DE2550818C3

DE2550818C3 - Process and device for biological wastewater treatment using the sludge activation process

Info

Publication number: DE2550818C3
Application number: DE2550818A
Authority: DE
Inventors: Leo 6682 Ottweiler Funk; Michael 6600 Saarbruecken Funk
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1975-11-12
Filing date: 1975-11-12
Publication date: 1978-05-18
Also published as: DE2550818B2; DE2550818A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur biologischen Vollreinigung nach dem Schlammbelebungsverfahren, bei dem das vorgeklärte Abwasser zusammen mitThe invention relates to a method for biological full cleaning according to the sludge activation process, in which the pre-treated wastewater together with

6565 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.entered compressed air is passed through adhesive bodies in three stages and thereby 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, under excess pressure aerobically and finally in a third stage, the denitrification stage, anaerobically cleaned and the possibly resulting excess sludge in one Flotation secondary clarification stage is separated 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 Ma3e schnell und wirksam mit relativ geringem Energieaufwand angeboten wird. Bei 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 (DE-OS 15 84 927), die Belüftung des Gemischs dts 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 in all fully biological wastewater treatment that the flora and fauna (biomass) of the wastewater are offered the vital oxygen in the air, which is necessary for the aerobic decomposition of the organic constituents, in sufficient quantities, quickly and effectively, with relatively little energy expenditure. In 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 (DE-OS 15 84 927) to aerate the mixture of wastewater 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 . 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 Sauerstoffeinbringen einhergehende erhöhte Turbulenz zur Zerschlagung der Schlammflocken oder zum Aufschäumen kommt. Daher kann es bei konventionellen, hochbelasteten Belebtschlammanlagen 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 Schmutzstoffe 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, this increases Energy expenditure both for surface ventilation and for pressure ventilation on the container brine strongly and reaches a natural limit, which is where it is caused by the introduction of oxygen associated increased turbulence to break up the sludge flakes or to foam. Therefore it can in conventional, highly loaded activated sludge plants with sufficient population density During the biological degradation of the organic pollutants, the oxygen consumption (the Oxygen consumption) in the ventilation tank is faster than the oxygen supply. For example A very high concentration of organic substances in the wastewater often leads to the contaminants reaching the microorganisms in a thick layer are adsorbed, so that the dissolved oxygen can only slowly diffuse into the cell interior Effect that is only partially offset by the pressure increase. The rate of diffusion can become so small that the cells die. Just enough energy-consuming turbulence that requires a large excess of air, this effect can be up to Prevent reaching the aforementioned critical turbulence. The aerobic microorganisms (bacteria and Protozoa) in the activation tank are only capable of the desired degradation of the Carry out pollutants when there is enough oxygen in their environment, d. H. after current experience with a minimum content of 1 to 2 mg / 1 dissolved in water is directly available. The decisive factor for a fast and thorough biological cleaning process is therefore the speed

digkeit der Sauers toff übertragung 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 Lufteintnig dort seine Grenzen, wo die durch eine Luftverteileinrichtung eingetragene Luft so intensiv eingetragen wird, daß es zu Verwirbelungen und zu einem Zerschlagen der Schlammflocken kommtthe 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 intake there Limits where the air entered by an air distribution device is entered so intensively that it to turbulence and to a smashing of the Mud flakes are coming

Um einen hohen Sauerstoffeintrag mit vergleichsweise niedrigem Energieaufwand zu erreichen, ohne daß die Anlagekosten steigen und die Gefahr großer Turbulenzen und damit des Zerschlagen:, des Belebtschlamms auftreten kann, sieht ein älterer nicht vorveröffentlichter Vorschlag (DE-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 2 atü innig mit eingetragenem Luftsauerstoff zur Oxydation vermischt und gereinigt, der Schlamm vom gereinigten Wasser getrennt und in den Druckbelüftungsbehälter zurückgeführt und der Schlammzuwachs als Überschußschlamm beseitigt wird, vor, daß im Belüftungsbehälter 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 a comparatively low expenditure of energy, without the system costs rise and the danger of great turbulence and thus the breaking up of the activated sludge can occur, an older person does not see pre-published proposal (DE-AS 24 20 977) for a device for biological wastewater treatment according to the sludge activation process, in which the pre-clarified wastewater is placed in an aeration tank containing the biomass at above the water surface standing compressed air of at least about 2 atmospheres intimately mixed with the oxygen introduced in the air for oxidation and cleaned, the sludge separated from the purified water and returned to the pressurized aeration tank and the sludge growth as excess sludge is eliminated before that adhesive body for the biomass and colloid scavenger in the form of open-cell foam bodies and a compression device are provided with which the Foam body through alternating volume enlargement and volume reduction with initiated Air is filled above the water surface and can be released below it. Through the foam body is the introduction of oxygen is intermittently supported, but the space yield that can be achieved in this way is limited It cannot be ruled out that the introduced air faster than for a sufficient Transfer of the oxygen to the freely floating activated sludge is necessary

