WO1988006570A1 - Dephosphatation et (de)nitrification biologiques - Google Patents

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WO1988006570A1
WO1988006570A1 PCT/EP1988/000141 EP8800141W WO8806570A1 WO 1988006570 A1 WO1988006570 A1 WO 1988006570A1 EP 8800141 W EP8800141 W EP 8800141W WO 8806570 A1 WO8806570 A1 WO 8806570A1
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zones
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Günter LORENZ
Jürgen Lorenz
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Lorenz Guenter
Lorenz Juergen
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    • C02F3/12—Activated sludge processes
    • C02F3/1205—Particular type of activated sludge processes
    • C02F3/1215—Combinations of activated sludge treatment with precipitation, flocculation, coagulation and separation of phosphates
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C02F3/00—Biological treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F3/30—Aerobic and anaerobic processes
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    • Y02W10/00—Technologies for wastewater treatment
    • Y02W10/30—Wastewater or sewage treatment systems using renewable energies

Definitions

  • the invention relates to a method for wastewater treatment in technical wastewater treatment plants in which nitrogen is converted and excreted by biological nitrification and denitrification, the wastewater passing through at least one aerobic biological area and at least one partial stream being treated with nitrification.
  • domestic and industrial wastewater contains organic and inorganic nitrogen compounds.
  • organic nitrogen compounds are present, for example, as protein bodies, peptides, amino acids and urea, while the inorganic ones
  • Nitrogen compounds are mostly present as ammonium ions and to a lesser extent as ammonia. A conversion to ammonium already begins in the sewer network. Oxidized nitrogen in the form of nitrates contained in the wastewater is of industrial, commercial or agricultural origin. The contained in the wastewater
  • Nitrogen compounds affect the water in several ways.
  • nitrogen in the body of water is an oxygen-consuming substance, since microbiological processes in the body of water result in oxidation to nitrite or nitrate. In the case of weak receiving water or low oxygen levels in the water, these processes can fall below critical concentrations of dissolved oxygen. Both nitrite and ammonia are poisonous to fish. The proportion of toxic ammonia depends on the pH value and increases accordingly. Nitrogen, like phosphorus, is also a eutrophic substance.
  • waste water with a high nitrogen content must be subjected to a treatment in which the nitrogen is converted and eliminated.
  • biological nitrogen eliminatin the ammonium nitrogen is first oxidized to nitrate (nitrification) and then reduced to elemental nitrogen (denitrification), which escapes as a gas.
  • Wastewater treatment is a very complex connection because of the different possible operating conditions, which are primarily determined by the type and amount of wastewater accruing, as well as, if applicable, through the use of existing systems or system components.
  • the goal of every improved method for wastewater treatment must be to achieve an overall optimal operating result taking into account all process parameters.
  • the object of the invention is therefore to design a method of the type mentioned at the outset in such a way that an optimization of the decomposition process in technical wastewater treatment systems is achieved, with an increased reduction in the oxygen requirement (BOD 5 and COD) due to increased digestion of substances which are difficult to degrade and further wastewater treatment improved nitrification, hydrolysis, phosphate absorption and elimination as well as denitrification with an improved energy balance.
  • an increase in the biological exposure time of the respectively active biocenosis, in particular the mass containing nitrificants is achieved through the expansion of the biologically active reaction spaces, through targeted and expanded multiplication of nitrificants and through targeted and definitive distribution and management of the biomass.
  • A. by targeted activation of at least one previously non-specifically biologically activated or used pretreatment area, by supplying a biologically treated, nitrificant and oxygen-rich wastewater mixture, preferably from the upper sedimentation or drain area of the secondary clarification area or its drain.
  • the feed is preferably as far as possible before the inlet area of the system.
  • Subsequent treatment is carried out in the manner according to the invention, with some of the wastewater being treated in a zone which has been subjected to higher pollution (HBAC 2) and the other part is being treated in a zone which is less contaminated (NBAN).
  • the lower polluted zone is operated under conditions favorable for nitrification. If the wastewater has undergone pretreatment in the high-load stage (HBAC 1), it can also be passed on to the part that is to be treated via the higher-load stage (HBAC 2) over a normal flow path without further treatment in the main stage.
  • HBAC 1 high-load stage
  • HBAC 2 higher-load stage
  • joint further treatment after the higher and lower contaminated wastewater has been combined in a downstream zone (NABN + C) is a prerequisite for the process.
  • the wastewater is preferably treated further in the more heavily polluted zone (HBAC 2).
  • HBAC 2 more heavily polluted zone
  • the more heavily loaded zone is driven under favorable conditions for the multiplication of the fast growing chemoorganotrophic bacteria.
  • the more heavily loaded zone, as well as the high load level (HBAC 1), depending on the target requirement, is either driven for increased energy production with increased sludge production or for increased phosphate absorption with a correspondingly longer ventilation time and higher sludge age.
  • the difference in loads between NBAN and HBAC 2 is a minimum of 0 and a maximum of 19.5 kg BOD / kg TS.
  • Corresponding converted values apply to trickling filters.
  • Denitrification is preferably carried out at the beginning of this zone.
  • Denitrification is preferably carried out at the end of this zone.
  • the degree of degradation in the more heavily loaded zone depends on the presence of a post-treatment zone and the BOD requirement there.
  • the degree of degradation is selected via the appropriate load setting so that the required run-off values are kept within the permissible fluctuation range.
  • Sludge separation is preferably carried out between higher and lower loaded zones.
  • a settling area of the more heavily loaded zone is connected.
  • the sludge in the high, more heavily loaded zones is carried out separately at the lower, heavily loaded zones.
  • activation areas according to the invention are:
  • the wastewater-sludge mixture consists of nitrificant and oxygen-rich water sludge parts.
  • nitrification-rich floating sludge (SS) from the intermediate or secondary clarification area is preferably added.
  • nitrate-rich excess sludge ÜSN
  • non-settled nitrificant-free circulating water RW
  • the sludge should preferably be subjected to a suitable phosphate redissolution before it is added to the return water or feed into the activation zones.
  • the circulating water (RLW) is preferably fed directly into an activation area according to A provided for additional denitrification without being added to the RFW.
  • the masses supplied to the activation regions are preferably denitrified in the main biological stages before they are supplied. 6.
  • the amount of sludge added to the activation areas is limited in the amount added by the amount of nitricants required in the main biological stage.
  • the addition amount of the nitrificant-rich sludge is increased to such an extent that the oxygen introduced is used up as completely as possible in the activation zones due to the activation.
  • the activation areas and flow paths for the return water can be additionally ventilated via shut-off ventilation systems.
  • An additional post-aeration of the return water is preferably carried out in the finishing or discharge area after the wastewater has settled in the secondary clarification area.
  • the activation zones are activated in the following order by return water and nitrificante-rich sludge as well as circulating water: a) Use of activation areas for phosphate redissolution with addition of phosphate-rich, as low as possible nitrate sludge. No oxygen is added here. b) Subsequent activation of further activation zones for hydrolysis, nitrification, increased phosphate uptake, excess nitrate-rich excess sludge being added. c) After nitrification, increased activation of an activation zone for increased denitrification by additional supply of cycle water rich in nitrate (RLW). The area immediately in front of the main biological zone is preferably used (primary clarifier). Variants of the procedure according to B are:
  • the main biological zones are driven in their chosen optimal areas according to the rules of technology.
  • additional parallel zones are driven depending on the load in such a way that they are driven in an energy-minimizing, but nitrifying or interwall wise nitrifying and denitrifying manner manner with a low total load.
  • the preservation of a nitrifying biocenosis has priority.
