DE2905371A1 - Verfahren zur biologischen behandlung von abwasser sowie eine vorrichtung zur durchfuehrung eines solchen verfahrens - Google Patents

Verfahren zur biologischen behandlung von abwasser sowie eine vorrichtung zur durchfuehrung eines solchen verfahrens

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Description

Anmelder: CHIYODA CHEMICAL ENGINEERING & CONSTRUCTION CO., LTD. 1580, Tsurumi-cho, Tsurumi-ku, Yokohama-shi, Kanagawa-Pref., Japan
Verfahren zur biologischen Behandlung von Abwasser sowie eine Vorrichtung zur Durchführung eines solchen Verfahrens
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur biologischen Behandlung von Abwasser unter Ausnutzung von an einem Träger haftenden Mikroorganismen sowie auf eine Vorrichtung zur kontinuierlichen biologischen Behandlung von Abwasser unter Ausnutzung von an einem Träger haftenden Mikroorganismen, der auf dem sich in einem Reaktor befindenden Wasser schwimmt.
Unter den Verfahren zur Behandlung von Abwasser, die Mikroorganismen ausnutzen, befindet sich das Verfahren, bei dem suspendierte Mikroorganismen eingesetzt werden und das bisher durch das Belebtschlammverfahren repräsentiert wurde, sowie das Verfahren, bei dem die Mikrooragnismen an Steinen, Platten, Kunststoffen usw. fixiert werden, auf die man beim Einsatz von Tropfkörpern, Drehscheibenfiltern usw. trifft. Es ist bekannt, daß diese Verfahren weiteste Anwendung finden. Des weiteren ist in jüngster Zeit ein Verfahren erforscht worden, bei dem feine teilchenförmige Träger verwendet werden, an die
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Mikroorganismen zur Haftung gebracht worden sind. Die hervorstechendsten Merkmale des Einsatzes eines feinen teilchenförmigen Trägers bei der biologischen Behandlung sind: (1) Die Konzentration der Mikroorganismen kann extrem hoch gewählt werden, (2) der spezifische Oberflächenbereich des Trägers wird groß, (3) als Ergebnis dessen kann die Reaktionsgeschwindigkeit pro Volumeneinheit des Reaktors so stark erhöht werden, daß der biologische Reaktor in kompakter Form konstruiert werden kann, (4) insbesondere dann, wenn die Mikroorganismenkonzentration hoch gewählt worden ist, ist es sehr leicht , die Mikroorganismen von der Flüssigkeit abzutrennen, obwohl eine solche Abtrennung bisher als schwierig angesehen worden ist.
Aus den obengenannten Gründen hat das Verfahren zur Behandlung von Abwasser unter Verwendung eines feinen teilchenförmigen Trägers, an dem die Mikroorganismen haften, Vorteile, die nicht bei den existierenden Verfahren, bei denen die Mikroorganismen entweder suspendiert oder fixiert sind, zu sehen sind. Auf der anderen Seite erfordert ein solches Verfahren zur Behandlung von Abwasser unter Einsatz eines feinen teilchenförmigen Trägers, an dem die Mikroorganismen haften, einen besonders konstruierten Apparat, um die angestrebten Effekte in vollem Umfange zu erreichen. D.h., um dafür zu sorgen, daß die biologische Behandlung die oben beschriebenen charakteristischen Merkmale zeigen kann, können die folgenden Erfordernisse erwähnt werden: (1) Der feine teilchenförmige Träger sollte eine Teilchenoberfläche haben, an der die Mikroorganismen leicht haften können, (2) die Adhäsion, Kohäsion oder die Assoziation sollte zwischen den feinen Teilchen selbst nicht auftreten, (3) das Abwasser sollte mit dem feinen teilchenförmigen Träger ohne Kanalbildung in Kontakt treten, (4) das Wachstum und das Abrutschen der Mikroorganismen, die an den Oberflächen des feinen teilchenförmigen Trägers haften, sollten im Gleichgewicht stehen, so daß die Filmstärke konstant beibehalten bleibt, (5) der feine teilchenförmige Träger,
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an dem die Mikroorganismen haften, sollte nicht von dem System überströmt werden, was durch die Erzeugung von Gasblasen hervorgerufen wird, wenn die Denitrifikation durch Anhaften von denitrif!zierenden Bakterien, die Stickstoffgas erzeugen, fortschreitet, (6) nach der aeroben mikrobiologischen Behandlung sollte der feine teilchenförmige Träger nicht aus dem System herausfließen, was durch die Belüftung mittels der Sauerstoffzufuhr hervorgerufen wird, (7) um den glatten Fortgang der Substratentfernungsreaktion sicherzustellen, sollten das Wasser und der Träger, an dem die Mikroogranismen haften, in einer mäßigen Fluidisierung gehalten werden.
Als Vorrichtung zur biologischen Behandlung unter Einsatz eines feinen teilchenförmigen Trägers, die diese Erfordernisse erfüllen kann, können folgende Vorrichtungen in Betracht gezogen werden: eine Vorrichtung mit einem Festbett aus teilchenförmigem Träger, eine Vorrichtung eines solchen Typs, bei dem ein vollständiges Mischen des teilchenförmigen Trägers erfolgt, eine Vorrichtung mit einem Fließbett eines teilchenförmigen Trägers usw. Bei grundlegenden Versuchen, die von den Erfindern der nachfolgend beschriebenen Erfindung durchgeführt wurden, wurde jedoch gefunden, daß sämtliche dieser Vorrichtungen die nachfolgenden Vorteile und Nachteile aufweisen.
Die zuerst erwähnte Vorrichtung mit einem Festbett eines teilchenförmigen Trägers verwendet Sand, Aktivkohle, Anthrazit usw. als teilchenförmigen Träger, dessen spezifisches Gewicht mehr als 1 beträgt, und erlaubt den Ablauf der mikrobiologischen Reaktion, während das Abwasser durch das Festbett aufwärts oder abwärts fließt. Der Nachteil dieser Vorrichtung wurde darin gefunden, daß das Festbett ohne weiteres durch das Wachstum der Mikroorganismen verstopft wird, da das Festbett durch einen teilchenförmigen Träger gebildet wird. Das Verstopfen führt zu einer Kanalbildung durch das Abwasser sowie zu einem erhöhten Druckabfall, so daß es gewöhnlich erforderlich wird,
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den teilchenförmigen Träger einem periodischen Waschen zu unterziehen.
Die an zweiter Stelle erwähnte Vorrichtung eines solchen Typs, bei der ein vollständiges Mischen des teilchenförmigen Trägers erfolgt, stellt eine Vorrichtung dar, die einem Belüftungsbecken, das bei einem herkömmlichen Belebtschlammverfahren eingesetzt wird, ähnlich ist, bei dem der teilchenförmige Träger in vollständig gemischtem Zustand verwendet wird. Um ein vollständiges Mischen in dem System sicherzustellen, sind Rühr- und Belüftungseinrichtungen erforderlich, so daß dadurch der Nachteil auftritt, daß insbesondere dann, wenn das spezifische Gewicht und die Konzentration des teilchenförmigen Trägers größer werden, ein extrem großer Energieaufwand zur Beibehaltung der vollständigen Mischung in dem System nötig ist. Wenn darüberhinaus der teilchenförmige Träger in einem solchen gemischten Zustand durch heftiges-Rühren suspendiert wird, wird ein Abziehen bzw. Abscheren der anhaftenden Mikroorganismen oder ein Bruch des teilchenförmigen Trägers hervorgerufen, was dazu führt, daß die oben beschriebenen charakteristischen Eigenschaften nicht auftreten, die durch das Verfahren zur Behandlung von Abwasser unter Verwendung von an einem Träger haftenden Mikroorganismen angestrebt werden. Jedoch ist das Verfahren des oben beschriebenen Typs dadurch gekennzeichnet, daß es selbst dann, wenn das Frischbzw. Rohwasser Qualitätsschwankungen wie auch eine Schwankung der Strömungsgeschwindigkeit zeigt, Wasser einer vergleichsweise stabilen Wasserqualitäi erhalten werden kann, so daß es von Vorteil ist, daß die charakteristischen Merkmale bei der Verwendung eines teilchenförmigen Trägers bis zu einem gewissen Ausmaß gezeigt werden, wenn das spezifische Gewicht und die Menge des verwendeten teilchenförmigen Trägers begrenzt sind.
