DE4223285A1 - Denitrification of waste water with a nitrate content - by mixing with activated sludge and organic sludge - Google Patents
Denitrification of waste water with a nitrate content - by mixing with activated sludge and organic sludgeInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Denitrifizieren von nitrathaltigem Abwasser.The invention relates to a method for denitrifying wastewater containing nitrates.
Gegenstand der nicht vorveröffentlichten deutschen Patent anmeldung P 41 00 685.2 ist ein Verfahren zur Reinigung von Phosphate und Stickstoffverbindungen enthaltenden Abwässern, das dadurch gekennzeichnet ist, daß manSubject of the unpublished German patent application P 41 00 685.2 is a process for cleaning Waste water containing phosphates and nitrogen compounds, which is characterized in that one
(1) das Abwasser in einem Vorklärbecken durch Zugabe einer
Lösung von Salzen mehrwertiger Metalle zunächst chemisch vor
klärt, bis das Verhältnis zwischen biologischem Sauerstoffbe
darf (BSB5) und Gesamtstickstoff weniger als 4,5 beträgt;
(2) das vorgeklärte Abwasser in einem anaeroben Bereich des
ersten Teils eines zweiteiligen Belebungsbeckens, in einem an
aeroben Zwischenbecken oder in einem anaeroben Bereich des
Vorklärbeckens zusammen mit belebtem Rücklaufschlamm aus einer
Fest-Flüssig Trenneinrichtung, gegebenenfalls einer biologi
schen Phosphatfreisetzung unterzieht;
(3) eine Mischung aus dem aus Stufe (1) bzw. (2) erhaltenen
Abwasser und nitrathaltigem Rücklaufwasser mit Belebtschlamm,
die durch eine Öffnung in der Trennwand zwischen den beiden
Teilen des Belebungsbeckens direkt aus dem zweiten aeroben
Teil des Belebungsbeckens gepumpt werden, in einem an den an
aeroben Bereich anschließenden anoxischen Bereich des Bele
bungsbeckens einer Denitrifikation unterzieht;
(4) die denitrifizierte Schlamm-Abwasser-Mischung in einem
getrennten aeroben Bereich im ersten Teil des Belebungsbeckens
einer Nitrifikation und einem Abbau der organischen Fracht un
terzieht;
(5) die nitrathaltige Schlamm-Abwasser-Mischung unmittelbar
in den zweiten, aeroben Teil des Belebungsbeckens leitet und
dort die Nitrifikation und den Abbau der organischen Fracht
weiterführt;
(6) einen größeren Teil des erhaltenen nitrathaltigen Abwas
sers mit Belebtschlamm durch eine Öffnung in der Trennwand zwi
schen den beiden Teilen des Belebungsbeckens als Rücklaufwas
ser in den anoxischen Bereich des ersten Belebungsbeckens zu
rückpumpt und einen kleineren Teil des Abwassers zusammen mit
Belebtschlamm in eine Fest-Flüssig-Trenneinrichtung leitet;
und
(7) in den Zulauf der Fest-Flüssig-Trenneinrichtung eine Lö
sung von Salzen mehrwertiger Metalle zur Phosphatfällung ein
speist und den ausgeflockten Schlamm von geklärten Abwasser
abtrennt.(1) the wastewater in a primary clarifier is first chemically clarified by adding a solution of salts of polyvalent metals until the ratio between biological oxygen demand (BOD 5 ) and total nitrogen is less than 4.5;
(2) the pre-treated wastewater in an anaerobic area of the first part of a two-part aeration tank, in an aerobic intermediate tank or in an anaerobic area of the pre-clarification tank together with animate return sludge from a solid-liquid separator, optionally subjecting it to a biological phosphate release;
(3) a mixture of the waste water obtained from stage (1) or (2) and nitrate-containing return water with activated sludge, which are pumped directly from the second aerobic part of the activated sludge tank through an opening in the partition between the two parts of the activated sludge tank subjecting an anoxic area of the aeration tank to the aerobic area to a denitrification;
(4) subjecting the denitrified sludge-waste water mixture to nitrification and degradation of the organic load in a separate aerobic area in the first part of the activation tank;
(5) directs the nitrate-containing sludge-waste water mixture directly into the second, aerobic part of the activated sludge tank, where it continues the nitrification and degradation of the organic cargo;
(6) a larger part of the nitrate-containing wastewater obtained with activated sludge is pumped back through an opening in the partition between the two parts of the activated sludge tank as return water into the anoxic area of the first activated sludge tank and a smaller part of the waste water together with activated sludge into a solid - Liquid separator guides; and
(7) feeds a solution of salts of polyvalent metals for phosphate precipitation into the inlet of the solid-liquid separating device and separates the flocculated sludge from clarified waste water.
