DE2821054C2 - Belebtschlammverfahren zur Reinigung von Abwasser - Google Patents
Belebtschlammverfahren zur Reinigung von AbwasserInfo
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Description
dadurch gekennzeichnet, daßman
g) das Zerkleinern in der eisten offenen Behandlungszone bis auf eine durchschnittliche Flockengröße von
200 μίτι oder weniger so vornimmt, daß die Zellen der Mikroorganismen nicht zerrissen oder zerstört
werden,
h) die Sauerstoff-Konzentration in dem Gas in der zweiten geschlossenen Behandlungszone auf einen
Wert von nicht weniger als 30 Volumen-°/o und die Konzentration des im schlammhaltigen Abwasser
gelösten Sauerstoffs auf einen Wert von nicht weniger als 2 mg · 1 -' einstellt,
i) das schlammhaltige Wasser nach Behandlung in der zweiten Behandlungszone in eine dritte geschlossene
Behandlungszone überführt, wo man es mit einem Gas umwälzt, das eine Sauerstoffkonzentration
von nicht weniger als 35 Volumen-% hat, und hierdurch die am Schlamm adsorbierte BSB-Komponente
bei einer Sauerstoffkonzentration von nicht weniger als 5 mg · 1 -' oxidiert.
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Behandlung von Abwasser nach dem Belebtschlammverfahren
gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs.
Ein derartiges Verfahren ist nach der DE-PS 24 00 416 bekannt. Es wird darin die Behandlung von Abwässern
nach dem Belebtschlammverfahren unter Verwendung von mit Sauerstoff angereicherten Gasen beschrieben, in
dem die Zufuhr des Gases mit hoher Sauerstoffkonzentration über ein Düsensystem im Belüftungsbecken
erfolgt, wobei der Belebtschlamm Schergefällen von 80 bis 200 s-1 ausgesetzt wird.
Durch dieses Verfahren konnte zwar die anfallende Schlammenge verringert werden, jedoch mußten dabei
gravierende Nachteile in Kauf genommen werden. So führte die rigorose Zerkleinerung der Schlammflocken
dazu, daß sich während des Klärvorgangs die winzigen Schlammflocken nur sehr unbefriedigend im Klärbecken
absetzen. Die darüberstehende Flüssigkeit ist deshalb nicht frei von Schlamm, was dazu führt, daß sie in
erheblichem Maße die Umwelt verschmutzt, wenn sie abgelassen wird. Zudem wird die Schlammengc durch
Autoxidation im Schlamm nicht im wünschenswerten Maß vermindert, so daß eine wesentliche Aufgabe ungelöst
bzw. unbefriedigend gelöst bleibt. Die nach diesem Verfahren erhaltenen Schlammflocken wiesen außerdem
keine ausreichend große Grenzfläche zur Reaktion der gasförmigen (Sauerstoff-)Phase mit der festen
(Schlamm-)Phase auf. Zudem wurde nicht erkannt, daß der Sauerstoffbedarf in den verschiedenen Phasen der
Abwasserbehandlung unterschiedlich hoch ist und eine zu geringe Sauerstoffkonzentration in einzelnen Behandlungszonen
ebenfalls den Verfahrenserfolg in Frage stellt. Dies gilt insbesondere wiederum für den Autoxidationsvorgang,
der zu einer der Aufgabe entsprechenden Verringerung der Schlammenge führen soll.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es, beim Verfahren nach der DE-PS 24 00 416 einen weiteren Abbau der BSB-Komponente im Abwasser durch weitergehende Vergrößerung der Grenzfläche und Anpassung des Sauerstoffangebotes an den Sauerstoffbedarf zu erreichen.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es, beim Verfahren nach der DE-PS 24 00 416 einen weiteren Abbau der BSB-Komponente im Abwasser durch weitergehende Vergrößerung der Grenzfläche und Anpassung des Sauerstoffangebotes an den Sauerstoffbedarf zu erreichen.
