DE2550818B2

DE2550818B2 - PROCESS AND DEVICE FOR BIOLOGICAL WASTE WATER PURIFICATION IN ACCORDANCE WITH THE SLUDGE REVIVALIZATION PROCESS

Info

Publication number: DE2550818B2
Application number: DE19752550818
Authority: DE
Inventors: Michael 6600 Saarbrücken; Funk Leo 6682 Ottweiler Funk
Original assignee: Funk, Michael, 6600 Saarbrücken
Priority date: 1975-11-12
Filing date: 1975-11-12
Publication date: 1977-09-22
Also published as: DE2550818A1; DE2550818C3

Description

>ie Erfindung betrifft ein Verfahren zur biologischen !reinigung nach dem Schlammbelebungsverfahren, dem das vorgeklärte Abwasser zusammen mit eingetragener Druckluft in drei Stufen jeweils durch Haftkörper hindurchgeleitet wird und dabei mit Belebtschlamm (Biomasse) in Form von offenporigen Schwamm- oder Schaumstoffkörpern in der ersten Stufe, der Oxydationsstufe, und anschließend der zweiten Stufe, der Nitrifikationsstufe, unter Überdruck aerob sowie schließlich in einer dritten Stufe, der Denitrifikationsstufe, anaerob gereinigt und der gegebenenfalls entstehende Überschuß-Schlamm in einer Flotationsnachklärstufe unter Druckentlastung abgeschieden wird. The invention relates to a process for biological cleaning according to the sludge activation process, in which the pre-clarified wastewater is passed through adhesive bodies in three stages together with the compressed air introduced, and with activated sludge (biomass) in the form of open-pored sponge or foam bodies in the first stage, the oxidation stage, and then the second stage, the nitrification stage, aerobically under overpressure and finally in a third stage, the denitrification stage, anaerobically and the excess sludge that may arise is separated off in a flotation secondary clarification stage under pressure relief.

Die Erfindung betrifft des weiteren eine Vorrichtung zur Durchführung eines derartigen Verfahrens.The invention also relates to a device for carrying out such a method.

Es ist ein generelles Ziel bei allen vollbiologischen Abwasserreinigungen, daß der Flora und Fauna (Biomasse) des Abwassers der lebensnotwendige und zum aeroben Abbau der organischen Inhaltsstoffe erforderliche Luftsauerstoff zur vollen Ausnützung in ausreichendem Maße schnell und wirksam mit relativ geringem Energieaufwand angeboten wird. Hei den konventionellen Belebtschlammanlagen wird der Luftsauerstoff durch Einblasen von Luft mittels Gebläse über der Beckensole oder mit horizontal bzw. vertikal rotierenden Oberflächenlüftern zugeführt, sofern man das vorgereinigte Abwasser nicht über Tropfkörper abtropfen läßt. Schließlich ist es bekannt (DT-OS 15 84 927), die Belüftung des Gemischs des Abwassers mit dem Klärschlamm bzw. der Biomasse bei einem Druck durchzuführen, der in einzelnen oder allen Stufen über dem Atmosphärendruck, vorzugsweise im Bereich von 2 bis 5 kg/cm², liegt Die Klärschlammabtrennung bewirkt man dann durch Druckentlastung. Der Abbau der Inhaltsstoffe läßt sich so beschleunigen.It is a general goal of all fully biological wastewater treatment that the flora and fauna (biomass) of the wastewater are provided with the vital oxygen required for the aerobic decomposition of the organic constituents for full utilization, quickly and effectively, with relatively little energy expenditure. In the conventional activated sludge systems, the atmospheric oxygen is supplied by blowing air with a fan above the basin brine or with horizontally or vertically rotating surface fans, provided that the pre-treated wastewater is not allowed to drip off via trickling filters. Finally, it is known (DT-OS 15 84 927) to aerate the mixture of the sewage with the sewage sludge or the biomass at a pressure which, in individual or all stages, is above atmospheric pressure, preferably in the range from 2 to 5 kg / cm ² , located The sewage sludge separation is then effected by relieving the pressure. The breakdown of the ingredients can be accelerated in this way.

Sind sehr große Luftsauerstoffmengen in das Klärschlamm-Wassergemisch einzubringen, steigt der Energieaufwand sowohl bei der Oberflächenbelüftung als auch bei der Druckbelüftung auf der Behältersole stark an und erreicht eine natürliche: Grenze, die dort liegt, wo es durch die mit dem Saiiierstoffeinbringen einhergehende erhöhte Turbulenz zur Zerschlagung der Schlammflocken oder zum Aufschäumen kommt. Daher kann es bei konventionellen, hochbelasteten Belebtsch!ammanlagen mit ausreichender Populationsdichte beim biologischen Abbau der organischen Schmutzstoffe dazu kommen, daß die Sauerstoffzehrung (der Sauerstoffverbrauch) im Belüftungsbehälter schneller verläuft als die Sauerstoffzufuhr erfolgt Zum Beispiel führt eine sehr hohe Konzentration an organischen Inhaltsstoffen im Abwasser oft dazu, daß die Schmutz stoffe in dicker Schicht an die Mikroorganismen adsorbiert werden, wodurch der gelöste Sauerstoff nur noch langsam in das Zellinnere diffundieren kann, ein Effekt, der durch die Druckerhöhung nur teilweise ausgeglichen wird. Die Diffusionsgeschwindigkeit kann so gering werden, daß die Zellen absterben. Nur genügend hohe energieverzehrende! Turbulenz, die einen großen Luftüberschuß erfordert, kann bei konventionellen Verfahren diesem Effekt bis zum Erreichen der erwähnten kritischen Turbulenz vorbeugen. Die aeroben Kleinlebewesen (Bakterien und Protozoen) im Belebungsbehälter sind aber nur lebensfähig in der Lage, den gewünschten Abbau der Schmutzstoffe durchzuführen, wenn in ihrer Umgebung genügend Sauerstoff für sie bereitsteht, d.h. nach derzeitigen Erfahrungen mit einem Mindestgehalt von 1 bis 2 mg/1 im Wasser gelöst direkt zur Verfügung steht Maßgebend für einen schnellen und durchgreifenden biologischen Reinigungsprozeß ist daher die Geschwin- If very large amounts of atmospheric oxygen are to be introduced into the sewage sludge-water mixture, the energy expenditure increases sharply, both for surface aeration and for pressure aeration on the container brine, and reaches a natural limit, which is where it increases due to the increased turbulence associated with the introduction of saiiier material The sludge flakes are broken up or the sludge foams . Therefore, in conventional, highly polluted activated sch! Ammananlagen with sufficient population density during the biological degradation of the organic pollutants, the oxygen consumption (the oxygen consumption) in the aeration tank is faster than the oxygen supply.For example, a very high concentration of organic substances in the wastewater results often to the fact that the pollutants are adsorbed in a thick layer on the microorganisms, so that the dissolved oxygen can only slowly diffuse into the cell interior, an effect that is only partially offset by the increase in pressure. The rate of diffusion can become so slow that the cells die. Only sufficiently high energy-consuming! Turbulence, which requires a large excess of air, can prevent this effect in conventional processes until the critical turbulence mentioned is reached. The aerobic microorganisms (bacteria and protozoa) in the aeration tank are only able to carry out the desired degradation of the pollutants if there is enough oxygen available in their environment, i.e. according to current experience with a minimum content of 1 to 2 mg / 1 im Dissolved water is directly available. The decisive factor for a fast and thorough biological cleaning process is therefore the speed

digkeit der Sauerstoffübertragung aus der Luft über das Wasser zu den aktiven lebenden Zellen des Belebtschlamms bzw. biologischen Rasens. Auch bei dem zur Durchführung dieses Verfahrens verwendeten Belüftungsbehälter hat ein intensiver Lufteinirag dort seine Grenzen, wo die durch eine Luftverteileinrichtung eingetragene Luft so intensiv eingetragen wird, daß es zu Verwirbelungen und zu einem Zerschlagen der Schlammflocken kommt.the ability of oxygen to be transferred from the air via the Water to the active living cells of the activated sludge or biological turf. Even with that The ventilation container used to carry out this process has an intensive air inflow there Limits where the air entered by an air distribution device is entered so intensively that it there is turbulence and the sludge flakes are broken up.