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, vorgesehen ist (DE-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 Denitrifikation, weil die Reinigungsverhältnisse der beiden ersten Stufen wenig variabel sind.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, is provided (DE-OS 20 02 926). Besides, can not avoid that dead biomass accumulates in the pores and increases the pressure drop Performance diminishes. The ability to adapt to changing sewage conditions is limited Series connection of three stages, an oxidation, a nitrification and a denitrification stage, there is only a limited possibility for Denitrification, because the purification ratios of the first two stages are not very variable.

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 vergleichsweise 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 Verweilzeit abgeschlossen ist.The 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 comparatively low and constant energy consumption takes place without the system costs very much increase, and in which the deposition of dead biomass in the pores of adhesive bodies does not increase fear and the full cleaning is completed in a comparatively short dwell time.

Diese Aufgabe ist für das eingangs genannte Verfahren durch die kennzeichnenenden Merkmale desThis task is due to the characterizing features of the method mentioned at the beginning Verfahrenshauptanspruchs gelöst Ausgestaltungen dieses Verfahrens ergeben sich aus den Verfahrensunteransprüchen sowie der nachfolgenden Beschreibung. Eine zur Durchführung des Verfahrens geeignete Vorrichtung ist im Vorrichtungsanspn;ch gekennzeichnet während vorteilhafte Ausgestaltungen sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung ergeben.Process main claim solved Refinements of this process emerge from the process subclaims and the following description. One A device suitable for carrying out the process is identified in the device claim while advantageous refinements emerge from the subclaims and the following description result.

