DE2640875A1

DE2640875A1 - Zweistufiges belebtschlammverfahren

Info

Publication number: DE2640875A1
Application number: DE19762640875
Authority: DE
Inventors: Botho Prof Dr Ing Boehnke; Bernd Dipl Ing Diering
Original assignee: Machinefabriek W Hubert and Co
Current assignee: BOEHNKE, BOTHO, PROF. DR.-ING. DR.H.C., 5100 AACHE
Priority date: 1976-09-10
Filing date: 1976-09-10
Publication date: 1978-03-16
Also published as: TR19761A; FI70566C; FR2364183B1; YU208777A; FI70566B; ATA609077A; FI772657A; SE7710169L; JPS5335263A; DE2640875B2; ES462196A1; IT1087505B; GR66391B; FR2364183A1; SU793374A3; SE429230B; AT364799B; DE2640875C3; YU39817B; CS213327B2

Description

Möhlstraße 37
D-SO(K) Mf¹NCHEN 80

Machinefabriek W. Hubert & Co. B.V.,

Sneek / Niederlande

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Dr.F/mi

M0N( HI N. DIN

1 0. SEP. 19/6

Zweistufiges Belebtschlammverfahren

Die Erfindung betrifft ein zweistufiges Belebtschlammverfahren zur Reinigung von Abwässern.

Belebtschlammverfahren - auch Schlammbelebungsverfahren genannt - stellen eine spezielle Form der biologischen Abwasserreinigung dar. Das Abwasser aus Wohnsiedlungen und Gewerbebetrieben wurde früher entweder im Untergrund versickert, auf landwirtschaftlich genutzten Flächen verrieselt, mechanisch gereinigt oder ungereinigt in ein örtliches Gewässer eingeleitet. Erst später erfolgte die Erweiterung der Kläranlage um die biologische .Stufe. Die mit einer ungenügenden Reinigung verbundenen außerordentlichen Gefahren für Leben und
Gesundheit von Mensch und Tier auf ein Mindestmaß zu beschränken, ist Aufgabe der Abwasserreinigung. Bei einer Abwasserreinigung mittels eines Belebtschlammverfahrens werden die

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Vorgänge der biologischen Selbstreinigung eines natürlichen Gewässers auf engsten Raum zusammengedrängt und wesentlich abgekürzt. Durch künstliche Belüftung in besonderen Belüftungsbecken und unter Mitwirkung des belebten Schlammes (Rücklaufschlamm) ballen sich zum Teil zunächst die kolloidal gelösten Stoffe um die teils organischen, teils anorganischen Schwebstoffe, gegebenenfalls auch um vorhandene absetzbare Stoffe zu Flocken zusammen; zum Teil erfolgt jedoch allein unter dem Einfluß der Belüftung eine Koagulation und Ausflockung der gelösten und halbgelösten Stoffe. Diese bilden einen guten Nährboden für Bakterien und Kleinlebewesen. Man nimmt an, daß durch die Lebenstätigkeit der Bakterien und der Kleinlebewesen eine Art Ansaugungskraft auf die gelösten und kolloidalen organischen Schmutzstoffe des Abwassers ausgeübt werden, die man als biogene Adsorption bezeichnen kann. Die biologische Reinigungswirkung wird demnach durch das Wechselspiel der Oberflächenwirkung der Flocken und der Oxydation der adsorbierten Stoffe durch die genannten Organismen mit Hilfe von Enzymen in Gegenwart von Sauerstoff erzielt. Das aus dem Belüftungsbecken zusammen mit dem belebten Schlamm abfließende Wasser wird in einem Nachklärbecken von dem belebten Schlamm getrennt und fließt dann regelmäßig als biologisch gereinigtes Wasser einem Vorfluter zu, d.h. einem natürlichen oder künstlichen Wasserlauf. Ein Teil des Schlammes muß als Rücklaufschlamm wieder dem Belüftungsbecken zugeführt werden, wo er den biologischen Abbau der fäulnisfähigen organischen Substanz des Abwassers vollzieht. Der Überschußschlamm wird entweder mit dem Vorklärschlamm gemischt im Faulraum stabilisiert oder - falls es sich um stabilisierten Schlamm handelt einer Schlammentwässerungsanlage zugeführt. Damit die vorgenannten Flocken in dem Belüftungsbecken nicht auf den Boden absinken und wegen Sauerstoffmangels absterben, ist eine ständige Umwälzung des Beckeninhaltes erforderlich.

