DE3543432A1

DE3543432A1 - PLANT FOR THE BIOLOGICAL TREATMENT OF WASTEWATER

Info

Publication number: DE3543432A1
Application number: DE19853543432
Authority: DE
Inventors: Peter Dipl Ing Kunz
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 1985-12-09
Filing date: 1985-12-09
Publication date: 1987-06-11
Also published as: EP0265442A1; WO1987003574A1; AU6840387A

Abstract

To purify waste water a process is proposed in which, in addition to physical pre-clarification (5) with the formation of a biological primary sludge, a biological pre-treatment (8) is envisaged in which conversion of the material is controlled in order to adjust the loading in the following treatment stages. The sludge accruing in the biological pre-treatment is separated by filters (23) from the waste water and fed to the primary sludge. As a result of the biological pre-treatment, suspended inorganic and organic matter is removed from the waste water, as well as easily convertible and dissolved organic compounds, so that they do not overload the subsequent processing stages. By controlling the conversion of material it is possible to vary in a specific manner the loading of the subsquent processing stages, for example to hold it constant irrespective of the inflow conditions in the pre-clarification stage. If a biological post-treatment is effected, it is possible to adjust the balance of nutrients in the post-clarification stage by controlling the conversion of material in the pre-clarification stage.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anlage für die bio logische Aufbereitung von Abwasser mit Rechen, Sandfang, mechanischer Vorklärung, biologischer Stufe und Nach klärung.The invention relates to a plant for the bio logical treatment of waste water with rakes, sand traps, mechanical pre-treatment, biological stage and after clarification.

Die biologische Aufbereitung von Abwasser hat sich in den letzten Jahren immer mehr durchgesetzt, wobei vor allem das Belebtschlammverfahren, aber auch Tropfkörper-, Scheibentauchkörper- und Teichanlagen eingesetzt werden.The biological treatment of wastewater has changed in recent years more and more prevalent, being before all the activated sludge process, but also trickling filter, Disk immersion and pond systems are used.

Das Belebtschlammverfahren basiert auf dem Prinzip eines vollständig durchmischten Reaktors, in dem den Destruenten (Mikroorganismen, die die gelöste organische Substanz in körpereigene Substanz umwandeln und sich dabei ver mehren, größer werden und physikalischen Absetzvorgän gen zugänglich werden) optimale Bedingungen im Hinblick auf Nährstoffangebot und Sauerstoffversorgung geboten werden soll. Innerhalb der Gruppe der Belebtschlammver fahren lassen sich mehrere Verfahrensvarianten zusam menfassen, die sich jedoch alle an dem obigen Prinzip ausrichten, wobei noch zu berücksichtigen ist, daß in folge der kurzen Aufenthaltszeiten des Abwassers im Vergleich zur Generationszeit der Destruenten mehr Bio masse aus dem Reaktor ausgetragen wird, als neugebildet werden kann, so daß ein Teil des im nachgeschalteten Nachklärbecken abgesetzten Belebtschlamms als sogenannter Impf- oder Rücklaufschlamm in die Belebungsstufe zurück geführt werden muß.The activated sludge process is based on the principle of one completely mixed reactor in which the destructor (Microorganisms that are the dissolved organic matter convert into the body's own substance and ver increase, grow and physical weaning conditions) optimal conditions with regard on nutrient supply and oxygen supply shall be. Within the group of activated sludge Several process variants can be run together grasp, but all based on the above principle align, taking into account that in follow the short residence times of the waste water in the Compared to the generation time of the destructors more organic mass is discharged from the reactor as newly formed can be, so that part of the downstream Secondary settling tanks of activated sludge as so-called Vaccine or return sludge back to the activation level must be performed.

Während beim Belebtschlammverfahren der für die Atmung der Destruenten benötigte Sauerstoff direkt oder durch Umwälzen des Wasserkörpers im Belebungsbecken eingetragen und der Kontakt zwischen Destruenten und Nährstoffen (Abwasserinhaltsstoffen) hergestellt wird, wird das mechanisch gereinigte Abwasser beim Tropfkörperverfahren über einen Drehsprenger auf der Oberfläche verrieselt, von wo es über das Tropfkörperfüllmaterial versickert, wobei die auf der Oberfläche des Füllmaterials sitzenden Destruenten die Abwasserinhaltsstoffe herausfiltern. In Verlauf des Fließweges des Abwassers durch den Tropfkörper finden unterschiedliche, sich gegenseitig bedingende biologische Vorgänge (Freßkette, Nitrifikation) statt, die über die Beschickungswassermenge (Verdünnung mit gereinigtem Abwasser) in weiten Grenzen beeinflußt wer den können.While the activated sludge process is for breathing the destructor needed oxygen directly or through Circulation of the water body entered in the aeration tank and the contact between destructors and nutrients (Waste water constituents) is produced, that will mechanically cleaned wastewater in the trickling filter process sprinkled on the surface using a rotary sprinkler, from where it seeps over the trickling filter fill material, the ones sitting on the surface of the filling material Destructively filter out the waste water constituents. In Course of the flow path of the waste water through the trickling filter find different, mutually dependent biological processes (feeding chain, nitrification) take place, about the amount of feed water (dilution with purified wastewater) who is influenced within wide limits that can.

