Verfahren zur biologischen Behandlung von Abwasser und Anlage sowie Reaktor zur Durchführung des VerfahrensProcess for the biological treatment of waste water and plant and reactor for carrying out the process
Die Erfindung betrifft die Reinigung von Abwasser mittels eines kontinuierlichen biotechnologischen Verfahrens.The invention relates to the purification of waste water by means of a continuous biotechnological process.
Die Behandlung zu reinigenden Abwassers umfaßt die verfah¬ renstechnischen Grundoperationen Stoffumwandlung und Stoff¬ trennung. Dabei lassen sich vier Aufgabenbereiche gegeneinan¬ der abgrenzen: Entfernung von organischen Substanzen (Kohlen¬ stoffabbau) , oxidative Umwandlung der anorganischen Stick¬ stoffverbindungen Ammonium und Nitrit zu Nitrat (Nitrifika- tion) , Umwandlung des Nitrats und Nitrits zu gasförmigen Stickstoffverbindungen (Denitrifikation) und biologische Eli¬ mination von Phosphor ohne Einsatz externer chemischer Fäl¬ lungsmittel.The treatment of wastewater to be cleaned comprises the basic procedural operations of conversion and separation of substances. Four areas of activity can be distinguished from each other: removal of organic substances (carbon degradation), oxidative conversion of the inorganic nitrogen compounds ammonium and nitrite to nitrate (nitrification), conversion of the nitrate and nitrite to gaseous nitrogen compounds (denitrification) and biological elimination of phosphorus without the use of external chemical precipitants.
Zur Erfüllung dieser Aufgaben bedient man sich spezieller Mikroorganismen, die über die jeweils benötigten speziellen Fähigkeiten zur StoffUmwandlung verfügen. In einer Kläran¬ lage sollen diese spezialisierten Mikroorganismen in mög¬ lichst großer Zahl verfügbar sein, damit hohe Stoffumsatz¬ raten und damit eine effiziente Reinigung des Abwassers er¬ zielt werden.To fulfill these tasks, special microorganisms are used that have the special skills required for converting substances. In a wastewater treatment plant, these specialized microorganisms should be available in as large a number as possible, so that high material conversion rates and thus efficient wastewater purification are achieved.
Da Abwasserreinigungsanlagen grundsätzlich als offene Anlagen betrieben werden, läßt sich die Ansiedelung der benötigten Organismenarten nicht durch Zugabe einer Starterkultur vor-
wählen. Vielmehr werden mit dem zuströmenden Abwasser und aus der umgebenden Atmosphäre kontinuierlich eine Vielzahl von Mikroorganismen eingetragen. Man hat es somit immer mit ver¬ schiedenen Arten von Mikroorganismen zu tun, die gleichzeitig auftreten und sich in einer Biozönose vergesellschaften.Since wastewater treatment plants are basically operated as open plants, the establishment of the required organism types cannot be achieved by adding a starter culture. choose. Rather, a large number of microorganisms are continuously introduced with the inflowing wastewater and from the surrounding atmosphere. It is therefore always a matter of dealing with different types of microorganisms which occur simultaneously and socialize in a biocenosis.
um die Ansiedelung spezieller Organismenarten zu steuern, den gewünschten Arten innerhalb der Lebensgemeinschaft einen Ver¬ mehrungsvorteil zu bieten, also ihre Populationsstärke anzu¬ heben, und um damit schließlich die Voraussetzungen für eine effiziente Abwasserreinigung zu schaffen, müssen in mehreren aufeinanderfolgenden Verfahrensstufen selektiv wirkende Be¬ triebsbedingungen eingestellt und aufrechterhalten werden.In order to control the settlement of special organism species, to offer the desired species within the community a multiplication advantage, i.e. to increase their population strength, and to finally create the conditions for efficient wastewater treatment, selectively acting processes must be carried out in several successive process stages drive conditions are set and maintained.
Es sind Verfahren zur biologischen Reinigung von Abwasser bekannt, bei dem der Belebtschlamm, der die erforderlichen Mikroorganismen in Lebensgemeinschaft enthält, in einem bio¬ logisch geschlossenen System gehalten werden. Beim sogenannten Hauptstromverfahren ist dem Belebungsbecken ein anaerobes Mischbecken für Rohabwasser und von der gereinigten Abwasser¬ lösung abgetrennten, rückgeführten Belebtschlamm vorgeschal¬ tet. In dieser anaeroben Vorstufe wird Phosphat rückgelöst, um anschließend im belüfteten Belebungsbecken von den Bakte¬ rien verstärkt aufgenommen und mit dem Überschu schlämm aus dem System entfernt zu werden. Die üblichen Verfahren umfas¬ sen neben einer biologischen Phosphorelimination auch eine Stufe, in der Stickstoff abgebaut wird.Methods for the biological purification of waste water are known, in which the activated sludge, which contains the necessary microorganisms in common, are kept in a biologically closed system. In the so-called main flow process, the aeration basin is preceded by an anaerobic mixing basin for raw sewage and recycled activated sludge separated from the cleaned sewage solution. In this anaerobic precursor, phosphate is redissolved, in order to subsequently be taken up more by the bacteria in the aerated aeration tank and to be removed from the system with the excess sludge. In addition to biological phosphorus elimination, the customary methods also include a stage in which nitrogen is broken down.
Kennwerte für derartige biotechnologische Verfahren zur Ab¬ wasserreinigung sind die nachfolgenden Summenparameter, die jeweils eine Teilmenge der im Abwasser enthaltenen Verschmut¬ zung erfassen:Characteristic values for such biotechnological processes for wastewater treatment are the following sum parameters, which each record a subset of the pollution contained in the wastewater:
- DOC (Dissolved Organic Carbon) ; der in der Lösung enthal¬ tene, organisch gebundene Kohlenstoff.
- BSB5; der von den Bakterien in einer Abwasserprobe inner¬ halb von 5 Tagen verbrauchte Sauerstoff.- DOC (Dissolved Organic Carbon); the organically bound carbon contained in the solution. - BSB5; the oxygen consumed by the bacteria in a wastewater sample within 5 days.
- TKN (Total Kjeldahl Nitrogen) ; die Summe von organisch ge¬ bundenem und in Ammonium fixiertem Stickstoff.- TKN (Total Kjeldahl Nitrogen); the sum of organically bound nitrogen fixed in ammonium.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Angabe eines wei¬ terentwickelten Verfahrens zur biologischen Abwasserreinigung, das sich durch höhere Denitrifikationsleistung, eine verrin¬ gerte Konzentration von Stickstoff und Phosphat im Ablauf und ein niedrigeres kritisches Verhältnis BSB5/TKN auszeichnet. Es sollen ferner die zur Durchführung des verbesserten Ver¬ fahrens notwendigen Vorrichtungen zur Verfügung gestellt wer¬ den.The object of the present invention is to provide a further developed method for biological wastewater treatment, which is characterized by a higher denitrification capacity, a reduced concentration of nitrogen and phosphate in the discharge and a lower critical ratio BOD5 / TKN. The devices necessary for carrying out the improved method are also to be made available.
