DE3908988A1

DE3908988A1 - Process and apparatus for treating a waste water by the activation method with biological elimination of phosphorus

Info

Publication number: DE3908988A1
Application number: DE19893908988
Authority: DE
Inventors: Manfred Ittig; Herbert Dipl Ing Teinert
Original assignee: Steinmann & Ittig & Co KG GmbH
Current assignee: Steinmann & Ittig & Co KG GmbH
Priority date: 1989-03-18
Filing date: 1989-03-18
Publication date: 1990-09-20

Abstract

To treat a waste water by the activation method with biological elimination of phosphorus, the waste water (effluent) and the return sludge are fed to an activation in an activation tank (2). Within the scope of these measures, a particularly high biological elimination of phosphorus is achieved if the waste water and return sludge, prior to activation, are at least partly mixed with each other and allowed to separate by sedimentation in a sedimentation tank (1) into a hydraulic phase and a sludge phase, if the sludge phase is kept in an anaerobic state at least in the lowest layer region by controlled delayed removal of the sludge phase there with the aid of a sludge extractor (11) and if the sludge phase taken off is fed together with the immediately further transported hydraulic phase to the activation in the activation tank (2). <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aufbereiten eines Abwassers nach dem Belebungsverfahren mit biolo gischer Phosphorelimination, wobei das Abwasser und der Rücklaufschlamm einer Belebung zugeführt werden, und eine Vorrichtung zur Durchführung eines solchen Verfahrens, mit einem Belebungsbecken und einem folgen den Nachklärbecken mit Schlammauslaß.The invention relates to a method for processing a wastewater after the biolo gischer phosphorus elimination, the wastewater and the return sludge can be activated, and an apparatus for performing such Procedure, with an aeration tank and a follow the clarifier with sludge outlet.

Im Rahmen der aus der Praxis bekannten Maßnahmen der genannten Art kommt man so ohne weiteres, d.h. mit der im Zuge des Belebungsverfahrens gleichsam von selbst stattfindenden biologischen Phosphorelimination im gün stigsten Falle auf eine Gesamtphosphorelimination von 75%. Damit sind die einzuhaltenden Phosphorendkonzen trationen von 1 mg/l regelmäßig nicht erreichbar, wes halb man zusätzlich eine Phosphorelimination durch che mische Fällung durchführt, die jedoch mit dem Nachteil behaftet ist, daß entsprechende Salzfracht im Vorfluter landet.As part of the measures known from practice mentioned type can be easily reached, i.e. With that of itself in the course of the revitalization process biological phosphorus elimination taking place in the gün most cases for a total phosphorus elimination of 75%. This means that the final phosphorus concentrations have to be observed trations of 1 mg / l cannot be reached on a regular basis half an additional phosphorus elimination by che mixes precipitation, but with the disadvantage is afflicted with the corresponding salt load in the receiving water lands.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, im Rahmen der eingangs genannten Maßnahmen rein biologisch eine wesentlich höhere Phosphorelimination zu erreichen.The invention is based, in the context of the task of the measures mentioned at the outset are purely biological to achieve significantly higher phosphorus elimination.

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe besteht in verfahrensmäßiger Hinsicht darin, daß man das Abwasser und den Rücklaufschlamm vor der Belebung zumindest teil weise miteinander vermischt und durch Absetzenlassen in eine hydraulische Phase und eine Schlammphase ent mischen läßt, daß man die Schlammphase zumindest im untersten Schichtbereich durch dortiges gesteuertes, zeitlich verzögertes Abziehen der Schlammphase in einem anaeroben Zustand hält, und daß man die abgezogene Schlammphase mit der sofort weitergeführten hydrauli schen Phase der Belebung zuführt. Vorzugsweise wird man die Schlammphase für sieben bis zehn Stunden im anaeroben Zustand halten. Im übrigen ist es günstig, wenn man die abgezogene Schlammphase mit der sofort weitergeführten hydraulischen Phase wiedervereinigt und danach der Belebung zuführt, weil so überflüssige Transportmaßnahmen vermieden werden.The achievement of this task consists in procedural in that the sewage and at least part of the return sludge before revitalization wisely mixed together and by settling into a hydraulic phase and a sludge phase can mix that the sludge phase at least in lowest layer area by controlled, delayed removal of the sludge phase in one maintains anaerobic state, and that the stripped Sludge phase with the immediately continued hydrauli phase of revitalization. Preferably the mud phase for seven to ten hours in maintain anaerobic condition. For the rest, it is convenient if you take off the sludge phase immediately continued hydraulic phase reunited and then brings the revitalization because it is so superfluous Transport measures can be avoided.

