DE68902921T2 - METHOD FOR CLEANING WASTEWATER. - Google Patents
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- Treatment Of Water By Oxidation Or Reduction (AREA)
Description
Die hier beschriebene Erfindung betrifft eine Behandlung von verschiedenen Arten von Abfallwasser, wobei der Anteil an gelösten organischen Bestandteilen durch Zugabe von Nitratmitteln vermindert ist, wie es auch gegeben ist, daß die Bildung von Wasserstoffsulfid gehindert ist.The invention described here relates to a treatment of various types of waste water, whereby the proportion of dissolved organic components is reduced by the addition of nitrate agents, as well as whereby the formation of hydrogen sulfide is prevented.
Die Behandlung von Abfallwasser ist wesentlich und eine kostenaufwendige Maßnahme in der Gesellschaft. Verschiedene Verfahren sind hierzu entwickelt worden und in Benutzung. Städtisches Abfallwasser ist gekennzeichnet durch eine Zusammensetzung hauptsächlich der folgenden Anteile:The treatment of waste water is an essential and costly measure in society. Various processes have been developed and are in use. Urban waste water is characterized by a composition mainly of the following components:
- Toilettenwasser- Toilet water
- Bade-, Wasch- und Reinigungswasser von Haushalten- Bathing, washing and cleaning water from households
- verschiedene industrielle Abfallwässer- various industrial waste waters
- Oberflächenwasser- Surface water
Städtisches Abfallwasser ist gekennzeichnet durch die folgenden Daten:Urban wastewater is characterized by the following data:
Strom 0,3 - 0,5 m³/Person und TagElectricity 0.3 - 0.5 m³/person per day
COD 0,2 - 0,5 kg COD/m³COD 0.2 - 0.5 kg COD/m³
BOD &sub7; 0,1 - 0,2 kg BOD &sub7; /m³BOD&sub7; 0.1 - 0.2 kg BOD &sub7; /m³
TSS 0,05 - 0,25 kg TSS/m³TSS 0.05 - 0.25 kg TSS/m³
Temperatur 5 - 20ºCTemperature 5 - 20ºC
Kjeldahl-N 20 - 50 g N/m³Kjeldahl N 20 - 50 g N/m³
Gesamt-P 3 - 5 g P/m³Total P 3 - 5 g P/m³
BOD &sub7; betrifft biologischen Sauerstoffbedarf, welcher als Maß verwendet ist für den Gehalt an leicht herabsetzbaren organischen Bestandteilen in dem Wasser.BOD 7 refers to biological oxygen demand, which is used as a measure of the content of easily degradable organic components in the water.
Die Ziffer 7 deutet an, daß es sich um den Sauerstoffbedarf während sieben Tagen handelt, bei einer Probe, welche in Dunkelheit gehalten ist, bei 20ºC, was beabsichtigt ist. TSS betrifft die insgesamt gelösten Festbestandteile und bezeichnet den Anteil von nicht gelösten Bestandteilen in Wasser oder Schlamm. Chemischer Sauerstoffbedarf wird COD genannt und definiert den Verbrauch eines gewissen Sauerstoffmittels, umgewandelt in Sauerstoffbedarf, bei der Oxydation von hauptsächlich organischen Materialien im Wasser unter spezifizierten Bedingungen. Kjeldahl-N definiert den Gehalt an Stickstoff und wird bestimmt nach der Kjeldahl-Methode.The number 7 indicates that it is the oxygen demand for seven days, for a sample kept in the dark, at 20ºC, which is intentional. TSS refers to total dissolved solids and indicates the proportion of undissolved components in water or sludge. Chemical oxygen demand is called COD and defines the consumption of a certain oxygen agent, converted into oxygen demand, during the oxidation of mainly organic materials in water under specified conditions. Kjeldahl-N defines the nitrogen content and is determined according to the Kjeldahl method.
