DE2721723A1

DE2721723A1 - Belebtschlammverfahren zur abwasseraufbereitung und vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens

Info

Publication number: DE2721723A1
Application number: DE19772721723
Authority: DE
Inventors: Carmen F Guarino
Original assignee: Autotrol Corp
Current assignee: Autotrol Corp
Priority date: 1976-05-12
Filing date: 1977-05-12
Publication date: 1977-12-01
Also published as: FR2351058A1; CA1067219A; AU2504577A; NL7705172A; FR2351058B1; ATA342977A; US4093539A; BE854524A; DK206877A; SE7705412L; GB1580395A; AU515955B2; IT1078118B; JPS537976A; CH621752A5; ZA772751B; JPS6112759B2

Description

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Autotrol Corporation, Miwaukee, Wisconsin, V. St. A.

Belebtschlammverfahren zur Abwasseraufbereitung und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens

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Die Erfindung betrifft die biologische Aufbereitung von Abwasser und sorgt für ein Verfahren sowie für eine Vorrichtung zur beträchtlichen Verbesserung des Wirkungsgrades bekannter, im Belebtschlammverfahren arbeitender Anlagen zur Abwasseraufbereitung und für neuartig aufgebaute, effektive Anlagen für Belebtschlammverfahren. Die Erfindung betrifft insbesondere die Verwendung einer drehbaren, teilweise im Belüftungsbecken einer im Belebtschlammverfahren arbeitenden Aufbereitungsanlage untergetauchten Extraktionseinrichtung.

Gegenwärtig arbeiten Abwasseraufbereitungsanlagen für gewöhnlich in einer oder mehreren Verfahrensstufen zur Aufbereitung des Abwassers. Der geläufigste Abwasseraufbereitungsvorgang iet die sogenannte erste Aufbereitung, die auf der einfachen Absetzung von absetzbaren Abwasserfestkörpem für den biochemischen Sauerstoffbedarf BSB und auf der Beseitigung schwebender Festkörper beruht. Der Wirkungsgrad der ersten Arbeitsstufe liegt im Bereich von 25 bis 50 %. Die Ergebnisse der ersten Aufbereitung können Jedoch durch Verwendung von Chemikalien verbessert werden, die die Absetzfähigkeit der Abwasserfestkörper vergrößern.

Neben der ersten Aufbereitungsstufe kommen eine Anzahl sekundärer Aufbereitungestufen zur Anwendung. Bei dieeen Arbeitsstufen wird die Qualität des Wassers durch das Anwachsen biologischer Massen verbessert, die die Verunreinigungen im Wasser als Nährstoffe für ihe Stoffwechselkreisläufe verwenden. Beim

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nachfolgenden Entfernen der biologischen Massen aus dem Abwasser ergibt sich eine verbesserte Qualität des Abwassers.

Die Hieselfilteraufbereitung ist ein sekundäres Verfahren, das im großen Maße bei der Abwasseraufbereitung Anwendung findet. Der Filter besteht aus einem kompakten Bett von Medien, die eine Oberfläche bilden, auf der ein Film biologischen Schlamms wachsen kann und über die das Abwasser geführt wird. Der Sauerstoff und die organische Masse in dem Abwasser diffundieren in dem Film, wo eine Oxidation und eine Synthese der zusätzlichen Wachstumsschicht auftreten kann. Anlagen, die das Rieselfilter- *erfahren verwenden, können einen kohlenstoffhaltigen BSB-Entzug von 60 bis 90 % bewirken, und zwar hauptsächlich in Abhängigkeit von der Füllstoffmenge der Einrichtung. Außerdem kann der Rieselfiltervorgang eine Oxidierung von Ammoniak bewirken, das in dem gewünschten Abwasser enthalten ist.