Gegenstand der Erfindung ist, wie oben schon angeführt worden ist, auch eine Vorrichtung zur Durchführung des beschriebenen Verfahrens. Hier besteht die Lösung der Aufgabe darin, daß ein Abwasserstrang und ein vom Schlammauslaß gespeister Rücklaufschlammstrang zusammen geführt sowie an einen Zulauf eines ablaufseitig mit dem Belebungsbecken verbundenen Absetzbeckens mit auf der dem Zulauf gegenüberliegenden Beckenseite angeord netem Überlauf für die hydraulische Phase und im Bereich des Beckenbodens angeordnetem, leistungssteuerbarem Saugräumer zum Abziehen der Schlammphase angeschlossen sind. Nach bevorzugter Ausführungsform besteht das Ab setzbecken aus einem Rundbecken mit um dessen Zentral stütze drehbarer, den Saugräumer aufweisender Brücke. Günstig ist es, wenn sich der Zulauf über einen Umlauf winkel von 20° und der Überlauf um einen Umfangswinkel von bis zu 90° erstreckt. Im übrigen ergeben sich in bautechnischer Hinsicht einfache und überschaubare Ver hältnisse, wenn der Überlauf und ein Schlammauslaß des Saugräumers in eine Beckenrandrinne münden, die mit einem mit dem Belebungsbecken verbundenen Ablauf des Absetzbeckens in Verbindung stehen.The object of the invention is, as already mentioned above has also been a device for performing the described procedure. Here is the solution Task in that a sewage line and one from Sludge outlet fed return sludge strand together led and to an inlet on the outlet side the sedimentation tank connected to the aeration tank the basin opposite the inlet net overflow for the hydraulic phase and in the area of the pelvic floor arranged, power controllable Suction scraper connected to remove the sludge phase are. According to a preferred embodiment, the Ab settling basin from a round basin with around its central support rotatable bridge with the suction scraper. It is favorable if the inflow is via one circulation angle of 20 ° and the overflow by a circumferential angle extends up to 90 °. Otherwise result in structurally simple and clear Ver ratios when the overflow and a sludge outlet of the Saugräumers open into a pool gutter that with a drainage connected to the aeration tank Sedimentation basin.

Im übrigen ist zur Erfindung ergänzend folgendes auszu führen:
In Anlagen mit biologischer Phosphorelimination findet stets ein Wechselspiel von Phosphatrücklösung und Phos phataufnahme statt. Die intensive Phosphatrücklösung ist als Voraussetzung einer intensiven Phosphataufnahme anzusehen. Entscheidend ist jedoch, daß das Ausmaß der Nettoelimination, d.h. die Differenz zwischen Phosphat aufnahme und Phosphatrücklösung, ebenfalls in direktem Zusammenhang mit der Phosphatrücklösungsintensität steht. Also ist vornehmlich bei der Phosphatrücklösung anzusetzen, wenn die Eliminationsleistung beeinflußt werden soll. Das Ausmaß der Phosphatrücklösung ist zu nächst eine Funktion der anaeroben Schlammaufenthalts zeit. Zudem läßt sich eine Abhängigkeit von der Verfüg barkeit leichtabbaubaren Substrates feststellen. Damit ergeben sich zwei Ansatzpunkte für die Steigerung der Leistungsfähigkeit biologischer Phosphoreliminationsan lagen: Einerseits muß die anaerobe Aufenthaltszeit des belebten Schlammes erheblich gesteigert werden, anderer seits muß das Potential an abbaubarem Substrat im Roh abwasser weitestgehend verfügbar gemacht werden, um die Phosphatrücklösungsgeschwindigkeit im Verlauf der anaeroben Aufenthaltszeit zu steigern. Folglich wird im erfindungsgemäßen Absetzbecken durch Entkopplung von hydraulischer Aufenthaltszeit und Schlammaufent haltszeit eine hohe anaerobe Kontaktzeit der absetzba ren Stoffe des Rohabwassers mit den Organismen des Rück laufschlammes erzielt. Die absetzbaren Stoffe des Roh abwassers werden dabei über säurebildende biochemische Prozesse aufgeschlossen. Durch diesen Aufschluß wird den Organismen des Rücklaufschlammes in der anaeroben Verfahrensstufe ein Maximum an leichtabbaubarem Substrat zur Verfügung gestellt. Damit ist die Voraussetzung für eine optimale Phosphataufnahme in der aeroben Stufe gegeben.In addition, the following is to lead to the invention:
In plants with biological phosphorus elimination, there is always an interplay of phosphate redissolution and phosphate uptake. The intensive phosphate redissolution is to be regarded as a prerequisite for an intensive absorption of phosphate. It is crucial, however, that the extent of the net elimination, ie the difference between phosphate uptake and phosphate redissolution, is also directly related to the phosphate redissolution intensity. So it is mainly to be used with the phosphate redissolution if the elimination performance is to be influenced. The extent of the phosphate redissolution is initially a function of the anaerobic sludge residence time. In addition, a dependence on the availability of readily degradable substrate can be determined. This results in two starting points for increasing the performance of biological phosphorus elimination systems: on the one hand, the anaerobic residence time of the activated sludge must be increased considerably, on the other hand, the potential for degradable substrate in the raw wastewater must be made largely available in order to improve the phosphate dissolution rate in the course of the anaerobic residence time to increase. Consequently, in the sedimentation basin according to the invention, a high anaerobic contact time of the abstable substances of the raw sewage with the organisms of the return sludge is achieved by decoupling the hydraulic residence time and sludge residence time. The settable substances in the raw wastewater are broken down using acid-forming biochemical processes. This digestion provides the organisms of the return sludge with a maximum of easily degradable substrate in the anaerobic process stage. This is the prerequisite for optimal phosphate absorption in the aerobic stage.