Erfindungsgemäß wird die Au -rabe durch das im Patentanspruch 1 angegebene Verfahren zur biologischen Behandlung von Abwasser gelöst. Dabei sind die Verfahrensschritte a) und b) sowie e) bis h) jeweils an sich bereits bekannt. Das vorgeschlagene Verfahren unterscheidet sich jedoch grundsätzlich von den bis¬ lang bekannten Hauptstrc .rfahren durch die Abtrennung der Lösung vom Belebtschlamm im Anschluß an die anaerobe Vorstufe, die separate Nitrifizierung der abgetrennten Lösung mitteis einer zweiten, chemolithotrophen Biozönose sowie die an¬ schließende Wiedervermischung der nitrifizierten Lösung mit dem Bele^ ischlamm, dessen chemoorganotrophe Biozönose nicht der Nitrifizierung unterworfen worden ist. Im Bezug auf die Nitrifikation ist die Denitrifikationsstufe nachgeschaltet. Die Belüftung der denitrifizierenden Biozönose erfolgt ent¬ weder erst nach der Denitrifikation in einem gesonderten, sich anschließenden Verfahrensschritt oder aber bereits in der Denitrifikationsstufe selbst, beispielsweise mittels einer NOx-gesteuerten Intervallbelüftung, und zusätzlich in einem sich anschließenden weiteren Verfahrensschritt.
Dem erfindungsgemäßen Verfahren liegt folgendes Funktions¬ prinzip zugrunde:According to the invention, the ravage is solved by the method for biological treatment of waste water specified in claim 1. Process steps a) and b) and e) to h) are already known per se. However, the proposed process differs fundamentally from the main processes known to date in that the solution is separated from the activated sludge following the anaerobic precursor, the separate nitrification of the separated solution by means of a second, chemitrophotrophic biocenosis and the subsequent remixing of the nitrified Solution with the Bele ^ islamm, whose chemoorganotrophic biocenosis has not been subjected to nitrification. With regard to nitrification, the denitrification stage is downstream. The aeration of the denitrifying biocenosis takes place either after the denitrification in a separate, subsequent process step or already in the denitrification stage itself, for example by means of a NOx-controlled interval ventilation, and additionally in a subsequent further process step. The method according to the invention is based on the following functional principle:
Das zulaufende Rohabwasser wird zunächst unter anaeroben Bedingungen mit einer chemoorganotrophen ersten Biozönose in Kontakt gebracht. Hydrolysierende und fermentative Bak¬ terien produzieren aus poly- und monomeren Kohlenstoffver¬ bindungen niedere Fettsäuren. Phosphat-rücklösende Bakte¬ rien speichern diese Fettsäuren in ihrem Innern unter Phos¬ phatabgabe. Daraus resultiert eine selektive Entmischung des Abwassers, wobei der in der Lösung enthaltene orga¬ nisch gebundene Kohlenstoff (DOC) weitgehend vermindert wird, während der Gehalt an Stickstoff reduziert wird und der Phosphatgehalt stark ansteigt.The incoming raw wastewater is first brought into contact with a chemoorganotrophic first biocenosis under anaerobic conditions. Hydrolyzing and fermentative bacteria produce lower fatty acids from poly- and monomeric carbon compounds. Phosphate-redissolving bacteria store these fatty acids inside with the release of phosphate. This results in a selective separation of the waste water, the organically bound carbon (DOC) contained in the solution being largely reduced, while the nitrogen content is reduced and the phosphate content increases sharply.
Im zweiten Verfahrensschritt erfolgt die Abtrennung der Lösung vom Belebtschlamm und damit auch von der ersten Biozönose.In the second process step, the solution is separated from the activated sludge and thus also from the first biocenosis.
Die abgetrennte Lösung wird separat mittels einer zweiten, chemolithotrophen Biozönose nitrifiziert. Der Ablauf der Nitrifikationsstufe wird anschließend wieder mit der ersten, chemoorganotrophen Biozönose in Kontakt gebracht.The separated solution is nitrified separately by means of a second, chemolithotrophic biocenosis. The course of the nitrification stage is then brought back into contact with the first, chemoorganotrophic biocenosis.
Nun erfolgt die Oxidation der in den P-rücklösenden Bakte¬ rien gespeicherten KohlenstoffVerbindungen, wobei Nitrat als Elektronenakzeptor dient. Ein Teil der dabei frei¬ werdenden Energie wird zur Aufnahme von Phosphaten ge¬ nutzt. Parallel hierzu erfolgt die Assimilation von Stickstoff und Kohlenstoff.Now the carbon compounds stored in the P-back-dissolving bacteria are oxidized, nitrate serving as the electron acceptor. Part of the energy released in the process is used to absorb phosphates. At the same time, nitrogen and carbon are assimilated.
Im anschließenden Verfahrensschritt wird die denitrifi- zierte Mischung aus Lösung und Belebtschlamm belüftet, so daß sich ein anaerobes Milieu einstellt. Dabei wird weite¬ res Phosphat aus der Lösung entfernt.
Das Verfahren schließt mit der Separation des gereinigten Abwassers vom Belebtschlamm, der wieder in die anaerobe Vorstufe rückgeführt wird.In the subsequent process step, the denitrified mixture of solution and activated sludge is aerated, so that an anaerobic environment is established. Further phosphate is removed from the solution. The process ends with the separation of the cleaned wastewater from the activated sludge, which is returned to the anaerobic precursor.
Die erfindungsgemäß getrennte Nitrifikation der Lösung in Verbindung mit der nachgeschalteten Denitrifikation führt zu einer deutlichen Erhöhung der Denitrifikationsleistung im Vergleich zu den bisher bekannten Hauptstromverfahren mit simultaner bzw. vorgeschalteter Denitrifikation. Dies t zur Folge, daß das ablaufende gereinigte Abwasser we¬ sentlich geringere Mengen von Stickstoff enthält und das kritische Verhältnis BSB5/TKN niedriger liegt. Bei Anwen¬ dung des erfindungsgemäßen Verfahrens lassen sich zudem die Kosten der für die Kohlenstoff-Oxidation notwendigen Belüftung minimieren.The nitrification of the solution separated according to the invention in connection with the downstream denitrification leads to a significant increase in the denitrification performance in comparison to the previously known main stream processes with simultaneous or upstream denitrification. This has the consequence that the effluent wastewater contains significantly smaller amounts of nitrogen and the critical ratio BOD5 / TKN is lower. When using the method according to the invention, the costs of the aeration required for carbon oxidation can also be minimized.
Das vorgeschlagene Verfahren ist anwendbar, sofern eine weitgehende Elimination von Kohlenstoff in der anaeroben Vorstufe gewährleistet ist. Voraussetzung hierfür ist, daß der BSB5-Wert für das zulaufende Rohabwasser nicht zu hoch ist, da die Kapazität zur Speicherung von Kohlenstoff der P-rücklösenden Mikroorganismen begrenzt ist. Die in kommu¬ nalem Abwasser üblicherweise anzutreffenden Schmutzkonzen¬ trationen dürften jedoch innerhalb des zulässigen Bereichs liegen. Ferner sollte die zeitliche Verteilung der Zulauf- frächten nicht zu starke Spitzen aufweisen, da anderenfalls leicht abbaubare Kohlenstoff-Verbindungen in die Nitrifi- kationsstufe durchschlagen. Da erfindungsgemäß die Nitri- fikationsstufe vor der Denitrifikationsstufe und der Be¬ lüftungsstufe angeordnet ist, muß das zulaufende Rohabwasser eine ausreichende Puffer apazität aufweisen.The proposed method can be used if extensive elimination of carbon in the anaerobic precursor is guaranteed. The prerequisite for this is that the BOD5 value for the incoming raw wastewater is not too high, since the capacity for storing carbon of the P-redissolving microorganisms is limited. However, the dirt concentrations usually found in municipal wastewater should be within the permissible range. In addition, the temporal distribution of the inflow loads should not show excessive peaks, since otherwise easily degradable carbon compounds will penetrate into the nitrification stage. Since, according to the invention, the nitrification stage is arranged before the denitrification stage and the aeration stage, the incoming raw sewage must have sufficient buffer capacity.