Zur Durchführung des Belebtschlammverfahrens sind einstufig und zweistufig betriebene Belebtschlammanlagen bekannt. Die

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einfachste Form einer Belebtschlammanlage arbeitet mit einer Vorreinigung des Abwassers und einer anschließenden einstufigen hochbelasteten Belüftung. Dieses Verfahren ist jedoch im Hinblick auf Abwasserstöße und gegen die Einflüsse von gewerblichem Abwasser außerordentlich empfindlich, da dem Belüftungsbecken die ganze biologisch zu reinigende Abwassermenge zugeführt wird. Dadurch kann der gesamte belebte Schlamm vernichtet werden. Eine größere Sicherheit gegen Abwasserstöße und Einflüsse gewerblich-industrieller Abwässer ist bei einstufigen Belebungsanlagen nur durch eine geringere Schlammbelastung und lange Aufenthaltszeiten zu erreichen.

Das Bestreben, das Belebtschlammverfahren unempfindlicher zu machen und trotzdem die Belüftungszeit zu verkürzen, führte zur Entwicklung von Verfahren, bei denen eine zweistufige Belüftung erfolgt.

Nach jüngsten bekannten Erkenntnissen gelangt man bei einem derartigen zweistufigen biologischen Verfahren zu einer Optimierung, wenn wie folgt verfahren wird: der Belebtschlamm einer ersten biologischen Stufe dient zur Durchführung aller für den biologischen Abbau notwendigen Einzelvorgänge, wie Adsorption der gelösten organischen Substanz an die Schlammflocke, deren Diffusion in das Zelleninnere, die Substrat- und gegebenenfalls auch die endogene Atmung, und'wird in Mischung mit dem teilgereinigten Abwasser in hochaktivem Zustand der Zwischenklärung zugeführt. Nach Abtrennung des Schlammes wird das teilgereinigte Abwasser in die mit geringer Raum- und Schlammbelastung betriebene zweite biologische Stufe eingeleitet. In dieser Stufe soll - begünstigt durch die lange Verweilzeit und das große Sauerstoff-Angebot nicht nur die restliche organische Substanz weitgehend abgebaut werden, sondern es verringert sich auch durch Selbstaufzehrung deutlich der Gehalt an Biomasse. Die üblichen Verfahrensmaßnahmen, wie Nachklärung und dergleichen, schließen _{M u}. , . 809811/031 1

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sich an. Als wichtige Verfahrensparameter werden angesehen: Eine BSB^-Schlammbelastung zwischen 0,5 und 1,O kg BSB /kg TS in der ersten biologischen Stufe und eine niedrige BSB,_-Raumbelastung von unter 0,5 kg/cbm/d bei gleichzeitig niedriger Schlammbelastung um 0,05 kg BSB,./kg TS. Bei Verwirklichung dieser Parameter, und Ausnutzung der biologischen Aktivität des überschußschlammes der zweiten Stufe durch Zuführung zur ersten Belebungsstufe soll eine hohe BSB -Abbauleistung in beiden biologischen Stufen erreicht werden, wobei der Abbau in der ersten Stufe bereits über 85 % liegt, um eine Ablaufkonzentration von weniger als 40 mg BSB,./1 zu erreichen.

Die bekannten Verfahren der vorstehend beschriebenen Gattung zeigen den Nachteil eines beträchtlichen Energieaufwandes. Die erzielten Reinigungsgrade sind weiterhin unbefriedigend, da durch Unterbelastung der zweiten Stufe und·Rückführung des Überschußschlammes der zweiten Stufe in die erste Stufe sehr leicht eine Entartung der belebten Schlämme eintreten kann. Es ist auch zu befürchten, daß die bekannten Verfahren den zukünftigen, immer strenger werdenden gesetzlichen Bestimmungen zum Wasserhaushalt nicht genügen.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein zweistufiges Belebtschlammverfahren zur Reinigung von Abwässern zu schaffen, mit dem beträchtlich verbesserte und stabilere Reinigungsgrade bei spürbar verminderten Energiekosten erreichbar sind, ohne die Investitionskosten einer vergleichbaren konventionellen Belebungsanlage zu erreichen.