Um einen hohen Sauerstoffeintrag mit vergleiclisweise niedrigem Energieaufwand zu erreichen, ohne daß die Anlägel-.osten steigen und die Gefahr großer Turbulenzen und damit des Zerschlagens des Belebtschlamms auftreten kann, sieht ein älterer nicht vorveröffentlicher Vorschlag (DT-AS 24 20 977) bei einer Vorrichtung zur biologischen Abwasserreinigung nach dem Schlammbelebungsverfahren, bei dem das vorgeklärte Abwasser in einem die Biomasse enthaltenden Belüftungsbehälter bei über der Wasseroberfläche stehender Druckluft von wenigstens etwa Z atü innig mit eingetragenem Luftsauerstoff zur Oxydation vermischt und gereinigt, der Schlamm vom gereinigten Wasser getrennt und in den Druckbeiüftungsbehälter zurückgeführt und der Schlammzuwachs als Überschußschlamm beseitigt wird, vor, daß im Beiüftungsbehälter Haftkörper für die Biomasse und Kolloidfänger in Form von offenporigen Schaumstoffkörpern und eine Zusammendrückvorrichtung vorgesehen sind, mit der die Schaumstoffkörper durch wechselweise Volumenvergrößerung und Volumenverkleinerung mit eingeleiteter Luft oberhalb der Wasseroberfläche gefüllt und unter dieser befreibar sind Durch die Schaumstoffkörper wird der Sauerstoffeintrag intermittierend unterstützt, doch ist die auf diese Weise erzielbare Raumausbeute begrenzt Es ist nicht auszuschließen, daß die eingetragene Luft schneller als für einen ausreichenden Übergang des Sauerstoffs nötig zum frei schwebenden Belebtschlamm hochperltIn order to achieve a high oxygen input with comparatively low energy expenditure, without the plant costs increasing and the risk of great turbulence and thus breaking up of the activated sludge, an older, not previously published proposal (DT-AS 24 20 977) provides for a device for biological wastewater purification according to the sludge activation process, in which the pre-clarified wastewater is intimately mixed and cleaned in an aeration tank containing the biomass with compressed air of at least about Z atü above the water surface for oxidation, the sludge is separated from the purified water and returned to the pressure ventilation tank and the sludge growth is eliminated as excess sludge, before that adhesive body for the biomass and colloid catcher in the form of open-cell foam bodies and a compressing device are provided in the bypass container with which the foam bodies are alternately The increase and decrease in volume are filled with air introduced above the water surface and can be released below it Oxygen necessary to the freely floating activated sludge pearls up

Mit verhältnismäßig niedrigem Energieaufwand aber ebenfalls mit niedriger Raum-Zeit-Ausbeute erfolgt die Abwasserreinigung beim Tropfkörperverfahren und zwar auch dann, wenn als Tropfkörper ein starrer offenporiger Schaumstoffkörper, der den Raum des Reaktors praktisch vollständig ausfüllt und von dem Abwasser-Druckluft-Gemisch durchströmt wird, vorge- 4:5 sehen ist (DT-OS 20 02 926). Außerdem läßt sich nicht vermeiden, daß sich abgestorbene Biomasse in den Poren anreichert, den Druckabfall erhöht und die Leistungsfähigkeit mindert Die Anpassungsmöglichkeit an veränderliche Abwasserverhältnisse ist begrenzt. Bei Hintereinanderschaltung von drei Stufen, einer Oxydations-, einer Nitrifikations- und einer Denitrifikationsstufe, besteht nur eine begrenzte Möglichkeit zur Deniti ifikation, weil die Reinigungsverhältnisse der beiden ersten Stufen wenig variabel sind 5!>This takes place with a relatively low expenditure of energy but also with a low space-time yield Wastewater treatment with trickling filters, even if the trickling filter is a rigid one open-pored foam body that fills the space of the reactor practically completely and of which Wastewater-compressed air mixture flows through, pre-4: 5 can be seen (DT-OS 20 02 926). In addition, it cannot be avoided that dead biomass is in the Enriches pores, increases the pressure drop and reduces performance. The ability to adapt to variable sewage conditions is limited. When three stages are connected in series, an oxidation, a nitrification and a denitrification stage, there is only a limited possibility of Deniti ication because the purification ratios of the first two stages are not very variable 5!>

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur biologischen Vollreinigung von Abwasser nach dem Schlammbelebungsverfahren anzugeben, bei welcher mit hoher Raumausbeute ein hoher Sauerstoffeintrag mit ν ergleichsweise niedrigem und gleichbleibendem Energieaufwand erfolgt, ohne daß die Anlagekosten sehr steigen, und bei welcher die Ablagerung von abgestorbener Biomasse in den Poren von Haftkörpern nicht zu befürchten und die Vollreinigung in vergleichsweise kurzer Verweiizeit abgeschlossen istThe invention is based on the object of a method and a device for biological Specify full purification of wastewater according to the sludge activation process, in which with high Space yield a high oxygen input with ν comparatively low and constant energy expenditure takes place without the investment costs increasing very much, and with which the deposition of dead Biomass in the pores of adhesive bodies not to fear and the full cleaning in comparatively short residence time is completed

Diese Aufgabe ist für das eingangs genannte Verfahren durch die kennzeichnenenden Merkmale des Verfahrenshauptanspruchs gelöst. Ausgestaltungen dieses Verfahrens ergeben sich aus den Verfahrensunteransprüchen sowie der nachfolgenden Beschreibung. Eine zur Durchführung des Verfahrens geeignete Vorrichtung ist im Vorrichtungsanspruch gekennzeichnet, während vorteilhafte Ausgestaltungen sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung ergeben.This task is for the aforementioned Method solved by the characterizing features of the main claim of the method. Refinements of this The process emerges from the process subclaims and the following description. One A device suitable for carrying out the method is characterized in the device claim, while advantageous refinements emerge from the subclaims and the following description result.