Die andere am häufigsten verwendete sekundäre Aufbereitung des Abwassers besteht in dem Belebtschlammverfahren. Das Belebt-Bchwammverfahren kann als ein Verfahren definiert werden, bei dem koagulierte biologische Wachstumsbildungen fortlaufend zirkulieren und in Anwesenheit von Sauerstoff mit organischem Abwasser in Berührung kommen. Der Sauerstoff wird für gewöhnlich durch Luftblasenbildung in die Mischung aus Schlamm und Flüssigkeit in einem Belüftungsbecken zugeführt. Die Luft kann über Luftverteiler eingeführt werden, um für eine hydraulische Bewegung der Inhalte des Belüftungsbeckens zu sorgen. Bei einer

typischen hydraulischen Bewegung beschreibt der Inhalt χ des Belüftungsbeckens eine spiralförmige Rollenbahn. Der Belüftungsstufe folgt für gewöhnlich die Trennung von Festkörpern und Flüssigkeit, wobei ein Teil des biologischen Belebtschlamms abgetrennt und in das Belüftungsbecken zurückgeführt wird, um für eine aktive Quelle des bakteriellen Wachstums für eine fortlaufende Aufbereitung zu sorgen.

Das Belebtschlammverfahren kann bei potimalen Bedingungen einen Wirkungsgrad bis zu 90 % bei der Entfernung des kohlenstoffartigen biologischen Sauerstoffbedarfs (BSB) aufweisen und kann ferner beim Oxidieren des vorhandenen Ammoniaks wirksam sein. Das Belebtschlammverfahren weist jedoch auch Nachteile auf, da es leicht durch Wogen in dem Volumen des Abwassers oder auch durch andere Umstände in Unordnung gebracht werden kann, die der Erreichung des gewünschten Ziels entgegenstehen.

Ein anderes Abwasseraufbereitungsverfahren ist in letzter Zeit bekannt geworden, das Extraktionseinrichtungen mit einem sich drehenden Film verwendet, die als sich drehende, biologische Extraktionseinrichtungen bekannt sind.

Im allgemeinen weisen die Extraktionseinrichtungen mit einem fixierten Film eine Anzahl Kunststoffscheiben auf, die verhält* niemäßig dicht gepackt mit Abstand zueinander unter Bildung von Zylindern angeordnet sind,. Die Oberflächen der Scheiben weisen das Medium auf, auf dem Bakterien und andere einfache, lebende

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Organismen angebracht werden und wachsen können. Anders als die Filterbetten des Berieselungsfilters sind die Scheiben nur teilweise in das Abwasser eingetaucht und drehbar, um für eine fortlaufende Zuführung von Nähstoffen und Sauerstoff für die Mikroorganismen zu sorgen. Die auf die Organismen während der Drehung durch das Abwasser ausgeübten Scherkräfte bewirken ein übermässiges Wachstum und ein Abschälen des Mediums in die gemischte Flüssigkeit. Die Drehung der Extraktionseinrichtungen sorgt für eine Mischwirkung, die die Biomasse in der Schwebe hält, Die Abwasserströmung führt die Festkörper aus der Anlage für eine nachfolgende Reinigung heraus.

Das einen sich drehenden, fixierten Film verwendende Verfahren unterscheidet sich von dem Berieselungsfilterverfahren darin, daß es eher ein dynamisches, als ein stationäres Medium aufweist, das einen größeren Teil des Abwassers ausgesetzt ist. Ferner unterscheidet es sich von dem Belebtschlammverfahren dadurch, daß es eh«p..eine befestigte, als eine schwebende Biomasse aufweist. Außerdem werden mit ihm ein höheres Niveau der Aufbereitung als mit dem Rieselfilterverfahren erreicht, und es zeigt sich gegenüber dem Belebtschlammverfahren dadurch als vorteilhaft, daß es weniger anfällig gegen Veränderungen bei hydraulischen oder organischen Beanspruchungen ist.

Aue der U8-PS 3 575 849 geht bei einen sich drehenden, fixierten Film benutzenden Verfahren die Verwendung kräftig gedrehter Extraktionseinrichtungen in sekundären Absatzbecken hervor, wo-

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er-

bei jedoch ausgeführt ist, daß die kräftig gedrehten Extraktionseinrichtungen auch in dem Belüftungsbecken einer im Belebtschlammverfahren arbeitenden Abwaseeraufbereitungsanlage verwendet werden kann. Aus der US-PS 3 886 074· geht die Verwendung luftangetriebener, sich drehender Extraktionseinrichtungen hervor.

