DE4109815A1

DE4109815A1 - Biological treatment of waste waters - with aeration of recycle sludge in a separate tank fed with waste water with high ammonium content

Info

Publication number: DE4109815A1
Application number: DE19914109815
Authority: DE
Inventors: Monika Dr Ing Horster; Josef Dr Rer Nat Muskat
Original assignee: Passavant Werke AG and Co KG
Current assignee: Aqseptence Group GmbH
Priority date: 1991-03-26
Filing date: 1991-03-26
Publication date: 1992-10-01

Abstract

Process for biological cleaning of waste waters in which the recycle sludge from a post-clearing tank is passed to a separate aeration zone and a waste water heavily loaded with ammonium nitrogen is introduced via inlet whilst the zone is meanwhile aerated sufficiently, and subsequently the aerated sludge is recycled to the biological treatment zone to which the waste water is fed. USE/ADVANTAGE - The process allows waste waters contg. a high loading of NH4-N, such as supernatants from sludge concn., filtrates from dewatering of sludge and effluent from industries such as fish meal prodn., coke prodn., coal gasification or intensive livestock husbandry to be processed in conventional biological treatment units, by pre-treating at least part of the incoming effluent in a separate zone in which the recycle sludge is aerated, whereby the NH4-N cpds. are oxidised to nitrite and nitrate which serve as a supplier of oxygen in the following tank to which the waste water is fed.

Description

Die Erfindung befaßt sich mit einem Verfahren zur biologischen Reinigung von Abwässern.The invention relates to a method for biological Wastewater treatment.

Abwasser, die mit Kohlenstoff-, Phosphor- und Stickstoffverbindungen verunreinigt sind, werden im allgemeinen biologisch behandelt. Der Abbau dieser Verunreinigungen und ihr Einbau in den Belebtschlamm geschieht in der Regel in Belüftungsbecken, denen eine ausreichende Menge Sauerstoff zugeführt wird. Der im Nachklärbecken durch Sedimentation abgetrennte Belebtschlamm wird zum Teil in das Belebungsbecken zurückgeführt.Wastewater containing carbon, phosphorus and Nitrogen compounds are generally contaminated treated biologically. The breakdown of these impurities and you Installation in the activated sludge usually takes place in Aeration pools, which have a sufficient amount of oxygen is fed. The sedimentation in the secondary clarifier Separated activated sludge is partly in the activation tank returned.

Es ist auch schon vorgeschlagen worden (DE-PS 26 54 431), den Rücklaufschlamm vor seiner Einleitung in das als Kontaktbecken wirkende Belebungsbecken in einer vorgeschalteten Kammer wieder zu belüften, um den Schlamm für die nachfolgende Abbauarbeit zu induzieren. In dem nachfolgenden belüfteten Kontaktbecken adsorbieren die Mikroorganismen dann die Abwasserinhaltsstoffe und bauen sie in die Zellsubstanz ein. Der Einbau in die Zellsubstanz erfolgt in der Regel erst in der Kammer für die Belüftung des Rücklaufschlammes.It has also been proposed (DE-PS 26 54 431) Return sludge before its introduction into the as a contact basin active aeration tanks in an upstream chamber again aerate the sludge for subsequent mining work induce. In the following ventilated contact basin the microorganisms then adsorb the wastewater constituents and build them into the cell substance. The installation in the cell substance usually takes place only in the chamber for the ventilation of the Return sludge.

Der Abbau der Stickstoffverbindungen erfolgt in mehreren Schritten unter unterschiedlichen Milieubedingungen. Aerobe Mikroorganismen nitrifizieren zunächst den Ammoniumstickstoff über Nitrit zu Nitrat. Im anoxischen, d. h. unbelüfteten Milieu, werden die gebildeten Nitrate sodann in elementaren Stickstoff, Kohlendioxyd und einen Hydroxylrest zerlegt, d. h. denitrifiziert. Während für die Nitrifikation ein ausreichend hohes Schlammalter notwendig ist, muß die Denitrifikation in einer unbelüfteten, also lediglich durchmischten Zone, die auch als getrenntes Becken ausgebildet sein kann, durchgeführt werden. In der Regel wird das gesamte Abwasser einschließlich der auf der Kläranlage anfallenden Prozeßabwässer und Fäkalschlämme etc. in die biologische Stufe eingeleitet. Dabei geschieht es häufig, daß mit dem Abwasser herangeführte hohe Frachten an Ammoniumstickstoff nicht immer vollständig im Belebungsbecken nitrifiziert werden können. Diese Spitzen brechen in der Regel durch und sind am Ablauf meßbar. Solche mit hohen Stickstofffrachten belastete Abwässer fallen z. B. als Überstand in der Schlammeindickung, als Filtrat bei der Schlammentwässerung und in zahlreichen Industrien, z. B. bei der Fischmehlherstellung an.The nitrogen compounds are broken down in several steps under different milieu conditions. Aerobic microorganisms First nitrify the ammonium nitrogen via nitrite Nitrate. In the anoxic, i.e. H. unventilated milieu, the nitrates then formed in elemental nitrogen, carbon dioxide and disassembled a hydroxyl residue, d. H. denitrified. While for nitrification requires a sufficiently high sludge age, the denitrification must be carried out in an unventilated, i.e. only mixed zone, which can also be designed as a separate pool can be done. Usually the whole Wastewater including that from the sewage treatment plant Process wastewater and faecal sludge etc. in the biological stage initiated. It often happens that with the wastewater introduced high loads of ammonium nitrogen not always can be completely nitrified in the aeration tank. These Peaks usually break through and can be measured at the outlet. Such wastewater contaminated with high nitrogen loads fall z. B. as a supernatant in the sludge thickening, as a filtrate in the Sludge dewatering and in numerous industries, e.g. B. at the Fishmeal production.

