DE2821054A1

DE2821054A1 - Belebtschlammverfahren zur reinigung von abwasser

Info

Publication number: DE2821054A1
Application number: DE19782821054
Authority: DE
Inventors: Muneharu Ichikawa; Kazuo Kimoto
Original assignee: Osaka Gas Co Ltd
Current assignee: Osaka Gas Co Ltd
Priority date: 1978-04-15
Filing date: 1978-05-13
Publication date: 1979-10-25
Also published as: GB1581989A; FR2422601A1; JPS5627315B2; DE2821054C2; FR2422601B1; CA1096975A; JPS54136755A; US4269714A

Description

PATENTANWÄLTE Dr.-Ing. von Kreisler i~ 1973

Dr.-Ing. K. Schönwald, Köln Dr.-Ing. Th. Meyer, Köln Dr.-Ing. K. W. Eishold, Bad Soden Dr. J. F. Fues, Köln Dipl.-Chem. Alek von Kreisler, Köln Dipl.-Chem. Carola Keller, Köln Dipl.-Ing. G. Selting, Köln

5 KULN 1 ¹²· ^{Mai 1978} AvK/Ax

DEICHMANNHAUS AM HAUPTBAHNHOF

Osaka Gas Company Ltd. No. 1, 5-chome, Hiranomachi, Higashi-ku, Osaka-shi, Osaka-fu, Japan

Belebtschlammverfahren zur Reinigung von Abwasser.

909843/0561

!02 21) 2345 41 - 4 Telex: 888 2307 dopa d · Telegramm: Dompateni Köln

Die Erfindung betrifft die Aufbereitung von Abwasser nach dem Belebtschlammverfahren, insbesondere ein Verfahren zur Aufbereitung von Abwasser mit belebtem Schlamm, das es ermöglicht, die Aufbereitung in kurzer Verweilzeit unter Bildung von Überschußschlamm in verringerter Menge durchzuführen.

Das Belebtschlammverfahren wird weitgehend

zur Reinigung von Abwasser (z.B. häuslichem Abwasser, gewerblichem Abwasser und Abwasser aus Viehzüchtereien) angewendet. Bei den üblichen Verfahren fällt jedoch eine große Menge Überschußschlamm an, dessen Beseitigung ein großes Problem aufwirft. Es wurde bereits versucht, diesen Übers diußschlamm beispielsweise als Düngemittel zu verwenden, jedoch ergeben sich bei dieser Verwendung sowohl kostenmäßig als auch technische Schwierigkeiten, so daß sie unbefriedigend ist. In neuerer Zeit wurde versucht, den Anfall an Überschußschlamm zu verringern, um das Problem seiner Beseitigung zu vermeiden. Als Ergebnis dieses Versuches wurde ein Verfahren entwickelt, bei dem das Abwasser nacheinander durch mehrere (gewöhnlich drei) geschlossene Kammern geleitet wird, in denen das Abwasser unter mechanischem Rühren mit einem sauerstoffreichen Gas in Berührung gebracht wird. Bei diesem Verfahren besteht jedoch Explosionsgefahr durch Ansammlung von flüchtigen organischen Stoffen in den geschlossenen Kammern. Ferner läuft ein bewegtes Teil der mechanischen Belüftungsvorrichtung in einem Gas mit hoher Sauerstoffkonzentration oder in einer Flüssigkeit innerhalb der geschlossenen Kammern, so daß die Wartung, Instandhaltung und Überwachung der Belüftungsvorrichtung sehr schwierig sind.

Umfassende Untersuchungen haben nun ergeben, daß durch Strahlmahlung des Schlammes in einem Gemisch aus Abwasser und belebtem Schlamm und anschließende Oxyda-

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tion der BSB-Komponenten im Gemisch die Behandlung des Abwassers in kurzer Zeit möglich ist und die anfallende Menae an Überschußschlamm verringert wird, ohne daß flüchtige organische Stoffe, die Explosionsgefahr mit sich bringen, angesammelt werden.

Beim Belebtschlammverfahren unter Verwendung von Luft läßt sich der strahlgemahlene Schlamm nicht leicht flocken, so daß das anschließende Absetzen und die Abtrennung des Schlamms im Gemisch aus Abwasser und belebten Schlamm schwierig werden und lange Zeit erfordern. Aus diesem Grunde wurde die Anwendung der Strahlmahlung auf den Schlamm als Selbstverständlichkeit vermieden.

Vor kurzem wurde ein Belebtschlammverfahren mit Sauerstoff entwickelt, bei dem ein Gas mit hoher Sauerstoffkonzentration anstelle von Luft verwendet wird. Auch bei diesem Verfahren wird eine Strahlmahlung des Schlammes ebenfalls so weit wie möglich als Selbstverständlichkeit vermieden.

Entgegen diesem Stand der Technik wird erfindungsgemäß bewußt ein Strahlmahlungsverfahren auf ein Gemisch aus Abwasser und belebtem Schlamm angewendet, wodurch der Schlamm im Gemisch strahlgemahlen und die BSB-Komponente im Gemisch aufgrund der durch die Strahlmahlung vergrößerten Oberfläche schnell und wirksam am strahlgemahlenen Schlamm adsorbiert wird. Wenn diese am Schlamm adsorbierte BSB-Komponente mit Sauerstoff in Berührung gebracht wird, wird die BSB-Komponente leicht und schnell oxydiert, während gleichzeitig das Gemisch möglichst langsam in einem solchen Maße bewegt wird, daß ein gleichmäßiger Dispergierungszustand des Schlamms im Gemisch aufrechterhalten wird, wodurch die Flockung des Schlammes überraschenderweise in hohem, befriedigendem Maße stattfindet. Ferner verläuft die

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sogenannte out-Oxydation des Schlammes glatt und befriedigend. Im Ergebnis wird die Aufbereitung des Abwassers im Vergleich zu den üblichen Verfahren in stark verkürzter Zeit erreicht, während eine erheblich verringerte Menge Überschußschlamm anfällt.

