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Verfahren und Vorrichtung zur biologischen
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Reinigung von phosphathaltigem Abwasser Die Erfindung betrifft ein
Verfahren zur biologischen Reinigung von phosphathaltigem Abwasser, bei dem das
Abwasser in einem Belebungsbecken in Gegenwart vonbelebtem Schlamm zum Abbau organischer
Kohlenwasserstoffverbindungen und zur Aufnahme von Phosphat durch im Belebtschlamm
vorhandene Mikroorganismen begast wird, das Abwasser-Belebtschlamm-Gemisch aus dem
Belebungsbecken abgezogen und in einer Nachklärung zu gereinigtem, im wesentlichen
phosphat freiem Wasser und phosphathaltigem Schlamm aufgeteilt wird, sowie eine
Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
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Ein derartiges Verfahren zum Abtrennen von Phosphaten aus Abwasser
wird beispielsweise in der US-PS 4 141 822 beschrieben. Dabei wird bei diesem bekannten
Verfahren der mit Phosphat angereicherte Schlamm einer Phosphatabtrennung zugeleitet
und zum Absetzen gebracht. Mindestens ein Teil des abgesetzten Schlammes wird unter
anaeroben Bedingungen für eine Zeitdauer gehalten, die ausreicht, um Phosphat in
die flüssige Phase des abgesetzten Schlammes freizusetzen, die dann in die überstehende
Flüssigkeit aufsteigt und eine mit Phosphat angereicherte Flüssigkeit
bildet.
Mindestens ein Teil des abgesetzten und eingedickten pho#sphatarmen Schlammes wird
von einem unteren Abschnitt der Phosphatabtrennzone als belebter Schlamm in das
Belebungs-bzw. Begasungsbecken zurückgeleitet. Um das in die Flüssigkeit des anaeroben
Schlammes freigesetzte Phosphat beschleunigt in die-überstehende Flüssigkeit zu
üb#erführen, wird der anaerobe Schlamm mit einem wäßrigen, einen geringeren Phosphatgehalt
als der anaerobe Schlamm aufweisenden Medium in Kontakt gebracht.
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Dieses Verfahren hat jedoch den Nachteil, daß der gesamte Belebtschlamm
durch Nachklärung vom Ablauf getrennt und dann der abgetrennte Schlamm ganz oder
bevorzugt ein Teilstrom davon der anaeroben Phosphatabtrennung unterworfen wird
und daß somit die Nachkläreinrichtung durch diesen anaerob zu behandelnden Teilstrom,
insbesondere hinsichtlich der hydraulischen Beschickung und der Schlammvolumenbeiastung,
mitbelastet wird. Zudem muß bei dem bekannten Verfahren die Phosphatabtrennzone
für lange Aufenthaltszeiten bemessen sein, damit der Schlamm noch genügend eindicken
kann, was sich in erheblichen Investitionskosten bemerkbar macht.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, die aufgezeigten
Mängel zu beseitigen und damit die Phosphatabtrennung wirtschaftlich günstiger auszugestalten.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß -ein Teilstrom
des aus dem Belebungsbecken ablaufenden Abwasser-Belebtschlamm-Gemisches abgezweigt
und einer anaeroben Phosphatabtrennung unterworfen und daß der dabei anfallende
phosphatarme Schlamm mindestens teilweise in das Belebungsbecken zurückgeführt und
die mit Phosphat angereicherte Flüssigkeit weiterbehandelt wird.
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Aus dem Abwasser wird demnach allein durch Phosphatabtrennung aus
einem Teilstrom des Abwasser-Belebtschlamm-Gemisches
das vorhandene
Phosphat im wesentlichen eliminiert. Diese Verfahrensweise. bietet den Vorteil,
daß die Nachkläreinr richtung verkleinert ausgebildet werden kann, dadurc#h daß
nicht mehr der gesamte Belebungsbeckenablauf nachgeklärt werden muß. Damit verbunden
sind auch Energieeinsparungen, wie beispielsweise für die Beschickung. Darüber hinaus
kann aber auch eine kleinere Phosphatabtrenneinrichtung verwendet werden, da der
Uebergang von Phosphat aus dem Schlamm in das größere Volumen der Wasserphase sowie
auch die Trennung der Wasserphase vom Schlamm schneller vor sich gehen als dies
bei dem schon stark eingedickten Bodenschlamm des Nachklärbeckens der Fall wäre.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des, erfindungsgemaßen Verfahrens
ist vorgesehen, daß die mit Phosphat angereicherte Flüssigkeit einer Phosphatfällung
zugeführt und anschließend vorteilhaft in das Belebungsbecken zurückgeführt wird.