Die heutige Gesellschaft hat nach und nach ihren Bedarf für eine Behandlung von Abfallwasser gesteigert. Gegenwärtig wird eine über 90%ige Reduktion von BOD &sub7; , TSS und Phosphor für städtisches Abfallwasser verlangt. Ansteigende Bedürfnisse und Herstellungsvorteile bei großen Einheiten haben zu dem Bau von großen, zentral angeordneten Abfallwasserbehandlungsanlagen in vielen Städten geführt. Das hat zu einem ausgedehnten Rohrnetzsystem für den Transport von Abfallwasser von den mehr am Rand gelegenen Teilen der Städte zu der Abfallwasserbehandlungsanlage geführt. In vielen Fällen besteht eine Verbleibzeit von 1 bis 2 Tagen in dem Rohrnetzsystem.Modern society has gradually increased its need for waste water treatment. Currently, over 90% reduction of BOD 7 , TSS and phosphorus is required for urban waste water. Increasing needs and manufacturing advantages in large units have led to the construction of large, centrally located waste water treatment plants in many cities. This has led to an extensive piping system for transporting waste water from the more peripheral parts of the cities to the waste water treatment plant. In many cases, there is a retention time of 1 to 2 days in the piping system.
Dabei wird giftiges und korrosives Wasserstoffsulfid unter anaeroben Bedingungen gebildet.Toxic and corrosive hydrogen sulfide is formed under anaerobic conditions.
Ungeachtet der Tatsache, daß viele verschiedene Verfahren für die Behandlung von städtischem Abwasser entwikkelt worden sind, kann die hier beschriebene Technik im wesentlichen in die folgenden Teilschritte unterteilt werden:Despite the fact that many different processes have been developed for the treatment of urban wastewater, the technique described here can essentially be divided into the following sub-steps:
- Vorreinigung durch ein Sieb- Pre-cleaning through a sieve
- Sandsieb- Sand sieve
- Vor-Ablagerung- Pre-deposition
- biologische Behandlung, oftmals aktiver Schlamm- biological treatment, often active sludge
- Phosphor-Ausfällung durch chemische Ausfällung/Flokkenbildung.- Phosphorus precipitation through chemical precipitation/flocculation.
Um die Wirksamkeit der Abfallwasserbehandlungsanlagen zu erhöhen, ist mehr und mehr die chemische Ausfällung, verbunden mit der Vorablagerung, eingesetzt worden, die sogenannte Vorausfällung, wobei praktisch alle besonders gebundenen Verunreinigungen abgetrennt werden können. Gelöstes BOD wird jedoch nicht in einem größeren Maße abgetrennt. Der von der Vorablagerung und biologischen Behandlung abgetrennte Schlamm wird oft mit Hilfe von Aufschluß in einem Digester stabilisiert, wobei unter anderem Methangas ausgebildet wird. Das Gas wird gewöhnlich abgefackelt, jedoch hat man in den letzten Jahren mehr und mehr begonnen, es für eine Energieproduktion zu nutzen.In order to increase the efficiency of waste water treatment plants, chemical precipitation combined with pre-settlement has been increasingly used, the so-called pre-precipitation, whereby practically all particularly bound contaminants can be separated. However, dissolved BOD is not separated to a great extent. The sludge separated from pre-settlement and biological treatment is often stabilized by means of digestion in a digester, which produces, among other things, methane gas. The gas is usually flared, but in recent years it has increasingly been used for energy production.
Die US-A-3,525,685 offenbart ein Verfahren zur Behandlung eines flüssigen Abwassers oder Abfallwassers, welches die Versorgung mit Sauerstoff direkt in die Flüssigkeit in einem herkömmlichen Abwassertransportsystem zeigt.US-A-3,525,685 discloses a method for treating a liquid waste water or waste water, which involves supplying oxygen directly into the liquid in a conventional waste water transport system.
Das Ziel der hier beschriebenen Erfindung ist es, den Anteil an organischen Verunreinigungen, insbesondere Sauerstoff verlangenden Substanzen, in einem frühen Stadium zu vermindern und/oder zu verhindern, daß feste Verunreinigungen in eine Lösungsphase überführt werden. Dies gibt eine insgesamt bessere Behandlung und vermindert die Belastung in den nachfolgenden Schritten, was die Möglichkeiten für zusätzliche Verbindungen und/oder neue Behandlungsprozesse vergrößert. Das angegebene Ziel wird durch ein Verfahren nach den hier beschriebenen Ansprüchen erreicht.The aim of the invention described here is to reduce the proportion of organic contaminants, in particular oxygen-demanding substances, at an early stage and/or to prevent solid contaminants from being transferred to a solution phase. This gives an overall better treatment and reduces the burden in the subsequent steps, which increases the possibilities for additional compounds and/or new treatment processes. The stated aim is achieved by a method according to the claims described here.