Durch die flexiblen Schaumstoffköi per wird derThe flexible foam body makes the

Sauerstoff ein trag 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. BiomasseOxygen entry greatly supports them act as Adhesive body for the biomass and as a colloid catcher. The microbes settle in the pores of the foam so numerous that after a short training period a highly active "biological sludge" or biomass 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 Schaumstoffkörperdue to the adhesion and movement of the biomass, a very intensive entry of air is possible, without fear of turbulence, since there are turbulent capillary flows in the pores of the foam body hardly occur. In the pores of the foam body steht eine sehr große Oberfläche als Haftoberfläche für die Biomasse zur Verfugung, an der diese daher auch bei intensiver Luftdurchströmung der Poren, die stetig oder insbesondere intermittierend erfolgt, haften bleibt. Bei intermittierender Drucklufteinleitung wird besondersstands for a very large surface as an adhesive surface the biomass is available, at which this therefore even with intensive air flow through the pores, which is steady or in particular occurs intermittently, remains stuck. In the case of intermittent introduction of compressed air, it becomes particularly 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,advantageously achieved that the introduced atmospheric oxygen is also absorbed during the rest breaks. It has surprisingly been shown that the biological cleaning with particularly great intensity because of the increased and accelerated oxygen consumption takes place, wobei nur ein Druckbelüftungsbehälter oder eine Reihe von Druckbelüftungsbehältern mit vergleichsweise geringem Rauminhalt erforderlich ist, weil durch die stetige oder pulsierende Durchströmung der Schaumstoffkörper sichergestellt ist, daß praktisch alle Teilbe-being just one pressurized ventilation tank or a series of pressure ventilation containers with a comparatively small volume is required because through the steady or pulsating flow through the foam body ensures that practically all parts reiche 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 dasrich of the wastewater the same cleaning conditions with sufficient oxygen supply in each case first and second stage are subjected. The invention makes a uniform extremely fine Even distribution of biomass over practically that 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-Gemischtotal working volume of the stages to be flown through or container achieved, which was not previously possible because of the feared clogging of the narrow flow channels was kept possible. The only thing that is needed is a fine distribution of the air in the sludge-water mixture 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 alsendeavored, but not finely divided, the biomass bound to an adhesive body through which the waste water-air mixture is passed in the form of a capillary flow. In the case of a specifically high volume of wastewater, i.e. H. short stay times of less than 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 den Abwasser30 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 substance and day), up to 95% of the organic contaminants from the wastewater can be removed 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 Eintragbe eliminated. The energy requirement is in this case below 0.8 to 0.9 kWh / kg BOD (biochemical oxygen demand). The oxygen does not get into the wastewater As with conventional activated sludge systems, only supplied by blowing in air but the input 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 betakes place in such a way that it is ensured that a high and effective oxygen diffusion between air and wastewater is achieved. This results in an increase the temporal oxygen input compared to the be kannten drucklosen Verfahren sowie dem bekannten Druckverfahren. Außerdem ist es jederzeit möglich, das Sauerstoffangebot im Wasser ohne weiteres über 2 mg/1 zu halten. Jeder Druckbelüftungsbehälter kann ver-known pressureless processes as well as the known Printing process. In addition, it is possible at any time to easily increase the oxygen supply in the water above 2 mg / l to keep. Each pressure ventilation container 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 ,₀ 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-Belebtschlammgemisch einer wechselweisen Kompression und Expansion sowie Strömungsgeschwindigkeitsänderung.Conveniently, the cleaning in the individual stages carried out in separate printing aeration tanks with their own this filling adhesive bodies in, ₀ the form of flexible sponge or foam bodies because of the risk of clogging is further reduced by the subdivision and the individual levels are better controlled at optimal conditions can. The risk of clogging of the foam bodies through which there is a total flow is negligibly small due to the design such that the foam bodies are intermittently compressed and relieved. Despite this compression, which, however, should not take place until the pore structure is completely undone, so that the activated sludge is not dissolved, the flow is not prevented. The compressed air is fed to the foam body adjacent to the wastewater inlet while it is being released, since it then evenly absorbs wastewater and atmospheric oxygen. In order to ensure complete oxygen consumption in the third stage, it is advisable to introduce only pre-treated wastewater there, since this has a particularly high oxygen requirement. In the case of intermittently compressed foam bodies, the air-wastewater-activated sludge mixture is subject to alternating compression and expansion as well as changes in flow velocity.

Bei der erfindungsgemäßen biologischen Vollreinigung organisch verunreinigter Abwässer wirken die Schaumstoffkörper als Sauerstoff-Lösungsbeschleuniger, 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 inventive biological Vollreinigung organically contaminated waste water, the foam body as oxygen solution accelerators work as they ensure a thorough oxygen transfer in the shortest #> Time in conjunction with the biomass by the compression of the air-waste water mixture.

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 ausrei- chendem 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-Belastung mittels Kompressors stoßweise in solcher Menge zudosiert, wie zur Aufrechterhalturg eines Mindestsauerstoffgehaltes im Wasser von 2 mg/1 benötigt wird. Das Abwasser kann von einem Rückhaltebecken aus über einen Pumpensumpf mittels Abwasserdruckpumpen der ersten Stufe, der Oxydationsstufe, intermittierend zugeführt und gleichzeitig mit Druckluft vermengt werden. Diese und das Abwasser werden unter einer Siebplatte im unteren Teil des ersten als Druckzylinder ausgebildeten Druckbelüftungsbehälters über entsprechend dimensionierte Rohre in unmittelbarer Nachbarschaft eingespeist Es bedarf keiner fein- oder mittelblasigen Belüftungseinrichtung. Das bedeutet Energieersparnis und weniger Betriebsstörungen an den Belüftungs-Aggregaten, da fein- oder mittelblasige Belüftungsdüsen der Luft einen zu hohen Widerstand entgegensetzen und sich allzuleicht mit Schlamm zusetzen.All measures are aimed at the fact that the flora and fauna (biomass) of the sewage is the vital one and the atmospheric oxygen required to break down the organic constituents for full utilization in sufficient is offered to a similar extent quickly and effectively with relatively little energy expenditure to a 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 dosed 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 can be intermittently fed into the first stage, the oxidation stage, by means of wastewater pressure pumps and at the same time mixed with compressed air. This and the wastewater are under a sieve plate in the lower part of the first pressure ventilation container designed as a pressure cylinder via appropriately dimensioned pipes in the immediate vicinity fed in There is no need for a fine or medium-sized bubble aeration device. That means energy savings and fewer malfunctions in the ventilation units, thanks to the fine or medium-sized bubble aeration nozzles to oppose too much resistance to the air and to clog up too easily with mud.

