DE3724419A1

DE3724419A1 - Verfahren zur reinigung von abwasser

Info

Publication number: DE3724419A1
Application number: DE19873724419
Authority: DE
Inventors: Heinrich Geise; Juergen Grigoleit; Engelbert Dipl Ing Hoeke
Original assignee: Fried Krupp AG
Current assignee: Thyssen Still Otto Anlagentechnik GmbH
Priority date: 1987-07-23
Filing date: 1987-07-23
Publication date: 1989-02-02

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reinigung von Abwasser durch katalytische Oxidation und biologischen Abbau, wobei das zu reinigende Wasser in einem oder mehreren hintereinander angeordneten Reaktionsbecken mit Luft- bzw. Sauerstoffzufuhr behandelt wird.

Die meisten Verunreinigungen in Industrie- und Kommunalabwässern sind oxidierbare Substanzen organischen und/oder anorganischen Aufbaus. Zum Abbau solcher Verunreinigungen wird vorzugsweise die katalytische Oxidation eingesetzt, wie z.B. in DE-PS 20 50 874 beschrieben. Beim katalytischen Oxidationsverfahren wird das zu reinigende Abwasser im Reaktionsbecken mit einer Katalysatormasse, z.B. Aktivkohle oder dergleichen, in Kontakt gebracht. Dabei wird zur Umwälzung, Vermischung und zum Eintragen des für die katalytische Oxidation erforderlichen Sauerstoffs Luft, sauerstoffhaltiges Gas oder reiner Sauerstoff in feinblasiger Form eingeblasen. Daran anschließend erfolgt eine Fällung zum Abscheiden der Feststoffe.

In anderen Fällen, in denen die organischen Anteile in den Abwässern überwiegen, kommen biologische Verfahren zur Anwendung, wie z.B. in DE-OS 22 49 137 beschrieben, bei denen Mikroorganismen auf Tropfkörpern oder kleinen Körnern mit Poren als sogenannter biologischer Rasen im Beisein von Luft mit dem Abwasser in Berührung gebracht werden. Üblicherweise ist diesen biologischen Verfahren eine Nachklärung nachgeschaltet.

Die Reinigungsergebnisse sind jedoch insbesondere im Hinblick auf die verstärkten Umweltschutzbestrebungen nicht befriedigend. Auch der Versuch einer Kombination der bekannten biologischen Verfahren mit zusätzlicher katalytischer Oxidation brachte keine verbesserten Abwasserwerte.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren mit wesentlich verbesserten Abbauwerten vorzuschlagen, d.h. eine Reduzierung der Restwerte z.B. für den chemischen Sauerstoffbedarf CSB (engl. COD) und den biologischen Sauerstoffbedarf in 5 Tagen BSB₅ (engl. BOD₅), die ein Maß für die Verschmutzung sind.

Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß bei einem Verfahren der eingangs beschriebenen Art die Abbauleistung verbessert wird durch teilweise oder komplette Rückführung von, in einer Sedimentationsstufe vom Wasser getrenntem Belebtschlamm mit anschließender Fällung. Mit der Rückführung des abgeschiedenen Schlammes wird erreicht, daß sich die Biomasse in den einzelnen Reaktionsstufen vermehrt und gleichzeitig die Oxidation unterstützt wird. Es ist bei der erfindungsgemäßen Verfahrensführung durch Erhöhung der Belebtschlammkonzentration in den Reaktionsbecken eine deutliche Erhöhung des biologisch bedingten Abbaus und damit des Gesamtabbaus erreichbar. Da hierbei auch für die katalytische Oxidation nicht zugängliche, biologisch jedoch abbaubare Wasserinhaltstoffe in erhöhtem Maß abgebaut werden, ist eine wesentliche Reduzierung der Restwerte, z.B. CSB und BSB₅ im Ablauf derartiger Anlagen erreichbar. So sind diese Werte um den Faktor 2 bis 4 geringer als bei den herkömmlichen Verfahren.