Bei einer alternativen Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt im Anschluß an die gesonderte Nitrifi¬ kation der Lösung anstelle der gemeinsamen reinen Denitri-
fikation eine gemeinsame simultane Denitrifikation der Lösung und des Belebtschlamms in abwechselnd aerobem und anoxischem Milieu. Hierbei findet eine Rest-Nitrifikation/ Denitrifikatin statt.In an alternative embodiment of the method according to the invention, following the separate nitrification of the solution, instead of the common pure denitrification joint simultaneous denitrification of the solution and the activated sludge in alternating aerobic and anoxic environments. A residual nitrification / denitrification takes place here.
Die auf der Angabe einer entsprechenden Vorrichtung zur Durchführung des vorgeschlagenen Verfahrens gerichtete Auf¬ gabe wird durch die im Patentanspruch 3 angegebene vier¬ stufige Anlage zur biologischen Behandlung von Abwasser gelöst. Die Verwendung von anaeroben Vorbecken, Zwischen¬ klärbecken, Nitrifikations-Reaktoren, Denitrifikations- Reaktoren, Nachklärbecken, Belüftungseinrichtungen sowie einer Sc&lammrückführung sind, jeweils für sich allein ge¬ nommen, vorbekannt. Neu gegenüber dem Stand der Technik ist jedoch die erfindungsgemäße Anordnung dieser Komponenten in einer Abwasser-Kläranlage, wobei ein wesentliches Merk¬ mal das Vorsehen eines Schlamm-Bypasses ist, durch den der Belebtschlamm ohne vorherige Belüftung aus dem Zwischen¬ klärbecken direkt, also unter Umgehung des Nitrifikations- Reaktors, in den Denitrifikations-Reaktor geleitet wird.The task aimed at specifying a corresponding device for carrying out the proposed method is solved by the four-stage system for the biological treatment of waste water specified in claim 3. The use of anaerobic pre-tanks, intermediate settling tanks, nitrification reactors, denitrification reactors, secondary settling tanks, aeration devices and a sludge recirculation are known, taken on their own. What is new compared to the prior art, however, is the arrangement according to the invention of these components in a wastewater treatment plant, an essential feature being the provision of a sludge bypass through which the activated sludge is passed directly from the intermediate clarifier without prior aeration, that is to say bypassing it of the nitrification reactor, is passed into the denitrification reactor.
Bei der hier als erste Alternative einer verfahrenstech¬ nischen Realisierung vorgeschlagenen vier-stufigen Kläran¬ lage liegt das kritische Verhältnis BSB5/TKN relativ niedrig, da durch die kaskadenförmige Anordnung der Einzel¬ komponenten das Rücklaufverhältnis klein ist und hohe Deni¬ trifikationsraten erreicht werden können.In the four-stage wastewater treatment plant proposed here as the first alternative to a process engineering implementation, the critical ratio BSB5 / TKN is relatively low, since the cascade-like arrangement of the individual components means that the reflux ratio is small and high denitrification rates can be achieved.
Kennzeichnend für die erfindungsgemäße Anlage ist die Auf- splittung der Volumenströme im Zwischenklärbecken. Das Ver¬ hältnis zwischen den Volumenströmen der der Nitrifikations- stufe zugeführten Lösung und des durch den Schlamm-Bypass geführten Belebtschlamms sollte möglichst groß sein, da dann ein hoher Prozentsatz des Stickstoffs in Form von Nitrat für die anschließende Denitrifikation in der nachgeschalteten
Denitrifikationsstufe zur Verfügung steht. Das im praktischen Betrieb erreichbare Verhältnis wird durch das Absetzverhalten des Belebtschlamms im Zwischenklärbecken bestimmt.The splitting of the volume flows in the intermediate clarifier is characteristic of the plant according to the invention. The ratio between the volume flows of the solution fed to the nitrification stage and the activated sludge passed through the sludge bypass should be as large as possible, since then a high percentage of the nitrogen in the form of nitrate for the subsequent denitrification in the downstream Denitrification level is available. The ratio that can be achieved in practical operation is determined by the settling behavior of the activated sludge in the intermediate clarifier.
Das Vorsehen einer Belüftungseinrichtung zur Belüftung der Mi¬ schung aus Lösung und Belebtschlamm im Anschluß an die Denitri¬ fikation ist ein weiteres wesentliches Merkmal der Erfindung.The provision of an aeration device for aeration of the mixture of solution and activated sludge after the denitrification is a further essential feature of the invention.
Als Belüftungseinrichtung kommt beispielsweise ein terminales Belüftungsbecken in Frage, das auch mit dem Denitrifikations¬ reaktor in einer gemeinsamen Baueinheit integriert sein kann. Die zur zeitweisen Schaffung eines aeroben Milieus erforder¬ liche Belüftung kann aber auch mittels einer NOx-gesteuerten Sauerstoff-Intervallbelüftung erfolgen.As a ventilation device, for example, a terminal aeration basin comes into question, which can also be integrated with the denitrification reactor in a common structural unit. The ventilation required for the temporary creation of an aerobic environment can also be carried out by means of a NOx-controlled oxygen interval ventilation.
In alternativer Ausführung der. erfindungsgemäßen Anlage kann anstelle des Denitrifikations-Reaktors ein Simultan-Denitri- fikations-Reaktor vorgesehen sein, in welchem in abwechselnd aerobem und anoxische Milieu eine simultane Denitrifikation/ Rest-Nitrifikation der Mischung aus Lösung und Belebtschlamm erfolgt.In an alternative version of the. In accordance with the invention, a simultaneous denitrification reactor can be provided instead of the denitrification reactor, in which a simultaneous denitrification / residual nitrification of the mixture of solution and activated sludge takes place in an alternating aerobic and anoxic environment.
als Nitrifikations-Reaktor hat sich ein Festbettreaktor, bei¬ spielsweise ein Tropfkörper, bewährt; dieser kann aber auch als Belebungsstufe mit eigenem Zwischenklärbecken und Schlamm¬ rückführung ausgebildet sein. Zweckmäßig ist der Denitrifika¬ tions-Reaktor als Rührkessel-Reaktor ausgebildet.A fixed bed reactor, for example a trickling filter, has proven itself as the nitrification reactor; However, this can also be designed as an aeration stage with its own intermediate clarifier and sludge return. The denitrification reactor is expediently designed as a stirred tank reactor.