Das Belebtschlammverfahren gemäß der Erfindung zur Reinigung von Abwasser ist dadurch gekennzeichnet, daß man

a) den Schlamm in einem Gemisch aus Abwasser, das die BSB-Komponente enthält, mit Aktivschlamm möglichst weitgehend in einem solchen Maße strahlmahlt, daß die darin enthaltenen Zellen der Mikroorganismen nicht zerrissen oder zerstört werden und die BSB-Komponente am strahlgemahlenen Schlamm adsorbiert wird, und

b) die am Schlamm adsorbierte BSB-Komponente in Berührung mit einem sauerstoffhaltigen Gas oxydiert und den Schlamm ausflockt.

Im Rahmen der Beschreibung verstehen sich die Mengenangaben in Prozent als Vol.-%, falls nicht anders angegeben.

Das Verfahren gemäß der Erfindung umfaßt zwei Stufen, wobei in der ersten Stufe (a) der Schlamm in einem Gemisch aus Abwasser mit belebtem Schlamm strahlgemahlen und die darin enthaltene BSB-Komponente am strahlgemahlenen Schlamm adsorbiert-·wird, und in der zeiten Stufe (b) die am strahlgemahlenen Schlamm adsobierte BSB-Komponente oxydiert und der strahlgemahlene Schlamm ausgeflockt wird.

Als Abwasser, auf die das Verfahren gemäß der Erfindung anwendbar ist, kommen häusliche Abwässer, gewerbliche Abwasser, Abwässer aus Viehzüchtereien usw. in Frage.

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Vor der Anwendung des Verfahrens gemäß der Erfindung wird das Abwasser gewöhnlich einer Vorklärung beispielsweise in einem Vorklärbecken oder Absetzbecken unterworfen, um die darin enthaltenen festen Bestandteile abzusetzen. Die flüssigen Komponenten werden dann als Überstand oder Ablauf mit Belebtschlamm gemischt, der gewöhnlich aus Rücklaufschlamm besteht, der als Ergebnis der Anwendung des Verfahrens gemäß der Erfindung anfällt.

Das hierbei erhaltene Gemisch wird in der Stufe (a) des Verfahrens gemäß der Erfindung der Strahlmahlung unterworfen. Die Strahlmahlung kann nach verschiedenen Verfahren beispielsweise durch mechanisches Rühren, Bewegung durch Einblasen von Gas und Bewegung zur Umwälzung der Flüssigkeit erfolgen. Zur wirksamen und schnellen Adsorption der BSB-Komponente ist eine möglichst weitgehende Strommahlung der Flocken des Schlammes zweckmäßig. Die Strommahlung darf jedoch nicht so intensiv sein, daß die Zellen der Mikroorganismen (z.B. Bakterien, Protozoen, Metazoen usw.), die im Schlamm leben und ihn abbauen, nicht zerrissen oder zerstört werden. Beispielsweise kann die Strommahlung in einem solchen Maße vorgenommen werden, daß die Flocken des Schlammes gewöhnlich 1/4 bis 1/20, vorzugsweise etwa 1/5 bis 1/10 (zuweilen auch kleiner) der gewöhnlichen Größe der Flocken (etwa 200 bis 800 ,um) gebracht werden und dennoch die Zellen der Mikroorganismen nicht zerrissen oder zerstört werden. Die Einführung eines sauerstoffhaltigen Gases in das Gemisch aus Abwasser und belebtem Schlamm ist während der Strommahlung nicht notwendig, kann jedoch vorgenommen werden. Die zur Strommahlung erforderliche Zeit unterliegt keiner besonderen Begrenzung. Vorzugsweise beträgt diese Zeit etwa 5 bis 60 Minuten. Die BSB-Komponente im Abwasser wird hierbei wirksam und schnell am stromgemahlenen Schlamm adsorbiert.

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Das Gemisch aus Abwasser und belebtem Schlamm wird dann der Stufe (b) des Verfahrens gemäß der Erfindung mit Sauerstoff in Berührung gebracht. Dies geschieht gewöhnlich durch Einführung eines sauerstoffhaltigen Gases in das Gemisch, wodurch die am stromgemahlenen Schlamm adsobierte BSB-Komponente wirksam und schnell oxydiert wird. Um den Arbeitswirkungsgrad zu steigern, wird der Kontakt vorzugsweise in mehreren Behandlungszonen, insbesondere in zwei Behandlungszonen durchgeführt. Als sauerstoffhaltiges Gas kann Luft oder ein beliebiges Gas, das eine Sauerstoffkonzentration von nicht weniger als 21 %, vorzugsweise von nicht weniger als 30 % hat, verwendet werden. Während der Behandlung mit Sauerstoff beträgt die Konzentration an gelöstem Sauerstoff (BO) im Gemisch aus Abwasser und belebtem Schlamm vorzugsweise 2 mg/1 oder mehr.