Durch die flexiblen Schaumstoffkörper wird der Sauerstoffeintrag stark unterstützt. Sie wirken als Haftkörper für die Biomasse und als Kolloidfänger. In den Poren der Schaumstoffe siedeln sich die Mikroben so zahlreich an, daß nach kurzer Einarbeitungszeit ein hochaktiver »biologischer Schlamm« bzw. Biomasse gebildet ist. Durch die Haftung und Bewegung der Biomasse ist ein sehr intensiver Lufteintrag möglich, ohne daß Turbulzen zu befürchten sind, da in den Poren der Schaumstoffkörper turbulente Kapillarströmungen kaum auftreten. In den Poren der Schaumstoffkörper steht eine sehr große Oberfläche als Haftoberfläche für die Biomasse zur Verfügung, an der diese daher auch bei intensiver Luftdurchströmung der Poren, die stetig oder insbesondere intermittierend erfolgt, haften bleibt. Bei intermittierender Drucklufteinleitung wird besonders vorteilhaft erreicht, daß in den Ruhepausen der eingeleitete Luftsauerstoff auch aufgenommen wird. Es hat sich überraschend gezeigt, daß die biologische Reinigung mit besonders großer Intensität wegen der erhöhten und beschleunigten Sauerstoffzehrung erfolgt, wobei nur ein Druckbeiüftungsbehälter oder eine Reihe von Druckbelüftungsbehältern mit vergleichsweise geringem Rauminhalt erforderlich ist, weil duirch die stetige oder pulsierende Durchströmung der Schaumstoffkörper sichergestellt ist, daß praktisch alle Teilbereiche des Abwassers gleichen Reinigungsbedingungen bei jeweils ausreichendem Sauerstoffangebot in der ersten und zweiten Stufe unterworfen werden. Durch die Erfindung wird eine gleichmäßige äußerst feine Gleichverteilung der Biomasse über praktisch das gesamte zu durchströmende Arbeitsvolumen der Stufen oder Behälter erzielt, was bisher wegen der befürchteten Verstopfung der engen Strömungskanäle nicht für möglich gehalten wurde. Man hat sich daher nur um eine Feinverteilung der Luft im Schlamm-Wasser-Gemisch bemüht, aber nicht feinverteilt die Biomasse an einen Haftkörper gebunden, durch den das Abwasser-Luft-Gemisch in Form einer Kapillarströmung hindurchgeleitet wird. Bei spezifisch hoher Abwasser-Raumbelastung, d. h. geringen Aufenthaltszeiten von weniger als 30 bis 60 Minuten können neben gleichzeitiger Nitrifikation bei hoher BSB-Raumbelastung (2 kg BSB/m³ und Tag) und hoher Schlammbelastung (1 kg BSB/kg Trockensubstanz und Tag) bis zu 95% der organischen Verunreinigungen aus dem Abwasser beseitigt werden. Der Energiebedarf liegt in diesem Fall unter 0,8 bis 0,9 kWh/kg BSB (biochemischer Sauerstoffbedarf). Der Sauerstoff wird dem Abwasser nicht wie bei konventionellen Belebtschlammanlagen nur durch Einblasen von Luft zugeführt sondern der Eintrag erfolgt in der Weise, daß auch bei geringem Energiebedarf sichergestellt ist, daß eine hohe und wirksame Sauerstoffdiffusion zwischen Luft und Abwasser erreicht wird. Hierdurch ergibt sich eine Steigerung des zeitlichen Sauerstoffeintrags gegenüber den bekannten drucklosen Verfahren sowie dem bekannten Druckverfahren. Außerdem ist es jederzeit möglich, das Sauerstoffangebot im Wasser ohne weiteres über 2 mg/1 zu halten. Jeder Druckbeiüftungsbehälter kann ver-The oxygen input is strongly supported by the flexible foam body. They act as adhesive bodies for the biomass and as colloid scavengers. The microbes settle in the pores of the foams so numerous that after a short training period a highly active "biological sludge" or biomass is formed. Due to the adhesion and movement of the biomass, a very intensive introduction of air is possible without fear of turbulence, since turbulent capillary flows hardly occur in the pores of the foam body. In the pores of the foam body there is a very large surface available as an adhesive surface for the biomass, to which the biomass therefore remains adhered even when there is an intensive air flow through the pores, which occurs continuously or, in particular, intermittently. In the case of intermittent introduction of compressed air, it is particularly advantageous that the introduced atmospheric oxygen is also absorbed during the breaks. It has been shown, surprisingly, that the biological cleaning takes place with particularly great intensity because of the increased and accelerated consumption of oxygen, with only one pressure ventilation container or a series of pressure ventilation containers with a comparatively small volume being required, because this ensures the constant or pulsating flow through the foam body, that practically all sub-areas of the wastewater are subjected to the same cleaning conditions with sufficient oxygen supply in the first and second stage. The invention achieves a uniform, extremely fine uniform distribution of the biomass over practically the entire working volume of the stages or containers to be flowed through, which was previously not considered possible because of the feared clogging of the narrow flow channels. Efforts have therefore only been made to finely distribute the air in the sludge-water mixture, but not finely divided the biomass bound to an adhesive body through which the wastewater-air mixture is passed in the form of a capillary flow. With a specifically high wastewater volume load, i.e. short residence times of less than 30 to 60 minutes, in addition to simultaneous nitrification with a high BOD volume load (2 kg BOD / m ³ and day) and high sludge load (1 kg BOD / kg dry matter and day) up to 95% of the organic impurities are removed from the wastewater. In this case, the energy requirement is below 0.8 to 0.9 kWh / kg BOD (biochemical oxygen requirement). The oxygen is not fed into the wastewater by blowing in air as in conventional activated sludge systems, but rather the input takes place in such a way that, even with low energy requirements, it is ensured that a high and effective oxygen diffusion between air and wastewater is achieved. This results in an increase in the oxygen input over time compared to the known pressureless processes and the known pressure process. In addition, it is always possible to keep the oxygen supply in the water above 2 mg / 1 without further ado. Each pressure ventilation vessel can be

gleichsweise kleiner als bei dem bekannten Verfahren für eine bestimmte Durchsatzleistung gehalten werden. Die Voraussetzungen für eine günstige Nachreinigung durch Flotation werden beim Druckverfahren wegen der Möglichkeit, die Druckentlastung auszunützen, besonders günstig aber auch bei den drucklosen Verfahren verbessert.be kept equally smaller than in the known method for a certain throughput. The prerequisites for a favorable post-cleaning by flotation are due to the printing process the possibility of taking advantage of the pressure relief, but also particularly favorably with the non-pressurized ones Process improved.

Zweckmäßigerweise wird die Reinigung in den einzelnen Stufen jeweils in getrennten Druckbelüftungsbehältern mit eigenen diese ausfüllenden Haftkörpern in Form von flexiblen Schwamm- oder Schaumstoffkörpern durchgeführt, da durch die Unterteilung die Gefahr eines Verstopfens weiter verringert ist und die einzelnen Stufen besser auf optimale Bedingungen geregelt werden können. Die Gefahr des Verstopfens der insgesamt durchströmten Schaumstoffkörper ist durch die Ausbildung derart, daß die Schaumstoffkörper intermittierend zusammengepreßt und entlastet werden, vernachlässigbar klein. Trotz dieses Zusammendrückens, das jedoch nicht bis zum vollständigen Aufheben der Porenstruktur erfolgen soll, damit der Belebtschlamm nicht gelöst wird, wird die Durchströmung nicht unterbunden. Dem dem Abwasserzulauf benachbarten Schaumkörper wird die Druckluft während seines Entspannens zugeführt, da dieser dann gleichmäßig Abwasser und Luftsauerstoff aufnimmt. Um eine vollständige Sauerstoffzehrung in der dritten Stufe sicherzustellen, ist die dortige Einleitung von nur vorgereinigtem Abwasser zweckmäßig, da dieses einen besonders hohen Sauerstoffbedarf hat. Bei intermittierend zusammengedrückten Schaumstoffkörpern unterliegt das Luft-Abwasser-Beleblschlammgcmisch einer wechselwcisen Kompression und Expansion sowie Strömungsgeschwindigkeitsänderung.The cleaning in the individual stages is expediently carried out in separate pressure ventilation containers with their own filling bodies in the form of flexible sponge or foam bodies carried out, since the risk of clogging is further reduced by the subdivision and the individual stages can be better regulated to optimal conditions. The danger of clogging the total flow through foam body is such that the foam body are intermittently compressed and relieved, negligibly small. Despite this squeezing However, this should not be done until the pore structure has been completely removed, so that the Activated sludge is not dissolved, the flow is not prevented. The sewage inlet neighboring foam body is supplied with the compressed air during its relaxation, as this then evenly absorbs waste water and atmospheric oxygen. To a complete oxygen consumption in the third To ensure stage, the introduction of only pre-treated wastewater there is expedient, as this one has a particularly high oxygen requirement. Is subject to intermittently compressed foam bodies the air-sewage-activated sludge mixture one alternating compression and expansion as well as changes in flow velocity.

Bei der erfindungsgemäßen biologischen Vollreinigung organisch verunreinigter Abwässer wirken die Schaumstoffkörper als Sauerstoff-Lösungsbeschleunige. da sie in Verbindung mit der Biomasse durch die Kompression mit dem Luft-Abwasser-Gemisch eine durchgreifende Sauerstoff-Übertragung in kürzester Zeit gewährleisten.In the biological full purification of organically contaminated wastewater according to the invention, the Foam bodies as oxygen dissolution accelerators. because they are in connection with the biomass through the Compression with the air-wastewater mixture results in a thorough oxygen transfer in the shortest possible time Guarantee time.

