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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
zulaufende Abwasser in einem Belebungsbecken in Gegenwart von belebtem Schlamm zum
Abbau organischer Kohlenwasserstoffverbindungen und zur Aufnahme von Phosphat durch
in Belebtschlamm vorhandene Mikroorganismen aerob behandelt wird, das.Abwasser-Belebtschlamm-Gemisch
aus dem Belebungsbecken abgezogen und in einer Nachklärung zu gereinigtem, im wesentlichen
phosphatfreiem Wasser und phosphathaltigem Schlamm aufgeteilt wird, der wenigstens
teilweise als Rücklaufschlamm in das Belebungsbecken zurückgeleitet 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 phosphatarmen Schlammes'wird
von einem unteren Abschnitt der Phosphatabtrennzone als belebter Schlamm in das
Belebungs- bzw. Begasungsbecken. zurückgeleitet. Um das in die flüssige Phase des
anaeroben Schlammes freigesetzte Phosphat beschleunigt in die überstehende Flüssigkeit
zu führen, wird der anaerobe Schlamm mit einem wäßrigen Medium, das einen geringeren
Phosphatgehalt hat als der anaerobe Schlamm, in Kontakt gebracht.
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Dieses Verfahren hat jedoch den Nachteil, daß die Phosphatabtrenneinrichtung
für die langen Aufenthaltszeiten unwirtschaftlich groß ausgebildet sein muß, damit
der Schlamm genügend eingedickt werden kann. Durch das Inberührungbringen mit einem
wäßrigen Medium (Elutriation) vergrößert sich überdies der zu behandelnde Seitenstrom
in nachteiliger Weise.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, die aufgezeigten
Mängel zu beheben und somit die Phosphatabtrennung wirtschaftlicher zu gestalten.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die aerobe
Behandlung im Belebungsbecken in mindestens zwei Behandlungszonen durchgeführt wird,
daß ein Teilstrom des zulaufenden Abwassers mindestens einer weiteren Behandlungszone
zugeführ twird, daß derRücklaufschlamm vorzugsweiseder ersten Behandlungszone zugeführt
wird', daß die aerobe Behandlung von Abwasser und Rücklaufschlamm in der ersten
Behandlungszone für eine Zeitdauer durchgeführt wird, die ausreicht, daß die'Hauptmenge
des im Abwasser vorhandenen Phosphats von den Mikroorganismen aufgenommen wird,
daß ein Teilstrom des Abwasser-Belebt-
schlamm-Gemisches aus der
ersten Behandlungszone der zweiten Behandlungszone zugeführt und ein weiterer Teilstrom
einer Phosphatabtrennung unterworfen wird, daß der bei der Phosphatabtrennung anfallende
phosphatarme Schlamm zumindest teilweise der ersten Behandlungszone zugeführt und
die anfallende mit Phosphat angereicherte Flüssigkeit weiterbehandelt wird.
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Das erfindungsgemäße Verfahren ist so ausgelegt, daß in der ersten
Behandlungszone der größte Teil des im zulaufenden Abwasser vorhandenen Phosphates
von den Mikroorganismen aufgenommen wird, ohne daß dabei auf einen ausreichenden
Abbau der Kohlenwasserstoffverbindungen Wert gelegt wird.
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Dieser Abbau erfolgt erfindungsgemäß in den weiteren Behandlungszonen,
in denen in Gegenwart eines Teilstromes. des in der ersten Behandlungszone behandelten
Abwasser-Belebtschlamm-Gemisches auch das Phosphat aus dem zulaufenden Teilstrom
des Abwassers eliminiert und im Rücklaufschlamm gebunden wird.
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Ein weiterer Teilstrom des Abwasser-Belebtschlamm-Gemisches aus der
Behandlungszone wird einer Phosphatabtrennung unterworfen. Da dabei nur ein Teilstrom
behandelt wird, kann die Phosphatabtrenneinrichtung kleiner ausgebildet werden,
auch sind die Verweilzeiten kürzer, da der weniger konzentrierte Schlamm das gebundene
Phosphat schneller an die Flüssigkeit abgibt und in der Abtrennzone schneller eindickt.
Dadurch erfolgt insgesamt eineweitgehendere Phosphateliminierung in überdies wesentlich
kürzerer Zeit und mit höherem Eindickgrad.
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Erfindungsgemäß ist dabei vorgesehen, daß der Teilstrom zur Phosphatabtrennung
in einem Verweilbehälter anaerob durchmischt und anschließend in phosphatarmen Schlamm
und mit Phosphat angereicherte Flüssigkeit getrennt wird. Da das Durchmischen ohne
Luft- bzw. ohne Sauerstoffzufuhr erfolgt, wird erreicht, daß das von den Mikroorganismen
in deren Zellen eingebaute
Phosphat in die Flüssigkeit freigesetzt
und die auf diese Weise mit Phosphat angereicherte Flüssigkeit in der nachfolge#nden
Schlammabtrennung vom Schlamm getrennt wird. Dadurch wird eine noch weitgehendere
Phosphatentfernung erzielt.
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In vorteilhafter Weiterbildung des Erfindungsgedankens ist außerdem
vorgesehen, die anaerobe Durchmischung in Gegenwart eines Teiles des abgetrennten
phosphatarmen Schlammes durchzuführen. So wird der bereits anaerob eingearbeitete
bzw. eingedickte Schlamm zusammen mit dem Teilstrom aus der ersten Behandlungszone
gemischt, wodurch ein verbessertes Freisetzen von Phosphat aus den Zellen der Mikroorganismen
gewährleistet wird.
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Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Verfahrens ist vorgesehen, daß die mit Phosphat angereicherte Flüssigkeit einer
Phosphatfällung unterworfen und gegebenenfalls in das Belebungsbecken zurückgeleitet
wird.
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Die Erfindung betrifft überdies eine Vorrichtung zur Durchführung
des erfindungsgemäßen Verfahrens mit einem Zulauf zu einem Belebungsbecken und einer
dem Belebungsbecken nachgeschalteten Nachkläreinrichtung mit Schlammrückleitung,
die dadurch gekennzeichnet ist, daß das Belebungsbecken in mindestens zwei aerobe
Behandlungszonen unterteilt ist, daß der Zulauf zur ersten Behandlungszone eine
Zweigleitung zu mindestens einer weiteren Behandlungszone aufweist, daß die Schlammrückleitung
der ersten Behandlungszone verbunden ist, daß der ersten Behandlungszone über einen
Ablauf eine Phosphatabtrenneinrichtung nachgeschaltetist, daß an die Phosphatabtrenneinrichtung
ein Ablauf für die mit Phosphat angereicherte Flüssigkeit und ein Schlammablauf
angeschlossen sind und daß der Schlammablauf mit der ersten Behandlungszone verbunden
ist. Bei bestimmten Bauformen von Bele-
bungsbecken. müssen die
zwei aeroben Behandlungszonen nicht durch eine Trennwand getrennt sein.
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Die Vorrichtung ist'vorteilhaft so ausgebildet, daß der Phosphatabtrenneinrichtung
ein Rührreaktor vorgeschaltet ist und daß die Phosphatabtrenneinrichtung als Sedimentationsbecken
ausgebildet ist. Bevorzugt ist dabei der Schlammablauf über eine Zweigleitung mit
dem Rührreaktor verbunden.
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In Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist überdies der
Ablauf für die mit Phosphat angereicherte Flüssigkeit mit einer Einrichtung zur
Phosphatfällung ung. gegebenenfalls mit dem 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 Nitrifikations- und/oder Denitrifikationsverfahren
zur Anwendung kommen.
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Im folgenden sei die Erfindung anhand eines schematisch dargestellten
Ausführungsbeispiels näher erläutert.
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Gemäß der Figur besteht die dargestellte Abwasserreinigungsanlage
im wesentlichen aus einem Zulauf 1 für zu reinigendes phosphathaltiges Abwasser,
einem Belebungsbecken 2 mit Ablauf 3 zu einem nachgeschalteten Nachklärbecken 4,
an das ein Ablauf 5 für gereinigtes Abwasser und eine Schlammrückleitung 6 sowie
eine Leitung 9 für Uberschußschlamm angesch#lossen sind. In der gezeigten Darstellung
ist das Belebungsbecken gegenüber der Atmosphäre abgedeckt. Bei Verwendung von Luft
zur Begasung kann das Belebungsbecken jedoc#h auch offen ausgebildet sein. Im vorliegenden
Beispiel wird reiner Sauerstoff zur Begasung verwendet, der über eine Leitung 7
zu-
geführt und in bekannter Weise, beispielsweise über nahe dem
Beckenboden angeordnete Gasverteiler oder über Oberflächenbelüfter, eingetragen
wird. Abgas kann über eine Leitung 8 abgeblasen werden.