Wenn die Sauerstoffbehandlung beispielsweise in zwei getrennten Behandlungszonen erfolgt, kann die Konzentration des gelösten Sauerstoffs im Gemisch aus Abwasser und belebtem Schlamm in der ersten Behandlungszone durch Verwendung eines sauerstoffhaltigen Gases mit einer Sauerstoffkonzentration von nicht weniger als 21 %, vorzugsweise von nicht weniger als 30 %, bei 2 mg/1 und in der zweiten Behandlungszone durch Verwendung eines sauerstoffhaltigen Gases mit einer Sauerstoffkonzentration von nicht weniger als 35 % bei 5 mg/1 oder höher, vorzugsweise bei 5 bis 15 mg/1 gehalten werden. Das in die erste Behandlungszone einzuführende sauerstoffhaltige Gas kann von außerhalb der Anlage kommen oder aus der zweiten Behandlungszone zugeführt werden. Natürlich kommt das in die zweite Behandlungszone einzuführende sauerstoffhaltige Gas von einem Ort außerhalb der Anlage. In der ersten und letzten Behandlungszone wird das sauerstoffhaltige Gas gewöhnlich umgewälzt und wiederholt in das Gemisch aus Abwasser und belebtem

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Schlamm geblasen. In diesem Fall gilt die obengenannte Sauerstoffkonzentration des sauerstoffhaltigen Gases für das umgewälzte Gas. Beim Arbeiten mit Gasumwälzung hat das in die letzte Behandlungszone einzuführende sauerstoffhaltige Gas vorzugsweise eine Sauerstoffkonzentration von 40 % oder mehr, wobei reiner Sauerstoff verwendet werden kann. Während des Umwälzens des sauerstof fhaltigen Gases durch das Gemisch aus Abwasser und belebtem Schlamm wird dieses Gemisch möglichst langsam in einem solchen Maße bewegt, daß der stromgemahlene Schlamm in gleichmäßig dispergierten Zustand im Gemisch gehalten wird, wodurch nicht nur Oxydation der am stromgemahlenen Schlamm adsorbierten BSB-Komponente, sondern auch die Ausflockung des stromgemahlenen Schlammes und die out-Oxydation des ausgeflockten Schlamms stattfinden.

Das Gemisch aus Abwasser und belebtem Schlamm wird dann der Sedimentation unterworfen, wodurch sich der ausgeflockte Schlamm absetzt. Die flüssigen Komponenten werden dann als Überstand oder Ablauf aus der Anlage abgeführt. Der größte Teil des abgesetzten Schlamms wird als Rücklaufschlamm für die Aufbereitung des Abwassers verwendet und der Rest als Überschußschlamm aus der Anlage nach außen abgeführt.

Die Erfindung wird nachstehend ausführlich unter Bezugnahme auf die Abbildung beschrieben, die ein Fließschema einer Ausfuhrungsform der Erfindung darstellt.

Bei dieser Ausführungsform wird die Belüftung des Abwassers in drei Behandlungszonen A, B und C durchgeführt. In die erste Belüftungszone A wird das Rohwasser durch Leitung 2 und der aus dem Absetzbecken 34 zurückgeführte Schlamm durch Leitung 38 eingeführt. Das hierbei gebildete Gemisch wird belüftet. Die erste Behänd-

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lungszone A ist ein offenes Becken, in das ein durch Leitung 4 durch das Gebläse 6 eingeführte sauerstoffhaltige Gas kräftig in das Gemisch aus Abwasser und belebten Schlamm durch den Verteiler 8 zur Belüftung eingeblasen wird, wodurch gleichzeitig das Gemisch aus Abwasser und Belebtschlamm in Bewegung versetzt wird. Es ist auch möglich, die Belüftung und Bewegung durch Verwendung eines Saugstrahlgebläses, einer Vormischdüse oder einer beliebig anderen üblichen Apparatur zu erreichen. Ferner kann mit einem gegebenenfalls vorgesehenen mechanischen Mischer gemischt und gerührt werden. Durch das Einblasen des Gases in die erste Belüftungszone A wird der Schlamm stromgemahlen, wodurch seine Oberfläche vergrößert und die Geschwindigkeit der Adsorption der BSB-Komponente am Schlamm erhöht wird. In der ersten Behandlungszone A ist es wichtig, daß eine ausreichende Adsorption der BSB-Komponte am Schlamm stattfindet. Die Konzentration des gelösten Sauerstoffs im Gemisch aus Abwasser und belebtem Schlamm braucht nicht besonders berücksichtigt zu werden. Sobald gelöster Sauerstoff in einem gewissen Umfange vorhanden ist, findet die anfängliche Oxydation der BSB-Komponente statt.

Da die erste Behandlungszone A offen ist und das Belüftungsgas in einem Durchgang abgeführt wird, ist es frei von angereichertem Kohlendioxyd oder flüchtigen organischen Stoffen, so daß eine Senkung des p_TT-Werts des Gera

misch aus Abwasser und belebtem Schlamm, Explosionsgefahr usw. vermieden werden können. In die erste Behandlungszone A kann ein beliebiges sauerstoffhaltiges Gas eingeblasen werden, vorausgesetzt, daß es die Belebtschlammbehandlung nicht nachteilig beeinflußt. Im allgemeinen wird Luft als Gas verwendet. Geeignet ist das aus der zweiten Behandlungszone B abgeführte Gas, dem gegebenenfalls ein beliebiges anderes Gas, z.B. Luft oder Sauerstoff, zugemischt worden ist. Die Verweilzeit des Gemisches aus Abwasser und belebtem Schlamm in der

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ersten Behandlungszone kann in weiten Grenzen liegen und hängt von der Menge des hohen Abwassers, der Qualität des rohen Abwassers, der Konzentration der Schlamms, der Menge des eingeblasenen Gases usw. ab. Die Verweilzeit liegt gewöhnlich im Bereich von 5 bis 60 Minuten.

Das Belebtschlammwasser fließt aus der ersten Behandlungszone A durch den Verbindungsteil 10 in die zweite Behandlungszone B vom geschlossenen Typ, wo die Belüftung mit Umwälzung eines sauerstoffhaltigen Gases erfolgt, das durch den Diffusor 18 eingeblasen wird, wodurch die vom Schlamm adsorbierte BSB-Komponente oxydiert wird, während Ausflockung des Schlammes stattfindet. Das Gas muß möglichst langsam in einem solchen Maß eingeblasen werden, daß der gleichmäßig dispergierte Zustand des Schlammes in Belebtschlammwasser aufrechterhalten bleibt. Um eine genügende Sauerstoffmenge für die Oxydation der BSB-Komponente mit fortschreitender Ausflockung des Schlammes zuzuführen, muß das Gas so eingeblasen werden, daß die Konzentration an gelöstem Sauerstoff im Belebtschlammwasser nicht weniger als 2 mg/1 beträgt. Es ist wirtschaftlich vorteilhaft, als einzublasendes Gas das aus der dritten Behandlungszone C abgeführte Gas zu verwenden, indem dieses Gas durch den Verbindungsteil 12 in die zweite Behandlungszone B eingeführt wird. Wenn jedoch die Sauerstoffzufuhr ungenügend ist, kann zusätzlich ein Gas mit hoher Sauerstoffkonzentration dieser Zone von außerhalb zugeführt werden. Im allgemeinen ist eine Sauerstoffkonzentration in diesem eingeblasenen Gas von nicht weniger als 30 % zweckmäßig.

In der zweiten Belüftungszone B wird das Gas durch das Gebläse 14, die Leitung 16 und den Diffusor 18 eingeblasen. Während des Einblasens wird die Menge, die den Zufluss durch den Verbindungsteil 12 (im Falle der Gaszufuhr von außerhalb die Kombination des Zuflusses durch

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den Verbindungsteil 12 und der Zufuhr von außerhalb) entspricht, durch Leitung 20 nach außen abgeführt. Die Verweilzeit des Belebtschlammwassers in der zweiten Behandlungszone B kann in Abhängigkeit von mehreren Faktoren in sehr weiten Grenzen liegen. Im allgemeinen liegt sie im Bereich von etwa 20 bis 80 Minuten.

Aus der zweiten Behandlungszone B fließt das Belebtschlammwasser durch den Verbindungsteil 22 in die dritte Behandlungszone C vom geschlossenen Typ. Ein sauerstoffhaltiges Gas wird durch den Diffusor 30 zur Belüftung eingeblasen, wodurch Ausflockung des Schlammes stattfindet und out-Oxydation des ausgeflockten Schlamms erreicht wird. Um den gleichmäßig dispergierten Zustand des Schlamms im Belebtschlammwasser aufrechtzuerhalten und den stärker ausgeflockten Schlamm bis ins Innere aerob zu halten, ist in der dritten Behandlungszone C eine höhere Konzentration an gelöstem Sauerstoff als in der zweiten Behandlungszone B erforderlich. Zu diesem Zweck muß die Konzentration an gelöstem Sauerstoff im Belebtschlammwasser bei 5 mg/1 oder höher gehalten werden. Wenn jedoch die Konzentration des gelösten Sauerstoffs zu hoch ist, wird der Schlamm durch übermäßige out-Oxydation stromgemahlen. Dies hat den Nachteil, daß eine lange Zeit für die Klärung und das Absetzen erforderlich ist und der stromgemahlene Schlamm das Bestreben hat, in den Ablauf auszufließen. Es ist daher zweckmäßig, die Konzentration des gelösten Sauerstoffs bei 15 mg/1 oder niedriger zu halten. Wenn die Konzentration des gelösten Sauerstoffs im Bereich von etwa 5 bis 15 mg/1 liegt, kann eine Erschwerung des Absetzens des Schlamms als Folge von Gaserzeugung, Bildung von fadenförmigen Mikroorganismen usw., bedingt dadurch, daß das Innere des Schlammes anaerob wird, vermieden werden.

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Zur Beschleunigung der Flockung des Schlamms in der dritten Behandlungszone C muß langsam in einem solchen Maß gerührt werden, daß der Schlamm im Gemisch)■ von Abwasser und Belebtschlamm gleichmäßig dispergiert ist, während die Konzentration des gelösten Sauerstoffs bei 5 mg/1 oder höher gehalten wird. Zu diesem Zweck muß die Sauerstoffkonzentration in dem durch Umwälzen einzublasenden Gas 35 % oder mehr betragen. Mit anderen Worten, um die Konzentration des gelösten Sauerstoffs mit Hilfe eines umgewälzten Gases mit einer Sauerstoffkonzentration von weniger als 35 % bei 5 mg/1 oder höher zu halten, muß das Gas kräftig umgewälzt werden, wodurch jedoch der Schlamm stromgemahlen und das Absetzen erschwert wird. Um in der dritten Behandlungszone C die Sauerstoffkonzentration des durch Umwälzen eingeblasenen Gases bei 35 % oder höher zu halten und die Menge des in die zweite Behandlungszone B ausgetragenen Gases zu ergänzen, wird zur Ergänzung ein Gas mit hoher Sauerstoffkonzentration durch Leitung 24 entsprechend eingeführt. Die Sauerstoffkonzentration und die Menge des zu ergänzenden Gases können durch die Menge des gelösten Sauerstoffs in der zweiten und in der dritten Behandlungszone B und C, die Menge des in der zweiten und dritten Behandlungszone B und C verbrauchten Sauerstoffs, die Eigenschaften des Gemisches aus Abwasser und Belebtschlamm in der zweiten und dritten Behandlungszone B und C und durch die durch Leitung 20 ausgetragene Menge usw. bestimmt werden. Vorzugsweise beträgt die Sauerstoffkonzentration des Gases 40 % oder mehr. Die Ergänzung des Gases in der dritten Behandlungszone C kann in verschiedener Weise erfolgen, z.B. durch Mischen des aus der zweiten Behandlungszone B abgezogenen Gases mit einem Gas mit hoher Sauerstoffkonzentration, Abführen eines Teils des aus der zweiten Behandlungszone B ausgetragenen Gases in die Atmosphäre und Mischen des Restes mit einem Gas mit hoher Sauerstoffkonzentration, Entfernung von Kohlendioxyd usw.

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aus dem aus der zweiten Behandlungszone B ausgetragenen Gas und Mischen des erhaltenen Gases mit einem Gas mit hoher Sauerstoffkonzentration usw. In der dritten Belüftungszone C wird das Gas durch Umwälzung mit Hilfe des Gebläses 26, der Leitung 28 und des Verteilers 30 eingeblasen. Die Verweilzeit des Belebtschlammwassers in der dritten Belüftungszone C ist in weiten Grenzen veränderlich und liegt gewöhnlich im Bereich von etwa 20 bis 120 Minuten. Die gesamte Verweilzeit des Gemisches von Abwasser und Belebtschlamm aus der ersten Behandlungszone A zur dritten Behandlungszone C liegt gewöhnlich im Bereich von etwa 1 bis 4 Stunden. Dies stellt eine wesentliche Verkürzung im Vergleich zur Verweilzeit bei üblichen Verfahren dar.

Nach vollendeter Oxydation der BSB-Komponente und der Flockung des Schlamms wird das Gemisch von Abwasser und Belebtschlamm aus der dritten Behandlungszone C durch Leitung 32 in das Absetzbecken 34 zum Absetzen eingeführt. Der Überstand oder Ablauf wird aus dem Absetzbecken 34 durch Leitung 36 abgeleitet. Der abgesetzte Schlamm wird durch Leitung 38 und Pumpe 40 aus dem Absetzbecken 34 entfernt und zum größeren Teil in die erste Behandlungszone A zurückgeführt. Eine geringe Menge Überschußschlamm (etwa 0,2 bis 0,5 kg MLSS/kg BSB) wird

25 durch Leitung 42 ausgetragen.

Beim Verfahren gemäß der Erfindung werden verschiedene Regelfaktoren (Verweilzeit, einzublasende Gasmenge, Sauerstoffkonzentration usw.) in der nachstehend beschriebenen Weise bestimmt. Zunächst werden unter Berücksichtigung der Wasserqualität des aufzubereitenden Rohabwassers (z.B. BSB-Wert, BSB-Komponente usw.) die Verweilzeit und die Rührbedingungen in der ersten Behandlungszone bestimmt, wobei die in der ersten Behandlungszone zu adsorbierende BSB-Komponente berücksichtigt wird. Dann werden unter Berücksichtigung der entfernten

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Menge der BSB-Komponente in der zweiten und dritten Behandlungszone, der erforderlichen Konzentration von gelöstem Sauerstoff (nicht weniger als 2 mg/1 bzw. nicht weniger als 5 mg/1) und der zur Flockung und Oxydation der BSB-Komponente und der Belüftungsbedingungen in den beiden Behandlungszonen die Verweilzeit in den beiden Behandlungszonen, die Sauerstoffkonzentration des in die beiden Behandlungszonen einzublasenden Gases und die Sauerstoffkonzentration und die der dritten Behandlungszone zuzuführende Menge des Ergänzungsgases bestimmt.

Das Verfahren gemäß der Erfindung hat die folgenden Vorteile:

1.) Die Produktion an Überschußschlamm ist äußerst gering.

2.) Flüchtige organische Stoffe werden nicht angereichert; eine Explosionsgefahr besteht nicht, und ein hoher Behandlungswirkungsgrad kann aufrechterhalten werden.

3.) Es ist möglich, ein Gas mit niedriger Sauerstoffkonzentration und gleichzeitig Luft zu verwenden, so daß die Betriebskosten stark gesenkt sind.

4.) Bei den üblichen Verfahren ist ein mechanischer

Rührer in einem geschlossenen Becken vorgesehen, wo ein Gas mit hoher Sauerstoffkonzentration und das Gemisch von Belebtschlamm und Wasser vorhanden sind, so daß die Wartung und Instandhaltung sowie Regelung des mechanischen Rührers mit großen Schwierigkeiten verbunden sind. Gemäß der Erfindung ist gewöhnlich kein mechanischer Rührer in den geschlos-

30 senen Behandlungszonen vorgesehen, so daß die Schwierigkeiten der Wartung, Instandhaltung und Überwachung des Rührers vermieden werden.

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5.) Die Verweilzeit des zu reinigenden Abwassers ist stark verkürzt.

Praktische und zur Zeit bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden in den folgenden Beispielen beschrieben.

Beispiel 1

Dieses Beispiel veranschaulicht die Reinigung von städtischem Abwasser nach dem Belebtschlammverfahren unter Verwendung eines Belüftungsbeckens im Pilot-Anlagenmaßstab (1mx5mx2m).

Das Belüftungsbecken war in drei Abschnitte unterteilt. Der erste Abschnitt war in offener Bauweise (1 m χ 1 m χ 2 m) konstruiert (nachstehend als "erste Kammer" bezeichnet) . Der zweite Abschnitt war in geschlossener Bauweise (1mx2mx2m) (nachstehend als "zweite Kammer" bezeichnet) und der dritte Abschnitt in geschlossener Bauweise (1mx2mx2m) (nachstehend als "dritte Kammer" bezeichnet) konstruiert.

