DE3853354T2

DE3853354T2 - Zweistufiges Verfahren für die Abwasserbehandlung.

Info

Publication number: DE3853354T2
Application number: DE3853354T
Authority: DE
Inventors: William M Copa; Thomas J Vollstedt
Original assignee: Zimpro Environmental Inc
Current assignee: US Filter Zimpro Inc
Priority date: 1988-01-04
Filing date: 1988-11-25
Publication date: 1995-11-23
Anticipated expiration: 2008-11-26
Also published as: EP0323705A1; US4810386A; KR890011784A; ATE119860T1; CA1332083C; JPH01254296A; KR960013340B1; JP2732536B2; EP0323705B1; DE3853354D1; ZA888737B

Description

Diese Erfindung betrifft Zweistufen-Verfahren zur Reinigung von Abwasser, welches organische und adsorbierbare Schadstoffe enthält, und insbesondere Verfahren mit einer ersten Stufe, der biophysikalischen Behandlung, und einer zweiten Stufe, der Behandlung durch Kontakt mit einem Adsorbierbmittel.
Das Problem der Wasserverschmutzung ist weitgehend anerkannt und führte in den meisten Ländern zum Entstehen von Verordnungen. Als Reaktion auf diese Verordnungen und im öffentlichen Interesse wurden verschiedene Behandlungsverfahren zur Beseitigung der im Abwasser gefundenen Schadstoffe entwickelt.
Im allgemeinen wird die Quantität von Schadstoffen in Abwasser durch Messung der Menge an gelöstem Sauerstoff bestimmt, die zur biologischen Zersetzung der organischen Abfallstoffe im verschmutzten Wasser erforderlich ist. Durch diese Messung, biologischer Sauerstoffbedarf (BSB) genannt, wird ein Indikator der organischen Wasserverschmutzung geschaffen. Einige organische Schmutzstoffe, z.B. Chlor-Aromaten, lassen sich nicht durch konventionelle biologische Zersetzung beseitigen, und es wurden Untersuchungen, wie der chemische Sauerstoffbedarf (CSB) und der TOC-Wert, zum Messen der Konzentration dieser Verbindungen eingesetzt.
Bei einem besonders nützlichen Verfahren zur Entfernung von Verunreinigungen aus Abwasser wird eine Mischung aus Bakterien und pulverförmiger Aktivkohle in einer Behandlungszone verwendet. Dieses Verfahren, als PACT -Behandlungssystem bezeichnet, ist in den USA- Patenten 3,904,518 und 4,069,148 offenbart. Dabei handelt es sich um einen kontinuierlichen Fließprozeß mit Belüftungsbecken, gefolgt von einer separaten Klärvorrichtung zum biologischen Abscheiden von aktiven Feststoffen und Kohlenstoff aus dem behandelten Abwasser und der Rückführung des abgesetzten Schlamms zum Belüftungsbecken.
Ein etwas anderer biophysikalischer Behandlungsprozeß wird von Mcshane et al. in "Biophysical Treatment of Landfill Leachate Containing Organic Compounds" Proceedings of Industrial Waste Conference, 1986, ("Biophysikalische Behandlung von Deponie-Ablaugen mit organischen Verbindungen", Protokoll der lndustriemüll-Konferenz), (Veröffentl. 1987), 41., 167-77 beschrieben. Bei diesem Verfahren wird ein biologischer Chargenreaktor unter Verwendung pulverförmiger Aktivkohle genutzt, und das System arbeitet im "Einfüll-und-Entzugs"-Modus, auch bekannt als diskontinuierlicher Chargenreaktor-Modus [sequenced batch reactor mode (SBR)]. Ein ähnliches Verfahren zur Ablaugenbehandlung ist im USA-Patent 4,623,464 offenbart, in dem ein BSR sowohl mit biologisch aktiven Feststoffen als auch mit Kohlenstoff arbeitet, um PCB- und dioxinhaltige Ablaugen zu behandeln.
Ein anderes Einzelbehälter-Verfahren zur biologischen Abwasserbehandlung ist das Intermittent Cycle Extended Aeration System (ICEAS) (System des unterbrochenen Zyklus mit ausgedehnter Belüftung), welches von Goronszy im Journal Water Pollution Control Federation, (Zeitschrift der Vereinigung zur Eindämmung der Wasserverschmutzung), Band 51, Nr. 2, Februar 1979, pp. 274-287, beschrieben wurde.
Im USA-Patent 4,468,327 ist ein biologisches Einzelbehälter- Behandlungsverfahren offenbart, bekannt als ausgedehnte Lüftung, bei dem ein Einzelbehälter mit mindestens einer Einlaß-Zwischenwand versehen ist, der kontinuierlich Zuflußstoffe aufnimmt und das biologisch behandelte Abwasser intermittierend belüftet, absetzen läßt und dekantiert.
Das USA-Patent 3,524,547 offenbart eine Abwasserbehandlungsanlage, die eine Einlaßkammer und zwei Behandlungskammern aufweist. Das Abwasser aus der Einlaßkammer wird im wesentlichen kontinuierlich in eine erste Behandlungskammer und aus dieser in die zweite Behandlungskammer befördert, und das behandelte Abwasser wird von dort abgegeben. Anschließend wird der Fluß umgekehrt und findet jetzt von der Einlaßkammer zur zweiten Behandlungskammer, dann zur ersten und schließlich aus dem System heraus statt. Somit dienen die beiden Behandlungskammern abwechselnd als erste und zweite Behandlungsstufe.