Die Erfindung löst diese Aufgabe dadurch, daß man das Abwasser einer ersten Belebungsstufe zuführt, die man als Höchstlaststufe mit einer Raumbelastung B_n von etwa 10 kg BSB_C pro Kubikmeter und Tag und einer Schlammbelastung B_mc von mindestens 2 kg BSB₁. pro Kilogramm Trockensubstanz und Tag betreibt, das Abwasserschlammgemisch in einer Zwischenklärung

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klärt und soviel Überschußschlamin abzieht, daß ein geringes Schlammalter eingehalten wird, und das zwischengeklärte Abwasser einer zweiten Belebungsstufe zuführt, die man als Schwachlaststufe betreibt und deren Ablauf man nach einer Nachklärung in gereinigter Form abführt.

Kennzeichnend für das erfindungsgemäße Verfahren ist weiterhin, daß gegenüber den bekannten zweistufigen Belebungsverfahren auf den Rohabwasser-Beiweg ("-By-Pass") für die zusätzliche Ernährung der Biozoenose der zweiten Belebungsstufe verzichtet werdenkann, da die polaren, leicht abbaubaren organischen Verbindungen bei dem erfindungsgemäßen Verfahren in genügender Menge der zweiten Belebungsstufe zufließen.

Wenn im Rahmen der vorliegenden Erfindung von Abwässern gesprochen wird, so ist das in weitestem Sinne zu verstehen. Ganz allgemein handelt es sich dabei um ein wässriges System, in dem organische Stoffe - auch in Gegenwart gelöster oder suspendierter anorganischer Stoffe - dispergiert sind. Die Teilchen der dispergierten Phase können echt gelöst, emulgiert, in kolloidaler und/oder suspendierter Form vorliegen. Der Dispersionsgrad der abzutrennenden Teile ist, regelmäßig nicht von entscheidender Bedeutung. Auch hängt die Durchführbarkeit des erfindungsgemäßen Verfahrens nicht davon ab, ob es sich um absetzbare und nicht absetzbare Stoffe handelt. Zu den ersten zählen beispielsweise Sand und Lehm, zu den zweiten die gelösten Stoffe und die Kolloide, welche dem Abwasser die Trübung verleihen. Auch die Tatsache, daß in Abwässern regelmäßig neben fäulnisfähigen auch fäulnisunfähige Stoffe enthalten sind, ist im allgemeinen für die Durchführbarkeit des Verfahrens nicht beachtlich.

Im folgenden sollen einige, nicht beschränkend aufzufassende Anwendungsbeispiele des erfindungsgemäßen Verfahrens genannt

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werden. So läßt sich dieses zur Reinigung häuslichen Abwassers, das in den Haushaltungen beim Waschen, Spülen, Baden und in den Abortanlagen anfällt, sowie städtischerAbwässer, in denen auch das Regenwasser von Straßen-, Dach- und Hofflächen enthalten ist, und rein gewerbliche Abwässer einsetzen. Von besonderer Bedeutung ist das Verfahren nach der vorliegenden Erfindung zur Reinigung gewerblicher Abwasser. Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich auch zur Anwendung in Kombination mit anderen bekannten Reinigungsverfahren, wobei auf den jeweiligen Einzelfall abzustellen ist.

Die Belüftung der beiden Belebungsstufen des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt entweder mittels Druckluft oder durch Aufreißen und Verspritzen der Wasseroberfläche mittels schnell rotierender Stabwalzen, z.B. Kessener-Bürsten, oder mittels Simplex-Kreiseln, Vortair-Rührern, Simcar-Belüftern oder anderer in der Praxis bekannter Oberflächenbelüfter. Auch können verschiedene Belüftertypen, wenn es. von Vorteil ist, kombiniert eingesetzt werden.

Anhand der gegebenen Lehre wird es dem Fachmann ohne weiteres möglich sein, auch die für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens jeweils geeignetsten Belüftungsbecken zu verwenden. Die nachfolgende Aufzählung von Belüftungsbecken ist demnach nur als beispielshaft aufzufassen und ließe sich beliebig fortsetzen. So haben sich z.B. Druckluftbecken als vorteilhaft erwiesen. Auch die sogenannten Haworth-Rinnen, die mittels Paddelrädern belüftet werden, die gleichzeitig das Wasser vorwärts bewegen, können vorteilhaft eingesetzt werden, desgleichen : Kessener-Becken, Rührwerkbecken und nach dem Simplex-, Inka- und Aero-Accelerator-Verfahren arbeitende Becken.