Die Erfindung schafft ein Verfahren zur Erhöhung des Wirkungsgrades einer im Belebtschlammverfahren arbeitenden Abwaseeraufbereitungsanlage, das sich kennzeichnet durch teilweisee Eintauchen einer drehbaren, biologischen Extraktionseinrichtung in das Belüftungsbecken der Aufbereitungsanlage, Rückführen dee aktivierten Schlamms zum Belüftungsbecken, und Drehen der Extraktionseinrichtung, um das Wachstum einer fadenmäßigen, hochaktiven und wirkungsvollen Biomasse auf der Extraktionseinrichtung zu fördern und abzustützen, wobei ein Teil der Biomasse von dem normalerweise im aktiven Schlamm verhandenen lebenden Organism«s gebildet wird.

Die erfindungsgemäße, im Belebtschlammverfahren arbeitende Abwasseraufbereitungsanlage zeichnet sich aus durch ein primäres Absatzbecken, ein Belüftungsbecken, ein sekundäres Aufbereitungsbecken, Einrichtungen zum Rückführen des aktivierten Schlamms vom sekundären Aufbereitungebecken zum Belüftungsbecken und durch eine drehbar im Belüftungebecken gelagert· biologische Extraktionseinrichtung, die teilweise untergetaucht und im Abwasser des Aufbereitungsbeckens drehbar ist und den

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zurückgeführten Schlamm unter Bildung von Oberflächen einschließt, die ein biologisches Gewächs aus fadenförmigen, hochaktiven Mikroorganismen tragen und aufrechterhalten, die die im Schlamm vorhandenen Mikroorganismen einschließen.

Wenn möglich, wird die hydraulische Bewegung im Becken zur Drehung der Extraktionseinrichtung verwendet. Bei Belebtschlammanlagen, die die hydraulische Bewegung des Abwassers nicht verwenden, kann eine zusätzliche Luftquelle zur Drehung der Extraktionseinrichtung Anwendung finden.

Das erfindungsgemäße Verfahren und die Vorrichtung zu seiner Durchführung können den Wirkungsgrad einer vorhandenen Belebtschlammanlage bis über 90 % hinaus verbessern, ohne das bedeutende Energieerfordernisse für den Betrieb der Anlage auftreten. Außerdem werden schädliche Wirkungen auf die Arbeitsleistung ausgeschaltet, die von hydraulichen Wellen herrühren können.

Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung nehmen einen geringeren Bedarf an Gelände für die Errichtung der Abwasseraufbereitungsanlage in Anspruch, als es bei Anlagen erforderlich sein würde, die in Reihen- oder Parallelschaltung Belebtschlammverfahren und die Aufbereitung vorsieht, bei der eine einen fixierten Film aufweisenden Extraktionseinrichtung verwendet wird.

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der Besehrei-

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bung der Zeichnungen: In letzteren sind:

Fig. 1 ein Strömungsdiagramm einer herkömmlichen Belebtschlammanlage für Haushaltsabwässer,

Fig. 2 eine schaubildartige Querschnittsansicht eines Teils

eines Belüftungsbeckens einer im Belebtschlammverfahren arbeitenden Aufbereitungsanlage gemäß der Erfindung und

Fig. 3 ein Diagramm, das in Prozenten die BSB,--Abnahme bei der praktischen Durchführung der Erfindung zeigt.

Das Strömungsdiagramm einer herkömmlichen, im Belebtschlammvezv fahren arbeitenden Abwasseraufbereitungsanlage für Haushaltsabwasser, die eine herkömmliche, luftdiffundierenden Belüftungsanlage verwendet, ist in Fig. 1 gezeigt. Veränderungen bei der herkömmlichen Belebtschlammkonfiguration, die eine Aufbereitung erfährt, und eine besondere Abwasserkonzentration notwendig macht, umfassen die vollständige Mischung, die stufenmäßige Belüftung, die modufizierte Belüftung, die Berührungsetabilieierung, die Schnellbelüftung sowie reine Säuerstoffanlagen. Biese Veränderungen werden auch von der offenbarten Konseption begünstigt. Nachfolgend wird eine herkömmliche, im Belebtschlammverfahren arbeitende Aufbereitungsanlage beschrieben, die als repräsentativ für das Verhalten jeder Anlage angesehen werden kann.

