DE2560385C2

DE2560385C2 - Einrichtung zur biologischen Abwasserreinigung

Info

Publication number: DE2560385C2
Application number: DE2560385A
Authority: DE
Inventors: Wolf-Rüdiger Dipl.-Ing. 7000 Stuttgart Müller; Ivan Prof. Dr.-Ing. 2000 Hamburg Sekoulov
Original assignee: Individual
Current assignee: SEKOULOV, IVAN, PROF. DR.-ING., 2000 HAMBURG, DE M
Priority date: 1975-07-10
Filing date: 1975-07-10
Publication date: 1985-09-26

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Reinigung von Abwasser mit einer hohen Konzentration an organischen Wasserinhaltsstoffen, bestehend aus einem einen Festbettreaktor enthaltenden Belebtschlammbekken und einem Nachklärbecken.

Eine derartige Einrichtung ist aus der DE-OS 17 08 600 bekannt Darin ist ein als Belüftungsbehälter ausgebildetes Belebtschlammbecken beschrieben, an dessen Unterseite eine Luftzufuhreinrichtung vorgesehen ist. Die aufsteigenden Luftblasen bewirken eine Zirkulation des Belebtschlamms durch einen als Belüftungskörper ausgebildeten Festbettreaktor. Diese Anordnung hat den Zweck, eine Verstopfung des Belüftungskörpers durch biologischen Rasen zu verhindern.

Die bekannte Einrichtung hat den Nachteil, daß bei Einsatz von Abwässern mit einem hohen Gehalt an gelösten organischen Wasserinhaltsstoffen die diese Verbindungen adsorbierenden und dann abbauenden heterotfophen Mikroorganismen so schnell wachsen, daß sie die zur Nitrifikation erforderlichen, langsamer wachsenden autotrophen Mikroorganismen verdrängen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, daß neben dem Abbau organischer Wasserinhaltsstoffe im Belebtschlammbecken wirkungsvoll eine Nitrifikation des Abwassers durchgeführt werden kann.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß für eine im Belebtschlammbecken gleichzeitig stattfindende Nitrifikation des im Abwasser enthaltenen Ammoniaks der Festbettreaktor im Bereich des Ablaufs des Belebtschlammbeckens angeordnet ist.

Überraschenderweise zeigt sich nun, daß die Adsorption der organischen Wasserinhaltsstoffe im Belebtschlammbecken nach einer gewissen Reifezeit derart stark ist. daß die verbleibende Konzentration gelöster organischer Wasserinhaltsstoffe im Ablauf soweit absinkt, daß eine Oberwucherung und Verdrängung der sich dort im Festbettreaktor ansiedelnden autotrophen Mikroorganismen nicht mehr erfolgt Die Erfindung basiert also auf der völlig überraschenden Erkenntnis, daß durrjh die Anordnungeines Festbettreaktors im Bereich des Ablaufs des Belebtschlammbeckens auch den langsam wachsenden autotrophen Mikroorganismen ein Bereich zur vorrangigen Ansiedlung angeboten werden kann. Zum Verständnis dieses Wirkungsmechanismus ist es wichtig, zu erkennen, daß die organischen Wasserinhaltsstoffe abbauenden hetereotrophen Organismen diese zunächst adsorbieren und daß dann erst die eigentliche Verwertung durch Abbau zu Kohlendioxid und Wasser beginnt Bereits die Adsorption jedoch führt, noch bevor der Abbau vollendet ist, zu einer Herabsetzung der Konzentration der verbleibenden organischen Wasserinhaltsst&Tfe im Belebtschlammbecken, die dann im Bereich des Ablaufs so gering ist, daß sich dort in der beschriebenen Weise die autotrophen zur Nitrifikation erforderlichen Mikroorganismen ansiedeln können.

