DE3908919A1 - Verfahren und vorrichtung zur biologischen phosphateliminierugn aus abwaessern - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur biologischen Phosphateliminierung aus Abwässern mit den Verfahrens­ schritten:

• - Einleitung des unbehandelten oder mechanisch vorbehan­ delten Abwassers in ein Belebungsbecken,
• - Zugabe von Mikroorganismen in das Belebungsbecken,
• - Durchfahren der Phasen anaerob, anoxisch, aerob nach­ einander zur Steigerung der Absorptionsmenge an Phosphaten durch die Mikroorganismen,
• - Ablassen des behandelten Abwassers in ein Nachklärbecken zur Rückgewinnung der Mikroorganismen und zur Absonderung von Sinkstoffen,
• - Abführen des behandelten Wassers aus dem Nachklärbecken zur weiteren Aufbereitung oder zur Abgabe in natürliche Wasserläufe.

Dieses herkömmliche Verfahren ist ein sogenanntes einstu­ figes Verfahren mit einem kontinuierlichen Abwasserfluß, das verschiedene Phasen durchläuft, im Gegensatz zu einem mehrstufigen Verfahren, bei dem die drei genann­ ten Phasen in gesonderten Becken als stationäre Vorgänge aufrechterhalten werden, so daß die dreifache Anzahl von Becken erforderlich ist. Entsprechend hoch ist der Aufwand für Bau und Betrieb, weil sehr große Wasser­ mengen in Umlauf gehalten werden müssen.

Der Nachteil des einstufigen Verfahrens liegt darin, daß auch bei optimaler Steuerung zwangsweise inmer Abwasser aus jenen Phasen in das Nachklärbecken gelangt, welches aus der anaeroben Phase gelöstes Phosphat beinhaltet.

Zwar nehmen die Schlammflocken im Nachklärbecken bei ausreichendem Sauerstoffgehalt einen Teil dieses über­ getretenen, gelösten Phosphates wieder auf, gleichwohl wird der Wirkungsgrad dadurch wesentlich beeinträchtigt.

Die drei Phasen werden angewendet, um bei der biologischen Phosphatelimination das Phänomen zu nutzen, daß für die Abwasserreinigung geeignete Mikroorganismen eine gewisse Menge an Phosphor-Verbindungen dem Abwasser entziehen und zum Aufbau der Zellsubstanzen usw. verwenden. Ein Teil dieser bereits aufgenommenen Phosphor-Verbindungen wird bei Sauerstoffarmut wieder freigesetzt, bei Wiedereintreten sauerstoffreicher Verhältnisse wird jedoch über das vorher freigesetzte Quantum hinaus ein zusätzlicher Anteil an Phosphor-Verbindungen absorbiert. Durch mehrmaliges Durchlaufen von anaeroben, anoxischen und aeroben Phasen läßt sich die biologische Phosphatelimination erheblich steigern. Die Mikroorganismen werden dem nachgeschalteten Nachklärbecken fortlaufend entzogen und dem Belebungsbecken wieder zugeführt.

Es ist Aufgabe der Erfindung, das einstufige Verfahren zur biologischen Phosphatelimination von Abwässern so zu verbessern und eine entsprechende Vorrichtung anzugeben, daß insgesamt eine verbesserte Abwasserquali­ tät erreicht wird, ohne den baulichen und betrieblichen Aufwand nennenswert erhöhen zu müssen.

Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung folgende Verfahrensverbesserungen vor:

• - Ablassen des behandelten Abwassers in das Nachklärbecken ausschließlich nach Eintritt der aeroben Phase bzw. nach Erreichen eines niedrigen Phosphat-Gehaltes,
• - Aufstauen des unbehandelten Abwassers in den übrigen Phasen.

