EP0086818A1 - Verfahren zur biochemischen stoffumsetzung - Google Patents

Verfahren zur biochemischen stoffumsetzung

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Publication number
EP0086818A1
EP0086818A1 EP19820902723 EP82902723A EP0086818A1 EP 0086818 A1 EP0086818 A1 EP 0086818A1 EP 19820902723 EP19820902723 EP 19820902723 EP 82902723 A EP82902723 A EP 82902723A EP 0086818 A1 EP0086818 A1 EP 0086818A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
treatment stage
substrate
stage
return
aerobic
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP19820902723
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Jürgen Zink
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Menzel and Co GmbH
Original Assignee
Menzel and Co GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Menzel and Co GmbH filed Critical Menzel and Co GmbH
Publication of EP0086818A1 publication Critical patent/EP0086818A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F3/00—Biological treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F3/30—Aerobic and anaerobic processes

Definitions

  • the invention relates to a method for biochemical conversion, in particular for waste water treatment, waste water or sewage sludge being fed to an aerobic treatment stage for aerobic treatment and an anaerobic treatment stage for a digestion process.
  • wastewater treatment it is known to carry out a sludge treatment both in an aerobic stage and in an anaerobic stage in order to degrade differently accessible substances in the substrate through the various processes.
  • the aerobically degradable substances are first digested in the aerobic treatment stage, while the anaerobically digestible substances of the substrate are not yet accessible in this treatment phase.
  • the anaerobically digestible substances are only accessible after the substrate has been passed on from the aerobic treatment stage to the anaerobic treatment stage in the latter.
  • This anaerobic digestion process also forms other aerobically more easily degradable substances that were previously difficult to access due to the higher oxidation level of the molecule.
  • the now more aerobically degradable substances can no longer be broken down in the anaerobic treatment stage, since there is no aerobic process, but only an anaerobic process, so that a not insignificant decomposition process is not used in the known process, so that the Processing is impaired or delayed.
  • the object of the invention is to improve a method for wastewater treatment of the type described at the outset in such a way that more intensive treatment is achieved and a disintegration of the proportions of material not previously digested in the opposite treatment process for a corresponding one Degradation is possible.
  • This object is achieved according to the invention in that at least a partial return of the substrate to be treated, such as waste water or sewage sludge, takes place from the anaerobic treatment stage to the aerobic treatment stage and / or at least a partial return of the substrate from the aerobic treatment stage to the anaerobic treatment stage.
  • a partial return of the substrate to be treated such as waste water or sewage sludge
  • Fig. 1 shows a process diagram with a pre-thickening and a post-thickening and a direct partial return from the anaerobic treatment stage to the aerobic treatment stage
  • FIG. 3 shows a process diagram with a possibility of bypassing the substrate feed around the aerobic treatment stage directly to the anaerobic treatment stage
  • FIG. 4 shows a process diagram with an intermediate clarification provided between the aerobic treatment stage and the anaerobic treatment stage
  • FIG. 5 shows a process diagram according to FIG. 4 with a further partial recycling of the substrate from the intermediate clarification to the aerobic treatment stage
  • FIG. 6 shows a process diagram similar to FIG. 5 but with a subsequent thickening and partial return of the substrate to the aerobic treatment stage
  • FIG. 7 shows a process diagram similar to FIG. 6, but with a partial return of the substrate from the anaerobic treatment stage to the intermediate clarification and from this to the aerobic treatment stage
  • -Fig. 8 shows a process diagram similar to FIG. 5, but with an upstream contact basin into which the partial return of the substrate takes place both from the anaerobic treatment stage and from the intermediate clarification and the aerobic treatment stage,
  • FIG. 9 shows a process diagram with an outer circular pool containing the aerobic treatment stage and an anerobic treatment pool containing the anaerobic treatment stage
  • FIG. 10 shows a process diagram similar to FIG. 9, with an outer circular pool in which a propeller generating a horizontal flow is mounted, and an inner circular pool of the anaerobic treatment stage formed from two different half-shells,
  • FIG. 11 shows a process diagram similar to FIG. 10, but with subsequent thickening and partial return of the substrate derived therefrom and
  • FIG. 12 shows a process diagram similar to FIG. 10, but with a covered inner circular pool and thus a closed anaerobic treatment stage.
  • the substrate supplied is first pre-thickened in the pre-thickening stage VD, from which the substrate reaches the aerobic treatment stage AE, in which the aerobic thermophilic sludge treatment stage zeß takes place, with aeration or oxygen fumigation is carried out and an automatic temperature increase occurs due to the biological process.
  • the aerobically accessible substances of the substrate are broken down and completely or partially broken down.
  • the substrate passes from the aerobic treatment stage AE to the anaerobic treatment stage AN, in which an anaerobic digestion process takes place with heating and with the formation of methane gas.
  • the anaerobically accessible substances of the substrate are broken down and broken down.