Das vorgeschlagene Verfahren basiert auf den folgenden Annahmen:The proposed procedure is based on the following assumptions:
1. Das Abfallwasser enthält organische Verunreinigungen, hauptsächlich als Feststoffe, wobei nur ein Teil des biochemisch Sauerstoff verlangenden Materials in einer lösbaren Form zugegen ist.1. The waste water contains organic contaminants, mainly as solids, with only a part of the biochemically oxygen-demanding material being present in a soluble form.
2. Dem Abfallwasser wird eine solch lange Verweilzeit vor dem schließlichen Behandlungsschritt gegeben, daß hinzugegebenes Nitrat Zeit hat, aufgenommen zu werden, was verhindert, daß der Gesamtgehalt an Stickstoff in den Abflußmengen durch die Zugabe gesteigert wird.2. The waste water is given a long enough residence time before the final treatment step to allow added nitrate to be absorbed, preventing the total nitrogen content in the effluent from being increased by the addition.
3. Es werden große Anforderungen gestellt an die Behandlung von Abfallwasser, insbesondere betreffend BOD &sub7; , TSS, N und P.3. There are high demands on the treatment of waste water, especially regarding BOD 7;, TSS, N and P.
Bei einem Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung wird das Rohrleitungsnetz oder anderes verbleibendes Volumen für folgende Zwecke genutzt:In a method according to the present invention, the piping network or other remaining volume is used for the following purposes:
1. Lösbare Sauerstoff verlangende Bestandteile zu reduzieren.1. Reduce soluble oxygen-demanding components.
2. Eine Umwandlung (Abbau) von festen organischen Bestandteilen in gelöste oder kolloidale Verbindungen, die schwer abzutrennen sind, zu verhindern.2. To prevent the conversion (degradation) of solid organic components into dissolved or colloidal compounds that are difficult to separate.
3. Löslichen organischen Phosphor und Stickstoff zu reduzieren.3. Reduce soluble organic phosphorus and nitrogen.
Das Verfahren kann in größeren Abwassernetzen angewendet werden, in mittleren Abwassernetzen oder großen Abfallwasserbehandlungsanlagen, in kleineren Abfallwasserbehandlungsanlagen, in Abfallwasseranlagen für Einzelhaushalte oder in Verbindung mit der Handhabung von Schlamm in Transportfahrzeugen wie auch bei industriellen Abfallwässern mit einem hohen Anteil an Sauerstoff verlangenden Teilen.The process can be applied in larger sewage networks, medium-sized sewage networks or large waste water treatment plants, in smaller waste water treatment plants, in waste water plants for individual households or in connection with the handling of sludge in transport vehicles as well as in industrial waste water with a high content of oxygen-demanding parts.
