DE2648797B2

DE2648797B2 - Verfahren zum Beseitigen von Phosphaten aus BSB-haltigem Abwasser

Info

Publication number: DE2648797B2
Application number: DE2648797A
Authority: DE
Inventors: Raymond Francis Clarence Drnevich; Ladislas Charles Amherst Matsch
Original assignee: Union Carbide Corp
Current assignee: Dominari Holdings Inc
Priority date: 1975-10-28
Filing date: 1976-10-27
Publication date: 1978-03-30
Also published as: AR217812A1; BR7607195A; NL185836C; JPS5438823B2; TR19217A; AU1905576A; ZA765966B; IL50781A; AU500264B2; DE2648797C3; IT1066302B; FI65764C; NL7611913A; CH617412A5; DE2648797A1; NO763670L; IE44203L; FI65764B; NO148918C; NL185836B

Description

Absetzbehälter zugeleitet, wo das mit Phosphaten angereicherte wäßrige Medium von dem an Phosphaten verarmten Schlamm abgetrennt wird. Das mit Phosphaten angereicherte wäßrige Medium wird dann mit einem Reagens, beispielsweise Kalk, behandelt, um das lösliche Phosphat auszufällen. Da dieses Verfahren zwei gesonderte Behälter, nämlich einen Phosphalauslaugbehälter und einen Absetzbehälter, bedingt, sind erhebliche Kapitalinvestitionen notwendig. Es können ferner große Reaktionsmittelmengen erforderlich sein, um den pH-Wert des wäßrigen Mediums innerhalb der vorgeschriebenen Grenzen zu halten und lösliche Phosphate aus dem mit Phosphaten angereicherten wäßrigen Medium auszufällen. Außerdem ist ein solches Vorgehen zwangsweise durch Gleichgewichtseffekte beschränkt, weil die Konzentration an löslichen Phosphaten in der flüssigen Phase des Rücklaufschlamms nicht niedriger als die Konzentration an löslichen Phosphaten in dem wäßrigen Medium sein kann, aus der die flüssige Phase abgetrennt wird. Eine Verbesserung des Phosphatbeseitigungsvermögens erfordert daher entweder eine Steigerung des Gesamtvolumens des wäßrigen Übergangsmediums oder eine Erhöhung der Anzahl der Misch- und Trennstufen. Beides ist kostspielig.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu schaffen, das auf besonders wirtschaftliche Weise und ohne hohen Kapitalaufwand eine im Vergleich zu den bekannten Verfahren wirkungsvollere Beseitigung von Phosphaten aus phosphathaltigem Abwasser gestattet.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß von dem Schlamm in der Abtrennzone freigesetztes Phosphat im Gegenstrom abgetrennt wird, indem während einer Schlammverweildauer in der Abtrennzonc von 2 bis IO Stunden ein wäßriges oder wasserhaltiges Abtrennmedium, dessen Konzentration an löslichen Phosphaten niedriger als die des freigesetzten, phosphathaltigen anaeroben Schlamms ist und dessen Schwebstoffkonzentration 200 mg/1 nicht überschreitet, in den unteren Abschnitt der Abtrennzone eingebracht und durch mindestens einen Teil der sich absetzenden Peststoffe hindurch nach oben zum oberen Abschnitt der Abtrennzone geleitet wird, wobei das von den sich absetzenden Schlammfeststoffen freigesetzte Phosphat unter Bildung der mit Phosphat angereicherten Flüssigkeit im oberen Abschnitt der Abtrennzonc in die nach oben strömende Flüssigkeit übergehl, und die Volumendurchflußmenge des in die Abtrennzone eingeleiteten Abtrennmcdiums zwischen dem 0,7- und 2,0fachen der Voluniendurchflußmenge der von dort abgezogenen, mit Phosphat angereicherten Flüssigkeit gehalten wird.

Während im Falle des bekannten, mit kombiniertem Phosphatabtrenn- und Schlammeindickbehälter arbeitenden Verfahrens davon ausgegangen wurde, daß das Eindicken der abgesetzten Feststoffe in der Abtrennzone notwendig ist, um dort durch Ausbildung einer dichten Feststoffmasse für hochgradig anaerobe Bedingungen zu sorgen, die ihrerseits eine wirkungsvolle Freisetzung der intrazellularen Phosphate in den Mikroorganismen der Sehliimmfestsloffc zur Folge haben, wurde unerwartet gefunden, daß Phosphate aus dem mit Phosphat angereicherten Schlamm besonders wirkungsvoll beseitigt werden können, wenn die Phosphatabtrennzonc in der angegebenen Weise im Gegcnslromkontnktextrakiionsbctricb arbeitet, wobei es keiner derartigen Eindickung bedarf. Während das Ablrennmeclium nach oben durch den herabsinkenden.

sich absetzenden Schlamm hindurchgeleilet und die von den Schlammfeststoffen in die zugehörige Schlammflüssigphase freigesetzten löslichen Phosphate in der hochströmenden Flüssigkeit abgeführt werden, wird die das freigesetzte Phosphat enthaltende, die sich absetzenden Schlammfeststoffieilchen umgebende Flüssigkeit von der niedrigen Phosphat- und Feststoffgehalt aufweisenden flüssigen Phase des Abtrennmediums verdrängt. Auf diese Weise sucht das Abtrennmedium in der Phosphatabtrennzone den Phosphatkonzentrationsgradienten zwischen den sich absetzenden Schlammfeststoffen und der umgebenden flüssigen Phase ständig zu maximieren. Es wird für eine entsprechend hohe Geschwindigkeit des Feststoffübergangs von den Schlammfeststoffen zu der umgebenden, in der Abtrennzone nach oben strömenden Flüssigkeit gesorgt.

Die Vermeidung der Eindickfunktion in der Phosphatabtrennzone ist auch insofern von Vorteil, als dadurch die erforderliche Qiierschnittsfläche der Phosphatabtrennzone wesentlich, beispielsweise um den Faktor 4, im Vergleich zu einer Phosphatabtrennzonc vermindert werden kann, bei der gleichzeitig eine Eindickung erfolgt. Das erfindungsgemäßc Verfahren gestattet daher eine beträchtliche Senkung des Kapitalbedarfs gegenüber bekannten Eindicksystemen. Entsprechendes gilt im Vergleich zu dem mit getrennten Phosphatauslaug- und Absetzbehältern arbeitenden Verfahren.

Das Abtrennmedium kann von einem Prozeßstrom innerhalb des Abwasserbehandlungsverfahrens gebildet oder abgeleitet werden; statt dessen ist es auch möglich, das Abtrennmedium aus einer externen Quelle außerhalb des Abwasserbehiindlungsprozesses zu entnehmen. Entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird in der Weise vorgegangen, daß BSB- und phosphalhaltigcs Rohabwasscr in einer Vorklärzone in abgesetzte Feststoffe und an Feststoffen verarmtes Primärwasscr getrennt wird, die abgesetzten Feststoffe aus der Vorklärzonc als Primärschlamm abgezogen werden, das an Feststoffen verarmte Primärabwasser aus der Vorklärzone getrennt abgeführt wird und ein größerer Teil desselben der Bcgasungszone als das einströmende Abwasser zugeführt wird. Dabei kann zweckmäßig ein kleinerer Teil des Primärabwassers der Abtrennzonc als das Abtrennmedium zugeführt werden.

Vorzugsweise wird ein Phosphalfällungsmittel mit der aus der Abtrennzone abgezogenen, mit Phosphat angereicherten Flüssigkeit zum Ausfüllen von Phosphat aus dieser Flüssigkeit und zur Bildung einer an Phosphat verarmten Flüssigkeit gemischt. Das Gemisch aus an Phosphat verarmter Flüssigkeit und aus gefälltem Phosphat kann dabei zweckmäßig der Vorklärzonc zwecks Trennung zugeleitet werden, während das ausgefällte Phosphat aus der Vorklärzone in den Primärschlamm abgezogen wird. Es kann sich ferner als zweckmäßig erweisen, das ausgefällte Phosphat von der an Phosphat verarmten Flüssigkeit abzutrennen und mindestens einen Teil der an Phosphat verarmten Flüssigkeit als das Abtrennmedium zu der Phosphatabirenn/one zurückzuleilcn.

Um in Systemen, bei denen das zuströmende Abwasser eine hohe Konzentration an löslichen Phosphaten hat, einen ausreichend großen Stoffübcrgiingskonzcntrationsgnidicnlen zu gewährleisten, wird vorzugsweise die Konzentration des Abtrennmediums iin löslichem Phosphin kleiner ills 30 mg/1 gehalten.

Entsprechend abgewandelten Ausführungsformen des Verfahrens nach der Erfindung kann der Phosphatabtrennzone als Abtrennmedium ein kleinerer Teil des einströmenden Abwassers oder ein kleinerer Teil des im wesentlichen phosphatfreien Abflusses der Phosphatabtrennzone zugeleitet werden.

Um einerseits eine ausreichende Phosphatbeseitigung zu gewährleisten, andererseits aber den Abtrennbehälter nicht größer als unbedingt notwendig machen zu müssen, wird die Schlammverweildauer in der Phosphatabtrennzone zweckmäßig zwischen 4 und 8 Stunden gehalten.

Vorzugsweise wird ferner mit einer Schwebstoffkonzentration des Abtrennmediums von weniger als 100 mg/1 gearbeitet. Dies macht ein Eindicken der Feststoffe in der Abtrennzone überflüssig.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird das Verhältnis aus der Volumendurchflußmenge des in die Abtrennzone eingeleiteten Abtrennmediums und der Volumendurchflußmenge der von dort abgezogenen, mit Phosphat angereicherten Flüssigkeit bei ungefähr 1,0 gehalten. Bei einem solchen Verhältnis ist die Phosphatbeseitigungsleistung besonders günstig.

Entsprechend einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird das einströmende phosphathaltige Abwasser in einer mehrere Teilzonen aufweisenden geschlossenen Begasungszone mit dem belebten Schlamm und einem mindestens 50 Vol.-% Sauerstoff enthaltenden Gas in ausreichender Menge gemischt, um eine Konzentration an gelöstem Sauerstoff von mindestens 2 ppm zu erhalten; einströmendes Abwasser, belebter Schlamm und Sauerstoffeinsatzgas werden in einer ersten Teilzone unter Umwälzung eines Mediums gegenüber den anderen gemischt; mit Sauerstoff teilweise angereicherte Flüssigkeit und an Sauerstoff teilweise verarmtes Gas werden getrennt im Gleichstrom aus der ersten Teilzone in mindestens eine zweite Teilzone überführt, wo die Medien weiter gemischt werden und eines der Medien gegenüber den anderen Medien umgewälzt wird; mit Sauerstoff angereicherte Flüssigkeit und an Sauerstoff verarmtes Gas werden aus der letzten Teilzone getrennt ausgetragen.

Die Erfindung ist im folgenden an Hand von bevorzugten Ausführungsbeispielen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigt

Fig. 1 ein schematisches Fließbild eines Belebungsverfahrens entsprechend einer Ausführungsform der Erfindung, bei der freigesetzte Phosphate enthaltender anaerober Schlamm mit einem Abtrennmedium von niedrigem Phosphat- und Feststoffgehalt in Kontakt gebracht wird, das durch Phosphatbeseitigung aus der mit Phosphaten angereicherten Flüssigkeit gewonnen wird, die vom oberen Abschnitt der Abtrennzone abgezogen wird,

Fig.2 ein schematisches Fließbild eines Belegungsverfahrens entsprechend einer abgewandelten Ausführungsform der Erfindung, bei der ein Teil des Primärabflusses aus der Vorklärzone als Abtrennmedium verwendet wird, und

Fig.3 ein schematisches Fließbild eines Belebungsverfahrens entsprechend einer weiteren Ausführungsform der Erfindung, bei der als Abtrennmedium ein Teil des im wesentlichen phosphatfreien Abflusses benutzt wird, der bei dem Verfahren anfällt.

Bei der Anordnung nach Fig. 1 wird phosphathaltiges einströmendes Abwasser, beispielsweise kommunales Abwasser, in die Abwasserbehandlungsanlage über eine Leitung 15 eingeführt und mit der an Phosphaten verarmten Flüssigkeit aus einer Leitung 35 gemischt. Das einströmende Abwasser und von einer Leitung 24 kommender Rücklaufschlamm werden in eine Bega^r) sungszone 16 eingeleitet, wo die von dem Abwasser und dem Rücklaufschlamm gebildete Mischflüssigkeit begast (belüftet) wird, um den BSB-Gehalt des Abwassers zu senken und die vorhandenen Mikroorganismen zur Aufnahme von Phosphat zu veranlassen. In dem

in Begasungsbehälter wird die Mischflüssigkeit ausreichend belüftet, um sie aerob zu halten, d. h. so, daß eine meßbare Menge an gelöstem Sauerstoff in der Mischflüssigkeit in mindestens einem Teil des Begasungsbehälters für die erforderliche Begasungszeitdau^r> er, beispielsweise für eine Dauer von 0,5 bis 8 Stunden, vorhanden ist. Das Begasen erfolgt, indem das phosphathaltige zuströmende Abwasser mit dem belebten Schlamm und sauerstoffhaltigem Gas in der Begasungszone gemischt wird, während gleichzeitig

2i) eines der Medien, d. h. Flüssigkeit und BelUftungsgas, gegenüber dem anderen Medium für eine ausreichende Zeitdauer umgewälzt wird, um den BSB-Gehalt des Abwassers herabzudrücken und die in dem belebten Schlamm vorhandenen Mikroorganismen zur Phos-

2^r> phataufnahme zu veranlassen, um eine belüftete Mischflüssigkeit zu bilden, die mit Phosphaten angereicherten Schlamm enthält.

In der Praxis kann die Begasungszone in konventioneller Weise aufgebaut sein, wobei atmosphärische Luft

in in offenen Belüftungskammern als Oxydationsmittel verwendet wird. Statt dessen kann die Begasung auch in der Weise erfolgen, daß, wie bekannt (z. B. 35 47 813 oder 35 47 815), mindestens eine geschlossene abgedeckte Begasungskammer vorgesehen wird, in welcher

r> die zu behandelnde Flüssigkeit in Gegenwart von belebtem Schlamm mit einem mit Sauerstoff angereicherten Gas aus einem darüberliegenden Gasraum in innigen Kontakt gebracht wird, um den für eine aerobe biologische Aktivität notwendigen Sauerstoff zu lösen.

4(i Derartige Sauerstoffanreicherungsanlagen können mit biologischen Schwebstoffgehalten und Begasungsverweildauern arbeiten, die um ein Mehrfaches größer bzw. um ein Mehrfaches kleiner als diejenigen von konventionellen Luftbegasungssystemen sind, während

<r> vergleichbare oder günstigere Behandlungswerte erzielt werden. Sie sind für die praktische Durchführung des vorliegenden Verfahrens in hohem Maße geeignet.