Im USA-Patent 4663044 ist ein Belebtschlamm-Behandlungsverfahren mit kontinuierlichem Zufluß und unter Verwendung von drei Zonen zur biologischen Adsorption und zum biologischen Abbau offenbart. In einer separaten ersten Zone wird Belebtschlamm mit Abwasser in Kontakt gebracht, um die biologisch abbaubaren gelösten Verbindungen zu adsorbieren. Daraufhin gelangt das Schlamm-Abwassergemisch zur zweiten und dritten Zone, in denen die Belüftung, das Absitzen und das anschließende Dekantieren des biologisch behandelten Abwassers erfolgen.
Diese verschiedenen rein biologischen Behandlungsverfahren erzeugen oft kein behandeltes Abwasser, dessen Qualität zur Abgabe an die Umwelt geeignet ist. In gleicher Weise kann die Verwendung eines Gemisches aus biologisch aktiven Feststoffen und pulverförmiger Aktivkohle im gleichen System keine adequate Behandlung bewirken, mit der die Anforderungen an die Ableitung von Abwasser mit schwer abbaubaren und nur schwach an Kohlenstoff adsorbierbaren Verbindungen erfüllt werden.
Es ist ein Ziel der Erfindung, ein Zweistufen-Verfahren zur Reinigung von Abwasser, welches organische und adsorbierbare Schadstoffe enthält, mit Belüftung des Abwassers in Anwesenheit eines pulverförmigen Adsorbiermittels und biologisch aktiver Feststoffe in der ersten Stufe und der zusätzlichen Behandlung mit einem pulverförmigen Adsorbiermittel in einer zweiten Stufe ohne erforderliche Kläranlage zum Abscheiden des Adsorbiermittels vom gereinigten Abwasser zu schaffen.
Zu diesem Zweck schafft die Erfindung ein Verfahren zur Reinigung von Abwasser, welches organische und adsorbierbare Schadstoffe enthält, mit den Schritten:
(a) Schaffung einer primären Behandlungszone mit einer Belüftungszone und einer im wesentlichen von der Belüftungszone isolierten Absitzzone, wobei der untere Teil der Absitzzone in den unteren Teil der Belüftungszone mündet, um eine durchgehende Fluidverbindung mit der Belüftungszone zu gewährleisten;
(b) Einleiten des Abwassers in die Belüftungszone;
(c) kontinuierliche Belüftung des Abwassers mit einem sauerstoffhaltigen Gas in der Belüftungszone in Anwesenheit ausreichender Mengen eines pulverförmigen Adsorbiermittels und biologisch aktiver Feststoffe zum Absenken des BSB, CSB und TOC auf die gewünschten Werte, wobei das derart behandelte Abwasser durch die Öffnung im unteren Teil der Absitzzone aus dem unteren Teil der Belüftungszone in die Absitzzone gelangt;
(d) Rückhaltung des derart behandelten Abwassers über einen ausreichenden Zeitraum in der Absitzzone, so daß sich die Feststoffe durch die Schwerkraft absetzen und eine erste Feststoffphase sowie eine erste wäßrige Phase, welche eine vorgegebene Höchstmenge an Feststoffen enthält, erzeugen;
(e) Überleitung der ersten wäßrigen Phase aus der Absitzzone in eine Kontaktzone;
(f) Verrühren der ersten wäßrigen Phase in der Kontaktzone in Anwesenheit eines in die Kontaktzone eingeleiteten pulverförmigen Adsorbiermittels während einer Rührdauer, die zum Absenken des BSB, CSB und TOC auf die gewünschten Werte ausreichend ist;
(g) Beendigung des Rührens sowie Absetzen lassen der derart behandelten ersten wäßrigen Phase durch Schwerkraft während einer Absetzzeit, die zum Erzeugen einer geklärten, im wesentlichen feststoffreien zweiten wäßrigen Phase und einer zweiten Feststoffphase ausreichend ist;
(h) anschließende Entnahme einer vorgegebenen Menge der zweiten wäßrigen Phase aus der Kontaktzone; und
(i) Wiederholen der Schritte (e) bis (h).
Gegen Ende der Rührzeit kann ein Flockungshilfsmittel zum besseren Absetzen der Feststoffe zugesetzt werden. Die gesamte oder ein Teil der zweiten Feststoffphase kann zur Belüftungszone der ersten Behandlungszone zurückgeführt und ein Teil des Flüssigkeits-Feststoffgemisches aus der primären Behandlungszone entzogen werden, um die Mengen an Adsorbiermittel und biologisch aktiven Feststoffen in der Belüftungszone auf vorgegebenem Niveau aufrechtzuerhalten.
Bei einer Ausführungsform umfaßt die Kontaktzone einen Einzelbehälter mit einem Wirbel-Einlaßabschnitt und einem Misch- und Ablagerungsabschnitt. Die erste wäßrige Phase fließt kontinuierlich mit einer ersten Fließgeschwindigkeit aus der primären Behandlungszone in den Wirbel- Einlaßabschnitt und gelangt von dort in den Misch- und Ablagerungsabschnitt, in dem das Verrühren und Absetzen erfolgt. Nach Beendigung des Absetzens wird die geklärte zweite wäßrige Phase mit einer zweiten Fließgeschwindigkeit, die größer als die erste ist, dem Misch- und Ablagerungsabschnitt solange entzogen, bis eine vorgegebene Menge der zweiten wäßrigen Phase entnommen wurde. Anschließend werden die Füll-, Rühr-, Absetz- und Entzugsschritte wiederholt.
Bei einer anderen Ausführungsform umfaßt die Kontaktzone eine Vielzahl von Behältern, die erste wäßrige Phase fließt über eine vorgegebene Einfülldauer von der primären Behandlungszone in einen der Behälter, anschließend über eine vorgegebene Einfülldauer in einen anderen, und so weiter. Das Rühren findet währena undloder der Einfüllzeit in jedem Behälter statt, und nach Beendigung der Ablagerungsdauer wird jedem Behälter eine vorgegebene Menge an geklärter zweiter wäßriger Phase entzogen, bevor erneut das Einströmen der ersten wäßrigen Phase aus der primären Behandlungszone beginnt.