  • the anaerobic treatment stage AN plugs of the substrate that were not aerobically degradable are formed.
  • the substances subsequently formed in the anaerobic treatment stage AN are returned to the aerobic treatment stage AE, in which they can now be broken down, which results in a largely optimal utilization.
  • the substrate prepared in this way reaches a post-thickening stage ND, from which it is passed on in a known manner.
  • the substrate supplied is first passed into a contact basin. From here it goes to the aerobic treatment level AE and then to the anaerobic treatment level AN.
  • the return AF of the substrate from the anaerobic treatment stage AN takes place back into the contact basin KB.
  • the returned substrate is thoroughly mixed with the freshly added substrate. Any interfering influences of the methane bacteria of the aerobic treatment stage AN on the biology in the aerobic treatment stage AE can be prevented or eliminated.
  • a bypass UG is provided, which branches off before the aerobic treatment stage AE.
  • composition of the substrate supplied is such that if the substrate is fed directly into the aerobic treatment stage AE, the substrate degradation would be too great, and thus too little methane gas would be obtainable in the anaerobic treatment stage AN, there is the possibility in this embodiment of at least one Part of the substrate fed via the bypass UG directly to the anaerobic treatment stage AN, from which a return RF to the aerobic treatment stage AE is provided.
  • a zone clarification stage ZK is provided, which is located between the aerobic treatment stage AE and the anaerobic treatment stage AN.
  • the substrate supplied thus first reaches the * aerobic treatment stage AE and from there to the intermediate clarification stage ZK, from which a part can be derived to a clarification plant KA.
  • the substrate is passed from the intermediate clarification stage ZK to the anaerobic treatment stage AN.
  • the return of the substrate RF from the anaerobic treatment stage AN takes place again with the switching off of the intermediate clarification stage ZK directly into the aerobic treatment stage AE.
  • FIG. 6 shows that the substrate i supplied from the aerobic treatment stage AE via the intermediate clarification stage ZK and the anaerobic treatment stage AN reaches a post-thickening stage ND, from which, like the intermediate clarification stage ZK, waste water can be discharged to the sewage treatment plant KA .
  • the post-thickening stage ND the sewage sludge is led via an outlet to a sludge thickener SE.
  • the return RF of the substrate is branched off from the outlet of the post-thickening stage ND leading to the sludge thickening SE and leads to the aerobic treatment stage AE, into which a further return RF of the substrate from the intermediate clarification stage ZK also reaches.
  • the feedback RF takes place from the anaerobic treatment stage AN to the intermediate clarification stage ZK.
  • the return RF to the aerobic treatment stage AE continues from this intermediate clarification stage ZK.
  • the sewage sludge can be removed from the anaerobic treatment stage AN to the sludge thickening SE. It is also possible to discharge sewage sludge from the intermediate clarification stage ZK to the sludge thickening SE.
  • the post-thickening stage ND shown behind the anaerobic treatment stage AN can be omitted or can be made correspondingly small.
  • the return RF of the substrate from the anaerobic treatment stage AN takes place directly into the contact basin KB upstream of the aerobic treatment stage AE. Furthermore, the substrate RF is returned from the intermediate clarification stage ZK arranged between the aerobic treatment stage AE and the anaerobic treatment stage AN directly to the contact basin KB and a return RF is provided from the aerobic treatment stage AE to the contact basin KB.
  • the returns RF are optimally mixed with the supplied substrate, as a result of which a rapid reaction can be achieved due to the substrate being directly connected to the bacterial flakes.
  • an outer circular basin in which an inner circular basin is arranged coaxially.
  • the outer circular pool contains the aerobic treatment stage AE, while the anaerobic treatment stage AN is provided in the inner circular pool.
  • the substrate to be treated is entered in the aerobic treatment stage AE of the outer circular pool, in which a circular flow prevails. After the duration of the treatment in the aerobic treatment stage AE, the substrate is led into the inner circular pool to the anaerobic treatment stage AN, which also has a circular flow.
  • a return RF of the substrate for biological performance enhancement can be carried out from the inner anaerobic treatment stage AN to the outer aerobic treatment stage AE. Due to the circular system, thorough mixing with low flow losses and optimal reaction processes is achieved.
  • a propeller is provided in the outer circular pool of the aerobic treatment stage AE, which generates a circular flow.
  • the inner circular basin of the anaerobic treatment stage AN is limited compared to the aerobic treatment stage AE by two half-shell-shaped wall parts which have different radii, so that part of the flow from the aerobic treatment stage AE reaches the anaerobic treatment stage AN, whereby in the latter also a circular flow without additional drive is given.
  • the substrate passes from the aerobic treatment stage AE equally into the anaerobic treatment stage AN without additional pumps or the like.
  • the return of the substrate from the anaerobic treatment stage AN takes place on the opposite side without additional pumping power through a gap between the half-shell walls of the inner circular pool.
  • the treatment plant of FIG. 11 has for the aerobic treatment stage AE as in the previously described embodiment.