Die Art der Belüftung und die der Belüftungsbecken braucht bei der ersten und zweiten Belebungsstufe bzw. Belüftungsstufe nach dem erfindungsgemäßen Verfahren nicht gleich zu

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sein. So ist es beispielsweise von besonderem Vorteil, wenn die erste Belebungsstufe (Höchstlaststufe) grobblasig belüftet wird, während die Belüftung der zweiten Belebungsstufe feinblasig erfolgt. Besonders gute Ergebnisse lassen sich auch erzielen, wenn man die zweite Belebungsstufe mit einem volldurchmischten Grabensystem betreibt, was unabhängig von der Ausführungsart des Belüftungsbeckens der ersten Belebungsstufe ist. Ein derartiges Klärsystem stellt eine leichte Abwandlung der Haworth-Rinne dar. Der Luft- bzw. Sauerstoffeintrag erfolgt über z.B. Kreisel. Mit derartigen Anlagen, wie z.B. schwachbelasteten Oxydationsgräben (Karusselanlagen) wird regelmäßig ein hoher Wirkungsgrad erreicht. Ein zusätzlicher Vorteil ist darin zu sehen, daß die Baukosten dieser Anlagen im Vergleich zu bekannten Anlagen vergleichbarer Abbauleistung um 30 % niedriger liegen.

Auf eine Vorklärung des Abwassers kann im allgemeinen verzichtet werden. Lediglich bei Vorhandensein störender Inhaltsstoffe, wie Fasern und dergleichen, kann eine Grobentschlammung erforderlich werden, die jedoch nicht zeitaufwendig ist (t £ 0,5 h). Die Zwischen- und Nachklärung werden nach den üblichen Verfahrenstechniken durchgeführt.

Gelegentlich kann es erforderlich werden, das erfindungsgemäße Verfahren mit einer nachgeschalteten Filtration bzw. Flockungsfiltration abzuschließen, um eine weitere Erniedrigung des BSB,_-Wertes zu erreichen. Diese Erniedrigung kann über 50 % liegen. Wird eine derartige Filtration durchgeführt, so kann die Nachklärung - abweichend von den ATV-Richtlinien (Arbeitsbericht des ATV-Fachausschusses 2.5 "Absetzverfahren") - entsprechend kleiner ausgelegt werden, da eventuell abtreibende Schlammpartikel durch den Prozeß des Filtrierens zurückgehalten werden. In der Regel treten unter Berücksichtigung der verkleinerten Nachklärung durch die Filtrationsmaßnahme keine wesentlichen zusätzlichen Baukosten auf, ins-

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gesamt gesehen bleibt das Verfahren auch in diesem Fall gemessen an einer konventionellen Kläranlage (B_Tg = 0,15) bei erheblich besseren Wirkungsgraden preiswerter.

Der der Zwischen- und Nachklärung ablaufende Schlamm muß zum Teil als Rücklaufschlamm wieder in die jeweiligen Belebungsstufen zurückgeleitet werden, während der verbleibende Teil des Schlamms als überschußschlamm beispielsweise über einen Eindicker in einen Schlammfaulraum gefördert wird. Bei diesen Schlammrückläufen muß stets so verfahren werden, daß eine grundsätzliche Trennung derselben gegeben ist. Dies führt nicht nur zu der vorteilhaften Trennung der Biozoenosen der beiden Belebungsstufen, sondern auch dazu, daß sich im Gegensatz zu bekannten Verfahren nicht nach kurzer Zeit Betriebsschwierigkeiten einstellen.

Der Fachmann wird den Rahmen der Erfindung auch nicht verlassen, wenn er das erfindungsgemäße Verfahren unter Heranziehung in der Belebtschlammtechnik üblicher Maßnahmen, die er vor-, zwischen- oder nachschaltet, modifiziert. So kann beispielsweise die Adsorption in der ersten Belebungsstufe durch den Zusatz von Flockungsmitteln verbessert und im System ganz allgemein eine Stabilisierung mittels Polyelektrolyten erreicht werden.

Der Zusatz bestimmter Enzyme in der zweiten Belebungsstufe kann vorteilhaft sein, wobei im allgemeinen auf die jeweilige Art des Abwasser abzustellen ist.

Zum weiteren Verständnis der Erfindung dienen die folgenden Ausführungen, die sich mit den der Erfindung zugrundeliegenden technologischen Zusammenhängen beschäftigen.

