Infektionsquelle. Die Gasblasen vermindern das
spezifische G@td.cht der Teilchen und tragen sie aus der Schicht
in den oberen feil der SMüle, wo sie als unerwünschte Flocken
gesammelt werden können und/oder das System verlassen können.
80 9084/093
Um diese Schwierigkeiten zu beseitigen, wird ein überschüssiges Bakterienwachstum bevorzugt mechanisch aus den Teilchen
entfernt, obgleich chemische und biologische Maßnahmen oder Kombinationen davon verwendet werden können, um die mechanische
Entfernung zu ergänzen. Ein ausreichendes Wachstum in Form einer dünnen Schicht von Bakterien muß auf den Teilchen
verbleiben, um die Leistungsfähigkeit des Verfahrens sicherzustellen. Die Entfernung des gesamten Wachstums, die in
der Literatur vogeschlagen wurde für aufstromexpandierte
Schichtverfahren, die zur Behandlung von Abfallwasser verwendet werden, um Kohle durch Adsorption zu entfernen, zerstört
die Leistungsfähigkeit des erfindungsgemäßen Verfahrens. Bei einer Ausführungsform wird das Wachstum reguliert,
indem man vorbestimmte Mengen an Schichtteilchen aus der Säule durch eine Auslaßöffnung, die mit einem Ventil reguliert
wird, entfernt und die Teilchen mechanisch bewegt und abreibt. Diese Verfahrensstufe kann in einem getrennten Abreibekessel
durchgeführt werden, wobei man eine Mischvorrichtung verwendet, die ähnlich gebaut ist, wie eine Warin-Mischvorrichtung
mit einem rotierenden Rakelmesser. Die abgeriebenen Teilchen werden dann in den unteren Teil der Wirbelschicht
zurückgeführt. Alternativ können die Teilchen in dem Abreibekessel der Einwirkung komprimierten Luft oder Wasserrieselungen
unterworfen werden, um überschüssige Mikroorganismen zu entfernen. Andere geeignete Rührmechanismen und Vorrichtungen
sind dem Fachmann geläufig. Nach der Behandlung werden die abgeriebenen Teilchen gemessen und in eine Wirbelschicht
am unteren Teil durch eine geeignete Einlaßöffnung gegeben. Die Entnahme der abgemessenen Menge an Schichtteilchen,
ihre Säuberung und ihre Rezyklisierung in das Verfahren kann durchgeführt werden, ohne daß die Kontinuität
des Verfahrens irgendwie gestört wird.
509884/0934
Als Beispiel wird eine zweite Ausführungsform näher erläutert. Bei dieser zweiten Ausführungsform werden die Schichtteilchen
mit dem Abstrom aus der Säule in einen Absetztank geleitet, von wo sie in den Boden der Säule zurückgepumpt
werden. Die Trennung von überschüssigem zellularem Materialwachstum
von dem teilchenförmigen Trägermaterial erfolgt mit einer Pumpe. In Fig. 1 ist dieses Verfahren näher erläutert.
Abfallwasser und Luft oder Sauerstoff werden in die Wirbelschichtsäule 10 durch eine Einlaßöffnung 11 eingepumpt,
um darin behandelt zu werden. Das behandelte Abfallwasser, das Schichtteilchen enthält, wird bei 12 aus der
Wirbelschichtsäule 10 in einem Absetztank 14 entnommen. Die Trennung des behandelten Abfallwassers oder des Abströme 16
und der Schichtteilchen 18 findet in dem Absetztank statt. Die abgetrennten Schichtteilchen werden dann zurück in die
Wirbelschichtsäule, wie bei 20 angegeben, zurückgepumpt. Die Trennung des Wachstums von den Trägermaterialteilchen erfolgt
durch Abreiben in einer Pumpe 22. Wenn die Mischung aus abgeriebenem Trägermaterial und dem Wachstum oder dem überschüssigen
zellularen Material zurück in die Säule 10 gepumpt wird, verbleiben die Trägerteilchen in der Säule, wohingegen überschüssiges
zellulares Material durch das System zu dem Abstrom 16 getragen wird.
Bei einer dritten und mehr bevorzugten Ausführungsform werden die Teilchen in situ behandelt, um überschüssiges Bakterienwachstum
von ihren Außenoberflächen zu entfernen. Es wurde gefunden, daß überschüssiges Bakterienwachstum leicht
aus Flocken, Agglomeraten und/oder Schichtteilchen am oberen Teil (oder der Abstromseite) der Schicht entfernt werden
kann, indem man eine scharfe rotierende Klinge oder eine flexible Rühreinrichtung verwendet. Diese Mechanismen
scheren die Bakterien von den Trägerteilchen ab und dadurch wird überschüssiges Wachstum entfernt. Der Rührer ermöglicht
509884/0934
eine kontinuierliche Kontrolle der Höhe der Wirbelschicht. Ander mechanische Mischvorrichtungen, Ultraschallvorrichtungen,
Ablenkplatten und andere Oberflächen des Abriebtyps oder selbst Wasser oder komprimierte Luftströme, die aufwärts
und seitwärts gegen die Säulenwände gerichtet sind und Wirbelströme erzeugen und ähnlichen, wie auch andere geeignete
bekannte Rühreinrichtungen können innerhalb der Säule verwendet werden.