Das Rohabwasser (BSB 120 ppm, Temperatur 25°C), das durch Vorbehandlung des städtischen Abwassers in einem Vorklärbecken erhalten worden war, wurde in einer Menge von 2,25 m /Std. und der Rücklaufschlamm (Schlammkonzentration 16000 mg/1) in einer Menge von 0.75 m /Std. in die erste Kammer eingeführt. In das Gemisch aus Belebtschlamm und Abwasser wurde Luft durch einen Verteiler in einer Menge von 40 Nm /Std. eingeblasen, wodurch der Schlamm stromgemahlen und die BSB-Komponente am stromgemahlenen Schlamm adsorbiert wurde. Die Konzentration des gelösten Sauerstoffs im Gemisch aus Abwasser und Belebtschlamm betruq 0,05 mg/1 und die Verweilzeit des Gemisches i-ⁿ der ersten Kammer 30 Minuten.Die mikroskopische Beobachtung einer Probe des Gemisches von Abwasser und Belebtschlamm zeigte die Anwesenheit von Protozoen,ζ.Γ.

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Ciliatae und Flagellatae, Rotifera usw. und die Zerteilung des Schlamms in Flocken mit einer durchschnittlichen Größe im Bereich von etwa 10 bis 50 ,um.

Dann wurde das Gemisch von Belebtschlamm und Abwasser, dessen BSB-Wert 27 ppm. betrug, in die zweite Kammer übertragen, wo die Belüftung durch Umwälzen des aus der dritten Kammer austretenden Gases erfolgte, wodurch langsame Bewegung stattfand, unter der die Flockung des Schlammes erfolgte. Die Sauerstoffkonzentration des umgewälzten Gases betrug 35 % und die Strömungsgeschwindigkeit 8 Nm /Std. Die Konzentration des gelösten Sauerstoffs im Gemisch aus Abwasser und Belebtschlamm betrug 2,2 mg/1 und die Verweilzeit des Gemisches in der zweiten Kammer eine Stunde.

Dann wurde das Belebtschlammwasser mit einem BSB-Wert von 21 ppm. in die dritte Kammer überführt, wo die Belüftung durch Umwälzen von mit Sauerstoff angereicherter Luft, die eine Sauerstoffkonzentration von 55 % hatte und der Kammer zugeführt wurde, erfolgte, wodurch langsame Bewegung stattfand, unter der die Oxydation der BSB-Komponente, die Flockung des Schlamms und die out-Oxydation des geflockten Schlamms erfolgten. Die Sauerstoffkonzentration des umgewälzten Gases betrug 50 % und die Strömungsgeschwindigkeit 6 Nm /Std. Die Konzentration des gelösten Sauerstoffs im Gemisch aus Abwasser und Belebtschlamm wurde bei 5,3 mg/1 gehalten, und die Verweilzeit des Belebtschlammwassers in der dritten Kammer betrug 1 Std. Am Austritt der dritten Kammer hatten die Schlammflocken eine mittlere Größe

30 von etwa 300 ,um.

Das in dieser Weise belüftete Gemisch von Abwasser und Belebtschlamm wurde aus der dritten Kammer in ein Absetzbecken geführt, wo der Schlamm sich absetzte. Der Überstand, der einen BSB-Wert von 17 ppm. zeigte, konn-

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te als solcher ausgetragen werden. Der größte Teil des Schlamms wurde in die erste Kammer zurückgeführt.

Der SVI-Wert, ein Index für die Absetzfähigkeit des Schlamms, betrug für das aus der dritten Kammer ausfließende Gemisch von Abwasser und Belebtschlamm 46. Die Produktion an Überschußschlamm betrug 0,34 kgMLSS/kg BSB. Die BSB-Schlammbelastung betrug 0,20 kg BSB/kg MLSS pro Tag.

Beispiel 2

Dieses Beispiel veranschaulicht die Reinigung eines in der Nahrungsmittelindustrie anfallenden Abwassers nach dem Belebtschlammverfahren unter Verwendung eines Belüftungsbeckens von Pilot-Anlagengröße (1,5 m χ 6 m χ 3 m) .

Das Belüftungsbecken war in drei Abschnitte unterteilt, von denen der erste in offener Bauweise (1,5 πι χ 0,6 m χ 3 m) (nachstehend als "erste Kammer" bezeichnet), der zweite in geschlossener Bauweise (1,5 m χ 2,4 m χ 3 m) (nachstehend als "zweite Kammer" bezeichnet) und der dritte in geschlossener Bauweise (1,5mx3mx3m) (nachstehend als "dritte Kammer" bezeichnet) konstruiert war.

Das Rohabwasser (BSB 640 ppm., Temperatur 28 C), das durch Vorreinigung des Abwassers in einem Vorklärbecken erhalten worden war, wurde in einer Menge von 8 m /Std. und der Rückflußschlamm '(Schlammkonzentration 20000 mg/ 1) in einer Menge von 2,7 m /Std. in die erste Kammer eingeführt. Während das Gemisch aus Abwasser und Belebtschlamm mit einem Rührer, der si di mit einer Drehzahl von 150 UpM drehte, gerührt wurde, wurde Luft durch einen Verteiler in einer Menge von 6 Nm /Std. zur Belüftung eingeblasen, wodurch der Schlamm stromgemahlen und die BSB-Komponente am gemahlenen Schlamm adsor-

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biert wurde. Die Konzentration des gelösten Sauerstoffs im Gemisch aus Abwasser und Belebtschlamm war so niedrig, daß sie nicht nachweisbar war. Die Verweilzeit des Gemisches in der ersten Kammer betrug 12 Minuten. Die Schlammflocken hatten eine durchschnittliche Größe von nicht mehr als etwa 50 ,um, während Protozoen, Metazoen usw., deren Größe mehr als etwa 50 ,um beträgt, ohne Zerreißen oder Zerstörung ihrer Zellen lebten.