Anhand der bei liegenden Zeichnungen werden jetzt zwei Beispiele eines erfindungsgemäßen Abwasserbehandlungsverfahrens beschrieben, wobei:
Figur 1 ein schematischer Ablaufplan eines Beispiels ist, bei dem die Kontaktzone einen Einzelbehälter umfaßt; und
Figur 2 ein schematischer Ablaufplan eines anderen Beispiels ist, bei dem die Kontaktzone eine Vielzahl von Behältern umfaßt.
Wie in Fig. 1 dargestellt, wird Abwasser mit organischen und adsorbierbaren Schadstoffen in eine primäre Behandlungszone bzw. einen Behandlungsbehälter 10 mit einer Belüftungszone 12 und einer Absitzzone 14, welche im wesentlichen von der Belüftungszone 12 isoliert ist und eine kontinuierliche Fluidverbindung zu ihr aufweist, eingeleitet. Bei der speziell dargestellten Ausführungsform ist die primäre Behandlungszone ein einzelner Behälter, der durch eine Trennwand 16, deren Unterkante vom Behälterboden nach oben beabstandet ist, in eine Belüftungszone 12 und eine Absitzzone 14 unterteilt ist.
Wenn das Abwasser eine übergroße Menge an Feststoffen enthält, kann es durch Absetzen, Dekantieren oder Filtrieren geklärt werden, um den Feststoffgehalt vor der Behandlung in der primären Behandlungszone 10 zu senken. Das geklärte oder ungeklärte Abwasser wird über eine Leitung 18 in die Belüftungszone 12 eingeleitet, wobei es kontinuierlich mit einem sauerstoffhaltigen Druckgas, z.B. Luft, in Anwesenheit ausreichender Mengen eines pulverförmigen Adsorbiermittels und biologisch aktiver Feststoffe belüftet wird, um dadurch den BSB, CSB und TOC sowie die adsorbierbaren Schadstoffe auf die gewünschten Niveaus zu senken. Die Betriebsbedingungen für die Belüftungszone 12 und die darin befindlichen Zusatzstoffe sind im allgemeinen identisch mit denen aus den USA-Patenten 3,904,518 und 4,069,148, welche hiermit durch Bezugnahme auf sie aufgenommen worden sind.
Das Adsorbiermittel muß fein und in einem wäßrigen Medium leicht dispergierbar sein. Verwendet werden können verschiedene zum Reinigen von Abwasser geeignete Adsorbiermittel. Dazu gehören pulverförmige Aktivkohle, Walkerde, Kieselgur, Flugasche, Kokslösche, usw., wobei pulverförmige Aktivkohle bevorzugt wird. Das Adsorbiermittel kann der Belüftungszone 12 in jeder geeigneten Weise zugeführt werden, z.B. als ein durch eine Leitung 20 eingeleiteter wäßriger Schlamm.
Die Menge des in der Belüftungszone 12 befindlichen Adsorbiermittels schwankt, in erster Linie in Abhängigkeit von der Art des Abwassers und dem gewünschten Behandlungsgrad, d.h. den gewünschten BSB-, CSB- und TOC- Werten. Im allgemeinen beträgt die gewöhnlich verwendete Menge etwa 50 bis 5.000 Milligramm Adsorbiermittel pro Liter Abwasser. Allerdings erfordern einige stärker toxische Abwässer bis zu 20.000 Milligramm Adsorbiermittel pro Liter Abwasser, und bei einigen weniger toxischen Abwasserarten sind bereits so geringe Konzentrationen wie 5 Milligramm pro Liter Abwasser wirksam.
Die biologisch aktiven Feststoffe in der BeIüftungszone 12 sind gelöste Feststoffe, die verschiedene Bakterienarten enthalten, welche durch den Kontakt zwischen Abwasser, Bakterien und Sauerstoff gebildet werden. Dabei kann es sich um Belebtschlamm oder aktivierte Feststoffe aus Oxydationsteichen oder anderen biologischen Wasserbehandlungsverfahren handeln. Allgemein schafft die Menge biologisch aktiver Feststoffe in der Belüftungszone eine Gesamtkonzentration an gelösten Feststoffen (sowohl Adsorbiermittel als auch biologisch aktive Feststoffe) von etwa 10 bis 50.000 Teile auf 1 Million Teile Abwasser.
Bei einigen Abwasserarten, speziell einigen lndustrieabwässern, kann es notwendig sein, der Belüftungszone 12 zu Beginn biologisch aktive Feststoffe zuzusetzen, um deren gewünschte Konzentration zu erreichen. Bei diesem Prozeß werden eigene biologisch aktive Feststoffe erzeugt, die wie nachstehend beschrieben aus der Kontaktzone zur Belüftungszone zurückgeführt werden können, um die angemessene Menge an Bakterien in der Belüftungszone zu gewährleisten. Nachdem eine geeignete Konzentration an biologisch aktiven Feststoffen in der Belüftungszone 12 erreicht ist, kann dieses Niveau gewöhnlich ohne Zugabe derartiger Stoffe von außen aufrechterhalten werden. Die obige Adsorbiermittelkonzentration in der Belüftungszone 12 umfaßt sowohl frische Adsorbiermittel. die der Belüftungszone beigegeben werden, als auch solche, die zusammen mit biologisch aktiven Feststoffen zur Belüftungszone zurückgeführt werden.