Bei Scheibentauchkörperverfahren werden die auf den Scheiben aufsitzenden Destruenten ins mechanisch vor gereinigte Abwasser eingetaucht; dabei nehmen sie die gelösten organischen Abwasserinhaltsstoffe auf und ver sorgen sich beim Auftauchen mit Luftsauerstoff. Sobald der Mikroorganismen-Bewuchs beim Tropfkörper-, wie auch beim Scheibentauchkörperverfahren eine bestimmte Dicke erreicht hat, wird er aufgrund anaerober Zer setzungsvorgänge, und der hydraulischen Beanspruchung mit dem Abwasserstrom mitgerissen und aufgrund seines Gewichtes einer Schwerkraftabtrennung zugänglich.In the case of disc immersion processes, these are based on the Discs of destructor mechanically in front cleaned wastewater immersed; they take the dissolved organic wastewater ingredients and ver are concerned when they emerge with atmospheric oxygen. As soon as the microorganism fouling in the trickling filter, such as also a specific one with the disc immersion method Has reached thickness, it becomes due to anaerobic Zer settlement processes, and the hydraulic stress entrained with the wastewater flow and due to its Weight of a gravity separation accessible.

Die überwiegende Zahl der kommunalen Kläranlagen wird neben Rechen- und Sandfanganlage mit einer Vorklärung zur Abtrennung absetzbarer Stoffe betrieben. Die Vor klärung - meist ein rechteckiges, längsgestrecktes, vor-Kopf-beschicktes Becken mit vor-Kopf-liegendem Schlammsammeltrog und Schlammfördereinrichtung in den Trog - basiert auf dem Prinzip der Schwerkraftabtrennung, wobei das charakteristische Merkmal, das die Teilchen entnahme bestimmt, die Sinkgeschwindigkeit der einzelnen Partikel ist. Die Sinkgeschwindigkeit der einzelnen Par tikel ist abhängig von einer Vielzahl von Parametern wie der Dichte, der Form der Teilchen, der Temperatur und der Viskosität des Abwassers u. dgl., so daß es nur empirisch möglich ist, den Bezug zwischen der Aufent haltszeit des Abwassers im Absetzbecken und der Abschei deleistung anzugeben. Bei einer Verlängerung der Aufent haltszeit des Abwassers in der Vorklärung über 2 Stunden hinaus findet nur eine minimale Erhöhung der Absetz leistung statt, während ein erhöhter Abwasserzufluß z.B. bei Regenwasserzufluß zu einer erheblichen Verkürzung der Aufenthaltszeit und damit zu einer geringeren Entnahme führt.The majority of municipal wastewater treatment plants in addition to rake and sand trap system with a preliminary clarification operated for the separation of settable substances. The before clarification - usually a rectangular, elongated, head-fed pool with head-lying Sludge collection trough and sludge conveyor in the Trough - based on the principle of gravity separation, being the characteristic feature that the particles removal determines the rate of descent of the individual Particle is. The sink rate of each par Item depends on a variety of parameters like the density, the shape of the particles, the temperature and the viscosity of the waste water u. Like. So that it only it is empirically possible to establish the relationship between the stay holding time of the wastewater in the settling tank and the separator to specify performance. If the stay is extended wastewater holding time in the primary clarifier over 2 hours furthermore there is only a minimal increase in weaning performance instead of an increased wastewater inflow e.g. a significant reduction in the inflow of rainwater the length of stay and therefore a shorter one Removal leads.

In der Regel handelt es sich bei den heute in Betrieb be findlichen mechanisch-biologischen Kläranlagen um soge nannte einstufige Anlagen, die - ob mit oder ohne Vor klärung - aus einer einzigen biologischen Stufe bestehen, wobei die biologische Stufe aus einem oder mehreren Mi schungsbecken bzw. Festbettreaktoren und einem oder meh reren Nachklär(Absetz-) becken besteht. Als einstufig wird auch bezeichnet, wenn mehrere Belebungsbecken oder Scheibentauchkörper nicht nur parallel, sondern auch hin tereinander (Kaskade) angeordnet sind, sofern keine Zwi schenklärung stattfindet, so daß z. B. Kläranlagen mit einer vorgeschalteten Denitrifikationsstufe als einstu fige Verfahren zu bezeichnen sind.As a rule, these are in operation today sensitive mechanical-biological treatment plants around so-called called single-stage systems that - whether with or without front clarification - consist of a single biological stage, the biological stage consisting of one or more Mi tank or fixed bed reactors and one or more there are secondary clarifiers (sedimentation tanks). As one stage is also referred to when several aeration tanks or Disc diving body not only parallel, but also towards are arranged one behind the other (cascade), provided that no two clarification takes place, so that z. B. wastewater treatment plants with an upstream denitrification stage as a procedures are to be described.

Sobald für die einzelnen biologischen Reaktoren getrennte Schlammkreisläufe eingerichtet sind, spricht man von zwei oder mehrstufigen Reinigungsverfahren, wobei zu beachten ist, daß man unter der 3. Reinigungsstufe einer Kläranlage die Chemische Stufe - bspw. zur Phosphatelimination - ver steht. Zwei- oder mehrstufige Reinigungsverfahren können in beliebiger Reihenfolge der oben erläuterten 3 Verfahrens prinzipien "Belebungsbecken (BB) - Tropfkörper (TK) - Scheibentauchkörper (STK)" angeordnet werden. Es gibt sowohl zweistufige BB-BB und TK-TK-Anlagen als auch TK-BB- BB-TK- und BB-STK-Anlagen, um nur die häufigsten Kombi nationen anzuführen.As soon as separate sludge circuits are set up for the individual biological reactors, one speaks of two or multi-stage cleaning processes, whereby it should be noted that under the third Cleaning stage of a sewage treatment plant understands the chemical stage - e.g. for phosphate removal. Two-stage or multi-stage cleaning processes can be arranged in any order of the 3 process principles explained above "aeration tank (BB) - trickling filter (TK) - disc immersion filter (STK)". There are two-stage BB-BB and TK-TK systems as well as TK-BB-BB-TK and BB-STK systems to list only the most common combinations.