Nach einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, daß bei der Verwendung mehrerer Reaktionsbecken der Belebtschlamm hinter dem letzten Reaktionsbecken entnommen und in die Zuführleitungen zum ersten Reaktionsbecken und/oder in die Zuführleitungen der nachfolgenden Reaktionsbecken zurückgeführt wird. Damit ist eine Regelung der Belebtschlammkonzentration der einzelnen Reaktionsbecken möglich.

Alternativ zu der direkten Hintereinanderschaltung ist es in besonderen Fällen möglich, daß bei Verwendung mehrerer Reaktionsbecken hinter jedem Reaktionsbecken eine Sedimentationsstufe vorgesehen ist, aus der der abgetrennte Belebtschlamm jeweils in die Zuführleitungen der jeweiligen Reaktionsbecken rückgeführt wird. Damit, daß jedem Reaktionsbecken eine Sedimentationsstufe nachgeschaltet ist, wird eine Schlammrückführung geschaffen, die die Möglichkeit der Anpassung an besondere Problemwässer bietet. Der verfahrenstechnische Vorteil liegt hierbei in der Ausbildung von unterschiedlichen, für die jeweiligen Reaktionsstufen spezifischen Biozönosen und der damit erreichbaren Optimierung der Abbauverhältnisse.

Es ist weiterhin vorgesehen, daß im Falle stark belasteter Abwässer zur Verhinderung des Anwachsens der Schlammkonzentration das Abschlammen der Reaktionsstufe(n) in geregelter Weise durchgeführt wird. Es ist darüber hinaus als weitere Möglichkeit vorgesehen, daß zur Steuerung der Schlammkonzentration in den einzelnen Reaktionsbecken der Ablauf aus einem oder aus einzelnen Reaktionsbecken nur zu einem Teil über die zugehörigen Sedimentationsstufen geführt wird und der übrige Teil des Ablaufs direkt in das nächste Reaktionsbecken geführt wird. Damit ist eine Anpassung des erfindungsgemäßen Verfahrens auch an schwierigste Wasserverhältnisse möglich.

Zur Durchführung des vorgeschlagenen Verfahrens ist eine Kombination von Vorrichtungen bzw. Apparaten in der Weise vorgesehen, daß einem oder mehreren hintereinander angeordneten Reaktionsbecken in airlift- oder schlaufenreaktorähnlicher Form ein Nachklärbecken mit Verteilerbauwerk als Sedimentationsstufe nachgeschaltet ist mit einem oberen Wasserablauf und einem unteren Schlammabzug, der Wasserablauf mit einem Fällungsreaktor verbunden ist und der Schlammabzug über eine Pumpe für schonende Schlammförderung, vorzugsweise eine Verdrängerpumpe erfolgt, über eine damit verbundene Überschußschlamm-Abgabeeinrichtung mit Schlammabzug und Wasserableitung, die die Verbindung mit dem Einlauf des einzigen oder ersten Reaktorbeckens herstellt.

Die Regelung der Schlammkonzentration bzw. der Gesamtmenge an Belebtschlamm im Kreislauf wird dadurch erreicht, daß bei mehreren Reaktionsbecken zusätzliche, absperrbare Leitungen von der Überschußschlamm-Abgabeeinrichtung zum Einlauf eines jeden Reaktionsbeckens angeordnet sind. Für den Einsatz bei schwierigen Abwasserverhältnissen sind zusätzliche Vorkehrungen getroffen dadurch, daß bei Verwendung mehrerer Reaktionsbecken jedem außer dem letzten zusätzlich ein Nachklärbecken mit Verteilerbauwerk als Sedimentationsstufe nachgeschaltet ist mit einer Schlammrückführleitung in dieses Becken wobei in den Schlammrückführleitungen Pumpen und Überschußschlamm-Abführeinrichtungen angeordnet sind sowie absperrbare Verbindungsleitungen zwischen Ablaufleitung des einen Beckens und Zuführleitung des Folgebeckens. Mit Hilfe dieser Vorrichtung läßt sich die Schlammverteilung auf die einzelnen Reaktionsbecken beliebig einstellen und damit an die verschiedenen unter Umständen wechselnden Anforderungen an die Abwasserreinigung anpassen.