Die Stufe (1) ist für das Gesamtverfahren wichtig, um die Schlammbelastung im Belebungsbecken möglichst niedrig zu hal ten. Vorzugsweise wird in der Stufe (2) eine biologische Phosphatfreisetzung durchgeführt.Level (1) is important for the overall process in order to Sludge load in the aeration tank as low as possible to half In step (2) a biological Phosphate release carried out.
In der Stufe (3) wird eine Mischung aus Abwasser (entweder aus Stufe (1) wenn keine Phosphatfreisetzung erfolgt ist, oder aus Stufe (2) wenn eine Phosphatfreisetzung erfolgt ist) in ein be sonders gestaltetes Belebungsbecken eingeführt. Man arbeitet mit einem zweiteiligen Belebungsbecken mit einer Trennwand, die in Richtung des Abwasserstroms verläuft und die das Becken in zwei Teile trennt. Der erste Teil des Beckens enthält einen an aeroben Bereich für die vermehrte biologische Phosphatentfer nung, einen anoxischen Bereich für die Denitrifikation und ei nen aeroben Bereich für die Nitrifikation und den Abbau der or ganischen Fracht. Das Abwasser aus dem Vorklärbecken fließt zu nächst in den anaeroben Bereich des Belebungsbeckens, der von dem Zuflußende des Belebungsbeckens am weitesten entfernt ist. Die biologische Phosphatfreisetzung wird in diesem Bereich durchgeführt. Das nitrathaltige Rücklaufwasser wird direkt aus den zweiten aeroben Teil des Belebungsbeckens in den anoxischen Bereich im ersten Teil des Belebungsbeckens gepumpt und dort einer Denitrifikation unterzogen. Die Hauptmenge des belebten Rücklaufschlamms aus der Fest-Flüssig-Trennein richtung wird in den anaeroben Bereich des ersten Teils des Belebungsbeckens zurückgeführt, und der Überschußschlamm wird abgezogen.In step (3) a mixture of waste water (either from Step (1) if there is no phosphate release, or off Step (2) when a phosphate release has occurred) in a be specially designed aeration tank introduced. One works with a two-part aeration tank with a partition that runs in the direction of the wastewater flow and which the basin in separates two parts. The first part of the basin contains one aerobic area for the increased biological phosphate removal an anoxic area for denitrification and egg an aerobic area for the nitrification and degradation of the or ganic freight. The wastewater from the primary clarifier flows in next in the anaerobic area of the aeration tank, which is from is the farthest away from the inflow end of the aeration tank. The biological phosphate release is in this area carried out. The nitrate-containing return water is made directly the second aerobic part of the aeration tank in the anoxic area pumped in the first part of the aeration tank and subjected to denitrification there. The bulk of the animated return sludge from the solid-liquid separation direction is in the anaerobic area of the first part of the Activated sludge tank, and the excess sludge is deducted.
Nachdem die Mischung aus dem Abwasser aus Stufe (1) bzw. (2), dem belebten Rücklaufschlamm und dem nitrathaltigen Rücklauf wasser im anoxischen Bereich denitrifiziert worden ist, ge langt sie in der Stufe (4) in einen getrennten aeroben Bereich im ersten Teils des Belebungsbeckens, wo sie unter intensiver Belüftung einer Nitrifikation unterzogen wird.After the mixture from the waste water from stage (1) or (2), the revitalized return sludge and the nitrate return water has been denitrified in the anoxic range, ge reaches them in stage (4) in a separate aerobic area in the first part of the aeration tank, where they are under intense Aeration is subjected to nitrification.
Die nitrathaltige Schlamm-Abwasser-Mischung wird dann in Stufe (5) unmittelbar in dem zweiten, aeroben Teil des Belebungsbek kens geleitet, in welchem die Nitrifikation sowie der Abbau der organischen Fracht weitergeführt werden.The nitrate-containing sludge-wastewater mixture is then stage (5) directly in the second, aerobic part of the activation area kens, in which the nitrification and mining organic freight will continue.
Dann wird in Stufe (6) ein größerer Teil des erhaltenen ni trathaltigen Abwassers in den anoxischen Bereich des ersten Teils des Belebungsbeckens zurückgepumpt.Then in step (6) a larger part of the ni obtained trath containing waste water in the anoxic area of the first part pumped back from the aeration tank.
In der Stufe (7) wird dann in den Zulauf der Fest-Flüssig- Trenneinrichtung eine Lösung von Salzen mehrwertiger Metalle zur Phosphatfällung eingespeist.In stage (7) the solid-liquid Separator a solution of salts of multivalent metals fed for phosphate precipitation.
Der ausgeflockte Schlamm wird nun vom geklärten Abwasser abge trennt und der landwirtschaftlichen Nutzung zugeführt.The flocculated sludge is now removed from the clarified wastewater separates and used for agricultural use.