Zur strömungsmäßigen Entkoppelung ist in vorteilhafter Ausfüh¬ rung der Erfindung zwischen dem Zwischenklärbeck--ι und dem Nitrifikations-Reaktor ein ^»umpensumpf vorgesehen.For the flow-moderate decoupling is advantageously Ausfüh¬ tion of the invention between the Zwischenklärbeck - ι and provided the nitrification reactor ^ »umpensumpf.
Speziell für die technische Realisierung des vorgeschlagenen Verfahrens in Kleinanlagen ist mit der Erfindung ein speziell konstruierter Reaktor geschaffen worden. Dieser, im Patenten-
spruch 10 umschriebene Reaktor gestattet die Ansiedelung der ersten chemoorganotrophen Biozönose auf einem submers liegenden Scheibentauchtoörper, so daß er als Dreiphasen-Submers-Reaktor bezeichnet werden kann.The invention has created a specially designed reactor specifically for the technical implementation of the proposed method in small plants. This, in the patent say 10 circumscribed reactor allows the settlement of the first chemoorganotrophic biocenosis on a submerged disc diving body, so that it can be referred to as a three-phase submerged reactor.
Kennzeichnend für den erfindungsgemäßen Dreiphasen-Submers- Reaktor ist die Aufteilung dessen Reaktorgefäßes in ein erstes Kompartiment, in das der Zulauf für das Rohabwasser mündet, und in ein strömungsmäßig davon möglichst gut getrenntes zweites Kompartiment, in das ein Rücklauf zur Wiedereinleitung der separat nitrifizierten Lösung mündet. Wesentliches Merkmal ist ferner die Anordnung einer Belüftungseinrichtung im zweiten Kompartiment, mittels der örtlich oder zeitlich beschränkt ein aerobes Milieu eingestellt werden kann.Characteristic of the three-phase submerged reactor according to the invention is the division of its reactor vessel into a first compartment, into which the inlet for the raw sewage flows, and into a second compartment that is as well separated from the flow as possible, into which a return for re-introducing the separately nitrified solution opens . Another essential feature is the arrangement of a ventilation device in the second compartment, by means of which an aerobic environment can be set locally or for a limited time.
Das zulaufende Rohabwasser wird in den unteren Bereich des ersten anaeroben Kompartiments eingeleitet und strömt zwischen den Scheiben des submers liegenden Scheibentauchkörpers nach oben. Der die erste chemoorganotrophe Biozönose darstellende Bewuchs auf dem Scheibentauchkörper produziert aus gelösten Kohlenstoffverbindungen niedere Fettsäuren und speichert diese unter Phosphatabgabe. Dieses erste Kompartiment entspricht also dem anaeroben Vorbecken in einer herkömmlichen Anlage mit Rührkessel-ϊReaktoren.The incoming raw wastewater is fed into the lower area of the first anaerobic compartment and flows upwards between the disks of the submerged disk submersible. The vegetation on the disc diving body, which represents the first chemoorganotrophic biocenosis, produces lower fatty acids from dissolved carbon compounds and stores them with the release of phosphate. This first compartment thus corresponds to the anaerobic antechamber in a conventional system with stirred tank reactors.
Primärschlamm und Überschußschlamm sinken innerhalb des ersten Kompartiments nach unten, setzen sich am Boden des Reaktors ab und gelangen unter dem sich sehr langsam drehenden Scheiben¬ tauchkörper«in das zweite Kompartiment, in dem anoxisches Milieu herrscht*-.Primary sludge and excess sludge sink down within the first compartment, settle at the bottom of the reactor and enter the second compartment, under the very slowly rotating disc immersion body, in which there is anoxic environment * -.
Die überstehende Lösung hingegen verläßt das erste anaerobe Kompartiment über den oben liegenden Ablauf und wird einer ge¬ trennten Nitrifikation zugeleitet. Der Ablauf dieser, außer-
halb des Dreiphasen-Submers-Reaktors angeordneten Nitrifika- tionsstufe wird anschließend von unten in das zweite anoxische Kompartiment rückgeführt. Hier erfolgt nun die Denitrifikation und Phosphataufnahme mittels der im anaeroben Teil gespeicher¬ ten Kohlenstoff-Verbindung sowie der im Primärschlamm enthal¬ tenen Reduktionsäquivalente. Die somit denitrifizierte Ab¬ wasserlösung strömt innerhalb des zweiten Kompartiments nach oben und erreicht dessen oberen Bereich, in dem die Belüf¬ tungseinrichtung angeordnet ist. Der dort eingetragene Sauer¬ stoff wird von der auf den Scheiben des Scheibentauchkörpers angesiedelten Biozönose zur Oxidation von gespeicherten Koh¬ lenstoff-Verbindungen, gekoppelt mit einer Aufnahme von Phos¬ phat, genutzt.The supernatant solution, on the other hand, leaves the first anaerobic compartment via the outlet above and is fed to a separate nitrification. The course of this, The nitrification stage located half of the three-phase submerged reactor is then returned from below to the second anoxic compartment. Denitrification and phosphate uptake now take place here by means of the carbon compound stored in the anaerobic part and the reduction equivalents contained in the primary sludge. The thus denitrified wastewater solution flows upward within the second compartment and reaches its upper region, in which the aeration device is arranged. The oxygen entered there is used by the biocenosis located on the panes of the submersible body for the oxidation of stored carbon compounds, coupled with an absorption of phosphate.
Das gereinigte Abwasser verläßt den Reaktor durch den am oberen Teil des zweiten Kompartiments vorgesehenen Ablauf und kann gegebenenfalls einer Nachklärung zugeführt werden.The cleaned wastewater leaves the reactor through the outlet provided in the upper part of the second compartment and can, if necessary, be subjected to a clarification.
Der mit der Erfindung vorgeschlagene Dreiphasen-Submers-Reaktor zeichnet sich durch folgende vorteilhafte Eigenschaften aus: Er ermöglicht die Ansiedelung einer P-rücklösenden Biozönose auf festen Flächen, nämlich auf den Scheiben des Scheibentauch¬ körpers. Der Energieeintrag ist im Vergleich zu anderen Syste¬ men relativ niedrig. Der Primärschlamm wird zur Optimierung der P-Elimination und Denitrifikation genutzt. Auf aufwendige Schlammkreisläufe kann verzichtet werden.The three-phase submerged reactor proposed by the invention is distinguished by the following advantageous properties: it enables a P-resolving biocenosis to settle on solid surfaces, namely on the disks of the disc diving body. The energy input is relatively low in comparison to other systems. The primary sludge is used to optimize P elimination and denitrification. There is no need for complex sludge cycles.
Bei einer bevorzugten Ausführung des erfindungsgemäßen Reaktors ist die Trennvorrichtung als Trennstangen ausgebildet, welche im wesentlichen vertikal verlaufen und zwischen den Scheiben des Scheibentauchkörpers angeordnet sind. Zweckmäßigerweise sind diese Trennstangen jeweils mit ihrem oberen Ende in einer
oberen Trennwand und mit ihren unteren Ende in einer unteren Trennwand verankert. Der sich im Betrieb auf den Trennstangen und den Scheiben des Scheibentauchkörpers bildende Film aus Biomasse dient nicht nur der biochemischen Umsetzung innerhalb des Reaktors, sondern bewirkt gleichzeitig die Abdichtung des¬ sen beiden Kompartimente. Eine hohe Qualität der Kompartimen¬ tierung ist notwendig, da von ihr das kritische Verhältnis BSB5/TKN abhängt.In a preferred embodiment of the reactor according to the invention, the separating device is designed as separating rods which run essentially vertically and are arranged between the disks of the disk immersion body. These separating rods are expediently each with their upper end in one upper partition and anchored with its lower end in a lower partition. The film of biomass that forms on the separating rods and the disks of the disk immersion body not only serves for the biochemical conversion within the reactor, but also simultaneously seals the two compartments. A high quality of the compartmentalization is necessary, since the critical ratio BSB5 / TKN depends on it.