Alle Maßnahmen zielen darauf ab, daß der Flora und Fauna (Biomasse) des Abwassers der lebensnotwendige und zum Abbau der organischen Inhaltsstoffe erforderliche Luftsauerstoff zur vollen Ausnützung in ausreichendem Maße schnell und wirksam mit relativ geringem Energieaufwand angeboten wird, um eine beschleunigte Diffusion zu gewährleisten. In den Reinigungsbehältern wird Preßluft gemeinsam mit mechanisch vorgeklärtem Abwasser in Abhängigkeit vom Abwasserzulauf bzw. der BSB-Bclastung mittels Kompressors stoßweise in solcher Menge zudosiert, wie zur Aufrechterhalturg eines Mindcstsaucrstoffgehaltes im Wasser von 2 mg/1 benötigt wird. Das Abwasser kann von einem Rückhaltebecken aus über einen Pumpensumpf mittels Abwasserdruckpumpen der ersten Stufe, der Oxydutionsstufc, intermittierend zugeführt urd gleichzeitig mit Druckluft vermögt werden. Diese und das Abwasser werden unter einer Siebplatte im unteren Teil des ersten als Druckzylinder ausgebildeten Druckbcliiftungsbchälters über entsprechend dimensionierte Rohre in unmittelbarer Nachbarschaft eingespeist. Es bedarf keiner fein- oder mittclblusigcn Belüftungseinrichtung. Das bedeutet Encrgiccrsparnis und weniger Betriebsstörungen an den Belüftungsaggregaten, da fein- oder mittelblasige Belüftungsdüsen der Luft einen zu hohen Widerstand entgegensetzen und sich all/.uleicht mit Schlamm zusetzen.All measures are aimed at the fact that the flora and fauna (biomass) of the sewage is the vital one and sufficient atmospheric oxygen for the degradation of the organic constituents for full utilization Measures is offered to one quickly and effectively with relatively little energy expenditure to ensure accelerated diffusion. In the cleaning containers, compressed air is used together with mechanically pre-treated wastewater depending on the wastewater inflow or the BOD load by means of Compressor metered in intermittently in such an amount as to maintain a minimum oxygen content in water of 2 mg / 1 is required. The wastewater can from a retention basin over a The pump sump is fed intermittently to the first stage, the oxidation stage, by means of wastewater pressure pumps urd simultaneously with compressed air. This and the waste water are designed as a pressure cylinder under a sieve plate in the lower part of the first Pressure vessel via appropriately dimensioned pipes in the immediate vicinity fed in. There is no need for a fine or medium-flow ventilation device. That means energy saving and fewer malfunctions in the aeration units, thanks to the fine or medium-sized bubble aeration nozzles oppose too much resistance to the air and easily clog yourself with mud.

Dadurch, daß die Schaumstoffkörper intermittierenc zusammengedrückt und wieder entspannt werden, wire die eingespeiste Druckluft durch den komprimierter Schaumstüffkörper an ihrem freien Aufstieg durch da:Because the foam bodies are intermittently compressed and relaxed again, wire the fed-in compressed air through the compressed foam body on its free ascent through there:

Wasser-Schlamm-Gemisch so stark behindert, daß sic schon im unteren Abschnitt gleich nach ihren gemeinsamen Eintritt mit dem Abwasser komprimier wird. Hierbei kann sich die schon vorkomprimierte Luf nicht nach Eintritt in den DruckbelüftungsbehälteiThe water-sludge mixture is so hindered that it is already in the lower section immediately after your joint entry with the wastewater is compressed. The already pre-compressed air can be used here not after entering the pressure ventilation tank

,o gleich wieder entspannen, wie das bei konventioneller Verfahren der Fall ist. Sie wird darüber hinaus durch der absteigenden Schaumstoffkörper, der sich wie eir Kolben im Druckzylinder im Mittel auf- und abwärtsbe wegt, weiter unter erhöhten Druck gesetzt, wobei di( Sauerstoff-Lösungsgeschwindigkeit um ein erhebliche! Maß gesteigert wird. Erst nachdem der Schaumstoffkör per zwischen der z. B. Siebkolbenplatte und der unterer Siebplatte, auf der er sich abstützt, über den Behälterboden bis zum Anschlag komprimiert ist, du, o relax straight away, like with conventional ones Procedure is the case. It is also made possible by the descending foam body, which looks like an egg Pistons in the pressure cylinder up and down on average away, further put under increased pressure, whereby di (oxygen dissolution rate by a considerable! Degree is increased. Only after the Schaumstoffkör by between the z. B. piston plate and the lower Sieve plate, on which it rests, is compressed over the bottom of the container as far as it will go, you

J₀ Siebkolbenplatte den Schaumstoffkörper zur Entspan nung freigibt und dieser sich wieder ausdehnen kann werden die durch die Poren des Schaumstoffs gepreßter Luftblasen teilweise entspannt und feinverteilt durcr etwas Wasser-Schlamm-Gemisch nach oben steigen Hierbei wird der in den Schaumstoffkörpern angesiedel te biologische Rasen durchgreifend belüftet. De: Sauerstoff im Abwasser-Schlamm-Gemisch erreich dadurch wesentlich höhere Konzentrationen, als bei der bisherigen Lufteintragungsmethoden möglich ist.J ₀ piston plate releases the foam body for relaxation and this can expand again, the air bubbles pressed through the pores of the foam are partially relaxed and finely distributed by a little water-sludge mixture . De: Oxygen in the sewage-sludge mixture thus achieves significantly higher concentrations than is possible with the previous air injection methods.

Zur weiterern Erläuterung der Erfindung wird auf di< schematische Skizze einer erfindungsgemäßen Vorrich tung mit drei zylindrischen Druckbelüftungsbehältern 1 2, 3 Bezug genommen, in denen jeweils mittig eine Siebkolbenplatte 6 und nahe den Stirnseiten jeweils einfTo further explain the invention, reference is made to di < schematic sketch of a device according to the invention Vorrich with three cylindrical pressure ventilation containers 1 2, 3 reference, in each of which a piston plate 6 in the center and close to the end faces each einf

Siebplatte 7, 8 als Abstützung für zwischen dei Siebkolbenplatte 6 und diesen angeordneten Schaum Stoffkörper 4, 5 angebracht ist. Eine Kolbenstange mi pneumatischem oder hydraulischem Arbeitszylinder zui durch eine Steuereinheit gesteuerten Auf- und Abwärts bewegung der Siebkolbenplatte 6 ist nicht dargestellt Derartige Kolbenantriebe sind bekannt. Das vorgeklär te Abwasser wird dem ersten Druckbelüftungsbehältei 1 (Reaktor I) von unten her über einen Einlaß Ii zugeführt und gelangt dann vom Kopf des Behälters au;Sieve plate 7, 8 as a support for foam arranged between the piston plate 6 and the latter Fabric body 4, 5 is attached. A piston rod with a pneumatic or hydraulic working cylinder closes The upward and downward movement of the piston sieve plate 6 controlled by a control unit is not shown Such piston drives are known. The pre-clarified wastewater is sent to the first pressure ventilation tank 1 (reactor I) fed in from below via an inlet Ii and then passes from the top of the container au;

dem Auslaß 17 über eine Rohrleitung 10 von unter durch einen Einlaß 18 in den zweiten Druckbelültungs behälter 2 (Reaktor II) und schließlich vom Kopf durcr einen Auslaß 19 und eine Leitung 11 durch einen Einlat 20 in einen dritten Diuckbelüftungsbehälter 3 (Reaktoithe outlet 17 via a pipeline 10 from below through an inlet 18 into the second pressure vent container 2 (reactor II) and finally through the head an outlet 19 and a conduit 11 through an inlet 20 in a third pressure ventilation container 3 (Reaktoi

IH), dem am Kopf durch einen Auslaß 21 da; vollgercinigte Wasser entnommen wird. Überschuß schlamm kann aus dem zweiten Behälter 2 über einer Auslaß 22 abgezogen werden. Dem Behälter 3 kanr unter Umgehung des Reaktors I (Oxydationsstule) uncIH), there on the head through an outlet 21; fully cleaned water is removed. Excess Sludge can be drawn off from the second container 2 via an outlet 22. The container 3 can bypassing the reactor I (oxidation column) unc

S5 des Reaktors Il (Nitrifikationsstufe) Abwasser unmitlcl bar über eine in die Leitung 11 mündende Leitung 23. dii mit einer Zweigleitung 24 auch in die Leitung 10 mündet zugeführt werden, damit die im Reaktor III erfolgend« Denitrifikation zur vollständigen Saucrstoffzchrunj,S5 of the reactor II (nitrification stage) wastewater unmitlcl cash via a line 23 opening into line 11. dii with a branch line 24 also opens into the line 10, so that the taking place in the reactor III « Denitrification for complete oxygenation,

(w führt. Ein Schlammabzug kann durch Auslässe 16, 2i bzw. 26 der Reaktoren 1, 2 bzw. 3 vorgenommer werden. (w leads. Sludge can be removed through outlets 16, 2i and 26 of reactors 1, 2 and 3, respectively.