Die an dritter Stelle erwähnte Vorrichtung mit einem Fließbett eines teilchenförmigen Trägers zeigt gewöhnlich eine
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vertikale längliche Form. Wenn dem eingefüllten teilchenförmigen Träger eine lineare Geschwindigkeit von mehr als der zur Fluidisierung erforderlichen Minimalgeschwindigkeit verliehen wird, dehnt sich das Bett des teilchenförmigen Trägers aus. Eine definierte Höhe des expandierten Betts wird aufrechterhalten, jedes Teilchen beginnt aufwärts und abwärts, nach links und nach rechts oder in einer Rotationsbewegung zu fließen, so daß unter solchen Bedingungen das Abwasser und die Mikroorganismen auf dem teilchenförmigen Träger in Kontakt gebracht werden. Als für in dieser Vorrichtung des Fließbett-Typs verwendete Art teilchenförmiger Träger können Aktivkohle, Sand, Anthrazit, Kunststoff usw. erwähnt werden.
Im Vergleich zu der ersten und der zweiten Vorrichtung zeigtdie Vorrichtung des Fließbett-Typs die folgenden Vorteile: da bei einer Vorrichtung dieses Typs der teilchenförmige Träger aufgrund der Tatsache, daß die lineare Geschwindigkeit des Wassers größer als die minimale Wirbelgeschwindigkeit ist, was selbst in dem besonderen Fall gilt, in dem die Vorrichtung mit einer Rühreinrichtung ausgestattet ist, ein geringerer Energieaufwand als bei einer Vorrichtung des Typs, bei dem ein vollständiges Mischen erfolgt, erforderlich ist. Zudem ist die Bewegung der Teilchen so schwach und das Wachstum der Mikroorganismen auf deren Oberfläche so rasch,
daß die Mikroorganismen darauf in hoher Konzentration getragen werden können. Des weiteren tritt im Unterschied zu der erstgenannten Vorrichtung des Festbett-Typs kein Problem des Verstopfens auf. Da die Höhe des eingefüllten Betts des teilchenförmigen Trägers ohne weiteres durch Veränderung der Wassergeschwindigkext variiert werden kann, kann auch die Konzentration der Mikroorganismen verändert werden. Zusätzlich zu dem oben Gesagten können die Mikroorganismen, die auf der Oberfläche des teilchenförmigen Trägers wachsen, davon abgezogen werden, wenn die Mikroorganismenfilme von einer nahezu definierten Stärke entweder durch die gegenseitige Kollision der Teilchen aufgrund des Fließens oder der schwachen Bewegung der Rührflügel oder dergl. gebildet worden sind.
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Auf der anderen Seite ist es bei einer Vorrichtung des herkömmlichen Fließbett-Typs bei einem Aufstrombetrieb unter Verwendung von Aktivkohle, Sand,Anthrazit, Kunststoffen usw. schwierig, die folgenden Mangel zu vermeiden. D.h., wenn z.B. eine Vorrichtung für eine aerobe Denitrifikation verwendet wird, haftet das erzeugte Stickstoffgas an den Mikroorganismen auf den Oberflächen des teilchenförmigen Trägers, so daß als Ergebnis eine Erscheinung auftritt, die zu beobachten ist, wenn ein Flotationsprozeß mit Hilfe eines Gases durchgeführt wird, so daß der teilchenförmige Träger auf dem Wasser schwimmt und aus dem System herausströmt. Diese Erscheinug tritt ohne weiteres durch die Ursachen auf, die eine heftige Gaserzeu- . gung hervorrufen, wie ein Temperaturanstieg, ein Anstieg in der Stickstoffbeladung aufgrund der Veränderung der Stickstoffkonzentration usw. In einem extremen Fall kommt es sogar vor, daß der gesamte eingefüllte teilchenförmige Träger aus dem System herausfließt.
Auch wenn die Vorrichtung zwecks aerober mikrobiologischer Behandlung verwendet wird, treten die nachfolgenden aufgefundenen Mängel auf. Bisher wurden die für aerobe Mikroorganismen erforderlichen Sauerstoffquellen auf Verfahren angewandt, bei denen feinverteilte Luftblasen dadurch gebildet werden, daß Preßluft durch Zerstäuberplatten oder -rohre treten gelassen wird, so daß der Sauerstoff wirksam in Wasser gelöst wird« Wenn jedoch die feinverteilten Luftblasen dem unteren Teil des Bettes eines teilchenförmigen Trägers zugeführt werden, führt das in dem expandierten Bett des teilchenförmigen Trägers unvermeidlich zu einem Durcheinanderwirbeln , das den teilchenförmigen Träger innerhalb des gesamten Systems dispergiert, das sich dem vollständigen Mischzustand nähert« Zur gleichen Zeit fließt auch der teilchenförmige Träger aus dem System« Obwohl das Durcheinanderwirbeln des Fließbettes von der zugeführten Luftmenge wie dem Durchmesser der Blasen abhängt, ist es unter dem praktischen Gesichtspunkt der Aufrechterhaltung des stationären Fließbettes sehr
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schwierig, Luft direkt durch das Fließbett zu führen. Daher ist in dem Fall, in dem die Vorrichtung des Fließbett-Typs zur aeroben biologischen Behandlung verwendet wird, ein solches Verfahren am ehesten bevorzugt, bei dem gelöster Sauerstoff in ausreichender Menge dem Wasser außerhalb des Systems zugeführt und das derartig behandelte Wasser in das System eingeleitet wird.
Wie es vorstehend beschrieben wurde f zeigt die herkömmliche Vorrichtung mit einem Fließbett beim Aufstrombetrieb viele Vorteile. Gleichzeitig wirft sie jedoch mehrere Probleme auf, wovon eines z.B. darin besteht, daß der teilchenförmige Träger aus dem System ausfließt, so daß dessen Anwendung bei einer aeroben biologischen Behandlung Schwierigkeiten aufwirft.
Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben in der Vergangenheit Versuche im Hinblick auf c.ie aerobe Denitrifikation und die aerobe biologische Behandlung unter Verwendung eines teilchenförmigen Materials als Träger durchgeführt, einschließlich des Einsatzes verschiedener Vorrichtungen der oben beschriebenen Art. Dabei konnten sie ein neues Verfahren finden,, bei dem teilchenförmige Träger in einem ihrer Natur sehr nahe kommenden Zustand ausgenutzt werden, im Gegensatz zu den oben beschriebenen Vorrichtungen der verschiedenen Arten.