Die begaste Mischflüssigkeit wird aus der Begasungszone über eine Leitung 17 einer Nachklärzone 18

w zugeführt. In der Nachklärzone wird der mit Phosphaten angereicherte Schlamm von der begasten Mischflüssigkeit abgetrennt, wobei ein im wesentlichen phosphatfreier Abfluß erhalten wird, der die Anlage über eine Leitung 19 verläßt. Während vorliegend zum Abtrennen

v> des mit Phosphaten angereicherten Schlamms von der begasten Mischflüssigkeit eine Absetz- oder Klärzone, beispielsweise ein konventionelles Klärbecken, vorhanden ist, könnte die Trennung der Mischflüssigkeit auch auf andere Weise, beispielsweise durch Luftflotation,

mi erfolgen. Der abgetrennte, mit Phosphaten angereicherte Schlamm wird von der Nachklärzone 18 aus über eine Leitung 20 einer Phosphatabtrenn- oder -stripperzone 21 zugeleitet. In einigen Fällen kann es zweckmäßig sein, einen Teil des abgetrennten, mit Phosphaten

μ angereicherten Schlamms ohne Stripperbehandlung unmittelbar zu der Begasungszone, beispielsweise über eine Leitung 12, zurückzuführen und/oder einen Teil des mit Phosphat angereicherten Schlamms stromaufwärts

der Stripperzone, beispielsweise über eine Leitung 13, auszuleiten. In der Phosphatabtrennzone setzt sich der mit Phosphaten angereicherte Schlamm ab. Mindestens ein größerer Teil des sich in der Abtrennzone absetzenden Schlamms wird unter anaeroben Bedingungen gehalten, um Phosphate in die flüssige Phase des anaeroben Schlamms freizusetzen. Eine solche Freisetzung wird herbeigeführt, indem eine Schlammverweildauer in der Abtrennzone von 2 bis 10 Stunden vorgesehen wird, während deren die löslichen Phosphate aus den mit Phosphaten angereicherten Schlammfeststoffen ausgelaugt werden.

Die Stripperkontaktstufe für den anaeroben Schlamm wird dabei in der Weise ausgeführt, daß ein Abtrennmedium mit niedrigem Phosphat- und Feststoffgehalt über eine Leitung 26 und eine Einblaseinrichtung 28 in den unteren Abschnitt 36 der Phosphatabtrennzone 21 eingebracht wird. Bei der Einblaseinrichtung 28 kann es sich beispielsweise um eine Gruppe von stationären Düsen handeln, die das Abtrennmedium durch mindestens einen Teil der sich absetzenden Feststoffe hindurch zu dem oberen Abschnitt 22 der Abtrennzone 21 strömen lassen. Auf diese Weise erfolgt eine Gegenstromauswaschung der löslichen Phosphate in dem anaeroben Schlamm, wobei die löslichen Phosphate, die von den sich absetzenden Schlammfeststoffen freigesetzt werden, in die nach oben strömende Flüssigkeit übergehen. Im oberen Abschnitt der Phosphatabtrennzone wird so eine mit Phosphat angereicherte Flüssigkeit erhalten, während sich im unteren Abschnitt 36 der Abtrennzone ein Schlamm von geringerem Phosphatgehalt absetzt. Die mit Phosphaten angereicherte Flüssigkeit wird von dem oberen Abschnitt der Abtrennzone über eine Leitung 25 abgezogen, während der einen verringerten Phosphatgehalt aufweisende Schlamm aus dem unteren Abschnitt der Zone über eine Leitung 23 abgeführt wird. In der Abtrennzone liegen die Stelle oder Stellen, an denen der Schlamm mit niedrigerem Phosphatgehalt aus der Abtrennzone abgezogen wird und die Stelle oder Stellen, an denen das Abtrennmedium mit niedrigem Phosphat- und Feststoffgehalt in die Abtrennzone eingeleitet wird, vorzugsweise in ausreichendem gegenseitigem Abstand, um die Möglichlkeit von Kurzschlüssen oder anderen unerwünschten Strömungsverhältnissen zu minimieren, die die Phosphatabtrennung ungünstig beeinflussen und die Gesamtphosphatbeseitigungsleistung der Anlage herabsetzen könnten.

Bei der oben erläuterten Kontaktanordnung gelangt in dem Abtrennmedium gelöster Sauerstoff beispielsweise bei den unten erläuterten Misch- und Umwälzvorgängen in dem über die Leitung 26 gehenden Kontaktstrom in den unteren Abschnitt der Abtrennzone. Ein solches Einleiten von gelöstem Sauerstoff veranlaßt die Mikroorganismen der abgesetzten Feststoffschicht, die Phosphat an die zugehörige flüssige Phase freigesetzt haben, dort, wo der Kontaktstrom eingeführt wird, wieder Phosphate aufzunehmen, falls lösliche Phosphate in der umgebenden flüssigen Phase vorhanden sind. Dieser Effekt sollte auf die unmittelbare Nachbarschaft der Einleitungseinrichtung beschränkt werden, um die anaeroben Bedingungen in dem Hauptvolumen des sich in der Abtrennzone absetzenden anaeroben Schlamms nicht ungünstig zu beeinflussen. Mit anderen Worten, der Gehalt des Abtrennmediums an gelöstem Sauerstoff sollte durch eine zweckentsprechende Auslegung der Anordnung auf einen hinreichend niedrigen Wert eingestellt werden, um den gewünschten Grad der Phosphatbeseitigung aus dem Schlamm aufrechtzuerhalten.

Die mit Phosphaten angereicherte Flüssigkeit, die aus dem oberen Abschnitt 22 der Abtrennzone 21 über die Leitung 25 abgezogen wird, gelangt zu einem Schnellmischbehälter 29. In diesem Behälter wird mit Phosphaten angereicherte Flüssigkeit (in nicht näher veranschaulichter Weise) mit einem Phosphatfällungsmittel, beispielsweise Kalk, rasch gemischt, das dem Behälter über eine Leitung 30 zugeführt wird. Das Gemisch aus überstehender Flüssigkeit und Phosphatfällungsmittel geht dann über eine Leitung 31 an einen Ausflockungsbehälter 32, in welchem das ausgefällte Phosphat abgesetzt wird. Das ausgefällte Phosphat wird dann als chemischer Abschlamrn über eine Leitung 33 aus der Anlage herausgeführt. Das überlaufende, an Phosphaten verarmte, überstehende Medium aus dem Ausflockungsbehälter 32, das diesen über eine Leitung 34 verläßt, kann dann in zwei Teile aufgeteilt werden. Ein erster Teil wird über die Leitung 35 zurückgeführt und mit dem über die Leitung 15 ankommenden Abwasserzustrom vereinigt. Ein zweiter Teil wird über die Leitung 26, in der eine Pumpe 27 liegt, der Einblaseinrichtung 28 als das Abtrennmedium mit niedrigem Phosphat- und niedrigem Feststoffgehalt zugeführt. In gewissen Fällen kann es zweckmäßig sein, an Stelle der beiden in Fig. 1 veranschaulichten Behälter nur einen einzigen Behälter für das Mischen, Ausflocken und Absetzen vorzusehen.

Bei der praktischen Durchführung des beschriebenen Verfahrens wird mindestens ein größerer Teil des sich absetzenden Schlamms unter anaeroben Bedingungen, d. h. unter Bedingungen, bei denen im wesentlichen keine meßbare Menge an gelöstem Sauerstoff in der flüssigen Phase des Schlamms vorhanden ist, für eine Zeitdauer von 2 bis 10 Stunden gehalten, die ausreicht, um Phosphate in die flüssige Phase des sich absetzenden anaeroben Schlamms freizusetzen. Die Verweildauer des Schlamms in der Abtrennzone, die für die Phosphatfreisetzung erforderlich ist, hängt teilweise von dem aeroben oder anaeroben Charakter des mit Phosphaten angereicherten Schlamms ab, der in die Abtrennzone eingeleitet wird. Beispielsweise wurde gefunden, daß die Geschwindigkeit der Aufnahme von gelöstem Sauerstoff (durch die vorhandenen Mikroorganismen) in den Nachklärzonen von konventionellen Belebungsanlagen recht hoch sein, beispielsweise in der Größenordnung von 20 bis 30 ppm/h liegen kann. Bei derart hohen Aufnahmegeschwindigkeiten kann der gelöste Sauerstoff in der aus der vorangehenden Begasungszone ausgetragenen Mischflüssigkeit in der Klärzone erschöpft sein, so daß der aus der Klär- oder Absetzzone abgezogene Schlamm-Unterstrom anaerob ist. Im Rahmen des vorliegend erläuterten Verfahrens erlaubt es ein derartiger anaerober Zustand des von der Mischflüssigkeit abgetrennten und der Stripperzone zugeführten, mit Phosphaten angereicherten Schlamms, das gesamte Volumen des in der Stripperzone abgesetzten Schlamms unter anaeroben Bedingungen zu halten, so daß mit einer vergleichsweise kürzeren Schlammverweildauer in der Stripperzone für die Phosphatfreisetzung gearbeitet werden kann. Wenn der aus der Nachklärzone abgeleitete und der Stripperzone zugeführte Schlamm anaeroben Charakter hat, müssen die Verweildauer und der Ruhezustand des Schlamms in der Nachklärzone so gehalten werden, daß eine Freisetzung und Mischung von Phosphaten in dieser Zone vermieden wird, weil dadurch die Güte des aus

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dem Verfahren ausgetragenen Abflusses beeinträchtigt würde. Wenn andererseits der der Abtrennzone zugeleitete, mit Phosphat angereicherte Schlamm aeroben Charakter hat, ist eine vergleichsweise längere Schlammverweildauer in der Abtrennzone erforderlich, um die notwendige Phosphatfreiselzung zu erzielen.

Allgemein liegt die Verweildauer des Schlamms in der Abtrennzone bei dem vorliegenden Verfahren zwischen 2 und 10 Stunden. Wird mit einer Verweildauer von weniger als 2 Stunden gearbeitet, ist die Phosphatfreisetzung aus den sich absetzenden Schlammfeststoffen unzureichend; der Schlamm wird nicht in vollem Umfang erneuert, um wieder in der Begasungszone Phosphate aufzunehmen. Dabei werden die Phosphate in dem einströmenden, der Begasi.ingszone zugeführten Abwasser nicht vollständig beseitigt; sie verlassen die Anlage in dem Abfluß aus der Nachklärzone. Wenn andererseits die Schlammverweildauer in der Abtrennzone 10 Stunden überschreitet, wird der erforderliche Abtrennbehälter übermäßig groß und kostspielig, ohne daß eine entsprechende Verbesüerung der erzielten Phosphatbeseitigung erreicht werden kann. Aus diesen Gründen wird die Schlammverweildauer in der Abtrennzone vorzugsweise zwischen 4 und 8 Stunden gehalten.

Die Schwebstoffkonzentration des einen niedrigen Phosphat- und Feststoffgehalt aufweisenden Abtrennmediums darf ferner 200 mg/1 nicht überschreiten; die Volumendurchflußmenge des in die Abtrennzone eingeleiteten Abtrennmediums muß zwischen dem 0,7- und 2,0fachen der Volumendurchflußmenge der von dort abgezogenen, mit Phosphat angereicherten Flüssigkeit liegen. Wenn das Abtrennrnedium eine Schwebstoffkonzentration von mehr als 200 mg/1 hat, wird die Feststoffstromdichte in der Abtrer nzone so niedrig, daß dort ein Eindicken erforderlich wird. Dies bringt Nachteile mit sich. Es besteht die Gefahr, daß Phosphate in der dichten Feststoffmasse eingeschlossen werden; die Abtrennzone muß so dimensioniert werden, daß sie die Eindickfunktion übernehmen kann. Das Eindicken macht eine erheblich größere Abtrennzone erforderlich, als dies ohne Eindicken notwendig ist. Muß für ein Eindicken gesorgt werden und ist der Abtrennbehälter nicht entsprechend bemessen, wird der Behälter hydraulisch überlastet; es kann zu einem starken Verlust der Schwebstoffe in der Flüssigkeit kommen, die vom oberen Abschnitt der Abtrennzone abgezogen wird. Vorzugsweise ist die Schwebstoffkonzentration des Abtrennmediums kleiner als 100 mg/1. Das Abtrennmedium sollte auch eine geeignet niedrige Konzentration an löslichen Phosphaten haben, um einen ausreichend hohen Konzentrationsgradienten aufrechtzuerhalten, damit für eine hohe Stoffüberi;angsgeschwindigkeit zwischen dem Abtrennmedium und dem sich in der Abtrennzone absetzenden Schlamm sowie für einen wirkungsvollen Übergang der löslichen Phosphate und eine hohe Gesamtphosphatbeseiligung innerhalb des Systems gesorgt wird. In der Praxis liegt die Konzentration des Abtrennmediums an löslichen Phosphaten vorzugsweise unter ungefähr 30 mg/1, um einen ausreichend hohen Stoffübergangskonzentrationsgradienten in Systemen zu gewährleisten, bei denen die Konzentration des zuströmenden Abwassers an löslichen Phosphaten hoch, beispielsweise bei 50 mg/1, liegt. Des weiteren muß die Volumendurchflußmenge des in die Abtrennzone eingeleiteten Abtrennmediums zwischen dem 0,7- und 2,0fachen der Volumendurchflußmenge der von dort abgezogenen, mit Phosphat angereicherten Flüssigkeit gehalten werden, um die Abtrennzone auf hydraulisch besonders wirkungsvolle Weise arbeiten zu lassen. Liegt dieses Volumendurchflußverhältnis (von Abtrennmedium zu mit Phosphat angereicherter Flüssigkeit) unter 0,7, kann leicht der Fall eintreten, daß das Volumen des für die Abtrennung vorgesehenen Abtrennmediums nicht mehr ausreicht. Es werden dann übermäßige Mengen an Phosphaten in dem Rücklaufschlamm zu der Begasungszone zurückgeführt; die Phosphatbeseitigungsleistung der Gesamtanordnung wird klein. Unterhalb eines Volumendurchflußverhältnisses von 0,7 kommt es ferner zu einer unerwünscht starken Eindickung. Wenn dieses Volumendurchflußverhältnis andererseits den Wert 2,0 überschreitet, wird das Volumen des in die Abtrennzone eingeleiteten Abtrennmediums gegenüber der Menge der von dort abgezogenen, mit Phosphat angereicherten Flüssigkeit so groß, daß ein Kurzschließen des Abtrennmediums von seiner Einführungssielle zu dem Punkt gefördert wird, an dem der Schlamm die Abtrennzone verläßt. Die Volumendurchflußmengen des in die Phosphatabtrennzone eingeführten Abtrennmediums und des von dort im Unterstrom abgezogenen Schlamms werden mit Bezug auf die Abtrennerfordernisse des Systems übermäßig groß, ohne daß eine entsprechende Verbesserung der Phosphatbeseitigungsleistung erreicht wird. Des weiteren wird unnötig Energie für das Umpumpen und das Abpumpen von Schlamm aus der Abtrennzone verbraucht. Der Volumendurchflußbereich von 0,7 bis 2,0 bestimmt daher in Verbindung mit den vorstehend erörterten Grenzwerten für die Schlammverweildauer in der Abtrennzone und die Schwebstoffkonzentration des Abtrennmediums eine Kombination von Prozeßbedingungen, die es erlauben, die Phosphatabtrennzone in besonders wirkungsvoller Weise als Gegenstromextraktionsstripperzone auszunutzen. Dabei ist sichergestellt, daß es in der Abtrennzone zu einer nur geringfügigen oder gar keiner Eindickung kommt.