Beim Hochsteigen der Siebkolbcnplattc 6 der erster Stufe sammelt sich die ausperlende Luft im obcrciWhen ascending the Siebkolbcnplattc 6 the first 2nd stage, the bubbling air collects in the obcrci

<>s Abschnitt des Behälters 1 und wird gemeinsam mi Wasser und Belebtschlamm über die Leitung 10 in der zweiten Behälter 2 eingedrückt. Der untere Schaum stoffkörper 5 im Reaktor Il wird im allgemeinen zui<> s section of container 1 and is common mi Water and activated sludge pressed into the second container 2 via the line 10. The lower foam Substance body 5 in the reactor II is generally zui

gleichen Zeit zusammengepreßt, in der die Kompression des oberen Schaumstoffkörpers 4 im Reaktor I erfolgt, so daß die aufsteigende Luft der ersten Stufe nicht gänzlich von Druckzwang befreit werden kann.pressed together at the same time in which the compression of the upper foam body 4 in reactor I takes place so that the ascending air of the first stage cannot be completely freed from pressure.

Das Abwasser-Schlamm-Gemisch wird dann der s dritten Stufe, der Reduktionsstufe oder Denitrifikationsstufe, zugeführt, in der ebenfalls die Schaumstoffkörper 4, S abwechselnd komprimiert und entspannt werden. Von der Denitrifikationsstufe kann das Wasser mit nunmehr vermindertem Schlammgehalt in eine Flotationsstufe eingeleitet werden, sofern dessen Abscheidung lohntThe sewage-sludge mixture is then fed to the third stage, the reduction stage or denitrification stage, in which the foam bodies are also fed 4, S are alternately compressed and relaxed. From the denitrification stage, the water can with now reduced sludge content in a flotation stage be initiated, provided that its separation is worthwhile

Der während des kontinuierlichen Betriebs sich aufbauende Überdruck verteilt sich auf alle drei Stufen und wird erst vollständig in der Flotations-Nachklärstufe abgebaut Hierbei kann die unter Druck gelöste, überschüssige verbrauchte Luft (sauerstofffrei) aus dem Wasser ausperlen und den Überschußschlamm an der Wasseroberfläche abscheiden.The overpressure that builds up during continuous operation is distributed over all three stages and is only completely broken down in the flotation secondary clarification stage. Excess used air (oxygen-free) bubble out of the water and remove the excess sludge from the Separate the water surface.

Die Druckerhöhung im ganzen System der biologisehen Stufen ist abhängig von der Hubgeschwindigkeit, mit der die Schaumstoffkörper 4, 5 zusammengedrückt und entlastet werden, und dem Druck der eingespeisten vorkomprimierten Luft. Da die gemeinsame Zufuhr von Abwasser und Druckluft intermittierend nur dann erfolgen kann, wenn sich der Schaumstoffkörper in der ersten Stufe aufwärtsbewegt, wird die Durchflußmenge für Luft und Abwasser und somit die Aufenthaltszeit ebenfalls über dis Schaumstoffkörper 4,5 geregelt.The pressure increase in the whole system of biological vision Steps depends on the lifting speed with which the foam bodies 4, 5 are compressed and relieved, and the pressure of the pre-compressed air fed in. Since the common supply of Wastewater and compressed air can only occur intermittently when the foam body is in the Moved up the first stage, the flow rate for air and waste water and thus the residence time also regulated via dis foam body 4.5.

Die einzelnen Reinigungsstufen bzw. Druckbelüftungsbehälter 1, 2 und 3 sollten nach einer bestimmten Behandlungsdauer der Abwässer wechselweise für die Durchflußrichtung betrieben werden, und zwar so, daß für eine gewisse Zeit das mechanisch vorgeklärte Abwasser gemeinsam mit der eingepreßten Luft in der Reihenfolge die erste Kammer, zweite und dritte Kammer durchströmt, wonach eine Richtungsänderung von der dritten über die zweite zur ersten Stufe automatisch erfolgen kann. Dies deshalb, da der Sauerstoff der Luft auf dem Wege zur Denitrifikationsstufe in den Oxydationsstufen 1 und 2 aufgezehrt wird und da der durch den Schaumstoffkörper 4,5 der dritten Stufe zurückgehaltene biologische Schlamm nicht immer allzulange in einem sauerstoffreien (anaeroben) Zustand verharren soll, da dieser sonst in seiner Zusammensetzung nachteilig verändert werden könnte (Aktivitätsverluste).The individual cleaning stages or pressure ventilation tanks 1, 2 and 3 should be operated alternately for the direction of flow after a certain duration of treatment of the wastewater, in such a way that the mechanically pre-clarified wastewater together with the injected air in the order the first chamber, flows through the second and third chambers, after which a change in direction from the third via the second to the first stage can take place automatically. This is because the oxygen in the air is consumed on the way to the denitrification stage in oxidation stages 1 and 2 and since the biological sludge retained by the foam body 4, 5 of the third stage should not always remain in an oxygen-free (anaerobic) state for too long, because its composition could otherwise be adversely affected (loss of activity).

Die in den einzelnen Stufen angereicherten Belebtschlämme werden durch die wiederholte Richtungsänderung des eingespeisten Luft-Abwasser-Gcmischcs y> immer wieder neu mit Frischluft, d. h. mit Luftsauerstoff versorgt, und somit bei hoher Aktivität gehalten. Die Schaumstoffkörper 4, 5 bestehen vorzugsweise aus hochporösem, flexiblen Polyester- bzw. Polyurethan-Schaumstoffen, die einerseits als Haftkörper für die Biomasse und andererseits zur Transmission der Luft (Sauerstoffüberträger) dienen.The activated sludge enriched in the individual stages becomes through the repeated change of direction of the fed-in air-wastewater gas mixture y> again and again with fresh air, d. H. supplied with atmospheric oxygen, and thus kept at high activity. the Foam bodies 4, 5 are preferably made of highly porous, flexible polyester or polyurethane foams, on the one hand as an adhesive body for the biomass and on the other hand for the transmission of the air (Oxygen carrier) serve.

Die Brcitcnerstrcckung, i. a. der Durchmesser, der Schaumstoffkörper 4, 5 ist etwas geringer als die de:: Behälters, da sich der Schaumstoffkörper beim Zusam- i,₀ mcndrUckcn quer bzw. radial ausdehnt. Erst nahe der Endstellung der Zusammendrückvorrichtung soll er sich an die Innenwand des Behälters anlegen. Dadurch sind Verschleiß und Wandreibung reduziert.The Brcitcnerstrcckung, ia the diameter of the foam bodies 4, 5 is slightly less than the de :: container because the foam body in assembling i, ₀ mcndrUckcn extends transversely or radially. Only near the end position of the compression device should it come into contact with the inner wall of the container. This reduces wear and wall friction.

Beim Auspressen der Schaumstoffkörper 4, 5 durch <,_s eine Sicbkolbenplatte 6 oder ahnliche Zusammendrückvorrichtung wird stets für den Ausgleich der Sauerstoffkonzentration der oberen und unteren Schichten in den Druckbelüftungsbehältern 1,2 und 3 gesorgt und das in den Poren angesiedelte biologische Material transpirierfähig gelassen.During extrusion of the foam bodies 4, 5 by <, _s a Sicbkolbenplatte 6 or similar compression device is always provided to compensate for the oxygen concentration of the upper and lower layers in the pressure ventilation containers 1,2 and 3, and left, a department within the pores of biological material transpirierfähig.

Durch die gesteigerte Aktivität der Biomasse unter erhöhtem Druck mit Hilfe der Schaumstoffkörper verläuft gleichzeitig der biochemische Abbau der organischen Inhaltsstoffe mit größerer Geschwindigkeit als bei allen bekannten Anlagen.Due to the increased activity of the biomass under increased pressure with the help of the foam body At the same time, the biochemical degradation of the organic ingredients takes place at a faster rate than with all known systems.

Der mit großer Zuwachsrate sich bildende biologische Schlamm braucht nicht ständig in die Oxidationsstufen zurückgeführt zu werden, sondern kann aus der Flotationsnachklärung direkt der Schlammaufbereitungsanlage zugeführt werden. Ein Rückpumpen der flotierten Belebtschlämme entfällt somit in den meisten Fällen, was eine Energieersparnis bedeutet.The biological sludge that forms at a high rate of growth does not have to be constantly returned to the oxidation stages, but can be removed from the Flotation clarification can be fed directly to the sludge treatment plant. A pumping back the Floated activated sludge is therefore not required in most cases, which means energy savings.