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Der Zufluß oder das nicht aufbereitete Abwasser wird in die primäre Kläreinrichtung eingeführt, wo eine einfache Absetzung von absetzbaren Abwasserfestkörpern für den biochemischen Sauerstoffbedarf und die Abführung schwebender Festkörper vorsichgehen. Die primäre Reinigung kann durch Zusetzen von Chemikalien verbessert werden, die die Absatzfähigkeit der Abwassert tkörper erhöht.

Wie aus Fig. 1 hervorgeht, verläßt das Abwasser die primäre Kläreinrichtung und strömt in das Belüftungsbecken. Am Kopf des Belüftungsbecken wird das gesamte einströmende Abwasser mit dem rückgeführten Aktivschlamm vermischt. Bei durchschnittlichem Haushaltsabwasser beträgt das Volumen des rückrsfirrten Schlamms normalerweise 20 bis 30 % des Volumens des aufzubereitenden Abwassers. Der Belebtschlamm wird in einem Maße zurückgeführt, daß der Festkörpergehalt in der gemischten Flüssigkeit des Belüftungsbeckens zwischen 1.000 bis 2500 Teilen pro Millionen liegt. Da bei dem Belebtschlammverfahren die Umwelt von dem Abwasser selbst gebildet wird, ist die effektive Arbeitsweise des Verfahrens von der fortlaufenden Aufrechterhaltung gelösten Sauerstoffs zu jedem Zeitpunkt im aufbereiteten Abwasser abhängig. Die Umwelt bringt jedoch selbst wenig zustande, wenn nicht genügend lebende Substanzen,dh. Mikroorganismen, Pilze oder dig. vorhanden sind. In dem Belüftungsbecken der Belebtschlammanlage wird die koagulierte, biologische Wachstumsbildung fortlaufend in Zirkulation versetzt und mit dem organischen Abwasser in Gegenwart von Sauerstoff in Berührung gebracht.

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Der Sauerstoff wird für gewöhnlich durch Luftblasenbildung in die Mischung aus Schlamm und Flüssigkeit über Luftverteiler zugeführt, wie aus Fig. 2 hervorgeht.

Die Luft wird normalerweise unter der Oberfläche der Belüftungebecken in einer Menge von 1 bis 1 1/2 Kubikfuß (30,48^ ca^) pro Gallone (3,785 dm^) Abwasser oder von 900 bis 1100 Kubikfuß pro 0,453 kf (Pound) des zu entfernenden biochemischen Sauerstoffbedarfs (BSB) zugeführt.

Während der Belüftungsstufe treten drei Hauptreaktionen auf. Zuerst findet eine schnelle Anlagerung und Flockenbildung von schwebenden, kolloidalen und lösbaren organischen Substanzen durch die schwebende Biomasse statt; dann erfolgt eine fortschreitende Oxidation und Synthese der adsorbierten organischen Substanzen mit dem Ergebnis, daß letztere fortlaufend aus der Lösung entfernt werden; und schließlich hat eine fortlaufende Belüftung eine Oxidation und Dispersion der Schlammteilchen zur Folgt. Am· den Belüftungsbecken strömt das aufbereitete Abwasser zu einer !^reinigungseinrichtung, wo eine Trennung der Festkörper von den Flüssigkeiten eintritt. Der biologisch aktive Schlamm wird abgetrennt und zum Anfang der Belüftungestufe zurückgeführt·

Das Strömungsdiagramm eines modifizierten Belüftungevorgang· ist mit dem herkömmliehen Belüftungevorgang identisch. Der biologische Unterschied zwischen den beiden Systemen liegt darin,

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daß die modifizierte Belüftungsanlage eine kürzere Belüftungszeit, gewöhnlich 1,5 bis 3 Stunden, einen größeren Nährboden oder eine größere Konzentration von Abwasser zu Mikroorganismen verwendet. Die Konzentration der schwebenden Festkörper in der gemischten Flüssigkeit ist verhältnismäßig gering, während die organische Beanspruchung hoch ist. Der resultierende BSB-Entzug bei einer modifizierten Belüftungsstufe liegt in dem Bereich von 60 bis 70 %» was genau für den Fall angemessen ist, in dem eine hohe Qualität des Abwassers gewünscht wird. Schwierigkeiten haben sich auch bei dem modifizierten Belüftungsvorgang wegen der geringen Absetzcharakteristiken des Schlamms und der hohen Konzentration schwebender Festkörper in dem Abwasser ergeben.