Die Aufgabe, auch diese Abwässer in einer vorhandenen biologischen Kläranlage umfassend zu reinigen, wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß diese Abwässer zumindest teilweise der separaten Rücklaufschlammbelüftung (SRB) zugeführt werden, und daß die separate Belüftungszone währenddessen belüftet, insbesondere auf einem Sauerstoffgehalt von mindestens 2.0 mg O₂/l gehalten wird. Die Ammoniumstickstoffverbindungen werden in dieser Zone bereits zu Nitrit und Nitrat oxidiert und dienen im nachfolgenden mit Abwasser beschickten Becken als Sauerstofflieferant.The object of also comprehensively purifying this waste water in an existing biological sewage treatment plant is achieved according to the invention in that this waste water is at least partially fed to the separate return sludge aeration (SRB) and that the separate aeration zone is aerated in the meantime, in particular to an oxygen content of at least 2.0 mg O ₂ / l is kept. The ammonium nitrogen compounds are already oxidized to nitrite and nitrate in this zone and serve as an oxygen supplier in the subsequent basin which is fed with waste water.

In der Anlage mit separater Rücklaufschlammbelüftung kann eine Denitrifikation zum einen als vorgeschaltete Denitrifikation zwischen Rücklaufschlammbelüftung und biologischer Stufe angeordnet werden und entsprechend mit einem Rücklauf nitratreichen Abwassers aus der biologischen Stufe beschickt werden, zum zweiten als simultane Nitrifikation/Denitrifikation im Anschluß an die separate Rücklaufschlammbelüftung.In the system with separate return sludge aeration Denitrification on the one hand as upstream denitrification arranged between return sludge aeration and biological stage and with a return of nitrate-rich wastewater from the biological stage, second as simultaneous nitrification / denitrification following the separate Return sludge aeration.

Im Falle einer vorgeschalteten Denitrifikation werden die Nitrate in der vom Rücklaufschlamm und Abwasser durchflossenen Denitrifikationsstufe reduziert. Die Rezirkulationsmenge des nitratreichen Ablaufs kann entsprechend gedrosselt werden.In the case of an upstream denitrification, the nitrates in the one through which the return sludge and waste water flow Denitrification level reduced. The recirculation amount of the Nitrate-rich discharge can be throttled accordingly.

Die hochkonzentrierten Abwässer können kontinuierlich der separaten Rücklaufschlammbelüftung zudosiert werden. Da aber zumeist aus betrieblichen Gründen Prozeßabwässer nur während der Tagesstunden anfallen, kann die Abwassermenge erfindungsgemäß in einem Stapelbecken zwischengespeichert werden, um eine kontinuierliche Beschickung des Rücklaufschlammreaktors zu erreichen. Es ist aber auch möglich den Reaktor quasi diskontinuierlich zu betreiben. Wird nur während der Tagestunden ammoniumhaltiges Abwasser zugeführt, so sollte nach der vollständigen Oxidation der Ammoniumverbindungen zu Nitrat die Belüftung im Rücklaufschlamm-Belüftungsbecken auf einen Sauerstoffgehalt von etwa 0,5 mg O₂/l reduziert oder abgeschaltet und der Reaktorinhalt mit Hilfe eines Umwälzaggregates durchmischt werden. In dieser anoxischen Phase kann das gebildete Nitrat zumindest teilweise reduziert werden. Es belastet damit nicht die nachfolgende Denitrifikation. The highly concentrated waste water can be continuously metered into the separate return sludge aeration. However, since process wastes usually only occur during the day for operational reasons, the amount of wastewater according to the invention can be temporarily stored in a stacking basin in order to achieve a continuous loading of the return sludge reactor. However, it is also possible to operate the reactor virtually discontinuously. If waste water containing ammonium is only supplied during the day, then after the ammonium compounds have completely oxidized to nitrate, the aeration in the return sludge aeration tank should be reduced to an oxygen content of approximately 0.5 mg O ₂ / l or switched off and the reactor contents mixed with the aid of a circulation unit . The nitrate formed can be at least partially reduced in this anoxic phase. It does not burden the subsequent denitrification.