  • an external circular pool and for the anaerobic treatment level AN an internal circular pool limited by two different half-shells. No additional pump is required for the concentration, the concentration resulting in a reduction in the necessary total volume.
  • the sludge from the anaerobic treatment stage AN to the post-thickening stage ND is led from an outlet to the sludge dewatering SE. From this outlet there is a return RF of the substrate to the aerobic treatment stage AE or, according to the dashed line, to the anaerobic treatment stage AN of the inner circular pool. Excess water can be drained from the post-thickening stage ND into the sewage treatment plant KA.
  • the process diagram of FIG. 12 has an aerobic treatment stage AE in an external circular pool and also has an anaerobic treatment stage AN provided in an internal circular pool.
  • the anaerobic treatment stage AN is completely encapsulated and thus has a cover, not shown here, which can also extend over the entire pool unit to achieve a large gas space.
  • the substrate RF can be returned from the anaerobic treatment stage AN to the aerobic treatment stage AE by means of a corresponding shut-off.
  • the anaerobic treatment stage AN is blocked off correspondingly to the aerobic treatment stage AE both in the area of the degassing zone EZ and in the area of the exit of the return RF.
  • the wastewater treatment of the method according to the invention is particularly effective at elevated wastewater temperature, it can be expedient to carry out heat recirculation from the running substrate to the incoming substrate, as a result of which the waste heat is used economically. This results in a higher temperature level in the aerobic treatment and thus a higher output is also achieved, which of course also has a positive effect on the subsequent anaerobic treatment process, since here too the temperature level is inevitably higher and likewise results in a higher output.
  • AE aerobic treatment stage
  • AN anaerobic treatment stage
  • ZK intermediate clarification stage

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Biodiversity & Conservation Biology (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
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  • Purification Treatments By Anaerobic Or Anaerobic And Aerobic Bacteria Or Animals (AREA)

Description

Verfahren zur biochemischen Stoffumsetzunq
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur biochemischen Stoffumsetzung, insbesondere zur Abwasserbehandlung, wobei Abwasser bzw. Klärschlamm einer Aerobbehandlungsstufe zur aeroben Behandlung und einer Anaerobbehandlungsstufe für einen Faulungsprozeß zugeführt wird.
Bei der Abwasserreinigung ist es bekannt, eine Schlammbe¬ handlung sowohl in einer aeroben Stufe als auch in einer anaeroben Stufe durchzuführen, um durch die verschiedenen Prozesse unterschiedlich zugängliche Stoffe im Substrat abzubauen. Hierbei werden zum Beispiel zunächst die aerob abbaubaren Stoffe in die Aerobbehandlungsstufe aufge¬ schlossen, während die anaerob aufschließbaren Stoffe des Substrats in dieser Behandlungsphase noch nicht zugäng¬ lich sind. Die anaerob aufschließbaren Stoffe werden erst nach erfolgter Weiterleitung des Substrats von der Aerob¬ behandlungsstufe zur Anaerobbehandlungsstufe in letzterer zugänglich. Bei diesem anaeroben Aufschließvorgang werden zudem weitere aerob leichter abbaubare Stoffe gebildet, die zuvor aufgrund der höheren Oxidationsstufe des Moleküls einem oxidativen Abbau schwerer zugänglich waren. Die nun¬ mehr gebildeten aerob abbaubaren Stoffe können jedoch hier in der Anaerobbehandlungsstufe nicht mehr abgebaut werden, da ein aerober Vorgang nicht vorliegt, sondern nur ein an¬ aerober Prozeß abläuft, so daß ein nicht unwesentlicher Stoffabbauvorgang beim bekannten Verfahren nicht genutzt wird, wodurch die Aufbereitung beeinträchtigt bzw. ver-" zögert ist. Ebenso ist auch die Umkehrung gegeben, daß nämlich der Teil der anaerob abbaubaren Stoffe, der nur im aeroben Bereich bzw. in der Aerobbehandlungsstufe auf¬ geschlossen werden kann, in der sie aber ebenfalls nicht abgebaut werden können, da hier ausschließlich ein aerober Behandlungsprozeß vollzogen wird.
Dem'ge äß besteht die Aufgabe der Erfindung darin, ein Ver¬ fahren zur Abwasserbehandlung der eingangs beschriebenen Art so zu verbessern, daß eine intensivere Behandlung er¬ zielt und ein Aufschluß der im jeweilig entgegengesetzten Behandlungsprozeß bis dahin nicht aufgeschlossenen Stoff¬ anteile für einen entsprechenden Abbau möglich ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zumindest eine Teilrückführung des zu behandelnden Sub¬ strats wie Abwasser bzw. Klärschlamm von der Anaerobbe¬ handlungsstufe zur Aerobbehandlungsstufe und/oder zumin¬ dest eine Teilrückführung des Substrats von der Aerobbe¬ handlungsstufe zur Anaerobbehandlungsstufe erfolgt.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird ein höherer Wir¬ kungsgrad und somit eine Leistungssteigerung erreicht, da durch die Teilrückführung in die entsprechende Behand¬ lungsstufe auch die Stoffanteile aufgeschlossen werden können, die bis dahin einem biochemischen Abbau unzugäng¬ lich waren, wobei zudem in der Aerobbehandlungsstufe eine leistungssteigernde selbsttätige Temperaturerhöhung durch die Teilrückführung des Substrats und in der Anaerobbe¬ handlungsstufe eine energiegewinnsteigernde Gasausbeute (Methangas) möglich ist.
Bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Er¬ findung sind den Merkmalen der Unteransprüche sowie der nachfolgenden Beschreibung und der Zeichnung zu entnehmen, die in schematischer Darstellung bevorzugte Ausführungs¬ formen als Beispiel zeigt. Es stellen dar:
Fjg. 1 ein Verfahrensschema mit einer Voreindickung und einer Nacheindickung sowie einer direkten Teil¬ rückführung von der Anaerobbehandlungsstufe zur Aerobbehandlungsstufe,
Fig. 2 ein Verfahrensschema mit einem Kontaktbecken, in das die Teilrückführung eingeleitet wird,
Fig. 3 ein Verfahrensschema mit einer Umgehungsmöglich¬ keit der Substratzuführung um die Aerobbehandlungs¬ stufe unmittelbar zur Anaerobbehandlungsstufe,
Fig. 4 ein Verfahrensschema mit einer zwischen der Aerob¬ behandlungsstufe und der Anaerobbehandlungsstufe vorgesehenen Zwischenklärung,
Fig. 5 ein Verfahrensschema nach Fig. 4 mit einer weite - ren Teilrückführung des Substrats von der Zwischen¬ klärung zur Aerobbehandlungsstufe,
Fig. 6 ein Verfahrensschema ähnlich Fig. 5 jedoch mit ei¬ ner Nacheindickung und von dieser ausgehender Teilrückführung des Substrats zur Aerobbehand¬ lungsstufe,
Fig. 7 ein Verfahrensschema ähnlich Fig. 6, jedoch mit einer Teilrückführung des Substrats von der Anae¬ robbehandlungsstufe zur Zwischenklärung und von dieser zur Aerobbehandlungsstufe, -Fig. 8 ein Verfahrensschema ähnlich Fig. 5, jedoch mit vorgeschaltetem Kontaktbecken, in das die Teil¬ rückführung des Substrats sowohl aus der Anaerob¬ behandlungsstufe als auch aus der Zwischenklärung und der Aerobbehandlungsstufe erfolgt,
Fig. 9 ein Verfahrensschema mit einem die Aerobbehand¬ lungsstufe beinhaltenden Außenrundbecken und ei¬ nem die Anaerobbehandlungsstufe beinhaltenden Anerobbehandlungsbecken,
Fig.10 • ein Verfahrensschema ähnlich Fig. 9, mit einem Außenrundbecken, in dem eine Horizontalströmung erzeugender Propeller gelagert ist, und einem aus zwei verschiedenen Halbschalen gebildeten Innen- rundbecken der Anaerobbehandlungsstufe,
Fig.11 ein Verfahrensschema ähnlich der Fig. 10, jedoch mit nachgeschalteter Nacheindickung und von die¬ ser abgeleiteter Teilrückführung des Substrats und
Fig.12 ein Verfahrensschema ähnlich der Fig. 10, jedoch mit einem abgedeckten Innenrundbecken und somit geschlossener Anaerobbehandlungsstufe.
Bei dem in der Fig. 1 dargestellten Verfahrensablauf zur Abwasserreinigung erfolgt zunächst eine Voreindickung des zugeführten Substrats in der Voreindickungsstufe VD, von der aus das Substrat in die Aerobbehandlungsstufe AE ge¬ langt, in der der aerobthermophile Schlammbehandlungspro- zeß erfolgt, wobei eine Belüftung bzw. Sauerstoffbegasung vorgenommen wird und durch den biologischen Ablauf eine selbsttätige Temperaturerhöhung eintritt. Es werden hier die aerob zugänglichen Stoffe des Substrats aufgeschlos¬ sen und ganz oder teilweise abgebaut. Von der aeroben Be¬ handlungsstufe AE gelangt das Substrat zur anaeroben Be¬ handlungsstufe AN, in der ein anaerober Faulungsprozeß mit einer Heizung und unter Bildung von Methangas abläuft. Hier werden die anaerob zugänglichen Stoffe des Substrats aufgeschlossen und abgebaut. Gleichzeitig werden in der Anaerobbehandlungsstufe AN bis dahin aerob nicht abbau¬ bare Stpffe des Substrats gebildet. Durch eine Rückführung RF des Substrats werden die in der Anaerobbehandlungsstufe AN nachträglich gebildeten Stoffe in die Aerobbehandlungs¬ stufe AE zurückgeführt, in der sie nunmehr abgebaut werden können, wodurch eine weitgehend optimale Auslastung ge¬ geben ist. Von der Anaerobbehandlungsstufe AN gelangt das so aufbereitete Substrat in eine Nacheindickungsstufe ND, aus der es in bekannter Weise weitergeleitet wird.