Das Adsorbiermittel und die biologisch aktiven Feststoffe (Flüssigkeits- Feststoffgemisch) werden durch ein sauerstoffhaltiges Druckgas, z.B. Luft, kontinuierlich mit dem Abwasser vermischt, wobei das Gas über ein Belüftungssystem 22 mit Einblasrohr 24, zu dem über eine Leitung 26 das sauerstoffhaltige Druckgas zugeführt wird in die Belüftungszone 12 eingeleitet wird. Daneben können auch andere geeignete Belüftungs-Verteilungsvorrichtungen eingesetzt werden, die das Lösen des Sauerstoffs im Gemisch bewirken und Rührbewegungen ausführen. Desweiteren kann die Belüftung durch mechanische Rühreinrichtungen ergänzt werden.
Die Reaktions- oder Wasser-Stehzeit (hydraulic detention time -HDT) für Abwasser in der Belüftungszone 12 schwankt vor allem in Abhängigkeit vom Grad der erforderlichen Behandlung. Vorzugsweise wird der Prozeß kontinuierlich ausgeführt, und die Fließgeschwindigkeiten des eingeleiteten Abwassers und der anderen Stoffe, die der Belüftungszone 12 zugeführt werden, sind so eingestellt, daß sie eine Reaktionszeit von 0,5 Stunden bis zu 14 Tagen schaffen.
Das belüftete Abwasser mit dem gelösten Adsorbiermittel und den biologisch aktiven Feststoffen gelangt unterhalb der Trennwand 16 in die Absitzzone 14. Da die Absitzzone 14 durch die Trennwand 16 im wesentlichen von der Belüftungszone 12 isoliert ist, findet darin nur ein geringes oder gar kein Vermischen statt, die gelösten Feststoffe können sich durch Schwerkraft absetzen und so eine erste wäßrige Phase und eine erste Feststoffphase erzeugen. Die erste wäßrige Phase läuft aus der Absitzzone 14 mit der gleichen Fließgeschwindigkeit wie das einfließende Abwasser aus. Die erste Feststoffphase befindet sich nur im unteren Abschnitt der Absitzzone 14. Durch das Belüftungssystem 24 wird ein ausreichendes Vermischen gesichert, um die Ansammlung von Feststoffen unterhalb derabsitzzone 14 zu verhindern.
Die Absitzzone 14 ist so bemessen, daß das behandelte Abwasser solange darin zurückgehalten wird, bis sich die Mehrheit der Feststoffe absetzen kann und nur eine Mindestmenge an Feststoffen (z.B. 1.000 Milligramm gesamte gelöste Feststoffe pro Liter der ersten wäßrigen Phase) in der ersten wäßrigen Phase verbleibt, welche aus der Absitzzone 14 überläuft. Die erste wäßrige Phase bzw. das teilbehandelte Abwasser, welchels aus der Absitzzone 14 überläuft, gelangt mit annähernd der gleichen Geschwindigkeit wie das durch die Einlaßleitung 18 strömende Abwasser durch eine Leitung 28 in eine Kontaktzone oder einen -behälter 30. Der Kontaktbehälter 30 umfaßt eine Trennwand 32, die in Innern einen Wirbel-Einlaßabschnitt 34 und einen Mischund Ablagerungsabschnitt 36 abgrenzt. Das einfließende, teilweise behandelte Abwasser gelangt vom Wirbelabschnitt 34 in den Misch- und Ablagerungsabschnitt 36.
Beim Füllen des Misch- und Ablagerungsabschnitts 36 wird frisches pulverförmiges Adsorbiermittel, vorzugsweise das gleiche wie aus der Belüftungszone 12 (z.B. Aktivkohle), über eine Leitung 38 in diesen eingeleitet und durch eine geeignete Rührvorrichtung mit dem einfließenden, teilweise behandelten Abwasser vermischt. Alternativ kann das pulverförmige Adsorbiermittel dem Wirbel-Einlaßabschnitt 34 auch kontinuierlich zugeführt werden. Während die Rührvorrichtung eine mechanische sein kann, handelt es sich bei der dargestellten speziellen Ausführungsform um ein Belüftungssystem 40, welches dem im Belüftungsbecken 12 verwendeten ähnlich sein kann und ein Einblasrohr 42 umfaßt, in welches über eine Leitung 44 ein sauerstoffhaltiges Druckgas geleitet wird. Das Rühren mittels Belüftung wird bevorzugt, da Sauerstoff zu den Bakterien in den biologisch aktiven Feststoffen gelangt, welche im teilweise behandelten Abwasser aus der primären Behandlungszone herübertransportiert werden, der die Metabolisierung der im Kontaktbehälter 30 befindlichen Schadstoffe verstärkt.
Die Menge des dem teilweise behandelten Abwasser im Misch- und Ablagerungsabschnitt 36 zugesetzten Adsorbiermittels hängt vorrangig vom gewünschten Behandlungsgrad ab, d.h. von den gewünschten BSB-, CSB- und TOC-Höchstwerten im gereinigten Abwasser. Allgemein liegt diese Menge zwischen lediglich 10 bis zu 10.000 Milligramm Adsorbiermittel pro Liter des einfließenden, teilweise behandelten Abwassers. Nach einer vorgegebenen Reaktionszeit, die zwischen nur 20 Minuten und bis zu 24 Stunden beträgt, ist das Verrühren beendet, so daß sich die gelösten Feststoffe durch Schwerkraft absetzen und eine geklärte oder im wesentlichen feststoffreie zweite wäßrige Phase und eine zweite Feststoffphase mit Adsorbiermittel und biologisch aktiven Feststoffen erzeugen.