Es hat sich herausgestellt, daß der BSB-Entzug der Belebtschlammverfahren bis zu 90 % der Entzugsfähigkeit durch Anbringen einer fixierten Film aufweisenden Extraktionseinrichtung in den Belüftungsbecken bei minialem Energieverbrauch verbessert werden kann. Unter richtigen Bedingungen wird auch eine Nitrifikation vor sich gehen.

Die siei drehende, biologische Extraktionseinrichtung, die gemäß der Erfindung praktisch Anwendung findet, weist eine Anzahl geriffelter Kunststoffscheiben großen Durchmessers auf, die auf einer horizontalen Welle gelagert sind. Wie aus Fig. 2 hervorgeht, ist die Extraktioneeinrichtung 10 in dem Belüftungsbecken 11 derart angeordnet, daß ungefähr 40 % des Oberflächenbereichs der Kunststoffscheiben in dem Abwasser untergetaucht sind. Die

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Extraktionseinrichtung weist eine Anzahl Taschen oder Aussparungen 12 an den radial am weitesten außen gelegenen Flächen 13 a ihres Aufbaus auf. Die Taschen 12 sind so angelegt, daß bei der hydraulichen Bewegung des Abwassers letzteres auf sie aufprallt, oder daß die von ihnen eingeschlossene Luft unterhalb der Oberfläche des Abwassers freigesetzt wird, um die Extraktionseinrichtung in Drehung zu versetzen. Die aus der US-PS 3 886 076 hervorgehende Extraktionseinrichtung ist besonders für eine Verwendung gemäß der Erfindung geeignet. Es sind jedoch auch andere Einrichtungen zum Bändigen der Flüssigkeitsbewegung in dem Belüftungsbecken bereits vorgesehen, um für die notwendige Kraft zur Drehung der Extraktionseinrichtungen zu sorgen.

Wie aus Fig. 2 hervorgeht, können die Taschen 12 an der Extraktionseinrichtung Druckluft von einer zusätzlichen Luftquelle 13 aufnehmen, um der Extraktionseinrichtung eine Drehbewegung zu verleihen .Ist dies der Fall, so ist die hydrauliche Bewegung des Beckeninhaltes, die von einem engen Band grober Blasen einer Diffusionsanlage 14 herrührt, für gewöhnlich angemessen, um die Extraktionseinrichtung in Drehung zu versetzen. In den meisten Fällen wird die Umlenkung eines Teils der Druckluft zu einer zusätzlichen Luftquelle unnötig. Die Verwendung der existierenden hydraulichen Bewegung zur Drehung der Extraktionseinrichtung bringt einen bedeutenden Vorteil mit sich, da die im Becken vorhandene Energie zum Entzug des BSB ohne zusätzliche Kosten verwendet wird. Die Umleitung der Luft zu den Taschen 12 durch die zusätzliche Luftquelle 13 sorgt für die Aufrechterhaltung der

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notwendigen Drehung der Extraktionseinrichtung, wo ein Belebtschlammverfahren die hydraulische Bewegung nicht verwendet. Biologische Extraktionseinrichtungen werden normalerweise kräftig in Drehung verletzt, was einen beträchtlichen Energiebedarf erforderlich macht. Durch Verwendung der vorhandenen hydraulischen Bewegungen zur Drehung der sich drehenden, biologischen Extraktionseinrichtung werden zusätzliche Energiekosten nicht erforderlich.

Wenn sich die Extraktionseinrichtung 10 langsam bewegt, wobei annähernd 40 % des Oberflächenbereiches in das Abwasser eingetaucht ist, beginnen die in dem Abwasser natürlicherweise vorhandenen Organismen, wie auch solche Organismen, die in Belüftungsbecken mit dem Belebtschlamm über die Rückführleitung des letzteren eingeführt worden sind, an den sich drehenden Flächen zu haften und sich zu vermehren, bis der gesamte Oberflächenbereich der Extraktionseinrichtung mit einer Schicht einer Biomasse einer Dicke von ungefähr 1/20 bis 1/8 inch (1/20.25,4 mm bis 1/8, 25,4 mm) bedeckt ist.

Die Biomasse der Oberfläche der Scheibe erscheint bei der bevorzugten Ausführungeform bei Betrachtung unter dem Mikroskop sehr fadenartig und weist ungefähr 50,000 bis 100,000 mg/1 supendierter Festkörper auf. Das Spektrum der Organismen zeigt eine sehr aktive und leistungsfähige biologische Masse an. Wenn die biologische Masse entfernt und in der gemischten Flüssigkeit angeordnet worden ist, wird die resultierende gemischte

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Flüssigkeit eine Konzentration suspendierter Festkörper von 10,000 bis 20,000 mg/1 aufweisen. Die Biomasse weist eine große aktive, biologische Oberfläche allein des Mediums auf und erzielt einen hohen Aufbereitungsgrad bei verhältnismäßig kurzen Verweilzeiten.

Bei Drehung der Extraktionseinrichtung 10 führt das Medium einen Film des Abwassers in die Luft, wo es von der Oberfläche nach unten tropft und Sauerstoff aus der Luft adsorbiert, Organismen in der Biomasse entfernen dann sowohl gelösten Sauerstoff als die organischen Materialien von diesem Abwasserfilm. Ferner tritt eine Entfernung gelöster und kolloidaler organischer Materialien ein, wenn das Medium seine Drehung durch das Volumen des Abwassers in dem Becken fortsetzt. Nicht verwendeter gelöster Sauerstoff wird mit dem Inhalt der gemischten Flüssigkeit vermischt, wobei eine gemischte Flüssigkeit mit einer bestimmten Konzentration gelösten Sauerstoffs aufrechterhalten wird. Gleichzeitig werden die organischen Materialien adsorbiert und in der koagulierten Biomasse des herkömmlichen Belebtschlammsystems oxidiert.

Infolge der wirksamen biologischen Aktivität bei dem bevorzugten Ausführungebeispiel sind die anfallenden Schlammengen geringer als diejenigen, die mit einer einzigen Aufbereitungsanlage ähnlicher Leistung ersielt werden, was die Kosten und Schwierigkeiten bei der Anwendung dieser Aufbereitung entsprechend verringert. Die Druckluft wird, wie zuvor erwähnt, in Hähe oder

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am Boden der Belüftungsbecken eindiffundiert und sorgt für eine hydraulische Bewegung der Beckeninhalte und führt außerdem den suspendierten Kulturen Sauerstoff zum Atmen zu. Sie Richtung der Drehung der Extraktionseinrichtungen ist von ihrer Anordnung in dem Belüftungsbecken abhängig. Wie aus Fig. 2 hervorgeht, sollte sich der untergetauchte Teil der Extraktioneeinrichtung mit einer horizontalen, hydraulischen Geschwindigkeitsvektor drehen. Wenn es gewünscht ist, kann die Drehbewegung durch Umleiten eines kleinen Bruchteils der Druckluft durch die zusätzliche Luftquelle 13 unterstützt oder ausgeführt werden. Es kann aufgezeigt werden, daß mit demselben Energiebedarf, der einen Wirkungsgrad des kohlenstoffhaltigen Entzugs von 60 bis 80 % bei dem herkömmlichen oder modifizierten Belüftungsvorgang bewirkt, eine Aufbereitungsanlage mit Entzugsmengen über 90 % hinaus erzielt werden kann, wenn die Extraktionseinrichtungen in dem Belüftungsbecken angeordnet sind. Die Oxidation von Stickstoffverbindungen geht auch weiter, wenn der kohlenstoffartige Entzug in diesem Bereich liegt.

Die Arbeitsweise de3 erfindungsgemäßen Verfahrens kann folgendermaßen angenommen werden:

1. An jedem Punkt in dem Belüftungsbecken verhält sich die Belüftung s- wie auch die sich drehende Anlage (RBC) so, als ob die jeweils andere nicht existiert.

2. Jede Anlage und die Kombination der Anlagen wird BSB₁. ent-

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sprechend der Kinetik erster Ordnung entziehen.

Bei Abwesenheit einer Belüftungsanlage wird das RBC-System aus· geführt nach:

-k.t
C/Co = e ' ,

wobei C = die Anfangs-BSB,-Kon2entration bei t«0, C = die BSB,-Konzentrat ion zum Zeitpunkt t, k,- = die RBC-Entzugskonstante und t = die Verweilzeit sind.

In Abwesenheit des RBC-Systems wird das Belüftungssystem ausgeführt nach:

C/Co

wobei k₂ = die Belüftungsabnahmekonstante ist.

Das gesamte System arbeitet unter der Annahme, daß die RBC-Einheiten sich über die gesamte Durchlauflänge erstrecken« nach:

C/Co = e" (*Λ* ^{+ k}2^t) (Gleichung 1)

Es gilt:

k,, = In (1 -P₁)A (Gleichung 2a)

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- y -Λ*

k₂ = In (1 -P₂)A (Gleichung 2b),

wobei P^ » ein Bruchteil des BSB,--Entzugs allein im RBC-System in der Zeit t und

Pp = ein Bruchteil des BSB,--Entzugs allein im Belüftungssystem in der Zeit t sind.

Nach Kombination der Gleichung 1, 2a und 2b gilt:

C/Co = (1 -P₁) (1 -P₂).

Diese Gleichung ist in Fig. 3 in Prozentgrößen der BSBc-Abnahmen dargestellt. Die in Fig. 3 aufgezeichneten Daten basieren auf der Abnahme, daß bei Kombination der bekannten Belüftungsarbeitsweise mit erwarteter RBC-Leistungsfähigkeit der erwartete Grad des BSB,--Entzugs über das System hin schätzbar ist. Diese Schätzungen sollten als vorsichtige Widerspiegelungen der Leistungsfähigkeit angesehen werden.

Das Belebtschlammverfahren und die sich drehenden, einen fixierten Film aufweisenden Extraktionseinrichtungen arbeiten in gleicher Weise insofern, daß beide unabhängig voneinander Abwasserausflüsse hoher Qualität erreichen können. Die sich drehende, biologische Extraktionseinrichtung weist jedoch eine ortsan-

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sässige Biomasse auf, was zusätzliche Vorteile mit sich bringt.

Die Anwendung der Erfindung auf eine im Belebtschlammverfahren arbeitende Aufbereitungsanlage kann eine erhöhte Arbeitsstabilität letzterer zur Folge haben. Ein zufriedenstellender Betrieb des Belebtschlammverfahrens hängt normalerweise von der Schlamm* rückführung ab. Infolge einer hydraulischen Voge kann ein Verlust des Aktivschlamms vom sekundären Beiniger entstehen und den Leistungsgrad des Verfahrens durch Eliminieren des Aktivschlamms durcheinander bringen, der zur Zuführung der Biomasse zu den Belüftungsbecken erforderlich ist. Außerdem können sich organische Blöcke bilden, die einen Verlust an Schlamm durch Volumenvergrößerung des Schlamms bewirken. Bas erfindungsgemäße Verfahren und die Vorrichtung zur Durchführung des letzteren werden nicht durch solche Begebenheiten beeinträchtigt, da stets eine große Menge biologischer Festkörper auf der sich drehenden Extraktionseinrichtung gehalten werden, um für einen Impfungszusatz aus biologisch aktivem Material für das Belüftungsbecken zu sorgen.

Das erfindungsgemäße Verfahren verringert auf einfache Weise die Konzentration stickstoffhaltiger Materialien in dem Abwasserausfluß. Das Belebtschlammverfahren erfordert für gewöhnlich eine zweistufige Arbeitsweise und weist separate Belüftungs-, Absetzunge- und Schlammrückführsystems auf, um die Nitrifikation zu beschleunigen. Gemäß der Erfindung kann jedoch ein einziges Beckensystem verwendet werden, um sowohl kohlenstoff-

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haltige als auch stickstoffhaltige, sauerstoffbenötigende Materialien zu oxidieren.

Bei der bevorzugten praktischen Durchführung der Erfindung werden die sich drehenden Extraktionseinrichtungen grundsätzlich durch die hydraulische Bewegung oder Flüssigkeitsbewegung in Drehung versetzt, die in dem normalen Belüftungsbecken vorhanden ist. Falls es gewünscht ist, kann Jedoch zur Bändigung natürlicher hydraulischer Energie des Beckens eine zusätzliche, mittels Luft oder mechanisch arbeitende Antriebseinrichtung verwendet werden, um die Extraktionseinrichtung mit der gewünschten Geschwindigkeit in Drehung zu versetzen.

Außer der Oxidierung der organischen Substanzen in den Belüftungsbecken können auch noch andere Abwasseraufbereitungsverfahren verwendet werden, wie z. B. das Wiederbelüften rückgeführten Schlamms und luftmäßiges Schlammfaulen. Die bevorzugte Praxis kann im ersten Fall Anwendung finden, um die Schlammreaktivierung zwecks Verbesserung des Leistungsgrades der Aufbereitungsanlage zu verbessern. Im zweiten Fall wird der Schlamm weiter oxidiert, um die Mengen für die allerletzte Beseitigung zu verringern.

Bei einem Vergleich der Erfindung in ökonomischer Hinsicht mit anderen Abwasseraufbereitungsanlagen, zeigt es sich, daß die Kosten für die Errichtung und den Betrieb der bevorzugten Vorrichtung geringer sind. Unter diesem Gesichtspunkt müssen ins-

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besondere auch die jährlich steigenden Kosten für Energie, die Geldentwertung und die sich stetig verringernde Verfügbarkeit über urbares Gelände berücksichtigt werden.

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Leerseite

Claims

I nachgerejcht I Patentansprüche

1.)Verfahren zur Erhöhung des Wirkungsgrades einer im Belebtschlammverfahren arbeitenden Abwasseraufbereitungsanlage, gekennzeichnet durch teilweises Eintauchen einer drehbaren, biologischen Extraktionseinrichtung in das Belüftungsbecken der Aufbereitungsanlage, durch Rückführen des aktivierten Schlamms zum Belüftungsbecken, und durch Drehen der Extraktionseinrichtung, um das Wachstum einer fadenmäßigen, hochaktiven und wirkungsvollen Biomasse auf der Extraktionseinrichtung zu fördern und abzustützen, wobei ein Teil der Biomasse von dem normalerweise im aktiven Schlamm vorhandenen, lebenden Organismus gebildet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet _% daß die Extraktionseinrichtung so gewählt wird, daß sie sich in Abhängigkeit von der normalen Flüssigkeitsbewegung in dem Belüftungsbecken einer im Belebtschlammverfahren arbeitenden Abwasseraufbereitungsanlage dreht.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet. daß eine Biomasse auf der Extraktionseinrichtung vorgesehen wird, die 50,000 bis 100,000 mg/1 an suspendierten Festkörpern enthält.

4·. Im Belebtschlammverfahren arbeitende Aufbereitungsanlage,

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ORIGINAL INSPECTED

gekennzeichnet durch ein primäres Absatzbecken, ein Belüftungsbecken, ein sekundäres Aufbereitungsbecken, Einrichtungen zum Rückführen des aktivierten Schlamms vom sekundären Aufbereitungsbecken zum Belüftungsbecken und durch eine drehbare, im Belüftungsbecken gelagerte, biologische Extraktionseinrichtung, die teilweise untergetaucht und im Abwasser des Aufbereitungsbeckens drehbar ist und den zugeführten Schlamm unter Bildung von Oberflächen einschließt, die ein biologisches Gewächst aus fadenförmigen, hochaktiven Mikroorganismen tragen und aufrechterhalten, die die im Schlamm vorhandenen Mikroorganismen einschließen.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet_t daß die Extraktionseinrichtung geeignet ist, durch die hydraulische Bewegung des Inhaltes des Belüftungsbeckens in die notwendige Drehung versetzt zu werden.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5. gekennzeichnet durch eine zusätzliche Luftquelle, durch die ein Teil der normalerweise in das Becken eingeführten Luft zwecks Unterstützung der Drehung der Extraktionseinrichtung umlenkbar ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5» gekennzeichnet durch eine zusätzliche Luftquelle, die Luft auf die biologische Extraktionseinrichtung prallen läßt und letztere damit bei Ermangelung einer hydraulischen Bewegung des Abwassers in Drehung

versetzt und hält?⁰ "^/0 96 7