Gemäß eines alternativen Vorschlages der Erfindung kann auch in folgender Weise verfahren werden:

• - Ablassen des behandelten Abwassers in ein Intensiv­ belüftungsbecken zur Sicherstellung einer aeroben Phase,
• - Ablassen des behandelten Abwassers aus dem Intensiv­ belüftungsbecken in das Nachklärbecken nach zeit­ licher Vorgabe oder nach Erreichen eines niedrigen Phosphat-Gehaltes.

Bezüglich einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung nach dem ersten Vorschlag wird ein Belebungsbecken, ein Nachklärbecken mit üblichen Zuläufen, Abläufen und einer Rücklaufleitung einschließlich einer Pumpe von dem Nachklärbecken zu dem Belebungsbecken eingesetzt, wobei das Volumen des Belebungsbeckens für den Aufstaubetrieb vergrößert ist und die Auslaufseite des Belebungsbeckens einen Schieber zum vorübergehenden Absperren aufweist.

Bei der Durchführung der Erfindung gemäß dem zweiten Vorschlag wird bei der Vorrichtung zwischen das Belebungs­ becken und das Nachklärbecken ein Intensivbelüftungs­ becken zwischengeschaltet.

Die Erfindung wendet sich ab von einem kontinuierlichen Abwasserfluß einer herkömmlichen einstufigen Verfahrensweise und schlägt stattdessen einen intermittierenden Betrieb vor, wobei der Zulauf selbstverständlich fortlaufend stattfindet, jedoch der Ablauf lediglich nach der aeroben Phase erfolgt, so daß in das Nachklärbecken ausschließ­ lich Abwasser gelangt, das unter biologischen Abbau­ gesichtspunkten die beste Qualität hat. Die Rückgewinnung der Schlämme und Mikroorganismen wird in herkömmlicher Weise vorgenommen, diesbezüglich geht die Erfindung also bekannte Wege.

Alternativ oder zusätzlich zum Aufstaubetrieb kann vor dem Nachklärbecken die Intensivbelüftung vorgenommen werden, also eine besonders intensive aerobe Phase in einem gesonderten Becken aufrechterhalten werden, in der ggf. noch eine weitere Qualitätsverbesserung durch Absenken der gelösten Phosphatanteile erreicht werden kann.

Nachfolgend wird die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens und die Verwirklichung einer entsprechenden Vorrichtung anhand der Zeichnung erläutert; darin zeigen:

Fig. 1 eine schematische Ansicht einer Anlage zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß dem ersten Vorschlag und

Fig. 2 eine Ansicht gemäß der Fig. 1 zur Verdeut­ lichung des Verfahrens gemäß dem zweiten Vorschlag.

In der Fig. 1 der Zeichnung ist ein Belebungsbecken 1 wiedergegeben, an das sich ein Nachklärbecken 3 an­ schließt. Das unbehandelte Abwasser läuft über einen Zulauf 4 zu und verläßt die Anlage über einen Ablauf 5 an dem Nachklärbecken.

In dem Belebungsbecken 1 findet die eigentliche Phos­ phateliminierung statt, und für diesen Vorgang werden Mikroorganismen eingesetzt, die im Rücklauf immer wieder nutzbar gemacht werden. Für die Rückführung innerhalb der Anlage ist eine Pumpe 6 vorhanden, die den in dem Nachklärbecken 3 sedimentierten Schlamm, in dem sich die Mikroorganismen befinden, über eine Rücklaufleitung 7 in das Belebungsbecken 1 pumpt.

Es sei davon ausgegangen, daß das Belebungsbecken 1 bis zu dem dargestellten Normalniveau 10 mit Abwasser gefüllt ist, das je nach Anfall fortlaufend dem Belebungsbecken klärbecken 3 befindlicher Schieber 11 sei geschlossen. In dem Belebungsbecken 1 steigt dann der Flüssigkeitsspiegel entsprechend dem Zulauf von unbehandeltem oder mechanisch vorbehandeltem Abwasser an.