Bei dem in der Fig. 2 dargestellten Verfahrensschema wird das zugeführte Substrat zunächst in ein Kontaktbecken ge¬ leitet. Von hier aus gelangt es zur Aerobbehandlungsstufe AE und anschließend zur Anaerobbehandlungsstufe AN. Die Rückführung AF des Substrats von der Anaerobbehandlungs¬ stufe AN erfolgt zurück in das Kontaktbecken KB. Hier erfolgt eine gute Durchmischung des rückgeführten Sub¬ strats mit dem frisch zugeführten Substrat. Dabei können eventuell störende Einflüsse der Methanbakterien der An¬ aerobbehandlungsstufe AN auf die Biologie in der Aerobbe¬ handlungsstufe AE unterbunden bzw. ausgeschaltet werden. Beim Ausführungsbeispiel der Fig. 3 ist eine Umgehung UG vorgesehen, die vor der Aerobbehandlungsstufe AE abgezweigt ist. Sollte die Zusammensetzung des zugeführten Substrats so sein, daß bei direkter Zuführung in die Aerobbehand¬ lungsstufe AE ein zu großer Substratabbau erfolgen würde, und damit zu wenig Methangas in der Anaerobbehandlungs¬ stufe AN erzielbar wäre, so besteht bei dieser Ausführung die Möglichkeit, mindestens einen Teil des zugeführten Substrats über die Umgehung UG direkt der Anaerobbehand¬ lungsstufe AN zuzuführen, von der eine Rückführung RF zur Aerobbehandlungsstufe AE vorgesehen ist.
Beim Ausführungsbeispiel der Fig. 4 ist eine Zι-.ischen- klärstufe ZK vorgesehen, die sich zwischen der Aerobbe¬ handlungsstufe AE und der Anaerobbehandlungsstufe AN be¬ findet. Das zugeführte Substrat gelangt somit zunächst in die* Aerobbehandlungsstufe AE und von dort in die Zwischenklärstufe ZK, von der ein Teil zu einer Kläran¬ lage KA abgeleitet werden kann. Von der Zvvischenklärstufe ZK wird das Substrat in die Anaerobbehandlungsstufe AN geführt. Die Rückführung RF des Substrats von der Anaerob¬ behandlungsstufe AN erfolgt unter Ausschaltung der Zwi- schenklärstufe ZK wieder unmittelbar in die Aerobbehand¬ lungsstufe AE. In der Zwischenklärstufe ZK erfolgt eine Volumenreduzierung für die Anaerobbehandlungsstufe AN, wodurch eine Verfahrensbeschleunigung durch einen schnel¬ leren anaeroben Prozeßablauf erzielt werden kann, da ein Teil des Abwassers bereits von der Zwischenklärstufe ZK abgezogen wird und somit auch weniger Ballaststoffe in die Anaerobbehandlungsstufe AN gelangen. Der in der Fig. 5 dargestellte Verfahrensablauf ist ähn¬ lich wie der in der Fig. 4 dargestellte Verfahrensablauf ausgeführt, doch erfolgt nicht nur eine Rückführung RF des Substrats von der Anaerobbehandlungsstufe AN zur Aerobbehandlungsstufe AE, sondern außerdem noch zusätzlich eine" Teilrückführung TRF des Substrats von der Zwischen- klärstufe ZK zur Aerobbehandlungsstufe AE. Es kann damit eine Selbstkonzentrierung in der Aerobbehandlungsstufe AE erzielt werden, wobei zudem eine Reduzierung von Ballast¬ stoffen aufgrund des von der Zwischenklärstufe ZK abgezo¬ genen Ballastwassers und eine Konzentrierung der Anaerob- bakterien gegeben ist.
Der Fig. 6 ist zu entnehmen, daß das zugeführte Substrat i von der Aerobbehandlungsstufe AE über die Zwischenklär- stufe ZK und die Anaerobbehandlungsstufe AN in eine Nach¬ eindickungsstufe ND gelangt, von der ebenso wie von der Zwischenklärstufe ZK Abwasser zur Kläranlage KA abgeführt werden kann. Von der Nacheindickungsstufe ND wird der Klär¬ schlamm über einen Abgang zu einer Schlammeindickung SE geführt. Die Rückführung RF des Substrats ist von dem zur Schlammeindickung SE führenden Abgang der Nacheindickungs¬ stufe ND abgezweigt und führt in die Aerobbehandlungsstufe AE, in die auch eine weitere Rückführung RF des Substrats aus der Zwischenklärstufe ZK gelangt. Durch die Rückfüh¬ rung RF des Substrats hinter der Anaerobbehandlungsstu e AN aus der Nacheindickungsstufe ND wird ein hohes Schlamm¬ konzentrat erzielt, wodurch der Vorteil einer großen Vo¬ lumenreduzierung für die übrigen Reaktoren erreicht wird.