Der lange Kontakt des Rücklaufschlammes mit den absetz baren Stoffen des Rohabwassers ist bei dem erfindungs gemäßen Verfahren das entscheidende Kriterium. Die ab setzbaren Stoffe des Rohabwassers dicken gemeinsam mit dem Rücklaufschlamm unter anaeroben Bedingungen ein, organische Säuren werden freigesetzt und sind für die Organismen des Rücklaufschlammes unmittelbar verfügbar. Die organischen Säuren werden aufgenommen und in Ver bindung damit ist eine Freisetzung von Phosphat festzu stellen. Aufgrund der in dieser Hinsicht optimalen Ver hältnisse verläuft die Phosphatfreisetzung äußerst in tensiv und aufgrund der weiter oben beschriebenen Zu sammenhänge ist demzufolge auch die Phosphataufnahme im Belebungsbecken optimal. Die Schlammaufenthaltszeit ist jedenfalls von der hydraulischen Aufenthaltszeit entkoppelt und der Rücklaufschlamm wird nach kurzer Kontaktzeit mit gelöstem Substrat einer erhöhten Kon taktzeit mit partikulärem Substrat unterzogen. Durch das Sedimentieren tritt innerhalb des erfindungsgemäßen Absetzbeckens eine Schichtung ein; diese Schichtung gewährleistet, daß im unteren Bereich des sich absetzen den Schlammes auf jeden Fall anaerobe Verhältnisse vor liegen, und zwar unabhängig davon, ob in der obersten Schichtung gelöster Sauerstoff und in darunter liegen den Schichten Nitratsauerstoff vorhanden ist, da der Schlamm alle Schichten durchwandern muß und erst im untersten Bereich zeitverzögert abgegeben wird. Da so wohl der Überlauf als auch der abgezogene Schlamm in die Belebungsstufe einmünden, kommt es nicht darauf an, mit dem Absetzbecken eine möglichst optimale Klär wirkung hinsichtlich absetzbarer Stoffe zu erzielen. Der Schlammspiegel im Absetzbecken kann dementsprechend auch sehr viel höher gefahren werden als in einem Ab setzbecken zur Feststoffabscheidung. Obwohl das Absetz becken einer höheren hydraulischen Belastung und auch einer höheren Feststoffbelastung ausgesetzt ist als ein entsprechendes Vorklärbecken, kann durch die Ver größerung der Eindickzone eine gute Eindickwirkung er zielt werden. Über die Eindickwirkung sind der hydrau lische Dickschlammabzug und somit die anaerobe Schlamm aufenthaltszeit festgelegt. Bei Dickschlammkonzentra tionen von 3 bis 4 Gew.-% lassen sich in Absetzbecken, die als Vorklärbecken dimensioniert sind, Schlammaufent haltszeiten von 10 Stunden erreichen.The long contact of the return sludge with the sediment The raw materials are raw materials in the invention the decisive criterion. The off settable substances of the raw sewage together with the return sludge under anaerobic conditions, organic acids are released and are for the Return sludge organisms immediately available. The organic acids are taken up and in Ver Relation to this is a release of phosphate put. Because of the optimal ver Relative to the release of phosphate intensive and due to the Zu described above the phosphate intake is also related optimal in the aeration tank. The mud stay time is anyway from the hydraulic residence time decouples and the return sludge becomes short Contact time with dissolved substrate of an increased con cycle time with particulate substrate. By sedimentation occurs within the invention Sedimentation basin a stratification; this stratification ensures that settle in the lower area of the the anaerobic conditions in any case lie, regardless of whether in the top Stratification of dissolved oxygen and in lie below the layers of nitrate oxygen is present since the Mud has to walk through all layers and only in lowest area is delivered with a time delay. There like that probably the overflow as well as the sludge removed in the revitalization stage does not matter the best possible clarification with the sedimentation tank to achieve an effect with regard to removable substances. The sludge level in the sedimentation tank can accordingly are also driven much higher than in an Ab settling tanks for solids separation. Although the paragraph basin of a higher hydraulic load and also is exposed to a higher solids load than a corresponding pre-clarifier, can by the Ver enlargement of the thickening zone a good thickening effect aims to be. The hydrau are about the thickening effect and the anaerobic sludge stay set. With thick sludge concentrate ions of 3 to 4% by weight can be which are dimensioned as primary settling tanks, sludge traps Achieve holding times of 10 hours.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer Zeichnung erläutert. Es zeigt In the following the invention with reference to a drawing explained. It shows