In den Zeichnungen sind zwei Ausführungsbeispiele für eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt, wobei auf die für den Fachmann selbstverständlichen Details hinsichtlich üblicher Einrichtungen in solchen Anlagen verzichtet wurde. Es zeigen:

Fig. 1 eine Anlage mit drei Reaktionsstufen und einer Sedimentationsstufe, sowie einer Fällung/Flockungsstufe

Fig. 2 eine Anlage mit drei Reaktionsstufen, denen jeweils eine Sedimentationsstufe zugeordnet ist, sowie einer Fällung/Flockungsstufe.

Beide Ausführungsbeispiele zeigen drei hintereinander angeordnete Reaktionsbecken 1, 2 und 3. Beiden Varianten gemeinsam ist: Die Zuführung des zu reinigenden Abwassers über eine Leitung 4 in das erste Reaktionsbecken 1. Jedes Reaktionsbecken 1, 2 und 3 ist mit einer Ablaufeinrichtung versehen, die mit 5, 7 bzw. 9 bezeichnet sind. Über Ablaufleitungen 6, 8 und 10 werden die aus den Ablaufeinrichtungen 5, 7 und 9 entnommenen und in den jeweiligen Reaktionsbecken vorbehandelten Abwassermengen weitergeleitet. Jedes der Reaktionsbecken 1 bis 3 ist im unteren Bereich mit einer Luftzuführung 16, 17 bzw. 18 versehen. Der Ablauf des letzten Reaktionsbeckens 3 gelangt in eine Sedimentationsstufe 11 z.B. ein Nachklärbecken mit Verteilerbauwerk. Hier wird der Belebtschlamm weitgehend abgeschieden und über die Leitung 13 und die Pumpe 15 abgezogen. Das Wasser wird über eine Leitung 12 einer Fällung/Flockungsstufe 14 zugeführt und dort weiterbehandelt durch Flotation oder Sedimentation. Teile des sedimentierten Schlammes können mit Hilfe der Armaturen 41 und 42 über eine Leitung 43 abgeführt werden.

Im Falle eines einfachen Kreislaufes - dargestellt in Fig. 1 - wird der Belebtschlamm über die Leitung 13 in das Reaktionsbecken 1 zurückgeführt. Unterbrochen dargestellt ist die Rückführung des Belebtschlammes in die einzelnen Reaktionsstufen zur Steuerung der Schlammkonzentration, und zwar über Leitung 19 in das Reaktionsbecken 2 und über Leitung 20 in das Reaktionsbecken 3. Die Mengenströme sind über die Armaturen 21 bis 24 einstellbar. Mit Hilfe einer Überschußschlamm-Abgabeeinrichtung 33 wird die Gesamtmenge des Belebtschlammes im Kreislauf durch kontrolliertes Abschlammen geregelt.

Bei der in Fig. 2 dargestellten Alternative sind außer der Sedimentationsstufe 11 noch zwei weitere Sedimentationsstufen 26 und 29 vorgesehen, so daß hinter jedem Reaktionsbecken 1, 2, 3 eine Sedimentation erfolgt. Der Ablauf des Reaktionsbeckens 1 wird mittels der Leitung 6 in die Sedimentationsstufe 29 geführt, wobei der abgeschiedene Schlamm mittels einer Pumpe 31 und einer Leitung 30 in die Einführleitung 4 zurückgeführt wird. Das abgeschiedene Wasser aus der Sedimentationsstufe 29 wird mittels Leitung 32 in das Reaktionsbecken 2 geführt. Der Ablauf des Reaktionsbeckens 2 wird mittels Leitung 8 in die Sedimentationsstufe 26 geführt, wobei der Schlamm mittels einer Pumpe 28 und einer Leitung 27 über die Leitung 32 in das Reaktionsbecken 2 zurückgeführt wird. Das abgeschiedene Wasser wird über eine Leitung 25 in das Reaktionsbecken 3 geführt. Der aus der Sedimentationsstufe 11 abgeschiedene Schlamm wird mittels der Pumpe 15 und der Leitung 36 in die Leitung 25 zum Reaktionsbecken 3 geführt.