  • the oxygen supply is operated in such a way that quick activation is possible. Fast in the sense that the biocenosis remains within the permissible load range with increasing inflow load and the required additional oxygen supply when the load is increased is not greater than if the zone had been operated continuously with a constant supply of oxygen.
  • the load is initially concentrated on the main zones (HBAC 2 and NBAN).
  • the standby zones are operated under minimal load under the conditions described above.
  • NBAN nitrifying conditions
  • the loads in the zones are controlled by changing the parameters: feed volume, dry matter, oxygen supply.
  • the space and sludge loads as well as the respective contact times and sludge ages result from the supplied masses and given pool volume. These can be set according to the requirements.
  • a dry substance for (NBAN of 3 g / 1, more preferably 4-6 g / 1 is preferred.
  • the amount of the respective meaningful value depends on the necessary buffer capacity of the sludge.
  • a higher dry substance value increases the buffer capacity that the permissible load values for NBAN) and HBAC) are not left in accordance with the load fluctuations occurring in the system.
  • the stress ratios in the higher and lower stressed pelvic zones are changed at intervals.
  • the shifting takes place by raising and lowering the loads in the pool.
  • the return sludge guide is also changed in accordance with the procedure.
  • the changeover is preferably carried out on a weekly basis.
  • the mining zones are designed in a suitable manner as a cascade basin.
  • the high-load zone (HBAC 1) is preceded by a large denitrification zone.
  • a denitrification zone is connected upstream and downstream of the higher and lower contaminated zones (HBAC 2, NBAN).
  • the denitrification zones are designed variably, i.e. they are only used for denitrification when the nitrate is supplied, but are otherwise completely ventilated, depending on the operating conditions that are subject to higher or lower loads.
  • a suitable sedimentation area is installed downstream of the heavily and heavily loaded zone.
  • a settling area can be added for the less heavily loaded zone.
  • the entire mining area is equipped with adjustable aerators, the ventilation being regulated individually for each zone and cascade. Can.
  • the inlet areas of the zones are equipped with increased aerators.
  • the overall control of the system takes place via suitable measuring and control elements, which can be operated in a microprocessor-controlled, optimizing manner.
  • the system can also be switched according to the invention in combination with suitable other dismantling elements such as (trickling filter or immersion trickling filter etc.).
  • additional degradation elements are also possible in a method-related manner.
  • the additional dismantling elements are operated in a known manner. Further variants of the method according to A and B are:
  • the process can advantageously be carried out by separating the sludge cycles in the biodegradation zones.
  • the sludge that arises in the mining zones is separated from the waste water in a suitable manner in settling areas, the excess sludge that is produced in the high and heavily contaminated zones, which is not rich in nitricants, being fed directly to the digestion.
  • the return sludge portion is fed back to these zones, if necessary, with the interposition of phosphate redissolution lines according to the process.
  • the sludge which is rich in nitrificants, and which arises in the lower-loaded zones, is not fed directly to the digestion, but is largely kept in the system.
  • the return sludge portion 1 is fed back to these areas, if appropriate with the interposition of phosphate redissolving lines according to the method.
  • the excess sludge portion is used as catalyst sludge in a process-related manner, whereby it is not fed to the digestion areas, but is fed in a suitable manner to the activation areas or non-nitrifying zones with higher loads.
  • These excess sludge fractions are preferably fed in not in denitrification zones, but in zones to which oxygen is applied. 2.
  • the rate of increase is variable and depends on the respective temperature, load conditions, composition of the waste water. 3.
  • a further increase in phosphate elimination can be achieved by interposing phosphate redissolving lines in the manner according to the invention.
  • Low-nitrate reflux is preferably carried out in the case of separate sludge cycles in separate anaerobic reflux zones according to the invention. The sludge stays in these zones for 15 minutes to a maximum of 15 hours. The redissolved sludge is then fed to the biodegradation zones or activation zones in the manner according to the invention. The guidance can take place in the main or partial flow.
  • the return zones are not treated with incoming wastewater.
  • Redemption areas are a) channels operated in the backflow, pent-up collecting basins, shafts, funnels. (Settling areas in the biodegradation zones, but not in batch mode) b) Unused canal, pipe or flow sections. c) pre-clarification tank areas or aeration tank areas separated from the feed water. Neither wastewater flow nor primary sludge flow is applied to these areas. The separation of pre-clarifier areas takes place only to the extent permitted by the hydraulic conditions. A separation is also subordinate to one carried out in the activation zones hydrolysis and nitrification. d) floor areas of rain overflow basins or primary settling tanks or inlet channels.
  • the containers preferably consist of a mixing part existing in the feed area and a subsequent sedimentation and redissolving area, the feed mass in the mixing part being freed of any nitrate supplied. Training in the form of a screw flow principle is beneficial.
  • the redissolution time for the part of a sludge rich in nitrificants is limited by the destruction of nitrificants.
  • the redissolution time is limited so far that the inflowing nitrificants are not killed.
  • a precipitation part can be installed downstream of the redissolving area.
  • substrate is additionally fed to the release region.
  • the substrate is fed to the areas mentioned in the form of fermentation water, displacement water, filtrate or centrate.
  • the feed is preferably carried out directly behind the settling area from the main bilogical zone, but always after separation of the excess sludge which is sent to the digestion, as feed to the return sludge to be redissolved. Description for picture 1
  • the picture shows the basic circuit in a general way according to A.
  • RLW Nitrificante-rich, non-settled circulation or waste water
  • Figure 2 shows the general functional diagram for the mode of operation of the biological main stage (s) according to B.
  • 35 - NBAN Lower contaminated degradation zone for nitrification
  • FIG. 3 shows the detailed general functional diagram according to B.
  • ABS B10 coarse sludge removal zone in the biological area
  • Figure 4 shows the procedural circuit according to B. with the sludge circuits. (First stage revitalization 62, second stage trickling filter 63). The areas and designations are according to Figure 3.
  • the wastewater passes through the cascade basins 64 one, two, three to cascade 6 under division 63. There the wastewater flow is brought together 65 and passed into street four 66.
  • the nitrificante-rich sludge (RSN 4 ) 69 and the return water (RFW) 70 are fed to the activation zones in a process-related manner.
  • the dashed arrows indicate that the path and addition depends on the operating mode of the pool.
  • Figure 5 (a - c) shows three exemplary circuit types.
  • Picture 5a represents the simplest form of circuit. 52 - The revitalization is constantly low
  • FIG. 5 c shows a conversion example of a revitalization in a procedural manner.
  • 55 - The wastewater from the more heavily polluted zone (HBAC) is deposited here in an intermediate sewage treatment area (ABS).
  • 57 - Is mixed with the settled waste water from (HBAC) 55 58 - and the post-treatment zone 59 - and initially denitrified there according to the process.
  • 60 goes through the three clarification series (NKB1-3) 61 - into the sequence 28.
  • Figure 6 shows an example of the increased process-based phosphate redissolution (PO 4 ).
  • the activation area (A) 1 and the entrance area of the biodegradation zone (B) are shown.
  • the return sludges pass through a buffer zone (P) 76 which has been separated off in the aeration tank according to the invention and are then passed, according to the process, into the activation areas
  • Figure 7 generally shows the degradation and remodeling process which is initiated or significantly and selectively intensified by the activation of pretreatment zone 1 using the method according to the invention.