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~Erfindungsgemäß ist das Belebungsbecken in mehrere aerobe Behandlungszonen
unterteilt, von denen im dargestellten Beispiel jedoch der Uebersicht halber nur
zwei dargestellt sind, nämlich 2a und 2b. Der Zulauf für gereinigtes Abwasser weist
daher eine Zweigleitung 1(?,u#ie mit der zweiten Behandlungszone 2b verbunden ist.
Die Schlammrückleitung 6 ist an die erste Behandlungszone 2a angeschlossen.
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Das zu reinigende phosphathaltige Abwasser gelangt über den Zulauf
1 in die erste Behandlungszone 2a und wird dort mit dem Rücklaufschlamm aus Leitung
6 und eingetragenem Sauerstoff für eine Zeitdauer vermischt, die ausreicht, daß
die im Schlamm vorhandenen Mikroorganismen die -Hauptmenge des im Abwasser vorhandenen
Phosphates aufnehmen und überdies bereits mit dem Abbau der organischen Kohlenwasserstoffverbindungen
beginnen. Ein Teilstrom des derart behandelten Abwasser-Belebtschlamm-Gemisches
wird der zweiten Behandlungszone 2b zugeführt und dort in Gegenwart von über Zweigleitung
10 zufließenden Abwasser weiter vermischt, so daß die Mikroorganismen die organischen
Kohlenwasserstoffverbindungen im wesentlichen abbauen und außerdem das Phosphat,
das in dem zugeführten Abwasser vorhanden ist, aufnimmt. Das Abwasser-Belebtschlamm-Gemisch
wird über den Ablauf 2 aus der letzten Behandlungszone 2b und# damit aus dem Belebungsbecken
2 abgezogen und dem Nachklärbecken 4 zugeleitet, aus dem das gereinigte, im wesentlichen
phosphatfreie Wasser über Leitung 5 abgeleitet wird. Der abgesetzte phosphathaltige
Schlamm wird mindestens teilweise über die Schlammrückleitung 6 in die erste Behandlungszone
2a des Belebungsbeckens 2 zurückge-
führt und teilweise über Leitung
9 als Überschuß schlamm abgezogen.
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Der andere Teilstrom des Abwasser-Belebtschlamm-Gemisches aus der
ersten Behandlungszone 2a wird über eine Leitung 11 einer Phosphatabtrenneinrichtung
12 zugeführt, die als Sedimentationsbecken ausgebildet sein kann und der ein Rührreaktor
13 vorgechaltet ist. In dem Rührreaktor 13 wird unter anaeroben Bedingungen das
Abwasser-Belebtschlamm-Gemisch' derart vermischt, daß die Mikroorganismen das eingelagerte
Phosphat in die flüssige Phase freisetzen. In der nachfolgenden Phosphatabtrenneinrichtung
12 wird diese mit Phosphat angereicherte Flüssigkeit von dem nunmehr phosphatarmen
Schlamm getrennt und über einen Ablauf 14 aus der Phosphatabtrenneinrichtung 12
abgezogen, während der phosphatarme Schlamm über einen Schlammablauf 15 zumindest
teilweise in die erste Behandlungszone 2a des Belebungsbeckens 2 zurückgeführt wird.
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Gemäß der Erfindung besteht dabei die Möglichkeit, die mit Phosphat
angereicherte Flüssigkeit aus dem Ablauf 14 in einer Einrichtung 16 zur Phosphatfällung
weiterzubehandein und über eine Leitung 17, die an die Einrichtung 16 zur Phosphatfällung
angeschlossen ist, zum Belebungsbecken 2, bei Bedarf über eine Vorkläreinrichtung,
zurückzuführen.
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Nach einer weiteren bevorzugten Ausgestaltungsform kann außerdem ein
Teil des phosphatarmen Schlammes über eine an den Schlammablauf 15 angeschlossene'Zweigleitung
18 dem Teilstrom des Abwasser-Belebtschlamm-Gemisches in Ablauf 1'1 zugemischt und
in dem Rührreaktor 1-3 anaerob vermischt werden, wodurch die Mikroorganismen das
eingelagerte Phosphat noch schneller freisetzen. Die letzte Verfahrensführung kann
deshalb mit Vorteil bei höherem Phosphatgehalt im zu reinigenden Abwasser Anwendung
finden.