Gegenstand der Erfindung ist demzufolge ein Verfahren zur biologischen Behandlung von Abwasser unter Ausnutzung von an einem Träger haftenden Mikroorganismen, das durch gekennzeichnet ist, daß ein teilchenformiges Material verwendet wird, das ein scheinbares spezifisches Gewicht aufweist, das kleiner als das spezifische Gewicht von Wasser ist, und das außerdem als Träger auf dem Wasser schwimmen kann, und daß Abwasser im Abstrom durch ein einen mit Mikroorganismen behafteten Träger enthaltendes Bett geleitet wird, nachdem sich die
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Mikroorganismen an dem Träger, der im wesentlichen im Wasser eines Reaktors eingetaucht schwimmt, angehaftet haben, so daß die biologische Behandlung des Abwassers durch dessen Kontakt mit den Mikroorganismen während des Durchleitens durch das Bett erfolgt und das behandelte Abwasser am unteren Teil des Bettes zurückgewonnen werden kann.
Das erfindungsgemäße biologische Behandlungsverfahren unter Verwendung eines teilchenförmigen Materials kann der Kategorie des oben beschriebenen Fließbett-Typs in einem breiteren Sinne zmp."■< -.I'lct werden. Jedoch ist das erfindungsgemäße Verfahren dadurch gekennzeichent, daß ein teilchenförmiges Material in ein System eingefüllt ist, wobei dieses teilchenförmige Material ein scheinbares spezifisches Gewicht aufweist, das kleiner als das spezifische Gewicht von Wasser ist, und das außerdem auf dem Wasser schwimmen kann, und das Abwasser im Abstrom dem oberen Teil des Bettes zugeführt wird, das durch das an die Oberfläche des Wassers aufsteigende teilchenförmige Material gebildet wird, und wobei das Bett des teilchenförmigen Trägers in eine Wirbelschicht überführt wird, um auf diese Weise den Kontakt in einer wirksamen Weise zu bewirken. Auf den ersten Blick mag das erfindungsgemäße Verfahren in gleicher Weise wie das Fließbett-System mit Aufwärtsbetrieb angesehen werden, was lediglich umgekehrt wurde. Dennoch ist es keine Übertreibung, wenn man sagt, daß das erfindungsgemäße Verfahren extrem einzigartig und neu ist, das schlagartig sämtliche Probleme löst, die diejenigen Verfahren nicht lösen konnten, die unter Anwendung irgendeiner der vorstehend beschriebenen drei Arten von Vorrichtungen betrieben werden. Mit anderen Worten bedeutet das, daß die Träger, die merklich in Wasser untergehen und ein scheinbares spezifisches Gewicht von mehr als 1,0 haben, wie Aktivkohle, Sand, Anthrazit, Kunststoffe und dergl.,und die in einem herkömmlichen Fließbett verwendet werden, die größten Probleme aufwerfen, so daß die Erzeugung von Gasblasen, die von mikrobiologischen Reaktionen oder dem Einmischen eines gasförmigen Materials in das System durch Zu-
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fuhr von Luft oder Sauerstoff, die für die Belüftung erforderlich sind, das offensichtliche Durcheinanderwirbeln des Fließbettes wie auch das Ausströmen des teilchenförmigen Trägers aus dem System verursacht. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur biologischen Behandlung von Abwasser werden sämtliche dieser Probleme, wie später noch ausführlich beschrieben, aufgrund des Einsatzes eines leichten Trägers, der auf dem Wasser schwimmen kann, behoben.
Im folgenden soll das erfindungsgemäße Verfahren noch ausführlicher beschrieben werden.
Zunächst wird ein Reaktor in vertikaler länglicher Form mit einem teilchenförmigen Träger gefüllt, der ein scheinbares spezifisches Gewicht von weniger als 1,0 hat und darüberhinaus ohne weiteres auf Wasser schwimmen kann. Wenn Wasser in diesen Reaktor eingespeist wird, bildet der teilchenförmige Träger ein Bett, dessen Höhe von der Wasseroberfläche in Abhängigkeit von dem Volumen des eingefüllten teilchenförmigen Trägers schwankt, wobei in diesem Fall der Boden des Reaktors durch das Wasser allein besetzt ist, da der teilchenförmige Träger in den oberen Teil aufsteigt. Das zu behandelnde Abwasser wird dem Reaktor von seinem oberen Teil her zugeführt, um auf diese Weise ein Abwärtsfließen zu erreichen. Der teilchenförmige Träger zeigt verschiedene Bewegungen in Abhängigkeit von der Lineargeschwindigkeit des Wassers. D.h., wenn die Lineargeschwindigkeit niedrig ist, bewegt sich der teilchenförmige Träger nicht, d.h., er verhält sich so, als ob er in einem Festbett wäre. Wenn aber die Lineargeschwindigkeit ansteigt, dehnt sich das Bett aus dem teilchenförmigen Träger aus. Durch einen weiteren Anstieg der Linerageschwindigkeit beginnt er zu fließen bzw. zu wirbeln. In dem Falle, in dem der teilchenförmige Träger eine breite Teilchengrößenverteilung aufweist, selbst wenn Wasser bei einer definierten Lineargeschwindigkeit eingebracht wird, wird beobachtet, daß er in dem Reaktor in einem solchen Zustand vorliegt, daß ein Festbett in dem oberen Teil gebildet
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wird, ein expandiertes Bett in dem mittleren Teil aufgebaut wird und ein deutliches Fließbett im unteren Teil entsteht.
Wenn die Rezirkulation des Wassers in dem Reaktor während etwa 2 Wochen nach Impfen des Abwassers mit Bakterienkeimen durchgeführt wird, wird gefunden, daß die Mikroorganismen an der Oberfläche des teilchenförmigen Trägers haften und darauf wachsen. Da die Mikroorganismen ein scheinbares spezifisches Gewicht von grob nahe 1 haben, wenn sie auf dem teilchenförmigen Träger haften, wird das scheinbare spezifische Gewicht des Trägers mehr oder weniger größer, so daß eine allgemeine Tendenz gefunden wurde, daß die Lineargeschwindigkeit, die zur Einleitung der Fluidisierung erforderlich ist, kleiner wird. Wenn daher die Strömungsgeschwindigkeit des eingespeisten Abwassers konstant gehalten wird, steigt die Höhe des Fließbettes allmählich an. Aus diesem Grunde ist es zweckmäßig, die Höhe des Fließbettes bei einem konstanten Wert zu halten, wenn sich der Betrieb einmal in einem Beharrungszustand befindet, so daß die Menge an gebundenen Mikroorganismen konstant bleiben kann. Zum Absetzen der Mikroorganismen von dem teilchenförmigen Träger wird der Reaktor mit einer Einrichtung, wie einem Rührer usw.,. ausgestattet, der auf das Fließbett eine Schubkraft ausüben kann. Eine derartige Einrichtung ist besonders wirksam, da sie den Träger durch Absetzen von überschüssigen Mikroorganismen rückfließen lassen kann, da der teilchenförmige Träger, an dem die überschüssigen Mikroorganismen haften, zum Absetzen herunterkommt, oder sie kann ein Aneinanderhaften des Trägers verhindern und auch die Flotation des durch die Reaktion gebildeten Gases beschleunigen.