Dadurch, daß die Schaumstoffkörper intermittierend zusammengedrückt und wieder entspannt werden, wird die eingespeiste Druckluft durch den komprimierten Schaumstoffkörper an ihrem freien Aufstieg durch das Wasser-Schlamm-Gemisch so stark behindert, daß sie schon im unteren Abschnitt gleich nach ihrem gemeinsamen Eintritt mit dem Abwasser komprimiert wird. Hierbei kann sich die schon vorkomprimierte Luf nicht nach Eintritt in den Druckbelüftungsbehälter gleich wieder entspannen, wie das bei konventionellen Verfahren der Fall ist. Sie wird darüber hinaus durch den absteigenden Schaumstoffkörper, der sich wie ein Kolben im Druckzylinder im Mittel auf- und abwärtsbe wegt, weiter unter erhöhten Druck gesetzt, wobei di< Sauerstoff-Lösungsgeschwindigkeit um ein erhebliches Maß gesteigert wird. Erst nachdem der Schaurnsioffkör per zwischen der z. B. Siebkolbenplatte und der unteren Siebplatte, auf der er sich abstützt, über dem Behälterboden bis zum Anschlag komprimiert ist, die Siebkolbenplatte den Schaumstoffkörper zur Entspan nung freigibt und dieser sich wieder ausdehnen kann, werden die durch die Poren des Schaumstoffs gepreßten Luftblasen teilweise entspannt und feinverteilt durch etwas Wasser-Schlamm-Gemisch nach oben steigen. Hierbei wird der in den Schaumstoffkörpern angesiedel te biologische Rasen durchgreifend belüftet Der Sauerstoff im Abwasser-Schlamm-Gemisch erreich dadurch wesentlich höhere Konzentrationen, als bei den bisherigen Lufteintragungsmethoden möglich istThe fact that the foam bodies are intermittently compressed and relaxed again is the supplied compressed air through the compressed foam body on its free ascent through the The water-sludge mixture is so hindered that it is already in the lower section immediately after its common inlet is compressed with the wastewater. The already pre-compressed air can be used here do not relax immediately after entering the pressure ventilation tank, as is the case with conventional ones Procedure is the case. It is also supported by the descending foam body, which looks like a Pistons in the pressure cylinder moved upwards and downwards on average, further placed under increased pressure, with di < Oxygen dissolution rate is increased by a considerable amount. Only after the Schaurnsioffkör by between the z. B. piston plate and the lower sieve plate on which it is supported, above the The bottom of the container is compressed as far as it will go, the piston plate the foam body for chip removal release and this can expand again, are pressed through the pores of the foam Air bubbles, partially relaxed and finely divided, rise to the top through a little water-mud mixture. Here, the biological turf located in the foam bodies is thoroughly aerated As a result, oxygen in the sewage-sludge mixture reaches significantly higher concentrations than in the previous air injection methods is possible