Grundsätzlich kann man zunächst davon ausgehen, daß gut adsorbierbare Stoffe eine größere Affinität zum Adsorbens

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haben als das Lösungsmittel, im vorliegenden Fall Wasser. Das bedeutet wiederum, daß gerade die schwerer wasserlöslichen, d.h. höhermolekularen, also schwerer abbaubaren Stoffe in der ersten Belebungsstufe, der Höchstlaststufe, zurückgehalten werden, während die gut wasserlöslichen, demnach die leichter abbaubaren Stoffe der zweiten Belebungsstufe zugeführt und hier biologisch abgebaut werden.

Das wesentliche für einen erfolgreichen und sicheren Betrieb des erfindungsgemäßen Verfahrens ist die Erkenntnis, daß der Schlamm in der Höchstlaststufe fortlaufend in der sogenannten Einarbeitungsphase, in der die Substratatmung ansetzt, gehalten werden muß. Dieser Schlamm ist von feinflockiger Struktur mit einer sehr großen spezifischen Oberfläche, was für die adsorptive Wirkung bedeutend ist und weist in der Regel einen niedrigen Schlammindex auf. Die in der ersten Belebungsstufe ablaufenden Reaktionen sind vorwiegend physikalisch-chemischer Natur, während die biologischen Vorgänge, die bei den bekannten Verfahren im Vordergrund stehen, in diesem Fall zurücktreten. Trotz der hohen Reinigungswirkung (über 60 %) ist jedoch der Sauerstoffverbrauch und dementsprechend der Energiebedarf verhältnismäßig gering.

Wichtig ist jedoch bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens eine gute Durchmischung und eine hohe· Schlammbelastung bei geringem Schlammalter in der ersten Belebungsstufe, wobei sich herausgestellt hat, daß eine Raumbelastung von B_R von etwa 10 kg BSB₅/cbm/d und eine Schlammbelastung B_TS von mindestens 2 kg BSB₅/kg TS/d den angestrebten technischen Erfolg sichern.

Gegenüber den konventionellen Reinigungsverfahren unterscheidet sich das erfindungsgemäße Verfahren dadurch, daß ohne Zugabe von Fällungs- bzw. Neutralisationsmitteln in der ersten höchstbelasteten Belebungsstufe - wie durchgeführte

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Versuche gezeigt haben - für eine zweite Belebungsstufe eine Reduzierung hoher pH-Stöße und Leitfähigkeitsstöße auf ein unschädliches Maß für die hier arbeitenden Biozoenosen erfolgt,

Gegenüber den bekannten Verfahren unterscheidet sich das erfindungsgemäße Verfahren auch gewissermaßen in der Umkehrung der Reinigungsfolge. Bei den heute üblichen biologischen Reinigungsverfahren wird die gesamte, den biologischen Vorgängen zugeführte Schmutzfracht in biologisch hochwertigen Belebtschlamm mit einer sehr großen Artenzahl umgewandelt. Dabei wird folgende Reinigungsfolge eingehalten:

a) Anlagerung (Adsortion) von höher molekularen Verbindungen an die Flocke und Abbau der niedermolekularen (leichter abbaubaren) Verbindungen,

b) Absorption der höher molekularen Verbindungen nach entsprechender Aufbereitung durch die Enzymtätigkeit in die Zelle und

c) Oxydation der Verunreinigung zur Energieerzeugung sowie zur Umwandlung in neue Zellsubstanz sowie Ausscheidung von StoffWechselprodukten.

Demgegenüber wird bei dem erfindungsgemäßen Höchs'tlast/Schwachlast-Verfahren ein Großteil der höher molekularen Verbindungen nich abgebaut, sondern nach erfolgter Adsorption bereits in der Höchstlaststufe nach kurzer Zeit mit dem Schlamm eines geringen Alters entfernt und belastet somit nicht mehr den weiteren Reinigungsverlauf der niedermolekularen, insbesondere polarrn Verbindungen in der zweiten Belebungsstufe. Daraus resultiert eine bedeutende Energieeinsparung. Das läßt sich durch einen Vergleich des Sauerstoffverbrauchs des erfindungsgemäßen mit bekannten Verfahren nachweisen. Hierzu kann die Sauerstoffbedarfsformel (siehe ATV-Handbuch)

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-if-

OV_R = 0,5

-« · B_R

B_R + 0,1 · TS

[g O₂/m³ . dj

dienen, in der die einzelnen Größen folgende Bedeutung haben:

OV_n den Sauerstoffbedarf,

^BR TS

die Reinigungsleistung bzw. den Anteil

abgebauter Substanz,

die organische Raumbelastung/m³/d_;

den Trockensubstanzgehalt/m³.