Bei der anaeroben Denitrifikation steigt der Nitratstickstoff in Form kleiner Blasen durch das Fließbett auf, da er in dem Abwasser in den Zustand des Stickstoffgases überführt wird. Bei einem herkömmlichen Verfahren, das mit einem Aufwärtsstrom betrieben wird, unterstützt das Aufsteigen dieser Stick-
stoffgasblasen die Flotation des teilchenförmigen Trägers, erhöht die Menge an aus dem System ausfließendem teilchenförmigem Träger, die von dem zu behandelnden Abwasser begleitet wird, so daß die Entfernung dieser Gasblasen mit Problemen verbunden ist. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren begünstigt jedoch der Aufstieg dieser Stickstoffgasblasen die Bildung des Fließbettes im Gegensatz dazu,da sie dem teilchenförmigen Träger durch das Anhaften an diesem Auftrieb verleihen, wenn er durch den Abstrom hineingestoßen wird. Auch bei der aeroben biologischen Behandlung erfüllen die Gasblasen, entweder als Ergebnis des vorausgehenden Lösens von Sauerstoff in dem Abwasser oder des Einleitens eines Sauerstoff enthaltenden Gases oder von im allgemeinen Luft in das Fließbett vom unteren Teil während der Reaktion, die gleiche Funktion wie die Stickstoffgasblasen bei der anaeroben Denitrifikation. Entsprechend dem erfindungsgemäßen Verfahren führen daher die Gasblasen, die bei dem her käuflichen Prozeß Schwierigkeiten verursachen, zu einem extrem erstrebenswerten Effekt. Des weiteren haben die Luftblasen bei der aeroben biologischen Behandlung in der Tat eine bemerkenswert starke Scherwirkung bzw. Schubwirkung auf die an dem teilchenförmigen Träger haftenden Mikroorganismenfilme. Durch diese Schereinwirkung werden jedoch die Mikroorganismenfilme nicht vollständig abgezogen. Es wird im allgemeinen angenommen, daß zur Erreichung zufriedenstellender Ergebnisse mit Mikroorganismenfilmen eine Stärke von 400 bis 500 μ ausreicht. Im Hinblick auf die Tatsache, daß bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ein Überschuß an Mikroorganismenfilmen durch die Einwirkung einer Scherkraft abgenommen werden kann, so daß der teilchenförmige Träger immer einen definierten Auftrieb ohne Anstieg des spezifischen Gewichts haben kann, ist in höchstem Maße eine Einregulierung der Stärke der Mikroorganismenfilme in dem obengenannten Bereich zweckmäßig.
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Das Verfahren zum Einspeisen des Abwassers in den erfindungsgemäßen Mikroorganismenreaktor ist nicht entscheidend. Jedoch ist es zweckmäßig,wenn das Abwasser auf die Oberfläche des strömenden Betts des teilchenförmigen Trägers tropft, so daß der Reaktor gewöhnlich über ein Verteilungsrohr mit einer Anzafhl von öffnungen über der Oberfläche des Trägers versehen ist und das Abwasser der Oberfläche des Trägers gleichmäßig zugeführt wird. Der Abzug des behandelten Abwassers erfolgt unterhalb des Bettes des teilchenförmigen Trägers. In der Praxis wird jedoch das behandelte Abwasser einmal durch ein Steigrohr oder dergl., das sich bis zum Niveau der oberen Oberfläche des Trägers hin erstreckt, abgezogen.
Wenn von einer großen Menge an teilchenförmigen! Träger Gebrauch gemacht wird, dessen Bett entsprechend dem erfindungsgemäßen Verfahren hoch wird, ist es zweckmäßig, Einrichtungen, wie einen Rührer usw., zu installieren, der eine Scherkraft auszuüben imstande ist, um so zu verhindern, daß die Teilchen sich aneinander binden, oder für die Blasen einen Durchgangsweg aufrechtzuerhalten.
Der bei der Erfindung eingesetzte teilchenförmige Träger stellt Teilchen eines scheinbaren spezifischen Gewichts von weniger als 1,0, vorzugsweise weniger als 0,9, dar. Dabei sind solche Teilchen geeignet, die selbst in Wasser kein Wasser absorbieren. Im allgemeinen werden Teilchen verwendet, die aus natürlichen Materialien, wie Holz, Steinen usw., oder künstlichen Materialien, wie geschäumten Kunststoffen, Tischtennisbällen oder ähnlich hohlen Körpern bestehen. Unter diesen Materialien ist die Verwendung von billigen und leichten Steinen im Hinblick auf die Wirtschaftlichkeit dieses Ausgangmaterials besonders zweckmäßig. Unter den Materialien, die nunmehr als geschäumte leichte Baumaterialien in Verwendung sind, finden sich Teilchen von mehreren Mikron bis mehreren zehn Millimetern, die auf Wasser schwimmen können. Dabei handelt es sich um solche Teilchen, die als geschäumtes
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leichtes Produkt erhalten werden, wenn an glasartigen Komponenten reichhaltige Steine mit einem Gehalt an Siliciumdioxid, Aluminiumtrioxid, Natrium, Kalium usw., wie sie z.B. durch Obsidian, Liparit, Pechstein, Schiefer usw. repräsentiert werden, pulverisiert und dann solange calciniert werden, bis die Feuchtigkeit vergast ist. Diese Aggregate, die kein Wasser absorbieren, sind in höchstem Maße als Träger bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens bevorzugt. Neben den obengenannten Materialien können auch künstliche Materialien, die durch geschäumte Kunststoffteilchen mit geschlossenen Poren repräsentiert werden, ebenfalls als teilchenförmiger Träger bei der Erfindung zum Einsatz kommen. Die Kunststoffteilchen, die einer künstlichen Behandlung zugänglich sind, sind geeignet, um Teilchen gleichförmiger Größe zu. liefern, so daß sie die besten Materialien darstellen, um den Betrieb über eine längere Zeitdauer stabil durchzuführen. Allgemein ausgedrückt., ist es jedoch nicht zweckmäßig, daß kommerziell erhältliche Kunststoffe, deren Oberfläche glatt ist, so wie sie sind verwendet werden. Das liegt daran, daß die Mikroorganismen, die an einer solchen glatten Oberfläche von Kunststoffen haften, stark dazu neigen, sich davon abzusetzen, so daß sie da nicht verwendet werden können, wo eine Reibung zwischen den Teilchen, wie bei dem erfindungsgemäßen Verfahren, auftritt. Wenn daher Kunststoffe verwendet werden, ist es zweckmäßig, sie für das Anhaften von Mikroorganismen durch (1) Aufschäumen zur Ausbildung einer zerklüfteten bzw. zerknitterten Oberfläche, (2) durch Behandlung der Oberfläche der Kunststoffteilchen zur Ausbildung einer aufgerauhten Oberfläche, (3) durch Verbinden von Teilchen aus einem natürlichen, anorganischen, geschäumten, leichten Material mit geschmolzenem Kunststoff usw., geeignet zu machen. Um geschäumte Kunststoffteilchen mit zerknitterter Oberfläche herzustellen, wird zuerst ein Schaumbildner zu dejm Rohmaterial des Kunststoffs gegeben. Nachdem die erhaltene Mischung durch Strangpressen usw. geformt worden ist, wird das geformte Produkt mittels einer
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Schnittmaschine auf die Teilchengröße zurechtgeschnitten. Wenn das Rohmaterial im geschmolzenen Zustand innerhalb der Verformungsmaschine aus derselben extrudiert wird, wird es gekühlt und unter Schäumen verfestigt, wodurch unzählige geschlossene Poren im Inneren der Kunststoffteilchen eingeschlossen werden. Die oberfläche sieht jedoch wie ein Krater eines Vulkans, der durch Vertiefungen zerklüftet ist, aus. Des weiteren wird etwas einer Kunststoff-Faser Ähnliches ebenfalls auf Teilender Oberfläche gebildet.