Zur weiterern Erläuterung der Erfindung wird auf die 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 eine Siebplatte 7, 8 als Abstützung für zwischen der Siebkolbenplatte 6 und diesen angeordneten Schaum Stoffkörper 4, S angebracht ist. Eine Kolbenstange mi pneumatischem oder hydraulischem Arbeitszylinder zur durch eine Steuereinheit gesteuerten Auf- und Abwärts bewegung der Siebkolbenplatte 6 ist nicht dargestellt Derartige Kolbenantriebe sind bekannt Das vorgeleierte Abwasser wird dem ersten Druckbelüftungsbehälter 1 (Reaktor I) von unten her über einen Einlaß 15 zugeführt und gelangt dann vom Kopf des Behälters aus dem Auslaß 17 über eine Rohrleitung 10 von unten durch einen Einlaß 18 in den zweiten DruckbelQftungsbehälter 2 (Reaktor II) und schließlich vom Kopf durch einen Auslaß 19 und eine Leitung U durch einen Einlaß 20 in einen dritten Druckbelüftungsbehälter 3 (Reaktor IH), dem am Kopf durch einen Auslaß 21 da« vollgereinigte Wasser entnommen wird. Oberschußschlamm kann aus dem zweiten Behälter 2 über einer Auslaß 22 abgezogen werden. Dem Behälter 3 kanr unter Umgehung des Reaktors I (Oxydationsstufe) unc des Reaktors II (Nitrifikationsstufe) Abwasser unmittel bar über eine in die Leitung 11 mündende Leitung 23, die mit einer Zweigleitung 24 auch in die Leitung 10 mündet zugeführt werden, damit die im Reaktor III erfolgend« Denitrifikation zur vollständigen Sauerstoffzehrunj führt Ein Schlammabzug kann durch Auslässe 16, bzw. 26 der Reaktoren 1, 2 bzw. 3 vorgenommei werden.To further explain the invention, reference is made to 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 middle and near the end faces one Sieve plate 7, 8 as a support for foam arranged between the piston plate 6 and the latter Fabric body 4, S is attached. A piston rod with a pneumatic or hydraulic working cylinder for 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-gelled wastewater is the first pressure aeration tank 1 (reactor I) is supplied from below via an inlet 15 and then passes from the top of the container the outlet 17 via a pipeline 10 from below through an inlet 18 into the second pressurized ventilation container 2 (reactor II) and finally from the top an outlet 19 and a line U through an inlet 20 into a third pressurized ventilation container 3 (reactor IH), from which fully purified water is taken from the head through an outlet 21. Surplus sludge can from the second container 2 over a Outlet 22 can be withdrawn. The container 3 can by bypassing the reactor I (oxidation stage) unc of the reactor II (nitrification stage) waste water immediately bar via a line 23 opening into line 11, which with a branch line 24 also opens into the line 10, so that the taking place in the reactor III « Denitrification leads to complete consumption of oxygen. or 26 of reactors 1, 2 and 3 are made.

Beim Hochsteigen der Siebkolbenplatte 6 der erstei Stufe sammelt sich die ausperlende Luft im oberer Abschnitt des Behälters 1 und wird gemeinsam mi Wasser und Belebtschlamm fiber die Leitung 10 in dei zweiten Behälter 2 eingedrückt Der untere Schaum Stoffkörper 5 im Reaktor II wird im allgemeinen zuiWhen rising the piston plate 6 of the first Stage collects the bubbling air in the upper section of the container 1 and is common mi Water and activated sludge pressed into the second container 2 via line 10. The lower foam Substance body 5 in 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 rising air of the first stage can not be completely freed from pressure.

Das Abwasser-Schlamm-Gemisch wird dann der dritten Stufe, der Reduktionsstufe oder Denitrifikationsstufe, zugeführt, in der ebenfalls die Schaumstoffkörper 4, 5 abwechselnd komprimiert und entspannt werden. Von der Denitrifikationsstufe kann das Wasser mit nunmehr vermindertem Schlammgehalt in eine Flotationsstufe eingeleitet werden, sofern dessen Abscheidung lohnt.The 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, 5 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 only becomes complete in the flotation final clarification stage reduced. The excess used air (oxygen-free) released under pressure can be removed from the Pearl out the water and deposit the excess sludge on the surface of the water.

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 die Schaumstoffkörper 4,5 geregelt.The pressure increase in the entire system of biological stages depends on the lifting speed, with which the foam bodies 4, 5 are compressed and relieved, and the pressure of the fed pre-compressed air. Since the common supply of sewage and compressed air is only intermittent can occur when the foam body moves up in the first stage, the flow rate for air and waste water and thus the dwell time is also regulated via the foam bodies 4, 5.

Die einzelnen Reinigungsstufen bzw. Druckbelüftungsbehälter 1, 2 und 3 sollten nach einer bestimmten Behandlungsdauer der Abwasser 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 after a certain period of treatment, the wastewater alternately for the Flow direction are operated, in such a way that the mechanically pre-clarified for a certain time Waste water together with the injected air in the order the first chamber, second and third Flows through the chamber, after which a change of direction from the third to the second to the first stage can be done automatically. This is because the oxygen in the air is on its way to the denitrification stage is consumed in the oxidation stages 1 and 2 and because of the foam body 4.5 of the third Biological sludge retained in the 2nd stage is not always kept for too long in an oxygen-free (anaerobic) State should remain, as this could otherwise be adversely affected in its composition (Loss of activity).

Die in den einzelnen Stufen angereicherten Belebtschlämme werden durch die wiederholte Richtungsänderung des eingespeisten Luft-Abwasser-Gemisches 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 is repeatedly supplied with fresh air, ie with atmospheric oxygen, through the repeated change of direction of the air-wastewater mixture fed in, and is thus kept at a high level of activity. The foam bodies 4, 5 are preferably made of highly porous, flexible polyester or polyurethane foams, which serve on the one hand as adhesive bodies for the biomass and on the other hand for the transmission of the air (oxygen carrier).