Wenn die Bakterien ansatzweise abgerieben werden, um das Wachstum zu regulieren, wurde gefunden, daß ein ausreichendes
Wachstum entfernt wird, wenn die Höhe der Wirbelschicht nach der Behandlung in der Größenordnung von ungefähr 10 bis 25 %$
bezogen auf die ursprüngliche expandierte Länge bei der gleichen Strömungsgeschwindigkeit, vermindert wird. Bei wesentlich
höheren oder stark verminderten Strömungsgeschwindigkeiten kann die Höhe etwas über oder unter dem zuvor angegebenen
Bereich liegen. Zur Entfernung von überschüssigem Wachstum in situ unter Verwendung von beispielsweise einem Luftreinigungsverfahren
kann die Strömungsgeschwindigkeit der Säule auf ungefähr 1/3 der üblichen Strömung vermindert werden.
(Die Verminderung hängt von den Strömungsgeschwindigkeiten bei dem Verfahren ab.) Die Schicht wird sich in einer
neuen niedrigeren Höhe absetzen. Luft wird in die Schicht injiziert, um einen Abrieb zu verursachen. Während und unmittelbar
nach diesem Abrieb wird das entfernte Wachstum aus dem Reaktor entnommen und aus dem System entfernt. Anschließend
kann die Strömungsgeschwindigkeit auf ihren normalen Geschwindigkeitswert erhöht werden.
Abhängig von der Art des Abfallwassers und der Konzentration der Verunreinigungen kann es nützlich sein, mehr als eine
Säule in Reihen verbunden zu verwenden. Es wurde gefunden, daß es in vielen Fällen praktisch ist, den Abstrom von der
ersten Säule als Zustrombeschickungsmaterial für eine zweite
509884/0934
Säule zu verwenden. Dementsprechend ergibt eine Vielzahl von Säulensystemen verbesserte Ergebnisse bei Behandlung von
industriellem, städtischem und anderem Abfallwasser. Bei einem Zweisäulensystem wird der Ammoniakstickstoff weiter
oxidiert, indem man den Abstrom von der ersten Säule in eine zweite Säule als einzigen Zustrom leitet oder zusammen mit
frischem Abfall. Während des Ingangsetzens der Säule wurde gefunden, daß es in vielen Fällen sinnvoll ist, mindestens
einen Teil des behandelten Abstroms in die Säule zu rezyklisieren, um ein Anfangswachstum von Bakterien auf den Schichtträgerteilchen
in situ zu aktivieren.
In Fig. 2 ist eine etwas bevorzugtere Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Verfahrens dargestellt. Abfallwasser wird durch eine Einlaßröhre 23, ein Ventil 24 und eine Einlaßöffnung
25 in den unteren Teil einer zylindrischen Säule durch einen Verteilungskopf 28 im unteren Teil der Säule
eingeleitet. Mikroorganismen oder mit Fauna und Flora beimpfte Schichtteilchen werden durch den Durchgang des Abfallwassers
durch die Säule aufgewirbelt und bilden eine Wirbelschicht 30. Die Grenzflächenhöhe der Wirbelschicht wird bei
32 angezeigt, wodurch eine Kammer 33 darüber in der Säule gebildet wird. Behandeltes Abfallwasser oder der Abstrom werden
aus der Säule nach dem Durchgang durch die Wirbelschicht und der Kammer 33 bei 34 entnommen. Der Abstrom kann dann
durch eine Äbstromreinigungsvorrichtung 35, wie einen Absetztank, geleitet werden oder mit Ausflockungsmitteln und ähnlichem,
sofern erforderlich, behandelt werden. Ausgewählte Teile des Abstroms werden Je nach Bedarf über das Leitungsrohr
36, das eine Pumpe 37 enthält, zu der Zuflußabfallwasser-EinlaßSffnung
25 rezyklisiert. Dies dient den folgenden Zwecken: 1) um das Wachstum der Fauna und Flora oder der
Mikroorganismen auf den Trägerteilchen während des Animpfens
509884/0934
zu aktivieren, 2) um eine einheitliche Strömung aufrecht zu erhalten, wenn die Einlaßströmung abnimmt, und 3) um die
Konzentration an Ammoniak in der Schicht zu verdünnen, um gegebenenfalls eine einheitliche Konzentration des Abfallwassers
sicherzustellen, 4) um dem Abfallwasser mehr Sauerstoff zuzuführen, 5) um eine zusätzliche Entfernung von
Ammoniak, das in dem Abstrom verbleibt, zu gewährleisten.
Sauerstoff wird durch eine Einlaßleitung 38 in das Ventil in eine Mischkammer 41 und dann in die Abfallwasser-Einlaßöffnung
25 abgemessen in ausreichender Menge, so daß für die biologische Reaktion, d. h. die Oxidation von Ammoniak,
genügend zur Verfügung steht. Das Abmessen von ausreichenden Sauerstoffmengen kann automatisch erfolgen, indem man
ein bekanntes Oxygenierungssystem wie das UNOX-Verfahren der
Union Carbide, Inc. verwendet. In einigen Anlagen wird zusätzlich zu dem Sauerstoff, der durch die Einlaßöffnung 38
eingeleitet wird oder als Alternative dazu Sauerstoff durch die Einlaßleitung 42, das Ventil 44 und die Einlaßöffnung 46,
direkt in die Wirbelschicht abgemessen. Um die Auflösung von relativ großen Sauerstoffmengen in dem Abfallwasser zu erleichtern,
kann das System mit mehreren Atmosphären Druck unter Druck gesetzt werden. Zusätzlich kann Abstromgas, sofern
vorhanden, rezyklisiert werden. Man kann Vorkehrungen treffen, um Sauerstoff entsprechend dem Output des Sauerstoffanalysengerätes
(das nicht gezeigt wird), das sich innerhalb der Schicht befindet, in die AbStromleitung abzumessen
oder benachbart zu dem Beschickungsmaterial, sofern dies gewünscht wird.