Es ist zweckmäßig, den Einfluß der Eindickung und der hydraulischen Kennwerte auf die Größe und Ausgestaltung der Phosphatabtrennzone in Betracht zu ziehen. Bei dem vorliegend erörterten Verfahren muß die Phosphatabtrennzone zwei miteinander verknüpfte Hauptfunktionen erfüllen. Sie muß eine an Feststoffen arme, mit Phosphat angereicherte Flüssigkeit liefern, die von dem oberen Teil der Abtrennzone abgezogen wird und eine hohe Konzentration an löslichen Phosphaten hat, die aus dem mit Phosphat angereicherten Schlamm kommen, weicher der Abtrennzone von der Nachklärzone aus zugeht. Die Phosphatabtrennzone muß außerdem für einen Rücklaufschlamm mit geringerem Phosphatgehalt sorgen, dessen Konzentration an löslichen Phosphaten hinreichend niedrig ist und dessen Konzentration an Feststoffen hinreichend hoch ist, um eine hohe BSB- und Phosphalbeseitigung aus dem in die Begasungszone einströmenden Abwasser zu gewährleisten. Diesen Funktionen ist die Bedingung zugeordnei, daß die Phosphatstripperzone in der Lage sein muß, eine wirkungsvolle Feststoff-Flüssigkeits-Trennung der sich gegeneinander bewegenden Ströme, d. h. der nach oben strömenden Extraktionsflüssigkeit und der nach unten absinkenden Feststoffe, aufrechtzuerhalten. Dieses Feststoff-Flüssigkeits-Trenn- oder Klärvermögen ist für ein wirkungsvolles Arbeiten der Abwasserbehandlungsanlage wesentlich, da nicht abgetrennte Feststoffe, welche die Stripperzone in der überströmenden Flüssigkeit verlassen, das Phosphatbeseitigungsvermö-

gen der Gesamtanordnung ebenso beeinträchtigen, wie jede Mitführung von Abtrennmedivm in dem aus dem unteren Abschnitt der Phosphatabtrennzone abgezogenen Schlamm. Das Klärver.-nögen der Phosphatabtrennzone hängt seinerseits von den Relativgeschwindigkeiten der Feststoffphase und der flüssigen Phase ab. Um insgesamt für eine Trennung der beiden Phasen zu sorgen, muß die lotrechte Steiggeschwindigkeit der Flüssigkeit in der Abtrennzone kleiner als die Sinkgeschwindigkeit der Feststoffe sein. Die lotrechte Steiggeschwindigkeit der Flüssigkeit stellt eine geometrisch bestimmte Variable dar, die mit der Größe (insbesondere dem Querschnitt) der Abtrennzone in Verbindung steht. Die Anforderungen an das resultierende Flüssigkeits-Feststoff-Trennvermögen erlauben es daher, einen geeigneten Bereich für die Klärung anzugeben.

Im Gegensatz zu den vorstehend erläuterten Beziehungen ist das Eindick- oder Verdichtungsvermögen der Phosphatabtrennzone mit dem Feststoffstrom oder der Massenbelastung (Masse/Fläche/Zeit) verknüpft, den bzw. die die Abtrennzone unter dem Einfluß der Schwerkraft verarbeiten kann. Dieser Feststoffstrom wird durch die Abzugsgeschwindigkeit des Schlammunterstroms aus dem unteren Abschnitt der Absetzzone sowie durch die Absetzgeschwindigkeit des Schlamms als Funktion seiner Konzentration bestimmt. Bei einer vorgegebenen Phosphatabtrennanordnung kommt man daher auch zu einem Flächenbedarf im Hinblick auf die Eindickung. Bei der Bemessung der Phosphatabtrennzone muß eine Gesamtfläche gewählt werden, die der zweifachen Funktion von Klärung und Eindickung gerecht wird, wo ein Eindicken erforderlich ist, wie dies bei bekannten Lösungen zur Phosphatabtrennung dei' Fall ist. Dadurch, daß die bei solchen bekannten Lösungen notwendige Eindickfunktion vorliegend vermieden wird, läßt sich die Größe der Abtrennzone erheblich herabsetzen, beispielsweise um einen Faktor von mehr als 4, bezogen auf die Stripperbehälter, die bei bekannten Systemen vorgesehen sind.

Bei der in F i g. 2 veranschaulichten Ausführungsform wird über eine Leitung 37 gehendes phosphathaltiges Rohabwasser mit einem Gemisch aus einer an Phosphaten verarmten Flüssigkeit und ausgefüllten Phosphatteilchen aus einer Leitung 62 vereinigt. Der kombinierte Strom tritt in eine Vorklärzone 38 ein. In der Vorklärzone erfolgt eine Trennung von Feststoffen und Flüssigkeit. Ein auf diese Weise erhaltener, an Feststoffen verarmter Primärabfluß wird aus der Vorklärzone über eine Leitung 40 abgezogen, während abgesetzte Feststoffe über eine Leitung 39 als Primärschlamm abgeleitet werden. Der Primärschlamm wird als Abschlamm abgeführt oder geht weiteren Behandlungs- und/oder Verwendungsstufen zu. Der über die Leitung 39 abgezogene Primärschlamm enthält die ausgefällten Phosphate, die dem Rohabwasser in der Leitung 37 zugesetzt wurden und die sich zusammen mit den anderen Feststoffen in der Klärzone absetzen. Eine solche Ausbildung ist besonders vorteilhaft im Hinblick auf die Klärleistung der Vorklärzone, weil das Vorhandensein der ausgefällten Phosphate die Absetzeigenschaften des Schlamms in dieser Zone verbessert.

Ein kleinerer Teil des über die Leitung 40 aus der Vorklärzone 38 abgeführten Primärabflusses geht über eine Leitung 42, in der eine Pumpe 57 sitzt, als das Abtrennmedium mit niedrigem Phosphat- und niedrigem Feststoffgehali zu der Phosphatabtrennzone 50,

wobei das Abtrennmedium in den unteren Abschnitt der Abtrennzone über eine Einblaseinrichtung 53 eingeführt wird. Der andere, größere Teil des Primärabflusses der Vorklärzone gelangt über eine Leitung 41 zu einer Begasungszone 43, wobei er das in diese Zone einströmende Abwasser bildet. In der Begasungszone wird das phosphathaltige, über die Leitung 41 einströmende Abwasser mit belebtem Schlamm, der einen geringeren Phosphatgehalt hat und über eine Leitung 56 in die Begasungszone gelangt, sowie mit sauerstoffhaltigem Gas gemischt. Dabei wird eines der aus Flüssigkeit und Sauerstoffgas bestehenden Medien gegenüber dem anderen Medium für eine ausreichende Zeitdauer umgewälzt, um den BSB-Gehalt des Abwassers herabzudrücken und die in dem belebten Schlamm vorhandenen Mikroorganismen zu veranlassen, Phosphate aufzunehmen. Es wird daher eine belüftete Mischflüssigkeit gebildet, die mit Phosphaten angereicherten Schlamm enthält. Die Mischflüssigkeit kann in der Begasungszone beispielsweise mit 15 dm³ Luft/1 Abwasser 6 h lang belüftet werden.

Die begaste Mischflüssigkeit wird dann aus der Begasungszone über eine Leitung 44 ausgetragen und einer Nachklärzone -5 zugeleitet, wo der mit Phosphaten angereicherte Schlamm von der Mischflüssigkeit abgetrennt wird. Auf diese Weise werden ein von Phosphaten im wesentlichen freier Abfluß, der die Anlage über eine Leitung 46 verläßt, und ein mit Phosphaten angereicherter belebter Schlamm erhalten, der aus dem Bodenabschnitt der Nachklärzone über eine Leitung 47 abgezogen wird. Von dem Schlammstrom in der Leitung 47 kann ein Teil des Schlamms über eine Leitung 48 intermittierend als Sekundärabschlamm abgeleitet sowie beseitigt und/oder einem anderen Endzweck zugeführt werden. Der restliche Teil des Schlamms geht über eine Leitung 49 an die Phosphatabtrennzone 50. In der Abtrennzone wird der eingeleitete Schlamm abgesetzt. Mindestens ein größerer Teil des Schlamms wird unter anaeroben Bedingungen gehalten, um Phosphate aus dem mit Phosphat angereicherten Schlamm freizusetzen. Der obenerwähnte abgeleitete Teil des Primärabflusses gelangt in die Abtrennzone über die Einblaseinrichtung 53 im unteren Abschnitt 52 dieser Zone. Er strömt durch mindestens einen Teil der sich absetzenden Feststoffe hindurch zum oberen Abschnitt 51 der Abtrennzone. Dabei werden die von den sich absetzenden Schlammfeststoffen freigegebenen Phosphate in die nach oben strömende Flüssigkeit überführt. Im oberen Abschnitt der Abtrennzone wird eine mit Phosphaten angereicherte Flüssigkeit ausgebildet. Die Abtrennzone wird derart betrieben, daß die Schlammverweildauer zwischen 2 und 10 Stunden liegt. Das Abtrennmedium in Form des abgeleiteten Primärabflusses hat eine Schwebstoffkonzentration von nicht mehr als 100 mg/1. Die Volumendurchflußmenge des Abtrennmediums wird zwischen dem 0,7- und 2,0fachen der Volumendurchflußmenge der mit Phosphaten angereicherten Flüssigkeit gehalten, die aus der Abtrennzone über eine Leitung 58 abgeleitet wird.

Der Schlamm mit verringertem Phosphatgehalt, der aus dem unteren Abschnitt 52 der Abtrennzone über eine Leitung 54 abgezogen wird, kann zum Teil über eine Leitung 55 als Abschlamm abgehen. Der Abschlamm kann bei dieser Anordnung in vollem Umfang über die Leitung 55 abgeführt werden. In einem solchen Falle kann die Abschlammleitung 48 entfallen. Es können aber auch beide Leitungen 48 und 55 für die Abschlammbeseitigung herangezogen werden. Der

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restliche Teil des Schlamms mit verringertem Phosphatgehalt gelangt über die Leitung 56 zu der Begasungszonc 43 als der belebte Schlamm für diese Zone. Die aus dem oberen Abschnitt 51 der Abtrennzone abgeführte, mit Phosphaten angereicherte Flüssigkeit strömt über die Leitung 58 zu einem Misch- und Phosphatausfällbehälter 59. In diesem Behälter wird die Flüssigkeit mit Hilfe eines Propellers 60 mit einem über eine Leitung 61 eingeführten Phosphatfällungsmittel, beispielsweise Aluminium- oder Eisensalzcn oder Kalk, rasch gemischt, um Phosphate in der mit Phosphat angereicherten überstehenden Flüssigkeit auszufällen. In der Praxis wird vorzugsweise Kalk benutzt, weil Kalk, anders als Reaktionsmittel wie Aluminium- oder Eisensalze, die nur stöchiometrisch reagieren, zusätzlich den pH-Wert steigert, wodurch die Phosphatausfällung begünstigt wird. Das resultierende Gemisch aus ausgefälltem Phosphat und an Phosphaten verarmter Flüssigkeit wird über die Leitung 62 geleitet, um mit dem Rohabwasser in der Leitung 37 gemischt zu werden, das der Vorklärzone 38 zugeht.

Fig. 3 zeigt ein schematischcs Fließbild einer weiteren Ausführungsfnrm der Erfindung, bei der eine stufenweise arbeitende Sauerstoffanreicherungsanordnung vorgesehen ist, wie sie z. B. aus den bereits genannten US-PS 35 47 813 und 35 47 815 bekannt ist. Bei einer solchen Sauerstoffanreicherung von BSB-haltigcm Wasser wird mindestens eine abgeschlossene, abgedeckte Begasungskammer vorgesehen, in welcher die zu behandelnde Flüssigkeit in Gegenwart von belebtem Schlamm mit einem mit Sauerstoff angereicherten Gas aus einem darüberliegenden Gasraum in innigen Kontakt gebracht wird, um den für eine aerobe biologische Aktivität notwendigen Sauerstoff zu lösen. Derartige Sauerstoffanrcicherungssysteine führen zu erheblichen Vorteilen gegenüber bekannten Behandlungsanordnungcn, bei denen atmosphärische Luft als Oxydationsmittel in offenen Belüftungskammern benutzt wird. Beispielsweise kann das mit geschlossenen Kammern arbeitende Saiicrstoffanrcicherungssystem bei biologischen Schwcbstoffgchaltcn und Begasungsverwcildauern betrieben werden, die um ein Mehrfaches größer bzw. um ein Mehrfaches kleiner als die entsprechenden Werte von Luftbcgasungssystemen sind, während vergleichbare oder bessere Gesamtergebnisse erzielt werden. Diese Vorteile sind auf die höhere Stoffübergangs-Antricbskraft für mit Sauerstoff angereichertes Gas gegenüber Luft zurückzuführen. Dies erlaubt es, höhere Werte für den gelösten Sauerstoff bei wirtschaftlichen Werten der Sauerstoffvolumenübergangsmengc je Einheit Eingangscnergie zu erreichen.