Zweckmäßige Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Einrichtung sind Gegenstand der Ansprüche 2 bis 4.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird an Hand der beigefügten Zeichnung im folgenden näher erläutert Die Zeichnung zeigt einen biologischen Festbettreak tor 17, der in das Belebtschlammbecken 12 eingebaut ist und von dem Belebtschlamm-Abwassergemisch durchströmt wird. Dieser Festbettreaktor 17 kann sowohl einwie auch zweiphasig durchströmt werden. Das Abwasser-Belebtschlammgemisch wird hier als eine Phase be- trachtet Eine zweiphasige Durchströmung bedeutet hier eine Durchströmung des Festbettreaktors 17 durch ein Abwasser-Belebtschlamm-Luftgemisch. 20 ist ein Nachklärbecken. 3 stellt die Füllkörperschüttung bzw. die Füllelemente des biologischen Festbettreaktors 17 dar. Unterhalb dieses Festbettreaktors 17 ist im Festbettreaktorvorraum 13 eine Verteilerleitung 14 angebracht 15 sind die Belüftungskerzen, mit denen dem Belebtschlamm im Belebungsbecken 12 Sauerstoff zugeführt wird. Diese Belüftungskerzen 15 können auch dazu dienen, bei dem durch die Trennwand 16 vom Belebtschlammbecken 12 abgetrennten Festbettreaktor 17 einen Drucklufthebereffekt zu erzielen. Damit kann sichergestellt werden, daß einerseits mit der durch den Lufteintrag zu erzielenden Turbulen:: im Festbettreak torvorraum 13 und bei der Durchströmung der Füllkör- perschüttungen oder Füllelemente 3 selber keine Entmischung des Belebtschlamm-Abwassergemisches stattfindet und andererseits kann damit erreicht werden, daß der hydraulische Widerstand der Füllkörperschüttun gen oder Füllelemente 3 mit einer nur geringen Wasser spiegeldifferenz zwischen dem Belebtschlammbecken 12 und dem Ablaufstrom 5, des Festbettreaktors 17 überwunden werden kann. Mit der Verteilerleitung 14 wird H2O2-Lösung in das Abwasser-Belebtschlammge misch bzw. in das Abwasser-Belebtschlamm-Luftge misch vor Eintritt in den im Bereich des Ablaufs angeordneten Festbettreaktor 17 eingebracht, da der Sauerstoffeintrag mit Luft den Sauerstoffbedarf, der durch die Nitrifikation hervorgerufen wird, alleine nicht decken kann. Die Steuerung der H2O2-Zugabe geschieht wie folgt: In den Ablaufstrom 5 des Festbettreaktors ist ein Meßfühler 10 (Sauerstoffelektrode) eingebracht. Die Sauerstoffkonzentration im Ablauf 5 ist die Regelgröße.

Wasser	Filterge	Ammoniakkonzentration	Ablauf
Temper.	schwindigkeit	Zulauf	mg NH3/I
⁰C	m/h	mg NHj/l	1,1
11,7	3,76	12,6	2,6
12,5	5,16	10,6	9,8
13.1	5,04	23,5	3,2
14,5	4,96	20,3	8,8
15,1	5,47	30,8

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die durch die Sauerstoffkonzentrationsmessung ermittelt wird. Ein Sauerstoffregel- und Anzeigegerät 8 dient als Vergleichen um den Unterschied zwischen dem Sauerstoffkonzentrations-Istwert und dem Sollwert festzustellen. Der Sollwert kann auf dem Säuerst'»ffregel- und Anzeigegerät 8 eingestellt werden. Als Stellorgan wird eine Dosierfrequenz- bzw. drehzahlfrequenzsteuerbare Dosierpumpe 7 verwendet. Vom Steuergerät 9 wird in einstellbaren Zeitabständen, um so die Regelzeit der Regelstrecke berücksichtigen zu können, der Meßwert der Sauerstoffkonzentration am Sauerstoff regel- und Anzeigegerät 8 abgefragt Liegt der Istwert der Sauerstoffkonzentration des Ablaufstromes 5 oberhalb des Sollwerts bzw. eine Sollwertbereiches, so wird die Dosierfrequenz bzw. die Drehzahl der Dosierpumpe 7 um einen am Steuergerät 9 fest einzustellenden Betrag vermindert Liegt der Istwert der Sauerstoffkonzentration im Ablaufstrom 5 unterhalb des Sollwertbereiches, so wird durch das Steuergerät 9 die Dosierfrequenz bzw. die Drehzahl der Dosierpumpe 7 um eine·, fest einzustellenden Betrag erhöht Liegt der Istwert innerhalb des Soll Wertbereiches, so bleibt die Dosierfrequenz bzw. Drehzahl der Dosierpumpe 7 unverändert Die Dosierpumpe pumpt aus dem Vorratsbehälter für H2O2 6 das flüssige und nach Bedarf zu verdünnende Wasserstoffperoxid in die Verteilerleitung 14, die im Festbettreaktorvorraum 13 in den Zulauf 4 zu diesem mündet