Während der Behandlung wird das Bakterienwachstum auf den Teilchen als Funktion der Schichtexpansion mit einer üblichen
optischen Vorrichtung oder einer anderen Art von Sensoren zu Feststoffen 48 verfolgt. Wenn die Schichtexpansion
eine vorbestimmte Höhe erreicht, wodurch die Sensorvorrichtung aktiviert wird, werden die Schichtteilchen durch Abrieb
509884/0934
oder ähnliche Maßnahmen regeneriert, um überschüssiges Wachstum
zu entfernen. Eine mechanische Rührvorrichtung 50 ist bevorzugt am oberen Teil der Säule angebracht, um überschüssiges
Wachstum an zellularem Material zu entfernen. Der Rührer liegt in Form einer rotierenden scharfen Klinge vor oder besteht
aus einem flexiblen synthetischen Polymerenmaterial bestimmter Länge aus Polyäthylenschlauch, je wie es gewünscht
wird.
In einigen Anlagen ist es wünschenswert, am oberen Ende der Wirbelschichtsäule"einen aufwärts-auswärts gerichteten konischen
Teil zu verwenden, um die Aufwärtsströmungsgeschwindigkeit zu vermindern und um zusätzlich zu anderen wünschenswerten
Merkmalen zu verhindern, daß Schichtteilchen in dem Abstrom weggetragen werden. Diese Maßnahme dient auch teilweise
dazu, um das Wachstum auf den Schichtteilchen zu regulieren.
In einigen Anlagen kann das erfindungsgemäße Verfahren verwendet werden, um nitrifiziertes Beschickungsmaterial zu schaffen
oder es kann zusammen mit dem Kohlenstoff-Denitrifikationsverfahren verwendet werden, wie es in der schwebenden Patentanmeldung
"Abfallbehandlungsvorrichtung und Verfahren" beschrieben
wird. Das erfindungsgemäße Verfahren kann ebenfalls verwendet werden, um Beschickungsmaterial für das
Denitrifikationsverfahren zu schaffen, das in der US-Patentanmeldung
Serial Nr. 264 346, eingereicht am 19. Juni 1972, beschrieben wird.
Bei einigen Anlagen ist es ebenfalls möglich, eine Vielzahl von Stufen in einer einzigen Wirbelschichtsäule zu verwenden.
Die erste oder unterste Stufe der Säule wird in solchem Zustand gehalten, daß BOD aerob entfernt wird. Die zweite Stufe
509884/0934
der Säule wird in solchem Zustand gehalten, daß BOD aerob
entfernt wird. Die dritte Stufe wird in solchem Zustand gehalten, daß eine Nitrifikation der Abfallprodukte stattfindet und die vierte Stufe wird in solchem Zustand gehalten, daß eine Denitrifikation der Abfallprodukte stattfindet. Es können weiter verschiedene Rezyklisierungsvorrichtungen verwendet werden, um mindestens einen Teil der Produkte durch eine oder mehrere Stufen zu rezyklisieren. Alle oder einige der zuvor beschriebenen Stufen können in einer einzigen Wirbelschichtsäule verwendet werden. Es ist möglich, mehr als eines der oben beschriebenen Verfahren gleichzeitig in einer einzigen Stufe eines mehrfachen Systems durchzuführen. Gewünschtenfalls können die zuvor angegebenen Reihenfolgen der Stufen ebenfalls variiert werden.
entfernt wird. Die dritte Stufe wird in solchem Zustand gehalten, daß eine Nitrifikation der Abfallprodukte stattfindet und die vierte Stufe wird in solchem Zustand gehalten, daß eine Denitrifikation der Abfallprodukte stattfindet. Es können weiter verschiedene Rezyklisierungsvorrichtungen verwendet werden, um mindestens einen Teil der Produkte durch eine oder mehrere Stufen zu rezyklisieren. Alle oder einige der zuvor beschriebenen Stufen können in einer einzigen Wirbelschichtsäule verwendet werden. Es ist möglich, mehr als eines der oben beschriebenen Verfahren gleichzeitig in einer einzigen Stufe eines mehrfachen Systems durchzuführen. Gewünschtenfalls können die zuvor angegebenen Reihenfolgen der Stufen ebenfalls variiert werden.
Das folgende Beispiel erläutert das erfindungsgemäße Verfahren.