Nur hochkonzentrierte, mit komplizierter organischer Konsistenz behaftete Abwasser, wie z. B. Molkereiabwässer, Abwässer der chemischen Industrie, der Zucker-, Stärke-, Papier- und Holzfaserindustrie, die bei konventionellen Verfahren auf ein vielfaches verdünnt werden müssen, bevor sie einer biologischen Aufbereitung unterworfen werden können, müssen bei außergewöhnlich hohen Belebtschlamm-Konzentrationen behandelt werden, was auch eine zeitweise Rückführung der flotierten Überschußschlämme erforderlich machen kann.Only highly concentrated wastewater with a complicated organic consistency, such as B. dairy wastewater, Wastewater from the chemical industry, the sugar, starch, paper and wood fiber industries that contribute conventional processes must be diluted many times before they undergo biological treatment must be treated at exceptionally high concentrations of activated sludge which also make a temporary return of the floated excess sludge necessary can.

Eine Abwasserverdünnung wird bei der erfindungsgemäßen Vollreinigung nur in sehr seltenen Fällen nötig erscheinen, da eine zwangsläufige Druckerhöhung im kontinuierlich durchflossenen System erreicht und eine außergewöhnlich hohe Schlammanreicherung erzielt werden kann, so daß bei hoher Schlammaktivität unter voller Sauerstoffausnutzung bei relativ kurzer Behandlungsdauer (30 bis 50 Minuten) eine zumindest befriedigende biologische Vollreinigung durchgeführt werden kann. Das bedeutet eine Bau- und Betriebskostenersparnis gegenüber allen bekannten Verfahren.A wastewater dilution is only necessary in very rare cases with the full cleaning according to the invention appear, since an inevitable pressure increase in the continuously flowed system is reached and a exceptionally high sludge enrichment can be achieved, so that under high sludge activity full oxygen utilization with a relatively short duration of treatment (30 to 50 minutes) at least one satisfactory biological full cleaning can be carried out. That means savings in construction and operating costs compared to all known processes.

Für die Geschwindigkeit der Sauerstoffübertragung in das Abwasser-Belebtschlamm-Gemisch ist die Grenzflächenerneuerung maßgebend. Sie ist beim erfindungsgemäßen Verfahren günstiger als bei allen bekannten Verfahren. Normalerweise ist die Lösungsgeschwindigkeit des Luftsauerstoffes in der Grenzschicht Luft-Wasser relativ groß, auch wenn die Diffusionsgeschwindigkeit des Sauerstoffes im Wasser-Schlamm-Gemisch sehr klein sein kann. Die mit Sauerstoff gesättigte Grenzschicht muß daher bei normalen Druckverhältnissen sobald wie möglich erneuert werden, wofür bei herkömmlichen Verfahren (Gebläse-Belüftung, Oberflächen-Belüftung) eine große Turbulenz im Belüftungsbecken erforderlich ist, was einem hohen Energicbcdarl gleichkommt.The renewal of the boundary surface is responsible for the speed of oxygen transfer into the sewage-activated sludge mixture authoritative. It is more favorable in the method according to the invention than in all known ones Procedure. Normally the rate of dissolution of atmospheric oxygen in the air-water boundary layer is relatively high, even if the rate of diffusion of oxygen in the water-sludge mixture can be very small. The boundary layer saturated with oxygen must therefore be used under normal pressure conditions be renewed as soon as possible, for which with conventional methods (fan ventilation, surface ventilation) a great deal of turbulence is required in the aeration basin, resulting in a high energicbcdarl equals.

Über die Höhe des Mindestsauerstoffgehaltes in belebten Schlamm gehen in der Fachwelt die Meinun gen auseinander, jedoch nach Ansichten vieler Expcrtcr sollen Sauerstoffkonzentrationen über 2 bis 3 mg/1 au den biologischen Reinigungsvorgang ohne Einfluß sein.There are opinions among experts about the level of the minimum oxygen content in activated sludge However, in the opinion of many experts, oxygen concentrations should exceed 2 to 3 mg / 1 au the biological cleaning process will be without influence.

Das dürfte bei der derzeitigen Verfahrenstechnik fü das Belebungsverfahren zutreffen. Es würden somit aiii Bemühungen, den Sauerstoffgehalt im Abwasser-Be Icbtschlamm-Gemisch konventionell auf höhrcrc Kon zentration als 2 mg/1 anzuheben, einer Encrgicvcrgcu dung gleichkommen. Beim Druckverfahren wcrdci iiufgrund der gesteigerten Aktivität der Biomass andere Maßstäbe gesetzt. Mit der Druckerhöhung steig der Saucrstoffstlttigungswert für das Wasser. Durch di gesteigerte Lösungstension verteilt sich der Luftsauci stoff sehr rasch im Abwasser und diffundiert zuWith the current process technology, this should apply to the activated sludge process. It would be aiii Efforts to conventionally reduce the oxygen content in the sewage / sludge mixture to higher levels to raise the concentration to more than 2 mg / 1, an Encrgicvcrgcu dung equal. In the printing process this is due to the increased activity of the biomass set different standards. As the pressure increases, the oxygen saturation value for the water increases. Through di Increased dissolution tension, the Luftsauci substance is distributed very quickly in the wastewater and diffuses

Einstellung des Konzentrationsausgleiches gleichmäßiger und schneller als bisher durch die auf den Zellwänden des Schaumstoff körpers 4,5 ausgebreiteten Schlammflocken in die aktiven Zellen.Adjustment of the concentration compensation more evenly and faster than before by the Cell walls of the foam body 4.5 expanded Mud flakes into the active cells.

Der für eine optimale Abbauleistung erforderliche Sauerstoff-Übertragungsfaktor erreicht beim Druckverfahren durch optimale Einstellung der Schaumstoffkörper-Kompressions- und Expansions-Geschwindigkeit auch unter ungünstigen Bedingungen, selbst bei einer Totalaufbereitung, d. h. ohne mechanische Vorklärung, von Abwässern mit hohem Feststoffgehalt die denkbar günstigsten Werte. Durch die erzielbare hohe Sauerstoffeintragssteigerung wird die für eine biologische Vollreinigung erforderliche Mindestsauerstoff konzentration von 2 mg/1 praktisch bei jeder Belastung unabhängig von der Konsistenz des Abwassers und seiner Konzentration an Schmutzstoffen oder des Schlammgehaltes und der Wassertemperatur erreicht.The oxygen transfer factor required for optimal degradation is achieved in the printing process through optimal adjustment of the foam body compression and expansion speed even under unfavorable conditions, even with a complete reprocessing, d. H. without mechanical primary clarification, the most favorable values imaginable for wastewater with a high solids content. The achievable high The increase in oxygen input becomes the minimum oxygen concentration required for complete biological cleaning of 2 mg / 1 practically at any load regardless of the consistency of the wastewater and its concentration of pollutants or the sludge content and the water temperature.

Die aus der Druckerhöhung resultierende Steigerung der Sauerstoffdiffusionsgeschwindigkeit hat eine Intensivierung des Austausches von Sauerstoff gegen Kohlendioxid oder assimilierbaren Schmutzstoffen gegen Stoffwechselprodukte zwischen dem Abwasser und den lebenden Zellen zur Folge. Dies begünstigt die Produktion spezifischer Abbaufermente seitens der Bakterienzellen.The increase in the rate of oxygen diffusion resulting from the increase in pressure intensifies the exchange of oxygen for carbon dioxide or assimilable pollutants against metabolic products between the wastewater and the living cells. This favors the Production of specific degradation ferments on the part of the bacterial cells.

Die Druckreinigung erfolgt vorzugsweise bei etwa 0,5 bis etwa 2 atü. Bei hohen Strömungsgeschwindigkeiten kann der Einlaßdruck auch höher sein.Pressure cleaning is preferably carried out at about 0.5 to about 2 atmospheres. At high flow velocities the inlet pressure can also be higher.

Daß die aktiven Bakterienzellen eines Belebtschlammes durch Druckerhöhung in einem abgeschlossenen erfindungsgemäßen System zur einer gesteigerten Fermentsynthese angeregt werden (erhöhte Fennentaktivität) läßt sich durch quantitative Bestimmung von Formazan nachweisen, das bei der Einwirkung einer Probe frischen Belebtschlammes aus der erfindungsgemäßen Vollreinigungsvorrichtung auf Triphenyltetrazolium-Chorid bei gesteigertem Druck unter Abschluß äquivalent lebender Zellen und abhängig vom Ausmaß der Druckerhöhung vermehrt gebildet wird.That the active bacterial cells of an activated sludge are closed by increasing the pressure system according to the invention for increased fermentation synthesis are stimulated (increased Fennent activity) can be detected by quantitative determination of formazan, which when exposed to a Sample of fresh activated sludge from the full cleaning device according to the invention on triphenyltetrazolium chloride at increased pressure with the exclusion of equivalent living cells and depending on the extent the pressure increase is increased.

Es kommt auch zu einer verbesserten Anpassungsfähigkeit der Belebtschlämme für Veränderungen in der Konsistenz der Abwässer.There is also an improved adaptability of the activated sludge to changes in the Consistency of the sewage.

Das zeigt sich darin, daß stärkere Schwankungen in Konzentration und Art der Schmutzstoffe bzw. pH-Wert-Änderungen des Abwassers oder sogar die Anwesenheit von Giftstoffen, wie z. B. Zyanide, Schwefelwasserstoff, Phenole, Detergentien und mineralische öle, ohne besonderen Einfluß auf die Abbauleistung der Schlämme in der erfindungsgemäßen Vorrichtung bleiben.This can be seen in the fact that greater fluctuations in the concentration and type of pollutants or Changes in the pH of the wastewater or even the presence of toxins, such as B. cyanides, Hydrogen sulfide, phenols, detergents and mineral oils, without any particular influence on the degradation performance the sludge remain in the device according to the invention.

Es wurde festgestellt, daß sich die Mikroben der Biomasse unter den gegebenen Verhältnissen stündlicher pH-Wert-Änderungen von pH 7,5 auf pH 4,0 bzw. pH 12 sehr rasch den Gegebenheiten anpassen können, ohne daß ihre biologische Aktivität, selbst bei Überdosen obengenannter Gifte (Dosierungen über die normalzulässigen Grenzkonzentrationen hinaus) eine merkliche Schwächung erfahr! (gemessen an der zeillichen Abbauratc).It was found that the microbes of the biomass under the given conditions more hourly Can adjust pH value changes from pH 7.5 to pH 4.0 or pH 12 very quickly to the circumstances, without affecting their biological activity, even with overdoses of the above-mentioned poisons (dosages above the normal permissible limit concentrations) experience a noticeable weakening! (measured against the zeillichen dismantling rate).

Entsprechende toxikologische Versuche zeigten, daß ein biologischer Abwasser-Aufbereitungsprozeß gemäß der Erfindung nicht so sehr den Störungen durch Giftstößc unterworfen ist, wie dies bei konventionellen Kiarvcrfahrcn der Fall sein kann.Corresponding toxicological tests showed that a biological wastewater treatment process according to the invention is not so much subject to the disturbances of poisonous shock as is the case with conventional ones Disorder may be the case.

Da bei allen fcrmcntativcn biochemischen Reaktionen die Temperatur eine wesentliche Rolle spielt, gewinnt diese gerade beim erfindungsgemäßen Verfahren besondere Bedeutung. Eine Temperaturerhöhung ist wegen der Verwendung komprimierter Luft und von Kompressionen innerhalb des zu reinigenden Wassers ohne weiteres möglich, wobei eine Temperaturerhö-As in all positive biochemical reactions the temperature plays an essential role, this wins precisely in the process according to the invention special meaning. A temperature increase is due to the use of compressed air and of Compressions within the water to be cleaned are easily possible, whereby a temperature increase

s hung um 10° C die Reaktionen um fast das Siebenfache beschleunigen kann.By 10 ° C, the reactions increased by almost seven times can accelerate.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren liegen die Betriebstemperaturen erheblich höher als bei üblichen Abwasser-Klärprozessen. Bei der DrucklufterzeugungIn the process according to the invention, the operating temperatures are considerably higher than with conventional ones Wastewater treatment processes. When generating compressed air

to im Kompressor wird ein Teil der aufgebrachten Energie in Wärme umgewandelt und dadurch die Druckluft temperiert. In den Druckbelüftungsbehältern bewirkt diese Verlustwärme eine Temperaturerhöhung, die im Sommer Betriebstemperaturen bis zu 30⁰C erreichen läßt und selbst in den Wintermontaten bei niedrigen Wasser- und Außentemperaturen die Reaktionsräume auf mindestens 18° C zu halten vermag. Dieser Tatbestand ist besonders wichtig für die Betriebssicherheit und die Reinigungsleistung im Winter.To in the compressor, part of the energy applied is converted into heat and the compressed air is tempered as a result. In the pressure aeration tanks this lost heat causes an increase in temperature, which can reach operating temperatures up to 30 ⁰ C in summer and is able to keep itself in the Wintermontaten at low water and outside temperatures, the reaction chambers to at least 18 ° C. This fact is particularly important for operational safety and cleaning performance in winter.

Als weiterer maßgebender Faktor spielt die Temperatur neben der Schlammbelaistung eine besonders große Rolle bei der Beseitigung der im Abwasser enthaltenen Stickstoffverbindungen (Ammoniak, Ammoniumverbindungen, Nitrit und Nitrat), was den erstenAs a further decisive factor, the temperature, in addition to the sludge load, plays a particularly important role major role in the elimination of nitrogen compounds contained in wastewater (ammonia, ammonium compounds, Nitrite and nitrate) what the first

.>5 und zweiten Abschnitt der dritten Reinigungsstufe bei.rifft..> 5 and second section of the third cleaning stage at. applies.

Im ersten Abschnitt erfolgt die Nitrifikation im ersten und zweiten Druckbelüftungsbehälter durcli autotrophe Bakterien, Nitrosomonasstämme und Nitrobakterstämme (Nitrat-Bakterien), die hierauf das Nitrit mit Hilfe von Sauerstoff in Nitrat überführen.In the first section, nitrification takes place in the first and second pressure ventilation containers by autotroph Bacteria, Nitrosomonas strains and Nitrobakterstämme (nitrate bacteria), which then use the nitrite from oxygen to nitrate.

Um neue Zellensubstanz aufzubauen, benötigen die Nitrit-Bakterien als Nährstoffe Ammoniak und im Wasser gelöstes Kohlendioxid, das beim aeroben Abbau der organischen Schmutzstoffe in den beiden ersten Stufen (Substrat-Atmung und endogene Atmung) ausreichend gebildet wird.In order to build up new cell substance, the nitrite bacteria need ammonia and im as nutrients Water dissolved carbon dioxide, which acts during the aerobic breakdown of the organic pollutants in the first two Stages (substrate respiration and endogenous respiration) is sufficiently formed.

Beginn und Grad der Nitrifikation sind abhängig von der Schmutzstoffkonzentration, der Sauerstoffzufuhr und somit von der Belüftungszeit bzw. von der Abbauleistung, dem Schlammgehalt und der Temperatur. Je größer die Schlammbelastung ist, desto höher muß die Temperatur des Schlammwasser-Gemisches sein, um bei ausreichendem Sauerstoffangebot kurzfri-The beginning and degree of nitrification depend on the concentration of pollutants and the oxygen supply and thus on the aeration time or on the decomposition rate, the sludge content and the temperature. The greater the sludge load, the higher the temperature of the sludge-water mixture must be in order to be able to briefly

stig eine volle Nitrifikation zu erzielen. Über den Einfluß des Sauerstoffgehaltes auf die Nitrifikation werden wiederum geteilte Meinungen vertreten.to achieve full nitrification. About the influence of the oxygen content on the nitrification again represent divided opinions.