An einem mit Abwasser beschickten, abwärts durchströmten Sandfilter konnten nach einer 4-wöchigen Einarbeitungszeit (»Reifungszeit«) des Filters zur Ausbildung der Nitrifikation-Population über das gesamte Filterbett folgende Ergebnisse hinsichtlich der Ammoniakoxidation erzielt werden (Höhe des Sandbetts 0,8 m und Körnung des Quarzsandes 0,9—1,2 mm).

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Derartige Werte hinsichtlich Verringerung der Ammoniakkonzentration wurden bislang noch nicht in der Naßfiltration bei der Abwasseraufbereitung erreicht. (Manuals of British Practice in Water Pollution Control »Unit Processes Tertiary Treatment and Advanced Wastc Water Treatment«, The Institute of Water Pollution Control 1974, Tables 5 und 6, p. 33, 36.). Der pH-Wert des Abwasser-Zulaufes betrug i. M. pH 8. Der Ausnutzungsgrad des durch die H2O2-Lösung zugegebenen Sauerstoffs betrug hinsichtlich der Oxidation des Ammoniaks zu NO₂- und NO₃ i. M. 90%. Der Mittelwert der suspendierten Stoffe (SS) im Zulauf der Filter betrug 12,7 mg SS/l. Der Mittelwert der suspendierten Stoffe im Ablauf eines parallel, unter gleichen Betriebsbedingungen, mit gleichem Kornaufbau betriebenen Sandfilters, jedoch ohne H₂O₂-Zugabe, lag bei 5,3 mg SS/l. Ohne Vergrößerung des Belebtschlammbeckens und somit ohne Verlängerung der Aufenthaltszeit läßt sich also unter Einsatz geringer konstruktiver Mittel die Nitrifikationsleistung steigern.

Mit der vorgeschlagenen Steuerung der H2O2-Dosierung ist es möglich, die Sauerstoffkonzentration im Ab-Inufstrom eines Festbettreaktors (z. B. Sandfilter) mit einer Toleranzgrenze von ±(i>,5 mg€>₂/l einzustellen.

Durch diese Steuerung erfolgt eine wirtschaftliche, selbstregulierende Anpassung der H2O>2-Zugabe an die Nitrifikationsleistung des Festbettreaktors bzw. eine Anpassung an die sauerstoffverbra.uchenden biochemischen und chemischen Reaktionen in Afohängigkeit von Temperatur, pH-Wert etc. und des physiologischen Zastandes der autotrophen Bakterienpopulation. Im Hinblick auf die Nitrifikation sollte die Sauerstoffkonzentration im Festbettreaktor über 1.0 mg O2/I hegen. Oberhalb dieses Grenzwertes wird die Nitrifikation nicht mehr durch die Sauerstoffkonzentration beeinträchtigt

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Einrichtung zur Reinigung von Abwasser mit einer hohen Konzentration an organischen Wasserinhaltsstoffen, bestehend aus einem einen Festbettreaktor enthaltenden Belebtschlammbecken und einem Nachklärbecken, dadurch gekennzeichnet, daß für eine im Belebtschlammbecken (12) gleichzeitig stattfindende Nitrifikation des im Abwasser enthaltenen Ammoniaks der Festbettreaktor (17) im Bereich des Ablaufs des Belebtschlammbeckens (12) angeordnet ist

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Festbettreaktor (17) über einen Festbettreaktorvorraum (13) mit dem restlichen Belebtschlammbecken (12) in Verbindung steht

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Festbettreaktorvorraum (13) Mittel (14) zur Einleitung von Wasserstoffperoxid (H2O2) vorgesehen sind und daß ferner Einrichtungen (14, 15) vorgesehen sind, um dem Festbettreaktor (17) in Abhängigkeit von der Messung des Sauerstoffgehalts im Ablauf desselben (17) Sauerstoff zuzuführen.

4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Festbettreaktor (17) vom restlichen Belebtschlammbecken (12) durch eine vertikale Trennwand (16) getrennt ist.