Wenn es gewünscht wird, etwas anorganisches Material an dem Kunststoffmaterial zu binden, werden feine Teilchen des anorganischen Materials zu dem Rohmaterial aus Kunststoff mit einem Gehalt an Schaumbildner, einem Weichmacher usw. gegeben und die erhaltene Mischung durch Strangpressen, Spritzguß usw. in Teilchen der vorbestimmten Größe oder Stäbe , die mittels einer Schnittmaschine zu der Teilchengröße geschnitten werden, überführt. Bei der Herstellung von Teilchen mit kleinem spezifischem Gewicht werden Teilchen von geschäumtem leichtem Material, wie z.B. "Shirasu-Ballons" verwendet, wobei es sich um hohle Mikro-Glaskügelchen handelt, die von einer Art vulkanischer Asche, die "Shirasu" genannt wird, hergestellt werden. IM jedoch das spezifische Gewicht dem Wert von 1,0 zu nähern, wird ein Material mit einem großen spezifischen Gewicht, wie z.B. Teilchen des Calciumcarbonate, eingesetzt. Da bei diesen Methoden das Kunststoffmaterial als Bindemittel der anorganischen Teilchen verwendet werden kann, können auf wirtschaftlichem Wege billige, flotierbare Teilchen erhalten werden. Des weiteren tritt bei den Teilchen des natürlich, vorkommenden, anorganischen, geschäumten leichten Materials manchmal ein Sinken in Wasser auf, was darauf zurückgeht, daß das Wasser darin eindringt. Aufgrund der Bindung und der Oberflächenbeschichtung des anorganischen Materials mit dem Kunststoffmaterial kann diese Erscheinung des Absinkens verhindert werden. Die Teilchen in Form leichter Steinchen, wie Bimsstein,der in vulkanischen Regionen verteilt vorkommt,
sind ebenfalls, selbst ohne künstliche Behandlung, verwendbar. Jedoch werden solche Teilchen, die geschlossene Poren aufweisen, wegen der lange dauernden Flotation gegenüber solchen bevorzugt, die offene Poren enthalten.
Die anaerobe und aerobe biologische Behandlung bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann Stickstoff, BSB und CSB, die im Abwasser enthalten sind, in äußerst wirksamer Weise sowie auch mit hoher Reaktionsgeschwindigkext entfernen. Als Vorrichtung eignet sich in dem Fall, in dem die Konzentration des oben beschriebenen Substrats bis zu mehreren 10 ppm reicht, jeder beliebige Einweg-Typ, um die angestrebte Konzentration des Substrats zu erreichen. Aber in dem Fall, in dem ein Abwasser mit einer Substratkonzentration von mehreren hindert bis mehreren tausend ppm zu behandeln ist, ist es ebenfalls möglich, ein Verfahren zu wählen, bei dem der Anteil des zu behandelnden Abwassers so lange in Zirkulation gehalten wird, bis die Substratkonze^rtration auf ein sauberes Niveau herabgesetzt ist. Das Zirkulationsverfahren ist nicht entscheidend, so daß entweder die äußere Zirkulation mittels einer Pumpe usw. oder die innere Zirkulation mittels eines Saugrohrs, das in die Vorrichtung eingebaut ist, durchgeführt werden kann.
Nach den obigen Ausführungen ist es offensichtlich, daß entsprechend der Erfindung die Konzentration wie auch die Reaktionsgeschwindigkext, mit der die Mikroorganismen arbeiten, extrem hoch gehalten werden kennen, indem die Mikroorganismen an einem teilchenförmigen Träger zur Haftung gebracht werden, wodurch es möglich wird, die Größe der herkömmlichen Vorrichtung zur biologischen -Behandlung auf ein Minimum herabzusetzen. Das Problem des Verstopfens, das auf die Verwendung eines teilchenförmigen Trägers zurückgeht, kann gelöst werden, so daß das Verfahren sowohl für anaerobe als auch aerobe Fälle anwendbar ist. Der teilchenförmige Träger fließt nicht aus dem System heraus, selbst nicht aufgrund von Gaserzeugung,
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die auf die mikrobiologische Reaktion oder die direkte Zufuhr von Luft oder Sauerstoff zurückgeht, so daß mit einem Schlag die größten Mangel, die bei den existierenden Verfahrenstechniken auftreten, behoben werden.
Im Ergebnis ist zur Erfindung zusammenfassend festzuhalten, daß sie sich mit der biologischen Behandlung von Abwasser unter Verwendung eines auf Wasser flotierbaren Trägers befaßt, insbesondere mit einem neuen Verfahren zur Behandlung von Abwasser unter Ausnutzung eines Fließbetts, das durch Zufuhr von Abwasser bei einem Abstrombetrieb entsteht. Dabei ist das erfindüngsgemäße Verfahren, wie bereits gesagt, sowohl für eine anaerobe als auch aerobe biologische Behandlung geeignet. Ein gutes Beispiel für die anaerobe biologische Behandlung stellt ein Verfahren dar, bei dem Nitrat- oder Nitritstickstoff, der den Stickstoffverbindungen zuzuordnen ist, von denen man gegenwärtig annimmt, daß sie die Ursache der Eutrophierung von Flüssen, Seen und Meeren usw. darstellen, mit denitrifizierenden Bakterien unter anaeroben Bedingungen behandelt wird, um in Form von Stickstoffgas freigesetzt zu werden. Ein typischers Merkmal der aeroben Behandlung in der Praxis ist die Ausnutzung der Tätigkeit aerober Bakterien, die organische Substanzen in Abwässern verschiedenster Herkunft, z.B. häusliches und industrielles Abwasser usw. , oxidieren.
Die Erfindung soll nun noch näher anhand der Figuren 1 bis erläutert werden.
Die Fig. 1 stellt eine Ausgestaltung der Vorrichtung zur anaeroben denitrifizierenden Behandlung und die Fig. 2 eine Ausgestaltung der Vorrichtung für die aerobe BSB-Behandlung dar.
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ZO
Nach der Fig. 1 wird Rohwasser über die Leitung 1 gleichmäßig in die Vorrichtung 5 zur anaeroben denitrifizierenden Behandlung über das Verteilungsrohr 4 mittels der Zuführungspumpe für das Rohwasser rieseln gelassen. Gewöhnlich wird Methanol durch die Leitung 3 auf dem Wege zu dem Verteilungsrohr 4 in einer Menge zugegeben, die etwa der dreifachenMenge des Nitratstickstoffs, der in dem Rohwasser enthalten ist, entspricht. Innerhalb der Vorrichtung 5 werden Teilchen aus geschäumtem leichtem Aufbaumaterial eines spezifischen Gewichts von weniger als 1,0 in Flotation gehalten, wobei die Vorrichtung 5 zu etwa 2/3 ihres vollständigen Volumens mit diesen Teilchen gefüllt ist. Das Abwasser wird durch Einregelung der Strömungsgeschwindigkeit auf einem solchen Wege zugeführt, so daß das Volumen des teilchenförmigen Trägers üblicherweise etwa 4/5 des Volumens der Vorrichtung 5 ausmacht. Nachdem das Abwasser mit den Mikroorganismen in Kontakt gebracht worden ist, wird es aus dem unteren Teil der Vorrichtung 5 über die Leitung 7 abgezogen und über das Abzugsrohr 8 abgeführt.