Bei der Anordnung nach F i g. 3 weist die Begasungszone einen Flüssigkeitsbehälter 149 mit drei Sauerstoffanreicherungs-Teilzonen 171, 172 und 173 auf, wobei Trennwände 169 und 170 zwischen der ersten und der zweiten bzw. der zweiten und der dritten Teilzone vorgesehen sind. Über den oberen Enden der Teilzonenwände befindet sich eine Abdeckung 150, welche die Begasungszone abschließt und Gasräume 178, 179 und 180 bildet. Phosphat- und BSB-haltiges, einströmendes Abwasser gelangt über eine Leitung 151 in die erste Siiuerstoffanrcichcrungs-Teilzone. Über eine Leitung 138, in der eine Dtirchflußrcgcleinrichtung mit einem Regelventil 153 liegt, strömt ein Einsatzgas, das mindestens 50 Vol.-% Sauerstoff enthält, in die Teilzone 171 ein. Oberflächenbegasungseinrichtungen mit rotierenden Laufrädern 166, 167 und 168 sind an der

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Oberfläche der Flüssigkeit in den betreffenden Teilzonen 171, 172 und 173 angeordnet, um die Flüssigkeit mit der mit Sauerstoff angereicherten Atmosphäre in den betreffenden Gasräumen 178, 179 und 180 zu mischen und die Flüssigkeit ständig gegenüber diesem Gas umzuwälzen. Die Laufräder 166, 167 und 168 werden über Wellen 163,164 und 165, die durch Dichtungen 160, 161,162 in der Abdeckung 150 hindurchreichen, mittels zugeordneter Motoren 157,158 und 159 angetrieben.

Die Trennwände 169, 170 der Begasungszone nach F i g. 3 reichen vom Boden des Flüssigkeitsbehälters 149 nach oben bis zu der über den Sauerstoffanreicherungs-Teilzonen liegenden Abdeckung 150. Sie sind mit verengten öffnungen versehen, durch die hindurch Gas und Flüssigkeit von Teilzone zu Teilzone übergehen. Eine verengte öffnung 174 läßt mit Sauerstoff teilweise angereicherte Flüssigkeit von der ersten Teilzone 171 zur zweiten Teilzone 172 gelangen, während mit Sauerstoff weiter angereicherte Flüssigkeit über eine verengte öffnung 175 von der zweiten Teilzone 172 zur dritten Teilzone 173 gelangt. Die Geschwindigkeit der durch die verengten öffnungen 174 und 175 hindurchtretenden Flüssigkeit reicht aus, um ein Rückmischen zu verhindern. Die Flüssigkeit hat in jeder Teilzonc eine im wesentlichen gleichförmige Zusammensetzung; der BSB-Gehalt nimmt von der Flüssigkeitseinlaß-Tcilzone 171 zur Flüssigkeitsauslaß-Teilzone 173 fortschreitend ab. Mit Sauerstoff fertig angereicherte Flüssigkeil verläßt die letzte Sauerstoffanreicherungs-Tcilzone über eine unter dem Flüssigkeitsspiegel liegende öffnung, die von dem Boden des Behälters 149 und dem unteren Ende der Wand 144 der letzten Saucrsloffanreicherungsteilzone begrenzt wird. Diese Flüssigkeit strömt nach oben bis über das Niveau der Einlaßöffnung entgegen einer hydrodynamischen Flüssigkeitshöhe in dem umschlossenen Flüssigkeitsdurchlaß, der von der Wand 144 und der Endwand des Flüssigkeitsbehälter 149 gebildet wird, die quer in Abstand von und im wesentlichen parallel zu der Wand 144 verläuft. Wie aus Fig. 3 hervorgeht, verbindet eine Flüssigkeitsauslaßleitung 140, deren Einlaß in dem umschlossenen Flüssigkeitsdurchlaß oberhalb, der Einlaßöffnung dieses Flüssigkeitsdurchlasses liegt, die Begasungszone und ein Nachklärbecken 116.

Bei dieser Sauerstoffanreicherungszone sind ferner Drosselöffnungen in den oberen Teilen der Trennwände zwischen benachbarten Teilzoncn oberhalb des Flüssigkeitsspiegels der Teilzone vorgesehen. An Sauerstoff verarmtes Gas gelangt von der ersten Tcilzone 171 über eine öffnung 169<j als Belüftungsgas in die zweite Teilzone 172, wobei für eine ausreichende Druckdifferenz gesorgt ist, um ein Rückmischen zu verhindern. In der zweiten Teilzone 172 wird weiterer Sauerstoff des Belüftungsgases durch Lösen und Biooxydation in der teilweise mit Sauerstoff angereicherten Flüssigkeil verbraucht; zusätzliche Gase, beispielsweise Kohlendioxid, gehen aus der Flüssigkeit in das Belüftungsgas über. An Sauerstoff weiter verarmtes Gas strömt durch die verengte öffnung 170.) in die dritte Teilzonc 173 und wird dort mit Flüssigkeit gemischt, die mit Sauerstoff weiter angereichert ist. Die dritte Teilzone 173 arbeitet in der gleichen Weise wie die zweite Teilzonc 172. Belüftungsgas mit niedrigstem Sauerstoffgehalt und höchstem Inertstoffgehalt verläßt die dritte Tcilzone über eine Leitung 139.

Die in den Sauerstoffanreicherungsteilzonen der Ausführungsform nach F i g. 3 angeordneten Oberflächenbelüftungseinrichtungen können zweckmäßiger-

weise mit schrägstehenden Schaufeln versehene Laufräder aufweisen. Im Betrieb solcher Einrichtungen wird Flüssigkeit mit geringer Konzentration an gelöstem Gas in das Laufrad hineingezogen und nachfolgend sowohl als schirmförmiger Flüssigkeitsstrahl als auch in Form einer Oberflächenflüssigkeitsschicht von relativ hoher Geschwindigkeit radial abgegeben. Die schirmförmig ausgeworfene Flüssigkeit sorgt für den größeren Teil der Gas/Flüssigkeits-Kontaktfläche, die für den Stoffübergang erforderlich ist. Zu einem gewissen zusätzlichen Kontakt kommt es durch die allgemeine Turbulenz der Flüssigkeitsoberfläche sowie durch das Mitreißen von Gasblasen in dem Bereich, wo die herausgeworfene Flüssigkeit auf die Oberfläche der belüfteten Flüssigkeit auftrifft und wieder in die Hauptmasse des Flüssigkeitsvolumeiis eintritt. Die belüftete Flüssigkeit, deren Konzentration ab gelöstem Gas wesentlich höher ist, wird dann innerhalb der Kontaktzone gemischt und umgewälzt. Sowohl das Lösen von Gas als auch das Mischen der Flüssigkeit gehen auf die hydraulische Wirkung des Oberflächenlaufrades zurück.

Bei Sauerstoffanreicherungs-Abwasserbehandlungsanlagen der vorstehend erläuterten, an sich bekannten Art (z. B. US-PS 35 47 813 oder 35 47 815) wird mit einer großen Phasengrenzfläche zwischen Gas und Flüssigkeit gearbeitet, um ein schnelles Lösen des Sauerstoffgases zu fördern. Diese Fläche muß jedoch so erzeugt werden, daß eine enge Annäherung an eine Sauerstoffsättigung in der an die Phasengrenzfläche angrenzenden Flüssigkeit vermieden wird. Aus diesem Grund wird die Phasengrenzfläche in einem großen Flüssigkeitsvolumen derart ausgebildet, daß höchstens ein dünner Flüssigkeitsfilm an der Phasengrenzfläche nahe dem Sättigungswert ist und daß der Gradient für den gelösten Sauerstoff von der Phasengrenzfläche zur Hauptmasse der Flüssigkeit hoch ist. Bei solchen Anwendungen kann der gewünschte Gas-Flüssigkeits-Kontakt auf besonders vorteilhafte Weise mit Hilfe einer Oberflächenbelüftungseinrichtung erzielt werden, die ein mit schrägstehenden Schaufeln versehenes Laufrad aufweist, das verhältnismäßig massive Flüssigkeitsspritzer oder -lagen in das Gas schleudert. Andere Arten von Oberflächenbelüftungseinrichtungen, die einen Flüssigkeitssprühstrahl in das Gas hineinrichten, können zwar grundsätzlich gleichfalls eingesetzt werden, sind jedoch im allgemeinen weniger günstig, weil ein Tröpfchen eine große Oberfläche und ein kleines Flüssigkeitsvolumen besitzt.

In der Sauerstoffanreicherungszone gemäß Fig.3 kann auch mit anderen mechanischen Einrichtungen zum Mischen und Umwälzen der Fluide gearbeitet werden, beispielsweise mit einer Anordnung, die einen unter der Oberfläche sitzenden Propeller, eine Gaseinblaseinrichtung und eine Gasumwälzpumpe aufweist, die mit dem Gasraum über der Flüssigkeit und unterhalb der Abdeckung verbunden ist. Die Gaseinblaseinrichtung kann in bekannter Weise (US-PS 35 47 815) am unteren Ende einer aufrechtstehenden, drehbaren Hohlwelle angeordnet sein, die auch den über der Gaseinblaseinrichtung sitzenden Propeller trägt. Die Gasumwälzpumpe läßt sich auf der Abdeckung montieren; ihre Einlaßseite kann mit dem Gasraum über eine durch die Abdeckung hindurchführende Leitung verbunden sein. Die Auslaßseite der Pumpe ist an das obere Ende der drehbaren Welle angeschlossen, um Sauerstoffgas zu der Gaseinblaseinrichtung und von dort in die Flüssigkeit zu befördern. Unabhängig von der Art der im Einzelfall benutzten Einrichtung sollte die Belüftungseinrichtung bei dieser ebenso wie bei allen anderen vorliegend erläuterten Ausführungsformen der Sauerstoffanreicherungsanordnung einen Luft-Normalübergangswirkungsgrad von mindestens 0,68 , und vorzugsweise 1,13 kp Sauerstoff/PS-Stunde haben Belüftungsgeräte werden im allgemeinen nach diesem Luft-Normalübergangswirkungsgrad bemessen, der die Fähigkeit des Gerätes kennzeichnet, Sauerstoff aus Luft in Leitungswasser zu lösen, das keinen gelösten

κι Sauerstoff enthält, unter einem Druck von 1 Atmosphäre steht und eine Temperatur von 20"C hat. Die vorstehend genannten Wirkungsgradwerte sind notwendig, um die der Begasungszone zugeführte Energie wirkungsvoll auszunutzen und die erforderliche Gas-

i, Flüssigkeits-Phasengrenzfläche für den Stoffübergang auszubilden.

Im Betrieb der Anlage nach Fig. 3 gelangt das phosphathaltige zuströmende Abwasser über die Leitung 151 in die Anlage. Es wird dort mit an

_'(i Phosphaten verarmter Flüssigkeit aus einer Leitung 133 zusammengeführt. Der kombinierte Strom gelangt in die vorstehend erläuterte Sauerstoffbegasungszone. In der Sauerstoffbegasungszone werden das phosphathaltige, zuströmende Abwasser und die an Phosphaten

j-, verarmte Rücklaufflüssigkeit mit Rücklaufschlumm von verringertem Phosphatgehalt, der in die Sauerstoffanreicherungsznne über eine Leitung 137 eintritt, und mit einem mindestens 50 Vol.-% Sauerstoff enthaltenden Gas gemischt, das über die Leitung 138 in die

κι Sauerstoffanreicherungszone einströmt. In der Leitung 138 liegt das Durchflußmengenregelventil 153. Das Sauerstoffeinsatzgas wird der Sauerstoffanreicherungszone in ausreichender Menge zugeführt, um in der Mischflüssigkeit eine Konzentration an gelöstem

ii Sauerstoff von vorzugsweise mindestens 2 ppm zu erhalten. In der ersten Teilzone 171 werden das zuströmende Abwasser, belebter Schlamm und Sauerstoffeinsatzjjas gemischt; das Flüssigkeits-Feststoff-Gemisch wird gegenüber dem Sauerstoffgas umgewälzt.

in Mit Sauerstoff teilweise angereicherte Flüssigkeit und an Sauerstoff teilweise verarmtes Gas gelangen gesondert und im Gleichstrom über die öffnungen 174 und 169a in der Trennwand 169 von der ersten Teilzone 171 zur zweiten Teilzone 172, wo sie weiter gemischt

ι, und umgewälzt werden. Von der zweiten Teilzone treten mit Sauerstoff weiter angereicherte Flüssigkeit und an Sauerstoff weiter verarmtes Gas gesondert und im Gleichstrom über die öffnungen 175 und 170a in der Trennwand 170 in die dritte Teilzone 173 über, wo ein

in abschließendes Mischen und Umwälzen erfolgt. Mit Sauerstoff angereicherte Flüssigkeit wird aus der letzten Teilzone über die oben erläuterte Durchlaßöffnung ausgetragen, die zwischen dem unteren Ende der Teilzonenwand 144 und dem Boden des Flüssigkeitsbe-

-,-> hälters 149 gebildet wird. An Sauerstoff verarmtes Gas verläßt die letzte Teilzone getrennt über die Gasablaßleitung 139.

Die Verweildauer der Mischflüssigkeit in der Begasungszone ist genügend lang, beispielsweise

ho ungefähr I bis 2 Stunden, gewählt, um den BSB-Gehalt des Abwassers auf einen hinreichend niedrigen Wert abzusenken und die in dem belebten Schlamm vorhandenen Mikroorganismen zu veranlassen, Phosphate aufzunehmen, so daß die mit Sauerstoff

h") angereicherte, aus der letzten Sauerstoffanreicherungs-Teilzone 173 ausgetragene Flüssigkeit einen mit Phosphat angereicherten Schlamm enthält. Der Schlamm wird zu der ersten Begasungsteilzone !7! in

solcher Durchflußmenge zurückgeleitet, daß die gevünschte Gesamtschwebstoffkonzentration (MLSS), beispielsweise 6000 mg/1, und der gewünschte Gehalt an flüchtigen Schwebstoffen (MLVSS), beispielsweise 4500 mg/1, aufrechterhalten werden. Geeigneie Bereiche für diese Parameter sind 4000 bis 8000 mg/1 MLSS und 3000 bis 6000 mg/1 MLVSS. Das Verhältnis von Nährstoffen zu Biomasse kann im Bereich von 0,5 bis 1,55 g BSBs/Tag χ g MLVSS liegen, beispielsweise bei ungefähr 0,68. Die Konzentration (MLSS) des Rücklaufschlamms mit verringertem Phosphatgehalt lieg! im Bereich von 15 000 bis 50 000 mg/1. Das Sauerstoffgas wird in ausreichender Menge eingeleitet, um die Konzentration an gelöstem Sauerstoff in der Mischllüssigkeit bei 5 bis 8 mg/1, beispielsweise bei 6 mg/1, /u halten. Das Sauerstoffregelventil 153 kann in Abhängigkeit von dem erfaßten Sauerstoffdampfdruck in dem über Kopf liegenden Gasraum selbsttätig verstellt werden. Dieser Dampfdruck kann über zweckentsprechende Sensoren und Übertragungseinrichtungen (nicht veranschaulicht) in bekannter Weise erfaßt werden.