Dann wurde das Gemisch von Abwasser und Belebtschlamm, dessen BSB-Wert 80 ppm. betrug, in die zweite Kammer überführt, wo die Belüftung durch Umwälzung eines aus der dritten Kammer ausgetragenen Gases erfolgte, wodurch langsame Bewegung stattfand, unter der die Oxydation der BSB-Komponente und die Flockung des Schlamms eintraten. Die Sauerstoffkonzentration im umgewälzten Gas betrug 4 3 % und die Strömungsgeschwindigkeit 6 Km /Std. Die Konzentration des gelösten Sauerstoffs im Gemisch von Abwasser und Belebtschlamm betrug 3,5 mg/1 und die Verweilzeit des Gemisches in der zweiten Kammer 48 Hinuten.

Dann wurde das Gemisch von Abwasser und Belebtschlamm, dessen BSB-Wert 30 ppm. betrug und in dem die Schlammflocken eine durchschnittliche Größe von etwa 200 ,um hatten, in die dritte Kammer überführt, wo die Umwälz-5 belüftung unter Verwendung von reinem Sauerstoff erfolgte, der der Kammer zugeführt wurde, wodurch langsame Bewegung stattfand, unter der die Oxydation der BSB-Komponente, die Flockung-des Schlammes und die out-Oxydation des geflockten Schlammes erfolgten. Die Sauerstoffkonzentration im umgewälzten Gas betrug 72 % und die Strömungsgeschwindigkeit 6 Nm /Std. Die Konzentration des gelösten Sauerstoffs im Gemisch aus Abwasser und Belebtschlamm betrug 12 mg/1 und die Verweilzeit 1 Stunde. Am Austritt der dritten Kammer hatten die Flocken des Schlamms eine mittlere Größe von etwa 400um.

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Das in dieser Weise belüftete Gemisch von Abwasser und Belebtschlamm aus der dritten Kammer wurde in ein Klärbecken eingeführt, in dem der Schlamm sich absetzte. Der Überstand, der einen BSB-Wert von 20 ppm. hatte, konnte als solcher beseitigt werden. Der größte Teil des Schlamms wurde in die erste Kammer zurückgeführt.

Der SVI-Wert betrug 54 für das aus der dritten Kammer austretende Gemisch von Abwasser und Belebtschlamm. Der Anfall an Überschußschlamm betrug 0,46 kgMLSS/kg BSB.

10 Beispiel 3

Dieses Beispiel veranschaulicht die Reinigung von städtischem Abwasser nach dem Belebtschlammverfahren unter Verwendung eines Belüftungsbeckens von Pilot-Anlagengröße (1mx4,5mx2m).

Das Belüftungsbecken war in drei Abschnitte unterteilt, von denen der erste in offener Bauweise (1 m χ 1 m χ 2m, Wassertiefe 1,5 m) (nachstehend als "erste Kammer" bezeichnet) , der zweite in geschlossener Bauweise (1mx1,5mx2m, Wassertiefe 1,5 m) (nachstehend als "zweite Kammer" bezeichnet) und der dritte in geschlossener Bauweise (1 m χ 2 m χ 2 m, Wassertiefe 1,5 m) (nachstehend als "dritte Kammer" bezeichnet) ausgeführt war.

Das Belüftungsbecken wurde auf die in Beispiel 1 beschriebene Weise so betrieben, daß der BSB-Wert des Rohabwassers aus dem städtischen Abwasser von 120 ppm. auf 15 ppm. gesenkt wurde.

Die Betriebsbedingungen und die Ergebnisse für den Fall, in dem in der ersten Kammer kräftig mechanisch gerührt wurde (Beispiel 3), und für den Fall, in dem diese Rührung nicht vorgenommen wurde (Vergleichsbeispiel), sind in der folgenden Tabelle genannt.

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Beispiel 3

Behandlungsbedingungen

1. Kammer

'2. Kammer

1,5 Nm /Std. Luft eingeblasen; ■nechanisches Rühren bei 100 UpM

Vergleichsbeispiel

1,5 Nm /Std. Luft eingeblasen

D 4 5 % Gas eingeblasen durch Umwälzen mit 1 Nm³/Std.

i0„ 45 % Gas eingeblasen durch ,Umwälzen mit 1 Nm³/Std.

3. Kammer

MLSS-Konzentration im Becken

.,7 3 % Gas eingeblasen durch Umwälzen mit 1 Nm³/Std.

Ί 5000 mg/1

,Op 73 % Gas eingeblasen durch !Umwälzen mit 1 Nm³/Std.

Konzentration des ₁ _v

,.. , „ . 1 . Kammer gelosten Sauer- j- .._

Stoffs 2. Kammer

0,5 mg/1 3 mg/1

5000 mg/1

1,0 mg/1

3,5 mg/1

3. Kammer

10 mg/1

mg/1

Zulauf von Rohabwasser

4,5 m /Std.

3,4 m /Std.

Verweilzeit

1,5 Std.

2 Std.

BSB

Rohabwasser

120 ppm

ΊBehänd.Wasser

1 5 ppm

1 6 ppm

SVI

Bildung von ÜjDerschußschlamin

0,46 kg MLSS/kg BSB

Flockengröße in 1. Kammer

Durchschn. 40 um

0,51 kg MLSS/kg BSB

Durchschn. 200,um

Beim Vergleichsversuch wurde die Umwälzung durch Belüftung durchgeführt, indem ein sauerstoffhaltiges Gas so zugeführt wurde, daß die Sauerstoffkonzentrationen des eingeblasenen Gases in der zweiten und dritten Kammer die gleichen waren wie in Beispiel 3.

