DE69513205T2

DE69513205T2 - Methode und einrichtung für die reinigung von abwasser nach der belebtschlamm-methode

Info

Publication number: DE69513205T2
Application number: DE69513205T
Authority: DE
Inventors: Marinus Nielsen; Bent Tholander
Original assignee: KRUEGER A S SOBORG
Current assignee: Krueger Off-Shore Soborg Dk AS
Priority date: 1994-07-14
Filing date: 1995-07-14
Publication date: 2000-05-11
Anticipated expiration: 2015-07-15
Also published as: DE69513205D1; US5908554A; ATE186284T1; GR3032420T3; AU2977095A; WO1996002468A1; EP0869920A1; AU682620B2; NO313995B1; EP0869920B1; NO970135L; NO970135D0

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Reinigung von verschmutztem Wasser, wie Abwässern, durch das Belebtschlammverfahren, wobei das verschmutzte Wasser nacheinander biologischen Behandlungen in mindestens zwei Behandlungszonen ausgesetzt wird und wobei das so behandelte Wasser in eine permanente Klärzone eingeführt wird und in eine Wasserfraktion und eine Schlammfraktion aufgeteilt wird und mindestens ein Teil der letzteren zurückgeführt und mit unbehandeltem Wasser gemischt wird.
Ein bekanntes Verfahren der oben erwähnten Art, das in der GB 1 404 565 beschrieben ist, wird für die Entfernung von Stickstoff aus Abwasser verwendet. Bei diesem bekannten Verfahren werden zwei biologische Behandlungszonen verwendet und es wird eine Mischung aus unbehandeltem Abwasser und zurückgeführtem Schlamm in einer Periode zu der einen Behandlungszone, während welcher Periode ein Rühren ausgeführt wird, während gleichzeitig anoxische Bedingungen aufrechterhalten werden, und darauffolgend zu der zweiten Behandlungszone geschickt, in der während der gleichen Periode eine Belüftung ausgeführt wird, während aerobe Bedingungen aufrechterhalten werden.
Während einer darauffolgenden Periode wird die Mischung aus Abwasser und zurückgeführtem Schlamm zu der zweiten Behandlungszone, wo nunmehr anoxische Bedingung aufrechterhalten werden, und sodann zu der ersten Behandlungszone geschickt, wo aerobe Bedingungen während der gleichen Periode aufrechterhalten werden.
Während der aeroben Behandlung des Abwassers in Anwesenheit von Mikroorganismen, die in dem Schlamm enthalten sind, wird NH&sub3;-Stickstoff in Nitrat umgewandelt (Nitrifikation). Wenn das somit gebildete Nitrat darauffolgend anoxischen Bedingungen in der Anwesenheit von Mikroorganismen unterworfen wird, wird das Nitrat in freien Stickstoff umgewan delt (Denitrifikation), wobei der somit gebildete Stickstoff in gasförmiger Form entfernt wird.
Entsprechend der DK-B-149 767 kann das oben beschriebene, bekannte Verfahren mit einer anfänglichen anaeroben Behandlung der Mischung aus unbehandeltem Abwasser und zurückgeführtem Schlamm kombiniert werden. Durch dieses bekannte Verfahren können sowohl Phosphor als auch Stickstoff aus dem Abwasser entfernt werden.
Bei einem weiteren bekannten Verfahren der eingangs erläuterten Art - dem sogenannten Dreizyklus-Verfahren - wird eine Mischung aus unbehandeltem Abwasser und zurückgeführtem Schlamm, einer anfänglichen anaeroben Behandlung folgend, darauffolgenden Behandlungen in drei verschiedenen Behandlungszonen unterworfen, bevor das somit behandelte Abwasser zu der Klärzone geschickt wird.
In einem ersten Zyklus wird die anaerob behandelte Mischung aus Abwasser und Schlamm einer anoxischen Behandlung in der ersten der drei Behandlungszonen unterworfen und sodann den darauffolgenden aeroben Behandlungen in der zweiten und in der dritten Behandlungszone.
In einem darauffolgenden Zyklus wird die anaerob behandelte Mischung aus Abwasser und Schlamm zu der dritten Behandlungszone geschickt und sodann einer anoxischen Behandlung unterworfen, bevor sie zu der ersten und darauffolgend zu der zweiten Behandlungszone geschickt wird, in welcher sie darauffolgenden aeroben Behandlungen unterworfen wird.
In einem dritten Zyklus wird die anaerob behandelte Mischung aus Abwasser und Schlamm zu der zweiten Behandlungszone, in welcher sie anoxisch behandelt wird, und sodann zu der dritten und letztendlich zu der ersten Behandlungszone geschickt, in welcher aerobe Bedingungen aufrechterhalten werden.