Die aus der Begasungszone austretende, mit Sauerstoff angereicherte Mischflüssigkeit geht dem Nachklärbecken 116 über die Leitung 140 zu. in dem Klärbecken reicht der Endabschnitt der Leitung 140 nach oben über die Höhe des unter der Wasseroberfläche liegenden Leitungseinlasses zu einem Leilungsauslaß, der innerhalb einer konzentrischen Trenn- oder Leitwand 117 angeordnet ist. Die Trennwand hat die Aufgabe, einen Beruhigungsschacht für die mit Sauerstoff angereicherte Flüssigkeit zu bilden, die dem Klärbecken über die Leitung zugeht. Vorzugsweise geht diese Trennwand von einer Stelle aus, die über dem Flüssigkeitspegel im konischen Boden des Klärbeckens liegt. In dem Klärbecken wird die mit Sauerstoff angereicherte Flüssigkeit getrennt, indem für ein Absetzen der mit Phosphat angereicherten Feststoffe des belebten Schlamms gesorgt wird. Ein Motor 121 treibt einen sich langsam drehenden Rechen 122 an, der sich quer über den Boden des Klärbeckens bewegt, um eine Konusbildung aus dichtem abgesetztem Schlamm zu verhindern. In dem Klärbecken wird eine an Feststoffen verarmte, gereinigte, im wesentlichen phosphatfreie Flüssigkeit gebildet, die im Klärbecken zur Grenzfläche von Flüssigkeit und Luft ansteigt und über ein Wehr 118 in eine Rinne 119 strömt, um die Anlage über eine Leitung 120 zu verlassen. Der abgesonderte, mit Phosphat angereicherte Schlamm wird über eine Leitung 123 abgezogen und der Phosphatabtrennzone 124 zugeleitet, wo er zum Absetzen gebracht wird. Mindestens ein größerer Teil des sich absetzenden Schlamms wird unter anaeroben Bedingungen gehalten, um aus dem mit Phosphaten angereicherten Schlamm Phosphat freizusetzen. Die Schlammverweildauer in der Phosphatabtrennzone 124 wird zwischen 2 und 10 Stunden gehalten. Eine Gegenstromabtrennung des freigesetzten Phosphats von dem Schlamm in der Abirennzone erfolgt, indem ein kleinerer, abgeleiteter Teil des im wesentlichen phosphatfreien Abflusses in der Leitung 120 als Abtrennmedium mit niedrigem Phosphat- und Feststoffgehalt verwendet wird. Der nicht abgeleitete, größere Teil des Abflusses wird über eine Leitung 141 aus der Anlage ausgetragen.

Das abgeleitete Abtrennmedium strömt durch eine Leitung 142, in der eine Pumpe 143 sitzt. Es wird über eine Sprenklereinrichtung 134 in den unteren Abschnitt 126 der Phosphatabtrennzone 124 eingeleitet, um durch mindestens einen Teil der sich absetzenden Feststoffe in den oberen Abschnitt 125 der Abtrennzone zu gelangen. Auf diese Weise werden die Phosphate, die von den sich absetzenden .Schlammfeststoffen freigegeben werden, in die iiach oben strömende Flüssigkeit überführt; im oberen Abschnitt der Abtrennzone wird eine mit Phosphaten angereicherte Flüssigkeit erhalten. Das Abtrennmedium hat eine Schwebstoffkonzentration von nicht mehr als 200 mg/1. Die Volumendurchflußmenge des in die Abtrerinzone eingeleiteten Abtrennmediums wird zwischen dem 0,7- und 2,0fachen der Volumendurchflußmenge der von dort abgezogenen, mit Phosphat angereicherten Flüssigkeit gehalten, wobei vorzugsweise mit einem Wert von ungefähr 1,0 gearbeitet wird.

Der Schlamm mit verringertem Phosphatgehall wird aus dem unteren Abschnitt 126 der Abtrennzone 124 über eine Leitung 135 abgezogen. Ein Teil dieses Schlamms kann über eine Leitung 136 abgehen. Der restliche Teil des Schlamms wird über die Leitung 137, in der eine Pumpe 145 sitzt, als belebter Schlamm zu der Sauerstoffbegasungszone zurückgeleitet. Bei der veranschaulichten Sauerstoffanreicherungsanlage wird das Volumenverhälinis zwischen dem Rücklaufschlamm mit verringertem Phosphatgehalt und dem BSB- und phosphathaltigen einströmenden Abwasser vorzugsweise im Bereich von 0,02 bis 0,5 gehalten. Dieses Verhältnis läßt sich auf den gewünschten Wert einstellen, indem die Drehzahl der Pumpe 145 verändert wird.

Die mit Phosphat angereicherte Flüssigkeit, die vom oberen Abschnitt 125 der Abtrennzone 124 abgezogen wird, geht über eine Leitung 127 zu einem Schnellmischtank 128. In diesem Tank wird die mit Phosphat angereicherte Flüssigkeit (in nicht näher veranschaulichter Weise) mit einem Phosphatfällungsmitiel, beispielsweise Kalk, rasch gemischt, das in den Tank über eine Leitung 129 eingeführt wird. Das behandelte Gemisch aus Flüssigkeit und Phosphatfällungsmittel geht dann über eine Leitung 130 zu einem Ausflokkungsbehälter 131, wo das ausgefällte Phosphat abgesetzt wird, um dann als chemischer Abschlamm über eine Leitung 132 aus der Anlage ausgetragen zu werden. Die überströmende, an Phosphat verarmte Flüssigkeit aus dem Ausflockungsbehälter 131 wird über die Leitung 133 zurückgeführt und mit dem phosphathaltigen einströmenden Abwasser vereinigt, das über die Leitung 151 in die Anlage eintritt.

Auf Grund des oben beschriebenen, mit anaerobem Schlamm arbeitenden Kontaktverfahrens wird ein wesentlicher Teil der Phosphate, die in dem anaeroben Schlamm freigesetzt werden, in die überströmende Flüssigkeit im oberen Abschnitt der Abtrennzone überführt, so daß der anaerobe Schlamm, der vom Boden der Abtrennzone über die Leitung 135 abgezogen wird, einen ausreichend abgesenkten Phosphatgehalt hat, um in der Begasungszone eine wirkungsvolle Beseitigung von Phosphaten aus dem Abwasser erreichen zu können.

Es versteht sich, daß die Schlammbehandlung auch auf andere als die vorliegend im einzelnen beschriebene Weise erfolgen kann. Beispielsweise kann es in gewissen Fällen vOrteilhaft sein, eine Kontaktstabilisierungsanordnung vorzusehen, in welcher das einströmende, phosphathaltige Abwasser mit Rücklaufschlarnm und sauerstoffhaltigem Gas für eine kurze Zeitdauer, z. B. 15 bis 30 min, gemischt wird, die ausreicht, um den BSB auf und in den Schlammflockenpartikeln zu absorbieren und zu assimilieren, worauf die Mischflüssiekeit in belebten

Schlamm und einen an Phosphat verarmten Abfluß getrennt wird und eine weitere Begasung des abgetrennten Schlamms erfolgt, um diesen zu stabilisieren. Dabei kann der mit Phosphat angereicherte Schlamm. der in der ersten Koniaktstufe gebildet wird, in der vorliegend erörterten Weise in einer Phosphalabtrcnnzone im Gleichstrom von Phosphat befreit werden, wobei in Abhängigkeit von den Anforderungen der gegebenen Anlage die Phosphatabtrennung entweder vor oder nach der Schaumstabilisierung erfolgen kann. i< > Ferner versteht es sich, daß das vorliegend beschriebene Verfahren in kontinuierlicher Weise, im Chargenbetrieb oder halbkontinuierlich durchgeführt werden kann.

Die folgenden Beispiele lassen die besonderen Vorteile des vorliegenden Verfahrens im Vergleich zu ι > bekannten Verfahren erkennen, was insbesondere die hohe Phosphatbeseitigung aus phosphathaltigcm Abwasseranbelangt.

Beispiel! ή

Im Rahmen dieses Tests wurden an Hand einer Versuchsanlage Vergleichsversuchc zwischen bekannten Verfahren, bei denen eine Phosphatablrcnnzone benutzt wird, und dem vorliegend erläuterten Verfahren ' < durchgeführt. Es wurde eine Versuchsanlage verwendet, bei der vier Teilzonen vorgesehen waren, durch die Gas und Flüssigkeit in der aus der US-PS 35 47 815 (Fig. 4) bekannten Weise im Gleichstrom hindurchgeführt wurden. An den Flüssigkeit aufnehmenden Endabschniit >" war ein Klarbecken angeschlossen, jede Teilzone hatte ein Volumen von ungefähr 1440 I und war 1,52 m lang, 1,22 m breit und 1,24 m hoch. Das Gesamtvolumen der abgeschlossenen Begasungszone betrug 5754 I. Während der Versuche wurde mit einer Flüssigkeitstiefe von ι ■ ungefähr 0,76 m gearbeitet. JcdcTeilzonc war mit einer von einem Elektromotor angetriebenen Obcrflächenbclüftungs- und Gas/I lüssigkcils-Mischeinheit ausgestattet. Das Klärbecken halle ein Volumen von ungefähr 6550 i und eine Querschnittsfläche von 3,58 m'. Die bei "' dieser Versuchsanlage benutzte Phosphatabtrennzone hatte ein Volumen von ungefähr 4013 I und eine Querschnittsfläche von 2,63 m-\ Stromabwärts der Abtrennzone waren ähnlich F i g. I ein Mischbehälter und ein Ausflockungsbchältcr angeordnet, um die mit ' > Phosphat angereicherte Flüssigkeit zu behandeln, die vom oberen Abschnitt der Abtrennzonc abgezogen wurde. Der Mischbehälter der Versuchsanlage hatte ein Volumen von 217 1 und eine Qucrschnittsflächc von ungefähr 0.245 m-\ Der Aiisfloekungsbchallcr hatte ein >" Volumen von 718 I und eine Querschnillsfläche von 0.46 m·'.

In allen Phasen der Verglcichsversuche wurde einströmendes, phosphathaltigcs Abwasser mit Rücklaufschlamm unter Bildung einer Mischflüssigkeit " gemischt, die dann in der Begasungszonc mit Sauerstoff angereichert wurde, um die in dem belebten Schlamm vorhandenen Mikroorganismen zur Aufnahme von Phosphat zu veranlassen. Mit Phosphat angereicherter Schlamm wurde dann von der mit Sauerstoff angerci· < <<< chertcn Mischflüssigkeil im Klärbecken abgesondert, wobei ein im wesentlichen phosphatfreicr AhTIuI.) erhalten wurde. Der abgesonderte, mit Phosphat angereicherte Schlamm wurde der Phosphatabtrcnnzonc zugeführt und dort abgesetzt. Der abgesetzte <<'< Schlamm wurde für eine ausreichende Zeitspanne unter anacroben Bedingungen gehallen, um Phosphat aus der mit Phosphin angereicherten Feststoffphase des Schlamms freizusetzen. Mil Phosphat angercicherU Flüssigkeit wurde aus der Phosphatabtrennzone abgc zogen und mit einem Phosphalfällungsmittel (Kalk) ir dem erwähnten Schnellniischbehältcr gemischt. Da: erhaltene ausgefällte Phosphat wurde im Ausflockungs behälter als chemischer Abschlamm abgeführt; die behandelte, an Phosphat verarmte Flüssigkeil wurde zi der Leitung für das einströmende Abwasser zurückge führt. Abgesetzter Schlamm mit verringertem Phos phatgchalt wurde von der Phosphattrennzone abgczo gen und als der vorstehend erwähnte belebte Schlamn zu der Abwasscrcinlaßleiliing zurückgeführt.

In der ersten Phase der Vergleichsversuchc, bei dei entsprechend den bekannten Verfahren vorgeganger wurde, erfolgte ein Eindicken des sich absetzender Schlamms in der Phosphatabtrennzone zur Bildung einer über den eingedickten Feststoffen überstehender Flüssigkeil; in der Abtrennzonc wurde keine feststoff Flüssigkeit s- Kon takt phase vorgesehen.

Bei der zweiten Phase der Vcrgleichsvcrsuche wurde der sich absetzende Schlamm wie zuvor in dei Phosphatabtrennzone eingedickt, um eine überstehende Flüssigkeit auszubilden, fun Teil der aus der Abtrennzo nc abgezogenen überstehenden Flüssigkeit wurde abgeleitet und in die Phosphalabtrcnnzone unterhalt der abgesetzten, eingedickten anacroben Schlamm schicht eingeführt. Die nach oben durch die dichte, siel verdickende F'eststoffschieht hindurchströmende über stehende Flüssigkeit soll den Übergang von Phospha von der Feststoffschichl zu der überstehenden Flüssig kcit verbessern. Dieses Vorgehen entspricht den älteren Vorschlag genial.) DT-OS 25 27 588. Wie ober diskutiert, bringen derartige Abwandlungen eine gcwis se Verbesserung hinsichtlich der Menge an löslichen Phosphat, die aus dem Kücklaufschlamm beseitigt wird Sie sind jedoch notwendigerweise durch die Eindick funktion der Abtrennzonc beschränkt, weil das Strö imingsvcrhalten innerhalb des Strippcrbehältcrs be diesem vorgeschlagenen Vorgehen das Rückmischver halten zu fördern sucht und der Eimiickfunklior entgegensteht.

in der dritten Phase der Verglcichsversuche wurde in wesentlichen entsprechend dem an Hand der ("ig. i erläuterten Verfahren vorgegangen, wobei die von oberen Abschnitt der Abtrennzone abgezogene, mi Phosphat angereicherte Flüssigkeil in dem Schnell mischbehälter und dem Ausflockerungsbehältcr ehe misch behandelt bzw. abgesetzt wurde, um eine ai Phosphat verarmte Flüssigkeit zu erhalten, von de: mindestens ein Teil als das vorliegend vorgesehen! Ablrennmcdiiim mit niedrigem Phosphat- und nietlri gern Feststoffgehall verwendet wird.

Bei der vierien Phase der Verglcichsversuche wtirdi das an Hand der F i g. i erläuterte Verfahren angewen del, wobei ein kleinerer Teil, d. h. weniger als 50 Vol.-% des im wesentlichen phosphatfreien Abflusses in dei unleren Abschnitt der Phosphatablrcnnzone als da: Abtrennmedium mit niedrigem Phosphat- und nicclri gern l'csistoffgchalt eingeleitet wird.

Die Dauer der ersten Vcrsuchsphase ohne anacrobi Schlammkontaklslufe umfaßte einen kontinuierlicher Betrieb von acht Tagen. In der zweiten Vcrsuehsphasu bei der anaerober Schlamm mit zurückgeleitete überstehender Flüssigkeit in Kontakt gebracht wurde lief kontinuierlich über 21 Tage. In der dritten um vierten Versuchsphasc, die dem vorliegenden Verfahret entsprechen, wurde kontinuierlich 11 bzw. 22 Tagt gearbeitet.