Während dieses Zulaufs des unbehandelten Wassers und bei geschlossenem Schieber 11 werden nacheinander eine anaerobe, Die aerobe Phase wird z. B. durch kräftiges Einblasen von Luft über eine Luftleitung 8 am Grund des Belebungsbeckens 1 und durch Einschalten eines lediglich schematisch darge­ stellten Rührers bewirkt. Die anderen beiden Phasen werden durch geringen Sauerstoff (anoxisch) oder durch die Unter­ brechung jeglicher Luftzufuhr erzielt, wobei der Rührer 9 zur Vermeidung ungewollter Schlammsedimentation in Betrieb bleiben kann.

Nach Eintreten der aeroben Phase und bei niedrigem Phosphat­ gehalt im Abwasser wird der Schieber 11 geöffnet, und das der Schieber 11 wieder verschlossen.

In dem Nachklärbecken 3 findet dann eine Sedimentierung statt, also eine mechanische Trennung aufgrund der Schwer­ kraft zwischen flüssigen Teilen und Sinkstoffen.

Je nach Qualität und entzogenem Phosphat gelangt das behan­ delte Abwasser über den Ablauf 5 in einen natürlichen Wasser­ mit einem Fällungsmittel zur Ausfällung noch enthaltener Phosphate.

Die gesamte Anlage wird also intermittierend betrieben, während der Zulauf in üblicher Weise stetig ist bzw. vom Zufall abhängt. Die in dem Belebungsbecken angesammelte Menge wird also in Schüben abgenommen, und zwar zu einem Zeitpunkt, zu dem die Wasserqualität die besten Werte hat aufgrund der zurückliegenden höchsten Aktivität der Mikro­ organismen. Selbstverständlich kann zur Vorsicht ein dem Belebungsbecken 1 vorgelagerter Tank als Notaufnahmebehälter vorgesehen werden, wenn die Umstände dies geraten erscheinen lassen, wenn also z. B. im Falle von niedergehenden Platzregen mit Mengen zu rechnen ist, die nicht verkraftet werden. Diesbezüglich geht die Erfindung im übrigen bekannte Wege.

Der wesentliche Vorteil der von der Erfindung vorgeschla­ genen einstufigen, intermittierenden Verfahrensweise liegt, in dem relativ geringen baulichen Aufwand und den geringen umlaufenden Mengen, die folglich nach weniger Pumpenleistung und dergleichen verlangen. Es genügt z. B. eine Aufstockung des Belebungsbeckens 1 bei herkömmlichen Anlagen und die Installation des Schiebers 11, um eine Anlage herkömmlicher Art erfindungsgemäß zu betreiben.

In Fig. 2 ist schematisch eine Vorrichtung zur Durchführung des zweiten Verfahrensvorschlages gemäß der Erfindung wieder­ gegeben, bei der zwischen dem Belebungsbecken 1 und dem Nachklärbecken 3 ein Intensivbelüftungsbecken 2 vorgesehen ist, das ebenfalls mit Hilfe einer Druckluftleitung 8 stark mit Sauerstoff angereichert werden kann. Bei dieser Alter­ native wird ein kontinuierlicher Durchlauf durch das Bele­ bungsbecken 1 gefahren. Auch das Intensivbelüftungsbecken 2 kann als Durchlaufbecken betrieben werden, wenn die Ver­ weilzeiten groß genug sind und die Verwirklichung einer guten Abwasserqualität in der aeroben Phase relativ rasch erreicht wird. Anderernfalls wird das Intensivbelüftungs­ becken 2 in zeitlicher Abfolge oder nach gemessenem Phos­ phorwert neu gefüllt und damit der vorhergehende Inhalt in das Nachklärbecken 3 gegeben. In jedem Fall wird eine maximale Abwasserqualität erzielt.

Bei der Vorrichtung gemäß der Fig. 2 wird also sicher­ gestellt, daß vor der Einleitung des Abwassers in das Nachklärbecken 3 in jedem Fall eine hochaktive aerobe Phase entsteht. Diese ist unabhängig von eventuellen Vorstufen in dem Belebungsbecken 1, das normalerweise auch für be­ stimmte Zeitperioden aerob eingestellt wird. Allerdings kann diese Phase wegen des nachgeschalteten Intensiv­ belüftungsbeckens 2 relativ kurz gehalten werden.