Die Breitenerstreckung, i. a. der Durchmesser, der Schaumstoffkörper 4, 5 ist etwas geringer als die des Behälters, da sich der Schaumstoffkörper beim Zusammendrücken 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 extension of the width, i. a. the diameter that Foam body 4, 5 is slightly smaller than that of the container, since the foam body expands transversely or radially when compressed The end position of the compression device should be placed against the inner wall of the container. Thereby are Reduced wear and wall friction.

Beim Auspressen der Schaumstoffkörper 4, 5 durch eine Siebkolbenplatte 6 oder ähnliche Zusammendrückvorrichtung wird stets für den Ausgleich der Sauerstoffkonzentration der oberen und unteren Schichten in den Druckbelüftungsbehältern I, 2 und 3 gesorgt und das in den Poren angesiedelte biologische Material transpirierfähig gelassen. When the foam bodies 4, 5 are pressed through a plunger plate 6 or similar compression device, the oxygen concentration of the upper and lower layers in the pressure ventilation containers 1, 2 and 3 is always balanced and the biological material located in the pores is allowed to transpire.

Durch die gesteigerte Aktivität der Biomasse unter erhöhtem Druck mit Hilfe der Schaumstoffkörper verläuft gleichzeitig der biochemische Abbau der organischen Inhaltsstoife mit größei er 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 breakdown of the organic ingredients takes place at great speed 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 dotierten 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 doped 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 dotierten 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 doped 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 Energiebedarf gleichkommtThe 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, which requires a lot of energy equals

Über die Höhe des Mindestsauerstoffgehaltes im belebten Schlamm gehen in der Fachwelt die Meinungen auseinander, jedoch nach Ansichten vieler Experten sollen Sauerstoffkonzentrationen über 2 bis 3 mg/I auf den biologischen Reinigungsvorgang ohne Einfluß sein. There are different opinions among experts about the level of the minimum oxygen content in the activated sludge, but according to many experts , oxygen concentrations above 2 to 3 mg / l should have no influence on the biological cleaning process.

Das dürfte bei der derzeitigen Verfahrenstechnik für das Belebungsverfahren zutreffen. Es würden somit alle Bemühungen, den Sauerstoffgehalt im Abwasser-Be lebtschlamm-Gemisch konventionell auf höhere Konzentration als 2 mg/1 anzuheben, einer Energievergeudung gleichkommen. Beim Druckverfahren werden aufgrund der gesteigerten Aktivität der Biomasse andere Maßstäbe gesetzt Mit der Druckerhöhung steigt der Sauerstoffsättigungswert für das Wasser. Durch die gesteigerte Lösungstension verteilt sich der Luftsauerstoff sehr rasch im Abwasser und diffundiert zur This should apply to the current process technology for the activated sludge process. All efforts to conventionally raise the oxygen content in the wastewater-Be living sludge mixture to a concentration higher than 2 mg / 1 would amount to a waste of energy. In the printing process, different standards are set due to the increased activity of the biomass. With the increase in pressure, the oxygen saturation value for the water rises. Due to the increased dissolution tension , the oxygen in the air is distributed very quickly in the wastewater and diffuses to the

Einstellung des Konzentrationsausgleiches gleichmäßiger und schneller als bisher durch die auf den Zellwänden des Schaumstoffkörpers 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 s 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 Vorklä- m rung, 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 s 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 pre-clamp tion, 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.Resulting from the increase in pressure increase in the rate of oxygen diffusion has a Inten sivierung the exchange of oxygen for carbon dioxide or assimilable contaminants against metabolic products between the waste water and the living cells of a row. 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 Fermentaktivität) 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 by increasing the pressure in a closed system according to the invention to an increased Ferment synthesis are stimulated (increased fermentation activity) can be determined by quantitative determination of Detect formazan that when exposed to a sample of fresh activated sludge from the invention Complete cleaning device 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 Oberdosen obengenannter Gifte (Dosierungen über die normalzulässigen Grenzkonzentrationen hinaus) eine merkliche Schwächung erfährt (gemessen an der zeitlichen Abbaurate). It has been found that the microbes of the biomass can adapt very quickly to the circumstances under the given ratios of hourly pH changes from pH 7.5 to pH 4.0 or pH 12 without impairing their biological activity, even with overdoses of the above-mentioned poisons (dosages in excess of the normal permissible limit concentrations) experience a noticeable weakening (measured by the rate of degradation over time).