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In Weiterbildung des Erfindungsgedankens wird außerdem vorgeschlagen,
den Teilstrom vor der Phosphatabtrennung einer Durchmischung in einem Verweilbehälter
zu unterwerfen.
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Da das Durchmischen ohne Luft- bzw. Sauerstoffzufuhr erfolgt, wird
erreicht, daß das von den Mikroorganismen in deren Zellen eingebaute Phosphat in
Lösung geht und die auf diese Weise mit Phosphat angereicherte Flüssigkeit in der
nachfolgenden Schlammabtrennung vom Schlamm getrennt wird. Dadurch wird eine noch
weitgehendere Phosphatentfernung erzielt.
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Hierbei ist weiterhin vorgesehen, daß ein Teil des bei der Phosphatabtrennung
anfallenden phosphatarmen Schlammes dem Teilstrom aus dem Belebungsbeckenablauf
zugeführt und mit diesem vor der Phosphatabtrennung vermischt wird. So wird der
bereits anaerob eingearbeitete Schlamm zusammen mit dem Teilstrom des Belebungsbeckenablaufs
gemischt, wo-
durch ein verbessertes Freisetzen von. Phosphat aus
den Zellen der Mikroorganismen gewährleistet wird.
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Die Erfindung betrifft überdies eine Vorrichtung zur Durchführung
des erfindungsgemäßen Verfahrens mit einem Belebungsbecken und eine-r diesem über
einen Ablauf nachgeschalteten Nachkläreinrichtung mit Schlammrücklauflei#tung zum
Belebungsbecken, die dadurch gekennzeichnet ist, daß an den, Ablauf des Belebungsbeckens
über eine Zweigleitung ein Phosphatabtrenneinrichtung mit Schlammrücklauf zum Belebungsbecken
und Ablauf für die mit Phosphat angereicherte Flüssigkeit angeschlossen ist.
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Dabei ist bevorzugt in dem Ablauf für die mit Phosphat angereicherte
Flüssigkeit eine Einrichtung zur Phosphatfallung vorgesehen, deren Ablauf mit dem
Belebungsbecken verbunden sein kann. Nach einer bevorzugten Ausgestaltungsform ist
weiterhin der Phosphatabtrenneinrichtung ein Rührreaktor vorgeschaltet. Vorteilhaft
ist dabei der Rührreaktor über eine Zweigleit#ung mit dem Schlammrücklauf aus der
Phosphatabtrenneinrichtung zum Belebungsbecken verbunden.
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Das erfindungsgemäße Verfahren sowie die dazugehörige Vorrichtung
können bei allen Abwasserreinigungsanlagen zur Phosphatabtrennung eingesetzt werden.
Die Erfindung kann aber auch bei Nitrifikation und/oder Denitrifikation angewendet
werden, wobei die Nitrifikation im Belebungsbecken und die Denitrifikation in der
Phosphatabtrenneinrichtung bzw. im vorgeschalteten Rührreaktor vorgenommen wird.