Um das Verfahren zu erläutern, wird eine Reihe von Versuchen, die im folgenden angegeben werden, durchgeführt, wobei man
eine 3,6 m hohe Plexiglassäule mit einem Durchmesser von
7,6 cm (12 foot bzw. 3 inch) verwendet. Sand aus Siliciumdioxid mit einer Größe von ungefähr 0,4 bis 0,8 mm wurde
verwendet, um die nitrifizierenden Organismen darauf zu züchten. Synthetisches Abfallwasser wurde in den Boden der Säule geleitet und am Kopf entnommen. Der synthetische Abfall enthielt Leitungswasser, zu dem man Ammoniak und Bicarbonat
als Hauptbestandteile und Phosphor in geringerer Menge zugegeben hatte. Während der Versuchszeit beträgt die Höhe
der Wirbelschicht ungefähr 1,65 m (5,5 feet), die Einflußströmung beträgt 1800 ml/min und die Temperatur beträgt im Durchschnitt 210C.
7,6 cm (12 foot bzw. 3 inch) verwendet. Sand aus Siliciumdioxid mit einer Größe von ungefähr 0,4 bis 0,8 mm wurde
verwendet, um die nitrifizierenden Organismen darauf zu züchten. Synthetisches Abfallwasser wurde in den Boden der Säule geleitet und am Kopf entnommen. Der synthetische Abfall enthielt Leitungswasser, zu dem man Ammoniak und Bicarbonat
als Hauptbestandteile und Phosphor in geringerer Menge zugegeben hatte. Während der Versuchszeit beträgt die Höhe
der Wirbelschicht ungefähr 1,65 m (5,5 feet), die Einflußströmung beträgt 1800 ml/min und die Temperatur beträgt im Durchschnitt 210C.
509884/0934
2 S3 | Nitrifizierungs-Versuchsergebnisse | A+ | pH | A | 6 | Nitrat-N | A | 1110 | A | |
Gelöstes O0 | 0,3 | Z | 6, | 3 | Z | 4,2 | 4,4 | |||
Z+ | 0,4 | 7,1 | 6, | 0 | 1,6 | 4,1 | Nitrit-N | 4,3 | ||
Versuch | 8,4 | 0,6 | 7,6 | 7, | 0 | 1,6 | 3,3 | Z | 3,9 | |
1 | 8,1 | 0,7 | 8,0 | 7, | 6 | 0,7 | 2,6 | 1,7 | 3,2 | |
2 | 8,2 | 0,5 | 7,6 | 6, | 1 | 0,7 | 3,6 | 0,2 | 4,3 | |
3 | 8,6 | 0,8 | 7,4 | 7, | 1 | 1,8 | 5,8 | 0,8 | 6,4 | |
4 | 8,6 | 0^5 | 8,1 | £* | 8 | 1,8 | 1x1 | 0,8 | 0,1 | |
5 | 9,8 | 0,5 | 1Λ | 6, | 0,6 | 4,2 | 0,7 | 3,8 | ||
6 | 8.5 | Abstrom | 7,6 | 1,3 | 0,6' | |||||
7 | 8,7 | 0,1 | ||||||||
Durch schnitt |
Z = Zustrom: A = | 0,7 | ||||||||
Bei einer Strömungsgeschwindigkeit von 36,8 1 pro min pro 0,09 m (9,7 gallons per minute per square foot) beträgt die
Einbehaltezeit bzw. Verweilzeit in einer 1,65 m Wirbelschicht (5,5 foot) weniger als 5 Minuten. Es ist leicht erkennbar, daß
der Sauerstoff das Verfahren begrenzt, da nur 0,5 mg/1 in dem Abstrom zurückbleiben, und wenn reiner Op verwendet worden
wäre, hätte mehr Ammoniak nitrifiziert werden können. Während der Versuchszeit wurde nur die Hälfte oder weniger der Säule
angeimpft und bei einer vollständig angeimpften Säule hätte eine größere Nitrifikation erwartet werden können. In der Tat
wurden 6 mg/1 NO2-N + NO^-N in dieser kurzen Zeitperiode gebildet,
welches wirklich beachtlich ist im Hinblick auf die langen Verweilzeiten, die üblicherweise bei den bekannten Verfahren
erforderlich sind.
509884/0934
Claims (23)
- 2b31 1Patentansprüchej 1 .j Biologisches Verfahren zur Entfernung von Ammoniakstickstoff aus Abfallwasser, dadurch gekennzeichnet, daß maneine Wirbelschicht aus Mikroorganismen, die an einem festen teilchenförmigen Trägermaterial befestigt sind, schafft,kontinuierlich Abfallwasser, das behandelt werden soll, durch die Wirbelschicht leitet,Sauerstoff zu der Wirbelschicht zufügt,das Abfallwasser in der Wirbelschicht während einer ausreichenden Zeit hält, während man die Wirbelschicht bei einer ausreichenden Temperatur hält und während man die Wirbelschicht unter aeroben Bedingungen hält, um im wesentlichen den gesamten Ammoniakstickstoff, der aus dem Abfallwasser entfernt werden soll, biologisch in oxidierte Formen des Stickstoffs, Wasser und zellulares Material überführt, unddie oxidierten Formen des Stickstoffs und das Wasser aus der Wirbelschicht kontinuierlich entfernt,und überschüssiges zellulares Material von dem teilchenförmigen Träger entfernt.
- 2. Biologisches Verfahren zur Entfernung von Ammoniakstickstoff aus Abfallwasser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß überschüssiges zellulares Material von dem teilchenförmigen Träger in dem Abstromteil der Wirbelschicht durch Rotation einer scharfen Klinge oder eines flexiblen Rührers entfernt wird.509884/09342b31110
- 3. Biologisches Verfahren zur Entfernung von Ammoniakstickstoff aus Abfallwasser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der teilchenförmige Träger zuerst mit Impfbakterien extern von der Wirbelschicht kultiviert wird, um die Mikroorganismen zu bilden.