Bei einem weiteren bekannten Verfahren - dem sogenannten Dreifach-Kanal-Verfahren - werden drei Behandlungszonen verwendet und in einer ersten Phase wird das Abwasser nacheinander in den drei Zonen behandelt, von denen die dritte als eine Klärzone wirkt. In einer darauffolgenden Phase wird das unbehandelte Abwasser zu der dritten Behandlungszone zugeführt und durch die zweite Behandlungszone zu der ersten Zone geschickt, die als eine Klärzone in dieser Phase wirkt. Bei dem bekannten Verfahren wird keine permanente Klärzone verwendet und der ausgefällte Schlamm wird nicht von der Klärzone zurückgeführt.
Es ist wohlbekannt, daß die Effizienz biologischer Behandlungen von Abwasser in der Anwesenheit von Belebtschlamm mit zunehmenden Mengen des Schlamms in den Behandlungszonen zunimmt. Jedoch erfordert, um hohe Schlammkonzentrationen und somit große Mengen von Schlamm in den Behandlungszonen zu erhalten, der Massenausgleich einen Betrieb mit hohen Schlamm-Rückführungsverhältnissen, d. h., hohen Verhältnissen zwischen der Menge des von der Klärzone zurückgeführten Schlammes und der Menge von unbehandeltem Abwasser.
Die Beziehung zwischen Schlammkonzentration in den Behandlungszonen und den Rückführungsverhältnissen ergibt sich aus Tabelle 1, die auf der Annahme beruht, daß die Schlammkonzentration in dem Rückführungsschlamm etwa 8 kg/m³ ist.

Tabelle 1

Schlamm-Konzentration Rückführungs-Verhältnis

kg/m³
1 0,15
2 0,34
2,5 0,50
3 0,60
3,5 0,75
4 1,0
4,5 1,25
5 1,50
5,5 2,10
Wie es sich aus Tabelle 1 ergibt, ist es notwendig, ein Schlammrückführungsverhältnis von 1,0 zu verwenden, um eine Schlammkonzentration von 4 kg/m³ zu erhalten. Dies involviert teilweise eine hohe Belastung an der Klärzone und teilweise wesentliche Kosten für die Konstruktion und den Betrieb der Schlammrückführungsanlage.
Die Erfindung beruht auf der Entdeckung, daß hohe Schlammkonzentrationen in den biologischen Behandlungszonen erhalten werden können, ohne daß hohe Rückführungsverhältnisse verwendet werden, wohingegen die hiermit verbundenen Schwierigkeiten dadurch vermieden werden, daß für eine Periode solche Bedingungen in einer der Behandlungszonen aufrechterhalten werden, daß hierin eine Schlammfällung erfolgt, und daß in einer darauffolgenden Periode die Mischung aus verschmutztem Wasser und zurückgeführtem Schlamm direkt oder indirekt zu der Zone zugeführt wird, die während der vorhergehenden Periode als eine Schlammfällungszone vor der weiteren Behandlung der Mischung in einer oder mehreren Behandlungszonen diente.
Durch Bewirken der Wasserreinigung in der oben erläuterten Art und Weise werden vergleichsweise große Mengen an Schlamm in einer der Behandlungszonen konzentriert und, an stelle des Schickens dieses Schlammes in die permanente Klärzone, in der eine tatsächliche Trennung des Schlamms bewirkt wird und aus der der getrennte Schlamm zurückgeführt und mit unbehandeltem Wasser gemischt wird, wird diese Behandlungszone mit einem hohen Schlammgehalt als eine biologische Behandlungszone für hereinkommendes verschmutztes Wasser in einer darauffolgenden Periode verwendet. Hierdurch werden ein stark erhöhtes Verhältnis von Schlamm zu verschmutztem Wasser und somit ein erhöhter Reinigungseffekt erhalten. Mit anderen Worten, der Schlamm wird zurückgehalten und der zurückgehaltene Schlamm wird zu der Stromaufwärtsseite der zurückhaltenden Stelle "bewegt", anstatt daß er in einer herkömmlichen Art und Weise zurückgeführt wird.