Unter Berücksichtigung der Substrat- und Grundatmung sowie des Sauerstoffbedarfes für Nitrifikationen und Denitrifikationen ergibt sich folgende Zusammenstellung:

	stabi lisiert	Nitri- fikation	Rest BSB₅ 20 mg/1	Rest BSB₅ 30 ircr/1	^0VR
⁵TS	0,05	0,15	0,30	0,60
Grund- und Substratatmung	0,42	0,56	0,78	1 ,18	0V_R^_R fNi + Deni
Nitrifikation und Denitri fikation	0,05	0,23	0,34	0,26	m
^0VR	0,47	0,79	1,12	1 ,44
Erhöhung der Grund- und Subst ratatniung durch Nitrifi- kation und Denitrifikation	1 12%	141%	144%	122%

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-45-

Der Energiebedarf K steht mit dem Sauerstoffbedarf OV_ gemäß

R.

der nachfolgenden Gleichung in funktionellem Zusammenhang:

m - OV

K =

k ist der Sauerstoffeintrag je kWh, der bei einer mittelgrobblasigen Belüftung 1800 g 0„ beträgt.

= K„ + K„ , , N BeX.

Der tatsächliche Gesamtenergieverbrauch einschließlich der Nebenaggregate, ergibt sich unter Heranzeihung der ATV-Richtlinien (siehe ATV-Handbuch) aus der nachfolgenden Aufstellung:

^BTS	0,05	0	,15	0	,30	0	,60	1	,0	g/i	. a
TS	5	3	,3	3	,3	3	,3	3	,3	kWh/_E
K	21	1	5	1	1		9	8

Hierin wird der Energiebedarf pro Einwohner und Jahr in Kilowattstunden angegeben.

Der mit dem OVp-Wert im Zusammenhang stehende Gesamtenergiebedarf ergibt sich aus der folgenden Formel:

K_G = K_n + 0,1014 · m· -η ■ a + 0,0203

• m · Ρ

B,

TS

Die in dieser Formel neu erscheinenden Symbole bedeuten:

K_n spezifischer Energiebedarf für Nebenaggregate, Bel.AnI. B₇₃ =0,05 - K_n = 2,5 kWh/E-a, Bel.AnI. B₇₅ > 0,10 - K_n = 3,0 kWh/E-a;

m; . Mehrverbrauch für Nitrifikation und Denitrifikation;

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don Anteil des biologischen Reinigungsgrades; den Anteil der organischen Substanz und die spezifische organische abbaubare Last g BSB₅/E-d.

Die Faktoren ergeben sich beispielsweise für die verschiedenen Belebungsverfahren aus der folgenden Aufstellung:

^BTS	0,05	0,15	0,30	0,60	1 ,00	Dim.
m	1,12	1,41	1 ,44	1 ,22	1 ,10	-
1	96	94	91	86	81	%
a	57	48	45	42	42	• ^g/E - d
f	0,50	0,60	0,60	0,70	0,70
^BSB5(Ab)	10	15	20	30	40	mg/1

Aus diesen Berechnungen ergibt sich für das zweistufige erfindungsgemäße erfindungsgemäße Belebtschlammverfahren (ohne Filter):

3,00 kWh/E-a

K„ = (1,10 + 0,09) = 1,19 kWh/E·a π

K_c = (2,27 + 2,16) = 4,43 kWh/E-a

K_n bedeutet den Energiebedarf der Nebenaggregate. K bedeutet den Energiebedarf der erfindungsgemäß zu verwirk-

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- JMT-

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lichenden Höchstlaststufe und K den der Schwachlaststufe, so daß sich für die beiden Belebungsstufen ein Gesamtenergiebedarf von 8,6 kWh/E·a ergibt.

Geht man davon aus, daß sowohl das einstufige Vergleichsverfahren mit B = o,15 als auch das erfindungsgemäße Verfahren in der abschließenden Stufe mit einem Β^,-,-Wert von 0,15 ar-

Xu

beiten, so errechnet sich eine Energieeinsparung von

Δ E = (15,0 - 8,6=) 6,4 kWh/E.a (ohne Filter).