Zur Beschleunigung der Ablagerung dieser Feststoffe kann über eine Leitung 46 ein Flockungshilfsmittel in den Misch- und Ablagerungsabschnitt 36 eingeleitet werden. Vorzugsweise geschieht dies kurz vor Ende des Rührens, um ein homogenes Vermischen mit dem teilweise behandelten Abwasser ohne vorzeitige Ablagerung der Feststoffe zu gewährleisten. Obwohl sich mehrere geeignete Flockungshilfsmittel verwenden lassen, so werden doch kationische Polymere, z.B. Perol 787 oder Perol 788, vertrieben von Allied Colloids, Inc., Suffolk, Virginia, bevorzugt. Es handelt sich dabei um kationische Kopolymere aus einem quartären Acrylatsalz und Acrylamid mit hohem Molekulargewicht. Die Menge des zugesetzten Flockungshilfsmittels ist ausreichend für die gewünschte Ablagerung der Feststoffe, vorrangig des Adsorbiermittels. Im allgemeinen sind dies etwa 0,1 bis 10 Milligramm Flockungshilfsmittel pro Liter teilweise behandelten Abwassers.
Die Absetzzeit läßt sich so verändern, daß die Anforderungen an das gereinigte Abwasser erfüllt werden. Wenn sich die gelösten Feststoffe beispielsweise nur schwer absetzen, dann kann die Absetzzeit je nach Erfordernis verlängert werden. Nach Abschluß der Absetzzeit wird eine vorgegebene Menge der geklärten zweiten wäßrigen Phase über eine Leitung 48 dem Kontaktbehälter 30 zur Beseitigung oder Wiederverwendung entzogen. Anschließend werden die Schritte des Einfüllens und Verrührens, des Absetzens und des Entzugs wiederholt.
Wenn das teilweise behandelte Abwasser gemäß einer bevorzugten Ausführungsform kontinuierlich aus der primären Behandlungszone 10 in den Kontaktbehälter 30 fließt, minimiert die Trennwand 32 während der Absetz- und Entzugszeit eine Störung der Feststoffe im Misch- und Ablagerungsabschnitt 36 infolge des in den Wirbel-Einlaßabschnitt 34 eingeleiteten Abwassers. Der Kontaktbehälter 30 kann Flüssigkeitspegel-Steuervorrichtungen (nicht dargestellt) oder andere geeignete Mittel umfassen zur: Beendigung des Verrührens. wenn der Flüssigkeitspegel im Misch- und Ablagerungsabschnitt 36 eine vorgegebene Obergrenze erreicht, Einleitung des Flockungshilfsmittels, wenn der Flüssigkeitspegel einen vorgegebenen Punkt unterhalb der Obergrenze erreicht, und Beendigung des Entzugs der geklärten zweiten wäßrigen Phase, wenn der Flüssigkeitspegel auf einen vorgegebenen unteren Grenzwert abfällt.
Die gesamte oder ein Teil der abgesetzten zweiten Feststoffphase (Adsorbiermittel und biologisch aktive Feststoffe) kann dem Kontaktbehälter 30 entweder mittels einer Pumpe 50 entzogen und über eine Leitung 52 zusammen mit dem einfließenden Abwasser (wie dargestellt) zur Belüftungszone 12 zurückgeführt werden oder ihr direkt beigegeben werden, um die gewünschte Gesamtkonzentration an gelösten Feststoffen in der Belüftungszone aufrechtzuerhalten, wie oben erwähnt. Wunschgemäß können alle oder ein Teil der aus dem Kontaktbehälter 30 entzogenen Feststoffe über eine Leitung 54 nach Entwässerung oder weiterer Behandlung als Abfall abgegeben werden. Der Entzug dieser Feststoffe kann durch eine geeignete Steuervorrichtung reguliert werden, welche nach Abschluß des Entzugszyklusses die Pumpe 50 in Gang setzt, wenn der Feststoffpegel im Kontaktbehälter 30 einen vorgegebenen Wert erreicht.
Die Retentionszeit der Feststoffe in der primären Behandlungszone 10 läßt sich durch Entzug eines Teils des Flüssigkeits-Feststoffgemisches mittels einer Pumpe 56 oder dergleichen und Abgabe nach Entwässerung oder anderer Weiterbehandlung als Abfall über eine Leitung 58 steuern.
Während die primäre Behandlungszone 10 und der Kontaktbehälter 30 als separate Einheiten dargestellt sind, so können sie auch gemeinsame Wände haben. Beispielsweise kann der Kontaktbehälter 30 ein durch eine Wand abgetrennter Teil eines großen Belüftungsbeckens sein und die geeigneten Steuervorrichtungen für die Flüssigkeits- und Feststoffströme aufweisen, um den gewünschten Ablauf zu sichern.
Bei der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform ist die primäre Behandlungszone in der gleichen, oben beschriebenen Weise angeordnet und arbeitet auch entsprechend. Demgemäß sind die Teile, die mit denen aus Fig. 1 identisch sind, mit den gleichen Bezugsziffern gekennzeichnet.
Die erste wäßrige Phase bzw. das teilweise behandelte Abwasser, welches aus der Absitzzone 14 der primären Behandlungszone 10 überläuft, fließt anschließend durch eine Leitung 60 in einen aus einer Vielzahl (z.B. zwei) separater Kontaktbehälter 62 und 64 ausgewählten Behälter. Wie auch der oben beschriebene Kontaktbehälter 30 weist jeder Kontaktbehälter 62 und 64 Rührvorrichtungen auf, z.B. mechanische Mischvorrichtungen oder ein Belüftungssystem 66 mit einem Einblasrohr 68, dem über eine Leitung 70 ein sauerstoffhaltiges Druckgas zugeführt wird. In jeden Behälter 62 und 64 wird ein pulverförmiges Adsorbiermittel durch dazugehörige Leitungen 72 und 74 und gegen Ende der Rührdauer wahlweise ein Flockungshilfsmittel über dazugehörige Leitungen 76 und 78 eingeleitet. Die Adsorbier- und Flockungshilfsmittelmengen sind die gleichen wie oben beschrieben. Im Unterschied zum oben beschriebenen Kontaktbehälter 30 weisen die Kontaktbehälter 62 und 64 nicht unbedingt eine Trennwand zum Abgrenzen eines Wirbel-Einlaßabschnittes auf.