Das Verfahren entsprechend der Erfindung erlaubt eine erhöhte Schlammkonzentration sowohl in der Behandlungszone, die, während einer vorhergehenden Periode, als eine Schlammfällungszone diente, als auch in der (den) Behandlungszone(n), durch die die Mischung aus verschmutztem Wasser und Schlamm auf ihrem Weg zu der permanenten Klärzone geht. Wie erwähnt, führt das erhöhte Verhältnis von Schlamm zu verunreinigtem Wasser in den Behandlungszonen zu einer erhöhten Reinigungswirkung und dies wird gleichzeitig einer wesentlichen Reduzierung des Rückführungsverhältnisses erreicht.
Wenn eine biologische Reinigung durch das Verfahren der Erfindung bewirkt wird, wird das Wasser der organischen Materie gleichzeitig mit der Umwandlung von Ammoniak in Nitrat (Nitrifikation) entzogen. In diesem Zusammenhang umfaßt der Ausdruck Ammoniak ebenfalls Ammonium und anderen umwandelbaren Kjeldahl-Stickstoff. Überraschenderweise ist festgestellt worden, daß die Entfernung von organischer Materie in einer solchen Art und Weise gesteuert werden kann, daß, wenn die aerobe Phase als eine Funktion der vervollständigten Ammoniakumwandlung unterbrochen wird, die Menge an leicht verfügbarem Kohlenstoff, der in dem Schlamm angesammelt wird, ausreichend ist, um eine Denitrifikation während der darauffolgenden Schlammfällungsperiode zu verursachen, wobei diese Denitrifikation von der gleichen Größe wie die Denitrifikation ist, die während einer normalen anoxischen Behandlung erfolgt, bei der eine Mischung aus verschmutztem Wasser und Schlamm kontinuierlich gerührt wird. Dies ergibt sich wahrscheinlich aufgrund der Tatsache, daß die Flocken, welche den Schlamm bilden, gebundene organische Materie vor der Ausfällung aufweisen und daß sich Nitrat in das Innere der Schlammflocken verteilt hat, wo anoxische Bedingungen vorherrschen, und daß für eine lange, der Ausfällung folgenden Periode eine beträchtliche Erneuerung der Phasengrenzflächen zwischen Schlammflocken und Wasser stattzufinden begonnen hat, verursacht durch die Gravitationskräfte des sich setzenden Schlamms und durch den infolge der Denitrifikation freigegebenen Stickstoff.
Kurz gesagt, das Verfahren entsprechend der Erfindung liefert den gleichen Reinigungseffekt bei einem kleineren Reaktorvolumen oder einen erhöhten Reinigungseffekt bei demselben Reaktorvolumen, verglichen mit den meisten, eng verwandten, bekannten Verfahren.
Weil die Schlammlast an der permanenten Klärzone ebenfalls reduziert wird, können die Kapazität der Pumpstation in bezug auf den zurückgeführten Schlamm und das Volumen des Nachklärbeckens reduziert werden.
Die mit dem Verfahren entsprechend der Erfindung erzielten, technischen Vorteile werden nunmehr unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert, in denen zeigen:
Fig. 1 schematisch eine Abwasserreinigungsanlage, die zwei Behandlungsbehälter und einen Klärbehälter aufweist, wobei diese Behälter in der herkömmlichen Art und Weise betrieben werden, und
Fig. 2 schematisch eine entsprechende Abwasserreinigungsanlage, die mittels eines Verfahrens entsprechend der Erfindung betrieben wird.
Die in Fig. 1 gezeigte Anlage weist zwei Behandlungsbehälter 1 und 2, von denen jeder ein Volumen von 4.000 m³ aufweist, und einen permanenten Klärbehälter 3 auf, dessen Unterseite mit einer Einlaßleitung 6 für Abwasser durch eine Rückführungsleitung 4 in Verbindung steht, in der eine Pumpe 5 angeordnet ist. Die Behälter 1 und 2 sind in Reihe verbunden, jedoch wechselt sich die Strömungsrichtung ab, wie in der GB 1 404 565 beschrieben.
Wenn angenommen wird, daß unbehandeltes Abwasser in einer Menge von 1000 m³/h zugeführt wird und daß die Schlammkonzentration in den Behältern 1 und 2 4 kg/m³ ist, so folgt entsprechend der obigen Tabelle 1, daß Schlamm in einer Menge von 1.000 m³/h zugeführt worden ist. Die Last an dem Klärbehälter beträgt somit etwa 8.000 m³/h.
Wenn die in Fig. 2 gezeigte Anlage betrieben wird, welche die gleichen Komponenten wie die Anlage nach Fig. 1 aufweist und in der diese Komponenten mit denselben Bezugsziffern wie in Fig. 1 bezeichnet worden sind, wird der Behälter 1 in einer Periode A&sub1; belüftet, während der Behälter 2 weder belüftet noch in diesem gerührt wird. In der darauffolgenden Periode B&sub1;, während der die Mischung aus Abwasser und zurückgeführtem Schlamm zu dem Behälter 2 zugeführt und belüftet wird, wird die Belüftung des Behälters 1, welcher sodann als ein Ausfällungsbehälter ähnlich dem Behälter 2 während der Periode A&sub1; dient, angehalten.