Es wurde nämlich gefunden, daß der biologische Sauerstoffbedarf (BSB), d. h. diejenige Menge Sauerstoff,
welche von Mikroorganismen benötigt wird, um im Wasser enthaltene abbaubare Substanzen oxidativ abzubauen,
in einzelnen Verfahrensstufen unterschiedlich hoch ist. Dem ist durch ein unterschiedlich hohes Sauerstoffangebot,
d. h. eine unterschiedlich hohe Menge an in der Suspension gelöstem Sauerstoff, Rechnung zu tragen. Dies
kann entweder dadurch geschehen, daß die Grenzflächen, d. h. die Flächen, an denen die feste (Schlamm-)Phase
und die gasförmige (Sauerstoff-)Phase miteinander in Reaktion treten können, vergrößert oder die Sauerstoffkonzentration
im Syste.n, die sich bei einer Verteilung des Sauerstoffs zwischen gasförmiger und flüssiger Phase
ergibt, erhöht wird.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs, das dadurch
gekennzeichnet ist, daß man das Zerkleinern in der ersten offenen Behandlungszone bis auf eine durchschnittliche
Flockengröße von 200 μιη oder weniger so vornimmt, daß die Zellen der Mikroorganismen nicht 7.errisscn
oder zerstört werden, die Sauerstoff-Konzentration in dem Gas in der zweiten geschlossenen Behandlungs/.onc
auf einen Wert von nicht weniger als 30 Volumen-% und die Konzentration des im schlammhaltigen Abwasser |
gelösten Sauerstoffs auf einen Wert von nicht weniger als 2 mg ■ 1 -' einstellt, das schlammhaltige Wasser nach |
Behandlung in der zweiten Behandlungszone in eine dritte geschlossene Behandlungszone überführt, wo man es
mit einem Gas umwälzt, das eine Sauerstoffkonzentration von nicht weniger als 35 Volumen-% hai, und
hierdurch die am Schlamm adsorbierte BSB-Komponente bei einer Sauerstoffkonzentration von nicht weniger
als 5 mg · 1 -' oxidiert
Das Verfahren gemäß der Erfindung hat die folgenden Vorteile:
1. Die Produktion an Oberschußschlamm ist äußerst gering.
2. Flüchtige organische Stoffe werden nicht angereichert; eine Explosionsgefahr besteht nicht, und ein hoher
Bchandlungswirkungsgrad kanu aufrechterhalten werden.
3. Es ist möglich, ein Gas mit niedriger Sauerstoffkonzentration und gleichzeitig Luft zu verwenden, so daß die
Betriebskosten gering sind.
4. Bei den üblichen Verfahren ist ein mechanischer Rührer in einem geschlossenen Becken vorgesehen, so daß
die Wartung und Instandhaltung sowie Regelung des mechanischen Rührers mit großen Schwierigkeiten
verbunden sind. Gemäß der Erfindung ist kein mechanischer Rührer in den geschlossenen Behandlungszonen
vorgesehen, so daß diese Schwierigkeiten vermieden werden.
5. Die Verweilzeit des zu reinigenden Abwassers ist stark verkürzt
Im folgenden Rahmen verstehen sich die Mengenangaben in Prozent als VoL-%, falls nicht anders angegeben.
Der angegebene BSB-Wert ist stets der BSBs-Wert und bezieht sich mithin auf den in fünf Tagen benötigten
-Sauerstoff.
Als Abwasser, auf die das Verfahren gemäß der Erfindung anwendbar ist, kommen häusliche Abwasser,
gewerbliche Abwässer, Abwasser aus Viehzüchtereien usw. in Frage. 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 (b) des Verfahrens gemäß der Erfindung der Strahlmahlung
unterworfen. Die Strahlmahlung kan 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, zerrissen oder zerstört
werden. Beispielsweise kann die Strommahlung in ainem solchen Maße vorgenommen werden, daß die Flocken
des Schlammes gewöhnlich V4 bis V20, vorzugsweise etwa V5 bis Vi0 (zuweilen auch kleiner) der gewöhnlichen
Größe der Flocken (etwa 200 bis 800 μιτι) 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 stromgemahlencn
Schlamm adsorbiert.