Nach der Fig. 2 wird ebenfalls in ähnlicher Weise über die Leitung 1 Rohwasser gleichmäßig in eine Vorrichtung 5 zur aero^· ben BSB-Behandlung in Form der Säule 12 über das Verteilungsrohr 4 mittels der Zuführungspumpe 2 für das Rohwasser einrieseln gelassen. Die Behandlungssäule 12 bzw. die Behandlungsvorrichtung für die aerobe BSB-Behandlung ist in ihrem Zentrum mit einem Saugrohr 9 versehen. Zwischen dem Saugrohr 9 und der äußeren Säule des Behandlungsapparates wird der teilchenförmige Träger aus "Shirasu-Ballons" in einem auf dem Wasser flotierenden Zustand gefüllt. Die Vorrichtung wird ebenfalls mit einem Zerstäuber 11 unterhalb des Saugrohrs 9 versehen und Druckluft, die über das Rohr 10 mittels eines Luftkompressors 13 eingeführt wird, über den Zerstäuber 11 in Form von feinen Blasen freigesetzt. Diese Blasen lösen sich in Wasser, während sie durch das Saugrohr 9 aufsteigen,und stellen den für die Behandlung mit aeroben Bakterien erforderlichen Sauerstoff bereit. Als Ergebnis dessen stellt sich
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innerhalb des Saugrohres 9 ein nach oben verlaufender Strom des Wassers ein, das zusammen mit dem gelösten Sauerstoff in das eingefüllte Bett 6 des teilchenförmigen Trägers fließt, worin ein Abstrom vorliegt, der mit den Mikroorganismen des teilchenförmigen Trägers in Kontakt tritt. Innerhalb der Vorrichtung wird eine derartige Wasserzirkulation wiederholt. Das behandelte Wasser wird von der Leitung 7 im unteren Teil der Vorrichtung abgezogen und über das Abzugsrohr 8 ablaufen gelassen.
Diejenigen Teilchen des eingefüllten Materials, die aufgrund des übermäßigen Anhaftens von Mikroorganismen auf den Boden absinken, setzen diesen Überschuß an Mikroorganismen ab, während sie durch das Saugrohr 9 aufsteigen.
Wenn des weiteren eine mit einem Saugrohr 9 versehene Vorrichtung bei der anaeroben Behandlung eingesetzt wird, kann entweder das in dem oberen Raum in dem abgeschlossenen Behandlungsbehälter 12 bzw. in der Behandlungssäule 12 gesammelte Gas zwecks WMerverwendung durch den Zerstäuber 11 in Zirkulation gehalten werden. Oder ein Aufwärtsstrom kann eingestellt werden, der innerhalb des Saugrohres 9 durch Installierung z.B. eines Rührflügels und dergl» (innerhalb des Saugrohres 9)ausgebildet wird. Die mit einem Überschuß an Mikroorganismen behafteten Teilchen steigen durch das Saugrohr 9 und verlieren diesen Überschuß an Mikroorganismen aufgrund der von dem Rührflügel ausgeübten Scher- bzw. Schubkräfte.
Das zu behandelnde Wasser, das durch das Saugrohr 9 aufsteigt, kann gleichmäßig durch die Verwendung eines in den Fig. 3, 4 und 5 dargestellten Verteilers verteilt werden.
Die Fig. 3 gibt einen Verteiler des Rinnentyps wieder, der im allgemeinen weiteste Verwendung findet, wenn er an dem oberen Teil des Saugrohrs 9 montiert ist. Wie die einzelnen Rinnen aneinandergefügt werden, ist nicht entscheidend, so .daß eine radiale Struktur, Gitterstruktur oder jede beliebige
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andere Struktur geeignet ist, soweit sie das Wasser gleichmäßig verteilen kann.
Die Fig. 4 gibt eine Kombination eines Saugrohres 9 mit einem Verteiler in Form einer kreisförmigen perforierten Platte, die mit zylindrischen Rohren versehen ist, wieder. In den Figuren ist der Durchmesser der genannten verwendeten zylindrischen Rohre groß genug, so daß keine Verstopfungen durch den teilchenförmigen Träger wie durch den abgesetzten Schlamm auftreten. Vorzugsweise ist er größer als 3 mm.
Auch die Fig. 5 stellt einen Verteiler mit Mehrfachstruktur am oberen Ende des Saugrohres 9 mit Öffnungen der Rohrverzweigungen, die gleichmäßig über die obere Oberfläche des Reaktors verteilt sind, dar.
Nachfolgend werden zur weiteren Erläuterung der Erfindung, ohne als eine Beschränkung Vorstanden zu werden, einige Beispiele angegeben .
Beispiel 1
Denitrifikation von Nitratstickstoff in niedrige Konzentrationen enthaltendem Abwasser
Unter Verwendung der in der Fig. 1 dargestellten Vorrichtung wurde die BSB- und die Nitrifikations-Behandlung von sanitärem Abwasser durchgeführt, wobei das den Nitratstickstoff enthaltende Abwasser der anaeroben Denitrifikation unterworfen und der Nitratstickstoff in die Atmosphäre in Form von Stickstoffgas abgeführt wurde, wobei die nachfolgend gezeigten Ergebnisse erhalten wurden. Die hauptsächlichen Kennzeichen der verwendeten Vorrichtung und die allgemeinen Merkmale des Abwassers finden sich nachfolgend:
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atr -
Vorrichtung zur anaeroben Denitrifikation:
hergestellt aus Polyvinylchlorid,
7,62 cm Durchmesser und 3,0 m Höhe
(3in χ 3,01^) ;
Volumen: etwa 19 1;
teilchenförmiger Träger:
geschäumtes leichtes Aufbaumaterial
(Perlit);
durchschnittlicher Durchmesser: 2' mm ;
Füllvolumen: 13 1; Schüttgewicht: 0,3 g/ml;
Art des Abwassers:
einer aeroben Behandlung zu unterwerfendes sanitäres Abwasser;
Nitratstickstoff-Konzentration
in dem eingespeisten Wasser: 20 bis 50 ppm;
Zirkulation des zu behandelnden Wassers: nicht durchgeführt.
Die Strömungsgeschwindigkeit des Wassers wurde mit etwa 60 l/h gewählt. Die Lineargeschwindigkeit des Wassers in der Vorrichtung lag bei etwa 10 m/h. Diese Lineargeschwindigkeit garantierte ein schwaches Fluidisieren des teilchenförmigen Trägers. Etwa 5 % des eingefüllten teilchenförmigen Trägers setztensich wegen des Durchdringens mit Wasser und des Anhaftens von
Mikroorganismen nieder, so daß diese aus dem System abgezogen wurden. Die verbliebenen flotierten Trägerpartikel wurden
in dem Versuch verwendet.
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ΖΨ
Zusätzlich wurde als Wasserstoffdonator für die Denitrifikation Methanol dem Rohwasser in einer Menge zugefügt, die dreimal soviel betrug wie die Nitratstickstoffkonzentration.
Das Ergebnis wird in der Tabelle 1 gezeigt.