Es wurde nun gefunden, daß das Verfahren nach der deutschen Patentanmeldung P 41 00 685.2 zum Denitrifizieren von nitrat haltigem Abwasser modifiziert und vereinfacht werden kann, wenn manIt has now been found that the process according to the German Patent application P 41 00 685.2 for denitrifying nitrate containing wastewater can be modified and simplified, if
(a) das nitrathaltige Abwasser zur Umwandlung des Nitratstick
stoffs in molekularen Stickstoff in einem Ausgleichsbehälter
mit einem biologisch abbaubare organische Substanzen enthal
tende Abwasser (organisches Abwasser) und mit denitrifi
zierende Mikroorganismen (Denitrifikanten) enthaltendem
Schlamm (Belebtschlamm) vermischt, wobei man das Verhältnis
zwischen den biologischen Sauerstoffbedarf (BSB5) des orga
nischen Abwassers und dem Gesamtstickstoffgehalt des nitrat
haltigen Abwassers auf < 3 : 1, vorzugsweise auf < 4 : 1, einstellt;
(b) die denitrifizierte Abwasser-Belebtschlamm-Mischung in
Belebtschlamm und denitrifiziertes Abwasser trennt;
(c) einen Teil des Belebtschlammes in den Ausgleichsbehälter
zurückführt; und
(d) das denitrifizierte Abwasser bzw. einen Teil davon über
eine Kläranlage in den Vorfluter leitet.(a) the nitrate-containing wastewater for converting the nitrate nitrogen into molecular nitrogen in a compensating tank with a wastewater (organic wastewater) containing biodegradable organic substances and sludge (activated sludge) containing denitrifying microorganisms (denitrifiers), the ratio between sets the biological oxygen demand (BOD 5 ) of the organic wastewater and the total nitrogen content of the nitrate-containing wastewater to <3: 1, preferably to <4: 1;
(b) separates the denitrified sewage-activated sludge mixture into activated sludge and denitrified sewage;
(c) returns part of the activated sludge to the expansion tank; and
(d) the denitrified wastewater or part of it is discharged into the receiving water via a sewage treatment plant.
Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren können nitrathaltige Abwässer beliebigen Ursprungs denitrifiziert werden, z. B. auch Abwässer, die nur anorganische Nitrate enthalten. Solche Abwässer entstehen z. B. bei der Fällung von Hydroxiden, Carbo naten oder Hydroxocarbonaten von zwei- oder mehrwertigen Metallen durch Umsetzung der entsprechenden Metallnitrate mit Alkali- oder Ammoniumhydroxiden, -carbonaten oder -hydroxocar bonaten. Rein anorganische nitrathaltige Abwässer fallen auch beim Beizen von Metallen mit Salpetersäure an, wobei die Metallverbindungen zweckmäßig vorher ausgefällt wurden, so daß die Abwässer als Alkalinitratlösungen vorliegen. Gemischte organisch-anorganische Abwässer, die nach dem vorliegenden Verfahren denitrifiziert werden können, sind Molkereiabwässer. Diese Abwässer enthalten Nitrate, weil die Geräte und Lei tungen in Molkereien häufig mit verdünnter Salpetersäure gereinigt werden. Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht es also, derartige Abwässer unter Verwendung von organischen Abwässern unschädlich zu machen, wobei die nitrathaltigen Abwässer ihrerseits den biologischen Sauerstoffbedarf (BSB5) der organischen Abwässer, die üblicherweise noch Ammonium stickstoff enthalten, erniedrigen. Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht also die Reinigung bzw. die Entfernung von Stickstoffverbindungen aus Abwässern unterschiedlicher Zusammensetzung und Herkunft. Das erfindungsgemäße Verfahren ist aber auch zur Entfernung von Stickstoffverbindungen aus organischen Abwässern verwendbar, die ursprünglich keinen Nitratstickstoff enthalten. Nach dieser Variante des erfin dungsgemäßen Verfahrens wird der Nitratstickstoff in einer Stufe des Verfahrens erzeugt und mit dem einströmenden orga nischen Abwasser zur Reaktion gebracht, wie es nachstehend erläutert ist.According to the method of the invention, nitrate-containing wastewater of any origin can be denitrified, e.g. B. also wastewater containing only inorganic nitrates. Such wastewater is created e.g. B. in the precipitation of hydroxides, carbo nates or hydroxocarbonates of di- or polyvalent metals by reacting the corresponding metal nitrates with alkali or ammonium hydroxides, carbonates or -hydroxocar bonaten. Purely inorganic nitrate-containing wastewater also occurs when pickling metals with nitric acid, the metal compounds having been expediently precipitated beforehand, so that the wastewater is present as alkali nitrate solutions. Mixed organic-inorganic wastewater that can be denitrified using the present process is dairy wastewater. This wastewater contains nitrates because the devices and pipes in dairies are often cleaned with dilute nitric acid. The process according to the invention thus makes it possible to render such waste water harmless using organic waste water, the nitrate-containing waste water in turn reducing the biological oxygen demand (BOD 5 ) of the organic waste water, which usually still contain ammonium nitrogen. The method according to the invention thus enables the purification or removal of nitrogen compounds from waste water of different composition and origin. However, the method according to the invention can also be used to remove nitrogen compounds from organic wastewater that originally did not contain nitrate nitrogen. According to this variant of the process according to the invention, the nitrate nitrogen is generated in one step of the process and reacted with the inflowing organic waste water, as explained below.
Eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfah rens ist dadurch gekennzeichnet, daß man etwa 50 bis 80% des Belebtschlammes in den Ausgleichsbehälter zurückleitet und den Rest unter Bildung von Biogas ausfault und gegebenenfalls der landwirtschaftlichen Nutzung zuführt.A preferred embodiment of the method according to the invention rens is characterized in that about 50 to 80% of Activated sludge in the expansion tank and the The rest rots to form biogas and, if necessary, the feeds agricultural use.
Falls das denitrifizierte Abwasser aus der Stufe (d) noch Ammoniumstickstoff enthält, kann man dieses Abwasser bzw. einen Teil davon in einem aeroben Reaktor nitrifizieren und zur Verminderung des BSB5 des organischen Abwassers in den Ausgleichsbehälter zurückleiten. Der aerobe Reaktor ist vorzugsweise ein Festbettreaktor, in welchem das denitrifi zierte Abwasser über Tropfkörper mit Luft in Berührung gebracht wird. Ein Festbettreaktor hat, verglichen mit dem bei dem Verfahren nach der deutschen Patentanmeldung P 41 00 685.2 verwendeten Belebungsbecken den Vorteil der einfacheren Bauweise und der einfacheren Verfahrensführung.If the denitrified wastewater from stage (d) still contains ammonium nitrogen, this wastewater or a part thereof can be nitrified in an aerobic reactor and returned to the expansion tank to reduce the BOD 5 of the organic wastewater. The aerobic reactor is preferably a fixed bed reactor in which the denitrified waste water is brought into contact with air via trickling filters. A fixed bed reactor has the advantage of the simpler design and the simpler process compared to the aeration tank used in the process according to German patent application P 41 00 685.2.
Vorzugsweise führt man die Trennung der denitrifizierten Abwasser-Belebtschlamm-Mischung mit Hilfe von Adsorptions- und/oder Flockungsmitteln durch. Diese werden entweder in den Ausgleichsbehälter oder vor der Fest-Flüssig-Trenneinrichtung in die Abwasser-Belebtschlamm-Mischung eingespeist. Vorzugsweise wird diese Mischung mit mindestens einem Adsorptions- und/oder Flockungsmittel, das aus der Gruppe, bestehend aus (a) Aluminiumsilicaten mit hohem Ionenaus tauschvermögen, wie alkalisch aktiviertem Bentonit; (b) einer Lösung von Salzen mehrwertiger Metalle, z. B. einer Lösung von Al-, Fe(III)-, Ca- und/oder Mg-Salzen, die gegebenenfalls auch kolloidale Kieselsäure enthält; und (c) einem organischen Ionenaustauscher ausgewählt ist, aufgetrennt. The denitrified ones are preferably separated Wastewater-activated sludge mixture with the help of adsorption and / or flocculants. These are either in the Expansion tank or in front of the solid-liquid separator fed into the wastewater / activated sludge mixture. This mixture is preferably mixed with at least one Adsorbent and / or flocculant, which from the group consisting of (a) aluminum silicates with high ion content exchangeability, such as alkaline activated bentonite; (b) one Solution of salts of polyvalent metals, e.g. B. a solution of Al, Fe (III), Ca and / or Mg salts, if appropriate also contains colloidal silica; and (c) an organic Ion exchanger is selected, separated.