Die Schlammkonzentration in dem Abwasser von dem letzten Behälter zu dem Klärbehälter wird zuerst nahe zu der Anfangskonzentration in dem belüfteten Behälter sein und wird sodann bis etwa 0 abfallen und darauffolgend erneut zunehmen, wenn der Behälter mit Schlamm gefüllt wird.
Untersuchungen und Berechnungen über Perioden von 90 Minuten haben ergeben, daß die durchschnittliche Schlammkonzentration in dem Abwasser etwa 2,6 kg/m³ beträgt. Entsprechend der Tabelle 1 erfordert die Aufrechterhaltung einer derartigen Schlammkonzentration, daß die Schlammzurückführung 50% beträgt, d. h. 500 m³/h, wenn Abwasser in einer Menge von 1.000 m³/h zugeführt wird.
Untersuchungen haben gezeigt, daß die Schlammkonzentrationen in den Behältern 1 und 2 sich von etwa 4,8 bis 7,0 kg/m³ ändern und im Durchschnitt 5,9 kg/m³ betragen.
Unter diesen Betriebsbedingungen beträgt die Last an dem Klärbehälter etwa 3.900 kg/h.
Wie aus der obigen Erläuterung offensichtlich wird, resultiert die Anwendung des Verfahrens entsprechend der Erfindung in einer Zunahme der Schlammkonzentration in den Behältern von 4 bis etwa 5,9 kg/mg und zu derselben Zeit ist das Schlammrückführungsverhältnis von 1,0 auf 0,5 reduziert worden und die Schlammlast an dem Klärbehälter ist von etwa 8.000 kg/h bis auf etwa 3.900 kg/h reduziert worden.
Die oben erwähnte Beziehung zwischen der Schlammenge und der biologischen Aktivität und somit dem Reinigungseffekt wirkt sich nicht nur bei Verfahren aus, bei denen es erwünscht ist, Stickstoff und wahlweise auch Phosphor zu entfernen, sondern ebenfalls bei Verfahren, deren primäre Aufgabe darin besteht, BOD zu beseitigen (BOD = biochemical oxygen demand = biochemischer Sauerstoffbedarf). Somit kann das Verfahren entsprechend der Erfindung vorteilhafterweise in Verbindung mit Verfahren der letzteren Art angewendet werden.
Die Erfindung ist oben in Verbindung mit der Verwendung von zwei Behandlungszonen beschrieben worden, jedoch kann die Erfindung ebenfalls in Verbindung mit der Anwendung von drei oder mehr Behandlungszonen ausgeführt werden.
Es wird insbesondere bevorzugt, das Verfahren entsprechend der Erfindung in Verbindung mit der Anwendung von vier Behandlungszonen auszuführen, weil eine derartige Ausführung einen besonders hohen Grad an Flexibilität in bezug auf die Wahl der Betriebsbedingungen liefert, einschließlich der Option des Kombinierens des Verfahrens nach der Erfindung mit verschiedenen bekannten Verfahren, beispielsweise den oben erwähnten Verfahren für die Entfernung von Stickstoff und sowohl von Stickstoff als auch von Phosphor.
Das Verfahren entsprechend der Erfindung kann beispielsweise mit dem einen aus der GB 1 404 565 bekannten Verfahren dadurch kombiniert werden, daß vier Behandlungszonen, Zonen 1 bis 4, verwendet werden, und dadurch, daß eine Mischung aus verschmutztem Wasser und zurückgeführtem Schlamm abwechselnd den Zonen 1 und 3 zugeführt wird und die Zonen 2 und 4 für die Ausfällung und die Zurückhaltung des Schlammes verwendet werden. Hierdurch wird eine Kombination einer sogenannten "idealen Strömung (plug flow)" und Beimischung erhalten.
Durch eine derartige Verwendung von vier Behandlungszonen ist es möglich, dieselbe Menge von Schlamm in drei Zonen wie in einer herkömmlichen Vierzonenanlage zu behandeln, während die vierte Zone als eine Denitrifikationszone dient.
Die Dauer der Schlammfällungsperiode für eine gegebene Behandlungszone ist vorzugsweise zwischen 30 und 180 Minuten, am meisten bevorzugt zwischen 45 und 120 Minuten, und diese Perioden sind vorzugsweise von derselben Dauer.