Zur Steuerung der Schlammkonzentration in den einzelnen Becken kann mit Hilfe der Armaturen 37 und 38 der Ablauf des Reaktionsbeckens 1 je nach Bedarf in die Sedimentationsstufe 29 oder ganz oder teilweise direkt in das Reaktionsbecken 2 geführt werden. In gleicher Weise wird der Ablauf des Reaktionsbeckens 2 mit Hilfe der Armatur 39 und 40 geregelt. Die Steuerung der Gesamtschlammenge im Verfahren erfolgt über die in jeder Stufe angeordneten Überschußschlamm-Abgabeeinrichtungen 33, 34 und 35.

Claims

1. Verfahren zur Reinigung von Abwasser durch katalytische Oxidation und biologischen Abbau, wobei das zu reinigende Wasser in einem oder mehreren hintereinander angeordneten Reaktionsbecken mit Luft- bzw. Sauerstoffzufuhr behandelt wird, gekennzeichnet durch teilweise oder komplette Rückführung (13) von, in einer Sedimentationsstufe (11) vom Wasser getrenntem Belebtschlamm mit anschließender Fällung/Flockung (14).

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Verwendung mehrerer Reaktionsbecken der Belebtschlamm hinter dem letzten Reaktionsbecken (3) entnommen und in die Zuführleitungen zum ersten Reaktionsbecken (4) und/oder in die Zuführleitungen (25, 32) der nachfolgenden Reaktionsbecken (2, 3) zurückgeführt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung mehrerer Reaktionsbecken hinter jedem Reaktionsbecken (1, 2, 3) eine Sedimentationsstufe (11, 26, 29) vorgesehen ist, aus der der abgetrennte Belebtschlamm jeweils in die Zuführleitungen (4, 25, 32) der jeweiligen Reaktionsbecken rückgeführt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verhinderung des Anwachsens der Schlammkonzentration das Abschlammen der Reaktionsstufe(n) in geregelter Weise durchgeführt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Steuerung der Schlammkonzentration in den einzelnen Reaktionsbecken der Ablauf aus einem oder aus einzelnen Reaktionsbecken (1 bzw. 2) nur zu einem Teil über die zugehörigen Sedimentationsstufen (26, 29) geführt und der übrige Teil des Ablaufs direkt in das nächste Reaktionsbecken (2 bzw. 3) geführt wird.

6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß einem oder mehreren hintereinander angeordneten Reaktionsbecken (1, 2, 3) in airlift- oder schlaufenreaktorähnlicher Form ein Nachklärbecken mit Verteilerbauwerk als Sedimentationsstufe (11) nachgeschaltet ist mit einem oberen Wasserablauf und einem unteren Schlammabzug, der Wasserablauf mit einem Fällungsreaktor (14) verbunden ist und der Schlammabzug über eine Pumpe (15) für schonende Schlammförderung, vorzugsweise eine Verdrängerpumpe erfolgt, über eine damit verbundene Überschußschlamm-Abgabeeinrichtung (33) mit Schlammabzug und Wasserableitung, die die Verbindung mit dem Einlauf (4) des einzigen oder ersten Reaktorbeckens (1) herstellt.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß bei mehreren Reaktionsbecken (1, 2, 3) zusätzliche absperrbare Leitungen (19, 20) von der Überschußschlamm-Abgabeeinrichtung (33) zum Einlauf (4, 25, 32) eines jeden Reaktorbeckens (1, 2, 3) angeordnet sind.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung mehrerer Reaktionsbecken (1, 2, 3) jedem außer dem letzten zusätzlich ein Nachklärbecken mit Verteilerbauwerk als Sedimentationsstufe (26 bzw. 29) nachgeschaltet ist mit einer Schlammrückführleitung in dieses Becken wobei in den Schlammrückführleitungen (27, 30, 36) Pumpen (15, 28, 31) und Überschußschlamm-Abführeinrichtungen (33, 34, 35) angeordnet sind sowie absperrbare Verbindungsleitungen (37, 40) zwischen Ablaufleitung (6 bzw. 8) des einen Beckens (1 bzw. 2) und Zuführleitung (25 bzw. 32) des Folgebeckens.