Fig. 1 schematisch eine Vorrichtung zum Aufbereiten eines Abwassers nach dem Belebungsverfahren mit biologischer Phosphorelimination, Fig. 1 shows schematically an apparatus for treating a waste water by the activated sludge process with biological phosphorus elimination,

Fig. 2 eine Aufsicht auf ein Absetzbecken in einer Vorrichtung gemäß Fig. 1 und Fig. 2 is a plan view of a sedimentation basin in a device according to Fig. 1 and

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

Die in der Fig. 1 schematisch dargestellte Vorrichtung besteht in Fließrichtung des Abwassers gesehen aus ei nem Absetzbecken 1, einem Belebungsbecken 2 und einem Nachklärbecken 3. Der Schlamm aus dem Nachklärbecken 3 wird zum einen Teil als Rücklaufschlamm über einen Rücklaufschlammstrang 4 rückgeführt und zum anderen Teil als Überschußschlamm über einen entsprechenden Schlammstrang 5 ausgetragen. Der vom Schlammauslaß 6 des Nachklärbeckens 3 gespeiste Rücklaufschlammstrang 4 ist vor dem Absetzbecken 1 in einen das Rohabwasser zuführenden Abwasserstrang 7 geführt. Der Dickschlamm aus dem Absetzbecken 1 wird am Ende desselben der hy draulischen Abwasserphase wieder zugeführt.The apparatus shown schematically in Fig. 1 is viewed from egg nem settling tank 1, an activated sludge tank and a secondary settlement 2 3 in the direction of flow of the waste water. The sludge from the secondary clarifier 3 is partly returned as return sludge via a return sludge line 4 and partly discharged as excess sludge via a corresponding sludge line 5 . The return sludge strand 4 fed from the sludge outlet 6 of the secondary clarifier 3 is guided upstream of the settling basin 1 into a waste water strand 7 which feeds the raw sewage. The thick sludge from the settling tank 1 is fed back to the hy draulic waste water phase at the end of the same.

Bei mehrstufigen Belebungsverfahren kann man das erfin dungsgemäße Absetzbecken bei jeder Stufe oder auch nur bei einzelnen Stufen vorsehen; ebenso kann man über das Absetzbecken den gesamten Abwasserstrom, aber auch nur einen Teil desselben leiten. This can be done with multi-stage activation processes sedimentation tanks according to the invention at each stage or only provide for individual levels; you can also about the sedimentation tank the entire wastewater flow, but also manage only part of it.