- 4. Biologisches Verfahren zur Entfernung von Ammoniakstickstoff aus Abfallwasser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der teilchenförmige Träger zuerst mit Impfbakterien innerhalb der Wirbelschicht kultiviert wird, um die Mikroorganismen zu bilden.
- 5. Biologisches Verfahren zur Entfernung von Ammoniakstickstoff aus Abfallwasser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß mindestens ein Teil des Abfallwassers durch die Wirbelschicht rezyklisiert wird.
- 6. Biologisches Verfahren zur Entfernung von Ammoniakstickstoff aus Abfallwasser nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß Sauerstoff zu dem Teil, der rezyklisiert wird, zugegeben wird.
- 7. Biologisches Verfahren zur Entfernung von Ammoniakstickstoff aus Abfallwasser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Abfallwasser, das behandelt werden soll, nacheinander durch eine Reihe von Wirbelschichten geleitet wird und daß das Abfallwasser in jeder der Schichten entsprechend den Stufen von Anspruch 1 biologisch behandelt wird.
- 8. Biologisches Verfahren zur Entfernung von Ammoniakstickstoff aus Abfallwasser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das Abfallwasser, das behandelt wird, mindestens ungefähr 10 mg Ammoniakstickstoff pro Liter ent-509884/09342 S 3 1 1 1 Ohält und daß die Strömungsgeschwindigkeit des Abfallwassers durch die Wirbelschicht aufwärts mindestens ungefähr 22,7 1 pro min pro 0,09 m (6 gallons per minute per square foot) Wirbelschicht beträgt und daß die Einbehaltezeit des Abfallwassers in der Wirbelschicht unter 15 min bis zu einer Betthöhe von 3,6 m (12 feet) liegt und daß der Träger einen Teilchendurchmesser von ungefähr 0,2 bis ungefähr 3 mm und ein spezifisches Gewicht von mindestens ungefähr 1,1 besitzt.
- 9. Biologisches Verfahren für die Entfernung von Ammoniakstickstoff aus Abfallwasser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Abfallwasser mindestens bis zu ungefähr 10 mg Ammoniakstickstoff pro Liter enthält und daß die Strömungsgeschwindigkeit des Abfallwassers durch die Wirbelschicht aufwärts zwischen ungefähr 22,7 1 und ungefähr 151 1 pro min pro 0,09 m (6 and 40 gallons per minute per square foot) Wirbelschicht liegt und daß die Einbehaltezeit des Abfallwassers in der Wirbelschicht unter ungefähr 15 min bis zu einer Schichthöhe von ungefähr 3,6 m (12 feet) liegt, und daß der Träger einen Teilchendurchmesser von ungefähr 0,4 bis ungefähr 1,5 mm und ein spezifisches Gewicht von mindestens ungefähr 1,4 besitzt, und daß der pH-Wert der Wirbelschicht zwischen ungefähr 5,5 und ungefähr 9,5 liegt und daß die Temperatur der Wirbelschicht zwischen ungefähr 5 und ungefähr 450C liegt.
- 10. Biologisches Verfahren zur Entfernung von Ammoniakstickstoff aus Abfallwasser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als teilchenförmiger Träger Kohle, vulkanische Schlacke, Glas, Kunststoffperlen, Sand, Granat, Aktivkohle und/oder Aluminiumoxid verwendet wird.
- 11. Biologisches Verfahren zur Entfernung von Ammoniakstickstoff509884/09342 5 3 1 Ί 1 0aus Abfallwasser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Sauerstoff zu dem Zustromabfallwasser zugefügt wird, bevor es in die Wirbelschicht eintritt.
- 12. Biologisches Verfahren zur Entfernung von Ammoniakstickstoff aus Abfallwasser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sauerstoff direkt zu der Wirbelschicht zugegeben wird.
- 13. Biologisches Verfahren zur Entfernung von Ammoniakstickstoff aus Abfallwasser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sauerstoff gleichzeitig zu dem Zustromabfallwasser, bevor es in die Wirbelschicht eintritt, und direkt in die Wirbelschicht gegeben wird.
- 14. Biologisches Verfahren zur Entfernung von Ammoniakstickstoff aus Abfallwasser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß ungefähr 3,0 bis ungefähr 5,0 mg gelöster Sauerstoff für jedes mg Ammoniak, das aus dem Abfallwasser entfernt wird, zugegeben werden.