Weiterhin ist es möglich, in Hochlastzeiten auch einen Teil des Kläranlagenzulaufs in die Rücklaufschlammbelüftungszone einzuleiten. Der Zeitpunkt der Zugabe kann über eine Online-Ammoniumstickstoffmessung im Kläranlagen-Zulauf festgelegt werden.It is also possible to use part of the Sewage treatment plant inlet in the return sludge aeration zone initiate. The time of addition can be about one Online ammonium nitrogen measurement determined in the sewage treatment plant inlet will.

Der Vorteil einer solchen Verfahrensweise ist vor allem darin zu sehen, daß in einem Teilvolumen der biologischen Stufe mit einem hochkonzentrierten Schlamm eine Nitrifikation bzw. auch Denitrifikation des hoch ammoniumhaltigen Abwassers erreicht werden kann. Durch die Aufkonzentrierung des Schlammes kann das Gesamtvolumen der biologischen Stufe insgesamt vermindert werden. In der Anlage befindet sich immer eine größere Schlammenge, die die mittlere Konzentration und das Schlammalter erhöhen.The main advantage of such a procedure is in it see that in a partial volume of the biological stage with a highly concentrated sludge nitrification respectively Denitrification of the high ammonium-containing wastewater can be achieved can. This can be done by concentrating the sludge Total volume of the biological stage can be reduced overall. There is always a larger amount of sludge in the system increase middle concentration and mud age.

Aufgrund der hohen Schlammkonzentration im Rücklaufschlamm-Belüftungsbecken findet selbst bei niedrigen Temperaturen eine ausreichende Ammoniumoxidation statt. Damit lassen sich im Vergleich zu Anlagen ohne Rücklaufschlammbelüftung geringere Ammoniumablaufkonzentrationen erreichen.Due to the high sludge concentration in the Return sludge aeration tanks take place even at low Sufficient ammonium oxidation takes place at temperatures. In order to can be compared to systems without return sludge aeration achieve lower ammonium drain concentrations.

Eine Abwasserreinigungsanlage für das oben beschriebene Verfahren ist in der Anlage schematisch dargestellt.A wastewater treatment plant for the process described above is shown schematically in the system.

Der Abwasserzulauf Zu 1 erfolgt in ein Denitrifikationsbecken DN (bzw. bei simultaner Denitrifikation in ein Belebungsbecken), das gerührt und mit nitrathaltigem Rücklaufwasser RZ aus einem der nachfolgenden belüfteten Belebungsbecken K1...Kn beschickt wird. An das Denitrifikationsbecken DN schließt sich ein Belüftungsbecken in ein oder mehreren Kaskaden K1...Kn an, in dem unter Zufuhr von Sauerstoff O₂ die Abwasserinhaltsstoffe abgebaut werden. Im Nachklärbecken NK wird der Belebtschlamm durch Sedimentation von der Wasserphase getrennt und als Rücklaufschlamm RS in das dem Dentrifikationsbecken vorgeschaltete separate Rücklaufschlamm-Belüftungsbecken SRB geleitet, während der als Überschußschlamm ÜS zu entsorgende Schlammanteil der Schlammbehandlung zugeführt wird (nicht dargestellt). Das geklärte Abwasser verläßt das Nachklärbecken NK als Überstand AB.The wastewater inlet to 1 takes place in a denitrification basin DN (or, in the case of simultaneous denitrification, in an aeration tank), which is stirred and fed with nitrate-containing return water RZ from one of the following aerated aeration tanks K 1 ... Kn. The denitrification tank DN is followed by an aeration tank in one or more cascades K 1 ... Kn, in which the wastewater constituents are broken down with the addition of oxygen O ₂ . In the secondary clarifier NK, the activated sludge is separated from the water phase by sedimentation and conducted as return sludge RS into the separate return sludge aeration tank SRB upstream of the dentrification tank, while the sludge portion to be disposed of as excess sludge ÜS is fed to the sludge treatment (not shown). The treated wastewater leaves the secondary clarifier NK as supernatant AB.