Bei dem konkreten Ausführungsbeispiel des Absetzbeckens nach Fig. 2 und 3 ist der mit dem Rücklaufschlammstrang 4 vereinigte Abwasserstrang 7 an einen Zulauf 8 des Absetzbeckens 1 angeschlossen. Auf der gegenüberliegen den Beckenseite befindet sich ein Überlauf 9 für die hydraulische Phase, während im Bereich des Beckenbodens 10 ein leistungsgesteuerter Saugräumer 11 zum Abziehen der Schlammphase vorgesehen ist. Das Absetzbecken 1 selbst besteht aus einem Rundbecken mit Zentralstütze 12. Um die Zentralstütze 12 ist eine Brücke 13 drehbar, die mit ihrem Außenende 14 auf dem Beckenrand 15 ab gestützt und geführt ist. Die Brücke 13 weist auch den Saugräumer 11 auf. Der Zulauf 8 erstreckt sich über einen Umfangswinkel von 20°, der Überlauf 9 dagegen über einen Umfangswinkel von 90°. Der Überlauf 9 und ein Schlammauslaß 16 des Saugräumers 11 münden in eine Beckenrandrinne 17, die mit einem zum Belebungsbecken 2 führenden Ablauf 18 in Verbindung stehen.In the concrete embodiment of the settling tank according to Fig. 2 and 3 of the united with the return sludge line 4 wastewater strand 7 is connected of the settling tank 1 to an inlet 8. On the opposite side of the pool there is an overflow 9 for the hydraulic phase, while in the area of the pool bottom 10 there is a power-controlled suction scraper 11 for removing the sludge phase. The sedimentation basin 1 itself consists of a round basin with a central support 12 . A bridge 13 is rotatable about the central support 12 and is supported and guided with its outer end 14 on the pool edge 15 . The bridge 13 also has the suction scraper 11 . The inlet 8 extends over a circumferential angle of 20 °, the overflow 9, however, over a circumferential angle of 90 °. The overflow 9 and a sludge outlet 16 of the suction scraper 11 open into a pool edge channel 17 , which are connected to an outlet 18 leading to the activation tank 2 .

Die biologische Phosphorelimination wird dadurch er reicht, daß man die Schlammphase durch gesteuertes, zeitlich verzögertes Abziehen der Schlammphase im an aeroben Zustand hält.This makes biological phosphorus elimination is enough that the sludge phase is controlled by delayed removal of the sludge phase in the keeps aerobic state.

Claims

1. A method for treating a waste water after the activation process with biological phosphorus, wherein the waste water and the return sludge are fed to an activation, characterized in that the waste water and the return sludge are mixed at least partially before the activation and by settling in a hydraulic Phase and a sludge phase can be segregated, that the sludge phase is initially kept in an anaero state in the lowest layer area by controlled, time-delayed removal of the sludge phase, and that the sludge phase which is withdrawn is fed with the revitalization with the immediately continued hydraulic phase.

2. The method according to claim 1, characterized in that that the mud phase in anaero for 7 to 10 hours ben condition.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized records that the stripped sludge phase with the immediately resumed hydraulic phase agreed and then brings the revitalization.

4. Apparatus for carrying out the method according to any one of claims 1 to 3, with an aeration tank and a subsequent secondary settling tank with sludge, characterized in that a sewage line (7) and fed by the sludge (6) return sludge strand (4) together and to a verbun those on the arranged an inlet (8) on the outlet side to the aeration tank (2) the settling tank (1) with the inlet (8) ge genüberliegenden Beck side arranged overflow (9) for the hydraulic phase and in the region of Beckenbo dens (10) power-controlled suction scraper ( 11 ) are connected to remove the sludge phase.

5. The device according to claim 4, characterized in that the sedimentation basin ( 1 ) consists of a circular basin with its central support ( 12 ) rotatable, the suction scraper ( 11 ) having bridge ( 13 ).

6. The device according to claim 5, characterized in that the inlet ( 8 ) extends over a circumferential angle of 20 ° and the overflow ( 9 ) over a circumferential angle up to 90 °.

7. Device according to one of claims 4 to 6, characterized in that the overflow ( 9 ) and a sludge outlet ( 16 ) of the suction scraper ( 11 ) open into a basin gutter ( 17 ) with a basin on the revitalization ( 2nd ) connected drain ( 18 ) of the sedimentation basin ( 1 ) are connected.