Die Wirkung wird erreicht durch Zugabe eines aktiven Oxydationsmittels, nämlich Nitrat-Ionen in Form von Kalk oder anderen Nitraten oder in Form von Salpetersäure, frühzeitig oder aufeinanderfolgend in dem Rohrleitungssystem, möglichst in Verbindung mit Maßnahmen, um die Verweilzeit und die mikroorganische Flora in dem Rohrleitungsnetz mit Hilfe einer Wiederdurchströmung, einer Abdämpfung, einem gesonderten Volumen, Aufpfropfen usw. zu steuern. Ein geeigneter Weg, das Nitrat zuzugeben, ist in Form einer Lösung gegeben. Das Nitrat kann desgleichen kombiniert werden mit anderen Oxydationsmitteln, beispielsweise dreiwertigem Eisen, Luft oder Sauerstoff oder einer Kombination von diesen, um einige Beispiele zu nennen. Bei Zugabe von Oxydationsmitteln wird die mikrobielle Aktivität in dem Rohrleitungsnetz angeregt, und ein gewisser Anteil von Sauerstoff verbrauchender Substanz wird oxydiert oder in Schlammpartikel überführt. Das Ergebnis ist eine Verminderung von hauptsächlich löslichem BOD. Zusätzlich findet eine Verminderung von löslichem organischem Phosphor mit Hilfe einer Umbildung von PO &sub4; -P in dem Rohrleitungsnetz statt oder in anderen Zurückhaltungsvolumen. Dies führt dazu, daß eine wirksamere Phosphor-Ausfällung erreicht wird in dem chemischen Ausfällungsschritt der Abfallwasserbehandlungsanlage. Die normale Umwandlung von löslichem organischem Stickstoff in Ammonium-Stickstoff wird auch gesteigert.The effect is achieved by adding an active oxidizing agent, namely nitrate ions in the form of lime or other nitrates or in the form of nitric acid, early or sequentially in the piping system, if possible in conjunction with measures to control the residence time and the microorganism flora in the piping network by means of reflow, dampening, separate volume, grafting, etc. A suitable way of adding the nitrate is in the form of a solution. The nitrate can also be combined with other oxidizing agents, for example trivalent iron, air or oxygen. or a combination of these, to give some examples. When oxidants are added, microbial activity in the piping network is stimulated and a certain proportion of oxygen consuming substance is oxidized or converted into sludge particles. The result is a reduction of mainly soluble BOD. In addition, a reduction of soluble organic phosphorus takes place by means of a transformation of PO 4 -P in the piping network or in other retention volumes. This results in a more effective phosphorus precipitation being achieved in the chemical precipitation step of the waste water treatment plant. The normal conversion of soluble organic nitrogen to ammonium nitrogen is also increased.
Mit Hilfe dieses Verfahrens wird ein großer Anteil der Aktivität, die ansonsten in der Abwasserbehandlungsanlage vor sich geht, überführt in das Rohrleitungsnetz. Das Verfahren steigert die Kapazität und führt zu stabileren Betriebsbedingungen in der Abwasserbehandlungsanlage aufgrund der Tatsache, daß die aerobische biologische Aktivität gesteigert wird. Der Abwasserbehandlungsanlage ist hierdurch eine wesentliche Entlastung gegeben, mit und ohne Vorausfällung.With the help of this process, a large proportion of the activity that would otherwise take place in the wastewater treatment plant is transferred to the pipe network. The process increases the capacity and leads to more stable operating conditions in the wastewater treatment plant due to the fact that the aerobic biological activity is increased. The wastewater treatment plant is thus given a significant relief, with and without pre-precipitation.
Das Ergebnis ist eine sehr gute Gesamtverunreinigungsreduktion. Auf diese Weise kann auch der Energiebedarf für eine Belüftung reduziert werden. Mit Hilfe der Auswahl des Oxydationsmittels und/oder der Ausfällungschemikalien kann die Zugabe von Chemikalien, in der Vorausfällung oder insgesamt, vermindert werden. Die Erfindung gibt Möglichkeiten für neue Kombinationen einer bekannten Technik und eines neuen Konzepts für die Abfallwasserbehandlung. Sie steigert auch die Möglichkeiten der zusätzlichen Behandlung, beispielsweise der Stickstoffverminderung.The result is a very good overall pollution reduction. In this way, the energy requirement for aeration can also be reduced. By selecting the oxidizing agent and/or the precipitation chemicals, the addition of chemicals, in the pre-precipitation or overall, can be reduced. The invention provides opportunities for new combinations of a known technique and a new concept for waste water treatment. It also increases the possibilities for additional Treatment, such as nitrogen reduction.
Der Nitratanteil, welcher für ein gutes Ergebnis erforderlich ist, ist bedeutend, und die Zugabe von Nitrat kann gesteuert werden gemäß der Verweilzeit in dem Netz, durch eine Analyse von TOC (gesamter organischer Kohlenstoff), COD oder dem Redox-Potential.The amount of nitrate required for a good result is significant and the addition of nitrate can be controlled according to the residence time in the network, by analyzing TOC (total organic carbon), COD or redox potential.
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