  • Figure 8 explains the withdrawal forms of the nitrificant and oxygen-rich wastewater / sludge mixture, the mixture being withdrawn in the process at RFW ABL after the settling process,

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Description

Biologische Dephosphatierung und (De)nitrifizierung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Abwasserreinigung in technischen Abwasserreinigungsanlagen, in denen eine Umwandlung und Ausscheidung von Stickstoff durch biologische Nitrifikation und Denitrifikation erfolgt, wobei das Abwasser mindestens einen aeroben biologischen Bereich durchläuft und mindestens ein Teilstrom nitrifizierend behandelt wird.
Häusliche und industrielle Abwässer enthalten organische und anorganische StickstoffVerbindungen. Im häuslichen Abwasser liegen organische Stickstoffverbindungen beispielsweise als Eiweißkörper, Peptide, Aminosäuren und Harnstoff vor, während die anorganischen
Stickstoffverbindungen größtenteils als Ammonium-Ionen und zum geringeren Teil als Ammoniak vorliegen. Bereits im Kanalnetz beginnt eine Umsetzung zum Ammonium. Im Abwasser enthaltener oxidierter Stickstoff in Form von Nitraten ist industrieller, gewerblicher oder landwirtschaftlicher Herkunft. Die im Abwasser enthaltenen
Stickstoffverbindungen beeinträchtigen die Gewässer in mehrfacher Hinsicht. In Form von organischen Stickstoffverbindungen oder als Ammonium ist der Stickstoff im Gewässer ein Sauerstoffzehrender Stoff, da durch mikrobiologische Vorgänge im Gewässer eine Oxidation zu Nitrit oder Nitrat erfolgt. Bei schwachen Vorflutern oder niedrigen Sauerstoffgehalten im Gewässer können durch diese Vorgänge kritische Konzentrationen an gelöstem Sauerstoff unterschritten werden. Sowohl Nitrit als auch Ammoniak sind fischgiftig. Der Anteil des toxischen Ammoniaks ist vom pH-Wert abhängig und steigt in diesem entsprechend an. Außerdem ist Stickstoff ebenso wie Phosphor ein eutrophierender Stoff.
Deshalb muß Abwasser mit hohem Stickstoffanteil einer Behandlung unterworfen werden, bei der der Stickstoff umgewandelt und eliminiert wird. Bei der biologischen Stickstoffeliminatin wird der Ammoniumstickstoff in zwei Verfahrensstufen zunächst zu Nitrat oxidiert (Nitrifikation) und dann zu elementarem Stickstoff reduziert (Denitrifikation), der als Gas entweicht.
Die Abwasserreinigung stellt wegen der unterschiedlichen möglichen Betriebsbedingungen, die in erster Linie von der Art und Menge der anfallenden Abwässer bestimmt werden, sowie gegebenenfalls durch die Verwendung bereits vorhandener Anlagen bzw. Anlagenteile einen sehr komplexen Zusammenhang dar. Ziel jedes verbesserten Verfahrens zur Abwasserreinigung muß es sein, unter Berücksichtigung aller Verfahrensparameter ein insgesamt optimales Betriebsergebnis zu erzielen. Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren der eingangs genannten Gattung so auszugestalten, daß eine Optimierung des Abbauprozesses in technischen Abwässerreinigungssystemen erzielt wird, wobei eine erhöhte Reduktion des Sauerstoffbedarfs (BSB 5 und CSB) durch erhöhten Aufschluß schwer abbaubarer Substanzen und eine weitergehende Abwasserreinigung durch verbesserte Nitrifikation, Hydrolyse, Phosphataufnähme und - elimination sowie Denitrifikation bei verbesserter Energiebilanz erreicht wird.
Diese Aufgabe wird mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie der abhängigen Ansprüche erreicht.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird eine Erhöhung der biologischen Einwirkzeit der jeweils aktiven Biozönose, insbesondere der nitrifikantenhaltigen Masse, durch die Erweiterung der biologisch aktiven Reaktionsräume, durch gezielte und erweiterte Nitrifikantenvermehrung und durch gezielte und definitive Verteilung und Führung der Biomasse erzielt.
Dies geschieht in erfindungsgemäßer Weise durch Anwendung mindestens einer Maßnahme nach
A. - durch gezielte Aktivierung mindestens eines vorher nicht gezielt biologisch aktivierten oder genutzten Vorbehandlungsbereiches, durch Zuführung eines biologisch behandelten, nitrifikanten- und Sauerstoffreichen Abwasser- Schiammgemiseh, vorzugsweise aus dem oberen Sedimentations- oder Ablaufbereich des Nachklärbereiches oder dessen Ablaufes. Die Zuführung erfolgt vorzugsweise möglichst weit vor den Einlaufbereich der Anlage.
B. - durch gezielte Aktivierung mindestens eines biologisch aktiven Bereiches, der aber nicht gezielt auf Nitrifikation arbeitet, erfindungsgemäß durch Zuführung eines biologisch behandelten, nitrifikantenreichen Abwasser- Schlammgemisches, vorzugsweise als Überschuß- bzw. Rücklaufschlämm aus dem nitrifizierenden Bereich, wobei der biologische Bereich in folgender Weise arbeiten muß. Das Abwasser durchläuft zunächst eine Vorklärung, soweit diese vorhanden ist. Danach kann es im Haupt- oder Teilstrom eine vorgeschaltete Hochlast- bzw. Adsorptionsstufe (HBAC 1) durchlaufen.
Nachfolgend erfolgt eine Weiterbehandlung in erfindungsgemäßer Weise, wobei ein Teil des Abwassers in einer höher belastet gefahrenen Zone (HBAC 2), der andere Teil in einer niedriger belasteten Zone (NBAN) behandelt wird. Die niedriger belastete Zone wird dabei unter, für Nitrifikation günstigen Bedingungen gefahren. Sofern das Abwasser eine Vorbehandlung in der Hochlaststufe (HBAC 1) erfahren hat, kann es auch für den Teil, der über die Höherlaststufe (HBAC 2) behandelt werden soll, über eine normale Durchlaufstrecke ohne weitere Behandlung in der Hauptstufe weitergeleitet werden. Hierbei ist aber eine gemeinsame Weiterbehandlung nach Zusammenführung des höher und niedriger belasteten Abwassers, in einer nachgeschalteten Zone (NABN + C) in verfahrensgemäßer Weise Voraussetzung. Vorzugsweise erfolgt jedoch eine weitere Behandlung des Abwassers in der höher belasteten Zone (HBAC 2). Die höher belastete Zone wird dabei unter günstigen Bedingungen für die Vermehrung u.a. der schnell wachsenden chemoorganotrophen Bakterien gefahren. Die höher belastete Zone, wie auch die Hochlaststufe (HBAC 1) wird je nach Zielanforderung entweder zur erhöhten Energiegewinnung mit erhöhter Schlammproduktion gefahren oder zur erhöhten Phosphataufnahme mit entsprechend verlängerter Belüftungszeit und höherem Schlammalter gefahren.
Die Differenz der Belastungen zwischen NBAN und HBAC 2 beträgt im Minimum 0, im Maximum 19,5 kg BSB/kg TS. Entsprechende umgerechnete Werte gelten für Tropfkörper.
Vorzugsweise erfolgt eine Zusammenführung des
Abwassers aus höher und niedriger belasteter
Zone in einer gesonderten Nachbehandlungszone
( NBAN + C ).
Vorzugsweise wird am Beginn dieser Zone denitrifiziert.
Vorzugsweise wird am Ende dieser Zone denitrifiziert. Der Abbaugrad in der höher belasteten Zone richtet sich nach dem Vorhandensein einer Nachbehandlungszone und den dort erforderlichen BSB-Bedarf.