Tabelle 1
Rohwasser
behandeltes Wasser
Temperatur unter
atmo sphärischen
Bedingungen (0C)		 pH NO3-N
(ppm)		 NO2-N
(ppm)		 PH NO3-N
(ppm)		 NO2-N
(ppm)		 ,3
30 7,6 51 9,2 <1
29 7,7 47 2,3 8,8 <1 <1 ,3
28 7,6 45 2,3 8,8 <1 <0
28 8,5 48 2,2 9,2 <1 <1 ,3
23 7,7 22 <0,3 8,9 <1 <0
26 7,2 42 7 9,6 <1 <1
9,3 40 16 9,1 <1 <0
Beispiel 2
Denitrifikation von Nitratstickstoff in hohe Konzentrationen enthaltendem Abwasser
Unter Verwendung der gleichen Vorrichtung und des gleichen teilchenförmigen Trägers wie im Beispiel 1 wurde die Verfahrensweise des Beispiels 1 mit der Ausnahme wiederholt, daß der Anteil des zu behandelnden Wassers in Zirkulation gehalten, wurde.
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Art des Abwassers:
künstliches Abwasser mit einer hohen Konzentration an Nitratstickstoff;
Nitratstickstoffkonzentration in dem zugeführten Wasser:
000 ppm, 2 000 ppm;
Zirkulation des zu behandelnden
Wassers: durchgeführt.
Die Ergebnisse werden in der Tabelle 2 gezeigt.
Tabelle
Versuch Eohwasser Einlaß der zu behandeln- Zirkula- Zufuhr- Zirku-
NO3-N (ppm)
Vorrichtung* des Wasser
NO3-N
(ppm)
NO3N
(ppm)
tionsge- geschwin- lationsschwindig-digkeit verhältkeit des des Roh- nis Wassers wassers (l/h) (l/h)
2000
1000
13,3 1,1 50,3 0,35 144
17,6 1,2 Il 0,48 113
24,1 1,2 " 0,61 83
30,9 1,3 Il 0,77 65
37,4 : 2,3 Il 0,86 59
45,5 2,5 11 0,88 57
47,2 2,5 Il 1,12 45
47,2 2,3 Il 2,36 21
* Einlaß der Vorrichtung: Eine Mischung des Rohwassers und des unter Behandlung in Zirkulation stehenden Wassers wird über diesen Einlaß der Vorrichtung eingespeist.
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- a-3" -
Der obige Versuch wurde bei einer eingeregelten Wassertempe ratur von 27 bis 310C und einem pH-Wert des Rohwassers von 7,9 bis 8,0 durchgeführt.
Zusätzlich wurde Methanol als Wasserstoffdonator dem Rohwasser in einer solchen Menge zugeführt, die dreimal soviel wie der Nitratstickstoff betrug.
Beispiel 3 Aerobe Behandlung sanitären Abwassers
Unter Verwendung der in Fig. 2 gezeigten Vorrichtung wurde die BSB-Entfernung mittels aerober Bakterien bei einem sanitären Abwasser einem Experiment unterzogen.
Vorrichtung zur aeroben Behandlung:
hergestellt aus Polyvinylchlorid ;
12,70 mm Durchmesser und 2,0 m Höhe
(5in χ 2,0mH) ;
Volumen: etwa 35 1 ; ausgestattetmit einem Saugrohr;
Saugrohr: 5 cm Durchmesser und 1,7 m Höhe;
teilchenförmiger Träger:
"Shirasu-Ballons"; durchschnittlicher Durchmesser: etwa 0,3 mm; eingefülltes Volumen: etwa 20 1;
Schüttgewicht: 0,2 g/ml;
Art des Abwassers:
als Rohwasser wurde sani-
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.. - 2805371
tares Abwasser, das in einer biologischen Klärgrube behandelt worden ist, verwendet;
BSB des Abwassers: gezeigt in Tabelle 3;
Zirkulation des zu Innenzirkulation durch das
behandelnden Wassers: Saugrohr mittels Belüftung
Die Ergebnisse werden in der Tabelle 3 gezeigt.
BSB
(ppm)		 Wassertempe
ratur
(0C)		 Tabelle 3 zu behandelndes Wasser pH Ausmaß der Ent
fernung des BSB
(%)
74 15 BSB
(ppm)		 7,8 89,2
Rohwasser 96 15 pH 8 7,8 88,5
Strömungs
geschwindig
keit
(l/h)		 86 15 7,6 11 7,9 89,5
10 114 16 7,9 9 7,9 81,5
96 16 7,9 21 7,8 . 86,5
76 16,5 8,0 13 7,7 85,5
20 74 17 7,4 11 7,9 85,1
74 17 7,6 11 7,7 83,8
100 16 8,2 12 7,8 77,0
30 68 16,5 7,6 23 8,1 77,9
72 16 8,1 15 7,6 81,9
72 16 8,3 13 7,4 83,3
40 90 17 7,6 12 — 81,1
6,9 17
—
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2305371
Beispiel 4 Aerobe Behandlung von sanitärem Abwasser
Unter Verwendung der in Fig. 2 gezeigten Vorrichtung, die mit einem Verteiler entsprechend der Fig. 3 an dem oberen Ende des Saugrohres versehen war, wurde die BSB-Entfernung mittels aerober Bakterien in einem sanitären Abwasser einem Versuch unterzogen. Die Verfahrensweise bei diesem Versuch und die erhaltenen Ergebnisse werden nachfolgend gezeigt.
Vorrichtung zur aeroben Behandlung:
teilchenförmiger Träger:
hergestellt aus Polyvinylchlorid ;
15,7 cm Durchmesser und 1,7m Höhe ;
Volumen: etwa 30 1 ; Saugrohr: 5 cm Durchmesser und 1,5m Höhe
(der Verteiler, der am oberen Ende des Saugrohrs angeordnet war, bestand aus vier rinnenförmig ausgestalteten Armen, die sich in vier Richtungen ausdehnten) ;
geschäumtes Polypropylen (mit zerknitterter Oberfläche) ;
säulenförmige Form: 3 mm Durchmesser und 3 mm Länge;
spezifisches Gewicht: 0,7 g/ml ;
ausgefülltes Volumen: 10 1;
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Art des Abwassers:
BSB des Abwassers:
als Rohwasser wurde sanitäres Abwasser, das in einer biologischen Klärgrube behandelt wurde, verwendet;
gezeigt in Tabelle 4 ;
Zirkulation des zu behandelnden Wassers:
die innere Zirkulation wurde in einer solchen Weise vorgenommen, daß das Abwasser, das durch das Saugrohr mittels Belüftung aufstieg, auf der Oberfläche des Wassers mittels eines Verteilers verteilt wurde und es so zwischen dem Saugrohr und der äußeren Säule der Behandlungsvorrichtung abströmen könnte.
Die Ergebnisse werden in der Tabelle 4 gezeigt.
Bei dem vorliegenden Beispiel, bei dem von einem geschäumten Polypropylen als geschäumtes Kunststoffmaterial Gebrauch gemacht wurde, trat nicht die Erscheinung auf, daß sich der Träger aufgrund des Eindringens von Wasser und des Anhaftens von Mikroorganismen absetzte, wie es im Falle des Perlits im Beispiel 1 der Fall war. Als Ergebnis dessen konnten sämtliche geschäumten Polypropylenteilchen in wirksamer Weise in der Vorrichtung ausgenutzt werden.