Beim Ausführungsbeispiel der Fig. 7 erfolgt die Rückfüh¬ rung RF von der Anaerobbehandlungsstufe AN zur Zwischen- klärstufe ZK. Von dieser Zwischenklärstufe ZK erfolgt wei¬ terhin die Rückführung RF zur Aerobbehandlungsstufe AE. Der Klärschlamm kann aus der Anaerobbehandlungsstufe AN zur Schlammeindickung SE abgeführt werden. Ebenso ist es möglich, Klärschlamm von der Zwischenklärstufe ZK zur Schlammeindickung SE abzuführen. Es ist hierbei somit eine gemeinsame Zwischenklärstufe ZK für die Aerobbe¬ handlungsstufe AE und die Anaerobbehandlungsstufe AN ge¬ geben. Dabei kann die gestrichelt dargestellte Nachein¬ dickungsstufe ND hinter der Anaerobbehandlungsstufe AN entfallen oder entsprechend klein ausgeführt werden.
Bei dem in der Fig. 8 dargestellten Verfahrensschema er¬ folgt die Rückführung RF des Substrats aus der Anaerob¬ behandlungsstufe AN direkt in das der Aerobbehandlungs¬ stufe AE vorgeschaltete Kontaktbecken KB. Weiterhin er¬ folgt eine Rückführung RF des Substrats aus der zwischen der Aerobbehandlungsstufe AE und der Anaerobbehandlungs¬ stufe AN angeordneten Zwischenklärstufe ZK direkt zum Kontaktbecken KB und es ist eine Rückführung RF von der Aerobbehandlungsstufe AE zum Kontaktbecken KB vorgesehen. Hier im Kontaktbecken KB erfolgt eine optimale Vermischung der Rückführungen RF mit dem zugeführten Substrat, wodurch eine schnelle Reaktion aufgrund einer unmittelbaren Anbin- dung des Substrats an die bakteriellen Flocken erzielt werden kann.
Bei dem in der Fig. 9 dargestellten Ausführungsbeispiel ist ein Außenrundbecken vorgesehen, in dem koaxial ein Innenrundbecken angeordnet ist. Das Außenrundbecken be¬ einhaltet die Aerobbehandlungsstufe AE, während die Anae¬ robbehandlungsstufe AN im Innenrundbecken vorgesehen ist. Das zu behandelnde Substrat wird in die Aerobbehandlungs¬ stufe AE des Außenrundbeckens eingetragen, in dem eine Kreisströmung vorherrscht. Nach erfolgter Behandlungsdauer in der Aerobbehandlungsstufe AE wird das Substrat in das Innenrundbecken zur Anaerobbehandlungsstufe AN geleitet, die ebenfalls eine Kreisströmuhg aufweist. Eine Rückfüh¬ rung RF des Substrats zur biologischen Leistungssteigerung kann von der inneren Anaerobbehandlungsstufe AN zur äußeren Aerobbehandlungsstufe AE vorgenommen werden. Aufgrund des Kreissystems wird eine gute Durchmischung mit geringen Strömungsverlusten bei optimalen Reaktionsabläufen erzielt.
In der Darstellung der Fig. 10 ist im Außenrundbecken der Aerobbehandlungsstufe AE ein Propeller vorgesehen, der eine Kreisrundströmung erzeugt. Das Innenrundbecken der Anaerobbehandlungsstufe AN ist gegenüber der Aerobbehand¬ lungsstufe AE durch zwei halbschalenför ige Wandungsteile begrenzt, die verschiedene Radien haben, so daß ein Teil der Strömung von der Aerobbehandlungsstufe AE in die Anaerobbehandlungsstufe AN gelangt, wodurch in letzterer auch eine Kreisrundströmung ohne zusätzliche Antriebs¬ mittel gegeben ist. Dazu gelangt das Substrat von der Aerobbehandlungsstufe AE gleichermaßen ohne zusätzliche Pumpen oder dergleichen in die Anaerobbehandlungsstufe AN. Die Rückführung RF des Substrats aus der Anaerobbehandlungs¬ stufe AN erfolgt gegenüberliegend ohne zusätzliche Pump¬ leistung durch einen Spalt zwischen den Halbschalenwan- dungen des Innenrundbeckens.