Das Gemisch aus Abwasser und belebtem Schlamm wird dann gemäß der Erfindung mit Sauerstoff in
Berührung gebracht Dies geschieht durch Einführung eines sauerstoffhaltigen Gases in das Gemisch, wodurch
die am stromgemahlenen Schlamm adsorbierte BSB-Komponente wirksam und schnell oxydiert wird. Um den
Arbeitswirkungsgrad zu steigern, wird der Kontakt in zwei Behandlungszonen durchgeführt. Als sauerstoffhaltigcs
Gas wird ein Gas mit einer Sauerstoffkonzentration von nicht weniger als 30% verwendet. Während der
Behandlung mit Sauerstoff beträgt die Konzentration an gelöstem Sauerstoff im Gemisch aus Abwasser und
belebtem Schlamm 2 mg/1 oder mehr.
Die Sauerstoffbehandlung erfolgt in zwei getrennten geschlossenen Behandlungszonen. Dabei beträgt die
Konzentration des gelösten Sauerstoffs im Gemisch aus Abwasser und belebtem Schlamm in der ersten Zone
2 mg/1 oder mohr, was durch Verwendung eines sauerstoffhaltigen Gases mit einer Sauerstoffkonzentration von
nicht weniger als 30% erreicht wird. In der zweiten Zone wird durch Verwendung eines sauerstoffhaltigen Gases
mit einer Sauerstoffkonzentration von nicht weniger als 35% die Sauerstoffkonzentration irn Gemisch aus
Abwasser und belebtem Schlamm bei 5 mg/1 oder höher gehalten. Das in die erste Zone einzuführende sauerstoffhaltige
Gas kann von außerhalb der Anlage kommen oder aus der zweiten Zone zugeführt werden. Das in
die zweite Behandlungszone einzuführende sauerstoffhaltige Gas kommt von einem Ort außerhalb der Anlage.
In der letzten Behandlungszone wird das sauerstoffhaltige Gas umgewälzt und wiederholt in das Gemisch aus
Abwasser und belebtem Schlamm geblasen. In diesem !"all gilt die obengenannte Sauerstoffkonzentration des
saueruoffhaltigen Gases für das umgewälzte Gas. Beim Arbeiten mit Gasumwälzung hat das in die letzte
Bchandlungszone einzuführende sauerstoffhaltige Gas vorzugsweise eine Sauerstoffkonzentration von 40%
oder mehr, wobei reiner Sauerstoff verwendet werden kann. Während des Umwälzens des sauerstoffhaltigen
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 Auto-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 unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben, die ein Fließschema einer
Ausführungsform der Erfindung darstellt.
Bei dieser Ausführungsform wird die Belüftung des Abwassers in drei Behandlungszonen A, B und Cdurchgeführt.
In die erste Belüftungszone A wird das Rohwasser durch eine Leitung 2 und der aus einem Absetzbecken
34 zurückgeführte Schlamm durch eine Leitung 38 eingeführt. Das hierbei gebildete Gemisch wird belüftet. Die
erste Behandlungszone A ist ein offenes Becken, in das ein durch eine Leitung 4 und ein Gebläse 6 eingeführtes
sauerstoffhaltiges Gas kräftig durch einen Verteiler 8 zur Belüftung eingeblasen wird, wodurch gleichzeitig das
Gemisch aus Abwasser und Belebtschlamm in Bewegung versetzt wird. Dazu wird ein Saugstrahlgebläsc, eine
Vormischdüse oder eine andere geeignete Apparatur verwendet. 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 Behandlungszonc A ist es
wichtig, daß eine ausreichende Adsorption der BSB-Komponente 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 Kohiendioxyd oder flüchtigen organischen Stoffen, so daß eine Senkung des pH-Wertes des Gemisches aus Abwasser und belebtem Schlamm, Explosionsgefahr usw. vermieden werden. In die erste Bchandlungszone 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, /. B.