- 15. Biologisches Verfahren zur Entfernung von Ammoniakstickstoff aus Abfallwasser, dadurch gekennzeichnet , daß maneine Wirbelschicht aus Mikroorganismen, die an einem teilchenförmigen Trägermaterial befestigt sind, bildet,kontinuierlich Abfallwasser, das behandelt werden soll, durch die Wirbelschicht leitet,Sauerstoff zu der Wirbelschicht zugibt,das Abfallwasser in der Wirbelschicht während einer ausrei-503884/0934chenden Zeit hält, während die Wirbelschicht bei einer geeigneten Temperatur gehalten wird und während die Wirbelschicht unter aeroben Bedingungen gehalten wird, um im wesentlichen den gesamten Ammoniakstickstoff, der aus dem Abfallwasser entfernt werden soll, biologisch in oxidierte Formen des Stickstoffs, Wasser und zellulares Material zu überführen,kontinuierlich die oxidierten Formen des Stickstoffs und Wasser aus der Wirbelschicht entfernt, undaus der Wirbelschicht das behandelte Abfallwasser zusammen mit mindestens etwas teilchenförmigen Träger, der überschüssiges zellulares Material daran enthält, entfernt und in einen Absetztank leitet,das behandelte Abfallwasser zusammen mit dem teilchenförmigen Träger, der überschüssiges zellulares Material daran enthält, in dem Absetztank während einer Zeit hält, die ausreicht, daß sich der teilchenförmige Träger mit überschüssigem zellularem Material daran an dem Boden des Tanks absetzt,das so behandelte Abfallwasser aus dem oberen Teil des Absetztanke s entfernt,den teilchenförmigen Träger mit überschüssigem zellularem Material daran von dem Boden des Absetztanks entfernt und ihn durch Pumpeinrichtungen leitet, um eine Trennung von überschüssigem zellularem Material von dem teilchenförmigen Träger zu bewirken, unddie Mischung aus teilchenförmigem Träger und überschüssigem zellularem Material zurück in die Wirbelschicht leitet, um das so abgetrennte überschüssige zellulare Material mit dem Abfallwasser, das behandelt werden soll, zu vermischen.50988A/0934
- 16. Vorrichtung für die biologische Entfernung von Ammoniakstickstoff aus Abfallwasser, gekennzeichnet durch einen verlängerten, im wesentlichen vertikal angeordneten Behälter (26), einen Verteilerkopf (28), der in Richtung auf den Boden des Behälters angebracht ist, Einlaßeinrichtungen (23, 24, 25) für den Verteilerkopf (28), um Abfallwasser, das behandelt werden soll, aufzunehmen, eine Wirbelschicht (30) aus Mikroorganismen, die an einem festen teilchenförmigen Träger befestigt sind, der in dem Behälter (26) über dem Verteilerkopf (28) angebracht ist, Einrichtungen (38, 40, 41, 42, 44, 46), um Sauerstoff in die Wirbelschicht (30) einzuleiten, wobei die Wirbelschicht (30) so angeordnet ist, daß sie Abfallwasser von dem Verteilerkopf (28) aufnehmen kann und biologisch im wesentlichen den gesamten Ammoniakstickstoff, der aus dem Abfallwasser entfernt werden soll, in oxidierte Formen des Stickstoffs, Wasser und zellulares Material überführen kann, AusJ.aßeinrichtungen (34) für den Behälter (26), so daß kontinuierlich das behandelte Abfallwasser, die oxidierten Formen des Stickstoffs entnommen werden kann, und Einrichtungen (14; 50), um überschüssiges zellulares Material von dem teilchenförmigen Träger zu entfernen.
- 17. Vorrichtung für die biologische Entfernung von Ammoniakstickstoff aus Abfallwasser nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet , daß die Vorrichtung für die Entfernung von überschüssigem zellularem Material aus dem teilchenförmigen Träger ein mechanischer Rührer (50) 1st, der auf dem Behälter (26) angebracht ist und sich in den oberen Teil der Wirbelschicht erstreckt.
- 18. Verfahren für die biologische Entfernung von Ammoniakstickstoff aus Abfallwasser nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet , daß sie zusätzlich Fest-509884/0934- 33 - 2 b 3 1 1 1 Ostoffsensorvorrichtungen (48) enthält, um die Vorrichtungen für die Entfernung des überschüssigen zellularen Materials aus dem teilchenförmigen Träger zu betätigen, wenn die Wirbelschicht (30) eine vorbestimmte Höhe übersteigt.
- 19. Vorrichtung für die biologische Entfernung von Ammoniakstickstoff aus Abfallwasser nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet , daß sie zusätzlich Vorrichtungen (36, 37) enthält, um die Einlaßvorrichtungen (23, 24, 25) für den Verteilerkopf (28) mit den Auslaßvorrichtungen für'den Behälter (26) in fluider Strömungskommunikation zu verbinden und daß sie Ventilvorrichtungen enthält, um die Strömung in diesen Verbindungsvorrichtungen zu regulieren, und Pumpeneinrichtungen (37) enthält, um das behandelte Abfallwasser durch die Verbindungseinrichtungen zu rezyklisieren.
- 20. Vorrichtung für die biologische Entfernung von Ammoniakstickstoff nach Anspruch 16, dadurch gekennzeich net, daß der teilchenförmige Träger Kohle, vulkanische Schlacke, Glas, Plastikperlen, Granat, Aktivkohle und/oder Aluminiumoxid ist.
- 21. Vorrichtung für die biologische Entfernung von Ammoniakstickstoff aus Abfallwasser nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet , daß die Einrichtungen (38, 40, 41; 42, 44 46), um Sauerstoff in die Wirbelschicht (30) einzuführen, Rohreinrichtungen (46, 44,42) umfassen, um direkt Sauerstoff in die Wirbelschicht (30) einzuleiten.