Entsprechende toxikologische Versuche zeigten, daß ein biologischer Abwasser-Aufbereitungsprozeß gemäß der Erfindung nicht so sehr den Störungen durch Giftstöße unterworfen ist, wie dies bei konventionellen Klärverfahren der Fall sein kann.Corresponding toxicological tests showed that a biological wastewater treatment process according to the invention does not suffer so much from the disturbances Is subject to toxic shocks, as can be the case with conventional treatment processes.

Da bei allen fermentativen 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 Temperaturerhöhung um 10⁰C die Reaktionen um fast das Siebenfache beschleunigen kann. Since the temperature plays an essential role in all fermentative biochemical reactions, it is of particular importance in the process according to the invention. An increase in temperature is easily possible because of the use of compressed air and compressions within the water to be purified, with a temperature increase of 10 ^° C. being able to accelerate the reactions by almost seven times.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren liegen die Betriebstemperaturen erheblich höher als bei üblichen Abwasser-Klärprozessen. Bei der Drucklufterzeugung 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 30°C 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.In the process according to the invention, the operating temperatures are considerably higher than with conventional ones Wastewater treatment processes. When compressed air is generated in the compressor, part of the energy is used converted into heat and thereby tempered the compressed air. In the pressurized ventilation tank causes this heat loss results in a temperature increase that can reach operating temperatures of up to 30 ° C in summer and even in the winter months when the water and outside temperatures are low, the reaction rooms able to hold at least 18 ° C. This fact is particularly important for operational safety and the cleaning performance in winter.

Als weiterer maßgebender Faktor spielt die Temperatur neben der Schlammbelastung eine besonders große Rolle bei der Beseitigung der im Abwasser enthaltenen Stickstoffverbindungen (Ammoniak, Ammoniumverbindungen, Nitrit und Nitrat), was den ersten und zweiten Abschnitt der dritten Reinigungsstufe betrifft.In addition to the sludge load, the temperature is another decisive factor major role in the elimination of nitrogen compounds contained in wastewater (ammonia, ammonium compounds, Nitrite and nitrate), which is the first and second section of the third purification stage regards.

Im ersten Abschnitt erfolgt die Nitrifikation im ersten und zweiten Druckbelüftungsbehälter durch 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 autotrophs 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 kurzfristig eine volle Nitrifikation zu erzielen. Über den Einfluß des Sauerstoffgehaltes auf die Nitrifikation werden wiederum geteilte Meinungen vertreten.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 achieve full nitrification in the short term if there is sufficient oxygen supply. About the influence the oxygen content on the nitrification are again 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 Belebtschlammes 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 erfindungsgemäßen Verfahren läuft die Nitrifikation während der Wachstumsphase neben dem Abbau der im Wasser enthaltenen Kohlenstoffverbindungen in den beiden ersten Stufen gleichzeitig ab. Contrary to the view that oxygen concentrations above 1 mg / 1 leave the course of nitrification unaffected, it was found in the process according to the invention at different compression and relaxation speeds of the foam bodies and thus at different oxygen concentrations that the nitrification process is accelerated with a higher oxygen content of the activated sludge. The prerequisites for this are in any case sufficient quantities of biological sludge of high activity and temperatures of at least 18 ° C. These conditions can easily be met. In the method according to the invention, the nitrification takes place simultaneously during the growth phase in addition to the breakdown of the carbon compounds contained in the water in the first two stages.

Selbst bei Schlammbelastungen über 1 kg BSB/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.Even with sludge loads of more than 1 kg BOD / kg dry substance per day, increased pressure of a temperature of 25 ° C for 1 to 2 hours in addition to a BOD degradation of up to 95% a full Nitrification can be achieved.

