DE2824446A1

DE2824446A1 - Verfahren zur nitrifikation von abwaessern mit hilfe eines tropfkoerpers

Info

Publication number: DE2824446A1
Application number: DE19782824446
Authority: DE
Inventors: Nichtnennung Beantragt
Original assignee: DAVY BAMAG GmbH
Current assignee: Bamag 6308 Butzbach De GmbH
Priority date: 1978-06-03
Filing date: 1978-06-03
Publication date: 1979-12-06
Also published as: DE2824446C2

Description

Verfahren zur Nitrifikation von Abwässern
mit Hilfe eines Tropfkörpers Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Nitrifikation von häuslichen und gewerblichen Abwässern mit Hilfe eines Tropfkörpers.
Die heute angewendeten Nitrifikations- oder allgemein Stickstoffeliminationsverfahren beruhen auf selektiven Ionenaustauschern, NH3-Desorption (Stripping), Knickpunktchlorung und der meist verbreiteten mikrobiellen Nitrifikation-Denitrifikation.
Davon ist die mikrobielle Ammonium-Nitrifikation die bisher wirtschaftlichste Methode. Durch Schaffung von stark belüfteten Zonen, gefolgt von nicht belüfteten Zonen in der Kläranlage Blumental/Wien (Matsche, N.F.: Removal of Nitrogen by Simultaneous Nitrification - Denitrification in an Activated Sludge Plant with Mannuoth Rotor Aeration. - Conf. on Nitrogen as a Water Pollutant -Aug. 1975, Copenhagen) wurde ein praktisches Beispiel für Stickstoffelimination durch Nitrifikation - Denitrifikation in einer einstufigen Belebungsanlage erstellt. Diese Entwicklung ist jedoch von der Geometrie der Belebungsbecken und des Betriebs der Belüftungsaggregate sehr abhängig.
Nitrifizierende Bakterien weisen eine relativ geringe Wachstumsrate auf. Da sie außerdem auf Abwasserinhaltsstoffe und Milieubedingungen sehr empfindlich reagieren, finden sie im Tropfkörper als einem nahezu propfdurchströmten Reaktortyp ausgeglichenere Lebensbedingungen als in einem volldurchmischten Belebtschlammbecken. Sie haften fest am Kornmaterial des Tropfkörpers und können sich ohne große Auswaschungsverluste (anders als beim Belebtschlammverfahren) anreichern. Wird ein Tropfkörper nur schwach belastet (0,15 bis 0,2 kg BSB5/m3.d), da er beispielsweise einer Belebtschlammanlage nachgeschaltet ist, so können sich nitrifizierende Bakterien entwickeln und eine weitgehende Ammoniumoxidation bewirken. Eine Ausrichtung des Tropfkörperverfahrens auf hohe Stickstoffentnahme kann durch Anordnung von hintereinandergeschalteten Einheiten erreicht werden. In England hat dieses Fließschema eine große Verbreitung gefunden (Dahlem, H.W.: Vergleichende Untersuchung der Abbauvorgänge in ein- und mehrstufigen Tropfkörpern und Belebungsanlagen - Dissertation TH Darmstadt 1977).
Doch auch bei schwach belasteten Tropfkörpern konnte in herkömmlichen Anlagen eine Abbaurate des Stickstoffs von 75 - 80 # nicht überschritten werden. Durch die geringe spezifische Oberfläche der Füllkörper (Korndurchmesser 30 - 50 mm) sind der Erhöhung der Besiedlungsfläche und somit dem Nitrifikationsvermögen Grenzen gesetzt. Die Abmessungen von für hohe Nitrifikationsraten (98 - 99 %) ausgelegten Tropfkörperanlagen würden überaus groß ausfallen.
Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, ein Nitrifikationsverfahren der eingangs bezeichneten Gattung -bereitzustellen, bei welchem der Tropfkörper trotz wirtschaftlich kleiner Abmessungen eine nahezu vollständige Nitrifikation erlaubt (Abbaurate von 95 % und größer).