- 22. Vorrichtung für die biologische Entfernung von Ammoniakstickstoff aus Abfallwasser, gekennzeichnet durch einen verlängerten, im wesentlichen vertikal ange-509884/0934Behälter (26) mit einem unteren Einlaß (25; 11) für die Aufnahme des Abfallwassers, das behandelt werden soll, eine Wirbelschicht (10; 30) aus Mikroorganismen, die an einem festen teilchenförmigen Träger, der sich in dem Behälter (26) befindet, befestigt sind, Einrichtungen (11, 38, 40, 41, 42, 44, 46), um Sauerstoff zu der Wirbelschicht (10; 30) zuzugeben, wobei die Schicht so angeordnet ist, daß sie Abfallwasser von dem Einlaß aufnimmt und biologisch im wesentlichen den gesamten Ammoniakstickstoff, der aus dem Abfallwasser entfernt werden soll, in oxidierte Formen des Stickstoffs, Wasser und zellulares Material überführt, Auslaßeinrichtungen (12) für die Wirbelschicht (10; 30), um das so behandelte Abfallwasser, oxidierte Formen des Stickstoffs und mindestens einen Teil des teilchenförmigen Trägers mit überschüssigem zellularem Material daran zu entnehmen, einen Absetztank (19), der in fluider Strömungsbeziehung mit den Auslaßeinrichtungen (12) angebracht ist und der das behandelte Abfallwasser und den teilchenförmigen Träger mit überschüssigem zellularem Material daran aufnehmen kann, Auslaßeinrxchtungen (16) im oberen Teil des Absetztanks, um das behandelte Abfallwasser zu entnehmen, Auslaßeinrichtungen (18) am Boden des Absetztanks, um den teilchenförmigen Träger mit überschüssigem zellularem Material daran zu entnehmen, Pumpeinrichtungen (22), die in fluider Strömungskommunikation mit den Auslaßeinrichtungen (16) in der Nähe des Bodens des Absetztanks angebracht sind, um eine Trennung von überschüssigem zellularem Material von dem teilchenförmigen Träger zu bewirken, und Einrichtungen für eine fluide Strömungskommunikation, die zwischen den Pumpeinrichtungen (22) und dem unteren Teil des Behälters angebracht sind, um die Mischung aus teilchenförmigen! Träger und überschüssigem zellularem Material zurück in die Wirbelschicht (10) zu leiten und das abgetrennte überschüssige zellulare Material mit dem Abfallwasser, das behandelt werden soll, zu vermischen.509884/09342b 311 ΊΟ
- 23. Vorrichtung, um biologisch Ammoniakstickstoff aus Abfallwasser zu entfernen, gekennzeichnet durch einen verlängerten, im wesentlichen vertikal angebrachten Behälter (26), einen Verteilerkopf (28), der in der Nähe des Bodens des Behälters angebracht ist, Einlaßeinrichtungen (23, 24, 25, 38, 41) für den Verteilerkopf (28), eine erste Einlaßleitung (23), die die Quelle für das Abfallwasser mit den Einlaßeinrichtungen verbindet, Ventileinrichtungen in der ersten Einlaßleitung (23), um die Strömung darin zu regulieren, eine zweite Einlaßleitung (38), die eine Quelle für Sauerstoff mit den Einlaßeinrichtungen (41) verbindet, wobei die Einlaßeinrichtungen eine Mischkammer, Ventileinrichtungen (40) in der zweiten Einlaßleitung, um die Strömung darin zu regulieren, umfassen, eine Wirbelschicht (30) aus Mikroorganismen, die an einem festen teilchenförmigen Träger, der sich in dem Behälter (26) über dem Verteilerkopf (28) befindet, befestigt sind, um eine Mischung aus Abfallwasser und Sauerstoff aus dem Verteilerkopf (28) aufzunehmen und biologisch im wesentlichen den gesamten Ammoniakstickstoff, der aus der Mischung entfernt werden soll, in oxidierte Formen von Stickstoff, Wasser und zellularem Material zu überführen, und Auslaßeinrichtungen (36) für den Behälter (26) in der Nähe des oberen Endes davon, um kontinuierlich das so behandelte Abfallwasser, oxidierte Formen des Stickstoffs zu entfernen, und Einrichtungen, um überschüssiges zellulares Material aus dem teilchenförmigen Träger zu entfernen.509884/0934Leerseite
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US48797274A | 1974-07-12 | 1974-07-12 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2531110A1 true DE2531110A1 (de) | 1976-01-22 |
Family
ID=23937858
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19752531110 Withdrawn DE2531110A1 (de) | 1974-07-12 | 1975-07-11 | Vorrichtung und verfahren zur entfernung von ammoniakstickstoff aus abfallwasser |
Country Status (8)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS5131063A (de) |
BE (1) | BE831247A (de) |
CA (1) | CA1057430A (de) |
CH (1) | CH616639A5 (de) |
DE (1) | DE2531110A1 (de) |
FR (1) | FR2277780A1 (de) |
GB (1) | GB1520895A (de) |
NL (1) | NL7508305A (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3032882A1 (de) * | 1980-09-01 | 1982-04-15 | Linde Ag, 6200 Wiesbaden | Verfahren und vorrichtung zur biologischen reinigung von abwasser |