Entgegen der Ansicht, daß Sauerstoffkonzentration über 1 mg/1 den Verlauf der Nitrifikation unbeeinflußt lassen, zeigte sich beim erfindungsgemäßen Verfahren bei unterschiedlichen Kompressions- und Entspannungsgeschwindigkeiten der Schaumstoffkörper und somit bei verschiedenen Sauerstoffkonzentrationen, daß bei höherem Sauerstoffgehalt des BelebtschlammesContrary to the view that oxygen concentrations above 1 mg / 1 do not influence the course of nitrification can be shown in the method according to the invention at different compression and relaxation speeds the foam body and thus at different oxygen concentrations, that with a higher oxygen content of the activated sludge

der Nitrifikationsprozeß beschleunigt wird. Voraussetzung hierzu sind jedenfalls ausreichende Mengen an biologischem Schlamm hoher Aktivität und Temperaturen von mindestens 18°C. Diese Bedingungen lassen sich ohne weiteres einhalten. Beim erfindiingsgemäßenthe nitrification process is accelerated. pre-condition In any case, sufficient amounts of biological sludge of high activity and temperatures are required for this of at least 18 ° C. Let these conditions adhere to one another without further ado. In the case of the invention

fto Verfahren läuft die Nitrifikation während, der Wachstumsphasc neben dem Abbau der im Wasser enthaltenen Kohlenstoffverbindungen in den beiden ersten Stufen gleichzeitig ab.
Selbst bei Schlammbclastun((cn über 1 kg BSB/kgIn the process, nitrification takes place during the growth phase, in addition to the degradation of the carbon compounds contained in the water in the first two stages.
Even with sludge blasting ((cn over 1 kg BOD / kg

(<·> Trockensubstanz und Tag kann bei erhöhtem Druck von einer Temperatur von 25°C während 1 bis 2 Stunden neben einem BSB-Abbau bis; zu 95% eine volle Nitrifikation erreicht werden.(<·> Dry matter and day can with increased pressure of a temperature of 25 ° C for 1 to 2 hours in addition to a BOD degradation to; 95% a full one Nitrification can be achieved.

Die eigentliche Beseitigung der Stickstoffverbindungen aus dem Abwasser kann erst im Anschluß an eine erfolgreiche Nitrifikation in der dritten Stule, d. h., in der Denitrifikationsstufe, im dritten Druckbelüftungsbehälter erfolgen.The actual elimination of nitrogen compounds from the wastewater can only after a successful nitrification in the third column, i. i.e., in the Denitrification stage, take place in the third pressure ventilation tank.

Der belebte Schlamm enthält eine große Zahl von fakultativ aeroben Bakterien. Viele diese Arten erhalten bei Abwesenheit von freiem, gelöstem Sauerstoff ihren Snergiestoffwechsel dadurch aufrecht, daß sie den Nitrat- und Nitrit-Molekülen den Sauerstoff entziehen. Die Reaktion der beiden Stickstoffoxide erfolgt dabei bis zum gasförmigen Stickstoff. Unter geeigneten Bedingungen vollzieht sich diese Reaktion ziemlich schnell. Beim erfindungsgemäßen Verfahren sind hierfür höchstens eine halbe Stunde Aufenthalt erforderlich. Zur Ableitung von bei der Reinigung gebildeten Gasen sind entsprechende Gasablaßleitungen auslaßseitig der Behälter vorgesehen.The activated sludge contains large numbers of facultative aerobic bacteria. Many of these species are preserved in the absence of free, dissolved oxygen, their energy metabolism is maintained by the Nitrate and nitrite molecules remove oxygen. The reaction of the two nitrogen oxides takes place to gaseous nitrogen. Under the right conditions, this reaction is fairly complete fast. In the case of the method according to the invention, a stay of no more than half an hour is required for this. Appropriate gas discharge lines are provided on the outlet side for discharging gases formed during cleaning Container provided.

Führt man den biologischen Abbauprozeß mit größeren Belebtschlammengen bei Temperaturen über 18° C bis zur vollständigen Oxidation aller Stickstoffverbindungen zu Nitrat durch und unterwirft anschließend das Abwasser-Schlamm-Gemisch streng anaeroben Verhältnissen (unter Sauerstoffabschluß), so kann praktisch aller Stickstoff aus dem Abwasser in Gusform entweichen und die hauptsächlichsten Bedingungen für eine dritte Stufe der Abwasserreinigung, nämlich die Stickstoffelimination, sind hierbei erfüllt.If the biological degradation process is carried out with larger amounts of activated sludge at temperatures 18 ° C until all nitrogen compounds are completely oxidized to nitrate and then subject the sewage-sludge mixture to strict anaerobic conditions Conditions (with the exclusion of oxygen), practically all nitrogen from the wastewater can be poured into a mold escape and the main conditions for a third stage of wastewater treatment, namely the Nitrogen elimination are fulfilled here.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren können ohne betriebliche Schwierigkeit und ohne höheren Kostenaufwand die beiden Prozesse der Oxidation und der Denitrifikation unmittelbar hintereinander ablaufen.With the method according to the invention, there are no operational difficulties and no higher costs the two processes of oxidation and denitrification take place immediately one after the other.

Der wichtigste Vorteil des erfindungsgemäßen Druckreinigungsverfahrens gegenüber konventionellen Verfahren und dem aus der DT-OS 15 84 927 bekannten Verfahren wird darin gesehen, daß der Sauerstoff der aufgewendeten Luft zur vollständigen AusnutzungThe most important advantage of the pressure cleaning process according to the invention over conventional ones The method and the method known from DT-OS 15 84 927 is seen in the fact that the oxygen of the expended air for full utilization

ίο gelangen kann, wogegen bei allen an deren Belebtschlammverfahren der größte Teil des Sauerstoffes der eingetragenen Luft ungenutzt verlorengeht (bis zu 90%).ίο can get, whereas with all of their activated sludge processes most of the oxygen in the air introduced is lost unused (up to 90%).

Da unmittelbar irn Anschluß an die aerobe Behandlung der Abwässer (Oxydation, Nitrifikation) ein sauerstofffreier (anaerober) biologischer Reinigungsprozeß (Denitrifikation) erfolgen kann, somit eine biologische Voll-Reinigung erzielt wird, müssen hierfür zusätzliche bauliche Maßnahmen nicht ergriffen werden. Since immediately after the aerobic treatment of the wastewater (oxidation, nitrification) oxygen-free (anaerobic) biological cleaning process (denitrification) can take place, thus a Full biological cleaning is achieved, additional structural measures do not have to be taken.

Entspannungsgeschwindigkeit der Schaumstoffkörper und Strömungswiderstand der Siebkolben- oder Lochkolbenplatte sowie der Siebplatte sind derari aufeinander abgestimmt, daß durch die Kolbenbewe gung auch eine Verdrängungsförderung erfolgt und dei Eigenströmungswiderstand der Schaumstoffkörpei überwunden wird.Relaxation speed of the foam body and flow resistance of the piston valve or Perforated piston plate and the sieve plate are matched to one another that by the piston movement There is also a displacement promotion and the self-flow resistance of the foam bodies is overcome.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Patent claims:

1. Process for biological full cleaning according to the sludge activation process, in which the Pre-clarified wastewater together with compressed air in three stages, each through adhesive bodies is passed through and with activated sludge (biomass) in the form of open-pored sponge or Foam bodies in the first stage, the Oxidation stage, and then the second stage, the nitrification stage, aerobic overpressure and finally in a third stage, the denitrification stage, anaerobically cleaned and the any excess sludge formed in a flotation secondary clarification stage with pressure relief is deposited, characterized in that that in the individual stages flexible foam bodies are intermittently compressed and relaxed again and the compressed air intermittently in the first and possibly the second stage is added to the waste water flowing into the foam bodies.

2. The method according to claim 1, characterized in that compressed air and waste water supply in the first stage takes place during the relaxation of the foam body

3. The method according to any one of claims 1 or 2, characterized in that the third stage is a Partly only pre-treated wastewater is fed to achieve complete oxygen consumption.

4. Apparatus for performing the method according to claim 1 with three series-connected each with adhesive bodies for the biomass in the form of open-cell foam bodies containing, substantially completely filled pressure ventilation vessels, each with an inlet for pre-treated wastewater and an inlet for compressed air at the inlet end and an outlet for aerated waste water at the opposite outlet end, characterized in that the foam bodies (4, 5) consist of flexible material and one in each pressure ventilation container (1, 2, 3) Compression device for the foam body is provided.

5. Apparatus according to claim 4, characterized in that the compressing device at least has a piston piston plate (6) which can be moved back and forth between two end positions, to the two sides of which each foam body (4,5) are arranged, which in a central position of the The piston plate is approximately relaxed.

6. Apparatus according to claim 5, characterized in that the pressure ventilation container (3) for the third stage has an inlet (21) for only pre-clarified SS Wasüer.

7. Device according to one of claims 4 to 6, characterized in that at the inlets and outlets (15 to 21) remotely controllable inlet and outlet valves are provided which can be operated intermittently together with the compression before direction with a control unit.