Zu den zweistufigen Verfahren wurde bislang übergegangen, wenn eine bestehende einstufige Anlage nur noch erhöhte oder stark schwankende Ablaufwerte aufwies oder wenn von vorneherein sehr hohe Reinigungsanforderungen festgelegt wurden. Man kann davon ausgehen, daß zwei- oder mehrstufi ge Anlagen gegenüber einstufigen Anlagen auch eine erhöh te Prozeßstabilität aufweisen.The two-stage process has so far been used if an existing single-stage system only increased or showed strongly fluctuating expiry values or if from very high cleaning requirements set in advance were. One can assume that two or more stages systems compared to single-stage systems also a higher te process stability.

Neben den konventionellen zweistufigen Verfahren, deren erste Stufe als Hochlastbelebungsstufe (d.h. hohes Nähr stoffangebot, bezogen auf den aktiven Biomasseanteil und geringes Schlammalter) mit einer Raumbelastung BR um 1,0 kg BSB ₅/m³×d gefahren wird, befinden sich derzeit Verfah ren in der Anwendung, die als Adsorptions-Belebungs-, Adsorption-Tropfkörper- oder Adsorptions-Teichanlagen mit einer Höchstlast-Belebungsstufe als Adsorptionsstufe mit einer Raumbelastung von bis zu 10 kg BSB ₅/m³×d be trieben werden, Die Adsorptionsstufe ist dabei als eigen ständige Belebungsstufe konzipiert, sie wurde aber auch bspw. in einem belüfteten Sandfang oder anstelle einer mechanischen Vorklärung in bestehenden Kläranlagen instal liert.In addition to the conventional two-stage process, the first stage of which is operated as a high-load revitalization stage (i.e. high nutrient supply, based on the active biomass fraction and low sludge age) with a room load BR of around 1.0 kg BOD ₅ / m ³ × d , there are currently processes in the application, which are operated as adsorption-activation, adsorption-trickling filter or adsorption-pond systems with a maximum load-activation stage as an adsorption stage with a space load of up to 10 kg BOD ₅ / m ³ × d , the adsorption stage is as independent activation stage, but it was also installed, for example, in a ventilated sand trap or instead of mechanical pre-treatment in existing sewage treatment plants.

Die aktuellen Probleme bei der Abwasserreinigung und Schlammbehandlung lassen sich wie folgt kurz zusammen fassen:The current problems with wastewater treatment and Sludge treatment can be briefly summarized as follows summarize:

- the vast majority of new or recent Time-wastewater treatment plants is very low burdened
- only a small part of the existing sewage treatment plant locations is constantly overloaded; there are, however a number of wastewater treatment plants, which at times, sometimes also depending on industrial processing suffer intermittent or sudden loads.

Problematisch sind dabei weniger die Grade der Unter respektive Überbelastung, sondern die infolge der star ren Form der betonierten Erdbecken und der gewählten, häufig weit überdimensionierten Aggregate fehlenden An passungsmöglichkeiten an die jeweiligen Betriebszustände, die zudem auch noch von tageszeitlichen, wöchentlichen und jahreszeitlichen Schwankungen gekennzeichnet sind.The degrees of the sub are less problematic respectively overload, but the result of the star the shape of the concrete basin and the chosen often oversized aggregates are missing options for adapting to the respective operating conditions, which also from daily, weekly and seasonal fluctuations.

Weiterhin sind die bisher in den kommunalen Kläranlagen angewendeten Verfahrensweisen - u.a. auch aufgrund der auf der Vermischung der Abwasserinhaltsstoffe basierenden Prinzipien - nur in weiten Grenzen beeinflußbar. In der Regel sind die Reaktionen außerordentlich träge: einer seits wegen der insgesamt großen Volumina und des ver gleichsweise geringen Biomassegehalts (Verdünnung), an dererseits wegen der jeweiligen Reaktionsrate der gerade vorhandenen Biomasse bzw. der Adaptationszeit.Furthermore, they are in the municipal sewage treatment plants applied procedures - i.a. also due to the the mixing of the wastewater ingredients Principles - can only be influenced within wide limits. In the As a rule, the reactions are extremely sluggish: one partly because of the overall large volumes and the ver equally low biomass content (dilution) on the other hand because of the respective reaction rate of the straight existing biomass or the adaptation time.

Aufgabe der Erfindung ist es, bestehende überlastete Kläranlagen, bestehende unterausgelastete Kläranlagen, bestehende Kläranlagen mit unbefriedigenden Reinigungs leistungen und neu zu bauende Kläranlagen mit einfachen Mitteln so zu verbessern, daß hohe Reinigungsleistungen erreicht werden können bzw. so zu optimieren, daß in der vorhandenen Bausubstanz und durch geschickte Ausnutzung der festinstallierten Einrichtungen ein kostenminimaler Betrieb möglich ist. The object of the invention is to overload existing Wastewater treatment plants, existing underutilized wastewater treatment plants, existing sewage treatment plants with unsatisfactory cleaning services and new sewage treatment plants with simple Means to improve that high cleaning performance can be achieved or optimized so that in the existing building fabric and by skillful exploitation of the permanently installed facilities a minimum cost Operation is possible.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zwischen mechanischer Vorklärung und biologischer Stufe zur Erhöhung bzw. Steuerung der Vorklärung ein Biofilter angeordnet ist, das als hochbelastete erste biologische Stufe betrieben wird und die nachfolgende biologische Stufe als schwachbelastete Stufe arbeitet.This object is achieved in that between mechanical pre-treatment and biological stage a biofilter to increase or control the primary clarification is arranged, which as a highly loaded first biological Stage is operated and the subsequent biological Level works as a weakly loaded level.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.Further advantageous embodiments of the invention are described in the subclaims.