Families Citing this family (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS51122941A (en) * | 1975-04-18 | 1976-10-27 | Ebara Infilco Co Ltd | Process for treating sewage water |
JPS51122942A (en) * | 1975-04-18 | 1976-10-27 | Ebara Infilco Co Ltd | Process for treating sewage water |
JPS51122946A (en) * | 1975-04-18 | 1976-10-27 | Ebara Infilco Co Ltd | Process for treating sewages |
JPS5295870A (en) * | 1976-02-06 | 1977-08-11 | Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd | Biochemical nitrification reaction method |
JPS52142859A (en) * | 1976-05-21 | 1977-11-29 | Iida Kousaku | Drain treating method |
JPS53115563A (en) * | 1977-03-18 | 1978-10-09 | Meidensha Electric Mfg Co Ltd | Apparatus for treating sewage |
JPS5473461A (en) * | 1977-11-24 | 1979-06-12 | Inoue Japax Res Inc | Improved device for treating water |
JPS54107156A (en) * | 1978-02-08 | 1979-08-22 | Tokichi Tanemura | Fluidized bed type biological treatment device |
JPS55132695A (en) * | 1979-03-28 | 1980-10-15 | Toyobo Co Ltd | Fluidized bed type waste water treatment |
GB0124433D0 (en) | 2001-10-11 | 2001-12-05 | Univ Manchester Metropolitan | Improvemnts in or relating to fluid bed expansion and fluidisation |
CN114835255B (zh) * | 2022-05-24 | 2023-06-13 | 湖南五方环境科技研究院有限公司 | 基于铁炭载体的复合生物反应器及其制备与污水处理方法 |
-
1975
- 1975-07-09 GB GB2893175A patent/GB1520895A/en not_active Expired
- 1975-07-09 CA CA231,116A patent/CA1057430A/en not_active Expired
- 1975-07-10 CH CH905675A patent/CH616639A5/de not_active IP Right Cessation
- 1975-07-11 NL NL7508305A patent/NL7508305A/xx not_active Application Discontinuation
- 1975-07-11 FR FR7521831A patent/FR2277780A1/fr active Granted
- 1975-07-11 BE BE2054457A patent/BE831247A/xx not_active IP Right Cessation
- 1975-07-11 JP JP8519075A patent/JPS5131063A/ja active Pending
- 1975-07-11 DE DE19752531110 patent/DE2531110A1/de not_active Withdrawn
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3032882A1 (de) * | 1980-09-01 | 1982-04-15 | Linde Ag, 6200 Wiesbaden | Verfahren und vorrichtung zur biologischen reinigung von abwasser |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
NL7508305A (nl) | 1976-01-14 |
CA1057430A (en) | 1979-06-26 |
FR2277780A1 (fr) | 1976-02-06 |
JPS5131063A (de) | 1976-03-16 |
BE831247A (fr) | 1975-11-03 |
GB1520895A (en) | 1978-08-09 |
CH616639A5 (en) | 1980-04-15 |
FR2277780B1 (de) | 1979-07-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4009099A (en) | Apparatus and process for removing ammonia nitrogen from waste water | |
DE69313854T2 (de) | System und verfahren zur reinigung von stickstoff enthaltendem abwasser | |
DE69217374T2 (de) | Verfahren und vorrichtung zur behandlung von flüssigkeiten | |
DE69104629T3 (de) | Methode und reaktor zur reinigung von wasser. | |
DE69221993T2 (de) | Verfahren für Abwasserbehandlung | |
US4182675A (en) | Waste treatment process | |
EP0046901B1 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur anaeroben biologischen Reinigung von Abwasser | |
DE2366033A1 (de) | Verfahren zur nitrifikation von abwasser | |
DE2845552A1 (de) | Verfahren zur zuechtung biologischer materialien durch wachstumsvermehrung aus einer geeigneten naehrstoffquelle und vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens | |
CH621752A5 (de) | ||
DE2407008A1 (de) | Verfahren zur entfernung von organischem kohlenstoff aus abwasser | |
DE69616216T2 (de) | Verfahren und Anlage für die biologische Entfernung von Stickstoff | |
DE3032882A1 (de) | Verfahren und vorrichtung zur biologischen reinigung von abwasser | |
DE3534716A1 (de) | Verfahren zur biologischen denitrifizierung von wasser und vorrichtung zur durchfuehrung dieses verfahrens | |
EP0335825B1 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur zweistufigen anaeroben Aufbereitung flüssiger Substrate | |
DE2531110A1 (de) | Vorrichtung und verfahren zur entfernung von ammoniakstickstoff aus abfallwasser | |
DE3726201A1 (de) | Belebtschlamm-behandlungsverfahren fuer abwasser oder industrieabwasser | |
DE2454426A1 (de) | Verfahren zur behandlung roher abwaesser und anlage zur durchfuehrung des verfahrens | |
WO1998050311A1 (en) | Liquid waste treatment bioreactor process and apparatus | |
DE69222168T2 (de) | Insufflation von gas in einem körnigen filterbett | |
DE4403716C1 (de) | Verfahren und Reaktor zur mikrobiologischen Wasserbehandlung mit hohem Sauerstoffbedarf | |
DE69403140T2 (de) | Verfahren zur biologischen Aufbereitung von Wasser | |
EP1783102B1 (de) | Verfahren zur mikrobiologischen aeroben Abwasserbehandlung | |
DE3410412C2 (de) | Verfahren zur biologischen Denitrifikation von verunreinigtem Wasser | |
EP0075297B1 (de) | Verfahren zur biologischen Denitrifikation von Abwasser |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |