DE2742894A1 - Verfahren und vorrichtung fuer die abwasserbehandlung durch mikroorganismen - Google Patents
Verfahren und vorrichtung fuer die abwasserbehandlung durch mikroorganismenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Behandlung von Abwasser mit Mikroorganismen und insbesondere
ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Abwasserbehandlung unter Verwendung eines Kontakt-Oxidationsverfahrens.
Die bekannten Verfahren zur Behandlung von Abwasser mittels Mikroorganismen schliessen beispielsweise ein, ein übliches
Aktivschlammverfahren, ein Kontaktstabilisierungs-Verfahren,
ein Stufen-Belüftungs-Verfahren, ein schnell ablaufendes Belüftungsverfahren,
ein rotierendes biologisches Berührungsverfahren, ein Rieselfilterverfahren und ein Kontakt-Oxidations-Verfahren
(beispielsweise wie beschrieben in A Critical Review
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of Current Municipal Wastewater Treatment Technology. Phase
I-Biological Treatment Methods, Pacific Northwest Laboratories,
Battelle Memorial Institute, Juli 1973).
Bei diesen mikrobiologischen Abwasserbehandlungsverfahren
treten zahlreiche Mikroorganismen in grossen Zahlen auf, die als eine Masse vorliegen und schlammähnlich sind. Daher
wird diese Masse der Mikroorganismen als Schlamm bezeichnet. Die vorher erwähnten Abwasserbehandlungsverfahren, welche
Mikroorganismen verwenden, können grob eingeteilt werden in ein Flotationsverfahren und ein Festbettverfahren, je nachdem,
ob der Schlamm in einem Belüftungstank suspendiert ist oder in einem Festbett festgehalten wird. Die üblichen Aktivschlanjmverfahren,
Kontaktstabilisierungsverfahren und schnell ablaufenden Belüftungsverfahren kann man als Flotation
sver fahr en auffassen und das Kontakt-Oxidations-Verfahren und das Riesefilterverfahren als Festbettverfahren.
Das erfindungsgemässe Verfahren kann als ein Kontakt-Oxidations-Verfahren
bezeichnet werde-. Im allgemeinen ist ein Kontakt-Oxidations-Verfahren,
bei dem ein Luftverteiler oder ein mechanischer Belüfter verwendet wird, hinsichtlich der Behandlungsfähigkeit
und Behandlungswirksamkeit einem einfachen Festbettverfahren, beispielsweise einem rotierenden biologischen
Berührungsverfahren, wie es z.B. in Sadao Kojima, Yosui To Haisui (Industrial Water and Wastewater), 14, S. 960, (1972)
und Y. Maeda, Jornal of Fermentation Technology, 53, S. 875, (1975) beschrieben wird, überlegen.
Ein Kontakt-Oxidations-Verfahren ist ein Verfahren·, bei dem ein gewisses Trägermedium in einen Lufttank eingebracht wird,
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um Mikroorganismen auf der Oberfläche des Mediums oder sowohl
auf der Oberfläche des Mediums als auch in den Zwischenräumen des Mediums wachsen zu lassen und beim Belüften bewirken
die aeroben Mikroorganismen an der Oberfläche des Trägermediums und anaerobe Mikroorganismen in den Zwischenräumen
die Entfernung der organischen verunreinigenden Stoffe in dem Abwasser. Dies wird auch als ein Festbett-Belüftungsverfahren
bezeichnet. Es sind verschiedene Verfahren vorgeschlagen und angewendet worden, hinsichtlich der Struktur, des Materials
und der Beschichtung des in den Belüftungstank einzubringenden Trägermaterials, und auch hinsichtlich der Anordnung des
Trägermaterials. Beispielsweise wurde ein Plastikzylinder mit einem inneren Durchmesser von etwa 25 bis 75 mm oder ein
honigwabenartig gebildeter Block (d.h. ein Block, der eine Vielzahl von hexagonalen Zellen aufweist) mit einem Innendurchmesser
von etwa 10 bis 75 mm in einem Belüftungstank suspendiert
und Mikroorganismen wurden an der Oberfläche wachsen gelassen und dann wurde die Belüftung durchgeführt. So ein
Verfahren wird beispielsweise in Collection of Informative Materials for Techniques for Producing and utilizing Regenerated
Water, Fuji Technosystem Press (1974) beschrieben. Bei
der Abwasserbehandlung unter Anwendung eines solchen Kontakt-Oxidations-Verfahrens
werden die an der Oberfläche und im Inneren des Trägermediums zurückgehaltenen Mikroorganismen
häufig in Form einer Masse oder eines Blattes abgetragen und dadurch verstopft das Innere des zylindrischen oder honigwabenähnlich
geformten Trägers ("Abtragungs-Verstopfungs-Phänomen"). Das Auftreten dieses Abtragungs-Verstopfungs-Phänomens
vermindert erheblich den Wasserdurchfluss in dem Trägermedium, nämlich in dem Festbetteil, in dem der Mikroorganismus
darauf zurückgehalten wird. Das Kontakt-Oxidations-Verfahren verwendet gleichzeitig die Aktivitäten von aeroben
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Mikroorganismen und anaeroben Mikroorganismen. Im allgemeinen wird die Wirkung der Entfernung von verunreinigenden
Stoffen im Abwasser dem Einfluss der aeroben Mikroorganismen zugesprochen und erst in zweiter Linie dem der anaeroben
Mikroorganismen. Wird somit der Wasserfluss durch das Abtragungs-Verstopfungs-Phänomen vermindert, so können die
verunreinigenden Stoffe und gelöster Sauerstoff in dem Abwasser nicht zu der Stelle geführt werden, an welcher Mikroorganismen
mit einer Behandlungsfähigkeit vorliegen. Dadurch folgt unmittelbar eine Verminderung der Behandlungsfähigkeit
und der Behandlungswirksamkeit.
Es wurde auch ein Verfahren vorgeschlagen, bei dem man die organischen verunreinigenden Stoffe in Abwasser mit
Aktivschlamm behandelt, der zurückgehalten wurde auf und kultiviert und eingefüllt war in den offenen Zellen von
Stücken einer Grosse von im allgemeinen 1 bis 100 cm eines
schwammarti-gen Harzes, wie Polyurethanschaum oder Polyäthylenschaum,
so dass der Aktivschlamm in grosse Teile überführt wurde, welche die Grösse der Kunstharzstücke hatte.
Ein solches Verfahren wird in der japanischen Patentanmeldung OPI 64261/74 beschrieben. Bei diesem Verfahren, bei dem die
schwammartigen Harzstücke verwendet werden, tritt jedoch der Nachteil auf, dass die Lebensdauer der Harzteile als Trägermedium
im äussersten Falle etwa 2 Jahre beträgt und dass es schwierig ist, den Mikroorganismus über längere Zeiträume
auf den Harzteilchen zu halten, und dass es auch schwierig ist, aufgrund der Tatsache, dass viele Teilchen in dem Belüftungstank
aufschwimmen, alle die einzelnen Teilchen zu untersuchen und nur diejenigen auszutauschen, die aufgebraucht
sind.
Bei mikrobiologischen Abwasserbehandlungen dienen die
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Mikroorganismen zur Entfernung von organischen Verunreinigungen in dem Abwasser, indem sie die Verunreinigungen absorbieren
oder oxidativ zersetzen. Dabei wächst der Mikroorganismus und verwendet die verunreinigenden Stoffe als
Nährquelle und wächst häufig zu einer so grossen Anzahl an, die grosser ist als für die Zwecke der Abwasserbehandlung
erforderlich.
Den Überschuss bezeichnet man im allgemeinen als Überschuss-Schlamm
und er wird aus dem Abwasserbehandlungssystem herausgeholt .
Bei fast allen Abwasserbehandlungsverfahren, die die Aktivitäten
von Mikroorganismen verwenden, tritt ein überschüssiger Schlamm in mehr oder weniger grossem Masse auf und als ein
weiteres Problem bei der Abwasserbehandlung muss man deshalb erhebliche Ausrüstungen, viel Arbeit und hohe Kosten in die
Behandlung· des überschüssigen Schlamms investieren. Dies ist einer der grossen Nachteile von mikrobiologischen Abwasserbehandlungsverfahren
.
Bei einem Versuch, diese Nachteile zu beseitigen, sind Verfahren entwickelt worden, bei denen die Luftdurchflussgeschwindigkeit
erhöht wird oder die Belüftung unter Verwendung von sehr reinem Sauerstoff erfolgt, oder der überschüssige
Schlamm in getrennten Überschuss-Schlamm-Tanks aufbewahrt wird und dort über längere Zeiträume belüftet wird. Dies wird
beispielsweise von J. E. Ball und M. J. Humenick in"High-Purity Oxygen in Biological Treatment of Municipal Wastewater",in
Journal of Water Pollution Control Federation, 44, 65 (1972)
und von Reynolds in "Aerobic Digestion of Waste Activated Sludge" Water Sewage Works, S. 37 ff (Februar 1967) und weiteren Literaturstellen
beschrieben. Diece Verfahren, die auf der Oxidation
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unter aeroben Bedingungen beruhen, haben den Vorteil, den Überschuss-Schlamm zu vermindern, aber damit verbunden sind
andererseits erhöhte Energiekosten, um die Luft zuzuführen oder um einen sehr reinen Sauerstoff zu gewinnen.
Im allgemeinen fallen bei den Festbettverfahren, wie einem
rotierenden biologischen Berührungsverfahren und einem Kontakt-Oxitadtions-Verfahren,
etwas geringere Mengen an Überschuss-Schlamm an als bei den Flotationsverfahren, wie bei den
üblichen Aktivschlammverfahren oder den Kontaktstabilisationsverfahren,
weil, obwohl die Oberfläche des an dem Festbett anhaftenden Schlammes aerob ist, die Innenseite des Schlammes
anaerob ist und durch die Einwirkung von Enzymen, die durch anaerobe Mikroorganismen gebildet werden, ein Aufschluss der Mikrobenzellen
bewirkt wird. Die Menge an gebildetem Überschuss-Schlamm ist jedoch nicht gering und auch die Festbettverfahren sind
deswegen nicht problemfrei hinsichtlich der Behandlung des Überschuss-Schlammes.
Ein Ziel der Erfindung ist es, ein verbessertes Verfahren zur Abwasserbehandlung und eine Vorrichtung hierfür zur Verfügung
zu stellen. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Abwasserbehandlung und eine Vorrichtung
hierfür zur Verfügung zu stellen, mittels welcher man BOD5 und CODj. (biochemischer Sauerstoffbedarf für 5 Tage
und chemischer Sauerstoffbedarf, gemessen durch Kaliumpermanga- nat) in Abwasser wirksam verhindert, und wobei die Aufrechterhaltung
des Verfahrens einfach ist.
Ein noch weiteres Ziel der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Abwasserbehandlung zur Verfügung zu
stellen, bei dem grosse Mengen an Mikroorganismen auf einem
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Trägermaterial zurückgehalten werden, ohne davon abzublättern.
Noch eine weitere Aufgabe ist darin zu sehen, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Abwasserbehandlung zur Verfügung zu
stellen, bei welcher die Behandlungsvorrichtung nicht durch Mikroorganismen verstopft wird, so dass das Abwasser mit gutem
Durchfluss hindurchfHessen kann.
Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Abwasserbehandlung zur Verfügung zu stellen,
bei dem die Menge an gebildetem Überschuss-Schlamm niedrig
ist.
ist.
Ein anderes Ziel der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Abwasserbehandlung zur Verfügung zu stellen,
bei dem das Trägermedium bei seinem Einsatz eine hohe Haltbarkeit aufweist.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Abwasserbehandlung. Erfindungsgemäss wird wenigstens eine
nicht gewebte Fasermatte mit einer dreidimensionalen Netzwerkstruktur als Trägermedium in einen Belüftungstank eingegeben und Mikroorganismen werden an der Oberfläche und in den Zwischenräumen der nicht gewebten Fasermatte zurückgehalten und organisch verunreinigte Substanzen in dem Abwasser werden in Gegenwart von Sauerstoff durch die Mikroorganismen oxidativ
zersetzt.
nicht gewebte Fasermatte mit einer dreidimensionalen Netzwerkstruktur als Trägermedium in einen Belüftungstank eingegeben und Mikroorganismen werden an der Oberfläche und in den Zwischenräumen der nicht gewebten Fasermatte zurückgehalten und organisch verunreinigte Substanzen in dem Abwasser werden in Gegenwart von Sauerstoff durch die Mikroorganismen oxidativ
zersetzt.
Fig. 1-(A) und 1-(B) sind Mikrofotografien von nicht gewebten
Matten, die gemäss der Erfindung verwendet werden und Fig. 1-(C) zeigt eine nicht gewebte Matte als
Modell.
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Fig. 2-(A),Fig. 2-(B) und Fig. 2-(C) sowie Fig. 2-(D) sind
Teilansichten und eine Frontansicht, die ein Beispiel für eine Vorrichtung zum Fixieren der gemäss
der Erfindung verwendeten nicht gewebten Matte zeigen.
Fig. 3-(A) und 3-(B) zeigen eine plane bzw. perspektivische Darstellung einer anderen Vorrichtung zum Befestigen
der gemäss der Erfindung verwendeten nicht gewebten Matte.
Fig. 4-(A) zeigt eine Aufsicht von oben in einem Modell einer Belüftungstankanordnung gemäss der Erfindung,
Fig. 4-(B) zeigt eine Aufsicht von oben in einen Belüftungstank und Fig. 4-(C) eine Ansicht längs
der Linie A-B der Fig. 4-(A).
Das erfindungsgemäss behandelte Abwasser schliesst wässrige
Flüssigkeiten ein, welche organische Verunreinigungen enthalten, die oxidativ mittels Aktivschlamm in Gegenwart von
Sauerstoff zersetzt werden, wie Industrieabwasser, enthaltend organische Verbindungen, und die überfliessenden Flüssigkeiten,
die übrig bleiben, wenn man Hausabwasser durch einen Sedimentationstank fHessen lässt.
Die erfindungsgemäss verwendete nicht gewebte Matte, wie
sie in Fig. 1 gezeigt wird, ist eine nicht gewebte Matte, die durch Verarbeitung von synthetischen Fasern erhalten wird,
indem man diese erhitzt, wobei sich die Fasern wellen. Dann ordnet man die gewellten Fasern zu einem Gewebe oder einer
Matte und lässt die Fasern miteinander coaleszieren,indem man entweder ein Bindemittel verwendet (das z.B. aus dem gleichen
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Material wie die Faser bestehen kann) oder durch Schmelzadhäsion durch Erhitzen, so dass die gewellten Fasern eine
Matte bilden. Die nicht gewebte Matte hat eine dreidimensionale Netzwerkstruktur, in welcher die Fasern, aus denen die
Matte besteht, unregelmässig verschlungen sind, und worin die Zwischenräume ein grosses Volumen (beispielsweise etwa 60
bis 99 %) ausmachen. Ein Beispiel für eine nicht gewebte Matte ist das im Handel unter der Bezeichnung Saran Lock
erhältliche Produkt (hergestellt von der Dow Chemical).
Jede synthetische Faser die wasserfest ist, die überlegene physikalische und chemische Eigenschaften hat und die zu
einer Netzwerkstruktur in der vorher angegebenen Art verarbeitet werden kann, kann gemäss der Erfindung verwendet werden.
Beispiele für solche Fasern sind Fasern aus Polyhexamethylenadipamid (Nylon), Polyvinylidenchlorid, Polyvinylchlorid
und Polyester. Fasern aus Metallen mit guter Korrosionsbeständigkeit und Rostbeständigkeit, wie rostfreier Stahl,
können gleichfalls verwendet werden.
Die Dicke der Fasern liegt im allgemeinen bei etwa 50 bis etwa 4000 Denier. Falls die Dicke der Fasern grosser als
etwa 4000 Denier ist, nimmt die Zurückhaltung der Mikroorganismen in der dreidimensionalen Netzwerkstruktur etwa ab
und die zurückgehaltenen Mikroorganismen neigen dazu, aufgrund des Fliessens des Abwassers abzublättern. Falls die
Dicke der Fasern bis unterhalb etwa 50 Denier abnimmt, wird die Festigkeit der Fasern zu gering. Der bevorzugte Dickenbereich
ist 100 bis 2000 Denier und insbesondere wird ein Dickenbereich von 800 bis 1800 Denier bevorzugt.
Das Raumgewicht der nicht gewebten Fasermatte gemäss der
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Erfindung beträgt etwa 0,01 bis etwa 0,40 g/cm , vorzugsweise
0,02 bis 0,2 g/cm . Falls das Raumgewicht zu hoch wird, neigt die Fähigkeit der nicht gewebten Matte den Mikroorganismus
festzuhalten dazu, abzunehmen und wenn es ausserordentlich niedrig ist, so wird die Zurückhaltung der anaeroben
Mikroorganismen vermindert.
Die Dicke der nicht gewebten Matte ist ein ziemlich wichtiger Faktor hinsichtlich der Fähigkeit der nicht gewebten Matte,
Aktivschlamm in hoher Konzentration zu halten und hinsichtlich des Grades der Bildung an Überschuss-Schlamm. Um den
Grad der Bildung an Überschuss-Schlamm, bezogen auf entfernten BOD_ zu vermindern, beträgt die Dicke der Matte vorzugsweise
wenigstens etwa 15 mm, obwohl sie in Abhängigkeit von den Eigenschaften des Abwassers variieren kann.
Wie schon vorher festgestellt, betrifft die Erfindung auch ein Abwasserbehandlungsverfahren unter Verwendung von Mikroorganismen'
in einem Kontakt-Oxidations-Verfahren und um Vorteile aus sowohl der Aktivität der aeroben als auch der anaeroben
Mikroorganismen zu ziehen, sollte die Dicke des Trägermediums oberhalb einer gewissen Grenze liegen. Da jedoch
die Entfernung von BOD5 und COD., in Abwasserbehandlungen im
allgemeinen hauptsächlich auf die Aktivität der aeroben Bakterien zurückzuführen ist, muss das Trägermedium eine ausreichende
Oberfläche (a χ b χ c, wie in Fig. 1-(C) gezeigt wird) haben, um die für die Abwasserbehandlung erforderlichen
aeroben Bakterien zu halten. Falls die Dicke zu gross ist, muss die Anz'ahl der Trägermediem, die in den Belüftungstank
eingebracht werden kann, vermindert werden und dadurch nimmt dann die Gesamtoberfläche der Trägermedien ab. Infolgedessen
nimmt die Beladung an Verunreinigungen an der Oberfläche des
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Trägermediums relativ zu und die Behandlungsfähigkeit und Behandlungswirksamkeit des Trägermediums nimmt ab. Vorzugsweise
hat das Trägermedium im allgemeinen eine Dicke von nicht mehr als 30 mm. Darüber hinaus ergibt eine zu
grosse Dicke höhere Materialkosten pro Oberflächeneinheit in dem Trägermedium und das ist nicht wünschenswert, vom
Gesichtspunkt der Baukosten für die Abwasserbehandlungsanlage.
Die Dicke der nicht gewebten Matte beträgt im allgemeinen etwa 15 bis etwa 30 mm und wird in geeigneter Weise ausgewählt
je nach den Eigenschaften des zu behandelnden Abwassers. Das Verfahren zur Abwasserbehandlung mittels Mikroorganismen
durch Kontakt-Oxidation macht Gebrauch sowohl von den Aktivitäten der aeroben Mikroorganismen als auch von denen
der anaeroben Mikroorganismen, um die Behandlungsfähigkeit und die Behandlungswirksamkeit zu erhöhen. Vorzugsweise
sollen die Eigenschaften des zu behandelnden Abwassers im vollen Umfang berücksichtigt werden und, falls die Behandlung
hauptsächlich durch die Aktivität der aeroben Mikroorganismen erfolgt, soll die Dicke der nicht gewebten Matte
vermindert werden. Wird dagegen die Behandlung hauptsächlich durch die Aktivität der anaeroben Mikroorganismen vorgenommen,
dann wird die Dicke der nicht gewebten Matte vorzugsweise erhöht.
Unterschiede in der Dicke der nicht gewebten Matte verursachen einige Unterschiede in den Mengen der zurückgehaltenen
Mikroorganismen, bezogen auf das scheinbare Volumen (a χ b χ c, wie in Fig. 1 gezeigt) der nicht gewebten Matte
mit dreidimensionaler Struktur. Im allgemeinen nimmt die Menge
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in dem Masse zu, wie die Dicke erhöht wird. Bei einer Abwasserbehandlungsanlage
in einer chemischen Fabrik beträgt die Konzentration an zurückgehaltenen Mikroorganismen,
bezogen auf das scheinbare Volumen einer nicht gewebten Matte mit einer Dicke von 10 mm, beispielsweise etwa 20.000 ppm,
während die Konzentration der zurückgehaltenen Mikroorganismen auf Basis des scheinbaren Volumens einer nicht gewebten
Matte mit einer Dicke von 20 mm etwa 30.000 ppm beträgt. Das heisst somit, dass durch Erhöhen der Dicke der nicht gewebten
Matte eine Erhöhung der Menge an Mikroorganismen in einem gewissen Umfange eintritt.
Die Form der nicht gewebten Matte kann beliebig sein, je nach der Form des Belüftungstanks. Beispielsweise kann die
nicht gewebte Matte quadratisch sein. Die Grosse der Matte hängt gleichfalls von dem Belüftungstank ab. Die Oberfläche
der nicht gewebten Matte kann auch gebogen oder zick-zackförmig sein.
Werden zwei oder mehr nicht gewebte Matten in einem Belüftungstank
verwendet, so ist es im allgemeinen wünschenswert, diese parallel zueinander auszurichten, um den Wasserdurchfluss im Belüftungstank wirksam zu verbessern und das Herbeiführen
von verunreinigenden Stoffen und gelöstem Sauerstoff in dem Abwasser an die Stelle, wo der Mikroorganismus für
die Behandlung vorhanden ist, zu erleichtern. Die Zwischenräume zwischen den nicht gewebten Matten betragen vorzugsweise
etwa 20 bis 100 mm, um ein Verstopfen durch an den Oberflächenschichten der Matte anhaftenden Schlamm oder an
solchen Stellen, an denen der Schlamm abgeblättert ist, zu vermeiden. Bei den honigwabenformigen oder zylindrischen Trägermedien
wird ein Teil der Innenseite des Trägermediums häufig
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verstopft und in dem Masse, wie sich der Schlamm allmählich aufbaut, wird die Innenseite schliesslich vollständig verstopft.
Verwendet man dagegen ein plattenähnliches Trägermaterial, kann man diesen Nachteil mit Sicherheit verhindern,
indem man den Abstand zwischen den Matten im Bereich von etwa 20 bis etwa 100 mm wählt. Die Verminderung des Wasserdurchflusses
bei dem Kontakt-Oxidations-Verfahren bedingt eine Verminderung der Behandlungsfähigkeit und der
Behandlungswirksamkeit.
Vorzugsweise wird die Zahl der verwendeten nicht gewebten Matten erhöht, indem man den Abstand zwischen den Matten möglichst
klein hält, aber falls dieser Abstand unterhalb etwa 20 mm liegt, neigt der Zwischenraum zwischen den Matten
dazu, durch Mikroorganismen verstopft zu werden. Beträgt der Raum zwischen den Matten mehr als etwa 100 mm, so
nimmt die Anzahl der nicht gewebten Matten, die in den Belüftungstank eingebracht werden können, ab, und die Beladung
der verunreinigenden Stoffe nimmt relativ zu. Infolgedessen wird dann die Behandlungsfähigkeit und die Behandlungswirksamkeit
vermindert.
Obwohl die in Aktivschlamm festgestellten Bakterien, je nach den Eigenschaften des Abwassers, vorwiegend der Spezies
Zooglea angehören, ist es erforderlich, für den Fall, dass fadenförmige Bakterien, wie solche der Spezies Sphaerotilus
in Form von Fäden an den Oberflächen des Trägermediums wachsen, und den Zwischenraum zwischen den Matten verstopfen, dies
durch einen vorhergehenden Versuch zu bestätigen, indem man eine kleine Versuchseinheit oder dergleichen benutzt, um die
Abstände zwischen den Matten zu untersuchen und die Zwischenräume bei dem Entwurf der tatsächlich verwendeten Einheit so
* pro Oberflächeneinheit
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zu erhöhen, dass ein Verstopfen vermieden wird.
Die Bereiche der Abstände zwischen den nicht gewebten Matten, die von der Art des zu behandelnden Abwassers abhängen,
betragen vorzugsweise 25 bis 70 mm und insbesondere 40 bis 60 mm.
Die Oberfläche der nicht gewebten Matte wird auf Basis der zu behandelnden Mengen von BODC und COD.. bestimmt.
Im allgemeinen wird eine Vielzahl von nicht gewebten Matten in einem Belüftungstank parallel in Richtung des Wasserdurchflusses,
der durch Belüftung mit einem Luftverteiler erzeugt wird, angeordnet. Manchmal werden die Matten mit
Bolzen oder dergleichen befestigt. Hinsichtlich der Abstände zwischen den Matten ist es, falls der Belüftungstank in vier
Kammer aufgeteilt ist, beispielsweise möglich, den Abstand zwischen den Matten in der ersten und zweiten Kammer auf
50 mm und in der dritten und vierten Kammer auf 40 mm einzustellen. Falls keine grossen Unterschiede hinsichtlich
der Anhaftungseigenschaften der Mikroorganismen vorliegen, können die Matten in gleichen Abständen angeordnet werden.
Wird das zu behandelnde Abwasser und der Aktivschlamm in den Belüftungstank eingeführt und Sauerstoff oder ein Sauerstoff
enthaltendes Gas, im allgemeinen Luft, dem Tank, beispielsweise durch einen Luftverteiler zur Erzeugung eines
Wasserflusses, zugeführt, dann haften die Mikroorganismen an und füllen die und wachsen weiter in den inneren offenen
Räumen der nicht gewebten Matten mit verhältnismässig kurzen Akklimatisierungszeiten. Die Abklimatisierungszeit gibt
den Zeitraum an, der abläuft, bis das Trägermedium anfängt
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seine Aufgabe in dem Belüftungstank zu erfüllen; mit anderen Worten heisst dies, dass die Akklimatisierungszeit den Zeitraum
angibt, der abläuft, bis die Eigenschaften des Aktivschlamms,
der in der Lage ist,die biochemische Oxidation der verunreinigenden Stoffe in dem Abwasser vorzunehmen, in dem
Trägermedium konstant werden und die Menge an zurückgehaltenem Aktivschlamm ausreichend ist für die Abwasserbehandlung.
Dieser Zeitraum kann durch Messen des BOD des behandelten Wassers bestimmt werden.
Die Menge an Mikroorganismen, die in dem Trägermaterial gemäss der Erfindung zurückgehalten wird, ist im allgemeinen
so hoch wie etwa 25.000 bis 50.000 ppm, bezogen auf das scheinbare Volumen des Trägermediums, aber Unterschiede
können hier vorkommen, beispielsweise in Abhängigkeit von den Eigenschaften des zu behandelnden Abwassers und der
Dicke des Trägermaterials.
Die Behandlung des Abwassers wird durchgeführt, indem man das Abwasser in den Belüftungstank einleitet und gleichzeitig
Sauerstoff, Luft oder ein anderes Sauerstoff enthaltendes Gas in das Abwasser unter Verwendung eines Luftverteilers
einführt und dadurch die Oxidation der organischen Verunreinigungen in dem Abwasser bewirkt. Das Sauerstoff
enthaltende Gas ist eine Mischung aus Sauerstoff mit einem gegenüber Oxidation inerten Gas, wie Stickstoff,
Kohlendioxid, Neon, Argon, Krypton oder Xenon. Im allgemeinen wird Luft für die Oxidationsreaktion verwendet.
Der Sauerstoff, die Luft oder das Sauerstoff enthaltende Gas wird in den Belüftungstank eingeführt, so dass die
Konzentration an gelöstem Sauerstoff in dem Tank zwischen etwa 0,5 bis etwa 15 ppm beträgt, aber sie hängt von der
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Konzentration an BODt- und COD., in dem Abwasser ab. Wird
ο Mn
die Konzentration an verunreinigenden Stoffen in dem zu behandlenden Abwasser in der Nähe des Einlasses des Belüftungstankes
hoch, so neigt die Menge des gelösten Sauerstoffs dazu, merklich abzunehmen. In diesem Falle kann die
Behandlungsfähigkeit und der Behandlungseffekt verbessert
werden, indem man eine sogenannte konische Belüftungsweise anwendet, in welcher der Belüftungstank in Kammern aufgeteilt
ist und die Luftdurchflussgeschwindigkeit in der ersten Kammer erhöht wird und dann nach und nach in den
nachfolgenden Kammern abnimmt.
In Gegenwart von Sauerstoff fliesst das Abwasser durch die offenen Räume im Inneren der nicht gewebten Matten und die
Räume zwischen den nicht gewebten Matten und wird während des Durchflusses dem Einfluss der aeroben Mikroorganismen
an der Oberfläche der nicht gewebten Matte und dem Einfluss der anaeroben Mikroorganismen im Inneren der nicht
gewebten Matte ausgesetzt. Infolgedessen werden organische Verunreinigungen in dem Abwasser von den Mikroorganismen
absorbiert und dann zersetzt. Die aufgrund des Wachstums gebildeten überschüssigen Mengen an Mikroorganismen werden von
den nicht gewebten Matten abgeblättert und in dem Abwasser suspendiert. Diese überschüssigen Mikroorganismen können
manchmal durch die Mikroorganismen, welche an den nicht gewebten Matten in den nachfolgenden Kammern anhaften, zersetzt
werden.
Das behandelte Abwasser fliesst von dem Belüftungstank in einen Sedimentiertank, in welchem der Schlamm mittels Sedimentation
abgetrennt wird. Das klare Wasser wird dann abgelassen. Der abgetrennte Schlamm in dem Sedimentiertank muss
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nicht in den Belüftungstank zurückgeführt werden und kann nach Entfernung des Wassers verworfen oder verbrannt werden.
Da jedoch der Grad der Bildung an überschüssigem Schlamm niedrig ist, und dessen Menge sehr gering ist/ kann er
sehr einfach behandelt werden. Es ist natürlich möglich, den Schlamm in den Belüftungstank zurückzuführen, wie dies zur
Zeit praktisch gehandhabt wird.
Die nicht gewebten Matten können in geeigneter Weise fixiert werden. Wie beispielsweise in den Fig. 2-(A) und 2-(B) gezeigt
wird, werden Abstandhalter 1 gebildet, von denen jeder einen zylindrischen Teil 2 hat, und einen ringförmigen
Kragen 3, der integral an deren Peripherie ungefähr in der Mitte der axialen Richtung gebildet wird, und eine Vielzahl
von Vorsprüngen 4 wird an den Seiten des Kragens 3 mit pfeilförroigen Spitzen gebildet. Zwei solche Abstandshalter
werden gegenüberliegend angebracht und eine nicht gewebte Matte 5 wird dazwischen angebracht. Die Vorsprünge 4 dringen
durch die nicht gewebte Matte 5. Auf diese Weise kann eine Vielzahl von nicht gewebten Matten 5 parallel zueinander
in vorbestimmten Abständen angeordnet werden und ein Bolzen 6 wird in das Loch 1a der Welle des Abstandshalters 1 eingeführt,
sowie Trägerplatten 7 und 8, die an beiden Seiten durch den Bolzen 6 gesichert werden. Eine Schraube 9 wird
an beiden Enden zur Befestigung der nicht gewebten Matten vorgesehen und der Trägerplatten 7 und 8. Die Kantenteile
der nicht gewebten Matten 5 werden durch Ver. stärkungsplatten 10 und 11 verstärkt und die sich so ergebende
Anordnung wird in den Belüftungstank eingebracht.
Eine andere Vorrichtung zum Fixieren der nicht gewebten Matten
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wird in den Fig. 3-(A) und 3-(B) gezeigt. Der peripherale Kantenteil einer nicht gewebten Matte 19 wird bedeckt und
verstärkt mit einer Leitung 12 und eine Vielzahl von Plastikbändern 13 wird über die Matte gestreckt in longitudinaler
und transversaler Richtung, wobei beide Enden durch eine Befestigungsstelle 14 fixiert werden, um die nicht gewebte
Matte 19 und die Leitung 12 integriert miteinander zu verbinden. Weiterhin wird die Leitung 12 durch ein Winkelglied
16 an der inneren Oberfläche des quadratischen Rahmens 15 in vorbestimmten Abständen befestigt. Auf diese Weise kann
die nicht gewebte Matte 19, angeordnet in dem Rahmen 15, parallel angeordnet und in vorbestimmten Abständen befestigt
werden. In Fig. 3-(B) gibt die Bezugszahl 17 eine Trägerplatte an und 18 bedeutet einen Trägerstab, der an der Trägerplatte
17 und dem Rahmen 15 befestigt ist.
Die nicht gewebten Matten 19 werden parallel zueinander in vorbestimmten Abständen ausgerichtet und unter Verwendung
des Bolzens 6 und des Abstandshalters 1, wie in Fig. 2, fixiert, oder in den Belüftungstank unter Verwendung des Plastikbandes
13 und des Winkelgliedes 16, wie in Fig. 3 gezeigt wird, unterstützt und fixiert und für die Behandlung
von organischen Verunreinigungen in dem Abwasser verwendet .
Fig. 4 zeigt einen Belüftungstank für die Abwasserbehandlung der bei dem Verfahren der Erfindung verwendet wird.
Fig. 4-(A) zeigt eine Anordnung von vier Belüftungstanks; Fig. 4-(B) ist eine Aufsicht auf einen dieser Tanks und
Fig. 4-(C) ist ein Querschnitt entlang der Linie A-B der Fig. 4-(A). In Fig, 4 bedeuten 20, 20f , 20" und 20"·
jeweils Belüftungstanks, 21 Trägermedien gemäss der Erfindung, 22 einen Luftverteiler, 23 einen Rahmen oder eine
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Fixiervorrichtung für das Trägermedium, und 24 eine Schlusskontrollplatte,
die vorgesehen ist, um das Abwasser in Richtung des Pfeiles fHessen zu lassen. In Fig. 4-(A) fliesst
das Abwasser vom Tank 20 in den Tank 20'fl in Richtung
des Pfeiles, während es behandelt wird. Schliesslich wird das Abwasser in den Sedimentierungstank von der Kammer 20* "
eingeleitet. Im allgemeinen wird der Luftverteiler so vorgesehen, dass der Wasserfluss spiralförmig ist, wobei die
Stellung des Luftverteilers frei gewählt werden kann. Gewünschtenfalls
wird die Fliesskontrollplatte nicht verwendet.
In Fig. 4 sind die Trägermedien in zwei Reihen a und b angeordnet.
Dies stellt keinen besonderen Unterschied gegenüber einer Anordnung in einer Reihe dar und sie können auch in drei,
vier oder fünf Reihen angeordnet werden.
Da gemäss der vorliegenden Erfindung nicht gewebte Matten
mit einer dreidimensionalen Netzwerkstruktur als Trägermedien in einen Belüftungstank eingebracht werden und Mikroorganismen
an den Oberflächen und den Zwischenräumen der
Matten festgehalten werden, können BODC, COD.. und ein
ο Mn
Teil des Überschuss-Schlammes wirksam durch die synergistische Wirkung der aeroben Mikroorganismen an der Oberfläche der
nicht gewebten Matten und der anaeroben Mikroorganismen in den Zwischenräumen der nicht gewebten Matten entfernt werden.
Weiterhin können grosse Mengen an Mikroorganismen in den nicht gewebten Matten festgehalten werden, ohne dass sie
davon leicht abblättern, weil die nicht gewebte Matte offene Flächen eines verhältnismässig grossen Volumens haben und
eine dreidimensionale Netzwerkstruktur aufweisen, in der die Fasern unregelmässig miteinander verworren sind. Infolgedessen
kann gemäss der Erfindung Abwasser unter Bedingungen
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hoher BOD-Beladungen behandelt werden, beispielsweise von
etwa 1,0 bis etwa 2,5 kg BOD/m /Tag (Menge von Bod im Abwasser
das pro Tag in m dem Belüftungstank zugeführt wird) im Vergleich zu den üblichen Aktivschlammverfahren. Weil
die Zwischenräume zwischen den nicht gewebten Platten nicht verstopfen, findet ein guter Fluss des Abwassers durch die
Zwischenräume zwischen den nicht gewebten Matten und den in den nicht gewebten Platten selbst enthaltenen Zwischenräumen
statt, und das Abwasser kann leichter, sicherer und wirksamer mit allen Mikroorganismen, die auf den nicht gewebten
Matten gehalten werden, in Berührung kommen, und * dadurch kann man wirksam organische Verunreinigungen in dem
Abwasser vermindern. Da die Mikroorganismen mit Sicherheit an den nicht gewebten Matten festgehalten werden, kann die
Konzentration des Schlamms in dem Belüftungstank immer konstant gehalten werden. Der Grad der Bildung von Überschuss-Schlamm
ist ausserordentlich niedrig und der Überschuss-Schlamm kann leicht behandelt werden. Es ist auch nicht err
forderlich, den Schlamm in den Belüftungstank zurückzuführen. Das heisst, dass der Betrieb der Reinigungsanlage leicht
ist und dass das Abwasser wirtschaftlich behandelt werden kann. Darüber hinaus kann die Grosse der Anlage klein sein
und die Kosten für den Bau der Abwasserbehandlungsanlage können vermindert werden, weil das Abwasser gemäss der Erfindung
wirksam und schnell behandelt werden kann und die gleiche oder eine höhere Behandlungswirksamkeit als bei üblichen
Verfahren mit einem Belüftungstank kleinerer Kapazität erzielt werden kann.
Die nicht gewebten Matten können parallel zueinander in vorbestimmten
Abständen angebracht werden und können fest in
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einem Belüftungstank angeordnet sein. Die Anordnung der
nicht gewebten Matten kann einfach geändert werden, je nach den Eigenheiten der Anlage, den Behandlungsbedingungen und
dergleichen, und ein Austausch der nicht gewebten Matten kann leicht erfolgen. Infolgedessen können die nicht
gewebten Matten in dem Belüftungstank so angeordnet werden, dass die Abwasserbehandlung unter optimalen Behandlungsbedingungen
durchgeführt werden kann.
Ein weiterer Vorteil beim erfindungsgemässen Verfahren ist darin zu sehen, dass die Zurückhaltung der Mikroorganismen
auf dem Trägermedium schnell erfolgt, und dass das Füllmaterial eine lange Lebensdauer (im allgemeinen 5 bis 10 Jahre)
hat und über lange Zeiträume mit Sicherheit Mikroorganismen zurückhält. Weiterhin kann das Abwasser immer unter Optimalbedingungen
behandelt werden, indem man den Belüftungstank aufteilt und eine Verfahrensweise anwendet, die man als stufenweise
Belüftung bezeichnet, und wie sie beispielsweise in Fig. 4 gezeigt wird, bei welcher Abwasser dem Tank 20',
20·' und 20* " in einem Volumenverhältnis von 5:3:2
zugeführt wird, um die volumetrische Belastung im Tank zu vermindern, oder indem man eine solche Belüftungsweise vornimmt,
bei welcher Luft den Tanks in variierenden Anteilen zugeführt wird.
Die folgenden Beispiele, bei denen Abwasser aus chemischen
Fabriken, aus Eisengiessereien und häusliche Abwässer und
dergleichen behandelt werden, beschreiben die Erfindung ausführlich, Diese Beispiele sollen nicht beschränkend ausgelegt
werden. Wenn nicht anders angegeben, sind alle Teile, Prozentsätze, Verhältnisse und dergleichen auf das Gewicht bezogen.
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Abwasser aus einer chemischen Fabrik (enthaltend Polyalkohole und einige Amine) , enthaltend ein BOD1. (der Sauerstoffbedarf
von BOD bei 200C für 5 Tage) von 750 ppm und einem
COD.. von 510 ppm als Verunreinigung, wurde mit einer Mn
Anlage der in Fig. 4 gezeigten Art behandelt. Eine nicht gewebte Matte war in jedem der Tanks eingelegt.
Zunächst wurden Phosphorsäure und Harnstoff als Nährmittelquelle zugegeben, so dass das Gewichtsverhältnis vori BOD1-zu
N:P 100:5:1 betrug. Der pH des Abwassers wurde mit Schwefelsäure auf 7 bis 7,5 eingestellt. Das Abwasser wurde in
den Belüftungstank eingeführt und als Impfschlamm wurden 200 ppm eines Schlammes der aus einem Aktivschlammbehandlungsverfahren
stammte, dem Abwasser zugefügt. Die Akklimatisierungszeit betrug 15 Tage.
Nach Festhalten der Mikroorganismen in den nicht gewebten Matten wurde das Abwasser biochemisch bei einer BOD1. volumetrischen
Beladung von 1,4 kg BOD^/m /Tag behandelt (die Oberfläche
der Beladung der nicht gewebten Matte betrug 0,05 kg BOD5/m3/Tag)-
Zum Vergleich wurde das gleiche Abwasser in gleicher Weise behandelt, aber unter Verwendung eines üblichen Aktivschlamm-Verfahrens.
Tabelle 1 gibt die Einzelheiten der Behandlungseinheiten an und Tabelle 2 zeigt die Ergebnisse der erzielten Behandlung.
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SPEZIFIZIERUNG DER BEHANDLUNGSEINHEIT
Bezeichnung
Erfindungsgemäss
Vergleich (übliches Belebt-Schlammverfahren
Kapazität des Belüftungstanks (1)
Anteil der Belüftungstanks (eine nicht gewebte Matte
2,5
10
bei jedem Tank vorhanden) | 4 | 1 |
Gesamtkapazität der Tanks (1) | 10 | - |
Kapazität des Sedimentations tanks (1) |
5 | t 110 |
Anzahl der Sedimentationstanks | 1 | 1 |
Oberfläche der nicht gewebten Matte in dem Tank (m2) |
0,28 | |
Material der nicht gewebten Matte |
Nylon(++) | — |
Dicke der nicht gewebten Matte (mm) |
20 | — |
Temperatur ( C) | 20 | 20 |
Konzentration an MLSS(+)(mg/1) | - | 3000 |
Fliessgeschwindigkeit des Ab wassers (l/Tag) |
19 | 19 |
Fliessgeschwindigkeit der Luft (l/Min) |
15 | 15 |
(+) Konzentration an in der gemischten Flüssigkeit suspendierten Feststoffen (die als gleich mit der Konzentration
an Aktivschlamm angesehen werden kann).
(++) Raumgewicht 0,5 g/cm , 1700 Denier
- 27 -
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ERGEBNISSE DER BEHANDLUNGEN
Ansatz Ort. der Analyse
COD.
Mn'
Volumentrische Oberflächen-Beladung. ... Beladung
Prozent Prozent
ppm entfernt. . ppm . entfernt .
ppm entfernt. . ppm . entfernt .
Ckg-BODc/m3/ (kg-BOD./m2/
Tag.) D Tag)
O CO GO
Belüfungstank Nr. Abfluss
Belüftungstank Nr. Abfluss
Belüftungstank Nr. Abfluss
Belüftungstank Nr. Abfluss
Abfluss aus dem Sedimentationstank
168 | 77,6 | 210 | 58,8 | 5,6 | 0,20 |
72 | 81,3 | 140 | 72,5 | 2,8 | 0,10 |
17 | 97,7 | 100 | 80,3 | 1/9 | 0,07 |
10 | 98,6 | 76 | 85,0 | 1,4 | 0,05 |
11 | 98,5 | 76 | 85,0 | 1,4 | ____ |
Vergleich:
Abfluss aus dem Sedimentationstank
97,4
115
77,4
(Anmerkung) In dem Vergleichsversuch (übliches Belebtschlammverfahren) betrug das Gewichtsverhältnis
des zurückgeführten Schlammes 50 %. Beim erfindungsgemässen Verfahren wur-1
de der Schlamm nicht zurückgeführt.
Die obigen Ergebnisse zeigen, dass nach dem erfindungsgemässen Verfahren unter Verwendung von nicht gewebten Matten die
Behandlungswirksamkeit am Auslass des dritten Belüftungstanks besser ist als die, die man bei einem üblichen Belebtschlamm-Verfahren
erzielt und dass, falls es gewünscht ist, den BOD5 auf weniger als 20 ppm zu vermindern, die Kapazität des Belüftungstanks
auf etwa 35 % der in einem üblichen Belebtschlamm-Verfahren benötigten vermindert werden kann.
Der Grad an Bildung von Überschuss-Schlamm beträgt beim Verfahren gemäss der Erfindung weniger als 3 %, bezogenauf
entferntes BODc, während beim üblichen Belebtschlamm-Verfahren
dieser Grad 35 % beträgt. Daraus kann man ersehen, dass beim erfindungsgemässen Verfahren die Bildung an Überschuss-Schlamm
sehr gering ist und dass das Verfahren auch ausgezeichnet hinsichtlich des überschüssigen Schlammes ist.
Die Löschflüssigkeit aus einem Koksofen (Hauptbestandteile Ammoniak, Phenol und Thiocyan) mit einer BOD5 von 1050 ppm
und einer COD^ von 1500 ppm als Verunreinigungen wurde
sowohl unter Verwendung von nicht gewebten Matten zum Festhalten der Mikroorganismen (gemäss der vorliegenden Erfindung)
als auch mittels einer üblichen Belebtschlamm-Verfahrensweise (Vergleich) behandelt, wobei die Volumenbeladung
des Belüftungstanks die gleiche wie vorher war, um die Wirkung von CODM zu vergleichen.
Die Behandlungsvorrichtung war die gleiche wie die in Beispiel
809813/0949
1 verwendete und die Mikroorganismen wurden auf den nicht
gewebten Matten in gleicher Weise wie in Beispiel 1 zurückgehalten.
Tabelle 3 umreisst die Behandlungsbedingungen und Tabelle 4
zeigt die Ergebnisse der Behandlungen an.
BEHANDLUNGSBEDINGUNGEN
CODj. columetrische Beladung
BODc volumetrische Beladung Kapazität des Belüftungstank
Zahl der Belüftungstanks (eine nicht gewebte Matte war in jedem Tank enthalten)
Verhältnis an zurückgeführtem Schlairm
Fliessgeschwindigkeit des Abwassers
Oberflächenbeladung der nicht gewebten Matte
Material der nicht gewebten Matte
Dicke der nicht gewebten Matte Fliessgeschwindigkeit der Luft Temperatur
2,0 kg-CODMn/nr/Tag
.,4 kg-BOD5/m3/Tag
2.5 1
0 % (kein Schlamm wurde zurückgeführt)
13,7 l/Tag
0,05 kg-BOD5/m3/Tag
Polyvinylidenchlorid _ (Raumgewicht 0,05 g/cm , 1700 Denier)
1 5 mm
15 l/Min.
20°C
20°C
809813/0949
Fortsetzung Tabelle 3
Vergleich;
CODj. volumetrische Beladung
CODM SS-Beladung (+1)
Mn
BOD5 volumetrische Beladung
BOD5 SS-Beladung (+2) Konzentration an MLSS Kapazität des Belüftungstanks
Kapazität des Sedimentationstanks Verhältnis an zurückgeführtem Schlamm
Fliessgeschwindigkeit des Abwassers
Fliessgeschwindigkeit der Luft
Temperatur
2,0 kg-COD^/m-VTag
0, | 41 | kg-COD /SS/Tag | 1 | ,7 | kg-BOD5/SS/Tag | I | l/Tag |
1, | 4 kg-BOD5/m3/Tag | 1 | ppm | l/Min. | |||
0, | 27 | 100 \ | 0C | ||||
5200 | 13 | ||||||
10 | 15 | ||||||
10 | 20' |
(+1) und (+2)
n oder BOD5 des pro Tag zugeführten Abwassers
pro Einheitsmenge (1 kg in diesem Fall) an Aktivschlamm beim üblichen Belebtschlamm-Verfahren
.
609813/0949
ERGEBNIS DER BEHANDLUNG
Ansatz
COD (ppm) Prozent entfernt
einfliessende Flüssigkeit
Belüftungstank Nr. 1 Abfluss
Belüftungstank Nr. 2 Abfluss
Belüftungstank Nr. 3 Abfluss
Belüftungstank Nr. 4 Abfluss
1500 | 68,3 |
475 | 89,7 |
155 | 90,4 |
144 | 91,3 |
130 | |
Vergleich:
einfliessende Flüssigkeit abfliessende Flüssigkeit
1500 240
84,0
Die obigen Ergebnisse zeigen, dass beim erfindungsgemässen
Verfahren der Grad der Entfernung von COD„ -Stoffen in dem
Mn
Abfluss des zweiten Belüftungstanks grosser ist als beim
üblichen Belebtschlamm-Verfahren. Dies bedeutet, dass selbst bei einer Verminderung der Kapazität des Belüftungstanks
auf die Hälfte der Kapazität, die bei einem üblichen Belebtschlamm-Verfahren
verwendet wird, es noch möglich ist, eine wirksamere Entfernung von COD^-Stoffen zu erzielen, als bei
einem üblichen Belebtschlamm-Verfahren. Deshalb kann man
- 32 -
809813/0949
feststellen, dass gemäss der vorliegenden Erfindung die Baukosten einer Behandlungseinheit niedrig sind und dass die
erfindungsgemässe Verfahrensweise wirtschaftlich vorteilhaft ist.
Der Grad des Auftretens an Überschuss-Schlamm betrug 30 %, bezogen auf entfernte BOD im Falle des üblichen Verfahrens,
aber nur 2 % beim erfindungsgemässen Verfahren. Dadurch wird
ersichtlich, dass das erfindungsgemässe Verfahren auch vorteilhaft ist hinsichtlich der Behandlung des Überschuss-Schlammes.
Ein Haushaltsabwasser wurde unter den nachfolgenden Bedingungen
unter Verwendung einer in Fig. 4 gezeigten Einheit mit nicht gewebten Matten zum Zurückhalten des Mikroorganismus
behandelt. Die erzielten Ergebnisse sind in Tabelle 5 angegeben. Das Haushaltsabwasser war die überstehende Flüssigkeit
die man erhielt, nachdem es durch einen Sedimentationstank geflossen war. Die Mikroorganismen wurden auf den
nicht gewebten Matten in gleicher Weise zurückgehalten wie in Beispiel 1.
809813/0949
Behandlungsbedingungen
Fliessgeschwindigkeit des Abwassers Qualität des einfliessenden Wassers
PH
BOD1-
COD,
Mn
volumetrische Beladung
Oberflächenbeladung der nicht gewebten Matte
Temperatur
Fliessgeschwindigkeit der Luft 50 m /Tag
Fliessgeschwindigkeit der Luft 50 m /Tag
5,80 175 ppm 62 ppm
1,2 kg-BOD5/m3/Tag
0,05 kg-BOD5/m3/Tag
15°C 400 l/Min.
ERGEBNIS DER BEHANDLUNGEN
einfliessendes Abfluss von den Belüftungstanks
(ppm) | von | Abwasser | • | Nr. | 1 | 4 | Nr. | 2 | 7 | Nr | . 3 | Nr. | 4 | 1 | |
PH | (ppm) | 5,8 | 6, | 6, | 7 | ,0 | 7, | ||||||||
CODj1n | Prozent ent | 62 | 21 | 11 | 8 | 7 | |||||||||
BOD5 | fernt | 175 | 38 | 12 | 7 | 5 | |||||||||
BOD5 | |||||||||||||||
2 | 1 | 1 | |||||||||||||
78, | 93, | 96 | ,0 | 97, |
- 34 -
809813/0949
Die Ergebnisse zeigen, dass bei der Behandlung gemäss dem
erfindungsgemässen Verfahren eine gute Wirkung erzielt wird trotz der Tatsache, dass die volumetrische Beladung erheblich
höher war als bei dem üblichen Belebtschlamm-Verfahren, wie er allgemein angewendet wird. Überschuss-Schlamm trat i.i
einer Menge von weniger als 3 %, bezogen auf entfernte BOD1-,
auf und war merklich geringer als im Falle des üblichen Belebtschlamm-Verfahrens
.
Abwasser, das von einer Baustelle abfloss und das Natriumglycolat als Hauptverunreinigung enthielt, wurde mit einer
Einheit, wie sie in Fig. 4 gezeigt wird,behandelt. Die Analysenergebnisse
des Abwassers werden in Tabelle 6 gezeigt.
Analyse | Analysenwerte |
PH | 10,0 |
BOD5 (ppm) | 250 |
C0DMn (ppm) | 225 |
SS (ppm) | 28 |
Gesamtstickstoff (ppm) | 2,5 |
Phosphor (ppm) | 0,8 |
Ca (ppm) | 105 |
CiO2 (ppm) | 182 |
809813/0949
Das oben genannte Abwasser wurde behandelt unter Anwendung einer Versuchseinheit, welche die in Tabelle 7 angegebenen
Spezifizierungen aufwies. Dabei wurde versucht, die BODj.
auf 20 ppm oder weniger zu vermindern.
0, | 754 m3 |
12 | m2 |
24 | |
4 |
Bezeichnung Spezifizierung
Verfügbares Volumen der Belüftungstanks +
Gesamtoberfläche der nicht gewebten Matten
Anzahl der nicht gewebten Matten (sechs pro Tank)
Gesamtzahl der Belüftungstanks
+ Das verfügbare Volumen der Belüftungstanks war das gesamte verfügbare Volumen der Tanks.
Vor der Behandlung wurde Phosphorsäure und Harnstoff als Phosphor- und Stickstoff-Nahrungsquelle dem Abwasser mit der
Zusammensetzung gemäss Tabelle 6 zugegeben.
Das Gewichtsverhältnis von B0D5:N:P wurde in diesem Falle
auf 100:5:1 eingestellt. Der pH des Abwassers wurde auf 7 mit Schwefelsäure eingestellt.
Die als Trägermedium verwendeten nicht gewebten Matten wurden aus Polyvinylidenfasern (170 Denier) mit einem Raumgewicht
von 0,06 g/cm und einerDicke von 20 mm hergestellt.
809813/0949 " 36 "
Um die Wirkung des Abstandes zwischen den nicht gewebten Matten auf den Behandlungseffekt zu untersuchen, wurden
zwei Reihen von Versuchsanlagen mit den in der Tabelle 7 angegebenen Spezifizierungen aufgestellt. In der einen Reihe
betrug der Abstand zwischen zwei aneinanderstossende nicht gewebte Matten 10 mm und in der anderen wurde der Abstand
auf 30 mm eingestellt. Die Fliessgeschwindigkeit des Abwassers wurde so eingestellt, dass auf Basis des verfügbaren
Volumens der Belüftungstanks die volumetrische Beladung 1,2-kg BOD,-/m /Tag betrug und die Oberflächenbeladung der
nicht gewebten Matte betrug 75 kg-BOD5/m /Tag. Die Fliessgeschwindigkeit
der Luft betrug 55 l/Min.
Vor der Behandlung wurde der rückgeführte Schlamm aus der Einheit für die Behandlung von Haushaltsabwasser nach dem
Belebtschlamm-Verfahren dem Abwasser als Impfschlamm bis
zu einer Konzentration des Schlammes in dem Belüftungstank von etwa 1500 ppm zugefügt.
Das obige, die Nährquellen enthaltende Abwasser, dessen pH auf 7 in der vorher beschriebenen Weise eingestellt worden
war, wurde verwendet und nach einer Akklimatisierungszeit von 15 Tagen wurden die Behandlungseffekte verglichen. Die
Ergebnisse sind in der nachfolgenden Tabelle 8 angegeben. Da die Wirkung der Temperatur auf den Behandlungseffekt in der
biochemischen Abwasserbehandlung erheblich ist, wurde das Abwasser während der gesamten Versuchsdauer in beiden Versuchseinheiten
unter Verwendung einer Temperaturkontroi1-vorrichtung bei 14°C gehalten.
809813/0949
VERGLEICH DER WIRKUNG DER ABSTÄNDE ZWISCHEN NICHT GEWEBTEN MATTEN AUF DEN BEHANDLUNGSEFFEKT
Bezeichnung Abstand zwischen Abstand zwischen
den Matten(30mm) den Matten(10mm)
BOD5 (ppm) 3 32
n (ppm) 6 45
Grad der Bildung an Überschuss-Schlamm, bezogen auf entferntes
BOD5 (%) 25 10,5
Wie aus Tabelle 8 ersichtlich ist, war die Behandlungswirkung hinsichtlich BOD5 und COD besser bei einem Abstand der Matten
von 30 mm. Es wurde festgestellt, dass ausser der Wirkung hinsichtlich des Entfernens von BOD5 und COD^ die Bildungsgeschwindigkeit an Überschuss-Schlamm niedrig war bei einem
Mattenabstand von 30 mm, was somit einen erheblichen Vorteil darstellte.
Die Unterschiede in der Behandlungswirkung sind wahrscheinlich darauf zurückzuführen, dass bei einem Einstellen des
Abstandes der'nicht gewebten Matten auf 10 mm Mikroorganismen,
die in der Akklimatisierungszeit wuchsen, den Raum zwischen dem ersten und dem zweiten Tank verstopfen und dadurch
den Fluss des Abwassers durch die Zwischenräume zwischen den Matten erheblich behinderten. Wenn dagegen der Abstand
zwischen den Matten 30 mm betrug, konnten ziemlich
809813/0949
grosse Mengen an Mikroorganismen an der Oberfläche und in den Zwischenräumen der nicht gewebten Matten wachsen und verstopften
nicht die Zwischenräume zwischen den nicht gewebten Matten.
In der Einheit, in welcher der Abstand zwischen den Matten 30 mm betrug, war der Hauptteil der Mikroorganismen an der
Oberfläche fixiert und im Inneren der nicht gewebten Matten und die Menge an Aktivschlamm, welcher im Belüftungstank
schwamm, war sehr gering. Trotz der Tatsache, dass eine ziemlich starke Belüftung durch ein Luftverteilungsrohr
durchgeführt wurde, um das Niveau an gelöstem Sauerstoff in dem Tank bei etwa 6 bis 7 ppm zu halten, und obwohl der
Durchfluss des Abwassers durch die Zwischenräume zwischen den nicht gewebten Matten sehr schnell war, blätterten die
an den Matten anhaftenden Mikroorganismen kaum ab.
Um den Einfluss des Abstandes zwischen nicht gewebten Matten auf die Behandlungswirkung bei einem verhältnismässig
hohen BODc zu untersuchen, wurden Abwässer, die Polyalkohole
und gewisse Mengen an Aminen aus einer chemischen Fabrik,unter Verwendung von nicht gewebten Matten behandelt.
Die Zusammensetzung des analysierten Abwassers wird in Tabelle 9 gezeigt.
809813/0949
Analyse Analysenwert
pH | 6,6 |
BOD5 (ppm) | 845 |
COD., (ppm) Mn |
460 |
Gesamtstickstoff (ppm) | 5 |
Phosphor (ppm) | 0,5 |
Die gleiche Nährquelle wie in Beispiel 4 beschrieben wurde dem Abwasser zugefügt.
Um den Einfluss des Abstandes zwischen den Matten auf den Behandlungseffekt
zu untersuchen, wurde ein Vergleichsversuch durchgeführt unter Verwendung von zwei Prüfanlagen, welche
die in der Tabelle 10 angegebenen Spezifizierungen aufwiesen.
Bezeichnung Spezifizierung
verfügbares Gesamtvolumen der
Belüftungstanks 0,754 m3
Gesamtoberfläche der nicht ge-
webten Matten 10 m
809813/0949
- 4O -
Fortsetzung Tabelle 10
Anzahl der nicht gewebten Matten (5 pro Tank) 2O
Zahl der Belüftungstanks 4
Material der nicht gewebten
Matten das gleiche wie in
Der Abstand zwischen den Matten wurde in der einen Vorrichtung auf 40 mm und in der anderen auf 15 mm eingestellt, in
der Annahme, dass die Zurückhaltung der Mikroorganismen zunehmen würde aufgrund des gegenüber dem Beispiel 4 höheren
des zu behandelnden Abwassers.
Ein Impfschlamm wurde bis zu einer Konzentration des Schlammes
im Belüftungstank von 15OO ppm, wie in Beispiel 1, zugegeben. Nach einer Akklimatisierungszeit von 15 Tagen wurden
die Qualitäten der behandelten Abwässer verglichen.
Die Menge des Abwassers wurde in beiden Versuchseinheiten so eingestellt, dass auf Basis des verfügbaren Volumens der
Velüftungstanks die volumetrische Beladung 20 kg-BOD5/m3/Ta
und die Oberflächenbeladung der nicht gewebten Matten 150 g-BOD5/m3/Ta
130 l/Min.
130 l/Min.
Velüftungstanks die volumetrische Beladung 20 kg-BOD5/m^/Tag
e
BOD^/m /Tag betrug. Die Fliessgeschwindigkeit der Luft betrug
BOD^/m /Tag betrug. Die Fliessgeschwindigkeit der Luft betrug
Die Analysenergebnisse des behandelten Wassers werden in der nachfolgenden Tabelle 11 gezeigt. Wurde der Abstand zwischen
809813/0949
den nicht gewebten Platten auf 40 mm eingestellt, wo war der
erzielte Behandlungseffekt ausgezeichnet, trotz der Tatsache, dass die Oberflächenbeladung der nicht gewebten Matten 150 g-BODc/m
/Tag betrug, was sehr hoch ist bei einem allgemeinen mikrobiologischen Abwasserbehandlungsverfahren, das nach der
Kontakt-Oxidations-Verfahrensweise arbeitet.
ERGEBNISSE DER ANALYSE DES BEHANDELTEN WASSERS (WASSERTEMPERATUR 20°C)
Bezeichnung Abstand zwischen Abstand zwischen
den Matten (40mm) Matten (15 mm)
BOD5 | (ppm) | entfernt | 30 | ,4 | 210 | 1 |
BOD5 | Prozent | 96 | 75, | |||
C0DMn | (ppm) | 58 | 194 | |||
Bei einem Abstand zwischen den Matten von 15 mm wurden die
Zwischenräume zwischen den nicht gewebten Matten durch die Mikroorganismen, wie in Beispiel 4, verstopft und der Durchfluss
des Abwassers durch die Zwischenräume zwischen den nicht gewebten Matten nahm ab. Dies-/ist wahrscheinlich der
Grund für den verminderten Behandlungseffekt. In der Vorrichtung, in welcher der Abstand zwischen den Matten auf 40 mm
eingestellt worden war, betrug BOD5 des Wassers am Auslass
809813/0949
des zweiten Belüftungstanks 220 ppm und war damit im wesentlichen gleich dem des behandelten Wassers in der Vorrichtung,
in welcher der Abstand zwischen den Matten 15 mm betrug. Dies zeigt an, dass die Behandlungsfähigkeit der Einheit zunimmt,
wenn der Abstand zwischen den Matten auf einen angemessenen Wert, durch den ein Verstopfen verhindert wird, eingestellt
wird.
Das erfindungsgemässe Abwasserbehandlungsverfahren unter Verwendung
von nicht gewebten Matten wurde mit einem anderen mikrobiologischen Abwasserbehandlungsverfahren, bei dem Kontakt-Oxidation
unter Verwendung von honigwabenartigen Blöcken durchgeführt wurde, verglichen.
Das gleiche Abwasser aus einer chemischen Fabrik, wie in Beispiel 5 beschrieben, wurde in der Versuchseinheit verwendet,
wobei die Versuchseinheit durch ümkonstruktion der in Beispiel 5 angegebenen Einheit modifiziert worden war. Die Einheiten
waren so entworfen, dass bei einer volumetrischen Beladung der Versuchseinheit von 1,0 kg-BOD^/m /Tag die Oberflächenbeladung
des Trägermedijms 7,5g-BODj-/m /Tag beim erfin-
dungsgemässen Verfahren und 30 g-B0D,./m /Tag bei dem Verfahren,
bei dem ein honigwabenförmiges Trägermedium verwendet wurde , betrug.
809813/0949
SPEZIFIZIERUNG DER VERSUCHSEINHEITEN
Bezeichnung
Spezifizierung der Spezifizierung der erfindungsgemässen honigwabenartigen
Einheit Einheit
verfügbares Gesamtvolumen der Belüftungstanks
Anzahl der Belüftungstanks
0,754 πΓ
Art des Trägermediums nicht gewebte Matten
Zahl der Füllmaterialien
Abstand zwischen den Trägermedien
Gesamtoberfläche der Trägermedien
Fliessgeschwindigkeit der Luft
20
(5 pro Tank)
(5 pro Tank)
mm
m2
l/Min
m2
l/Min
0,754 ItT
honigwabenartig geformte Blöcke (13 mm Innendurchmesser
und 15 cm lang)
1 Bfock für jeden Tank
2 25 m (innen und
aussen
Die Akklimatisierung wurde in gleicher Weise, wie in Beispiel 5 beschrieben, während 15 Tagen vorgenommen, wobei das
im Beispiel 5 beschriebene Abwasser aus einer chemischen Anlage mit der gleichen Zusammensetzung verwendet wurde. Die
Temperatur des Abwassers im Belüftungstank wurde auf 15 C
80981 3/0949
unter Verwendung einer Temperaturkontrollvorrichtung eingestellt.
Beim erfindungsgemässen Verfahren wurden Mikroorganismen an
den Oberflächen und im Inneren der Trägermedien im Verlauf
der Akklimatisierungszeit zurückgehalten und trennten sich nur ganz wenig ab. Bei den honigwabenartig geformten Blökken
wurde eine gewisse Abtrennung der Mikroorganismen festgestellt. Die Mikroorganismen, die abblätterten,hingen am
oberen Teil der honigwabenartig geformten Blöcke, die in den Belüftungstank eingetaucht waren,und es wurde ein erhebliches
Verstopfungsphänomen gegen Ende der Akklimatisierungszeit festgestellt. Dadurch wurde der Wasserdurchfluss im Inneren
der honigwabenartig geformten Blöcke schlechter.
Am Ende der Akklimatisierungszeit wurden die behandelten Abwässer
analysiert und die Ergebnisse werden in der nachfolgenden Tabelle 13 gezeigt.
Bezeichnung
erfindungsgemässes Verfahren
Abfluss Abfluss aus Belüf-aus Belüftungstungstank
3 tank 4
Verwendung von honigwabenartig geformten Blöcken
Abfluss Abfluss aus Belüf- aus Belüftungstungstank
3 tank 4
5 (ppm 10
Prozent Entfernung
von BOD- 98,8
99,5
60
92,9
23
97,3
809813/0949
- 45 -
27A289A
Wie Tabelle 13 zeigt, war die Behandlungswirksamkeit bei Verwendung
der honigwabenartig geformten Blöcke, bei dem ein Verstopfen beobachtet wurde, schlechter.
Die schlechtere BODc-Entfernungswirksamkeit in dem Belüftungstank
4 im Falle der honigwabenartig geformten Blöcke, verglichen mit der im Belüftungstank Nr. 3 beim erfindungsgemässen
Verfahren, zeigt, dass das Abblätter-Verstopfungs-Phänomen nicht nur den Behandlungseffekt vermindert, sondern auch die
Behandlungsfähigkeit des Trägermediums.
Um die Behandlungswirkungen zu vergleichen, wurde Abwasser in einer Vesuchsanlage im Laboratoriumsmasstab unter Verwendung
von nicht gewebten Matten mit einem Raumgewicht von 0,05 g/cm '(erfindungsgemässes Verfahren) und in einer Anlage,
in welcher als Trägermedium Polyurethanschaum verwendet wurde (Vergleich) behandelt.
Die Spezifizierungen der eingesetzten Versuchseinheiten werden
in der nachfolgenden Tabelle 14 gezeigt.
809813/0949
Bezeichnung
erfindungsgemässe Versuchseinheit
Versuchseinheit unter Verwendung von Polyurethanschaumfüllstoff
Kapazität des Belüftungstanks
Anzahl der Belüftungstanks
Gesamtkapazität der Tanks
Kapazität des Sedimentationstanks
Anzahl der Sedimentationstanks (ohne Rechen)
scheinbare Oberfläche des Trägermediums
Material des Trägermediums
Dicke des Trägermediums Temperatur
2,5 1
10 1
5 1
0,28 m"
2f5
10 1
5 1
0,28
nicht gewebte Mat- Polyurethanschaumten aus Polyviny- matten (Raumgelidenchlorid
(170 wicht 0,103 g/cm3) Denier, Raumgewicht 0,05 g/cm3)
20 mm
20°C
20°C
20 mm 20°C
Die Versuchseinheiten waren die gleichen, mit der Ausnahme, dass die nicht gewebten Matten in dem einen Fall als Trägermedium,
und die Poiyurethanschaummatten in dem anderen Fall als Trägermedium verwendet wurden.
Das im Beispiel 1 beschriebene Abwasser aus einer chemischen
- 47 -
809813/0949
Fabrik, das ein BOD5 von 750 ppm und ein COD^ von 510 ppm
enthielt, wurde verwendet und als Impfschlamm wurden 1500
ppm rückgeführter Schlamm aus einer Belebtschlamm-Einheit für die Behandlung von Haushaltsabwasser zugegeben. Nach
einer Akklimatisierungszeit von 15 Tagen wurden die Behandlungseffekte verglichen und die erzielten Ergebnisse werden
in der nachfolgenden Tabelle 15 gezeigt.
Das Abwasser aus der chemischen Fabrik wurde auf einen pH von 7 bis 7,5 eingestellt und die Menge des einfliessenden Abwassers
wurde während des Versuches so eingestellt, dass in beiden Versuchseinheiten die Volumenbeladung 1,4 kg-BOD/m /
Tag betrug und die Oberflächenbeladung des Füllmaterials (bezogen auf die scheinbare Oberfläche) 50 g-BOD/m /Tag. Die
Fliessgeschwindigkeit der Luft betrug 15 l/Min und die Temperatur wurde auf 20°C eingestellt.
Vor dem Messen der Menge an gebildetem Überschuss-Schlamm wurde zum Entleeren des Tankes der dort sedimentierte Schlamm entfernt.
Dann wurde der Überschuss-Schlamm, der aus dem Belüftungstank ausfloss, 10 Tage gesammelt. Der Schlamm wurde abgezogen
und die Menge an trockenem Schlamm wurde in üblicher Weise (wie in JIS K 0102 beschrieben) gemessen. Aus der Menge
der im Verlauf von 10 Tagen entfernten BOD5 wurde der Grad des
Auftretens von Überschuss-Schlamm, bezogen auf entfernte BOD5,
bstimmt.
Die Behandlungswirkungen und der Grad der Bildung des Überschuss-Schlammes
werden in den nachfolgenden Tabellen 15 und 16 gezeigt.
809813/0949
I VO |
σι 3 <0 |
-d | VERGLEICH DER | BEHANDLUNGSWIRKSAMKEIT ΒΕΓ | ppm | BODC. ... | I | . · ppm | Mn | VERWENDUNG VON UNTER- | 5/m3/ | Oberflächenbela | (g-BOD6/m2/ | |
I | latte | ilori | SCHIEDLICHEN TRÄGERMEDIEN | 172 | 5 | 201 | Prozent Abnahme, v s |
dung Tag) |
||||||
Q)
η |
iench | 78 | Prozent Abnahme. . |
135 | 60,6 | 60 | 200 | |||||||
gewel | •H >1 |
Ort der Analyse | 19 | 77,1 | 62 | 73,5 | Volumenbeladung | 80 | 100 | |||||
nicht | Polyvi | 8 | 89,6 | 38 | 87,8 | Ckg-BOD Tag) .- |
87 | 67 1 | ||||||
Abfluss vom Be lüftungstank 1 |
8 | 9.7,5 | 35 | 92,5 | 5, | 40 | 00 50 |
|||||||
10 A |
Abfluss vom Be lüftungstank 2 |
225 | 98,9 | 230 | 93,1 | 2, | ||||||||
O Ul r* |
Abfluss vom Be lüftungstank 3 |
98 | 98,9 | 153 | 54,9. | 1, | ||||||||
809 | -P Q) M |
φ | Abfluss vom Be- lüftungstank 4 |
35 | 70,0 | 84 | 70,0 | 1, | 60 | 200 | ||||
813 | >i *0 |
-P e |
Abfluss aus dem Sedimentations tank |
19 | 86,9. | 61 | 83,5 | 80 | 100 Jf | |||||
ο CQ CO |
Abfluss vom Be lüftungstank 1 |
20 | 95,3 | 59 | 88,0 | 5, | 87 | NJ 67 °° ec% |
||||||
Abfluss vom Be lüftungstank 2 |
97,4 | . 88,4 | 2, | 40 | 50 | |||||||||
Abfluss vom Ber lüftungstank 3 |
97,3 | 1/ | ||||||||||||
Abfluss vom Be lüftungstank 4 |
1/ | |||||||||||||
Abfluss aus dem Sedimentations tank |
||||||||||||||
VERGLEICH DER BILDUNGSGESCHWINDIGKEIT AN ÜBERSCHUSS-SCHLAMM AUFGRUND DER UNTERSCHIEDLICHEN
TRÄGERMEDIEN
Art des Trägermediums Grad (%) des Auftretens an Überschuss-Schlamm
bezogen auf entfernte BOD,-
nicht gewebte Matte aus
Polyvinylidenchlorid 1,8
Polyurethanschaummatte 4,5
Wie aus den Ergebnissen in der obigen Tabelle hervorgeht, war die Behandlungswirksamkeit überlegen, Wenn nicht gewebte Matten
verwendet wurden.
Der Grad der Bildung von Überschuss-Schlamm, bezogen auf entfernten
BODc/ war in dem Fall, bei dem nicht gewebte Matten
verwendet wurden, niedriger. Auch aus diesem Gesichtspunkt weisen die nicht gewebten Matten ein überlegenes Verhalten
auf.
Nach dem Versuch wurden die Trägermedien aus den Versuchsanlagen entfernt und die Menge an zurückgehaltenem Schlamm auf
den Oberflächen und in den Zwischenräumen der Trägermedien wurde gemessen. Bei den nicht gewebten Matten betrug die Menge
an zurückgehaltenem Schlamm etwa 35.000 ppm bezogen auf das scheinbare Volumen der nicht gewebten Matten. Bei den Polyurethanschaummatten
machte die Menge des Schlamms etwa 22.000 ppm, bezogen auf das scheinbare Volumen der Polyurethanschaummatten, aus. Es wird also ein Unterschied hinsichtlich der
■ L 809813/0949
Fähigkeit, den Schlamm zurückzuhalten, festgestellt und es
wird angenommen, dass dieser Unterschied die Behandlungswirksamkeit und den Grad der Bildung an Überschuss-Schlamm beeinflusst.
Das gleiche Abwasser aus einer chemischen Anlage, wie es in Beispiel 1 beschrieben wurde, wurde verwendet und die gleichen
Versuchseinheiten im Laboratoriumsmasstab wie in Beispiel 7 beschrieben. Es wurde der Einfluss der Unterschiede
der Dicke der nicht gewebten Matten auf die Behandlungswirkung und en Grad der Bildung an Überschuss-Schlamm untersucht. Die
Ergebnisse werden nachfolgend gezeigt.
Die Spezifizierungen der Versuchseinheiten, die in diesem Beispiel verwendet wurden, werden in der Tabelle 17 gezeigt.
SPEZIFIZIERUNG DER VERSUCHSEINHEITEN
Bezeichnung Spezifikation
Kapazität des Belüftungstanks 5 1
Z aiii der Ee lüf Lungs tanks 4
Gesamtkapazität der Belüftungstanks 20 1
Kapazität des Sedimentationstanks 10 1
809813/0949 " 51 "
Fortsetzung Tabelle 17
Anzahl der Sedimentationstanks (ohne Rechen) 1
scheinbare Oberfläche des Füll- _
materials 0,20 m
Material des Trägermediums nicht gewebte Matten
aus Polyvinylidenchlorid (1700 Denier Fasern, Raumgewicht
0,05 g/cm3)
Dicke der Trägermedien:
Versuchseinheit 1 10 mm
Versuchseinheit 2 15 mm
Versuchseinheit 3 20 mm
Versuchseinheit 4 30 mm
Es wurden vier Versuchseinheiten aufgebaut, in denen die Dicke der Trägermedien unterschiedlich war, wie in Tabelle 17 gezeigt
wird. In gleicher Weise wie in Beispiel 7 wurde ein Abwasser aus einer chemischen Fabrik mit einer BOD1- von 756
ppm und einem CODM von 506 ppm als Verunreinigung verwendet
und ein Impfschlamm aus dem rückgeführten Schlamm einer Belebtschlamm-Anlage für die Behandlung von Haushaltsabwasser wurde
in einer Menge von 1500 ppm verwendet. Nach einer Akklimatisierungszeit
von 15 Tagen wurden die Behandlungswirkungen und der Grad der Bildung an Überschuss-Schlamm, bezogen auf
entfernten BOD5, gemessen.