Grundgedanke der Erfindung ist die Intensivierung der Vor klärung. Unter einer intensivierten Vorklärung wird dabei ein Verfahren verstanden, das auf eher mechanisch-physi kalischem Wege die weitestgehende Entnahme ungelöster Ab wasserinhaltsstoffe ermöglicht und dabei eine weitestge hende Entlastung der nachfolgenden biologischen Stufe(n) von Feststoffen bewirkt.The basic idea of the invention is the intensification of the front clarification. Under an intensified preliminary clarification understood a process based on more mechanical-physical the greatest possible removal of unresolved waste enables water ingredients and thereby a wide range relieving the subsequent biological step (s) caused by solids.

Da die herkömmliche Vorklärung nach dem Prinzip der physi kalischen Schwerkraftabtrennung nur statisch funktioniert und die Absetzleistung mit zunehmender Aufenthaltszeit exponentiell abnimmt, weil Schwebestoffe kaum zurückge halten werden, wird erfindungsgemäß das Abwasser gefiltert. Diese Filterung kann auch zur Unterstützung der Vorklär wirkung bei Vorflotationsanlagen eingesetzt werden. Das Filter der Wahl ist ein Biofilter, das nach Möglichkeit unmittelbar im vorhandenen Vorklärbecken eingebaut wird und zwar in einer Weise, daß das gesamte Abwasser das Filter passieren muß. Alternativ zum Einbau des Filters im Vorklärbecken oder bei Kläranlagen ohne Vorklärbecken ist auch ein separater Einbau einer Filteranlage möglich. Das Filter wird günstig als Scheibentauchkörper oder als Trommelfilter ausgelegt, wobei Drehmoment und Eintauch tiefe zur Steuerung der Entnahmeleistung variabel gehalten werden. Zur Schichtdickenbegrenzung werden Abstreifer mit variablem Abstand zur Scheibe vorgesehen. Since the conventional pre-clarification on the principle of physi calic gravity separation only works statically and the weaning benefit with increasing length of stay decreases exponentially because suspended matter hardly returns are kept, the waste water is filtered according to the invention. This filtering can also support the clarifier effect can be used in pre-flotation plants. The The filter of choice is a biofilter, if possible is installed directly in the existing clarifier in such a way that the entire wastewater is Filter must pass. As an alternative to installing the filter in the primary clarifier or in sewage treatment plants without primary clarifier a separate installation of a filter system is also possible. The filter is cheap as a disc or as Drum filter designed, taking torque and immersion depth for controlling the extraction rate kept variable will. To limit the layer thickness, wipers are used variable distance to the disc provided.

Die Vorteile der erfindungsgemäßen Anlage liegen in einer Steuerbarkeit der Vorklärwirkung und einer grundsätzlichen Erhöhung der Eliminationsleistung ungelöster und teilweise auch gelöster organischer Verbindungen mit geringstem energetischem Aufwand.The advantages of the system according to the invention are in one Controllability of the pre-clarification effect and a basic one Increased elimination performance partially and unresolved also dissolved organic compounds with the least energetic effort.

Durch Steuerung der Vorklärleistung läßt sich auch die Art der sich einstellenden Lebensgemeinschaft (Destruenten und Konsumenten) in der nachfolgenden biologischen Stufe, ins besondere beim Belebungsverfahren gezielt beeinflussen. Gleichzeitig werden zwar immer noch in Abhängigkeit vom ankommenden Abwasser, aber insgesamt gleichmäßigere Zu laufbedingungen für die biologische Stufe geschaffen, weil das Filter, wenn es als Biofilter betrieben wird, die Funktion einer hochbelasteten ersten biologischen Stufe übernimmt.By controlling the pre-treatment capacity, Art the emerging community (Destruenten and Consumers) in the subsequent biological stage, ins specifically influence the activation process. At the same time, depending on incoming wastewater, but overall more even running conditions for the biological stage created because the filter, if it is operated as a biofilter, the Function of a highly stressed first biological stage takes over.

Die Erhöhung der Eliminationsleistung ungelöster Abwasser inhaltsstoffe und die teilweise Entnahme leicht abbaubarer, gelöster organischer Verbindungen wirkt sich vor allem günstig auf Kläranlagen mit einerIncreasing the elimination capacity of undissolved wastewater ingredients and the partial removal of easily degradable, dissolved organic compounds mainly have an effect cheap on sewage treatment plants with a