In Weiterbildung des Reaktors gemäß der Erfindung ist zwischen der unteren Trennwand, in der die Trennstangen verankert sind, und dem Boden des Reaktorgefäßes ein Schlammkanal vorgesehen, durch den Primarschlamm und Überschußschlamm kontrolliert aus dem ersten anaeroben Kompartiment in das zweite anoxische Kompartiment gelangt. Um dennoch die Kompartimentierung soweit wie möglich aufrechtzuerhalten, hat sich die Anordnung einer Schlammbarriere an der Innenwand des Reaktorgefäßes unterhalb des Zulaufs für Rohabwasser bewährt. Diese Schlammbarriere sollte bis nahe an den Umfang des Scheibentauchkörpers heran¬ reichen.In a further development of the reactor according to the invention, a sludge channel is provided between the lower partition, in which the separating rods are anchored, and the bottom of the reactor vessel, through which primary sludge and excess sludge get from the first anaerobic compartment into the second anoxic compartment in a controlled manner. In order to maintain the compartment as far as possible, the arrangement of a sludge barrier on the inner wall of the reactor vessel below the inlet for raw waste water has proven itself. This mud barrier should reach close to the circumference of the diving body.
Das Vorsehen von Durchmischungswellen unterhalb des Scheiben¬ tauchkörpers gewährleistet eine hinreichende Durchmischung der Lösung und des Belebtschlamms im unteren und mittleren Reaktor¬ bereich.The provision of mixing waves below the immersed disk ensures adequate mixing of the solution and the activated sludge in the lower and middle reactor area.
Bevorzugt wird insbesondere eine Ausführung des Reaktors, bei dem die Belüftungseinrichtung ein rotierender halbgetauchter Zusatz-Scheibentauchkörper ist, dessen Scheiben teilweise zwi¬ schen den Scheiben des submers liegenden Scheibentauchkörpers angeordnet sind. Durch die Rotation des Zusatz-Scheibentauch- körpers wird Sauerstoff in den oberen Bereich des zweiten Kom¬ partiments eingetragen, welcher von der auf den Scheiben des Scheibentauchkörpers angesiedelten Biozönose zur Oxidation von gespeicherten Kohlenstoff-Verbindungen, gekoppelt mit der
Aufnähme von Phosphat, genutzt wird. Zweckmäßigerweise haben der submer-i liegende Scheibentauchkörper und der halbgetauchte Zusatz-Scheibentauchkörper gleiche Drehrichtung, wobei sich naturgemäß der Zusatz-Scheibentauchkörper um ein Vielfaches schneller dreht als der sehr langsam rotierende, submers liegende Scheibentauchkörper.In particular, an embodiment of the reactor is preferred in which the ventilation device is a rotating, semi-submersible submersible body, the disks of which are partially arranged between the disks of the submerged submersible body. Due to the rotation of the additional disc diving body, oxygen is introduced into the upper region of the second compartment, which is coupled with the biocenosis which is located on the discs of the diving body for the oxidation of stored carbon compounds Ingestion of phosphate. Appropriately, the submerged-lying disc diving body and the semi-submerged additional diving body have the same direction of rotation, whereby the additional diving body rotates many times faster than the very slowly rotating, submerged-lying diving body.
Auf den gut belüfteten Scheiben des nur halbgetauchten Zusatz- Scheibentauchkörpers läßt sich vorteilhaft eine (dritte) Schö- nungsbiozönose ansiedeln, welche in der Lösung noch vorhan¬ denes Ammonium nitrifiziert.On the well-ventilated disks of the only half-immersed additional diver body, a (third) beauty biocenosis can advantageously be settled, which nitrifies ammonium still present in the solution.
Bei der Abwasserreinigung gebildeter Überschußschlamm kann aus dem Reaktor entfernt werden, wenn am Boden des Reaktorgefäßes ein zusätzlicher Ablauf für Überschußschlamm vorgesehen ist.Excess sludge formed during wastewater treatment can be removed from the reactor if an additional outlet for excess sludge is provided at the bottom of the reactor vessel.
Die im Patentanspruch 20 angegebene Anlage dient ebenfalls zur Durchführung des Verfahrens gemäß Patentanspruch 1 zur biolo¬ gischen Behandlung von Abwasser. Diese Anlage enthält als Kern den zuvor beschriebenen Dreiphasen-Submers-Reaktor und stellt eine Alternative zu der im Patentanspruch 3 angegebenen tech¬ nischen Realisierung mit herkömmlichen Einzelkomponenten dar.The system specified in claim 20 also serves to carry out the method according to claim 1 for the biological treatment of waste water. This plant contains the three-phase submerged reactor described above as a core and represents an alternative to the technical implementation specified in claim 3 with conventional individual components.
Innerhalb des speziell konstruierten Dreiphasen-Submers-Reak- tors f-ndet die Vorbehandlung des zulaufenden Rohabwassers durch Kontaktierung mit der ersten chemoorganotrophen Biozöno¬ se im ersten, die anaerobe Vorstufe darstellenden Kompartiments sowie die anschließende Abtrennung der Lösung vom Belebtschlamm statt. Der zwischen den Ablauf des ersten Kompartiments und den Rücklauf in das zweite Kompartiment geschaltete Nitrifika¬ tions-Reaktor enthält die zweite, chemolithotrophe Biozönose, mittels der die separate Nitrifizierung der abgetrennten Lösung erfolgt. Die anschließende gemeinsame Denitrifikation der wie¬ der mit dem Belebtschlamm vermischten Lösung findet im zweiten Kompartiment des Dreiphasen-Submers-Reaktors statt. Nach Belüf¬ tung im oberen Teil des zweiten Kompartiments wird die Lösung
des insoweit gereinigten Abwassers wieder vom Belebtschlamm, der im Reaktorgefäß verbleibt, abgetrennt und kann gegebenen¬ falls einem nachgeschalteten Nachklärbecken zugeführt werden. Die Erfindung wird nachfolgend anhand der beigefügten Zeich¬ nungen näher erläutert. Es zeigen:Within the specially designed three-phase submerged reactor, the pretreatment of the incoming raw sewage takes place by contacting the first chemoorganotrophic biocoenosis in the first compartment, which represents the anaerobic precursor, and the subsequent separation of the solution from the activated sludge. The nitrification reactor connected between the outflow of the first compartment and the return flow into the second compartment contains the second, chemolithotrophic biocenosis by means of which the separated solution is nitrified separately. The subsequent common denitrification of the solution mixed again with the activated sludge takes place in the second compartment of the three-phase submerged reactor. After ventilation in the upper part of the second compartment, the solution becomes the wastewater purified to this extent is again separated from the activated sludge which remains in the reactor vessel and can, if appropriate, be fed to a downstream clarifier. The invention is explained in more detail below with reference to the accompanying drawings. Show it:
Figur 1 ein Verfahren zur biologischen Behandlung von Abwasser, in einem Prinzipbild;Figure 1 shows a method for the biological treatment of waste water, in a schematic diagram;
Figur 2 eine erste Anlage zur biologischen Behand¬ lung von Abwasser, im schematischer Dar¬ stellung;FIG. 2 shows a first plant for the biological treatment of waste water, in a schematic representation;
Figur 3 einen Dreiphasen-Submers-Reaktor zur biologischen Behandlung von Abwasser, in einem Vertikalschnitt;FIG. 3 shows a three-phase submerged reactor for the biological treatment of waste water, in a vertical section;
Figur 4 die Besiedelung des Reaktors, von Figur 3 mit Mikroorganismen;Figure 4 shows the colonization of the reactor of Figure 3 with microorganisms;
Figur 5 die Milieuzonierung innerhalb des Reaktors von Figur 3;Figure 5 shows the milieu zoning within the reactor of Figure 3;
Figur 6 den Reaktor von Fig. 3 als Bestandteil einer zweiten alternativen Anlage zur bio- ■ logischen Behandlung von Abwasser, in schematischer Darstellung.6 shows the reactor of FIG. 3 as part of a second alternative plant for the biological ■ treatment of waste water, in a schematic representation.