Da die erste Behandlungszone A offen ist und das Belüftungsgas in einem Durchgang abgeführt wird, ist es frei von angereichertem Kohiendioxyd oder flüchtigen organischen Stoffen, so daß eine Senkung des pH-Wertes des Gemisches aus Abwasser und belebtem Schlamm, Explosionsgefahr usw. vermieden werden. In die erste Bchandlungszone 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, /. B.
Luft oder Sauerstoff, zugemischt worden ist Die Verweiizeit des Gemisches aus Abwasser und belebtem
Schlamm in der ersten Behandlungszone A kann in weiten Grenzen liegen und hängt z. B. von der Menge des
rohen Abwassers, seiner Qualität, der Konzentration des Schlamms und der Menge des eingeblasenen Gases ab.
Die Verweilzeit liegt gewöhnlich im Bereich von 5 bis 60 Minuten.
Das Belebtschlammwasser fließt aus der ersten Behandlungszone A durch einen Verbindungsteil 10 in die zweite Behandlungszone B vom geschlossenen Typ, wo die Belüftung mit Umwälzung eines sauerstoffhaltigcn Gases erfolgt, das durch einen Diffusor 18 eingeblasen wird, wodurch die vom Schlamm adsorbierte BSB-Komponente oxydiert wird, während eine Ausflockung des Schlamms stattfindet. Das Gas muß möglichst langsam in einem solchen Maß eingeblasen werden, daß der gleichmäßig dispergierte Zustand des Schlamms in Belebtschlammwasser aufrechterhalten bleibt Um eine genügende Sauerstoffmenge für die Oxydation der BSB-Komponente mit fortschreitender Ausflockung des Schlamms 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 einen Verbindungsteil i2 in die zweite Behandlungszone B eingeführt wird. Wenn jedoch die Sauerstoffzufuhr ungenügend ist, kann zusätzlich ein Gas mit hoher Sauerstoffkonzentration
Das Belebtschlammwasser fließt aus der ersten Behandlungszone A durch einen Verbindungsteil 10 in die zweite Behandlungszone B vom geschlossenen Typ, wo die Belüftung mit Umwälzung eines sauerstoffhaltigcn Gases erfolgt, das durch einen Diffusor 18 eingeblasen wird, wodurch die vom Schlamm adsorbierte BSB-Komponente oxydiert wird, während eine Ausflockung des Schlamms stattfindet. Das Gas muß möglichst langsam in einem solchen Maß eingeblasen werden, daß der gleichmäßig dispergierte Zustand des Schlamms in Belebtschlammwasser aufrechterhalten bleibt Um eine genügende Sauerstoffmenge für die Oxydation der BSB-Komponente mit fortschreitender Ausflockung des Schlamms 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 einen Verbindungsteil i2 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. Es ist eine Sauerstoffkonzentration in diesem eingeblasenen Gas
von nicht weniger als 30% notwendig.
In der zweiten Behandlungszone B wird das Gas durch ein Gebläse 14, eine Leitung 16 und den Diffusor 18
eingeblasen. Während des Einblasens wird eine Gasmenge, die der gesamten Gaszufuhrmenge entspricht, durch
eine Leitung 20 nach außen abgeführt Die Verweilzeit des Belebtschlammwassers in der zweiten Behandlungs-
zone 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 einen Verbindungsleil 22 in die
dritte Behandlungszone C vom geschlossenen Typ. Ein sauerstoffhaltiges Gas wird durch einen Diffusor 30 zur
Belüftung eingeblasen, wodurch eine Ausflockung des Schlammes stattfindet und eine Autoxidation des ausgcflockten
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 Ceine höhere Konzentration an gelöstem Sauerstoff als in der zweiten Behandlung.szone
B erforderlich. Zu diesem Zweck muß die Konzentration an gelöstem Sauerstoff im Belebtschlammwasscr
bei 5 mg/1 oder höher gehalten werden. Wenn jedoch die Konzentration des gelösten Sauerstoffs zu hoch ist,
wird der Schlamm durch übermäßige Autoxidation stromgemahlen. Dies hat den Nachteil, daß eine lange Zeit
für die Klärung und das Absetzen erforderlich ist und der sirörngemahienc 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 durch anaerobe Verhältnisse im Inneren des Schlamms vermieden werden.