- organically overloaded,

aber auch mit einerbut also with one

- burdened unfavorably

biologischen Stufe aus, weil die organische Belastung für die biologische Stufe um die zusätzliche Entnahmeleistung des Biofilters herabgesetzt wird, wodurch entweder die ursprüngliche organische Belastung nach Bemessung wieder hergestellt, bis hin zu einer schwachbelasteten, nitrifi zierenden Anlage, die der zweiten Stufe einer herkömmli chen zweistufigen Kläranlage entspricht, erreicht werden kann. In Abhängigkeit der aktuellen Abwasserzuflußsituation ist mit einer Entnahme an BSB ₅(biochemischer Sauerstoffbe darf in 5 Tagen) zwischen 60 und 70% mit einer nur gering fügigen Mineralisierung durch die intensivierte Vorklä rung zu rechnen. Insgesamt läßt sich nach der Lehre der Erfindung mit relativ geringem Energieaufwand rund ein Drittel mehr an sauerstoffzehrenden Abwasserinhaltsstoffen von der biologischen Stufe fernhalten (das bedeutet eine Halbierung der organischen Belastung gegenüber dem bishe rigen Betriebszustand), wobei der so erhaltene Primär schlamm aufgrund seines erhöhten Faulgaspotentials we sentlich günstiger in einem anaeroben Reaktor ausgefault werden kann. Die Netto-Energierate läßt sich damit erheb lich zugunsten einer höheren Energiedeckung bei Faulgas verstromung verschieben.biological stage, because the organic load for the biological stage is reduced by the additional removal capacity of the biofilter, which either restores the original organic load after the design, up to a low-load, nitrifying plant, which is the second stage of a conventional two-stage Wastewater treatment plant corresponds, can be achieved. Depending on the current wastewater inflow situation, a withdrawal of BOD ₅ (biochemical oxygen demand in 5 days) of between 60 and 70% with only slight mineralization due to the intensified preliminary treatment can be expected. Overall, according to the teaching of the invention, with a relatively low energy expenditure, around a third more of oxygen-consuming wastewater constituents can be kept away from the biological stage (this means halving the organic load compared to the previous operating state), the primary sludge obtained in this way being we due to its increased fermentation gas potential can be digested considerably cheaper in an anaerobic reactor. The net energy rate can thus be shifted significantly in favor of higher energy coverage for fermentation gas.

Neben den Vorteilen längerer Standzeiten von Festbettreak toren (insbesondere Tropfkörperanlagen), die durch den Einsatz der erfindungsgemäßen Anlage aus der Vermeidung einer Verschlammung und Verstopfung der Reaktoren durch die weitestgehende Entnahme ungelöster Abwasserinhalts stoffe resultieren, lassen sich gegenüber konventionellen einstufigen mechanisch-biologischen, aber auch gegenüber mehrstufigen Belebungsanlagen in erheblichem Umfang Be triebskosten dadurch einsparen, daß der verbleibende Sauerstoffbedarf des Abwassers, der im biologischen Teil der Kläranlage abzudecken bleibt, auf rund die Hälfte abgesenkt wird.In addition to the advantages of longer downtimes of fixed bed reak gates (in particular trickling filter systems), which by the Use of the system according to the invention from avoidance silting and clogging of the reactors the greatest possible removal of undissolved waste water content resulting fabrics can be compared to conventional single-stage mechanical-biological, but also opposite multi-stage activation systems to a considerable extent Be save drive costs by the fact that the remaining Waste water oxygen demand in the biological part of the sewage treatment plant remains to be covered, to around half is lowered.

Auch wenn die gesamte Bandbreite der Energieverbrauchs minimierung - insbesondere bei Konzepten, in denen die vorhandene Bausubstanz im wesentlichen belassen wird - nicht voll ausgeschöpft werden kann, resultiert infolge der Pufferwirkung der intensivierten Vorklärung eine höhere Funktionstüchtigkeit der biologischen Stufe, die sich in gleichbleibenderen Reinigungsleistungen und damit in einer insgesamt höheren Prozeßstabilität auswirkt. Auf grund der schwächeren organischen Belastung der biolo gischen Stufe insgesamt auch mit einer höheren Reini gungsleistung zu rechnen. Beides wirkt sich günstig auf die zu zahlende Abwasserabgabe aus.Even if the full range of energy consumption minimization - especially for concepts in which the existing building substance is essentially left - cannot be fully utilized, results as a result the buffering effect of the intensified preliminary clarification higher functionality of the biological stage, the themselves in more consistent cleaning performances and with that results in an overall higher process stability. On due to the weaker organic load on the biolo overall level also with a higher cleaning power to be expected. Both have a beneficial effect the wastewater tax payable.

Ein weiterer wichtiger prozeß- und betriebstechnischer Aspekt der intensivierten Vorklärung ist jene Veränder ung der Biocoenose in den Belebungsbecken, die Konsequen zen auf die Schlammenge hat. Nach HARTMANN (1983) ent stehen Belebtschlammflocken bei den herkömmlichen Belebt schlammverfahren durch Wachstum und Vermehrung von Mikro organismen, die sich auf den im Abwasser noch vorhandenen inerten Substanzen (Sink- und Schwebestoffe) ansiedeln (sessile Mikroorganismen). Infolge der (steuerbaren) weitestgehenden Entnahme von Feststoffen in der intensi vierten Vorklärung fehlen nun diese Aggregationskerne (bzw. stehen nur - bei Steuerung - in begrenzter Anzahl zur Ver fügung), wodurch mobile Mikroorganismen Selektionsvorteile bekommen, die keinen Untergrund benötigen. Diese Popula tionen sind dadurch gekennzeichnet, daß sie nur sehr kleine, leichte Flocken bilden. Aufgrund der schwächeren Belastung des Belebungsbeckens und der selektierten (selektierbaren) Mikroorganismen ist zudem mit einem erheblich verminderten, zudem noch wesentlich stärker mineralisierten Sekundär schlammanfall zu rechnen, eine vom Primärschlamm getrennte Schlammstabilisierung - bspw. allein mit Kalk - ist nach diesem Verfahren gut möglich, wodurch auch die Schlamm behandlungskosten merklich gesenkt werden können.Another important process and operational The aspect of intensified preliminary clarification is that change biocoenosis in the aeration tanks, the consequences zen on the mud. According to HARTMANN (1983) ent activated sludge flakes stand with the conventional animated sludge process by growth and multiplication of micro organisms based on those still present in the wastewater settle inert substances (sediments and suspended substances) (sessile microorganisms). As a result of the (controllable) the greatest possible removal of solids in the intensi fourth clarification, these aggregation cores are now missing (or are only available for control - in a limited number addition), whereby mobile microorganisms selection advantages get that do not need an underground. This popula are characterized by the fact that they only have very small, form light flakes. Because of the weaker load the aeration tank and the selected (selectable) Microorganisms is also with a significantly reduced, also much more mineralized secondary sludge accumulation, a separate one from the primary sludge Sludge stabilization - for example with lime alone - is after This procedure is possible, which also eliminates the sludge treatment costs can be significantly reduced.