Das teilweise behandelte Abwasser aus der primären Behandlungszone 10 fließt über eine vorgegebene Einfüllzeit zuerst in einen der Kontaktbehälter, z.B. Behälter 62. Durch eine geeignete Pegel-Reguliervorrichtung läßt sich die Einfüllzeit steuern, so daß der Zufluß zum Behälter 62 beendet und zum Behälter 64 umgelenkt werden kann, wenn der Flüssigkeitspegel im Behälter 62 eine vorgegebenen Höchstwert erreicht. Der Behälter 64 hat eine gleiche Steuervorrichtung zum Umlenken des Zuflusses zum Behälter 62 zurück, wenn der Flüssigkeitspegel im Behälter 64 einen vorgegebenen Höchstwert erreicht. Das Zusetzen des Adsorbiermittels und das Verrühren in jedem Tank kann während und/oder nach Beendigung der jeweiligen Einfüllzeit erfolgen.
Das Verrühren, vorzugsweise durch Belüftung, wie oben beschrieben, wird nach einer vorgegebenen Reaktionszeit beendet, und falls ein Flockungshilfsmittel eingesetzt wird, geschieht dies kurz vor Abschluß der Rührzeit. Nach der Rührzeit im Behälter 62 können sich gelöste Feststoffe durch Schwerkraft absetzen und erzeugen dadurch eine geklärte, im wesentlichen feststoffreie zweite wäßrige Phase und eine zweite Feststoffphase. In der Zwischenzeit fließt über einen vorgegebenen Einfüllzeitraum teilweise behandeltes Abwasser in den anderen Behälter 64.
Nach Beendigung der Ablagerungszeit wird eine vorgegebene Menge der zweiten wäßrigen Phase über die Leitungen 80 und 82 aus dem Behälter 62 ausgegeben und entsorgt oder wiederverwendet. Der Behälter 62 bleibt bis zum Abschluß der Einfüllzeit für den Behälter 64 in Ruhestellung, also bis zu dem Zeitpunkt, da das teilweise behandelte Wasser aus der primären Behandlungszone 10 in den Behälter 62 zurück umgeleitet wird. Nach dem Ende der Absetzzeit im Behälter 64 wird eine vorgegebene Menge der zweiten wäßrigen Phase durch die Leitungen 84 und 82 entzogen. Zum Beenden des Entzugs der zweiten wäßrigen Phase aus jedem Behälter, wenn der Flüssigkeitspegel auf einen vorgegebenen unteren Grenzwert abfällt, können geeignete Steuerungsvorrichtungen verwendet werden. Diese Schritte des Einfüllens, Verrührens, Absetzens und Entziehens werden abwechselnd in jedem Behälter ausgeführt.
Wie bei der oben beschriebenen Ausführungsform können alle oder kann ein Teil der Feststoffe mittels einer Pumpe 86 über dazugehörige Leitungen 88 und 90 aus den Behältern 62 und 64 entleert und über eine Leitung 92 zur Belüftungszone 12 zurückgeführt oder über die Leitung 94 als Abfall ausgegeben werden. Der Entzug dieser Feststoffe nach Abschluß des Entzugszyklusses in jedem Behälter kann wie oben beschrieben gesteuert werden.
Mit diesem Ablaufschema kann das Verfahren kontinuierlich ausgeführt und können die Einfüllzeiten für die Behälter so eingestellt werden, daß das Einfüllen, Verrühren, Absetzen und Entziehen bei einem Behälter abgeschlossen werden kann, bevor erneut der Einfüllzyklus beginnt. Folglich fungiert jeder Behälter als eine Charge, und die Rühr- und Absetzzeiten können je nach Anforderung verändert werden, um so die gewünschte Behandlung und Ablagerung zu sichern. Im weiteren sei angemerkt, daß zur Schaffung eines zusätzlichen Spielraums hinsichtlich der Länge des Einfüll-, Rühr-, Absetz- und Entzugsschrittes je nach Wunsch drei oder mehr Kontaktbehälter verwendet werden können.
Das erfindungsgemäße Verfahren bringt eine Reihe weiterer Vorteile mit sich. Durch die Absitzzone in der primären Behandlungszone zur Steuerung der Feststoffkonzentration in der ersten wäßrigen Phase oder in dem aus der primären Behandlungszone fließenden, teilweise behandelten Abwasser wird eine stromabwärts angebrachte Kläranlage unnötig. Indem die in die Kontaktzone(n) eindringende Feststoffmenge auf diese Weise begrenzt wird, erfolgt in jeder Zone ein freies Absetzen, welches nicht wie bei großen Konzentrationen an gelösten Feststoffen behindert wird. Durch den Kontakt zwischen dem teilweise behandelten Abwasser mit verminderter Konzentration an gelösten Feststoffen und einem frischen Adsorbiermittel in der/n Kontaktzone/n verbessert sich die Ausscheidung von Schadstoffen. Schadstoffe, die nur schlecht in der Belüftungszone adsorbiert und in die Kontaktzone(n) hinübertransportiert werden, treffen auf ein frisches und aktiveres Adsorbiermittel, wodurch diese Schadstoffe besser beseitigt werden. Die biologisch aktiven Feststoffe im teilweise behandelten Abwasser metabolisieren die Schadstoffe in der/n Kontaktzone/n weiter, insbesondere wenn das Verrühren mittels Belüften mit einem sauerstoffhaltigen Gas erfolgt. Die Kontakt- oder Rührzeit und die Absetzzeit in der/n Ablagerungszone/n kann günstigerweise so eingestellt werden, daß die Anforderungen an das bestimmte behandelte Abwasser erfüllt werden. Wenn eine Vielzahl von Kontaktzonen verwendet wird, kann das Gesamtverfahren kontinuierlich ausgeführt und in jeder Kontaktzone chargenweise gearbeitet werden.