Die während der obengenannten Vergleichsversuche aufgenommenen Daten sind in der Tabelle I zusammengestellt. Diese Daten lassen die beträchtliche Verbesserung der Phosphatbeseitigungsleistung erkennen, die mit dem vorliegenden Verfahren (Daten gemäß den Spalten C und D) gegenüber bekannten Anlagen (Daten in den Spalten A und B) erzielt wird. Wie aus diesen Daten hervorgeht, hatten die Prozeßparameter in den betreffenden Anlagen, so unter anderem die Durchflußmenge des einströmenden Abwassers, die Durchflußmenge des mit Phosphat angereicherten Rücklaufschlamms, die Unterstromdurchflußmenge der Abtrennzone, die Überlaufdurchflußmenge der Abtrennzone, der Schwebstoffgehalt der Mischflüssigkeit in der Begasungszone, der Gehalt der Mischflüssigkeit in der Begasungszone an flüchtigen Schwebstoffen, der biochemische Sauerstoffbedarf (BSB5) des einströmenden Abwassers und der biochemische Sauerstoffbedarf (BSB₅) des ausströmenden Wassers, im großen und ganzen entsprechende gemessene numerische Werte. Infolgedessen lassen die Eintragungen in Tabelle 1, welche sich auf die gemessenen Phosphatkonzentrationen in bestimmten Prozeßströmen der vier Anlagen beziehen, nämlich den Phosphalgehalt im einströmenden Abwasser, den Phosphatgehalt im gereinigten abströmenden Wasser, die prozentuale Gesamtphosphatbeseitigung, den Phosphatgehalt im Unterstrom der Abtrennzone und den Phosphatgehalt im Überlauf der Abtrennzone, klar erkennen, daß das vorliegend erläuterte Verfahren, bei dem der freigesetztes Phosphat enthaltende anaerobe Schlamm im Gegenstrom mit einem Abtrennmedium von geringem Phosphat- und geringem Feststoffgehalt behandelt wird, um im oberen Abschnitt der Abtrennzone eine mit Phosphat angereicherte Flüssigkeit zu erhalten, für eine wesentlich verbesserte Gesamlphosphatbeseitigung aus dem behandelten Abwasser im Vergleich zu bekannten Verfahren führt, bei denen keine derartige Gegenstrom-Stripperphase vorgesehen ist. Das bekannte Verfahren, bei dem der mit Phosphat angereicherte Schlamm in der Abtrennzone abgesetzt wird, ohne daß für den anaeroben eingedickten Schlamm eine Kontaktphase vorgesehen ist (Spalte A), ließ nur eine Gesamtphosphatbeseitigung von 16,7% erzielen. Das vorgeschlagene ältere Verfahren (gemäß Spalte B), bei dem der eingedickte anaerobe Schlamm mit umgewälzter, überstehender Flüssigkeit in Kontakt gebracht wurde, die aus dem Überlauf der Abtrennzone abgeleitet wurde, brachte eine gewisse Verbesserung des Gesamtphosphatbeseitigungswertes auf 69,9%. Auch dieser Wert liegt jedoch erheblich unterhalb der Beseitigungsraten, die erreicht werden, wenn die Versuchsanlage in der vorliegend erläuterten Weise betrieben wird. Wie aus den Werten in Spalte C für den Betrieb der Versuchsanlage entsprechend F i g. 1 und den Werten in Spalte D für den Betrieb der Anlage entsprechend F i g. 3 hervorgeht, betragen die Gesamtphosphatbescitigungswerte 91,3% bzw. 93,8%.

Tabelle

Vcrfnhrensparameler

Verfahren ohne Verfahren, bei dem

anaerobe
Schlammkonlaktphasc

anaerober Schlamm mit umgewälzter überstehender Flüssigkeil in Kontakt gebracht wird

C D

Verfahren, bei dem Verfahren, bei dem

Schlamm im Gcgcnstrom Schlamm im Gegen-

mit chemisch behandelter, strom mit zurück-

an Phosphat verarmter geführtem Abfluß

Stripperübcrlaufflüssig- des Niichklnr-

keit behandelt wird beckens behandelt
wird

Finsatzdurchflußmengc, l/min 45,4

Durchflußmenge des mit 11,4

Phosphat angereicherten
Rücklaufschlamms (von Nachklärzonc zum Stripper geleiteter Schlamm), l/min

Unterst romdurchflußmengc
in Abtrennzone, l/min

Überlaufdurchflußmcnge in
Abtrennzone, l/min

5,3

6,1

3448

Schwebstoffgehalt der
Mischflüssigkeit in der Begasungszone, mg/1

Gehalt der Mischflüssigkeit 2454
in der Begasungszone an
flüchtigen Schwebstoffen, mg/1

Schlammverweildauer in der 4,8
Abtrennzone, Stunden

Phosphatkonzentration*) des —
Schlammkontakt- oder -abtrennmediums, mg/1

Schwebstoffkonzentration —

des Schlammkontakt- oder
-nbtrennmediums, mg/1

37,6
11,4

4,5
6,8
4060

3160

14
11,3

63

37,6
12,5

11,4

5,7

4815

3597

5,4
9,8

49

56,8
11,4

10,6
6,4

4400
3300

6,3
0,8

10

lOitsel/uiig
Verfahrcnspmameler

Verfuhren ohne
anaerobe
Schlammkiintakiphiise

Ii

Verfahren, bei dein anaernber Schlamm mil iiiugcwa'l/ler über sleheiuler llüssiykeil in Koniaki yebnichi wiril

i)

Verfahren, bei dein Verfahren, bei dein

Schlamm im (ie^eiislrom Schlamm im (ieyenmil chemisch behandelter, snom mil /iinick-

•iii l'husnlial verarmier
Slrip|)ei'riherlaiilih"issij>'
keil hehaiulell wird

gcliihrlem AhIInII lies Nachklar beckcns hehaiiileli wird

Verhältnis der Volumendurch- —
flußmenge des Kontakt- oder
Abtrennmediums zur
Volumcndurchflußmengc des
Überlaufs der Abtrennzonc

1.0

0,88

Einströmender BSBi, mg/1	51	85
Ausströmender BSBs, mg/1	16	14
Einströmender Phosphat gehalt*), mg/1	4,2	4,8

Ausströmender Phosphatgehalt*), mg/1

3,5

Prozentuale Gesamtphosphat- 16,7%
beseitigung*)

Phosphat*) im Unterstrom
der Abtrennzone, mg/1

685

Phosphat*) im Überlauf der 4,9
Abtrennzone, mg/1

*) Gemessen als Gcsamtphosphorgehalt.

69,9%

378

11.3

96	120
8	18
6,8	11,1
0,6	0,8
91,3%	93,8¹M

378

38,6

530

78,0

Bei der Aufstellung der Phosphatkonzentrationswerte in Tabelle I wurden die aufgezeichneten Werte als Gesamlphosphatwerle gemessen; sie stellen Mittelwerte an Hand von Messungen dar, die bei willkürlich entnommenen Proben durchgeführt wurden. Bei dieser Messung wurde zunächst das Phosphat in der Probe durch Aufschließen löslich gemacht. Sodann wurden die löslichen Phosphate durch kolorimetrische Analyse entsprechend den Verfahren bestimmt, die in den Versuchsnummern 223C und 223F von »Standard Method for the Examination of Water and Wastewatcr«, American Public Health Association, et al., 13. Ausgabe, 1971, S. 524 bis 526 und 533 bis 534 angegeben sind. Die zweite bis vierte Phase der Vergleichsversuche wurden gleichzeitig hintereinander durchgeführt, um übereinstimmende Betriebsbedingungen sicherzustellen und die mit dem vorliegenden Verfahren erzielten erheblichen Verbesserungen klar erkennen zu lassen. Obwohl in der zweiten Versuchsphase mit einem Kontaktstrom gearbeitet wurde, der entsprechend dem älteren Vorschlag Phosphat aus dem abgesetzten Schlamm herausbringt, waren die dabei erzielten Werte für die Gesamtphosphatbeseitigung um mehr als 20% niedriger als bei beiden Versuchsphasen, die dem vorliegend erläuterten Verfahren entsprechen.

Die Gründe für derart beträchtliche Unterschiede in den Phosphatbeseitigungswerten für die bekannten Anlagen und die vorliegend beschriebenen Anlagen lassen sich an Hand der Prozeßbedingungen verstehen, ■in die, wie gefunden, wesentlich sind, um hohe Gesamtphosphatbeseitigungswerte zu erzielen. Die vorliegend erforderlichen Prozeßbedingungen — eine Schlammverweildauer in der Phosphatabtrennzone von 2 bis 10 Stunden, eine Schwebstoffkonzentration des Abtrenn-

n mediums von nicht mehr als 200 mg/1 und eine Volumendurchflußmenge des in die Abtrennzone eingeleiteten Abtrennmediums zwischen dem 0,7- und dem 2,0fachen der Volumendurchflußmenge der von dort abgezogenen, mit Phosphat angereicherten Flüs-

">n sigkeit — stellen sicher, daß ein Eindicken von Schlammfeststoffen in der Abtrennzone, d. h. eine Feststoffverdichtung und Entwässerung, nicht in nennenswertem Umfang eintritt. Die Phosphatabtrennoder -Stripperzone kann daher für eine Abtrennung im

Ti Gegenstrom ausgenutzt werden, wobei bedeutend höhere Phosphatbeseitigungswerte als bei den bisherigen Verfahren erzielt werden. Wie aus der Spalte A hervorgeht, erlaubt es das bekannte Verfahren ohne Kontaktphase bei Verwendung einer Schlammverweil-

Wi dauer in der Phosphatabtrennzone (in allen Fällen berechnet als das Volumen des Schlamms in der Phosphatabtrennzone dividiert durch die Volumendurchfiußmenge des aus der Abtrennzone abgezogenen Schlamms mit verringertem Phosphatgehalt) von 4,8

h^r> Stunden, d. h, in dem vorliegend betrachteten Bereich, nur 16,7% des Phosphats in dem in die Anlage einströmenden Abwasser zu beseitigen, Der Grund für eine derart geringe Beseitigung ist leicht zu erkennen,

2«

wenn man die Phosphatkonzentrationen in dem Phosphatstrippertintcrstrom und der überstehenden Flüssigkeit für diese Anlage vergleicht. Entsprechend Spalte A betrug die Phosphatkon/.entration im Phosphatstripperuntcrstrom 685 mg/1, während die Phosphatkonzentration in der überstehenden Flüssigkeit bei nur 4,9 mg/1 lag. Diese Daten zeigen, daß bei dem bekannten Verfahren das von dem anaeroben Schlamm freigesetzte Phosphat in der abgesetzten .Schlammschicht verblieb und innerhalb der Stripperzonc nicht in nennenswertem Umfang in die überstehende Flüssigkeit überging.

Das zweite Verfahren, bei dem überstehende Flüssigkeit als Kontaktmediiiin zurückgeleitet wird, zeichnet sich dadurch aus, daß in der Phosphatabtrennzone eine Eindickung erfolgt, wobei von dem in die Phosphatabtrennzone vom Nachklärbecken aus eingeleiteten Schlamm eine Schicht aus überstehender Flüssigkeit ausgebildet wird. Dementsprechend waren eine sehr hohe Volumendurchflußmenge des Kontaktmediums und eine sehr lange Schlammverweildauer (14 Stunden) erforderlich, um eine ausreichende Menge an Kontaktmedium durch die dichte Schlammfeststoffschicht hindurchtreten zu lassen und die mäßige Verbesserung (auf 69,9%) der Phosphatbeseitigung zu erzielen. Im Gegensatz dazu ergaben sich bei den Vergleichsversuchen 3 und 4 entsprechend dem vorliegend erläuterten Verfahren Gesamtphosphatbeseitigungen von 91,3% bzw. 93,8% bei niedrigen Werten für das Volumendurchflußverhältnis (Abtrennmedium zu Überlauf) und kurzen Schlammverweildauern.

Beispiel Il

Bei dieser Versuchsreihe erfolgte ein Vergleichsversuch zwischen einem weiteren bekannten Verfahren, das mit einer Phosphatabtrennzone arbeitet, und einem Verfahren der vorliegend erläuterten Art. Es wurde eine Versuchsanlage mit einer Begasungszone benutzt, die sechs Teilzonen aufweist, durch die die Mischflüssigkeit der Reihe nach hindurchgeleitet wurde. In den Teilzonen wurde die Mischflüssigkeit mit eindiffundierter Luft in herkömmlicher Weise belüftet; an die letzte Teilzone war ein Klärbecken angeschlossen, (ede Teilzone hatte zylindrische Form, ein Volumen von ungefähr 38 I, einen Durchmesser von 0,2 m und eine Höhe von 1,52 m. Das Gesamtvolumen der Begasungszone betrug 227 I. Die Flüssigkeitstiefe lag während der Versuche bei ungefähr 1,22 m. Das Klärbecken hatte ein Volumen von ungefähr 76 I und eine Querschnittsfläche von 0,137 m². Die bei dieser Versuchsanlage benutzte Phosphatabtrennzonc hatte ein Volumen von ungefähr 76 1 und eine Querschnittsfläche von 0,173 m².

In beiden Phasen des Vergleichsversuchs wurde einströmendes, phosphalhaltiges Abwasser mit belebtem Rücklaufschlamm gemischt, um eine Mischflüssigkcit auszubilden, die in der Begasungszone belüftet wurde, wodurch die in dem belebten Schlamm vorhandenen Mikroorganismen veranlaßt wurden, Phosphat aufzunehmen. Mit Phosphat angereicherter Schlamm wurde dann von der belüfteten Mischflüssigkeit in dem Klärbecken abgesondert, wodurch ein im wesentlichen phosphatfreicr Abfluß erhalten wurde. Der abgesonderte, mit Phosphat angereicherte Schlamm wurde der Phosphalablrennzoric zugeleitet und dort abgesetzt. Der sich absetzende Schlamm wurde für eine ausreichende Zeitdauer unter anaeroben Bedingungen gehalten, um Phosphat aus der mit Phosphat angereicherten Feststoffphase des Schlamms freizusetzen. Mit Phosphat angereicherte Flüssigkeit wurde aus dem oberen Abschnitt der Phosphatabtrennzone ausgetragen. Schlamm mit verringertem Phosphatgehalt wurde von der Phosphatabtrennzone abgezogen und als der vorsielund erwähnte belebte Schlamm zu der Leitung für das einströmende Abwasser zurückgeführt.

In der ersten Phase des Vergleichsversuchs, in welcher in bekannter Weise vorgegangen wurde, erfolgte ein Eindicken des sich absetzenden Schlamms in der Phosphatabtrennzone. Dabei wurde eine die eingedickten Feststoffe überlagernde überstehende Flüssigkeit gebildet.