In Figur 1 ist das erfindungsgemäße Verfahren zur biologischen Behandlung von Abwasser in einem Prinzipbild dargestellt. Es handelt sich hierbei um ein Hauptstromverfahren.
Das zulaufende Rohabwasser wird in einer anaeroben Vorstufe mit Belebtschlamm vermischt, welcher eine erste chemoorganotrophe Biozönose I enthält. Anschließend erfolgt eine Trennung der Lösung vom Belebtschlamm. Die abgetrennte Lösung wird in einer darauffolgenden Nitrifikationsstufe, in der aerobes Milieu herrscht, mit einer zweiten chemolithotrophen Biozönose II in Kontakt gebracht. Der Belebtschlamm wird an dieser Nitrifi¬ kationsstufe vorbei geleitet. Im nächsten Verfahrensschritt wird die separat nitrifizierte Lösung wieder mit dem Belebt¬ schlamm, der die Biozönose I enthält, vermischt. In anoxischem Milieu erfolgt nun eine gemeinsame Denitrifikation der Mischung aus Lösung und Belebtschlamm. Es schließt sich hier eine Simultan-Denitrifikationsstufe an, in der durch Intervallbe¬ lüftung abwechselnd aerobes und anoxisches Milieu eingestellt wird. Es erfolgt somit simultan eine Rest-Nitrifikation bzw. Denitrifikation. Das gereinigte Abwasser wird vom Belebtschlamm separiert und verläßt das System als Ablauf. Der Belebtschlamm, und damit die Biozönose I, wird in die anaerobe Vorstufe zurückgeführt.In Figure 1, the inventive method for the biological treatment of waste water is shown in a schematic diagram. It is a main flow process. The incoming raw waste water is mixed in an anaerobic preliminary stage with activated sludge, which contains a first chemoorganotrophic biocenosis I. The solution is then separated from the activated sludge. The separated solution is brought into contact with a second chemolithotrophic biocenosis II in a subsequent nitrification stage in which the aerobic environment prevails. The activated sludge is led past this nitrification stage. In the next process step, the separately nitrified solution is mixed again with the activated sludge which contains the biocoenosis I. A common denitrification of the mixture of solution and activated sludge now takes place in an anoxic environment. This is followed by a simultaneous denitrification stage in which aerobic and anoxic environments are alternately set by interval ventilation. A residual nitrification or denitrification thus takes place simultaneously. The cleaned wastewater is separated from the activated sludge and leaves the system as a drain. The activated sludge, and thus the biocoenosis I, is returned to the anaerobic preliminary stage.
Die in Figur 2 schematisch dargestellte Anlage stellt eine erste Alternative einer technischen Realisierung des vorste¬ hend anhand Figur 1 erläuterten Verfahrens unter Verwendung herkömmlicher Reaktoren dar.The plant shown schematically in FIG. 2 represents a first alternative of a technical implementation of the method explained above with reference to FIG. 1 using conventional reactors.
Das zulaufende Rohabwasser wird zunächst in ein voll durch¬ mischtes anaerobes Vorbecken AVB, das als Rührkessel-Reaktor ausgebildet ist, gegeben und dort mit der ersten chemoorgano¬ trophen Biozönose I vermischt. In einem sich anschließenden Zwischenklärbecken ZKB setzt sich der Belebtschlamm ab. Die überstehende Lösung fließt in einen Pumpensumpf PS und wird von dort in einen Nitrifikations-Reaktor NIR geleitet. Als Nitrifikations-Reaktor NIR dient hier ein Festbett-Reaktor,
beispielsweise ein Tropfkörper, auf dem die zweite chemoli- thotrophe Biozönose II angesiedelt ist. Es schließt sich ein Denitrifikations-Reaktor DER an, in den die getrennt nitri- fizierte Lösung geleitet wird.The incoming raw sewage is first placed in a fully mixed anaerobic basin AVB, which is designed as a stirred tank reactor, and mixed there with the first chemoorganotrophic biocenosis I. The activated sludge settles in a subsequent intermediate clarifier ZKB. The supernatant solution flows into a pump sump PS and from there is passed into a nitrification reactor NIR. A fixed bed reactor is used here as the nitrification reactor NIR, for example, a trickling filter on which the second chemolithothrophic biocenosis II is located. This is followed by a denitrification reactor DER, into which the separately nitrified solution is passed.
Der am Boden des Zwischenklärbeckens ZKB abgesetzte Belebt¬ schlamm wird durch einen Schlamm-Bypass Byp direkt, also unter Umgehung der Nitrifikations-Reaktors NIR, in den Denitrifi- kations-Reaktor DER gepumpt. Nach der gemeinsamen Denitrifi- zierung der Lösung und des wieder zugesetzten Belebtschlamms erfolgt eine Belüftung der Biozönose II in einem nachgeschal¬ teten terminalen Belüftungsbecken TBB. Alternativ kann die Belüftungseinrichtung auch in Form einer NOx-gesteuerten Säuerstoff-Intervallbelüftung (nicht dargestellt) in den Deni¬ trifikations-Reaktor DER integriert sein, der damit zum Simultan-Denitrifikations-Reaktor mit abwechselnd aerobem und anoxischem Milieu wird.The activated sludge deposited at the bottom of the intermediate clarification basin ZKB is pumped through a sludge bypass bypass, ie bypassing the nitrification reactor NIR, into the denitrification reactor DER. After the common denitrification of the solution and the activated sludge added again, the biocenosis II is aerated in a downstream terminal aeration tank TBB. Alternatively, the aeration device can also be integrated in the form of a NOx-controlled oxygen interval ventilation (not shown) in the denitrification reactor DER, which thus becomes a simultaneous denitrification reactor with an alternating aerobic and anoxic environment.