Fehlt eine Nachbehandlungszone, so wird der Abbaugrad über die entsprechende Belastungseinstellung so gewählt, daß die erforderlichen Ablaufwerte im zulässigen Schwankungsbereich gehalten werden.
Vorzugsweise erfolgt eine Schlammtrennung zwischen höher und niedriger belasteten Zonen. Hierbei wird ein Absetzbereich der höher belasteten Zone nachgeschaltet. Die Schlammführung der hoch, höher belasteten Zonen erfolgt getrennt an den niedriger belasteten Zonen.
Definitionsgemäß sind erfindungsgemäße Aktivierungsbereiche:
- Zulaufkanal oder -strecke (n)
- Einlaufpumpwerk mit Sammel Schacht (ELPW)
- Sand- und Fettfang (SF)
- Regenüberlaufbecken (RÜB)
- Vorklärbecken (VKB)
- Alle Zulaufstrecken, - sammler und Pufferbereiche, - becken bis zur biologischen Hauptstufe. Definitionsgemäß besteht das Abwasser- Schlammgemisch (RFW) aus nitrifikanten- und sauerstoffreichen Wasser-Schlammteilen.
Varianten des Verfahrens nach A sind:
1. Zusätzlich erfolgt vorzugsweise die Zumischung von nitrifikantenreichen Schwimmschlamm (SS) aus dem Zwischen- bzw. Nachklärbereich.
2. Zusätzlich kann die Zumischung von nitrifikantenreichen Überschußschlamm ( ÜSN) sowie nicht abgesetztem nitrifikantenreiehem Kreislaufwasser (RLW) zu den Aktivierungszonen erfolgen.
3. Vorzugsweise sind die Schlämme vor Zumischung zum Rückführungswasser bzw. Zuleitung in die Aktivierungszonen einer geeigneten Phosphatrücklösung zu unterziehen.
4. Vorzugsweise wird das Kreislaufwasser (RLW) direkt ohne Zumischung zum RFW in einen für zusätzliche Denitrifikation vorgesehen Aktivierungsbereich gemäß A. geleitet.
5. Vorzugsweise werden die den Aktivierungsbereichen zugeleiteten Massen vor ihrer Zuführung in den biologischen Hauptstufen denitrifiziert. 6. Vorzugsweise wird der den Aktivierungsbereichen zugeleitete nitrifikantenreiehe Schlamm in der Zugabemenge begrenzt durch die Bedarfsmenge an Nitrifikanten in der biologischen Haupstufe.
7. Die Zugabemenge des nitrifikantenreichen Schlammes wird bei Regenwetter in die Aktivierungszonen soweit erhöht, daß der eingetragene Sauerstoff durch die Aktivierung möglichst vollständig in den Aktivierungszonen verbraucht wird.
8. Der Abzug von Rückführwasser (RFW) aus den Klarwasser- und Sedimendationszonen der Absetzbereiche erfolgt variabel, so daß durch erhöhten Abzug aus der Sedimendationszone der Schlamm anteil im Rückfuhrwasser erhöht werden kann. 9. Der zusätzliche Abzug und die Zuführung von nitratreichen Kreislaufwasser (RLW) erfolgt nur direkt in einen Aktivierungsbereich, der den zur Hydrolyse und Nitrifikation aktivierten Bereiche nachgeschaltet ist.
10. Die Aktivierungsbereiche und Fließstrecken für das Rückführungswasser können über abstellbare Belüftungssysteme zusätzlich belüftet werden.
11. Vorzugsweise erfolgt eine zusätzliche Nachbelüftung des Rückfuhrwassers im Endbehandlungs- bzw. Abzugsbereich nach dem Absetzvorgang des Abwassers im Nachklärbereich.
12. Die Aktivierungszonen werden in folgender Reihenfolge durch Rückfuhrwasser und nitrifikantenreichen Schlamm sowie Kreislaufwasser aktiviert: a) Nutzung von Aktivierungsbereichen zur Phosphatrücklösung unter Zuleitung von phosphatreichem, möglichst nitratarmem Schlamm. Hierbei erfolgt keinerlei Zuführung von Sauerstoff. b) Nachfolgende Aktivierung von weiteren Aktivierungszonen zur Hydrolyse, Nitrifikation, erhöhten Phosphataufnähme, wobei nitrifikantenreicher Überschußschlamm zugeführt wird. c) Der Nitrifikation nachfolgende verstärkte Aktivierungen einer Aktivierungszone zur erhöhten Denitrifikation durch zusätzliche Zuleitung von nitratreichem Kreislaufwasser (RLW). Vorzugsweise wird hierbei der unmittelbar vor der biologischen Hauptzone liegende Bereich genutzt (Vorklärbecken). Varianten des Verfahrens nach B sind:
Die biologischen Hauptzonen (HBAC 2 und NBAN) werden in ihren gewählten Optimalbereichen nach Regeln der Technik gefahren. Zusätzlich werden weitere Parallelzonen belastungsabhängig in der Weise gefahren, daß sie bei niedriger Gesamtzul aufbei astung energieminimierend, aber nitrifizierend bzw. interwallweise nitrifizierend und denitrifizierend gefahren werden.
Hierbei hat die Erhaltung einer nitrifizierenden Biozönose Vorrang. Es erfolgt entsprechend der reduzierten Zulaufbeiastung eine niedrigere Sauerstoffzufuhr, wobei der Konzentrationswert vorzugsweise auf < 2 mg/1 - 0,5 mg/1 gesenkt wird. Die Sauerstoffversorgung wird so gefahren, daß eine schnelle Aktivierung möglich ist. Schnell in dem Sinne, daß die Biozönose bei steigender Zulaufbelastung im zulässigen Belastungsbereich bleibt und die erforderliche zusätzliche Sauerstoffzufuhr bei Belastungserhöhung nicht größer ist, als wenn die Zone dauernd unter konstanter Sauerstoffzufuhr gefahren worden wäre.
Eine zusätzliche verfahrensgemäße schnelle Aktivierung ist durch Zuführung externer ßiozönosemasse aus den anderen Abbauzonen möglich. Eine Denitrifikation erfolgt nur begrenzt unter Einhaltung o.g. Bedingungen.
Bei sinkender Zulaufbelastung wird die Belastung zunächst auf die Hauptzonen (HBAC 2 u. NBAN) konzentriert. Die Bereitschaftszonen werden unter minimaler Belastung unter oben beschriebenen Bedingungen gefahren.
Bei steigender Belastung werden diese Bereitschaftsbecken sukzessive hochgefahren, wobei in der Spitze diese Becken in Richtung höher belastete Fahrweise (HBAC 2) gefahren werden. Der Übergang in diesen Belastungsbereich erfolgt erst, wenn die höher belastete Hauptzone ihren oberen Belastungsgrenzwert erreicht hat.
Mindestens werden soviel Zonen unter nitrifizierenden Bedingungen (NBAN) gefahren, daß eine gemäß Zielanforderung ausreichende Nitrifikation bzw. Produktion von Nitrifikanten erreicht wird.
Die Steuerung der Belastungen in den Zonen erfolgt durch Änderung der Parameter: Zulaufmenge, Trockensubstanz, Sauerstoffzufuhr.
Aus den zugeleiten Massen und gegebenen Beckenvolumen ergeben sich die Raum- und Schlammbelastungen sowie die jeweiligen Kontaktzeiten und Schlammalter. Diese können entsprechend den Anforderungen eingestellt werden.