Es wird ferner bevorzugt, daß 10 bis 50% der Größe (Volumen) der Behandlungszonen für die Schlammfällung verwendet werden.
Weiterhin kann das oben beschriebene Verfahren bei herkömmlichen Reinigungsanlagen während Spitzenbelastungen verwen det werden, die durch plötzliche Schauerniederschläge verursacht sind.
In einer Reinigungsanlage, die auf dem Belebtschlammverfahren beruht, kann der Klärbehälter im Falle von heftigen Schauerniederschlägen größere Mengen von Schlamm aufnehmen, als er diesen gewachsen ist. Daher kann es erforderlich sein, plötzlich auftretende, große Mengen an Abwasser von der Reinigungsanlage zu Behältern abzuleiten, die dazu bestimmt sind, nur gereinigtes Abwasser aufzunehmen, und dies kann zu ernsthaften Umweltproblemen Anlaß geben.
Dieser Nachteil kann durch das Verfahren entsprechend der Erfindung beseitigt oder reduziert werden, nämlich dadurch, daß während Perioden von ungewöhnlich großem Zustrom von verunreinigtem Wasser solche Bedingungen in einer der Behandlungszonen aufrechterhalten werden, daß hierin Schlamm ausgefällt wird und daß die Zone mit einem großen Gehalt an Schlamm in der Stromaufwärtsrichtung in einer darauffolgenden Periode "bewegt" wird.
Beispielsweise werden während der besagten Periode weder eine Belüftung noch ein Rühren des verunreinigten Wassers in der fraglichen Behandlungszone ausgeführt und dies wird verursachen, daß Schlamm ausgefällt wird und daß lediglich Wasser mit einem sehr begrenzten Gehalt an Schlamm in die Klärzone fließt. Wenn die Belastung der Reinigungsanlage zu normal zurückgekehrt ist, wird die Belüftung/das Rühren in der genannten Behandlungszone wieder aufgenommen und die Zone wird sodann mit der Mischung aus verunreinigtem Wasser und zurückgeführtem Schlamm versorgt. Im Anschluß daran wird eine normale Zufuhr von Schlamm zu der Klärzone stattfinden.
Die Erfindung bezieht sich ebenfalls auf eine Anlage zum Ausführen des oben beschriebenen Verfahrens, wobei diese Anlage aufweist: mindestens zwei Behandlungsbehälter, die mit Belüftungs- oder Rührmitteln und Mitteln für eine abwechselnde Zufuhr einer Mischung aus verschmutztem Wasser und zurückgeführtem Schlamm in den einen Behälter oder in den anderen Behälter versehen sind, Mittel für eine abwechselnde Abgabe von wässrigem Medium aus den Behandlungsbehältern, einen Klärbehälter, der mit Mitteln für die Zufuhr von wässrigem Medium aus den Behandlungsbehältern versehen ist, Mittel für die Abgabe von gereinigtem Wasser und Mittel für die Abgabe von ausgefälltem Schlamm und die Rückführung des abgegebenen Schlamms in einen Behandlungsbehälter.
Die Anlage entsprechend der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß in jedem Behandlungsbehälter Mittel für ein intermittierendes Anhalten der Belüftung oder der Rührmittel vorhanden sind, um die Ausfällung des Schlamms auszuführen, und daß Mittel für ein Verschieben der Zufuhr der Mischung aus verschmutztem Wasser und Schlamm in einer solchen Weise vorhanden sind, daß dem Behälter, welcher während der vorhergehenden Periode als ein Schlammausfällungsbehälter diente, die Mischung aus verschmutztem Wasser und Schlamm zugeführt wird, bevor die Mischung in einen oder mehrere Behandlungsbehälter geschickt wird.
Das Meßgerät ist in geeigneter Weise ein Meßgerät zum Messen der Ammoniakkonzentration, das Meßgerät kann aber ebenfalls ein On-Line-Meßgerät zum Messen entsprechender Parameter sein, z. B. der Sauerstoffaufnahmegeschwindigkeit (OUR = "oxygen uptake rate").