Als letzte Stufe ist ein Nachklärbecken NKB vorgesehen, in dem die Lösung wieder vom Belebtschlamm abgetrennt wird. Das gerei¬ nigte Abwasser verläßt die Anlage über den Ablauf, während der abgesetzte Belebtschlamm über eine Schlammrückführung Rü in das anaerobe Vorbecken AVB zurückgepumpt wird und somit größten¬ teils in der Anlage verbleibt. Überschuß-Schlamm US wird über einen Abfluß am Nachklärbecken NKB aus der Anlage abgezogen.The final stage is a secondary clarifier NKB, in which the solution is separated from the activated sludge again. The cleaned wastewater leaves the plant via the outlet, while the activated sludge that is deposited is pumped back into the anaerobic antechamber AVB via a sludge return Rü and thus remains largely in the plant. Excess sludge US is withdrawn from the plant via a drain at the secondary clarifier NKB.
In Figur 3 ist ein speziell konstruierter Dreiphasen-Submers- Reaktor 3PSR dargestellt, welcher zur Durchführung des anhand Figur 1 beschriebenen Verfahrens zur biologischen Behandlung von Abwasser dient.FIG. 3 shows a specially designed three-phase submerged reactor 3PSR, which is used to carry out the method for biological treatment of waste water described with reference to FIG.
In einem Reaktorgefäß 1 ist ein submers liegender Scheiben¬ tauchkörper 2 um seine Drehachse 3 drehbar gelagert. Das Innere des Reaktorgefäßes 1 wird durch vertikal zwischen den
Scheiben des Scheibentauchkörpers 2 verlaufende T-unnstangen 4 in ein erstes Kompartiment KI und ein zweites Kompartiment KII aufgeteilt. Die Trennstangen 4 sind jeweils in einer oberen Trennwand 5 und einer unteren Trennwand 6 verankert.In a reactor vessel 1, a submerged disc immersion body 2 is rotatably mounted about its axis of rotation 3. The inside of the reactor vessel 1 is vertically between the Discs of the disc diving body 2 extending T-rods 4 divided into a first compartment KI and a second compartment KII. The dividing bars 4 are each anchored in an upper dividing wall 5 and a lower dividing wall 6.
In den unteren Teil des ersten Kompartiments KI mündet ein Zu¬ lauf 7 für Rohabwasser. Am oberen Teil des ersten Kompartiments KI ist ein erster Ablauf 8 für Lösung vorgesehen. In den untere Teil des zweiten Kompartiments KII mündet ein Rücklauf 9 zur Wiedereinleitung der außerhalb des Reaktors getrennt nitrifi- zierten Lösung. Am oberen Teil des zweiten Kompartiments KII ist ein zweiter Ablauf 10 für das gereinigte Abwasser vorge¬ sehen. Schließlich ist am Boden des Reaktorgefäßes 1 ein Ablauf 11 für Überschußschlamm angeordnet.An inlet 7 for raw waste water opens into the lower part of the first compartment KI. At the upper part of the first compartment KI, a first drain 8 is provided for the solution. A return line 9 opens into the lower part of the second compartment KII for reintroduction of the solution nitrified separately outside the reactor. In the upper part of the second compartment KII, a second outlet 10 is provided for the cleaned waste water. Finally, an outlet 11 for excess sludge is arranged at the bottom of the reactor vessel 1.
An der Innenwand des Reaktorgefäßes 1 ist unterhalb des Zu¬ laufs 7 eine Schlammbarriere 12 angeordnet, welche bis nahe an den Umfang des Scheibentauchkörpers 2 heranreicht. Die an ihrem unteren Ende abgerundet ausgebildete untere Trennwand 6 be¬ grenzt gemeinsam mit der Schlammbarriere 12 einen Schlammkanal 13, durch den Belebtschlamm aus dem ersten Kompartiment KI in das zweite Kompartiment KII unter dem Scheibentaucr. örper 2 hindurch gelangen kann.On the inner wall of the reactor vessel 1, a sludge barrier 12 is arranged below the inlet 7, which reaches close to the circumference of the disc diving body 2. The lower dividing wall 6, which is rounded at its lower end,, together with the sludge barrier 12, delimits a sludge channel 13 through which activated sludge from the first compartment KI into the second compartment KII below the window thaw. body 2 can pass through.
Der Durchmischung des zu reinigenden Abwassers und des in die¬ sem schwebenden Belebtschlamms im unteren Teil des Reaktors dienen Durchmischungswellen 14 und 15, die unterhalb des Schei¬ bentauchkörpers 2 horizontal angeordnet sind.The mixing of the wastewater to be cleaned and the activated sludge suspended in this in the lower part of the reactor are carried out by mixing shafts 14 and 15, which are arranged horizontally below the disc immersion body 2.
Im oberen Teil des zweiten Kompartiments KII ist ein Zusatz- Scheibentauchkörper 16 angeordnet. Dessen Drehachse 17 ver¬ läuft parallel zur Drehachse 3 des submers liegenden .heiben- tauchkörpers 2 und ist ungefähr in Höhe des Füllstand des Reaktorgefäßes 1 angeordnet. Die Scheiben dieses Zusatz-Schei-
bentauchkörpers 16 sind somit halbgetaucht und überlappen sich teilweise mit αen Scheiben des submers liegenden Scheiben¬ tauchkörpers 2. Der halbgetauchte Zusatz-Scheibentauchkörper 16 und der submers liegende Scheibentauchkörper 2 rotieren beide gleichsinnig im Gegenuhrzeigersinn. Während der Schei¬ bentauchkörper ϊ*nur etwa alle 8 Stunden eine Umdrehung aus¬ führt, rotiert der Zusatz-Scheibentauchkörper 16 vergleichs¬ weise schnell mit ein bis zwei Umdrehungen pro Minute.In the upper part of the second compartment KII an additional disc diving body 16 is arranged. Its axis of rotation 17 runs parallel to the axis of rotation 3 of the submerged immersion body 2 and is arranged approximately at the level of the reactor vessel 1. The discs of this additional disc The diving body 16 are thus semi-submerged and partially overlap with the disks of the submerged disc diving body 2. The semi-submerged additional diving body 16 and the submerged disc diving body 2 both rotate in the same counterclockwise direction. While the disc diving body ϊ * only makes one revolution about every 8 hours, the additional disc diving body 16 rotates comparatively quickly at one to two revolutions per minute.
Auf dem submers liegenden Scheibentauchkörper 2 ist die erste chemoorganotrophe Biozönose I angesiedelt - vergleiche Figur 4. Im unteren Bereich des Reaktors setzt sich Primär- und über- schußschlamm ab. Auf den Scheiben des Zusatz-Scheibentauchkör¬ pers 16 ist eine dritte Schönungs-Biozönose III angesiedelt.The first chemoorganotrophic biocenosis I is located on the submerged disc immersion body 2 - compare FIG. 4. Primary and excess sludge settles in the lower region of the reactor. A third fining biocenosis III is located on the discs of the additional disc diving body 16.