Vorzugsweise wird eine Trockensubstanz für (NBAN von 3 g/1,eher 4-6 g/1 angestrebt. Die Höhe des jeweilig sinnvollen Wertes hängt von der notwendigen Pufferkapazität des Schlammes ab. Ein höherer Trockensubstanzwert erhöht die Pufferkapazität. Er wird verfahrensgemäß so hoch gewählt, daß entsprechend der im System auftretenden Belastungsschwankungen die zulässigen Belastungswerte für NBAN) und HBAC) nicht verlassen werden.
Die Belastungsverhältnisse in den höher und niedriger belasteten Beckenzonen (HBAC 2, NBAN) werden intervallweise gewechselt. Die Umschichtung erfolgt durch Hoch- und Herunterfahren de r Belastungen in den Becken. Bei getrennten Schlammkreisläufen wird die Rücklaufschlammführung in verfahrensgemäßerweise ebenfalls gewechselt. Die Umschichtung erfolgt vorzugsweise im wöchentlichen Turnus. 3. Die Abbauzonen werden in geeigneter Weise als Kaskadenbecken ausgebildet.
4. Der Hochlastzone (HBAC 1) wird eine Groß- Denitrifikationszone vorgeschaltet. Den höher und niedriger belasteten Zonen (HBAC 2, NBAN) wird eine Denitrifikationszone vor- und nachgeschaltet. Die Denitrifikationszonen werden variabel ausgelegt, d.h. sie werden nur bei Nitratzulauf denitrifizierend gefahren, ansonsten aber vollständig belüftet, entsprechend der höher oder niedriger belasteten Betriebsweise gefahren.
5. Der hoch- und höher belasteten Zone wird ein geeigneter Absetzbereich nachgeschaltet. Für die niedriger belastete Zone ist eine Nachschaltung eines Absetzbereiches möglich.
6. Es erfolgt im gesamten Abbaubereich eine Ausrüstung mit abstellbaren Belüftern wobei die Belüftung für jede einzelne Zone und Kaskade einzeln geregelt werden. Kann. Die Einlaufbereiehe der Zonen werden mit erhöhter Belüfterbestückung versehen.
7. Die Gesamtsteuerung der Anlage erfolgt über geeignete Meß- und Steuerglieder, die mikroprozessorgesteuert optimierend gefahren werden können.
8. Zur Erfüllung der Abbaufunktionen der höher und niedriger belasteten Zonen ohne Denitrifikationsfunktion kann statt einer Belebungsanlage das System erfindungsgemäß auch mit geeigneten anderen Abbauel ementen wie (Tropfkörper oder Tauchtropfkörper etc.) kombiniert geschaltet werden.
Zusätzlich ist auch eine Komination und Zwischenschaltung anderer zusätzlicher Abbauel emente in verfahrensgemäßer Weise möglich. Die zusätzlichen Abbauelemente werden dabei in bekannter Weise betrieben. Weitere Varianten des Verfahrens nach A und B sind:
1. Vorteilhaft kann das Verfahren durch Trennung der Schlammkreisläufe in den biologischen Abbauzonen erfolgen. Der in den Abbauzonen entstehende Schlamm wird dabei in geeigneter Weise in Absetzbereichen von dem Abwasser getrennt, wobei der in den hoch und höher belasteten Zonen entstehende Überschußschlamm, der nicht nitrifikantenreich ist, der Faulung direkt zugeleitet wird. Der Rücklaufschlammanteil wird dabei ggf. unter Zwischenschaltung von verfahrensgemäßen Phosphatrücklösestrecken diesen Zonen wieder zugeleitet. Der in den niedriger belasteten Zonen entstehende Schlamm, der nitrifikantenreich ist, wird verfahrensgemäß nicht der Faulung direkt zugeleitet, sondern weitgehend im System gehalten. Der Rücklaufschlammantei 1 wird ggf. unter Zwischenschaltung von verfahrensgemäßen Phosphatrücklösestreckfen wieder diesen Bereichen zugeführt. Der Überschußschlammanteil wird als Katalysatorschlamm in verfahrensgemäßer Weise genutzt, wobei dieser nicht den Faulbereichen zugeleitet wird, sondern in geeigneter Weise den Aktivierungsbereichen bzw. nicht nitrifizierenden höher belasteten Zonen zugeleitet wird. Vorzugsweise erfolgt eine Zuleitung von diesen Überschußschlammanteilen nicht in Denitrifikationszonen, sondern in Zonen, die mit Sauerstoff beaufschlagt werden. 2. Ein Überschußschlammabzug aus nitrifikantenproduzierenden Bereichen wird frühestens; dann vorgenommen, wenn die maximale Vermehrungsrate der Nitrifikanten erreicht ist, spätestens aber so, daß die Nitrifikanten in den Aktivierungsbereichen noch eine für den Abbau ausreichende Lebenszeit besitzen.
Die Vermehrungsrate ist variabel und dabei abhängig von der jeweiligen Temperatur, Belastungsverhältnisse, Zusammensetzung des Abwassers. 3. Eine weitere Erhöhung der Phosphatelimination kann durch Zwischenschaltung von Phosphatrücklösestrecken in erfindungsgemäßer Weise erfolgen. Dabei wird vorzugsweise nitratarmer Rückl aufschl amm, bei getrennten Schlammkreisläufen in getrennten erfindungsgemäßen anaeroben Rücklösezonen geleitet. Die Aufenthaltszeit des Schlammes in diesen Zonen beträgt 15 Minuten bis maximal 15 Stunden. Danach wird der rückgelöste Schlamm in erfindungsgemäßer Weise den biologischen Abbauzonen bzw. Aktivierungszonen zugeleitet. Die Führung kann im Haupt- oder Teilstrom erfolgen. Die Rücklösezonen werden dabei nicht mit zulaufendem Abwasser beaufschlagt.
Vorzugsweise erfolgt eine in Fließrichtung gerichtete zusätzliche Durchmischung. Erfindungsgemäße Rücklösebereiche sind a) im Rückstau betriebene Kanäle, aufgestaute Sammelbecken, - schachte, -Trichter. (Nicht aber im Stapelbetrieb gefahrene Absetzbereiche in den biologischen Abbauzonen) b) nicht benutzte Kanal- bzw. Rohr- oder Fließstrecken. c) vom Zulaufwasser abgetrennte Vorklärbeckenbereiche bzw. Belebungsbeckenbereiche. Diese Bereiche werden weder mit Abwasserstrom noch mit Primärschlammstrom beaufschlagt. Die Abtrennung von Vorklärbeckenbereichen erfolgt dabei nur insoweit, wie durch die hydraulischen Verhältnisse zulässig. Eine Abtrennung erfolgt auch nachrangig einer in den Aktivierungszonen durchgeführ ten Hydrolyse und Nitrifikation. d) Bodenbereiche von Regenüberlaufbecken bzw. Vorklärbecken oder Zulaufkanälen. e) nicht benutzte Eindicker f) Nutzung von Vorei ndickern, wobei ein erhöhter Abzug von Verdrängungswasser betrieben wird. Hierbei ist der Abzug begrenzt durch eine unzulässige Beeinflussung der Eindickwirkung bzw. Energiegewinnung. g) neu errichtete geeignete Behältnisse, soweit der gesamte Rücklaufschlamm über diese Puffer geleitet wird und die Bereiche nicht mit Abwasserstrom oder Primärschlamm beaufschlagt oder gemischt werden.
Die Behältnisse bestehen vorzugsweise aus einem im Zulaufbereich bestehenden Mischteil und nachfolgenden Sedimendations- und Rücklösebereich, wobei im Mischteil die zulaufende Masse von evtl. zugeleiteten Nitrat befreit wird. Eine Ausbildung in Form eines Schneckenstromprinzipes ist dabei gühstig.