Die Erfindung wird im nachfolgenden in weiteren Einzelheiten näher erläutert, wobei auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen wird, in welchen zeigen:
Fig. 3 schematisch eine bevorzugte Ausführungsform des Verfahrens der Erfindung unter Verwendung von vier Behandlungszonen,
Fig. 4 schematisch eine weitere bevorzugte Ausführungsform des Verfahrens der Erfindung, wo bei ebenfalls vier Behandlungszonen verwendet werden,
Fig. 5 schematisch eine Ausführungsform des Verfahrens nach der Erfindung, wobei bei dieser Ausführungsform eine Denitrifikation erreicht wird,
Fig. 6 schematisch ein Verfahren nach dem Stand der Technik für die Reinigung von verschmutztem Wasser in einer Anlage, die zwei Behandlungszonen aufweist, und
Fig. 7 schematisch den Betrieb einer Anlage, die der in Fig. 6 gezeigten Anlage entspricht, wobei diese Anlage zum Realisieren einer Ausführungsform des Verfahrens entsprechend der Erfindung verwendet wird.
Die in Fig. 3 veranschaulichte Ausführungsform weist eine erste Phase A auf, der eine zweite Phase B folgt, der ihrerseits eine Phase A folgt, usw..
In der Phase A, die z. B. 90 Minuten einnimmt, wird das verschmutzte Wasser aufeinanderfolgend durch die Zonen 1, 2, 3 und 4 geschickt, und weiterhin zu einer Klärzone, in welcher es in eine Wasserphase und in eine Schlammphase getrennt wird, wobei zumindest ein Teil der letzteren zurückgeführt und mit hereinkommendem, verschmutztem Wasser gemischt wird, und wobei diese Mischung der Zone 1 zugeführt wird.
Während der Passage durch die Zonen 1, 2 und 4 wird die genannte Mischung belüftet und während der Passage durch die Zone 3 wird weder eine Belüftung noch ein Rühren ausgeführt, mit dem Ergebnis, daß der Schlamm in der genannten Zone ausgefällt wird. In der Phase B wird die Mischung aus verschmutztem Wasser und zurückgeführtem Schlamm zu der Zone 3 zugeführt und von dieser strömt sie durch die Zonen 4, 1 und 2, während sie in den Zonen 3, 4 und 2 belüftet wird und während sie, ohne, daß sie irgendeiner Behandlung unterworfen wird, durch die Zone 1 strömt, wodurch es dem Schlamm erlaubt wird, in der genannten Zone auszufällen. Diese Phase kann ebenfalls beispielsweise 90 Minuten einnehmen.
Im Anschluß daran wird eine Verschiebung zur Phase-A- Behandlung bewirkt.
Wie es sich aus obigem ergibt, ist die Strömung durch die Zonen 1 und 2 und 3 und 4 jeweils stets in der gleichen Abfolge, während die Zufuhr der Mischung aus verschmutztem Wasser und zurückgeführtem Schlamm zu den Zonen 1, 2 und zu den Zonen 3, 4 jeweils abwechselnd erfolgt. Somit wird es stets die Zone 2 oder die Zone 4 sein, die sich in unmittelbarer Verbindung mit der Klärzone befindet, und eine Abgabe wird niemals zu der Klärzone aus einer Behandlungszone erfolgen, zu der unbehandeltes, verschmutztes Wasser unmittelbar zugeführt worden ist.
Die Verbindung der Behandlungszonen 1 und 3 mit dem Einlaß für unbehandeltes, verschmutztes Wasser ergibt den Vorteil, daß die Schlammkonzentration dort hoch ist, wo die Notwendigkeit für die Reinigung am höchsten ist.
Durch Verwendung von Behandlungszonen mit einem Volumen von 8000 m³ und einer Einlaßströmung von verschmutztem Wasser von 1000 m³/h und einer Phasenperiode (A und B) von 90 Minuten, kann eine Schlammkonzentration von etwa 2,6 kg/m³ an dem Auslaß von der letzten Behandlungszone bei einer Zurückführungsgeschwindigkeit von 500 m³ Schlamm pro Stunde erreicht werden. Zu der gleichen Zeit kann die durchschnittliche Schlammkonzentration in den Behandlungszonen von etwa 4 bis etwa 5 kg Schlamm pro m³ erhöht werden.
Bei der in Fig. 3 veranschaulichten Ausführungsform wird eine Beseitigung von BOD erreicht.
Wenn eine gleichzeitige Denitrifikation erwünscht ist, ist die in Fig. 4 veranschaulichte Ausführungsform vorteilhaft.
Bei dieser Ausführungsform wird Schlamm in der Zone 4 (Phase A) und in der Zone 2 (Phase B) ausgefällt und verschmutztes Wasser wird abwechselnd zu der Zone 1 oder Zone 3 zugeführt, wie in Verbindung mit Fig. 3 beschrieben.