Selbstverständlich kann die Vorrichtung gemäß der Fig. 2 auch intermittierend bezüglich des Belebungsbeckens 1 gefahren werden, so daß stets eine anaerobe Phase von dem Belebungsbecken 1 in das Intensivbelüftungsbecken 2 gelei­ tet wird. Dadurch kommt es zu einer maximalen Abwasser­ qualität hinsichtlich des Phosphatgehaltes, die biologisch überhaupt erzielbar ist. Das Intensivbelüftungsbecken 2 kann also alternativ oder zusätzlich eingesetzt werden.

Claims (7)

1. Verfahren zur biologischen Phosphateliminierung aus Abwässern mit den Verfahrensschritten:

• - Einleitung des unbehandelten Abwassers in ein Belebungsbecken,
• - Zugabe von Mikroorganismen in das Belebungsbecken,
• - Durchfahren der Phase anaerob, anoxisch und aerob nacheinander zur Steigerung der Absorptionsmenge an Phosphaten durch die Mikroorganismen,
• - Ablassen des behandelten Abwassers in ein Nachklär­ becken zur Rückgewinnung der Mikroorganismen und zur Absonderung von Sinkstoffen,
• - Abführen des behandelten Abwassers aus dem Nachklär­ becken zur weiteren Aufbereitung oder zur Abgabe in natürliche Wasserläufe

gekennzeichnet durch folgende Verbesserungen:

• - Ablassen des behandelten Abwassers in das Nachklär­ becken ausschließlich nach Eintritt der aeroben Phase bzw. nach Erreichen eines niedrigen Phosphat-Gehaltes,
• - Aufstauen des unbehandelten Abwassers in den übrigen Phasen.

2. Verfahren zur biologischen Phosphateliminierung aus Abwässern mit den Verfahrensschritten:

• - Einleitung des unbehandelten Abwassers in ein Belebungsbecken,
• - Zugabe von Mikroorganismen in das Belebungsbecken,
• - Durchfahren der Phase anaerob, anoxisch und aerob nacheinander zur Steigerung der Absorptionsmenge an Phosphaten durch die Mikroorganismen,
• - Ablassen des behandelten Abwassers in ein Nachklär­ becken zur Rückgewinnung der Mikroorganismen und zur Absonderung von Sinkstoffen,
• - Abführen des behandelten Abwassers aus dem Nachklär­ becken zur weiteren Aufbereitung oder zur Abgabe in natürliche Wasserläufe

gekennzeichnet durch folgende Verbesserungen:

• - Ablassen des behandelten Wassers in ein Intensivbelüf­ tungsbecken zur Sicherstellung einer aeroben Phase,
• - Ablassen des behandelten Abwassers aus dem Intensiv­ belüftungsbecken in das Nachklärbecken nach zeit­ licher Vorgabe oder nach Erreichen eines niedrigen Phosphat-Gehaltes.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die aerobe Phase aus dem Behandlungsbecken in ein Intensivbelüftungs­ becken geleitet wird.

4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit einem Belebungsbecken, einem Nachklärbecken und mit einem Zulauf, Ablauf und einer Rücklaufleitung einschließlich einer Pumpe von dem Nachklärbecken zu dem Belebungsbecken, dadurch gekennzei­ chnet, daß das Volumen des Belebungsbeckens (1) für den Aufstaubetrieb vergrößert ist und daß an der Auslaufseite des Belebungsbeckens (1) ein Schieber (11) zum vorübergehenden Absperren angeordnet ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4 zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 2 oder 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß zwischen das Bele­ bungsbecken (1) und das Nachklärbecken (3) ein In­ tensivbelüftungsbecken (2) geschaltet ist.