Die eigentliche Beseitigung der Stickstoffverbindungen aus dem Abwasser kann erst im Anschluß an eine erfolgreiche Nitrifikation in der dritten Stufe, 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 stage, 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 Energiestoffwechsel 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 With 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 Gasform 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 exclusion of oxygen), practically all nitrogen from the wastewater can be in gaseous form 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.
Der wichtigste Vorteil des erfindunpsgemäßen Druckreinigungsverfahrens gegenüber konventionellen Verfahren und dem aus der DE OS 15 84 927 bekannten Verfahren wird darin gesehen, daß der Sauerstoff der aufgewendeten Luft zur vollständigen AusnutzungIn the process according to the invention, the two processes of oxidation and denitrification can take place directly one after the other without any operational difficulty and without high costs.
The most important advantage of the pressure cleaning process according to the invention over conventional processes and the process known from DE OS 15 84 927 is seen in the fact that the oxygen in the air used can be fully utilized

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

Da unmittelbar im Anschluß an die aerobe Behandlung der Abwässer (Oxydation, Nitrifikation) ein sauersiofffreier (anaerober) biologischer Reinigungsprozeß (Denitrifikation) erfolgen kann, somit eine biologische Voll-Reinigung erzielt wird, müssen hierfür zusätzliche bauliche Maßnahmen nicht ergriffen werden. As immediately following 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 derart aufeinander abgestimmt, daß durch die Kolbenbewegung auch eine Verdrängungsförderung erfolgt und der Eigenströmungswiderstand der Schaumstoffkörper 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 in such a way that the piston movement there is also a displacement promotion and the inherent flow resistance of the foam body is overcome.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Patent claims:

1. Verfahren zur biologischen Vollrein-gung nach dem Schlammbelebungsverfahren, bei 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 Schwammoder 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, dadurch gekennzeichnet, daß in den einzelnen Stufen flexible Schaumstoffkörper intermittierend zusammengedrückt und wieder entspannt werden und die Druckluft intermittierend in der ersten und gegebenenfalls zweiten Stufe dem den Schaumstoffkörpern zuströmenden Abwasser zugegeben wird.1. Process for complete biological cleaning according to the sludge activation process, in which the pre-treated wastewater is combined with Compressed air is passed through adhesive bodies in three stages 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 flexible foam bodies are intermittently compressed and in the individual stages 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. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Druckluft- und Abwasserzufuhr in der ersten Stufe während des Entspannens des Schaumstoffkörpers erfolgt.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. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der dritten Stufe ein Teil nur vorgeklärtes Abwasser zur Erzielung einer vollständigen Sauerstoffzehrung zugeführt wird.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. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 mit drei hintereinandergeschalteten jeweils mit Haftkörpem für die Biomasse in Form von offenporigen Schaumstoffkörpern enthaltenden, im wesentlichen vollständig ausgefüllten Druckbelüftungsbehältern mit jeweils einem Einlaß für vorgereinigtes Abwasser und einem Einlaß für Druckluft am Einlaßende und einem Auslaß für belüftetes Abwasser am gegenüberliegenden Auslaßende, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaumstoffkörper (4, 5) aus flexiblem Werkstoff bestehen und in jedem Druckbelüftungsbehälter (1, 2,3) eine Zusammendrückvorrichtung Für die Schaumstoffkörper vorgesehen ist.4. Apparatus for performing the method according to claim 1 with three series-connected, each with adhesive bodies for the biomass in Form of open-cell foam bodies containing, essentially completely filled Pressurized ventilation tanks 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) are made of flexible material and a compression device for the foam bodies is provided in each pressure ventilation container (1, 2, 3).

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusammendrückvorrichtung wenigstens eine zwischen zwei Endstellungen hin- und herbewegbare Siebkolbenplatte (6) aufweist, zu deren beiden Seiten jeweils Schaumstoffkörper (4,5) angeordnet sind, die bei einer Mittelstellung der Siebkolbenplatte etwa entspannt sind.5. Apparatus according to claim 4, characterized in that the compressing device back and forth at least one between two end positions has movable sieve piston plate (6), on both sides of which each foam body (4,5) are arranged, which are approximately relaxed in a middle position of the piston valve plate.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckbelüftungsbehälter (3) für die dritte Stufe einen Einlaß (21) für nur vorgeklärtes Wasser hat.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 water.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß an den Ein- und Auslässen (15 bis 21) fernsteuerbare Ein- und Auslaßventile vorgesehen sind, die zusammen mit der Zusammendruckvorrichtung mit einer Steuereinheit intermittierend betätigbar sind.7. Device according to one of claims 4 to 6, characterized in that the input and Outlets (15 to 21) remotely controllable inlet and outlet valves are provided, which together with the compression device can be operated intermittently with a control unit.