Dadurch, daß verursacht wird, daß sich die Betriebsbedingungen in der Zone 1 und in der Zone 3 zwischen aeroben und anoxischen Bedingungen abwechseln, wie in Fig. 5 veranschaulicht ist, wird eine Denitrifikation, wie in der GB 1 404 565 beschrieben, erhalten, jedoch unter idealeren Bedingungen. Somit ist es bekannt, daß die Denitrifikationsgeschwindigkeit hoch ist, wenn der BOD und die NO&sub3;-N- Konzentrationen zu der gleichen Zeit hoch sind, was der Fall unmittelbar danach ist, nachdem der Einlaß für verunreinigtes Wasser mit der Zone 1 oder 3 verbunden worden ist. Im Anschluß daran nimmt die Denitrifikationsgeschwindigkeit gleichzeitig mit der Abnahme in der Konzentration von NO&sub3;-N ab, was von der Denitrifikation herrührt.
In der Phase A wird verunreinigtes Wasser, das NH&sub3;-N enthält, zu der Zone 1 zugeführt und in der Phase B wird eine Nitrifikation in dieser Phase in Verbindung mit der Belüftung der Zone 1 erfolgen. Der Hauptteil des NO&sub3;-N, das in der Zone 1 gebildet ist, wird in der Phase A denitrifiziert, wenn die Zone 1 erneut mit dem Einlaß für ungereinigtes, verschmutztes Wasser verbunden ist.
Dies ist das bekannte Muster des in der GB 1 404 565 beschriebenen Verfahrens und, wenn das zu behandelnde Gesamtvolumen in vier Teile unterteilt wird, werden erhöhte Konzentrationen von N in den Zonen 1 und 3 erhalten und somit wird eine Zunahme sowohl der Nitrifikationsgeschwindigkeit als auch der Denitrifikationsgeschwindigkeit erhalten.
Selbstverständlich ist es unmöglich, hohe Nitrifikationsgeschwindigkeiten und hohe Denitrifikationsgeschwindigkeiten infolge hoher Konzentrationen von N zu erhalten und gleichzeitig geringe Konzentrationen von N zu erhalten, wie es das Ziel in dem Auslaß ist, jedoch werden die erwünschten niedrigen Konzentrationen sowohl von NO&sub3;-N als auch von NH&sub3;-N hier bei der Nachbehandlung erhalten, die in Zone 2 und in Zone 4 stattfindet. Infolgedessen ist es vorteilhaft, stets diese Zonen mit der Klärzone zu verbinden.
In der Phase A wird eine Nitrifikation des Teils des NH&sub3;-N, der von der Zone 1 zu der Zone 2 passiert ist, in der Zone 2 bewerkstelligt, jedoch wird der Hauptteil des NH&sub3;-N in der Zone 1 in der Phase B (bzw. in der Zone 3 in der Phase A) nitrifiziert.
Wie oben beschrieben, wird eine Denitrifikation in der Zone 2 in der Phase B (bzw. in der Zone 4 in der Phase A) gleichzeitig mit einer Zurückhaltung von Schlamm in diesen Zonen infolge von Ausfällung erfolgen.
Zusammenfassend weist die veranschaulichte Ausführungsform die folgenden Vorteile auf:
1) hohe Nitrifikations- und Denitrifikations-Geschwindigkeiten in Zone 1 und Zone 3,
2) eine Nachbehandlung für NH&sub3;-N und NO&sub3;-N in der Zone 2 und in der Zone 4, was niedrige Auslaßkonzentrationen von Stickstoff gewährleistet, und
3) eine erhöhte Menge an Schlamm in den Behandlungszonen gleichzeitig mit einer reduzierten Schlammbelastung an der Klärzone.
Das in Fig. 6 veranschaulichte Verfahren für die Reinigung von verschmutztem Wasser nach dem Stand der Technik kann beispielsweise für die Behandlung einer Menge von Wasser von 1000 m³/h unter Verwendung eines Gesamtvolumen der Be handlungszonen von 8000 m³, einer Schlammkonzentration von 4 kg/m³ und einem Schlammrückführungsverhältnis von 1 : 1 konzipiert sein. Wenn die Menge an Wasser zweimal erhöht wird, d. h. auf 2000 m³/h, z. B. als Folge von vorübergehenden, heftigen Schauerniederschlägen, muß das Rückführungsverhältnis um etwa das Zweifache erhöht werden. Somit müssen 2000 m³/h zurückgeführt werden, was in einer Zunahme in der Schlammbelastung an der Klärzone von etwa 8000 kg/h auf 16.000 kg/h führt. Dies ist bei einem normalen Betrieb nicht möglich.