Die gesamten auf der Kläranlage anfallenden, stark ammoniumhaltigen Prozeßabwässer Zu 2 werden kontinuierlich oder diskontinuierlich dem Rücklaufschlamm-Belüftungsbecken SRB zugeführt. Mißt das am Zulauf aufgestellte Ammoniummeßgerät NH₄-N eine erhöhte Ammoniumstickstoffkonzentration im Zulauf Zu 1, die, überlagert mit dem Mengenmeßsignal IDM, eine erhöhte Stickstofffracht bildet, dann wird durch entsprechende Regelung im Mehrwegeventil V ein Teil Zu 1P des Zulaufs Zu 1 in das separate Rücklaufschlamm-Belüftungsbecken SRB umgeleitet, und es setzt bereits dort eine Nitrifikation der Ammoniumverbindungen des Zulaufs Zu 1 ein. Am Ende der Ammoniumspitze wird der gesamte Zulauf Zu 1 wieder dem Denitrifikationsbecken DN zugeführt. Anlagenfremde Abwässer Zu 2 mit einem hohen Gehalt an Ammoniumstickstoff werden in einem Stapelbecken S zwischengespeichert und aus diesem in das separate Rücklaufschlammbelüftungsbecken SRB gepumpt. In dieses Stapelbecken S können auch die kläranlageneigenen Prozeßabwässer eingeleitet werden, so daß von dort eine kontinuierliche Zugabe zum Rücklaufschlamm-Belüftungsbecken SRB besteht. Eine andere Möglichkeit bietet eine Zugabe aus dem Stapelbecken S während der Zeiten, in denen keine Prozeßabwässer von der Kläranlage in das Rücklaufschlamm-Belüftungsbecken eingeleitet werden, so daß ein Ausgleich der Tagesganglinie möglich wird. In Zeiten, in denen keine ammoniumhaltigen Abwässer eingeleitet werden, wird die Sauerstoffzufuhr O₂ gedrosselt, um ein Gefressenwerden der Nitrifikanten durch die Ciliaten zu unterbinden.The entire process wastewater to 2 that accumulates in the sewage treatment plant is fed continuously or discontinuously to the return sludge aeration tank SRB. If the ammonium measuring device NH ₄ -N installed at the inlet measures an increased ammonium nitrogen concentration in the inlet Zu 1 , which, when superimposed with the quantity measurement signal IDM, forms an increased nitrogen load, then a part Zu 1 P of the inlet Zu 1 is added to the inlet by appropriate control in the multi-way valve V. separate return sludge aeration tank SRB redirected, and there is already a nitrification of the ammonium compounds of the feed to 1 . At the end of the ammonium peak, the entire inflow to 1 is returned to the denitrification tank DN. Non-system waste water for 2 with a high content of ammonium nitrogen is temporarily stored in a stacking basin S and pumped out of this into the separate return sludge aeration tank SRB. The process wastewater from the sewage treatment plant can also be introduced into this stacking basin S, so that there is a continuous addition to the return sludge aeration basin SRB. Another possibility is an addition from the stacking basin S during the times when no process wastewater is discharged from the sewage treatment plant into the return sludge aeration basin, so that a compensation of the daily course line is possible. At times when no ammonium-containing wastewater is introduced, the oxygen supply O _{2 is} throttled in order to prevent the nitrates from being eaten by the ciliates.

Claims

1. A process for the biological purification of waste water, in which the return sludge from a secondary clarifier is aerated in a separate aeration zone and then fed to the biological treatment zone which is fed with waste water, characterized in that the separate return sludge aeration zone (SRB) is highly contaminated with ammonium nitrogen (To 2 ) and this zone (SRB) is adequately ventilated.

2. The method according to claim 1, characterized in that the separate return sludge aeration zone (SRB) is maintained during the supply to an oxygen content of about 2.0 mg O ₂ / l.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the wastewater supplied (Zu 2 ) comes from the sludge thickening or sludge dewatering (filtrate).

4. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the waste water (To 2 ) from plants of other production, for. B. comes from fish meal production, coking plants, hard coal gasification or factory farming.

5. The method of claim 1 to 4, characterized in that a part (To 1 P) is passed the feed (to 1) in the return sludge aeration zone (SRB) in periods of high load on the waste water inlet (to 1).

6. The method according to claim 1 to 5, characterized characterized that missing in times or low supply of waste water with a high ammonium content Oxygen content in the separate Return sludge aeration zone (SRB) is lowered as far as that the nitrate formed is already at least partially here is reduced.