Die Aufbereitungsanlage der Fig. 11 weist für die Aerobbe¬ handlungsstufe AE wie beim vorbeschriebenen Ausführungs- beispiel ein Außenrundbecken und für die Anaerobbehand¬ lungsstufe AN ein aus zwei verschiedenen Halbschalen be¬ grenztes Innenrundbecken auf. Zur Aufkonzentrierung ist keine zusätzliche Pumpe erforderlich, wobei die Aufkon¬ zentrierung eine Verringerung des notwendigen Gesamtvo¬ lumens bewirkt. Der von der Anaerobbehandlungsstufe AN in die Nacheindickungsstufe ND gelangende Schlamm wird von einem Abgang zur Schlammentwässerung SE geleitet. Von diesem Abgang erfolgt eine Rückführung RF des Substrats in die Aerobbehandlungsstufe AE bzw. gemäß der gestrichel¬ ten Darstellung in die Anaerobbehandlungsstufe AN des Innenrundbeckens. Von der Nacheindickungsstufe ND kann überschüssiges-Wasser in die Kläranlage KA abgeleitet werden.
Das Verfahrensschema der Fig. 12 weist ähnlich dem Aus¬ führungsbeispiel der Fig. 10 eine Aerobbehandlungsstufe AE in einem Außenrundbecken auf und besitzt zudem eine in einem Innenrundbecken vorgesehene Anaerobbehandlungs¬ stufe AN. Die Anaerobbehandlungsstufe AN ist vollständig abgekapselt und besitzt somit eine hier nicht näher dar¬ gestellte Abdeckung, die sich auch über die gesamte Beckeneinheit zur Erzielung eines großen Gasraums er¬ strecken kann. Aus der Anaerobbehandlungsstufe AN kann eine Rückführung RF des Substrats in die Aerobbehandlungs¬ stufe AE durch eine entsprechende Absperrung erfolgen. Sowohl im Außenrundbecken der Aerobbehandlungsstufe AE als auch im Innenrundbecken der Anaerobbehandlungsstufe AN ist eine Horizontalströmung gegeben, die durch den in der Aerobbehandlungsstufe AE vorgesehenen Propeller be¬ wirkt wird. Im Übergangsbereich von der Aerobbehandlungs¬ stufe AE zur Anaerobbehandlungsstufe AN ist eine Entga- sungszone EZ vorgesehen. Die Anaerobbehandlungsstufe AN ist sowohl im Bereich der Entgasungszone EZ als auch im Bereich des Austritts der Rückführung RF gegenüber der Aerobbehandlungsstufe AE entsprechend abgesperrt.
Da "die Abwasserbehandlung des erfindungsgemäßen Verfahrens bei erhöhter Abwassertemperatur besonders wirkungsvoll ist, kann es günstig sein, eine Wärmerückführung vom ablaufenden Substrat zum zulaufenden Substrat vorzunehmen, wodurch eine wirtschaftliche Nutzung der Abwärme erzielt wird. Dabei wird ein höheres Temperaturniveau bei der Aerobbe.handlung und somit auch eine höhere Leistung er¬ reicht, was sich selbstverständlich auch positiv auf den nachfolgenden Anaerobbehandlungsprozeß auswirkt, da auch hier das Temperaturniveau dann zwangsläufig höher ist und ebenfalls eine höhere Leistung bewirkt.
Hierbei kann es besonders vorteilhaft sein, der Wärme¬ rückführung vom ablaufenden Substrat zum zulaufenden Substrat eine Wärmepumpe zuzuordnen, wodurch eine weitere Temperaturerhöhung und somit ein noch höheres Temperatur¬ niveau mit einfachen Mitteln erzielt werden kann.
Darüberhinaus kann es für einen kostensparenden Betrieb zweckmäßig sein, sowohl die Aerobbehandlungsstufe (AE) als auch die Anaerobbehandlungsstufe (AN) und zudem die Zwischenklärstufe (ZK) so zu schützen, daß eine Wär e- abstrahlung an die Umgebungsluft weitgehend vermieden wird. Dies kann zweckmäßig durch eine isolierte Behälter¬ bzw. Beckenu mantelung, eine isolierte Überdeckung der Behandlungsstufen bzw. durch eine Schwimmabdeckung er¬ zielt werden. Auch eine innenseitige Anordnung der Aerobbehandlungsstufe dient diesem Ziel, wobei die Anaerobstufe die Aerobstufe kreisringförmig ummantelt.
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Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur biochemischen StoffUmsetzung, ins¬ besondere zur Abwasserbehandlung, wobei Abwasser bzw. Klärschlamm einer Aerobbehandlungsstufe zur aeroben Be¬ handlung und einer anaeroben Behandlungsstufe für einen Faulungsprozeß zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eine Teilrückführung (RF) des zu behandelnden Substrats wie Abwasser bzw. Klärschlamm von der Anaerob¬ behandlungsstufe (AN) zur Aerobbehandlungsstufe (AE) und/ oder zumindest eine Teilrückführung (RF) des Substrats von der Aerobbehandlungsstufe (AE) zur Anaerobbehandlungs¬ stufe (AN) erfolgt.
2. Verfahren nach vorstehendem Anspruch, dadurch ge¬ kennzeichnet, daß die Behandlung aerob-thermophil oder aerob-mesophil durchgeführt wird.
3. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückführung (RF) des Sub¬ strats zwischen einer der Aerobbehandlungsstufe (AE) vor¬ geordneten Voreindickung (VD) und einer der Anaerobbe¬ handlungsstufe (AN) nachgeschalteten Nacheindickung (ND) durchgeführt wird.
4. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückführung (RF) des Sub¬ strats von der Anaerobbehandlungsstufe (A.\) zu einem der Aerobbehandlungsstufe (AE) vorgeschalteten Kontaktbecken (KB) gelangt.
5. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Rückführung (RF) des Sub¬ strats eine von der Substratzuleitung abzweigende Umge¬ hung (UG) zugeordnet ist, die mindestens einen Teil des aufzubereitenden Substrats unter Nichtbehandlung in der Aerobbehandlungsstufe (AE) direkt der Anaerobbehandlungs¬ stufe (AN) zugeführt, von wo aus die Rückführung (RF) zur Aerobbehandlungsstufe (AE) erfolgt.
6. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückführung (RF) des Sub¬ strats von der Anaerobbehandlungsstufe (AN) zur Aerobbe¬ handlungsstufe (AE) unter Umgehung einer Zwischenklär¬ stufe (ZK) erfolgt, über die mindestens ein Teil des Wassers des von der Aerobbehandlungsstufe (AE) zugeführten Substrats zu einer Kläranlage (KA) abgeleitet wird und der Restteil des Substrats zur Anaerobbehandlungsstufe (AN) gelangt.
7. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich zur Rückführung (RF) des Substrats von der Anaerobbehandlungsstufe (AN) zur Aerobbehandlungsstufe (AE) eine weitere Rückführung (RF) des Substrats von der Zwischenklärstufe (ZK) zur Aerobbehandlungsstufe (AE) durchgeführt wird und eine Konzentrierung des Substrats in der Aerobbehandlungsstufe (AE) erfolgt.
8. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückführung (RF) des Sub¬ strats von der Anaerobbehandlungsstufe (AN) über eine die¬ ser nachgeschaltete Nacheindickungsstufe (ND) von einem zu einer Schlammeindickung (SE) führenden Abgang aus erfolgt, wobei ein weiterer Teil des Substrats bzw. des Abwassers von der Nacheindickungsstufe (ND) zur Kläran¬ lage (KA) geleitet wird.
* 9. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückführung (RF) des Sub¬ strats von der Anaerobbehandlungsstufe (AN) zunächst in die Zwischenklärstufe (ZK) geführt und von dieser dann in die Aerobbehandlungsstufe (AE) weitergeleitet wird.
10.. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Rückführung (RF) des Sub¬ strats von der Anaerobbehandlungsstufe (AN) zu dem der Aerobbehandlungsstufe (AE) vorgeschalteten Kontaktbecken (KB) weitere Rückführungen (RF) des Substrats aus der Zwischenklärstufe (ZK) und aus der Aerobbehandlungsstufe (AE) zum Kontaktbecken (KB) durchgeführt werden.
11. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückführung (RF) des Sub¬ strats aus einer inneren kreisströmenden Anaerobbehand¬ lungsstufe (AN) in eine äußere, ebenfalls kreisströmende Aerobbehandlungsstufe (AE) erfolgt, die die innere Anae¬ robbehandlungsstufe (AN) umgibt.
12. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückführung (RF) des Sub¬ strats aus der inneren Anaerobbehandlungsstufe (AN) in die äußere Aerobbehandlungsstufe (ÄE) durch eine Wandungsöff¬ nung zwischen beiden Behandlungsstufen mit Hilfe einer horizontalen Propellerströmung erfolgt.
13. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilrückführung (TRF) des Substrats aus der inneren Anaerobbehandlungsstufe (AN) hinter der Nacheindickungsstufe (ND) von einem zur Schlamm¬ eindickung (SE) führenden Abgang in die äußere kreis¬ strömende Aerobbehandlungsstufe (AE) eingeleitet wird.
14. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückführung (RF) des Sub¬ strats aus einer durch eine entsprechende Abdeckung ge- gegenüber der äußeren Aerobbehandlungsstufe (AE) abge¬ kapselte innere Anaerobbehandlungsstufe (AN) erfolgt, wobei eine Entgasungszone (EZ) mit der äußeren kreis¬ strömenden Aerobbehandlungsstufe (AE) verbunden ist.
15. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Wärmerückführung vom ablaufenden Substrat zum zugeführten Substrat erfolgt.
16. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmerückführung vom ablaufenden Substrat zum zugeführten Substrat unter Zwischenschaltung einer Wärmepumpe erfolgt.
17. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Aerobbehandlungsstufe (AE) die Anaerobbehandlungsstufe (AN) und die Zwischenklärstufe (ZK) gegen Wärmeabstrahlung geschützt sind.
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