Die Rücklösezeit für den Teil eines nitrifikantenreichen Schlammes wird begrenzt durch die Zerstörung von Nitrifikanten. Die Rücklösezeit wird dabei so weit begrenzt, daß die zufließenden Nitrifikanten nicht abgetötet werden.
4. Zusätzlich kann dem Rücklösebereich ein Fällungsteil nachgeschaltet werden.
5. In erfindungsgemäßer Weise erfolgt zusätzlich eine Zuführung von Substrat zu dem Rücklösebereich. Das Substrat wird dabei in Form von Faulwasser, Verdrängungswasser, Filtrat oder Zentrat den genannten Bereichen zugeleitet. Die Zuleitung erfolgt verfahrensgemäß vorzugsweise direkt hinter den Absetzbereich aus der bilogischen Hauptzone, aber immer nach Abtrennung des Überschußschlammes der zur Faulung geleitet wird als Zuleitung zu den rückzulösenden Rücklaufsehlamm. Beschreibung zu Bild 1
Das Bild zeigt die Grundschaltung in allgemeiner Weise nach A.
1.A = Aktivierungsbereich nach A (Vorklärbecken)
2.B = Biologischer Abbaubereich (Hochlast bzw. Adsorptionsstufe)
3.C = Biologischer Abbaubereich (Biologische Hauptstufe)
4.D = Biologischer Abbaubereich (Zwischenbehandlungszone Absetzbereich)
5.E = Biologischer Abbaubereich (Restabbaustufe)
6.F = Nachklärbereich (Nachklärbecken)
7.ELPW = Einlaufpumpwerk
8.SF = Sand- und Fettfang
9.VK = Vorklärbecken
10.RÜB = Regenüberlaufbecken
11. F = Faulung
12. RS = Rücklaufschlämm
13. ÜS = Oberschußschlamm
14. PS = Primärschlamm
15. SU = Substrat aus Faulung (Verdrängungswasser, Filtrat,
Zentrat etc.)
16. SS = Schwimmschlamm
17. = Möglicher Weg (gestrichelter Pfeil)
18. ( ) = Mögliche Funktion (Funktion in Klammer oder gestrichelt)
19.X = Absetztrichter für Schlammabzug
20. P = Phosphatrücklösung
21. = über Pufferbereich
22. RLW = Nitrifikantenreiches, nicht abgesetztes Kreislauf- bzw. Abwasser
23. RFW = Nitrifikantenreiches, sauerstoffreiches abgesetztes Abwasser
24.RFW0 ...aus oberer Absetzzone
25. RFWSE ... aus oberen Schlammsedimentationsbereich
26.RFWABL...Rückfuhrwasser aus Ablaufkanal
27. = Zulauf des Abwassers
28. = Ablauf des Abwassers
29. = Fließrichtung des jeweiligen Stoffes (durchgezogener Pfeil) Bild 2 zeigt das allgemeine Funktionsschaubild für die Betriebsweise der biologischen Hauptstufe(n ) nach B.
In Klammer gesetzte Werte und in gestrichelten Pfeilen gezeichnete Wege 18. D
30 - Nach 1. ist der Betrieb unter Weiterleitung eines
Teilstromes nach HBAC1 zu NBAN+C dargestellt.
31 - Nach 2. wird die bevorzugte Schaltung aufgezeigt.
32 - Die Verteilung des Nitrifikantenschlammes ist hier nicht dargestellt, sondern im Bild 4 aufgezeigt.
33 - HBAC 1 = Hochbelastete Abbau- bzw. Adsorptionszone
34 - HBAC 2 = Höher belastete Abbauzone
35 - NBAN = Niedriger belastete Abbauzoπe für Nitrifikation
36 - (+N) = Nitrifikation möglich
37 - (NBANB,HBACB) = Bereitschaftsbetrieb möglich
38 - NBAN+C = Niedriger belastete Nachbehandlungszone für
Restdenitrifikation, -Nitrifikation,
-Kohlenstoffabbau
39 - AB S = Absetzbereich
40 - RS C = Hochlast-Rücklaufschlämm, Nitrifikantenarm
41 - RSN = Nitrifikantenreieher Rücklaufschlamm
42 - N KB = Nachklärbecken
Bild 3 zeigt das ausführliche allgemeine Funktionsschaubild nach B.
Die sich wiederholenden Symbole sind nicht mehr erklärt, die Erklärungen sind in Bild 1 und 2 zu finden.
43 - (DN ) = Denitrifikation möglich und nur durchgeführt, wenn Nitrat (N03) im Zulauf.
44 - ABSB10 = Grobentschlammungszone im biologischen Bereich
45 - S = Schlammzuführung im zweiten Hochlastbehandlungsbereich
46 - ABW = Abwasser
47 - RSC1bis3= Rücklaufschlamm aus Bereich 1 bzw. 2 bzw. 3 dto. für RSN 1bis4 48 - ABSZKB = Absetzbereich Zwischenklärbecken
49 - = Mischbereich ( Zusammeπführung der Abwasserströme oder deren Trennung)
50 - DN = Denitrifikation
51 -(NBAN, HBAC) = Fakultative Bereitschaftsbecken
Bild 4 zeigt am Beispiel einer zweistufigen Anlage die verfahrensgemäße Schaltung nach B. mit den Schlammkreisläufen. (Erste Stufe Belebung 62, zweite Stufe Tropfkörper 63). Die Bereiche und Bezeichnungen sind entsprechend Bild 3.
Das Abwasser durchläuft unter Aufteilung 63 die Kaskadenbecken 64 eins, zwei, drei bis Kaskade 6. Dort wird der Abwasserstrom zusammengeführt 65 und in Straße vier geleitet 66.
Von dort gelangt das Abwasser in die Zwischenklärbereiehe D (7 - 8) 67. Danach erfolgt der Restabbau in einem nachgeschalteten Tropfkörper 63, wobei das Abwasser im Zulauf 68 weitgehend nitrifiziert ist.
Von der Nachklärung wird der nitrifikantenreiche Schlamm (RSN4) 69 sowie das Rückfuhrwasser (RFW) 70 in verfahrensgemäßer Weise der Aktivierungszonen zugeleitet. Die gestrichelten Pfeile zeigen an, daß der Weg und Zugabe abhängig ist von deruBetri ebsweise der Becken.
71 = Abwasserfluß 63 - TK = Tropfkörper
72 - N = Nitrifikation
73 - C = Kohlenstoffabbau
74 - ÜSN= überschußschlamm, nitrifikantenreich
75 - ÜSC= Überschußschlamm, nitrifikantenarm, Zuleitung zur
Faulung.
Bild 5 (a - c) zeigt drei beispielhafte Schaltungsarten.
Bild 5a. stellt die einfachste Schaltungsform dar. 52 - Die Belebung wird konstant niedrig belastet auf
Nitrifikation gefahren. Die Aktivierung erfolgt in verfahrensgemäßer Weise über (RFW). 23 53 - Bild 5b zeigt die Funktionen der höher und niedriger belasteten Betriebsweise nach B. mit
Rückfuhrfunktion 23 A. sowie Bereitschaftsbetrieb. 54 - In Bild 5 c ist ein Umrüstungsbeispiel einer Belebung in verfährensgemäßer Weise aufgezeigt. 55 - Das Abwasser der höher belasteten Zone (HBAC) wird hier in einem Zwischenklärbereich (ABS) abgesetzt. 56 - Das Abwasser aus (NBAN). 57 - Wird mit dem abgesetzten Abwasser aus (HBAC) 55 gemischt 58 - und der Nachbehandlungszone 59 - zugeleitet und dort zunächst in verfahrensgemäßer Weise denitrifiziert. 60 - Danach gelangt es über die drei Nachklärbereiehe (NKB1-3) 61 - in den Ablauf 28.