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß für den Tropfkörper ein Füllkörpermaterial mit einer Größe zwischen 3 und 10 mm, vorzugsweise 3 bis 6 mm, verwendet wird, und daß der Tropfkörper in einem geschlossenen Behälter mit Luft, Wasser-Luft oder Wasser rückspülbar ausgebildet ist.
Die Verwendung von kleinem Füllkörpermaterial mit einer sehr viel größeren Oberfläche als das sonst übliche Material für konventionelle Tropfkörper führt einerseits zu größeren Besiedlungsflächen und zu einer deutlichen Erhöhung der Nitrifikationszahl bzw. der Nitrifikationsrate des Systems, andererseits führt aber die Verwendung kleiner Füllkörper leicht zur Verstopfung des Tropfkörpers durch Bildung von mikrobiellen Schleimschichten, welche die Diffusion des Sauerstoffes erschweren. Die erfindungsgemäße rückspülbare Ausbildung des Tropfkörpers erlaubt es jedoch, der Verstopfungsgefahr zuverlässig entgegenzuwirken.
Das Problem der erschwerten Diffusion, bedingt durch die Dicke der mikrobiellen Schleimschichten, die auf den Oberflächen haften, und des erhöhten Sauerstoffverbrauchs durch die Intensivierung der Nitrifikationsrate wird durch eine Zwangsbelüftung mit Ventilatoren und über die Anreicherung der Luft mit reinem Sauerstoff gelöst.
Eine kontinuierliche Messung der Sauerstoffkonzentration im Ablauf ermöglicht die Steuerung der Zugabe reinen Sauerstoffs in Anpassung an den tatsächlichen Bedarf. Damit ist eine hohe Ausnutzung des Sauerstoffs erreichbar, die zu einer wirtschaftlichen Gestaltung der Prozeßführung beiträgt.
Die erhöhte Sauerstoffeintragskapazität in den Tropfkörper und die gesteuerte Anreicherung der Luft mit reinem Sauerstoff erhöht die Nitrifikationsleistung dadurch, daß dicke Schleimschichten auch bei erschwerten Diffusionsvorgängen ausreichend mit Sauerstoff versorgt werden können. Somit kann der gesamte biologische Rasen im Tropfkörper strikt aerob gehalten werden und hierdurch optimale Bedingungen für die Nitrifikation erreicht werden. Die Forderung nach voller Aerobie unterscheidet den Nitrifikationstropfkörper,bei dem nur unter strikt aeroben Bedingungen die biologischen Nitrifikationsprozesse (chemolitho-autotrophe Mikroorganismen) durchzuführen sind vom konventionellen Tropfkörper, bei dem die BSB-Reduktion mit Hilfe heterotropher Mikroorganismen unter nicht strikt aeroben Bedingungen (aerob-anaerob) erfolgen kann.
Eine Zurückhaltung der im Abwasser suspendierten Stoffe, die mit dem Zulauf eingetragen werden, kann vorteilhaft durch entsprechende Wahl des Füllkörpermaterials vermieden werden.
Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung werden nachfolgend anhand der Verfahrensschemata für zwei Ausführungsbeispiele darstellenden Zeichnungen näher erläutert. Darin zeigt: Fig. 1 einen abwärts durchströmten rückspülbaren Tropfkörper und Fig. 2 einen aufwärts durchströmten rückspülbaren Tropfkörper.
Zunächst wird auf Fig. 1 Bezug genommen. Das Füllkörpermaterial 1 ist in einem geschlossenen Reaktorraum eingebracht. Der Tropfkörper wird über die Zulaufleitung 2 beschickt und über eine Einrichtung 12 verteilt. Ober Leitung 3 wird das durchgesetzte Wasser abgeführt.
Die Rezirkulation des Gases erfolgt mit Ventilatoren oder Kompressoren 7 und über die Rohrleitungen 6. Mit einem Sauerstoff-Meß- und Steuergerät 10 wird die 02-Konzentration im Ablauf gemessen. In Abhängigkeit von dem vorgegebenen Sauerstoffsollwert im Ablauf wird Ventil 14 betätigt und über die Leitung 11 reiner Sauerstoff in das Gassystem des Tropfkörpers zugeführt. Zum Druckausgleich und als Gasauslaß dient Ventil 13.