Wie in Beispiel 7 wurde das Abwasser aus der chemischen Fabrik
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auf einen pH von 7,0 bis 7,5 eingestellt und während des Versuches
wurde die Menge des einfliessenden Abwassers so eingestellt, dass in allen Versuchseinheiten die BODc Volumenbelastung
1,0-kgBODc/m /Tag betrug. Die Fliessgeschwindigkeit der Luft betrug 30 l/Min und die Temperatur betrug 20°C.
In diesem Test wurde die Dicke der Belüftungstanks in den Versuchseinheiten etwas erhöht, weil sich die Dicke der Trägermedien
etwas änderte. Da die Oberfläche der Trägermedien
abnahm, wurde die Oberflächenbelastung des Füllmaterials
2
auf 100 g-BODc/m /Tag im vierten Tank eingestellt, während
auf 100 g-BODc/m /Tag im vierten Tank eingestellt, während
sie 50 g-BODc/m /Tag im Beispiel 7 betrug. Die Belastung
war deshalb etwas stärker, da die Standardoberflächenbeladung
2 bei dem vorliegenden Verfahren 76 g-BODc/m /Tag betrug.
Der Grad der Bildung an Überschuss-Schlamm, bezogen auf entfernte BOD5,wurde in gleicher Weise gemessen wie in Beispiel
7.
Zur Entleerung der Tanks wurde der Schlamm in jedem der Sedimentationstanks
entfernt. Dann wurden alle Einheiten 10 Tage lang unter gleichen Verfahrensbedingungen betrieben und
der Überschuss-Schlamm wurde in den Sedimentationstanks gesammelt. Er wurde dann abgezogen und die Menge an trockenem
Schlamm wurde in üblicher Weise gemessen. Aus der Menge der im Verlauf von 10 Tagen in den Versuchsanlagen entfernten BOD5
wurde der Grad der Bildung an Überschuss-Schlamm, bezogen auf entfernte BODc, berechnet.
Die aufgrund der Unterschiede in der Dicke der Trägermedien gemessenen unterschiedlichen Behandlungswirksamkeiten und der
Grad der Bildung an Überschuss-Schlamm, bezogen auf entfernte
. - 53 -
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BOD5, wird in den Tabellen 18 und 19 gezeigt.
VERGLEICH DER BEHANDLUNGSWIRKSAMKEITEN AUFGRUND DER UNTERSCHIEDE IN DER DICKE DER TRÄGERMEDIEN
Behandeltes Wasser
Versuchs einheit Nr. |
Dicke des Trägerme diums (nun) |
BOD5 (ppm? |
Prozent entfernt (%) |
C0DMn (ppm) |
Prozent entfernt (%) |
1 | 10 | 26 | 96,6 | 71 | 86,0 |
2 | 15 | 12 | 98,5 | 40 | 92,1 |
3 | 20 | 9 | 98,8 | 32 | 93,6 |
4 | 30 | 8 | 98,9 | 28 | 94,4 |
VERGLEICH DER PRODUKTIONSMENGEN AN ÜBERSCHUSS-SCHLAMM
BEI VERSCHIEDENEN DICKEN DES TRA'GERMEDIUMS
Versuchs einheit Nr. |
Dicke des Trägerme diums (mm) |
1 | 10 |
2 | 15 |
3 | 20 |
4 | 30 |
Grad (%) der Bildung an Überschuss-Schlamm, bezogen auf entfernte BOD1.
6,9 3,0 2,55 2,1
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Die in den Tabellen 18 und 19 gezeigten Versuche wurden gleichzeitig und bei den gleichen Temperaturen durchgeführt.
Man kann daraus schliessen, dass das BOD5 in dem Abwasser
aus der chemischen Fabrik verhältnismässig leicht zu entfernen ist, aber COD.. ist schwierig zu entfernen.
nn
Zum Vergleich wurde das gleiche Abwasser aus der chemischen Fabrik in einer 10 1 Versuchseinheit mit einem üblichen
Belebtschlamm-Verfahren behandelt. Es war jedoch schwierig COD auf unter 80 ppm bei einer Volumenbelastung von
1,0 kg-BODc/m /Tag zu entfernen.
Die in den Tabellen 18 und 19 gezeigten Werte zeigen an, dass die Einstellung der Dicke des Trägermediums auf wenigstens
15 mm vorteilhaft ist hinsichtlich der Behandlungswirksamkeit und der Verminderung des Grades der Bildung an Überschuss-Schlamm.
Anschliessend an die vorher beschriebene biochemische Behandlung wurde das behandelte Wasser noch mit granulierter Aktivkohle
behandelt.
Um die Wirkungen nach dem erfindungsgemassen Verfahren in einer
vergrösserten Einheit für die Behandlung von Haushaltsabwasser
(die überfliessende Flüssigkeit, die durch einen RedJmentationstank
geleitet worden war) wurde das Haushaltswasser in einer Versuchsanlage mit den in Tabelle 20 gezeigten Spezifizierungen
behandelt.
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27Λ289Α
SPEZIFIZIERUNG DER VERSUCHSANLAGEN
Bezeichnung Spezifizierung
Anzahl der Belüftungstanks
verfügbares Gesamtvolumen der 4 Tanks
Zahl der Trägermedien
Gesamtoberfläche der 24 Trägermatten
Material der Trägermedien
Dicke der Trägermedien Raum zwischen den Trägermedien 0,754 m°
24
. 12m2
nicht gewebte Matten aus Polyvinylidenchlorid (1700 Denier-Fasern, Raumgewicht
0,05 g/cm3) 20 mm 30 mm
Die Analysenwerte des Abwassers, das bei diesem Beispiel verwendet
wurde, werden in der nachfolgenden Tabelle 21 gezeigt.
ANALYSE DES HAUSHALTSABWASSERS
Bezeichnung Analysenwerte
BOD5 (ppm) n (ppm)
5,8 198 63
809813/0949 - 56 -
Als Impfschlamm wurden 1500 ppm des rückgeführten Schlammes
aus einer Belebtschlamm-Anlage für Haushaltsabwasser zugefügt und nach einer Akklimatisierungszeit von 15 Tagen wurden
die Behandlungswirkungen und der Grad der Bildung an Überschuss-Schlamm, bezogen auf BOD5, gemessen. Die Ergebnisse
werden in den Tabellen 22 und 23 gezeigt.
ERGEBNISSE BEI DER BEHANDLUNG VON HAUSHALTSABWÄSSER
Bezeichnung Analysenwerte Prozent Abnahme(%)
PH 7,4
BOD5 42 ppm 97,8
COD14n 42 ppm 93,3
GRAD DER BILDUNG AN ÜBERSCHUSS-SCHLAMM BEZOGEN AUF ENTFERNTE BOD5 UND KONZENTRATION DES SCHLAMMES
Bezeichnung gemessene Werte
Grad der Bildung an Überschussschlamm, bezogen auf entfernte
BOD5 weniger als 2 %
BOD5 weniger als 2 %
Konzentration des Schlammes 9500 ppm
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Die Beladungsbedingungen in dem Beispiel, das in den Tabellen 22 und 23 gezeigt wird, waren eine BOD,--voluinetrische
Beladung von 1,4 kg-BOD^/m /Tag und eine Oberflächenbeladung
von 88 g-BOD5/m /Tag. Die Temperatur des Abwassers betrug
während der Behandlung 15 bis 18°C. In dem Versuch, bei dem die Versuchsanlage verwendet wurde, wurden überlegene
Behandlungsergebnisse erzielt, wie aus Tabelle 22 hervorgeht. Der Grad der Bildung an Überschuss-Schlamm betrug
weniger als 2 %, was ein ausserordentlich niedriger Wert für ein Haushaltsabwasser ist.
Die Erfindung wurde ausführlich hinsichtlich spezifischer Ausführungsformen beschrieben, aber für den Fachmann ist
es selbstverständlich, dass zahlreiche Änderungen und Modifizierungen vorgenommen werden können, ohne vom Geist und
Umfang der Erfindung abzuweichen.
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Claims (10)
- PATENTANSPRÜCHEVerfahren zur Abwasserbehandlung dadurch gekennzeichnet , dass man in einen Belüftungstank wenigstens eine nicht gewebte Fasermatte mit dreidimensionaler Netzwerkstruktur als Trägermedium einbringt, durch welche Mikroorganismen an der Oberfläche und den Zwischenräumen der nicht gewebten Fasermatte zurückgehalten werden, und dass man oxidativ organische Schmutzstoffe in dem Abwasser unter Verwendung von Mikroorganismen in Gegenwart von Sauerstoff zersetzt.
- 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich ι» c t , dass die Fasern des TrägerrüGdiuins synthetische Fasern sind.809813/0949OK'GINAL INSPECTED
- 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die synthetischen Fasern Fasern aus Polyhexaraethylenadipamid (Nylon), Polyvinylidenchlorid oder einem Polyester sind.
- 4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet/ dass die synthetischen Fasern eine Dicke von etwa 50 bis etwa 4OCD Denier haben.
- 5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägermedium ein Raumgewicht von etwa 0,01 bis etwa 0,40 g/cm hat.
- 6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägermedium eine Dicke von etwa 15 bis etwa 30 mm hat.
- 7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei Trägermedien parallel zueinander in Abständen von etwa 20 bis etwa 100 mm in den Belüftungstank eingebracht werden.
- 8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei Trägermedien aus ungewobenen Matten mit dreidimensionaler Netzwerkstruktur mit einem Raumgewicht von etwa 0,01 bis etwa 0,40 g/cm und einer Dicke von etwa 15 bis etwa 30 mm, wobei das Trägermedium aus synthetischen Fasern einer Dicke von etwa 50 bis etwa 4000 Denier hergestellt wurde, parallel zueinander in Abständen von etwa 20 bis etwa 1OO mm in den Belüftungstank eingebracht werden.809813/0949
- 9. Ein Belüftungstank zur Abwasserbehandlung mit Mikroorganismen, gekennzeichnet durch wenigstens ein Trägermedium für die Mikroorganismen aus ungewobenen faserigen Matten mit einer dreidimensionalen Netzwerkstruktur.
- 10. Belüftungstank nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet , dass wenigstens zwei Trägermedien aus ungewebten Matten mit dreidimensionaler Netzwerkstruktur mit einem Raumgewicht von etwa 0,01 bis etwa 0,40 g/cm und einer Dicke von etwa 15 bis etwa 30 mm, wobei das Trägermedium aus synthetischen Fasern einer Dicke von etwa 50 bis etwa 4000 Denier hergestellt wurde, parallel zueinander in Abständen von etwa 20 bis etwa 100 mm angeordnet sind.809813/0949
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