Die vorstehenden Ergebnisse zeigen, daß in dem Fall, in dem der Schlamm in der Anfangsstufe der Belüftung gemäß der Erfindung stromgemahlen wird, die Verweilzeit verkürzt und der Anfall an Überschußschlamm verringert wird.

In der vorstehenden Beschreibung wurde die Erfindung hauptsächlich auf der Grundlage der Ausfuhrungsformen erläutert, bei denen die letzte Stufe, d.h. die Oxydation der BSB-Komponente und die Flockung des Schlamms, in zwei getrennten Behandlungszonen durchgeführt wird. Diese Stufe kann jedoch auch in einer einzigen Behandlungszone durchgeführt werden. Beispielsweise können bei Verwendung einer einzigen Behandlungszone in Form eines Turms die Oxydation der am Schlamm adsorbierten BSB-Komponente, die Flockung des Schlamms und die out-Oxydation des geflockten Schlamms durchgeführt werden. In diesem Fall wird ein sauerstoffhaltiges Gas vom Boden (und von der Seitenwand) des Turms eingeolasen. Mit der Oxydation der BSB-Komponente am Schlamm schreitet die Flockung des Schlamms fort und der geflockte Schlamm setzt sich vom oberen Teil zum unteren Teil ab. Die Konzentration des gelösten Sauerstoffs ist im Gemisch von Abwasser und Belebtschlamm im unteren Teil des Turms höher, so daß die out-Oxydation des Schlamms und das Absetzen des Schlamms mit gutem Wirkungsgrad verwirklicht werden können.

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Claims

Patentansprüche

.) .'Belebtschlammverfahren zur Reinigung von Abwasser, dadurch gekennzeichnet, daß man

a) den Schlamm in dem Abwasser, aas die BSB-Komponente enthält, in einem solchen Maße strahlmahlt, daß. die darin enthaltenen Zellen der Mikroorganismen nicht zerrissen oder zerstört weraen und aie tsSB-Komponente am stranlgemanlenen Schlamm adsorniert wird, und

b) aie am Schlamm adsorbierte BSB-Komponente durch Einblasen eines sauerstofthaitigen Gases und Fiockung

des Scnlamms oxyaiert.

Δ.) Verfahren nacn Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, üaß man die Stufe (b) unter Verwendung eines sauerstoffhaltigen Gases mit einer Sauerstoffkonzentration von nicht weniger als 30 Vol.-% durchführt.

3.) Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man die Stufen (a) und (b) in getrennten Behandlungszonen durchführt.

4.) Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß man die Stufe (a) in einer einzigen Behandlungszone, d.h. in der ersten Behandlungszone, und die Stufe (b) in zwei getrennten Behandlungszonen, d.h. in der zweiten und dritten Behandlungszone durchführt.

5.) Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß man die Stufe (b) unter solchen Bedingungen durchführt, daß die Konzentrationen des gelösten Sauerstoffs in

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ORIGINAL INSPECTED

•a·

der zweiten und dritten Behandlungszone nicht geringer sind als 2 mg/1.

6.) Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß man die Stufe (b) unter solchen Bedingungen durchführt, daß die Konzentration des gelösten Sauerstoffs in der zweiten Behandlungszone nicht geringer als 2 mg/1 und in der dritten Behandlungszone nicht geringer als 5 mg/1 ist.

7.) Verfahren nach Anspruch 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß man die Stufe (b) unter Verwendung eines sauerstoffhaltigen Gases durchführt, das eine Sauerstoffkonzentration von nicht weniger als 21 Vol.-% in der zweiten Behandlungszone und von nicht weniger als 35 Vol.-% in der dritten Behandlungszone aufweist.

8.) Verfahren nach Anspruch 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Behandlungszone in offener Bauweise ausgeführt ist und die zweite Behandlungszone und dritte Behandlungszone jeweils in geschlossener Bauweise ausgeführt wird, bei der die Belüftung durch Umwälzung

20 erfolgt.

9.) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man in der ersten Behandlungszone, die in offener Bauweise ausgeführt ist, den Schlamm in dem die BSB-Komponente enthaltenden Abwasser möglichst weitgehend in einem solchen Maße strahlmahlt, daß die Zellen der darin enthaltenen Mikroorganismen nicht zerrissen oder zerstört werden, und die BSB-Komponente am strahlgemahlenen Schlamm adsorbiert wird, daß in dieser Weise enthaltene Belebtschlammwasser in die in geschlossener Bauweise ausgeführte zweite Zone überführt und darin mit einem sauerstoffhaltigen umgewälzten Gas, das eine

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Sauerstoffkonzentration von nicht weniger als 30 Vol.-% hat, in Berührung bringt und hierdurch die am Schlamm adsorbierte BSB-Komponente unter Ausflockung des Schlamms unter Bedingungen oxydiert, unter denen die Konzentration des gelösten Sauerstoffs nicht geringer ist als 2 mg/1, das in dieser Weise behandelte Belebtschlammwasser in die in geschlossener Bauweise ausgeführte dritte Behandlungszone überführt und darin mit einem umgewälzten sauerstoffhaltigen Gas, das eine Sauerstoffkonzentration von nicht weniger als 35 Vol.-% hat, in Berührung bringt und hierdurch die am Schlamm adsorbierte BSB-Komponente oxydiert, die Flockung des Schlamms beschleunigt und den geflockten Schlamm unter Bedingungen, unter denen die Konzentration des gelösten Sauerstoffs nicht geringer ist als 5 mg/1, out-oxydiert und das in dieser Weise behandelte Belebtschlammwasser zürn Absetzen des Schlamms in ein Klärbecken überführt und den Überstand aus der Anlage nach außen ableitet.

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