Ein Teil des eingedickten abgesetzten Schlamms wurde aus der Abtrennzone abgezogen, zu der Leitung zurückgeleitet, über die mit Phosphat angereicherter Schlamm von dem Klärbecken zu der Abtrennzone gelangt und dort mit dem mit Phosphat angereicherten Schlamm gemischt, bevor der kombinierte Strom in die Abtrennzone eingeleitet wurde. Auf diese Weise soll der Übergang von Phosphat aus dem anaeroben, sich verdickenden Schlamm in die überstehende Flüssigkeit durch eine Rücklaufkontaktphase verbessert werden, wie dies aus dem älteren Vorschlag gemäß DT-OS 25 27 588 hervorgeht.

In der zweiten Phase des Vergleichsversuchs wurde im wesentlichen in der an Hand der Fig.2 erläuterten Weise vorgegangen, wobei ein kleinerer Teil, d. h. weniger als 50 Vol.-%, des zuströmenden Abwassers in den unteren Abschnitt der Abtrennzone als das Abtrennmedium mit niedrigem Phosphatgehalt und niedrigem Feststoffgehalt eingeleitet wurde.

Die Dauer der ersten Versuchsphase mit einer anaeroben Schlammrücklaufkontaktphase umfaßte einen Dauerbetrieb von 36 Tagen, während in der zweiten Versuchsphase entsprechend dem vorliegenden Verfahren in einem Dauerbetrieb von 13 Tagen gearbeitet wurde.

Tabelle Il	D	E
Verfahrensparaineter	Verfahren	Verfahren
	mit anaerober	mit Gegenstrom-
	Schlammrück	schlamm·
	laufkontakt	stripperbc'innd-
	phase	lung mil pri
		märem Abfluß
	69,7	63,2
Einsatzdurchfluß-
nienge, l/min	17,4	15,9
Durchflußmenge des
mit Phosphat ange
reicherten Rücklauf
schlamms (von Nach-
klärzone zum Stripper
geleiteter Schlamm),
l/min	b,8	12,1
Unterstromdurchfluß·
menge in Abtrennzone,
l/min	10,2	14,4
Überlaufdurchfluß-
menge in Abtrcnn-
zone, l/min	1290	3749
Schwebsloffgehall der
Mischflüssigkeit in der
Begasungszone, mg/1

'nrtscl/UlU!

	\ Cl t .lh ICH	Ycrh	MICH
	mn .iM.iciüber	Ulli (	Ct¹C(ISlIi
	Si'lilaminnii'k	srhlii	11111-
	.ml ki inl.ikl	siripi	cibcli. im
	pluisc	Ιιιιιμ	1111 pi I
		iiKirc	ii AbIIuIt
Gehalt der Misch	1055	2790
flüssigkeit in der Be
gasungszone an
flüchtigen Schweb
stoffen, mg/1
Schlammverweil	8,2	3.5
daucr in eier Abtrenn
zone, Stunden
Phosphatkonzcn-	175	10,3*
trantion des Schlamm
tontakt- oder -abtrenn-
mediums, mg/1

Schwcbstoffkonzen- 7940 40

(ration des Schlammkontakt- oder -abtrennmediums, mg/1

Verhältnis der 1.7 0,73

Volumendurchflußmenge des Kontakt-
oder Abtrennmediums
zur Volumendurchflußmenge des Überlaufs
der Abtrennzonc

Einströmender BSBi. 176 129

Ausströmender BSB5, 22 9

Einströmender 9,6 10,3

Phosphatgehalt*), mg/1

Ausströmender 6,2 1,9

Phosphatgehalt*), mg/1

Prozentuale Gesamt- 35,4% 81,5%

phospha tbcsei t igung*)

Phosphat*) im Unter- 279 603

strom der Abtrennzone, mg/1

Phosphat*) im Über- 15,0 29,8

lauf der Abtrennzone,

*) Gemessen als Gesamtphosphorgchalt.

Die Daten, die während des Vergleichsversuchs mit den oben beschriebenen Anlagen aufgenommen wurden, sind in der vorstehenden Tabelle II angegeben. Diese Daten lassen wiederum die wesentliche Verbesserung im Hinblick auf die Phosphatbeseitigungsleistung erkennen, die mit dem vorliegenden Verfahren (Daten in Spalte E) gegenüber dem Verfahren gemäß dem alleren Vorschlag (Daten in .Spulte D) erhalten wird. Entsprechend diesen Daten wurde bei dem Verfahren nach dem älteren Vorschlag ein Kontaktstrom (der Einsalzstrom aus mit Phosphat angereichertem Schlamm zu der Phosphalablrennzone) benutzt, der eine hohe Schwebstoffkonzentration von 7940 mg/1 hatte. Dieser Strom führte zusammen mit dem Rücklaufstrom aus anaerobem eingedicktem Schlamm zu einer hohen Feststoffbelastung der Abtretinzone, so daß ein hohes Verhältnis der Volumendurchflußmenge des (aus überstehender Flüssigkeit bestehenden) Überlaufstroms (1,7) und eine verhältnismäßig lange Schlammverweildaucr (8,2 Stunden, berechnet als das Volumen des Schlamms in der Abtrennzone dividiert durch die Volumenduichflußmengc des Schlamms mit verringertem Phosphatgehalt, der aus der Abtrennzone abgezogen und zu der Begasungszone zurückgeleitel wird) in der Abtrennzone erforderlich waren, um auch nur eine Gesamtphosphaibescitigung von 35,4% zu erzielen. Im Gegensatz dazu konnte in der zweiten Phase, die dem vorstehend erläuterten Verfahren entspricht, eine im Vergleich zu der ersten Phase mehr als doppelt so große Phosphatbeseitigung, nämlich 81,5%, bei einem niedrigen Volumendurchflußmengenverhältnis (Abtrennmedium zu Überlauf) von 0,73 und einer Schlammverweildaucr in der Abtrennzone von nur 3,5 Stunden erhalten werden.

Beispiel III

Es wurden Vergleichsberechnungen für die erforderliche Querschnittsfläche der Phosphatabtrennzone einer Anlage gemäß dem älteren Vorschlag und einer Anlage der vorstehend erläuterten Art durchgeführt. Die bekannte Anlage war von der oben in Verbindung mil Spalte B in der Tabelle I des Beispiels I erläuterten Art; der anaerobe eingedickte Schlamm wurde dabei mit rückgeführter überstehender Flüssigkeit in Kontakt gebracht. Die Anlage wurde mit einer Anlage verglichen, die im wesentlichen entsprechend Fig. 1 ausgebildet war, wobei der Schlamm eine Gegenstromstrippcrbehandlung mit chemisch behandelter, an Phosphat verarmter Überlaufflüssigkeit der Abtrennzone erfuhr. Diese Berechnungen basierten auf experimentell bestimmten Schlammabsetzeigenschaften und den folgenden Verfahrensbedingungen: Einer Durchflußmenge des einströmenden Abwassers von 37,9 χ 10⁶1/d, einer Phosphatkonzentration des einströmenden Abwassers von 8,5 mg/1, einer Phosphatkonzentration des gereinigten Abflusses von 1,0 mg/1, einem Verhältnis der Volumendurchflußmenge des Stripperüberlaufs zu der Volumendurchflußmenge des zuströmenden Abwassers von 0,15, einem Verhältnis der Volumendurchflußmenge des Kontakt- oder Abtrennmediums zu der Volumendurchflußmenge des Überlaufs der Abtrennzone von 1,0 und einer Gesamttiefe der Abtrennzone von 3,66 m bei einer Tiefe der Schlammschicht von 2,44 m und einer Tiefe der freien Flüssigkeit von 1,22 m.

Die Ergebnisse der Vergleichsberechnungen sind in der Tabelle III für unterschiedliche Verfahrensparameter, wie dem Verhältnis zwischen der DurchfluBmenge des mit Phosphat angereicherten Rücklaufschlamm!; zu der Durchflußmenge des einströmenden Abwassers, der Schwebstoffkonzentration des mit Phosphat angereicherten Schlamms und der Durchflußmenge des mit Phosphat angereicherten Rücklaufschlamms, zusammengestellt.

Tabelle III

Vcrfahrcnsbedingungcn

Verhältnis der	Schwebstoll-	DurchfluUmengc
Diirchflullmcnge	kon/enlratiou	des mit l'hosphat
des mit Phosphat	des mit Phosphat	angereicherten
angereicherten	angereicherten	Uücklaufschlamms
Rücklaufschlamms	Schlamms, mg/1	(Schlamm von der
(Schlamm von der		Nachklai/one /nr
Nachklärzonc zur		Abtrcnn/onc)
Ahircnnzonc) zur		10" l/d
Durehfliillmcngc
des einströmenden
Abwassers
0,3	21 200	11,4
0.35	20 000	13,2
0.4	18 700	15,1

Verfahren, bei dem anaerober Schlamm mit umgewälzlcr überstehender Flüssigkeit in Kontakt gebracht wird

Diirchflullmcnge Schwebstoff- Querschnitts- Schlamm-

des Unlersiroiiis konzentration des flächenbedarf der verweil in der Abirenn- Unterslroms in der Ablrennzonc, m- dauer in zone. K)" l/d Abtrenn/one, mg/1 der Ab

trenn zone. Stunden

42 400
35 000
29 900

3 746 3 233 2 832

38,4

25

17,5

Tabelle III (Fortsetzung)

Verfahrensbedingungen

Verhältnis der
DurchfluUmcngc
des mit Phosphat
angereicherten
Rücklaufschlamms
(Schlamm von der
Nacliklärzonc zur
Abircnrmme) zur
DurchfluUmengc
des einströmenden
Abwassers

Schwebslolf- Durchflußmcnge

konzentration des mit Phosphat
des mit Phosphat angereicherten

angereicherten
Schlamms, mg/1

Rücklaufschlamms
(Schlamm von der
Nachklärzone zur
Abtrennzone)
10" l/d Verfahren, bei dem Schlamm im (jcgenstrom mit chemisch behandelter, an Phosphat verarmter Stripperüberlaufflüssigkcit behandelt wird

DurchfluUmcnge
des Unterslroms
in der Abtrennzonc. 10" l/d

Schwcbsloff- Querschnitts- Schlamm-

konzentration des flächenbedarf vcrwcil-Untcrstroms in der der Abtrennzone, dauer in

Ablrcnnzonc, mg/1 m²

21 200
20 000
18 700

11,4
13,2
15,1

der Abtrenn zone, Stunden

21 200
20 000
18 700

1 558 I 592 I 561

8,0 7,0 6,0

Die in der Tabelle zusammengestellten Ergebnisse lassen erkennen, daß das vorliegende Verfahren (Ergebnisse unter der Überschrift »2«) einen erheblieh kleineren Querschnittsflächenbedarf für die Abtrennzone als das ältere Verfahren (Ergebnisse unter der Überschrift »1«) bei typischen Arbeitsbedingungen hat. Bei einem Verhältnis zwischen der Durchflußmenge mit Phosphat angereicherten Rücklaufschlamms und der Durchflußmenge des einströmenden Abwassers von 0,35 mm liegt der Querschnittsflächenbedarf für die Abtrennzone im Falle des vorliegend erläuterten Verfahrens bei nur ungefähr 49% des Flächenbedarfs des älteren Verfahrens. Diese Unterschiede ergeben sich dadurch, daß der Flächenbedarf bei der vorgeschlagenen Anordnung auf der die Abmessungen beeinflussenden Eindickungsfunktion der Abtrennzone basiert. Bei der vorgeschlagenen Anordnung ist die Eindickung, verbunden mit Absonderung, Verdichtung und Entwässerung des dem Klärbecken zugeführten Schlamms, notwendig, um in dem oberen Abschnitt der Abtrennzone eine überstehende Flüssigkeit auszubilden. Durch Beseitigung dieser Eindickftinktion in der Phosphatabtrennzone des vorliegenden Verfahrens, erreicht bei den angegebenen speziellen Bereichen für die Schlammverwcildauer den Schwcbstoffgehalt des Abtrennmediums und das Verhältnis der Durchflußmengen von mit Phosphat angereicherter Flüssigkeit und Abtrennmediiim. kann die Gesamtgröße der Phosphatabtrennzone im Vergleich zu einer für das Eindicken ausgelegten Phosphatabtrennzone wesentlich verringert werden. Dies ermöglicht eine erhebliche Senkung des Kapitalinvestitionsbedarfs der Anlage gegenüber bekannten oder vorgeschlagenen Eindicksystemen.

Beispiel IV

Rohabwasscr (ungefähr 45,4 χ 10^b l/d) mit ungefähr 270 ppm Feststoffen und einem Gesamtphosphatgchalt von ungefähr 9 ppm wird durch konventionelle Sicb- und Sandabscheideeinheiten sowie ein Vorklärbecken hindurchgeleitet, wo eine Sedimentation erfolgt, um einen Primärabfluß zu erhalten. Die den Primärabfluß bildende Flüssigkeit wird als einströmendes Abwasser mit belebtem Schlamm von verringertem Phosphatgehalt (ungefähr 6,8 χ 10" l/d), der ungefähr 30 ppm lösliche Phosphate enthält, sowie mit Luft in einer Begasungszone gemischt und dort mit 8,98 dm³ Luft je Liter Abwasser 6 Stunden lang belüftet. Die aus det Belüftungszone abströmende Mischflüssigkeil wird einem Nachklärbecken zugeführt. Geklärtes Abwasser das im wesentlichen phosphatfrei ist, verläßt die Anlage nach Chlorieren in einer Menge von ungefähr 45,4 χ 10⁶ l/d. Das abgesetzte Gemisch aus mit Phosphat angereichertem Schlamm wird aus dem Nachklärbekken in einer Menge von ungefähr 6,8 χ IG*¹ l/d abgezogen. Ein Teil dieses Schlamms (ungefähr 1,1 χ

10^bl/d) wird als Abschlamm abgeführt. Der restliche Teil geht einer anaeroben Phosphatabtrennzone zu, wo der Schlamm für eine Schlammverweildauer von ungefähr 6 Stunden unter anaeroben Bedingungen gehalten wird. Die in der Abtrennzone oder dem Stripper herrschenden Bedingungen haben zur Folge, daß erhebliche Mengen an intrazellularem Phosphat von dem Mikroorganismen freigesetzt werden. Ein kleinerer Teil (6,8 χ 10^b l/d) des im wesentlichen phosphatfreien Abflusses aus dem Nachklärbecken wird abgeleitet und in den unteren Abschnitt der Abtrennzone eingeführt, um durch die sich absetzenden Feststoffe hindurch nach oben zu steigen. Dadurch werden die von den sich absetzenden Schlammfeststoffen freigesetzten Phosphate in die aufsteigende Flüssigkeit überführt. Im oberen Abschnitt der Abtrennzone wird eine mit Phosphat angereicherte Flüssigkeit ausgebildet. Schlamm mit verringertem Phosphatgehalt wird von der Unterseite der Phosphatabtrennzone in einer Menge von 6,8 χ !Ο⁶ l/d abgezogen. Mit Phosphat angereicherte, überstehende Flüssigkeit, die ungefähr 50 bis 60 ppm lösliches Phosphat enthält (6,8 χ 10^b l/d), verläßt den Stripperbehälter und gelangt zu einem chemischen Fällungsbehälter, wo Kalk zugesetzt und eingemischt wird, um einen Phosphatniederschlag zu bilden. Der ausgefällte Phosphor wird abgesondert und ausgetragen. In der Belüftungszone wird das lösliche Phosphat, das zusammen mit dem Rücklaufschlamm von der Phosphatabtrennzone eingeleitet wird, von den in dem Schlamm vorhandenen Mikroorganismen zusammen mit dem Phosphat aufgenommen, das sich in dem einströmenden Abwasser befindet.