Claims

1. Verfahren zur Reinigung von Abwasser, welches organische und adsorbierbare Schadstoffe enthält, mit den Schritten:

(a) Schaffung einer primären Behandlungszone mit einer Belüftungszone und einer im wesentlichen von der Belüftungszone isolierten Absitzzone, wobei der untere Teil der Absitzzone in den unteren Teil der Belüftungszone mündet, um eine durchgehende Fluidverbindung mit der Belüftungszone zu gewährleisten;

(b) Einleiten des Abwassers in die Belüftungszone;

(c) kontinuierliche Belüftung des Abwassers mit einem sauerstoffhaltigen Gas in der Belüftungszone in Anwesenheit ausreichender Mengen eines pulverförmigen Adsorbiermittels und biologisch aktiver Feststoffe zum Absenken des BSB, CSB und TOC auf die gewünschten Werte, wobei das derart behandelte Abwasser durch die Öffnung im unteren Teil der Absitzzone aus dem unteren Teil der Belüftungszone in die Absitzzone gelangt;

(d) Rückhaltung des derart behandelten Abwassers über einen ausreichenden Zeitraum in der Absitzzone, so daß sich die Feststoffe durch die Schwerkraft absetzen und eine erste Feststoffphase sowie eine erste wäßrige Phase, welche eine vorgegebene Höchstmenge an Feststoffen enthält, erzeugen;

(e) Überleitung der ersten wäßrigen Phase aus der Absitzzone in eine Kontaktzone;

(f) Verrühren der ersten wäßrigen Phase in der Kontaktzone in Anwesenheit eines in die Kontaktzone eingeleiteten pulverförmigen Adsorbiermittels während einer Rührdauer, die zum Absenken des BSB, CSB und TOC auf die gewünschten Werte ausreichend ist;

(g) Beendigung des Rührens sowie Absetzenlassen der derart behandelten ersten wäßrigen Phase durch Schwerkraft während einer Absetzzeit, die zum Erzeugen einer geklärten, im wesentlichen feststoffreien zweiten wäßrigen Phase und einer zweiten Feststoffphase ausreichend ist;

(h) anschließende Entnahme einer vorgegebenen Menge der zweiten wäßrigen Phase aus der Kontaktzone; und

(i) Wiederholen der Schritte (e) bis (h).