Die Funktion und Ansprüche sind wie in 5b., jedoch mit erhöhter Absetzung nach der HBAC-Zone.56.
Bild 6 zeigt beispielhaft die erhöhte verfahrensgemäße Phosphatrücklösung (PO4).
Dargestellt sind der Aktivierungsbereich (A) 1 sowie angedeutet der Eingangsbereich der biologischen Abbauzone (B).
Es werden getrennte Schlammkreisläufe dargestellt. (RSN 77, RSC 78)
Die Rücklaufschlämme durchlaufen eine erfindungsgemäß im Belebungsbecken abgetrennte Pufferzone (P) 76 und werden danach verfahrensgemäß in die Aktivierungsbereiche geleitet
(ÜSC,P- 77; ÜSN,P- 78, RSC,P- 79, RSN,P- 80).
Die Zuführung erfolgt im Beispiel für USN,P- 78 über das (RÜB, 10 ELPW, 7 SF, 8) unter Zumischung von (RFW). 23
Dort findet Phosphoraufnahme, Hydrolyse und Nitrifikation statt. Zur verstärkten Denitrifikation bzw. zur verbesserten Schlammabsetzung für (ÜSC) 81, kann dem Vorklärbecken ÜSC-Schlamm zugeführt werden 82. Der Abzug erfolgt über den Primärschlamm (PS.P+) 83. 76 - P- =Phosphatrücklösung (phosphatarm)
84 - P+ =Phosphataufnahme (phosphatreich)
85 - BB =Belebungsbecken
78 - USN, P-=überschußschlamm, nitrifikantenreich, phosphatarm
Bild 7 zeigt allgemein den Abbau und Umbauprozess, der durch die Aktivierung der Vorbehandlungszone 1 nach erfindungsgemäßem Verfahren eingeleitet bzw. erheblich und gezielt verstärkt wird.
86 - NORG = Organischer Stickstoff
87 - NH4 = Ammonium
88 - NO2 = Nitrit
89 - NO3 = Nitrat
90 - PO4 = Phosphat
91 - P-Arm = Phosphorarm
92 - O2 = Sauerstoff
93 - N2 = Stickstoff geht in Luft über.
Bild 8 erläutert die Abzugsformen des nitrifikanten- und Sauerstoffreichen Abwasser/Schlammgemisches, wobei das Gemisch bei RFWABL nach dem Absetzvorgang im Ablauf abgezogen wird,
bei RFW0 am Ende des Absetzvorganges im Absetzbecken 24, bei RFWSE im Absetzbecken im Sedimentationsbereich des
Abwassers 25, bei RSN über die Rücklaufschlammleitung 41, bei SS über den Schwimmschlammabzug 16, bei RLW als nicht abgesetztes Abwasser über Abzug aus der
Belebung 22.

Claims

Verfahren zur AbwasserreinigungP a t e n t a n s p r ü c h e
1. Verfahren zur Abwasserreinigung in technischen Abwasserreinigungsanlagen, in denen eine Umwandlung und Ausscheidung von Stickstoff durch biologische Nitrifikation und Denitrifikation erfolgt, wobei das Abwasser mindestens einen aeroben biologischen Bereich durchläuft und mindestens ein Teilstrom nitrifizierend behandelt wird, dadurch gekennzeichnet, daß aus einem nitrifizierenden Bereich ein nitrifikantenreiches und sauerstoffreiches Wasser-Schlamm-Gemisch in mindestens einen Bereich geführt wird, der nicht gezielt nitrifizierend gefahren wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine gezielte biologische Aktivierung durch Rückführung des nitrifikantenreichen und sauerstoffreichen Wasser-Schlamm-Gemischs in einem vom Abwasser früher durchflossenen Bereich erfolgt.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückführung aus dem oberen Sedimentations- oder Ablaufbereich erfolgt.
4. Verfahren zur Abwasserreinigung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückführung, vor dem Einlaufbereich der Anlage erfolgt.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil des Abwassers in einer höher belasteten Zone (HBAC 2) und der andere Teil in einer parallel dazu geschalteten niedriger belasteten, für die Nitrifikation günstigen Zone (NBAN) behandelt wird, aus der das nitrifikantenreiche und sauerstoffreiche Wasser-Schlamm-Gemisch in die höher belastete Zone (HBAC 2) geführt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil des Abwassers in einer höher belasteten Zone (HBAC 2) und der andere Teil in einer parallel dazu geschalteten niedriger belasteten Zone (NBAN) behandelt wird und daß die beiden Abwasserströme anschließend zusammengeführt werden.
7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß aus dem nitrifizierenden Bereich Überschuß- bzw. Rücklaufschlamm abgezogen und dem nicht gezielt nitrifizierend gefahrenen Bereich zugeführt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Abwasser, einer Vorbehandlung in einer Hochlaststufe
(HBAC 1) unterworfen wird, daß ein Teil des Abwassers über eine normale Durchlaufstrecke ohne weitere Behandlung in der Hauptstufe weitergeleitet wird, daß ein anderer Teil des Abwassers in einer niedriger belasteten Zone (NBAN) behandelt wird, und daß die beiden Teile des Abwassers einer gemeinsamen Weiterbehandlung nach Zusammenführung des höher und niedriger belasteten Abwassers in einer nachgeschalteten Zone (NABN+C) unterworfen wird.
9. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Abwasser in der höher belasteten Zone (HBAC 2) unter Bedingungen behandelt wird, die für die Vermehrung der schnell wachsenden Chemoorganotrophen Bakterien günstig sind.
10. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die höher belastete Zone (HBAC 2) und die Hochlaststufe (HBAC 1 ) entweder zur erhöhten Energiegewinnung mit erhöhter Schlammproduktion gefahren oder zur erhöhten Phosphataufnahme mit entsprechend verlängerter Belüftungszeit und höherem Schlammalter gefahren werden.
11. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Denitrifikation am Beginn oder am Ende einer gesonderten Nachbehandlungszone (NBAN+C) erfolgt.
12. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine Schlammtrennung zwischen den höher und den niedriger belasteten Zonen erfolgt, daß der höher belasteten Zone ein Absetzbereich nachgeschaltet wird und daß die Schlammführung der Hochlaststufe (HBAC 1) und der höher belasteten Zone (HBAC 2) getrennt von den niedriger belasteten Zonen (NBAN, NBAN+C) erfolgt.
13. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die gezielte biologische Aktivierung durch Rückführung in einen der folgenden Bereiche erfolgt:
- Zulaufkanal oder -strecke (n)
- Einlaufpumpwerk mit Sammelschacht (ELPW)
- Sand- und Fettfang (SF)
- Regenüberlaufbecken (RÜB)
- Vorklärbecken (VKB)
- Alle Zulaufstrecken, -sammler und Pufferbereiche, -becken bis zur biologischen Hauptstufe.
14. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Zumischung von nitrifikantenreichem Schwimmschlamm aus dem Zwischen- bzw. Nachklärbereich erfolgt.
15. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß eine zusätzliche Zumischung von nitrifikantenreichem Überschußschlamm sowie nicht abgesetztem nitrifikantenreichem Kreislaufwasser zu den
Aktivierungszonen erfolgt.
16. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlämme vor Zumischung zum Rückführungswasser bzw. Zuleitung in die Aktivierungszonen einer Phosphatrücklösung unterzogen werden.
17. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kreislaufwasser direkt ohne Zumischung zum Rückführungswasser in einen für eine zusätzliche Denitrifikation vorgesehenen Aktivierungsbereich geleitet wird.
18. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die den Aktivierungsbereichen zugeleiteten Massen vor ihrer Zuführung in den biologischen Hauptstufen denitrifiziert werden.
19. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der den Aktivierungsbereichen zugeleitete nitrifikantenreiche Schlamm in der Zugabemenge durch die Bedarfsmenge an Nitrifikanten in der biologischen Hauptstufe begrenzt wird.
20. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zugabemenge des nitrifikantenreichen Schlammes in die Aktivierungszonen bei Regenwetter so weit erhöht wird, daß der eingetragene Sauerstoff durch die Aktivierung weitestgehend in den Aktivierungszonen verbraucht wird.
21. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Abzug von Rückführungswasser aus den Klarwasser- und Sedimentationszonen der Absetzbereiche variabel erfolgt, so daß durch erhöhten Abzug aus der Sedimentationszone der Schlammanteil im Rückführungswasser erhöht wird.
22. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zusätzliche Abzug und die Zuführung von nitratreichem Kreislaufwasser nur direkt in einen Aktivierungsbereich erfolgt, der den zur Hydrolyse und Nitrifikation aktivierten Bereichen nachgeschaltet ist.
23. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Aktivierungsbereiche und Fließstrecken für das Rückführungswasser über abstellbare Belüftungssysteme zusätzlich belüftet werden.
24. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine zusätzliche Nachbelüftung des Rückführungswassers im Endbehandlungs- bzw. Abzugsbereich nach dem Absetzvorgang des Abwassers im Nachklärbereich erfolgt.
25. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Aktivierungszonen in folgender Reihenfolge durch Rückführungswasser und nitrifikantenreichen Schlamm sowie Kreislaufwasser aktiviert werden:
a) Aktivierungsbereiche werden zur Phosphatrücklösung unter Zuleitung von phosphatreichem, nitratarmem Schlamm genutzt, wobei keinerlei Zuführung von Sauerstoff erfolgt;
b) nachfolgende Aktivierung von weiteren Aktivierungszonen zur Hydrolyse, Nitrifikation und/oder erhöhten Phosphataufnahme, wobei nitrifikantenreiches und sauerstoffreiches Abwasser-Schlamm-Gemisch und/oder zusätzlich phosphatarmer, nitrifikantenreicher Überschußschlamm zugeführt wird;
c) nach der Nitrifikation erfolgt eine verstärkte Aktivierung einer Aktivierungszone zur erhöhten Denitrifikation durch zusätzliche Zuleitung von nitratreichem Kreislaufwasser.
26. Verfahren nach Ansprüchen 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die höher belastete Zone (HBAC 2) und die niedriger belastete Zone (NBAN) in ihren gewählten Optimalbereichen nach Regeln der Technik gefahren werden und daß weitere Parallelzonen belastungsabhängig in der Weise gefahren werden, daß die bei niedriger Gesamtzulaufbelastung energieminimierend, aber nitrifizierend bzw. intervallweise nitrifizierend und denitrifizierend gefahren werden.
27. Verfahren nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß entsprechend der reduzierten Zulaufbelastung eine niedrigere Sauerstoffzufuhr erfolgt.
28. Verfahren nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß die Sauerstoffversorgung so gefahren wird, daß eine schnelle Aktivierung in dem Sinne möglich ist, daß die Biozönose bei steigender Zulaufbelastung im zusätzlichen Belastungsbereich bleibt und die erforderliche zusätzliche Sauerstoffzufuhr bei Belastungserhöhung nicht größer ist als wenn diese Zone dauernd unter konstanter
Sauerstoffzufuhr gefahren würde.
29. Verfahren nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß die schnelle Aktivierung durch Zuführung externer Biomasse aus anderen Abbauzonen erfolgt.
30. Verfahren nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß bei sinkender Zulaufbelastung die Belastung zunächst auf die Hauptzonen (HBAC 2, NBAN) konzentriert wird und die weiteren Parallelzonen (Bereitschaftszonen) unter minimaler Belastung gefahren und bei steigender Belastung sukzessive hochgefahren werden.
31. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Belastungsverhältnisse in der höher belasteten Zone (HBAC 2) und in der niedriger belasteten Zone (NBAN) intervallweise gewechselt werden.
32. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Abbauzonen als Kaskadenbecken ausgebildet werden.
33. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Hochlastzone (HBAC 1 ) eine Groß- Denitrifikationszone vorgeschaltet und der höher belasteten Zone (HBAC 2) und der niedriger belasteten Zone (NBAN) eine Denitrifikationszone vor- und nachgeschaltet wird.
34. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Hochlastzone (HBAC 1 ) und der höher belasteten Zone (HBAC 2) und/oder der niedriger belasteten Zone (NBAN) jeweils ein Absetzbereich nachgeschaltet wird.
35. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Belüftung für jede einzelne Zone bzw. Kaskade mit einzeln regelbaren bzw. abstellbaren Belüftern erfolgt.
36. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Abbaufunktionen der höher und niedriger belasteten Zonen ohne Denitrifikationsfunktion mittels einer Belebungsanlage oder mit anderen Abbauelementen wie Tropfkörper oder Tauchtropfkörper gegebenenfalls auch in Kombination erfolgt.
37. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine Trennung der Schlammkreisläufe in den biologischen Abbauzonen erfolgt, wobei der in den hoch und höher belasteten Zonen entstehende Überschußschlamm direkt der Faulung zugeleitet wird und der in den niedriger belasteten Zonen entstehende Schlamm nicht der Faulung direkt zugeleitet, sondern weitgehend im System gehalten wird.
38. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine weitere Erhöhung der Phosphatelimination durch Zwischenschaltung von Phosphatrücklösestrecken erfolgt.
39. Verfahren nach Anspruch 38, dadurch gekennzeichnet, daß nitratarmer Rücklaufschlamm bei getrennten Schlammkreisläufen in getrennten anaeroben Rücklösezonen geleitet wird.
40. Verfahren nach Anspruch 38, dadurch gekennzeichnet, daß als Rücklösebereiche gewählt werden:
a) im Rückstau betriebene Kanäle, aufgestaute Sammelbecken, -schächte, -Trichter, nicht aber im Stapelbetrieb gefahrene Absetzbereiche in den biologischen Abbauzonen;
b) nicht benutzte Kanal- bzw. Rohr- oder Fließstrecken;
c) vom Zulaufwasser abgetrennte Vorklärbeckenbereiche bzw. Belebungsbeckenbereiche, die weder mit Abwasserstrom noch mit Primärschlammstrom beaufschlagt werden;
d) Bodenbereiche von Regenüberlaufbecken bzw. Vorklärbecken oder Zulaufkanälen;
e) nicht benutzte Eindicker;
f) Voreindickern, wobei ein erhöhter Abzug von Verdrängungswasser betrieben wird; oder
g) neu errichtete Behältnisse, soweit der gesamte Rücklaufschlamm über diese Puffer geleitet wird und die Bereiche nicht mit Abwasserström oder Primärschlämm beaufschlagt oder gemischt werden.
41. Verfahren nach Anspruch 38, dadurch gekennzeichnet, daß dem Rücklösebereich ein Fällungsteil nachgeschaltet wird.
42. Verfahren nach Anspruch 38, dadurch gekennzeichnet, daß eine zusätzliche Zuführung von Substrat in Form von Faulwasser, Verdrängungswasser, Filtrat oder Zentrat zu dem Rücklösebereich nach Abtrennung des Überschußschlammes erfolgt, der zur Faulung geleitet wird.
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