llicr/u Λ Hhitt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Mit belebtem Schlamm arbeitendes Abwasserbehandlungsverfahren zum Beseitigen von Phosphaten aus BSB-haltigem Abwasser, bei dem einströmendes phosphathaltiges Abwasser in einer Begasungszone mit belebtem Schlamm und sauerstoffhaltigem Gas unter gleichzeitigem Umwälzen eines der Medien gegenüber dem anderen für eine ausreichende Dauer gemischt wird, um den BSB-Gehalt des Abwassers zu vermindern und in dem belebten Schlamm vorhandene Mikroorganismen zur Aufnahme von Phosphat unter Bildung einer begasten Mischflüssigkeit zu veranlassen, die mit Phosphat angereicherten Schlamm enthält; der mit Phosphat angereicherte Schlamm von der begasten Mischflüssigkeit unter Bildung eines im wesentlichen phosphatfreien Abflusses abgetrennt wird; der mit Phosphat angereicherte Schlamm einer Phosphatabtrennzone zugeleitet und dort mindestens ein größerer Teil des Schlamms zum Freisetzen von Phosphat aus dem mit Phosphat angereicherten Schlamm und zum Bilden eines Schlamms mit verringertem Phosphatgehalt und einer mit Phosphat angereicherten Flüssigkeit unter anaeroben Bedingungen gehalten wird; die mit Phosphat angereicherte Flüssigkeit von einem oberen Abschnitt der Abtrennzone und der Schlamm mit verringertem Phosphatgehalt von einem unteren Abschnitt der Abtrennzone abgezogen werden, sowie mindestens ein Teil des Schlamms mit verringertem Phosphatgehalt zu der Begasungszone als der belebte Schlamm zurückgeleitet wird, dadurch gekennzeichnet, daß von dem Schlamm in der Abtrennzone freigesetztes Phosphat im Gegenstrom abgetrennt wird, indem während einer Schlammverweildauer in der Abtrennzone von 2 bis 10 Stunden ein wäßriges oder wasserhaltiges Abtrennmedium, dessen Konzentration an löslichen Phosphaten niedriger als dL des freigesetzten, phosphathalt'gen anaeroben Schlamms ist und dessen Schwebstoffkonzentration 200 mg/1 nicht überschreitet, in den unteren Abschnitt der Abtrennzone eingebracht und durch mindestens einen Teil der sich absetzenden Feststoffe hindurch nach oben zum oberen Abschnitt der Abtrennzone geleitet wird, wobei das von den sich absetzenden Schlammfeststoffen freigesetzte Phosphat unter Bildung der mit Phosphat angereicherten Flüssigkeit im oberen Abschnitt der Abtrennzone in die nach oben strömende Flüssigkeit übergeht, und die Volumendurchflußmenge des in die Abtrennzone eingeleiteten Abtrennmediums zwischen dem 0,7- bis 2,0fachen der Volumendurchflußmenge der von dort abgezogenen, mit Phosphat angereicherten Flüssigkeit gehalten wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß BSB- und piiosphathaltiges Rohabwasser in einer Vorklärzone in abgesetzte Feststoffe und an Feststoffen verarmtes Primärabwasser getrennt wird, die abgesetzten Feststoffe aus der Vorklärzone als Primärschlamm abgezogen werden, das an Feststoffen verarmte Primärabwasser aus der Vorklärzone getrennt abgeführt wird und ein größerer Teil desselben der Begasungszone als das einströmende Abwasser zugeführt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein kleinerer Teil des Primärabwassers der Abtrennzone als das Abtrennmedium zugeführt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Phosphatfällungsmittel mit der aus der Abtrennzone abgezogenen, mit Phosphat angereicherten Flüssigkeit zum Ausfällen von Phosphat aus dieser Flüssigkeit und zur Bildung einer an Phosphat verarmten Flüssigkeit gemischt wird.

5. Verfahren nach Ansprüchen 2 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Gemisch aus an Phosphat verarmter Flüssigkeit und ausgefälltem Phosphat der Vorklärzone zwecks Trennung zugeleitet und das ausgefällte Phosphat aus der Vorklärzone in dem Primärschlamm abgezogen wird.

6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das ausgefällte Phosphat von der an Phosphat verarmten Flüssigkeit abgetrennt und mindestens ein Teil der an Phosphat verarmten Flüssigkeit als das Abtrennmedium zu der Phosphatabtrennzone zurückgeleitet wird.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Konzentration des Abtrennmediums an löslichem Phosphat kleiner als 30 mg/1 gehalten wird.

8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein kleinerer Teil des einströmenden Abwassers der Phosphatabtrennzone als das Abtrennmedium zugeleitet wird.

9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein kleinerer Teil des im wesentlichen phosphatfreien Abflusses der Phosphatabtrennzone als das Abtrennmedium zugeleitet wird.

10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlammverweildauer in der Phosphatabtrennzone zwischen 4 und 8 Stunden gehalten wird.

11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwebstoffkonzentration des Abtrennmediums kleiner als 100 mg/1 gehalten wird.

12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis aus der Volumendurchflußmenge des in die Abtrennzone eingeleiteten Abtrennmediums und der Volumendurchflußmenge der von dort abgezogenen, mit Phosphat angereicherten Flüssigkeit bei ungefähr 1,0gehalten wird.

13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das einströmende phosphathaltige Abwasser in einer mehrere Teilzonen aufweisenden geschlossenen Begasungszone mit dem belebten Schlamm und einem mindestens 50 Vol.-% Sauerstoff enthaltenden Gas in ausreichender Menge gemischt wird, um eine Konzentration an gelöstem Sauerstoff von mindestens 2 ppm zu erhalten, einströmendes Abwasser, belebter Schlamm und Sauerstoffeinsatzgas in einer ersten Teilzone unter Umwälzung eines Mediums gegenüber den anderen gemischt sowie mit Sauerstoff teilweise angereicherte Flüssigkeit und an Sauerstoff teilweise verarmtes Gas getrennt im Gleichstrom ;ius der ersten Teilzone in mindestens eine zweite Teilzone überführt werden, wo die Medien weiter gemischt werden und eines der Medien gegenüber den anderen Medien umgewälzt wird, und wobei mit Sauerstoff angerei-

cherte Flüssigkeit und an Sauerstoff verarmtes Gas aus der letzten Teilzone getrennt ausgetragen werden.

Die Erfindung betrifft ein mit beliebtem Schlar.m arbeitendes Abwasserbehandlungsverfahren zum Beseitigen von Phosphaten aus BSB-Iialtigem Abwasser, bei dem einströmendes phosphathaliiges Abwasser in einer Begasungszone mit belebtem Schlamm und sauerstoffhaltigem Gas unter gleichzeitigem Umwälzen eines der Medien gegenüber dem anderen für eine ausreichende Dauer gemischt wird, um den BSB-Gehalt des Abwassers zu vermindern und in dem belebten Schlamm vorhandene Mikroorganismen zur Aufnahme vor. Phosphat unter Bildung einer begasten Mischflüssigkeit zu veranlassen, die mit Phosphat angereicherten Schlamm enihäk; der mit Phosphat angereicherte Schlamm von der begasten Mischflüssigkeit unter Bildung eines im wesentlichen pliosphatfreien Abflusses abgetrennt wird; der mit Phosphat angereicherte Schlamm einer Phosphatabtrennzone zugeleitet und dort mindestens ein größerer Teil des Schlamms zum Freisetzen von Phosphat aus dem mit Phosphat angereicherten Schlamm und zum Bilden eines Schlamms mit verringertem Phcisphatgehalt und einer mit Phosphat angereicherten Flüssigkeit unter anaeroben Bedingungen gehalten wird; die mit Phosphat angereicherte Flüssigkeit von einem oberen Abschnitt der Abtrennzone und der Schlamm mit verringertem Phosphatgehalt von einem unteren Abschnitt der Abtrennzone abgezogen werden, sowie mindestens ein Teil des Schlamms mit verringertem Phosphalgehalt zu der Begasungszone als der belcbie Schlamm zurückgeleitet wird.

Ein solches Verfahren ist bekannt (US-PS 32 36 766). Es nutzt den Umstand, daß eine Begasung der Mischflüssigkeit im Rahmen eines Belebungsverfahrens die Mikroorganismen zunächst zur Aufnahme von Phosphaten veranlaßt, für ein Beseitigen von Phosphaten aus Abwasser aus. Solche Phosphate, die in organischen Abfallstoffen und Detergenzien vorhanden sind, entgehen den üblichen Abwasserbehandlungsverfahren. Sie werden dort zusammen mit dem Abfluß in die natürlichen Gewässer ausgetragen, haben eine Überdüngung oder Eutrophierung des Wassers zur Folge, verursachen ein ungezielteis Algenwachstum und bringen erhebliche Verschmutzurigsprobleme mit sich. Bei dem bekannten Verfahren wird der pH-Wert des Rohabwassers, falls erforderlich, auf ungefähr 6,2 bis 8,5 eingestellt. Das Abwasser wird unter Bildung einer Mischflüssigkeit mit belebtem Schlamm gemischt. Die MischNüssigkeit wird begast, um einen Gehalt an gelöstem Sauerstoff von mindestens 0,3 mg/1 in der Mischflüssigkeit aufrechtzuerhalten. Ein mit Phosphat angereicherter Schlamm wird von der Mischflüssigkeit abgetrennt, wodurch ein an Phosphaten im wesentlichen freier Abfluß erzielt wird. Der mit Phosphat angereicherte Schlamm wird zur Absenkung seines Phosphatgehalts behandelt, bevor er zwecks Mischung mit dem einströmenden Abwasser zurückgeführt wird. Für diesen Zweck wird der mit Phosphaten angereicherte Schlamm 10 bis 20 Minuten lang in einer Kombination aus Phosphatabtrenn- und Schlammeindickbehälter auf einem pH-Wert von weniger als 6,5 in anaerobem Zustand gehalten. In diesem Behälter wird der mit Phosphat angereicherte Schlamm unter langsamem mechanischem Umrühren abgesetzt und eingedickt. Die anaeroben Bedingungen veranlassen die Mikroorganismen, die in der Begnsungszone Phosphat aufnahmen, Phosphat in die flüssige Phase freizusetzen, wodurch eine mit Phosphaten angereicherte überstehende Flüssigkeit gebildet wird. Diese Flüssigkeit geht an eine Phosphatausfälleinrichtung, wo em Fällungsmittel, beispielsweise Kalk, zugesetzt wird, um die löslichen Phosphate auszufällen.

Bei der praktischen Durchführung des bekannten Verfahrens verstreicht jedoch eine erhebliche Zeitdauer, bis das freigesetzte lösliche Phosphat in dem anaeroben Schlamm, und insbesondere in dem im untersten Abschnitt der Abtrennzone abgesetzten Schlamm, aus der abgesetzten Schlammschicht heraus- und in die überstehende Flüssigkeit hineinwandert. Die niedrige Wanderungsgeschwindigkeit ist auf physikalische Behinderungen, die der Diffusionsstrom aus freigesetztem Phosphat durch die dichtgepackten Schlammfeststoffe erfährt, sowie auf inhärente Gleichgewichtsbeschränkungen des Stoffaustauschprozesses zurückzuführen. Wenn dabei der Schlamm aus der Abirennzone abgezogen und zu der Beiüftungszone zurückgeführt wird, bevor eine ausreichende Menge an löslichem Phosphat in die überstehende Flüssigkeit übergegangen ist, wird eine übermäßig große Menge an löslichem Phosphat zu der Belüftungszone zurückgeführt. Die Phosphatbeseitigungsleistung des Gesamtverfahrens wird in unerwünschter Weise herabgesetzt. In der Praxis wird infolgedessen eine erhebliche Menge an löslichem Phosphat, dessen Konzentration von der Oberseite zum Boden der Abtrenneinrichtung hin zunimmt, in dem Rücklaufschlamm aufgefangen und mit diesem herausgetragen. Außerdem muß die Phosphatabtrenneinrichtung auch als Schlammeindickeinrichtung arbeiten und daher für lange Verweildauern ausgelegt sein, um eine solche Eindickfunktion übernehmen zu können.

Zwar kann bei dem oben beschriebenen Verfahren eine gewisse Verbesserung hinsichtlich der Menge der aus dem Rücklaufschlamm beseitigten löslichen Phosphate dadurch erreicht werden (ältere Anmeldung P 25 27 588.1), daß ein Teil der von der Abtrennzone abgezogenen, überstehenden Flüssigkeit in den unteren Teil des Abtrennbehälters zurückgeleitet wird, der mit Phosphat angereicherte Schlamm in den unteren Teil des Abtrennbehälters eingeleitet wird, oder ein Teil des von dem unteren Abschnitt des Abtrennbehälters abgezogenen Schlamms zu der überstehenden Flüssigkeit in diesem Behälter zurückgeführt wird. Die Wirksamkeit derartiger Modifikationen ist jedoch dadurch begrenzt, daß die Abtrennzone für das Eindicken des Rücklaufschiamms sorgen muß, obwohl es zu Umwälzvorgängen und Strömungen innerhalb des Abtrennbehälters kommt, die das Rückmischverhalten fördern und den Eindickvorgang behindern.

Zur Herabsetzung des Phosphatgehalts von mit Phosphaten angereichertem Schlamm im Anschluß an die Belüftungsstufe eines Belebungsverfahrens ist es ferner bekannt (US-PS 33 85 785), den pH-Wert von mit Phosphaten angereichertem Schlamm auf einen Wert zwischen ungefähr 3,5 und 6 einzustellen und den Schlamm in Kontakt mit einem wäßrigen Medium geringen Phosphatgehalts in einem Behälter für eine ausreichende Zeitdauer umzurühren, um wasserlösliche Phosphate von dem Schlamm in die wäßrige Phase übergehen zu lassen. Danach wird das Gemisch einem