Als Flockungsmittel verwendet man vorzugsweise eine Lösung von Al-, Fe(III)-, Ca- und/oder Mg-Salzen, insbesondere von Chloriden, die gegebenenfalls auch kolloidale Kieselsäure enthält. Die kolloidale Kieselsäure bewirkt eine adsorptive Bindung von Schadstoffen, wie Schwermetallen, Phenolen und Chlorkohlenwasserstoffen. Die Klärwirkung sowie die Entfernung von Schwermetallen, Phenolen, Chlorkohlenwasserstoffen und anderen Schadstoffen kann noch dadurch verbessert werden, daß man vor der Zugabe der Lösung der Salze der mehrwertigen Metalle anorganische oder organische Ionenaustauscher, die zum Kationenaustausch befähigt sind, zusetzt. Darunter fallen ins besondere Aluminiumsilikate, wie natürliche und alkalisch aktivierte Bentonite, deren Hauptmineral der Montmorillonit ist. Weitere geeignete Aluminiumsilikate, die wie der Montmorillonit zum Strukturtyp der Dreischichtminerale gehören, sind z. B. Pyrophyllit, Beidellit, Vermiculit, Illit, Hectorit und Glauconit. Die genannten Aluminiumsilikate sind insbesondere in der Lage, Schwermetallionen, daneben auch andere Schadstoffe, zu binden.A solution is preferably used as the flocculant of Al, Fe (III), Ca and / or Mg salts, in particular of Chlorides, which may also be colloidal silica contains. The colloidal silica causes an adsorptive Binding of pollutants such as heavy metals, phenols and Chlorinated hydrocarbons. The clarifying effect and the removal of heavy metals, phenols, chlorinated hydrocarbons and other pollutants can be improved that one before adding the solution of the salts of polyvalent Metals inorganic or organic ion exchangers that are used for Are able to exchange cations. Below that fall special aluminum silicates, such as natural and alkaline activated bentonites, the main mineral of which is montmorillonite is. Other suitable aluminum silicates that like the Montmorillonite for the structure type of three-layer minerals belong are z. B. pyrophyllite, beidellite, vermiculite, illite, Hectorite and glauconite. The aluminum silicates mentioned are especially able to remove heavy metal ions, too bind other pollutants.
Organische Ionenaustauscher sind z. B. Polyacrylamide und Poly acrylnitrile. Hochmolekulare Polyampholyte mit funktionellen Amidoxim- und Hydroxamgruppen bzw. sauren, basischen, hydrophi len und hydrophoben Gruppen (z. B. die unter den Handelsnamen GoPur 2000 und 3000 von der Firma HeGo Biotec GmbH vertriebe nen Produkte) sind ebenfalls geeignet. Weiterhin können kationisierte Polymere natürlichen Ursprungs, z. B. kationi sierte Stärke oder Guar, verwendet werden.Organic ion exchangers are e.g. B. polyacrylamides and poly acrylonitrile. High molecular polyampholytes with functional Amidoxime and hydroxam groups or acidic, basic, hydrophi len and hydrophobic groups (e.g. those under the trade names Sales of GoPur 2000 and 3000 from HeGo Biotec GmbH products) are also suitable. Can continue cationized polymers of natural origin, e.g. B. cationi starch or guar.
Als Alternative zu bzw. zusammen mit den anorganischen oder organischen Ionenaustauschern können, insbesondere zur Entfer nung von Phenolen und Chlorkohlenwasserstoffen Adsorptionsmit tel oder Adsorptionsmittelgemische verwendet werden, z. B. ein Adsorptionsmittelgemisch, das säureaktivierte Tonminerale, Braunkohlenkoksstaub, Aluminium- und/ oder Eisen-(III)-Salze, CaCO3 und Ca(OH)2 enthält. As an alternative to or together with the inorganic or organic ion exchangers, in particular for the removal of phenols and chlorinated hydrocarbons, adsorbents or adsorbent mixtures can be used, for. B. an adsorbent mixture containing acid-activated clay minerals, lignite coke dust, aluminum and / or iron (III) salts, CaCO 3 and Ca (OH) 2 .
Als Fest-Flüssig-Trenneinrichtung kann beispielsweise ein Sedimentationsbehälter, eine Flotationseinrichtung oder eine Filtriereinrichtung verwendet werden, wobei die Wahl der geeigneten Einrichtung in erster Linie durch die Zusammen setzung der denitrifizierten Abwasser-Belebtschlamm-Mischung bestimmt wird. Vorzugsweise wird eine Flotationseinrichtung verwendet.As a solid-liquid separation device, for example Sedimentation container, a flotation device or a Filtering device can be used, the choice of appropriate facility primarily by working together Settling of the denitrified wastewater / activated sludge mixture is determined. A flotation device is preferred used.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist nachstehend anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen:The method according to the invention is based on the Drawing explained. Show it:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer ersten Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei dem ein an organisches nitrathaltiges Abwasser denitrifiziert wird; Figure 1 is a schematic representation of a first variant of the method according to the invention, in which an organic nitrate-containing waste water is denitrified.
Fig. 2 eine zweite Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei dem das nitrathaltige Abwasser auf einer Zwischen stufe erzeugt und, indem es selbst denitrifiziert wird, zur Herabsetzung des Stickstoffgehalts eines organi schen Abwassers verwendet wird, dessen Stickstoffgehalt in erster Linie aus Ammoniumstickstoff besteht. Fig. 2 shows a second variant of the method according to the invention, in which the nitrate-containing wastewater is generated at an intermediate stage and, by denitrifying it itself, is used to reduce the nitrogen content of an organic wastewater whose nitrogen content consists primarily of ammonium nitrogen.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 1 strömt ein organisches Rohabwasser durch die Leitung 2 in den Ausgleichsbehälter 3. Das verwendete Abwasser ist ein Schlachthofabwasser mit einem BSB5-Wert von 4000 mg O2/l und einem Gesamtstickstoffgehalt von 400 mg/l. Von dem Gesamtstickstoffgehalt entfallen 100 mg/l auf Ammoniumstickstoff und 20 mg/l auf Nitratstickstoff. Der Rest ist organisch gebundener Stickstoff. Die Durchsatzmenge beträgt etwa 2000 m3/Tag. Das Verhältnis BSB5 zu Gesamt stickstoff beträgt etwa 10 : 1.In the embodiment according to FIG. 1, an organic raw waste water flows through the line 2 into the expansion tank 3 . The wastewater used is slaughterhouse wastewater with a BOD 5 value of 4000 mg O 2 / l and a total nitrogen content of 400 mg / l. Of the total nitrogen content, 100 mg / l are ammonium nitrogen and 20 mg / l nitrate nitrogen. The rest is organically bound nitrogen. The throughput is about 2000 m 3 / day. The ratio BOD 5 to total nitrogen is about 10: 1.
In den Ausgleichsbehälter 4 wird durch die Leitung 6 eine 5%ige Suspension von alkalisch aktiviertem Bentonit eingespeist (etwa 40 Liter Bentonitsuspension pro m3 Abwasser). Ferner kann, wenn das organische Abwasser sauer ist, durch die Leitung 8 eine Lösung von Natriumhydroxid oder Calciumhydroxid eingespeist werden.In the expansion tank 4 , a 5% suspension of alkaline activated bentonite is fed through line 6 (about 40 liters of bentonite suspension per m 3 of wastewater). Furthermore, if the organic waste water is acidic, a solution of sodium hydroxide or calcium hydroxide can be fed through line 8 .
Das organische Abwasser im Ausgleichsbehälter 4 wird stark gerührt, damit sich möglichst wenig Schlamm absetzt. Über die Leitung 10 wird aus dem Behälter 12 ein anorganisches, nitrat haltiges Abwasser aus einer Metallverarbeitung eingespeist, aus dem die zweiwertigen Schwermetalle vorher durch Zusatz von Natronlauge als Hydroxide ausgefällt worden waren. Dieses Abwasser enthält 80 g NO3⁻ Stickstoff/l und hat einen pH-Wert von 7,5. Das Volumenverhältnis zwischen dem organischen Abwasser aus der Leitung 2 und dem anorganischen nitrat haltigen Abwasser aus der Leitung 10 beträgt 80 : 1. Ferner wird in den Ausgleichsbehälter 4 über die dick ausgezogene Schlamm leitung 14 Belebtschlamm aus der Fest-Flüssig-Trenneinrichtung 16, deren Funktion nachstehend noch erläutert wird, einge speist. Der Belebtschlamm enthält denitrifizierende Mikroorga nismen (Denitrifikanten) und wird im Ausgleichsbehälter 4 gründlich mit dem organischen Abwasser aus der Leitung 2 und dem anorganischen nitrathaltigen Abwasser aus der Leitung 10 vermischt. Das Volumenverhältnis zwischen Belebtschlamm und organischem Abwasser beträgt 5 : 1 bis 10 : 1.The organic waste water in the expansion tank 4 is stirred vigorously so that as little sludge as possible settles out. Via line 10 from the container 12, an inorganic nitrate-containing wastewater from a metal processing is fed, from which the bivalent heavy metals had been previously precipitated by addition of sodium hydroxide solution as hydroxides. This waste water contains 80 g NO 3 ⁻ nitrogen / l and has a pH value of 7.5. The volume ratio between the organic waste water from line 2 and the inorganic nitrate-containing waste water from line 10 is 80: 1. Furthermore, activated sludge from the solid-liquid separator 16 , its function, is fed into the expansion tank 4 via the thick sludge line 14 will be explained below, fed. The activated sludge contains denitrifying microorganisms (denitrifiers) and is thoroughly mixed in the expansion tank 4 with the organic waste water from line 2 and the inorganic nitrate-containing waste water from line 10 . The volume ratio between activated sludge and organic wastewater is 5: 1 to 10: 1.
Die denitrifizierte Abwasser-Belebtschlamm-Mischung tritt über die Leitung 18 aus dem Ausgleichsbehälter 4 aus. In die Leitung 18 wird aus der Leitung 20 eine Lösung von Salzen mehrwertiger Metalle eingespeist, wodurch die Ausflockung des Schlammes in der Fest-Flüssig-Trenneinrichtung 16 gefördert wird. Diese Lösung hat folgende Zusammensetzung: 12 g Fe3+, 22 g Al3+, 4 g Ca2+ und 0,5 g SiO2 pro Liter.The denitrified wastewater / activated sludge mixture exits the expansion tank 4 via the line 18 . A solution of salts of polyvalent metals is fed into line 18 from line 20 , whereby the flocculation of the sludge in the solid-liquid separation device 16 is promoted. This solution has the following composition: 12 g Fe 3+ , 22 g Al 3+ , 4 g Ca 2+ and 0.5 g SiO 2 per liter.
Ferner kann über die Leitung 22 die Lösung eines organischen Ionenaustauschers, z. B. eines Polyacrylamids oder Polyacryl nitrils oder einer kationischen Stärke eingespeist werden, die ebenfalls als Flockungsmittel wirkt. Further, the solution may be an organic ion exchanger, eg via line 22nd B. a polyacrylamide or polyacrylic nitrile or a cationic starch, which also acts as a flocculant.
Im vorliegenden Fall handelt es sich bei der Fest-Flüssig- Trenneinrichtung 16 um eine übliche Flotationseinrichtung, wobei der Belebtschlamm oben ausgetragen wird. Ein Teil des Belebtschlamms wird über die Leitung 14 in den Ausgleichs behälter 4 zurückgeleitet. Ein anderer Teil des Belebtschlamms (etwa 20%) wird über die dick ausgezogene Schlammleitung 24 in den Faulturm 26 geleitet, in welchem er unter Bildung von Biogas ausgefault wird, das über die Leitung 28 entfernt wird und über einen Biogasspeicher einem Blockheizkraftwerk (nicht dargestellt) zur Stromerzeugung zugeführt werden kann. Der ausgefaulte Schlamm wird über die dick ausgezogene Schlamm leitung 30 aus dem Faulturm 26 entfernt und kann landwirt schaftlich genutzt werden.In the present case, the solid-liquid separation device 16 is a conventional flotation device, the activated sludge being discharged at the top. Part of the activated sludge is returned via the line 14 in the compensation tank 4 . Another part of the activated sludge (about 20%) is passed through the thick sludge line 24 into the digestion tower 26 , in which it is digested to form biogas, which is removed via line 28 and via a biogas storage to a combined heat and power plant (not shown). can be supplied for power generation. The digested sludge is removed via the thick sludge line 30 from the digester 26 and can be used for agriculture.
Das vorgereinigte Abwasser fließt aus der Fest-Flüssig-Trenn einrichtung 16 über die Leitung 32 in eine kommunale Klär anlage 34 und von da aus in den Vorfluter 36.The pre-cleaned wastewater flows from the solid-liquid separation device 16 via line 32 into a municipal sewage treatment plant 34 and from there into the receiving water 36 .
Nach der in Fig. 2 dargestellten Verfahrensvariante wird das gleiche Abwasser wie in der Anlage von Fig. 1 über die Leitung 2 in den Ausgleichsbehälter 4 geleitet, in welchem wiederum über die Leitung 6 eine Suspension von alkalisch aktiviertem Bentonit und über die Leitung 8 Natriumhydroxid bzw. Calcium hydroxid zu Neutralisation eingespeist wird. Durch die Leitung 10 wird nitrathaltiges Abwasser in den Ausgleichsbehälter 4 eingeführt, das nicht von einer äußeren Quelle kommt, sondern in der Anlage selbst erzeugt wird, und zwar im aeroben Reaktor 12, dessen Wirkungsweise nachstehend erläutert ist.According to the process variant shown in FIG. 2, the same wastewater as in the system of FIG. 1 is passed via line 2 into the expansion tank 4 , in which in turn a suspension of alkaline activated bentonite via line 6 and sodium hydroxide or line 8 via line 8 Calcium hydroxide is fed in for neutralization. Waste water containing nitrate is introduced through line 10 into the expansion tank 4 , which does not come from an external source, but is generated in the system itself, specifically in the aerobic reactor 12 , the mode of operation of which is explained below.
In den Ausgleichsbehälter wird wie bei der ersten Ausführungs form über die Leitung 14 Belebtschlamm aus der Flüssig-Fest- Trenneinrichtung 16 gepumpt, wobei wiederum das gleiche Volumenverhältnis zwischen organischem Abwasser und Belebt schlamm verwendet wird. Die denitrifizierte Abwasser-Belebt schlamm-Mischung wird über die Leitung 18 in die Fest-Flüssig- Trenneinrichtung 16 geleitet, wobei wiederum aus der Leitung 20 eine Lösung von Salzen mehrwertiger Metalle und aus der Leitung 22 eine Lösung eines organischen Ionenaustausches (kationisierte Stärke) eingespeist werden. Ein Teil des Belebtschlammes wird über die Leitung 24 in den Faulturm 26 geleitet und dort wie bei der Ausführungsform von Fig. 1 zu Biogas und landwirtschaftlich nutzbaren Schlamm verarbeitet.In the expansion tank, as in the first embodiment, activated sludge is pumped via line 14 from the liquid-solid separating device 16 , again using the same volume ratio between organic waste water and activated sludge. The denitrified wastewater-revitalized sludge mixture is fed via line 18 into the solid-liquid separator 16 , which in turn feeds a solution of salts of polyvalent metals from line 20 and a solution of an organic ion exchange (cationized starch) from line 22 will. A portion of the activated sludge is fed via line 24 into the digester 26 and processed into biogas and agricultural sludge there as in the embodiment of FIG. 1.
Das denitrifizierte Abwasser aus der Trenneinrichtung 16 kann über die Leitung 32 teilweise in die kommunale Kläranlage 34 und von da aus in den Vorfluter 36 geleitet werden. Ein Teil oder das gesamte denitrifizierte Abwasser wird jedoch bei der vorliegenden Ausführungsform in den aeroben Reaktor 12 geleitet, in welchem es über Tropfkörper strömt und mit Luft beaufschlagt wird. Hierbei erfolgt eine Nitrifizierung, wobei der Nitratgehalt nach dem Verlassen des aeroben Reaktors g/l NO3⁻ Stickstoff beträgt. Ein Teil dieses nitrifizierten Abwas sers (etwa 80%) wird über die Leitung 10 in den Ausgleichs behälter 4 zurückgeleitet. Der Rest kann in den Vorfluter geleitet oder als Brauchwasser verwendet werden. Das nitri fizierte Abwasser bewirkt eine Verminderung des BSB5 des Abwassers im Behälter 4 um 3000 mg O2/l.The denitrified wastewater from the separation device 16 can be partly led via the line 32 into the municipal sewage treatment plant 34 and from there into the receiving water 36 . In the present embodiment, however, some or all of the denitrified waste water is passed into the aerobic reactor 12 , in which it flows over trickling filters and is pressurized with air. This is followed by nitrification, the nitrate content after leaving the aerobic reactor being g / l NO 3 ⁻ nitrogen. Part of this nitrified waste water (about 80%) is returned via the line 10 in the compensation tank 4 . The rest can be led into the receiving water or used as process water. The nitrified waste water reduces the BOD 5 of the waste water in container 4 by 3000 mg O 2 / l.
Claims (5)
(a) das nitrathaltige Abwasser zur Umwandlung des Nitratstick stoffs in molekularen Stickstoff in einem Ausgleichsbehälter mit einem biologisch abbaubare organische Substanzen enthal tende Abwasser (organisches Abwasser) und mit denitrifi zierende Mikroorganismen (Denitrifikanten) enthaltendem Schlamm (Belebtschlamm) vermischt, wobei man das Verhältnis zwischen den biologischen Sauerstoffbedarf (BSB5) des orga nischen Abwassers und dem Gesamtstickstoffgehalt des nitrat haltigen Abwassers auf < 3 : 1, vorzugsweise auf < 4 : 1, einstellt;
(b) die denitrifizierte Abwasser-Belebtschlamm-Mischung in Belebtschlamm und denitrifiziertes Abwasser trennt;
(c) einen Teil des Belebtschlammes in den Ausgleichsbehälter zurückführt; und
(d) das denitrifizierte Abwasser bzw. einen Teil davon über eine Kläranlage in den Vorfluter leitet.1. A method for denitrifying nitrate-containing wastewater, characterized in that
(a) the nitrate-containing wastewater for converting the nitrate nitrogen into molecular nitrogen in a compensating tank with a wastewater (organic wastewater) containing biodegradable organic substances and sludge (activated sludge) containing denitrifying microorganisms (denitrifiers), the ratio between sets the biological oxygen demand (BOD 5 ) of the organic wastewater and the total nitrogen content of the nitrate-containing wastewater to <3: 1, preferably to <4: 1;
(b) separates the denitrified sewage-activated sludge mixture into activated sludge and denitrified sewage;
(c) returns part of the activated sludge to the expansion tank; and
(d) the denitrified wastewater or part of it is discharged into the receiving water via a sewage treatment plant.
(a) Aluminiumsilicaten mit hohem Ionenaustauschvermögen;
(b) einer Lösung von Salzen mehrwertiger Metalle, z. B. einer Lösung von Al-, Fe(III)-, Ca- und/oder Mg-Salzen, die gegebenenfalls auch kolloidale Kieselsäure enthält; und
(c) einem organischen Ionenaustauscher ausgewählt ist, auftrennt.5. The method according to claim 4, characterized in that the denitrified wastewater / activated sludge mixture with at least one adsorbent and / or flocculant, which consists of the group consisting of
(a) aluminum silicates with high ion exchange capacity;
(b) a solution of salts of polyvalent metals, e.g. B. a solution of Al, Fe (III), Ca and / or Mg salts, which may also contain colloidal silica; and
(c) an organic ion exchanger is selected.
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