Bei einem konventionellen Verfahren, das abschließend mit einem B_TC,-Wert von 0,15 arbeitet, wird im Mittel ein BSB-Restwert von 15 mg/1 erreicht. Das gleiche Ergebnis erhält man nach dem erfindungsgemäßen Verfahren. Wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren noch eine Filterstation angeschlossen, so senkt sich der BSB^-Wert auf 8 bis 10 mg/1. Hieraus ergeben sich für eine Anschlußgröße von 300.000 E und EG (Einwohnerzahl bzw. Einwohnergleichwert) die aus der folgenden Aufstellung ersichtlichen Werte:

Verfahren	tatsächl. Raumbedarf ideeller Raumbedarf*	Aufenthaltszeit t in Std.
konventionell B_TS = 0,15	77-000 m³ 80.000 m³	14
erfindungsgemäß ohne Filterstation	60.300 m³ 68.300 m³	9,1
erf indungsgemäß mit Filterstation	56.000 m³ 74.500 rn	7,6 + Filter

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* Der ileelle Raumbedarf ist dadurch ermittelt worden, daß das Nutzvolumen jeder Behandlungseinheit auf einen Einheitspreis von 300,— DM/m³ bezogen wurde. Die ideellen Volumina stellen also gleichzeitig einen überschlägigen Kostenvergleich der Haupteinheiten der Kläranlage dar.

Das konventionelle Verfahren arbeitet mit einer Schwachlaststufe, der sich eine Nachklärung anschließt. Erfindungsgemäß wird mit einer Höchstlaststufe, einer Schwachlaststufe, einer Zwischenklärung und einer Nachklärung gearbeitet, wobei einmal das Verfahren mit einer Filtration abgeschlossen wird.

Wie sich aus den vorstehenden Berechnungenergibt, läßt sich mit dem erfindungsgemäßen Verfahren bei gleicher bzw. besserer Reinigungsleistung, insbesondere im Hinblick auf den Energie- und Raumbedarf, ein bedeutender technischer Fortschritt erzielen.

Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile sind im Ergebnis darin zu sehen, daß sie bei Anlagen zur Anwendung kommen kann, die im Vergleich zu Anlagen konventioneller Verfahren mit einem merklich geringeren Energiebedarf betrieben werden können, ohne daß die Baukosten sich nachteilig verändern. Ganz im Gegenteil erfordert eine mit dem erfindungsgemäßen Verfahren betriebene Anlage einen geringeren Raumbedarf als solche Anlagen, die herkömmlich geführt werden. Schließlich werden nach dem erfindungsgemäßen Verfahren in Verbindung mit der Filterstufe auch außerordentlich hohe Reinigungsleistungen erreicht (BSB_r^ 10 mg/1). Schließlich erweisen sich auch nach dem orfinduncjsgemäßen Verfahren betriebene Gesamtanlagen weitcfohend unempfindlich qoqen Abwasserstoßbelastungen. Als woitcrnr hervorzuhebender Vorteil ist die gute Eignung der Krf iiifhing für den Ausbnu al Lerer bzw. überlasteter Kläranlagen hervorzuhebein. Durch Vorschaltung einer Höchstlastanlage, die neu zu errichten wäre, und Umfunktionierung der Vorklärung

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zur Zwischenklärung kann die vorhandene Belebungsstufe merklich entlastet werden. Weiterhin wird in der Regel die Nachklärung zu vergrößern sein» Bemerkenswert ist jedoch, daß bei Verwendung des erfindungsgemäßen Gedankens die alten Teile der Kläranlage weiter verwendet werden können.

Im folgenden soll eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens anhand der sich anschließenden Figur beschrieben werden, um die Erfindung noch näher zu erläutern.