Die Aufteilung des Reaktorinneren mittels der Trennstangen 4, zwischen denen sich die Scheiben des Scheibentauchkörpers 2 hindurchdrehen, dient der Milieuzonierung, wie sie in Fig. 5 dargestellt ist. Im ersten Kompartiment KI herrscht anaerobes Milieu. Im unteren und mittleren Bereich des gegenüberliegen¬ den zweiten Kompartiments KII herrscht, abgesehen von Über¬ gangsbereichen, im wesentlichen anoxisches Milieu. Aufgrund der langsamen Rotation des Scheibentauchkörpers 2 und die charakteristische Milieuzonierung unterliegt die chemoorga¬ notrophe Biozönose I (vgl. Fig. 4) einem zyklischen Wechsel von anaeroben (ca. 3 Stunden) , anoxischen (ca. 3 Stunden) und aeroben (ca. 2 Stunden) Bedingungen.The division of the interior of the reactor by means of the separating rods 4, between which the disks of the disk immersion body 2 rotate, serves for environmental zoning, as is shown in FIG. 5. Anaerobic environment prevails in the first compartment KI. In the lower and middle area of the opposite second compartment KII, apart from transition areas, there is essentially an anoxic environment. Due to the slow rotation of the disc diving body 2 and the characteristic miliezonation, the chemoorganotrophic biocenosis I (see FIG. 4) is subject to a cyclic change from anaerobic (approx. 3 hours), anoxic (approx. 3 hours) and aerobic (approx. 2 Hours) conditions.
Eine zweite technische Realisierung des in Figur 1 dargestell¬ ten Verfahrens zur biologischen Behandlung von Abwasser ist in Figur 6 dargestellt. Kern dieser Anlage ist der vorstehend anhand der Figuren 3, 4 und 5 beschriebene Dreiphasen-Submers- Reaktor 3PSR. Die Anlage umfaßt neben dem Reaktor 3PSR einen herkömmlichen, als Nitrifikationsstufe dienenden Festbett- Nitrifikations-Reaktor NIR1 sowie ein Nachklärbecken NKB'.
Das zulaufende Rohabwasser gelangt über den Zulauf 7 (vgl. Fig. 3) in den unteren Bereich des anaeroben ersten Kompar¬ timents KII des Reaktors 3PSR und strömt zwischen den Scheiben dessen Scheibentauchkörpers 2 nach oben. Hierbei gelangt das Abwasser mit der Biozönose I unter anaeroben Bedingungen in Kontakt. Primärschlamm und Überschußschlamm aus dem anaeroben Kompartiment KI gelangen durch den Schlamm- kanal 13 in das zweite anoxische Kompartiment KII. Die Ab¬ wasserlösung verläßt das erste Kompartiment KI durch den oben liegenden ersten Ablauf 8 und wird zum Festbett-Nitri- fikations Reaktor NIR1 geleitet.A second technical implementation of the method for biological treatment of waste water shown in FIG. 1 is shown in FIG. The core of this plant is the three-phase submerged reactor 3PSR described above with reference to FIGS. 3, 4 and 5. In addition to the 3PSR reactor, the plant comprises a conventional fixed bed nitrification reactor NIR 1 , which serves as a nitrification stage, and a secondary settling tank NKB '. The incoming raw wastewater reaches the lower region of the anaerobic first comparator KII of the 3PSR reactor via the inlet 7 (cf. FIG. 3) and flows upwards between the disks of its disc immersion body 2. The wastewater comes into contact with the biocenosis I under anaerobic conditions. Primary sludge and excess sludge from the anaerobic compartment KI pass through the sludge channel 13 into the second anoxic compartment KII. The waste water solution leaves the first compartment KI through the first outlet 8 at the top and is directed to the fixed bed nitrification reactor NIR 1 .
Der Ablauf des Festbett-Nitrifikations-Reaktors NIR' strömt von unten durch den Rücklauf 9 in das zweite, in diesem Bereich anoxische Kompartiment KI_. ein. Hier erfolgt nun die gemeinsame Denitrifizierung der Lösung und des Belebt¬ schlamms. Die Lösung strömt dabei innerhalb des zweiten Kompartiments KII nach oben und gelangt in dessen oberen Bereich. Infolge der Rotation des Zusatz-Scheibentauch¬ körpers 16 wird dort Sauerstoff eingetragen, so daß sich ein aerobes Milieu einstellt. Gleichzeitig nitrifiziert die auf den Scheiben des Zusatz-Scheibentauchkörpers 16 ange¬ siedelte Schönungs-Biozönose III noch vorhandenes Ammonium.The discharge of the fixed bed nitrification reactor NIR 'flows from below through the return 9 into the second compartment KI_, which is anoxic in this area. on. The common denitrification of the solution and the activated sludge now takes place here. The solution flows upward within the second compartment KII and reaches its upper area. As a result of the rotation of the additional disc diving body 16, oxygen is introduced there, so that an aerobic environment is established. At the same time, the fining biocoenosis III located on the panes of the additional pan body 16 nitrifies any ammonium still present.
Die gereinigte Abwasserlösung verläßt den Reaktor 3PSR durch dessen oben liegenden zweiten Ablauf 10.The cleaned wastewater solution leaves the 3PSR reactor through its second outlet 10 above.
Im Nachklärbecken NKB1 setzt sich in der Abwasserlösung schwebender Belebtschlam nach unten ab und kann als über- schußschlam US aus der Anlage entfernt werden.
Verzeichnis der BezuσszeichenIn the secondary clarifier NKB 1 , activated sludge suspended in the wastewater solution settles down and can be removed from the plant as excess sludge US. Directory of reference characters
AVB Anaerobes VorbeckenAVB anaerobic anteroom
ZKB ZwischenklärbeckenZKB intermediate clarifier
NIR Nitrifikations-ReaktorNIR nitrification reactor
DER Denitrifikations-ReaktorTHE denitrification reactor
SDR Simultan-Denitrifikations-ReaktorSDR simultaneous denitrification reactor
NKB NachklärbeckenNKB secondary clarifier
PS PumpensumpfPS pump sump
Byp Schlamm-BypassByp mud bypass
Rü Schlamm-RückführungRü sludge return
US Überschuß-SchlammUS excess mud
3PSR Dreiphasen-Submers-Reaktor3PSR three-phase submerged reactor
KI Erstes KompartimentAI First compartment
KII Zweites KompartimentKII second compartment
1 Reaktorgefäß1 reactor vessel
2 Scheibentauchkörper2 diving discs
3 . Drehachse (von 2)3rd Axis of rotation (of 2)
4 Trennstangen4 dividing bars
5 Obere Trennwand5 Upper partition
6 Untere Trennwand6 Lower partition
7 Zulauf (in KI)7 inflow (in AI)
8 Erster Ablauf (aus KI)8 First process (from AI)
9 Rücklauf (in KII)9 return (in KII)
10 Zweiter Ablauf (aus KII)10 second sequence (from KII)
11 Überschußschlamm-Ablauf11 excess sludge drain
12 Schlammbarriere12 mud barrier
13 Schlammkanal13 mud channel
14 Durchmischungswelle14 mixing shaft
15 • Durchmischungswelle15 • Mixing shaft
16 Zusatz-Scheibentauchkörper16 additional diving discs
17 Drehachse (von 16)17 axis of rotation (of 16)
NIR' Festbett-Nitrifikations-ReaktorNIR 'fixed bed nitrification reactor
NKB' Nachklärbecken
NKB 'clarifier