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Gesamtmenge der in der Belüftungszone befindlichen Adsorbiermittel und biologisch aktiven Feststoffe 10 bis etwa 50.000 Teile pro eine Million Teile Abwasser beträgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Menge des in der Belüftungszone befindlichen Adsorbiermittels 5 bis 20.000 Teile pro eine Million Teile Abwasser beträgt.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Adsorbiermittel Aktivkohle ist.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Kontaktzone einen einzigen Behälter mit einem Einlaß- und einem Misch- und Ablagerungsabschnitt umfaßt, welcher im wesentlichen von dem Einlaßabschnitt isoliert ist und mit diesem in Fluidverbindung steht;

in Schritt (e) die erste wäßrige Phase mit einer ersten Fließgeschwindigkeit kontinuierlich von der Absitzzone der primären Behandlungszone in den Einlaßabschnitt fließt und von dort in den Misch- und Ablagerungsabschnitt gelangt;

in den Schritten (f) und (g) das Rühren und Absetzen im Misch- und Ablagerungsabschnitt erfolgt; und

im Schritt (h) die zweite wäßrige Phase mit einer zweiten Fließgeschwindigkeit, die größer als die erste Fließgeschwindigkeit ist, dem Misch- und Ablagerungsabschnitt solange entzogen wird, bis die vorgegebene Menge der zweiten wäßrigen Phase entnommen ist.

6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei Schritt (f) solange fortgeführt wird, bis der Flüssigkeitspegel der derart behandelten ersten wäßrigen Phase im Mischund Ablagerungsabschnitt eine vorgegebene Obergrenze erreicht hat.

7. Verfahren nach Anspruch 6, wobei Schritt (h) solange fortgeführt wird, bis der Flüssigkeitspegel der zweiten wäßrigen Phase auf eine vorgegebene Untergrenze abfällt.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, wobei das Rühren in Schritt (f) durch Einleiten eines sauerstoffhaltigen Druckgases in den Misch- und Ablagerungsabschnitt erfolgt.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das Rühren in Schritt (f) durch eine mechanische Rührvorrichtung ausgeführt wird.

10. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, welches den Schritt des Zusetzens eines Flockungshilfsmittels zum verbesserten Absetzen des Adsorbiermittels der ersten wäßrigen Phase gegen Ende des Rührschrittes (f) umfaßt.

11. Verfahren nach Anspruch 10, wobei das Flockungshilfsmittel ein kationisches Polymer ist.

12. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, welches den Schritt der Rückführung zumindest eines Teils der zweiten Feststoffphase aus der Kontaktzone in die Belüftungszone umfaßt.

13. Verfahren nach Anspruch 12, welches den Schritt der Entnahme eines Teils der Flüssigkeits-Feststoff-Mischphase aus der primären Behandlungszone umfaßt, so daß die Mengen an Adsorbiermittel und biologisch aktiven Feststoffen in der Belüftungszone auf vorgegebenem Niveau aufrechterhalten werden.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Kontaktzone eine Vielzahl von Behältern umfaßt;

in Schritt (e) die erste wäßrige Phase während einer vorgegebenen Einfüllzeit aus der Absitzzone der primären Behandlungszone in einen der Behälter und anschließend während einer vorgegebenen Einfüllzeit in einen anderen der Behälter fließt und diese Reihenfolge weitergeführt wird;

in Schritt (f) das Rühren in jedem der Behälter während undloder nach der Einfüllzeit erfolgt;

in Schritt (g) das Absetzen in jedem Behälter nach Beendigung der Rührzeit erfolgt;

in Schritt (h) eine vorgegebene Menge der zweiten wäßrigen Phase nach Abschluß der Absetzzeit und vor Beginn des Einströmens der ersten wäßrigen Phase aus der Absitzzone in jeden Behälter aus diesen entnommen wird.

15. Verfahren nach Anspruch 14, wobei Schritt (e) solange fortgesetzt wird, bis der Flüssigkeitspegel der ersten wäßrigen Phase in jedem der Behälter einen vorgegebenen oberen Wert erreicht.

16. Verfahren nach Anspruch 15, wobei Schritt (h) solange fortgesetzt wird, bis der Flüssigkeitspegel der zweiten wäßrigen Phase auf einen vorgegebenen unteren Grenzwert abfällt.

17. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 16, wobei das Rühren durch Einleiten eines sauerstoffhaltigen Druckgases in jeden Behälter erfolgt.

18. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 16, wobei das Rühren durch mechanische Rührvorrichtungen in jedem Behälter erfolgt.

19. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 18, welches den Schritt des Zusetzens eines Flockungshilfsmittels zur ersten wäßrigen Phase in jedem der Behälter zum verbesserten Absetzen des Adsorbiermittels gegen Ende des Rührens umfaßt.

20. Verfahren nach Anspruch 19, wobei das Flockungshilfsmittel ein kationisches Polymer ist.

21. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 20, welches den Schritt der Rückführung zumindest eines Teils der zweiten Feststoffphase aus jedem der Behälter zur Belüftungszone umfaßt.

22. Verfahren nach Anspruch 21, welches den Schritt des Entzugs eines Teils des Flüssigkeits-Feststoffgemisches aus der primären Behandlungszone umfaßt, so daß die Menge an Adsorbiermittel und biologisch aktiven Feststoffen in der Belüftungszone auf vorgegebenem Niveau aufrechterhalten wird.