Eine Problemlösung der Abtrennung leichter Schlammflocken die auch in anderen Kläranlagen auftreten und dort zu er höhten Feststoffen im Ablauf führen, liegt im wirtschaft lichen Einsatz einer Nachflotation anstelle einer her kömmlichen Absetzanlage. Dies ist bei vorhandenen längs gestreckten Nachklärbecken auch nachträglich gut reali sierbar. Damit wird auch die Absetzleistung der Nach klärung beeinflußbar und steuerbar, was bei den herkömmli chen Absetzanlagen nicht möglich ist. Aufgrund der großen Sekundärschlammengen und dem Prinzip der "schweren" Flocken kommt bis heute - selbst bei extrem Blähschlamm belasteten Kläranlagen - eine Nachflotation wirtschaftlich kaum in Betracht. Aufgrund des geringen Schlammanfalls und dem ohnehin leichteren Belebtschlamm wird die Nach flotation nun wirtschaftlich. Die Kostenvorteile der Ge samtkonzeption erlauben sogar die Einrichtung einer so genannten 4. Reinigungsstufe mit abschließendem Kies filter.A problem solving the separation of light mud flakes that also occur in other sewage treatment plants and there Leading high solids in the drain is in the economy use of a post-flotation instead of one conventional settling plant. This is along with existing ones stretched secondary settling tanks also good afterwards sizable. This also makes the weaning performance of the night clarification can be influenced and controlled, which is the case with conventional sedimentation systems is not possible. Because of the big Secondary sludge quantities and the principle of "heavy" Flakes come to this day - even with extremely bulky sludge contaminated sewage treatment plants - an economical flotation hardly considered. Because of the small amount of sludge and the night becomes the lighter activated sludge anyway flotation now economical. The cost advantages of Ge velvet conception even allow the establishment of such a 4th cleaning stage mentioned with final gravel filter.

Die intensivierte Vorklärung wirkt sich besonders günstig auf alle Belebungsverfahren aus, die mit Aufwuchsflächen (Schaumstoffkörper, Braunkohlenkoks oder Aktivkohle) be trieben werden, weil einerseits auch hier die Verschlam mung - wie bei den Festbettreaktoren - reduziert wird, an dererseits die zugegebenen Stoffe zurückgewonnen werden können. Dies gilt auch für Fällungs- und Flockungsmittel, die simultan eingesetzt werden, bspw. zur Elimination von Phosphaten oder von Farbstoffen sowie ausfällbaren Rück ständen aus Industrieabwassereinleitungen. Aufgrund der intensivierten Vorklärung wird insgesamt der Einsatz von Chemikalien und Aktivkohle zudem noch erheblich vermin dert,weil die Verluste durch unnötige Reaktion mit der vorhandenen Bakterienmasse oder durch den unkontrollier baren, unwiederbringlichen Austrag mit den ansonsten großen Schlammvolumina erheblich vermindert werden.The intensified preliminary clarification has a particularly favorable effect on all aeration processes with growth areas (Foam body, brown coal coke or activated carbon) be are driven because on the one hand, the shame tion - as with the fixed bed reactors - is reduced on the other hand, the added substances are recovered can. This also applies to precipitants and flocculants, that are used simultaneously, for example to eliminate Phosphates or dyes and precipitable back from industrial waste water discharges. Due to the The use of Also significantly reduce chemicals and activated carbon because the losses from unnecessary reaction with the existing bacterial mass or by the uncontrolled clear, irretrievable discharge with the otherwise large sludge volumes can be significantly reduced.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Zeichungen näher erläutert. Es zeigenIn the following the invention with reference to drawings explained in more detail. Show it

Fig. 1 das Schema einer erfindungsgemäßen Anlage Fig. 1 shows the scheme of a system according to the invention

Fig. 2 den Grundriß eines rechteckigen Vorklärbeckens Fig. 2 shows the plan of a rectangular primary clarifier

Fig. 3 den Schnitt A-A durch den Gegenstand nach Fig. 2 Fig. 3 shows the section A-A through the subject matter of FIG. 2

Fig. 4 den Schnitt B-B durch den Gegenstand nach Fig. 2 Fig. 4 shows the section BB by the subject matter of FIG. 2

Fig. 5. das Schema eines biologischen Filters mit Filter abstreifer in einer Kläranlage mit innenliegendem runden Vorklärbecken. Fig. 5 the diagram of a biological filter with filter scraper in a sewage treatment plant with internal circular primary clarifiers.

Die in der Fig. 1 dargestellte Anlage für die biologische Aufbereitung von Abwasser besteht aus dem Hebewerk 1, dem Rechen 2, dem Sandfang 3, dem Vorklärbecken 4 mit Räumer 11, dem Belebungsbecken 7 und dem Nachklärbecken 8. Zur intensivierten Vorklärung ist in das Vorklärbecken 4 eine Scheibentauchkörperanlage 5 eingebaut. Durch diese Maß nahme wird der mechanisch-physikalisch arbeitende Teil des Vorklärbeckens 4 um ca. 10% verkleinert, was sich auf die Absetzleistung nur an wenigen Minuten des Tages auswirkt, in denen der Kläranlage die Bemessungswasser menge zufließt. Das eingebaute Biofilter sorgt für eine weitestgehende Entnahme ungelöster Stoffe, wobei der gebildete biologische Rasen mechanisch abgeschert wird und mit dem Räumer der mechanisch-physikalischen Vor reinigung abgezogen wird. Das mechanisch und biologisch vorgeklärte Abwasser sammelt sich im durch die Scheiben tauchkörper 5 abgetrennten Teil 6 des Vorklärbeckens 4. Der gesamte Primärschlamm wird im Faulturm 9 anaerob ausgefault, entwässert 10 und abgeführt. Während das Bio filter 5 als hochbelastete biologische Stufe betrieben wird, wird das bestehende Belebungsbecken 7 zu einer Schwachlaststufe, vor die - in Fig. 1 nicht eingezeichnet - noch eine Denitrifikationsstufe geschaltet werden kann. Aufgrund des verminderten Schlammanfalls im Belebungs becken 7 und des geringeren spezifischen Gewichts des Schlammes wird zur Abtrennung des belebten Schlammes im Nachklärbecken 8 eine Flotation vorgesehen. Nach Fest bett - biologischen - Stufen ist auch die Beibehaltung der vorhandenen Absetzbecken möglich. Das Flotat wird teil weise als Impfschlamm oder Rücklaufschlamm ins Belebungsbecken 7 zurückgepumpt, und der abgesetzte, stärker mineralisierte Schlamm wird zusammen mit dem Flotatüberschuß mit Kalk stabilisiert. Die Schlamment wässerung des Sekundärschlammes in 10 kann je nach den vorhandenen Schlammkonsistenzen und Entwässerungskriterien gemeinsam mit dem Primärschlamm oder auch separat erfol gen.The plant shown in FIG. 1 for the biological treatment of waste water consists of the elevator 1 , the rake 2 , the sand trap 3 , the primary clarifier 4 with scraper 11 , the aeration tank 7 and the secondary clarifier 8 . For intensified preliminary clarification, a disc immersion system 5 is installed in the preliminary clarification basin 4 . This measure reduces the mechanically-physically working part of the primary clarifier 4 by approx. 10%, which only affects the settling capacity on a few minutes of the day in which the design water flows into the sewage treatment plant. The built-in biofilter ensures that undissolved substances are removed as far as possible, whereby the biological lawn formed is mechanically sheared off and the mechanical-physical pre-cleaning device is used to remove it. The mechanically and biologically pre-treated wastewater collects in the part 6 of the pre-clarifier 4 separated by the disks 5 . The entire primary sludge is digested anaerobically in the digester tower 9 , dewatered 10 and removed. While the bio filter 5 is operated as a highly loaded biological stage, the existing activation tank 7 becomes a low-load stage, before which - not shown in FIG. 1 - a denitrification stage can be switched. Due to the reduced sludge accumulation in the aeration tank 7 and the lower specific weight of the sludge, a flotation is provided in the secondary clarifier 8 to separate the activated sludge. The existing sedimentation tanks can also be retained after fixed bed biological stages. The flotate is partly pumped back into the aeration tank 7 as inoculation sludge or return sludge, and the deposited, more mineralized sludge is stabilized with lime together with the excess flotate. The sludge dewatering of the secondary sludge in 10 can, depending on the existing sludge consistency and dewatering criteria, be carried out together with the primary sludge or separately.

Fig. 2 zeigt als Ausführungsbeispiel den Grundriß eines rechteckigen Vorklärbeckens 4. In der Fig. 3 ist der Schnitt A-A und in Fig. 4 der Schnitt B-B dargestellt. Wie die Figuren zeigen, besteht eine Möglichkeit des Ein baus eines Biofilters zur intensivierten Vorklärung darin, in den hinteren Teil des bestehenden Vorklärbeckens 4 einen Querbalken 12 mit Widerlager für die Wellen 17 und 18 der Tauchscheiben 5 einzubringen, wobei der Querbalken 12 gleichzeitig zur Horizontalkraftaufnahme der Abstreif einrichtung dient. Zur Sohle hin wird ein Sockel 15 in den Teil 6 des Vorklärbeckens 4 so eingebaut, daß dieser in Verbindung mit den Tauchscheiben 5 und einer Dichtung die neue Begrenzung im hinteren Teil 6 des Vorklärbeckens 4 darstellt. FIG. 2 shows the layout of a rectangular primary settling tank 4 as an exemplary embodiment. In FIG. 3, the section AA and BB in Figure 4 of the section is. FIG. As the figures show, one possibility of building a biofilter for intensified preliminary clarification is to introduce a crossbar 12 with an abutment for the shafts 17 and 18 of the immersion disks 5 in the rear part of the existing primary clarifier 4 , the crossbar 12 simultaneously absorbing the horizontal force of the Scraper device is used. Towards the sole, a base 15 is installed in part 6 of the primary settling tank 4 in such a way that this represents the new boundary in the rear part 6 of the primary settling tank 4 in conjunction with the immersion discs 5 and a seal.