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Im folgenden sei die Erfindung anhand eines schematisch dargestellten
Ausführungsbeispiels näher erläutert: Die dargestellte Abwasserreinigungsanlage
besteht im wesent-
lichen aus einem Zulauf 1 für zu reinigendes
Abwasser, einem Belebungsbecken 2 mit Ablauf 3 zu einem nachgeschalteten Nachklärbecken
4, an das ein Ablauf 5 für gereinigtes Abwasser und. eine Schlammrücklauf leitung
6 zum Belebungsbecken angeschlossen sind. In der gezeigten Darstellung ist das Belebungsbecken
2 gegenüber der Atmosphäre abgedeckt. Bei Verwendung von Luft zur Begasung kann
das Belebungsbecken jedoch auch offen ausgebildet sein. Im vorliegenden Beispiel
wird reiner Sauerstoff zur Begasung verwendet, der über Leitung 7 zugeführt und
in bekannter Weise beispielsweise über nahe dem Beckenboden angeordnete Gasverteile
oder über Oberflächenbelüfter eingetragen wird. Abgas kann über eine Leitung 8 abgeblasen
werden.
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Das zu reinigende phosphathaltige Abwasser gelangt über den Zulauf
1 in das Belebungsbecken und wird dort mit Rücklaufschlamm aus Leitung 6 und eingetragenem
Sauerstoff vermischt, sodaß die im Belebtschlamm vorhandenen Mikroorganismen die
organischen Kohlenwasserstoffverbindungen im wesentlichen abbauen und überdies im
Abwasser vorhandenes Phosphat aufnehmen. Das Abwasser-Belebtschlamm-Gemisch wird
über den Ablauf 3 aus dem Belebungsbecken 2 abgezogen und einem Nachklärbecken 4
zugeleitet, aus dem das gereinigte, im wesentlichen phosphatfreie Wasser über Leitung
5 abgeleitet wird. Der abgesetzte phospathaltige. Schlamm wird über die Schlammrücklaufleitung
6 wieder in das Belebungsbecken 2 zurückgeführt.
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Erfindungsgemäß ist vorgesehen, einen Teilstrom des aus dem Belebungsbecken
2 ablaufenden Abwasser-Belebtschlamm-Gemisches über eine Leitung 9 abzuziehen und
einer Phosphatabtrenneinrichtung 10 zuzuführen. In dieser Phosphatäbtrenneinrichtung
10 wird in bekannter Weise unter anaeroben!Bedingungen das Abwasser-Belebtschlamm-Gemisch
behandelt und die dabei anfallende, mit Phosphat angereicherte Flüssigkeit
über
Leitung 11 abgezogen und weiterbehandelt, beispielsweise in einer Einrichtung 12
zur Phosphatfällung und gegebenenfalls in das Belebungsbecken 2 über eine nach Bedarf
vorgeschaltete Vorklärung rückgeführt, während der phosphatarme Schlamm über Leitung
13 in das Belebungsbecken 2 zurückgeführt wird.
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Nach der Erfindung ist weiterhin die Möglichkeit (gestrichelt in der
Figur dargestellt) vorgesehen, die anaerobe Phosphatabtrennzone zweistufig, auszubilden.
Dazu wird ein Teil des Abwasser-Belebtschlamm-Gemisches über Leitung 9' einem Rührreaktor
14 zugeführt und dort ohne Luftzufuhr durchmischt.
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Dadurch wird das in den Zellen der Mikroorganismen eingelagerte Phosphat
freigesetzt und geht in die Lösung über.
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Das auf diese Weise durchmischte Abwasser-Belebtschlamm-Gemisch wird
über Leitung 15 aus dem Rührrekator 14 abgezogen und der, in diesem Fall als Schlammabtrennzone
ausgebildeten Phosphatabtrenneinrichtung 10 zugeführt und in der oben beschriebenen
Weise weiterbehandelt.
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Bei der zweistufigen Anordnung (Rührreaktor und Schlammabtrennzone)
kann überdies nach der Erfindung anaerob eingearbeiteter Schlamm aus der Phosphatabtrenneinrichtung
10 von Leitung 13 abgezweigt und über Leitung 16 in den Rührreaktor 14 rückgeführt
und mit dem Abwasser-Belebtschlamm-Gemisch vermischt werden.
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Ist ein Rührreaktor nicht vorgesehen, so kann anaerob eingearbeiteter
Schlamm in den Zulauf zur Phosphatabtrenneinrichtung über eine Leitung 17 zurückgeführt
werden.
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