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Tabelle 4
Rohwasser 55 Wasser
tempera
tur
(0C)		 pH zu behandelndes
Wasser		 pH Ausmaß der Ent
fernung des BSB
Strömungs
geschwin
digkeit BSB
(l/h) (ppm)		 85 19 8,0 BSB
(ppm)		 7,8 (%)
3,5 137 22 7,9 4 6,7 93
Il 95 20 7,8 10 7,2 88
7,0 100 17 7,9 9 7,7 93
Il 176 19 7,9 12 8,1 87
14,7 15 7,9 18 8,1 82
Il 24 86
Beispiel 5
Denitrifikation von sanitärem Abwasser, das der Nitrifikation unterzogen wurde
Es wurde eine Vorrichtung zur Denitrifikation/ die in Fig. 1 dargestellt wird, verwendet, die mit einem Verteiler des in der Fig. 3 dargestellten Rinnentyps am oberen Ende des Saugrohres versehen war.
Durch Installierung eines Rühres innerhalb des Saugrohres wurde ein Aufwärtsstrom erzeugt. Bei dieser Behandlung war keine Belüftung wegen der anaeroben Behandlung vorgesehen.
Als teilchenförmiger Träger der Mikroorganismen wurde von geschäumten Polypropylenteilchen Gebrauch gemacht. Methanol wurde dem Rohwasser in einer solchen Menge zugeführt, die dreimal so hoch lag wie der Nitratstickstoff.
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Vorrichtung zur anaeroben Denitrifikation:
hergestellt aus Polyvinylchlorid;
15,7 cm Durchmesser und 1,7m Höhe;
Volumen: etwa 30 1; Saugrohr: 5 cm Durchmesser und 1,5m Höhe.
Der Verteiler, der am oberen Ende des Saugrohres angeordnet war, bestand aus vier rinnenförmigen Armen, die sich in vier Richtungen erstreckten. Eine Abdeckung mit einem Luftabzug wurde am oberen Teil der Vorrichtung angebracht .
teilchenformiger Träger: geschäumtes Polypropylen (mit zerknitterter Oberfläche) ;
säulenförmige Form:
1 mm Durchmesser und
2 mm Länge;
spezifisches Gewicht: 0,5 g/ml;
eingefülltes Volumen: 10 1.
Art des Abwassers: sanitäres Abwasser, das in einer biologischen Klärgrube behandelt worden war und das dann vollständig mittels aerober Behandlung nitrifiziert wurde.
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Während der Behandlung setzte sich kein Träger ab, so daß es keinen Fall gab, in dem er nicht verwendet werden konnte. Die Ergebnisse dieses Versuchs finden sich in Tabelle 5.
Tabelle 5
Rohwasser
zu behandelndes Wasser
Ausmaß der Entfernung des BSB
Strömungs
geschwin
digkeit
(l/h)		 NCL-N
(ppm)		 Wasser
tempe
ratur
(0C)		 pH NO3-N
(ppm)		 PH (%)
20 54 22 7,2 <1 8,7 >98
Il 54 20 7,4 <1 8,7 >98
40 • 51 23 6,9 <1 8,8 >98
Il 26 19 7,2 <1 9,2 >96
60 62 20 7,0 11 8,4 82
Il 61 21 6,9 12 8,8 80
Il 38 18 7,3 <1 9,0 >97
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Claims (9)

T 51 776 ; Anmelder: CHIYODA CHEMICAL ENGINEERING & CONSTRUCTION CO., LTD. 1580, Tsurumi-cho, Tsurumi-ku, Yokohama-shi, Kanagawa-Pref., Japan Patentansprüche
1. Verfahren zur biologischen Behandlung von Abwasser unter Ausnutzung von an einem Träger haftenden Mikroorganismen, dadurch gekennzeichnet , daß ein teilchenförmiges Material verwendet wird, das ein scheinbares spezifisches Gewicht aufweist, das kleiner als das spezifische Gewicht von Wasser ist, und das außerdem als Träger auf dem Wasser schwimmen kann, und daß Abwasser im Abstrom durch ein einen mit Mikroorganismen behafteten Träger enthaltendes Bett geleitet wird, nachdem sich die Mikroorganismen an dem Träger, der im wesentlichen im Wasser eines Reaktors eingetaucht schwimmt, angehaftet haben, so daß die biologische Behandlung des Abwassers durch dessen Kontakt mit den Mikroorganismen während des Durchleitens durch das Bett erfolgt und das behandelte Abwasser am unteren Teil des Bettes zurückgewonnen werden kann.
2„ Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Teil des behandelten Abwassers f der durch das Bett aus dem teilchenförmigen Träger geleitet wird, zum oberen Teil des Bettes zur erneuten Verwendung unter Zirkulation zurückgeführt wird«
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Überschuß an Mikroorganismen, die an dem Träger
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haften, durch Ausübung einer Schubkraft auf den mit Mikroorganismen behafteten Träger abgezogen wird.
4. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Mikroorganismen ggf. anaerobe Bakterien eingesetzt werden.
5. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Mikroorganismen aerobe Bakterien eingesetzt werden und ein zusätzlicher Schritt dadurch vollzogen wird, daß dem System im unteren des den Träger enthaltenden Bettes Luft oder ein Sauerstoff enthaltendes Gas zugeführt wird.
6. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger aus Kunststoffteilchen, die geschäumt wurden und deren Oberfläche des weiteren zerknittert bzw. aufgerauht worden ist, oder aus einer Mischung davon mit leichtem geschäumtem anorganischem Material besteht.
7. Vorrichtung zur kontinuierlichen biologischen Behandlung von Abwasser unter Ausnutzung von an einem Träger haftenden Mikroorganismen, der auf dem sich in einem Reaktor befindenden Wasser schwimmt, dadurch gekennzeichnet, daß der Reaktor ( 5 ) mit einer Zuführungsleitung ( 1 ) und einer Verteilungsleitung ( 4 ) für das Abwasser am oberen Teil davon und einer Abzugsleitung ( 7 ) sowie einer Rückgewinnungsleitung ( 7 ) für das behandelte Abwasser am unteren Teil davon versehen ist, wobei der Reaktor ( 5 ) die kontinuierliche biologische Behandlung des abwärts fließenden Abwassers durchführbar macht, wenn das Abwasser dem oberen Teil des Reaktors ( 5 ) über die Verteilungsleitung { 4 ) zugeführt und das behandelte Abwasser vom unteren Teil des Reaktors ( 5 ) über die Abzugsleitung ( 7 ) abgeführt wird.
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8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Reaktor ( 5 ) des weiteren in seinem Zentrum mit einem Saugrohr ( 9 ) zur Ausbildung einer doppelwandigen ringförmigen Säulenstruktur ausgestattet ist, wobei dieses Saugrohr ( 9 ) unten mit einem Zerstäuber (11) versehen ist und der ringförmige Säulenraum ( 6 ) zwischen dem Saugrohr ( 9 ) und der äußeren Säule (12) der Vorrichtung ( 5 ) mit Trägerteilchen, an denen die Mikroorganismen haften, gefüllt ist und, wenn Luft oder ein Sauerstoff enthaltendes Gas über den Zerstäuber ( 11) verteilt wird, ein Zirkulationssystem für das zu behandelnde Abwasser durch den Aufwärtsstrom des Wassers in dem Saugrohr ( 9 ) und dem Abstrom des Wassers innerhalb des ring- und säulenförmigen Raumes ( 6 ) zwischen dem Saugrohr ( 9 ) und der äußeren Säule ( 12) der Vorrichtung ( 5 ) geschaffen wird.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Saugrohr (9) an seinem oberen Ende mit einem Verteiler versehen ist.
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