Zur Beschleunigung d'-τ Flockung des Schlamms in der dritten Behandlungszone Cmuß 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/I 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 eingeblasencn 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 eine Leitung 24 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 Cund durch die durch Leitung 20 ausgetragene
Menge 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 Atmosphä- 5 \
rc und Mischen des Restes mit einem Gas mit hoher Sauerstoffkonzentration, Entfernung von Kohlendioxyd aus
dein aus der zweiten Behandlungszone B ausgetragenen Gas und Mischen des erhaltenen Gases mit einem Gas
mit hoher Sauerstoffkonzentration. In der dritten Belüftungszone C wird das Gas durch Umwälzung mit Hilfe
eines Gebläses 26, einer Leitung 28 und des Diffusors 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 Cdurch eine Leiutng 32 in das Absetzbecken 34
eingeführt. Der Überstand wird aus dem Absetzbecken 34 durch eine Leitung 36 abgeleitet. Der abgesetzt;
Schlamm wird durch eine Leitung 38 und eine Pumpe 40 aus dem Absetzbecken 34 entfernt und zum größeren
Teil in die erste Behandlungszone A zurückgeführt. Eine geringe Menge Überschußschlamm wird durch eine
Leitung 42 ausgetragen.
Beim Verfahren gemäß der Erfindung werden verschiedene Regelfaktoren (Verweilzeit. einzublasende Gasmenge.
Sauerstoffkonzentration) in der nachstehend beschriebenen Weise bestimmt. Zunächst werden unter
Berücksichtigung der Wasserqualität des aufzubereitenden Rohabwassers (z. B. BSB-Wert, BSB-Komponente)
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 Menge der BSB-Komponente in der zweiten und dritten Behandlungszone, der erforderlichen
Konzentration von gelöstem Sauerstoff 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.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele nach der Erfindung werden in den folgenden Beispielen beschrieben.
Die Bewertung der mit dem vorgeschlagenen Verfahren erzielten Ergebnisse wird mit den Werten MLSS und
SVI vorgenommen. Zu ihrer Definition wird auf die Druckschriften »Operation of Wastewater Treatment
Plants«; Water Pollution Control Federation, Washington (1976), Seiten 503 und 506, sowie »Standard Methods
for the Examination of Water and Wastewater«, American Public Health Association, Washington (1976), Seite
130, Bezug genommen.
Dieses Beispiel veranschaulicht die Reinigung von städtischem Abwasser nach dem Belebtschlammverfahren
unter Verwendung eines Belüftungsbeckens im Pilot-Anlagenmaßstab (1 m χ 5 m χ 2 m).
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 (Im χ 2 m χ 2 m) (nachstehend als »zweite Kammer« bezeichnet) und der dritte Abschnitt in
geschlossener Bauweise (1 m χ 2m χ 2 m) (nachstehend als »dritte Kammer« bezeichnet) konstruiert.
Das Rohabwasser (BSB5120 mg/1, Temperatur 25° C), das durch Vorbehandlung des städtischen Abwassers in
einem Vorklärbecken erhalten worden war, wurde in einer Menge von 2,25 m3/Std. und der Rücklaufschlamm in
einer Menge von 0,75 m3/Std. in die erste Kammer eingeführt In das Gemisch aus Belebtschlamm und Abwasser
wurde Luft durch einen Verteiler in einer Menge von 40 NmVStd. 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 betrug 0,05 mg/1 und die Verweilzeit des
Gemisches in der ersten Kammer 30 Minuten. Die mikroskopische Beobachtung einer Probe des Gemisches von
Abwasser und Belebtschlamm zeigte die Anwesenheit von Protozoen, z. B. Ciiiatae und Fiageiiatae, Rolifera und
die Zerteilung des Schlamms in Flocken mit einer durchschnittlichen Größe im Bereich von etwa 10 bis 50 μπι.