Der Wasserspiegel hinter dem Filter kann auf der ursprüng lichen Höhe gehalten werden, während er vor dem Filter in Abhängigkeit des Filterwiderstandes ansteigt. Diese Druck erhöhung infolge des Filterwiderstandes ist in Fig. 3 als H eingezeichnet. über eine Niveaumessung lassen sich die Filterumdrehungsgeschwindigkeit bzw. der Andruck der Abstreifer oder eine Filterspülung derart ansteuern, daß eine Grenzwasserspiegelhöhe im Vorklärbecken 4 nicht überschritten wird. Eine Differenzdruckerhöhung kann aber auch durch eine zusätzliche Pumpe 16 zur Wasserspiegelab senkung hinter dem Filter erreicht werden. (bspw. bei starkem Regenwetterzufluß). The water level behind the filter can be kept at the original height, while it rises in front of the filter depending on the filter resistance. This pressure increase due to the filter resistance is shown as H in FIG. 3. The filter rotation speed or the pressure of the wipers or a filter rinsing can be controlled via a level measurement in such a way that a limit water level in the primary clarifier 4 is not exceeded. A differential pressure increase can also be achieved by an additional pump 16 for lowering the water level behind the filter. (e.g. in case of strong rainy weather influx).

Die gesamte auf dem Filter 5 gebildete Biomasse bzw. die zurückgehaltenen, inerten Stoffe fallen (notfalls abge schert über die Abstreifvorrichtungen) in das Vorklär becken 4 und werden dort von den installierten, evtl. leicht veränderten Räumeinrichtungen 14, z.B. Kettenräu mer oder Schildräumer, in den Primärschlammtrog 13 ge fördert.The entire biomass formed on the filter 5 or the retained, inert substances fall (if necessary, sheared off via the scraper devices) into the primary clarification basin 4 and are there from the installed, possibly slightly modified clearing devices 14 , e.g. chain spaces or shield clearers, in the primary mud trough 13 promotes ge.

In Fig. 5 ist das Schema einer Kläranlage mit innenlie gendem runden Vorklärbecken gezeigt. Anstelle der bishe rigen Zahnschwellen wird ein stationäres, biologisches Filter 5 eingesetzt, das mechanisch über die von dem Motor 21 angetriebene, ständig umlaufende Räumerbrücke 20, an dem die Abstreifvorrichtung 19 befestigt ist, abgereinigt und kontrolliert wird, so daß eine nahezu konstante Filter wirkung erreicht wird. Wie in Fig. 5 dargestellt, kann die vorhandene Druckluftversorgung 22 zur Abreinigung des Biofilters 5 genutzt werden. Durch den Einbau des Biofil ters 5 in das Vorklärbecken 4 wird eine hochbelastete erste biologische Stufe geschaffen, während das außenlie gende Belebungsbecken 7 als schwachbelastete Stufe arbei tet.In Fig. 5 the scheme of a sewage treatment plant with internally lying round primary clarifier is shown. Instead of the previous tooth sills, a stationary, biological filter 5 is used, which is mechanically cleaned and controlled via the motor 21 driven by the motor 21 , constantly revolving scraper bridge 20 , to which the stripping device 19 is attached, so that an almost constant filter effect is achieved becomes. As shown in FIG. 5, the existing compressed air supply 22 can be used to clean the biofilter 5 . By installing the biofilter 5 in the primary clarifier 4 , a highly loaded first biological stage is created, while the outside lying aeration tank 7 works as a low-load stage.

Alle in der Beschreibung erwähnten und den Zeichnungen dar gestellten neuen Merkmale sind erfindungswesentlich, auch soweit sie in den Ansprüchen nicht ausdrücklich beansprucht sind. All mentioned in the description and the drawings put new features are essential to the invention, too unless it is expressly claimed in the claims are.

Reference number list 1 lift
2 rakes
3 sand trap
4 primary settling tanks
5 disc immersion system
6 rear part of the primary clarifier
7 aeration tanks
8 secondary settling tanks
9 digestion tower
10 sludge dewatering
11 clearers
12 crossbeams with abutments
13 primary sludge trough
14 clearing device
15 bases
16 additional pumps
17 wave
18 wave
19 scraper
20 clearing bridge
21 engine
22 Compressed air supply

Claims

1. Plant for the biological treatment of wastewater with rake, sand trap, mechanical preliminary clarification biological stage and secondary clarification, characterized in that a biofilter ( 5 ) between mechanical preliminary clarification ( 4 ) and biological stage ( 7 ) to increase or control the preliminary clarification effect. is arranged, which is operated as a highly loaded first biological stage and the subsequent biological stage ( 7 ) works as a weakly loaded stage.

2. Plant according to claim 1, characterized in that the biofilter ( 5 ) in the primary clarifier ( 4 ) is inte grated.

3. Plant according to one or more of claims 1-2, characterized in that a disc immersion system is used as a biofilter ( 5 ).

4. Plant according to one or more of claims 1 to 2, characterized in that a drum filter system is inserted as a biofilter ( 5 ).

5. Plant according to one or more of claims 1 to 2, characterized in that a fixed filter is set as a biofilter ( 5 ).

6. Plant according to one or more of claims 1 to 5, characterized in that the wastewater treated in a biological stage ( 7 ) such as, for example, aeration, trickling filter, slice bentauchkörperanlage or the like. is fed.

7. Plant according to one or more of claims 1 to 6, characterized in that the settled and separated from the biological filter separated sludge together from the primary settling tank ( 4 ) as primary sludge, anaerobically in a digester tank ( 9 ) and then dewatered .

8. Plant according to one or more of claims 1 to 7, characterized in that the sludge from the biological stage ( 7 ), as the case may be, flotatively separated.

9. Plant according to one of the preceding claims, characterized in that a part of the separated sludge from the secondary clarification ( 8 ) is pumped back as return sludge in the biological stage, while the remaining part of the sludge is stabilized and dewatered as excess sludge.