Ein Abwasser wird über den Zulauf 1 mittels einer Pumpe 2 über eine Leitung 11 einer Einrichtung 3 zur Grobentschlammung zugeführt. Nach Abtrennung der störenden Inhaltsstoffe, wie Fasern und dergleichen tritt das Abwasser über die Leitung in das erste Belüftungsbecken bzw. die erste Belebungsstufe 4 ein, die als Höchstlaststufe gefahren wird. Das belüftete Medium tritt dann über die Leitung 13 in eine Einrichtung 5 zur Zwischenklärung ein. Die geklärte Phase wird über die Leitung 14 dem zweiten Belüftungsbecken bzw. der zweiten Belebungsstufe 6 zugeführt, die als Schwachlaststufe betrieben wird. Von der Einrichtung 5 zur Zwischenklärung wird ein Schlamm abgezogen, der über eine Leitung 22 und eine Pumpe den Leitungen 24 und 25 zugeführt werden kann. Die Leitung dient dazu, Rücklaufschlamm in das System der ersten Stufe wieder zurückzuführen, während die Leitung 25 die. Aufgabe hat, Überschußschlamm aus dem System abzuleiten, z.B. über einen Eindicker in einen Schlammfaulraum. Das gleiche geschieht mit dem Grobschlamm, der über die Leitung 27 abgezogen wird. Nach Abschluß des biologischen Abbaus in der Einrichtung 6 tritt die wässrige Phase in eine Nachkläranlage 7, von der Schlamm über eine Leitung 18 und eine Pumpe 19 abgezogen wird. Dieser Schlamm kann über eine Leitung 20 in Form von Rücklaufschlamm wieder dem System der zweiten Stufe zugeführt werden oder er wird über die Leitung 21 als Überschußschlamm aus dem System abgeleitet. Über eine Leitung 16, eine Pumpe 8 und eine Lei-

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tung 26 wird die geklärte wässrige Phase einem Schnellfilter 9 zugeführt, von dem aus das geklärte Wasser über die Ablaufleitung 10 einem Vorfluter zugeführt wird. Vom Schnellfilter 9 kann Rückspülwasser über die Leitungen 28 und 17 wieder dem System der zweiten Stufe zugeführt werden.

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Claims

10. SEP. 1976

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Patentansprüche

(i .} Zweistufiges Belebtschlammverfahren zur Reinigung von Abwässern, dadurch gekennzeichnet , daß man das Abwasser einer ersten Belebungsstufe zuführt, die man als Höchstlaststufe mit einer Raumbelastung B von etwa 10 kg BSB-pro Kubikmeter und Tag und einer Schlammbelastung B _c von mindestens 2 kg BSB₁. pro Kilogramm Trockensubstanz und Tag betreibt, das Abwasserschlammgemisch in einer Zwischenklärung klärt und soviel Überschußschlamm abzieht, daß ein geringes Schlammalter eingehalten wird, und das zwischengeklärte Abwasser einer zweiten Belebungsstufe zuführt, die man als Schwachlaststufe betreibt und deren Ablauf man nach einer Nachklärung in gereinigter Form abführt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man auf einen zusätzlichen Wasser-Beiweg für die zusätzliche Ernährung der Biozoenose der zweiten Belebungsstufe verzichtet.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man die Höchstlaststufe weitgehend als biogene Flockungs- und Adsorptionsstufe betreibt, während man in der Schwachlaststufe eine biologische Reinigungswirkung erzielt.

4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekenn-, zeichnet, daß man zur Beibehaltung der strikten Trennung der Biozoenosen der zwei Belebungsstufen bei einer gegebenenfalls durchzuführenden Schlammrückführung getrennte Schlammkreisläufe einhält.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß man die Höchstlaststufe grobblasig belüftet.

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Machinefabriek W.. Hubert & Co. B.V. ,„AncATcn

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6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß man die Rückführung des Filterrückspülschlammes nur in der zweiten Stufe durchführt.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß man die zweite Belebungsstufe mit einer Schwachlastanlage in Form eines Karussel-Oxydationsgrabens
betre ibt.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß man ein Abwasser mit störenden Inhaltsstoffen, wie Fasern, einer vorgeschalteten Grobentschlammung unterzieht.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß man zur weiteren Erniedrigung des BSB₁--Wertes eine Filtration bzw. eine Flockungsfiltration nachschaltet.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß man Abwasser mit einem sehr hohen Verschmutzungsgrad behandelt.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Abwasser vorwiegend mit o'rganischen Stoffen verschmutzt ist.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß man die Schwachlaststufe feinblasig belüfte h.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß man der Hochstlaststufe zur Unterstützung der Adsorption ein Flockungsmittel bzw. ein Fällungsmittel
zufügt.

809811/0311

Machinefabriek W. Hubert & Co. B.V.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß man der Schwachlaststufe zur Unterstützung der biologischen Abbautätigkeit Enzyme zufügt.

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß man es bei sanierten alten oder überlasteten Kläranlagen anwendet.

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