Dann wurde das Gemisch von Belebtschlamm und Abwasser, dessen BSB-Wert 27 mg/1 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 der Schlamm ausflockte. Die Sauerstoffkonzentration
des umgewälzten Gases betrug 35% und die Strömungsgeschwindigkeit 8 Nm3/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 mg/1 in die dritte Kammer überführt, wo
die Belüftung durch Umwälzen von mit Sauerstoff angereicherter Luft erfolgte, die eine Sauerstoffkonzentration
von 55% hatte und der Kammer zugeführt wurde, wodurch langsame Bewegung stattfand, unter der die
Oxydation der BSB-Komponente, die Flockung des Schlamms und die Auto-Oxydation des geflockten
Schlamms erfolgten. Die Sauerstoffkonzentration des umgewälzten Gases betrug 50% und die Menge angereicherter
Luft 6 Nm3/Std. Die Konzentration des gelösten Sauerstoffs im Gemisch aus Abwasser und Belebtschlamm
wurde 53 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 von etwa 300 μΐη.
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 mg/1
zeigte, konnte 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
kg MLSS/kg BSB. Die BSB-Schlammbelastung betrug 0,20 kg BSB/kg MLSS pro Tag.
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 er<=te r.i oiiener Bauweise (1,5 m 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 rn) (nachstehend als »zweite Kammer« bezeichnet) und der dritte in geschlossener Bauweise (1,5 m χ
3 m χ 3 m) (nachstehend als »dritte Kammer« bezeichnet) konstruiert war.
Das Rohabwasser (BSB5 640 mg/1, Temperatur 280C), das durch Vorreinigung des Abwassers in einem
Vorklärbecken erhalten worden war, wurde in einer Menge von 8 nvVStd. und der Rückflußschlamm in einer
Menge von 2,7 mVStd. in die erste Kammer eingeführt. Während das Gemisch aus Abwasser und Belebt-
schlamm mit einem Rührer, der sich mit einer Drehzahl von 150 UpM drehte, gerührt wurde, wurde Luft durch
einen Verteiler in einer Menge von 6 Nm3/Std. zur Belüftung eingeblasen, wodurch der Schlamm slromgemah-Ien
und die BSB-Komponente am gemahlenen Schlamm adsorbiert 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 Schlammflockui nattcn eine durch-
schnittliche Größe von nicht mehr als etwa 50 μηι, während Protozoen, Metazoen usw., deren Größe mehr :'«
etwa 50 μπι beträgt, ohne Zerreißen oder Zerstörung ihrer Zellen lebten.
Dann wurde das Gemisch von Abwasser und Belebtschlamm, dessen BSB-Wert 80 mg/1 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 Flok-
kung des Schlamms eintraten. Die Sauerstoffkonzentration im umgewälzten Gas betrug 43% und die Gasmenge
6 NmVStd. 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 Minuten.
Dann wurde das Gemisch von Abwasser und Belebtschlamm, dessen BSB-Wert 30 mg/1 betrug und in dem die
Schlammflocken eine durchschnittliche Größe von etwa 200 μπι hatten, in die dritte Kammer überführt, wo die
Umwälzbelüftung 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 Auto-Oxydation des geflockten Schlamms erfolgten. Die Sauerstoffkonzentration im umgewälzten
Gas betrug 72% und die Gasmenge 6 NmVStd. 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 400 μπι.
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 mg/1
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 kg MLSS/kg BSB.
Dieses Beispiel veranschaulicht die Reinigung von städtischem Abwasser nach dem Belebtschlammverfahren
unter Verwendung eines Belüftungsbecken» von Pilot-Anlagengröße (1 m χ 4,5 m χ 2 m).