Ober das pH-Meß- und Regelgerät 9 wird der pH-Wert im Ablauf ständig gemessen. Niedere pH-Werte, die die Nitrifikation negativ beeinflussen, werden mit der Zugabe von Lauge über die Leitung 8 automatisch korrigiert.
Durch Leitung 4 wird das Rückspülwasser zugeführt und nach Durchströmen des Tropfkörperbodens 16 sowie des Füllkörpermaterials 1 über die Leitung zurückgeführt.
Die Zugabe der Luft für eine Wasser-Luft-Rückspülung erfolgt über die Kompressoren 7. Eine Rezirkulation des Ablaufs kann über Leitung 5 erfolgen.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 ist das Füllkörpermaterial 1 ebenfalls in einem geschlossenen Reaktorraum eingebracht. Der Tropfkörper wird über die Zulaufleitung 2 beschickt und mit Filterboden 16 verteilt.
Über eine Oberlaufrinne 17 wird der Ablauf in Leitung 3 abgeführt. Die Rezirkulation des Gases erfolgt mit Kompressoren 7 und über die Rohrleitungen 6.
Das Gas wird unter dem Filterboden 16 des Tropfkörpers mit einem Gasverteilungssystem (z.B. Belüftungskerzen oder gelochte Rohre) eingetragen. Mit einem Sauerstoff-Meß- und Steuergerät 10 wird die 02 Konzentration im Ablauf gemessen. In Abhängigkeit von dem vorgegebenen Sauerstoffsollwert im Ablauf wird Ventil 14 betätigt und über die Leitung 11 reiner Sauerstoff in das Gassystem des Tropfkörpers zugeführt. Zum Druckausgleich und als Gasauslaß dient Ventil 13. Über das pH-Meß- und Regelgerät 9 wird der pH-Wert im Ablauf ständig gemessen. Niedere pH-Werte, die die Nitrifikation negativ beeinflussen, werden mit der Zugabe von Lauge über die Leitung 8 automatisch korrigiert.
Durch Leitung 4 wird das Rückspülwasser zugeführt und nach Durchströmen des Tropfkörperbodens 16 sowie des Füllkörpermaterials 1 über die Leitung 15 in die Kläranlage zurückgeführt.
Die Zugabe der Luft für eine Wasser-Luft-Rückspülung erfolgt über die Kompressoren 7. Die Luftzuführung erfolgt über den Verteiler 18.
Eine Rezirkulation des Ablaufs kann über die Leitung 5 erfolgen.

Claims

Patentansprüche Verfahren zur Nitrifikation von häuslichen und industriellen Abwässern mit Hilfe eines Tropfkörpers, dadurch gekennzeichnet, daß für den Tropfkörper ein Füllkörpermaterial mit einer Größe zwischen 3 und 10 mm, vorzugsweise 3 bis 6 mm, verwendet wird, und daß der Tropfkörper in einem geschlossenen Behälter mit Luft, Wasser-Luft oder Wasser rückspülbar ausgebildet ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Füllkörpermaterialien mit hoher spezifischer Oberfläche verwendet werden.
3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Zurückhaltung der mit dem Zulauf eingetragenen suspendierten Stoffe durch entsprechende Wahl des Füllkörpermaterials vermeidet.
4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß man das Nitrifikationsvermögen des Tropfkörpers durch Erhöhung der Sauerstoffeintragskapazität durch Anreicherung der Luft mit reinem Sauerstoff intensiviert.
5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß man den Sauerstoffeintrag mit Hilfe einer Sauerstoffmessung im Ablauf an den tatsächlich im Tropfkörper verbrauchten Sauerstoff anpaßt.
6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der gesamte biologische Rasen im Tropfkörper aerob gehalten wird.