Wenn jedoch, wie in Fig. 7 veranschaulicht, die Belüfter in der Zone 2 während des heftigen Einströmens von Wasser (Phase A) angehalten werden, wird eine Schlammausfällung in der Zone 2 stattfinden, und dies wird zu einer Reduzierung der Schlammbelastung an der Klärzone führen. Jedoch wird die Zone 2 allmählich mit Schlamm gefüllt. Wenn jedoch, wie durch die Phase B veranschaulicht, eine Phasenverschiebung dadurch ausgeführt wird, daß verunreinigtes Wasser zur Zone 2 geschickt und die Belüftung der Zone 1 unterbrochen wird, wird es möglich sein, die Schlammbelastung an der Klärzone auf einem annehmbaren Niveau zu halten.
Somit können durch Verwendung des Verfahrens entsprechend der Erfindung die Schwierigkeiten, die sich aus zeitweisen, heftigen Einströmungen von Wasser ergeben, überwunden werden, ohne daß das verunreinigte Wasser in einem ungereinigten Zustand zu einem Behälter geschickt wird.

Claims

1. Verfahren zur Reinigung von verschmutztem Wasser, wie Abwässern, durch das Belebtschlammverfahren, wobei das verschmutzte Wasser nacheinander biologischen Behandlungen in mindestens zwei Behandlungszonen ausgesetzt wird und wobei das so behandelte Wasser in eine permanente Klärzone eingeführt wird und in eine Wasserfraktion und eine Schlammfraktion aufgeteilt wird und mindestens ein Teil der letzteren zurückgeführt und mit unbehandeltem Wasser gemischt wird, dadurch gekennzeichnet, daß für eine Periode in einer der Behandlungszonen solche Bedingungen aufrechterhalten werden, daß dort eine Schlammfällung stattfindet, und daß in einer nachfolgenden Periode die Mischung aus verschmutztem Wasser und zurückgeführtem Schlamm direkt oder indirekt zu der Zone zugeführt wird, die während der vorhergehenden Periode als eine Schlammfällungszone vor einer weiteren Behandlung in einer oder mehreren Behandlungszonen diente.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens drei Behandlungszonen verwendet werden.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß drei Behandlungszonen verwendet werden und zwei dieser Zonen belüftet werden, während die dritte als eine Schlammfällungszone dient.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß vier Behandlungszonen verwendet werden.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischung aus verschmutztem Wasser und zurückgeführtem Schlamm der Reihe nach durch vier Zonen geschickt wird und daß die Mischung abwechselnd zu der ersten und der dritten Zone zugeführt wird.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Dauer der Behandlungsperiode oder der Schlammfällungsperiode durch die Konzentration von Ammoniak oder einen entsprechenden Parameter in der aeroben Behandlungszone gesteuert wird, so daß die Periode endet, wenn die erwünschte Umwandlung von Ammoniak vervollständigt worden ist.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Dauer der Behandlungsperiode und der Schlammfällungsperiode zwischen 30 und 180 Minuten, vorzugsweise zwischen 45 und 120 Minuten beträgt.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß 10 bis 50% des Volumens der Behandlungszonen für die Schlammfällung verwendet werden.

9. Anlage zur Reinigung von verschmutztem Wasser, wie Abwässern, aufweisend: mindestens zwei Behandlungsbehälter, die mit Belüftungs- und/oder Rührmitteln und Mitteln für eine abwechselnde Zufuhr einer Mischung aus verschmutztem Wasser und zurückgeführtem Schlamm in den einen Behälter oder in den anderen Behälter versehen sind, Mittel für eine abwechselnde Abgabe von wässrigem Medium aus den Behandlungsbehältern, einen Klärbehälter, der mit Mitteln für die Zufuhr von wässrigem Medium aus den Behandlungsbehältern versehen ist, Mittel für die Abgabe von gereinigtem Wasser und Mittel für die Abgabe von ausgefälltem Schlamm und die Rückführung des abgegebenen Schlamms in einen Behandlungsbehälter, dadurch gekennzeichnet, daß in jedem Behandlungsbehälter Mittel für ein intermittierendes Anhalten der Belüftung oder der Rührmittel vorhanden sind, um die Ausfällung des Schlamms auszuführen, und daß Mittel für ein Verschieben der Zufuhr der Mischung aus verschmutztem Wasser und Schlamm in einer solchen Weise vorhanden sind, daß dem Behälter, welcher während der vorhergehenden Periode als ein Schlammausfällungsbehälter diente, die Mi schung aus verschmutztem Wasser und Schlamm zugeführt wird, bevor die Mischung in einen oder in mehrere Behandlungsbehälter geschickt wird.