Das Belüftungsbecken war in drei Abschnitte unterteilt, von denen der erste in offener Bauweise (1 m χ 1 m
χ 2 m, Wassertiefe 1,5 m) (nachstehend als »erste Kammer« bezeichnet), der zweite Abschnitt in geschlossener
Bauweise (1 m χ 1,5 m χ 2 m, Wassertiefe 1,5 m) (nachstehend als »zweite Kammer« bezeichnet) und der drille
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 BSB5-Wen des
Rohabwassers aus dem städtischen Abwasser von 120 mg/1 auf 15 mg/1 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.
Vergleichsbeispiel
Bchandlungsbedingungen I.Kammer
2. Kammer
3. Kammer
1,5 Nm3/Std. Luft eingeblasen;
mechanisches Rühren bei
UpM
mechanisches Rühren bei
UpM
Q2 45% Gas eingeblasen durch
Umwälzen mit 1 NmVStd.
O2 73% Gas eingeblasen durch
Umwälzen riiit 1 Nm3/Std.
Umwälzen mit 1 NmVStd.
O2 73% Gas eingeblasen durch
Umwälzen riiit 1 Nm3/Std.
Schlammgehalt MLSS-Konzentration 5000 mg/1
Konzentration des gelösten Sauerstoffs I.Kammer
2. Kammer
3. Kammer
Zulauf von Rohabwasser Verweilzeil
Rohabwasser Behänd. Wasser
Bildung von Überschußschlamm
Flockengröße in 1. Kammer
0,5 mg/1
3 mg/i
lOmg/I
3 mg/i
lOmg/I
4,5 nWStd.
1,5 Std.
1,5 Std.
120 mg/1 15 mg/1
63
1,5 NmVStd. Luft eingeblasen
O2 45% Gas eingeblasen durch
Umwälzen mit 1 NmVStd.
O2 73% Gas eingeblasen durch
Umwälzen mit 1 Nm3/Std.
Umwälzen mit 1 NmVStd.
O2 73% Gas eingeblasen durch
Umwälzen mit 1 Nm3/Std.
5000 mg/1
1,0 mg/1
3,5 mg/1
12 mg/1
3,5 mg/1
12 mg/1
3,4 mVStd.
2 Std.
2 Std.
120 mg/1
16 mg/1
16 mg/1
78
gemäß Beispiel 3: Bildung von ca. 10 Gew.-% weniger
Überschußschlamm, bezogen auf den Ausgangs-BSB
Überschußschlamm, bezogen auf den Ausgangs-BSB
Durchschn. 40 μm Durchschn. 2ÖÖ μιτι
Beim Vergleichsversuch wurde die Umwälzung durch Belüftung durchgeführt, indem ein säüerstoffhaltiges
Gas so zugeführt wurde, daß die Sauerstoffkonzentratiönen des eingebiäseheh Gases in der zweiten und dritten
Kammer die gleichen waren wie in Beispiel 3.
Die vorstehenden Ergebnisse zeigen, daß in dem Fail, in dem der Schlamm in der Anfangsstufe der Belüftung
gemäß der Erfindung stromgemahlen wird, die Verweilzeit verkürzt und der Anfall an Überschußschlamm
verringert wird.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (1)
- Patentanspruch:
Verfahren zur Behandlung von Abwasser nach dem Belebtschlammverfahren mit folgenden Schritten:a) Einleiten des Abwassers und eines aktivierten Schlamms in eine erste offene Behandlungszone,b) Zerkleinerung des aktivierten Schlamms mitteb Strahlmahlung und Adsorption der BSB-Komponenle des Abwassers am zerkleinerten Schlamm,c) Überführung des schlammhaltigen Abwassers in eine zweite geschlossene Behandlungszone,d) Umwälzung des schlammhaltigen Abwassers mit einem sauerstoffhaltigen Gas unter Ausflockung des Schlamms und Oxidation der adsorbierten BSB-Komponente,e) Überführung des in dieser Weise behandelten schlammhaltigen Wassers in ein Absetzbecken undf) Entfernung des Überstandes aus dem Absetzbecken unter Rückführung zumindest eines Teiles des abgesetzten Schlammes in die erste offene Behandlungszone,
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