WO2001083382A1 - Verfahren zur biologischen aeroben behandlung und reduzierung von überschussschlämmen - Google Patents

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WO2001083382A1
WO2001083382A1 PCT/DE2001/001692 DE0101692W WO0183382A1 WO 2001083382 A1 WO2001083382 A1 WO 2001083382A1 DE 0101692 W DE0101692 W DE 0101692W WO 0183382 A1 WO0183382 A1 WO 0183382A1
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ozone
stage
excess sludge
activation stage
activation
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Ortwin Leitzke
Stefan Bidinger
Bernd Dzedzig
Markus Geiger
Frank Heckmann
Heinz HÖLTER
Bernd Rauch
Stefan Wohlfeil
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Philaqua Aufbereitungstechnik Gmbh
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    • Y02W10/10—Biological treatment of water, waste water, or sewage

Definitions

  • the invention relates to a method for the biological aerobic treatment and reduction of excess sludge in sewage treatment plants with an activation stage and a secondary clarification stage, in which at least a part of the excess sludge of the activation stage is digested by reaction with ozone and then treated again aerobically.
  • the invention is therefore based on the object of further developing a method of the type mentioned in such a way that it no longer has the disadvantages of the prior art and, overall, is technically simpler and thus also more cost-effective to present.
  • This object is achieved according to the invention in that the digestion of the excess sludge by reaction with ozone is carried out at least partially within the activation stage simultaneously with the aerobic treatment of the waste water.
  • the ozone introduced directly into the activation stage in small amounts is immediately in the Liquid absorbs and attacks the mud flakes and the cell walls of the microorganisms.
  • Cell disintegration with ozone in turn releases cell sap, which can now be biodegraded by reaction with oxygen - by appropriately dosing the amount of ozone, a balance can be established in the activated sludge between the growth and death of microorganisms in the activated sludge.
  • the process according to the invention thus leads to a substantial reduction in the excess sludge quantities obtained in the activation stages of sewage treatment plants.
  • Aeration level required ozone can be in both separate Pipe systems as well as together with the trickle agent flows required anyway for the operation of the activation stage. According to a further feature of the method according to the invention, it is readily possible to feed the ozone to the activation stage in a mixture with the oxygen required for the aerobic treatment of the waste water or with an oxygen-enriched gas. In the case of smaller plants in particular, this procedure can prove to be advantageous.
  • a further possibility for supplying ozone consists in admixing the ozone to a substream of activated sludge to be circulated, which is necessary for the operation of the activation stage due to its still existing bioactivity.
  • the activated sludge to be circulated can be taken from both the aeration stage and the secondary clarification stage.
  • the amount of ozone to be introduced into the activation stage is initially mixed with clear water, preferably with a partial stream of the pure water leaving the secondary treatment stage, and the resulting mixture of clear water and absorbed ozone is introduced into the activation stage ,
  • the supply of ozone can be optimally adjusted regardless of the resource flows required anyway. Due to the previous absorption of the ozone by the clear water, a particularly uniform entry can also be achieved without Peak ozone concentrations that could lead to a selective disruption of the biological conditions within the activated sludge tank.
  • an optimal weight between growth and death of microorganisms in activated sludge can be set if the amount of excess sludge returned in mixture with ozone approximately corresponds to the amount of sludge that would also arise in the activation stage without ozone treatment.
  • ozone can also be introduced into the activation stage only in a mixture with excess sludge from the activation stage or the secondary clarification stage.
  • a particularly good distribution of the ozone in the excess sludge can be achieved if the ozone is released into it under pressure and is evenly distributed in the process. Due to the high reaction rate for the disintegration of excess sludge caused by the good distribution, it can even be achieved in this way that almost the entire amount of sludge within the pipe system is already digested, so that only the ozone-carrying oxygen is introduced into the aeration tank and there for the aerobic reactions is available.
  • the ozone required can be pressurized particularly economically, i.e. without mechanical, energetically very intensive gas compression, if ozone is drawn in and pressurized in an injection pump in a fresh water circuit, and undissolved ozone is separated off in a waste and desorption container and this gas is then expanded into the excess sludge stream.
  • the liquid saturated with ozone in the waste and desorption container Phase can at least partially also be used to introduce ozone into the activation stage.
  • the activation stage consists of a denitrification stage and a downstream nitrification stage
  • the sludge digestion in the activated sludge tank or in the ozone feed lines can be further accelerated or optimized by increasing the temperature, for example above 25 ° C, and by applying mechanical force fields, for example ultrasonic fields, by means of comminution of sludge flakes and so that an increase in the free reaction surfaces available for the digestion reactions can be achieved.
  • the method according to the invention is primarily intended for the treatment of excess sludges which occur in sewage treatment plants in the biological purification of waste water.
  • FIGS. 1 and 2 Further explanations of the method according to the invention can be found in the exemplary embodiments shown schematically in FIGS. 1 and 2.
  • the wastewater 1 to be clarified runs over a sand trap 2 into a denitrification stage 4 of the aeration, where, for example, an agitator 5 ensures thorough mixing. From there it comes into the nitrification stage 6 of the activation, which is supplied with oxygen-containing gas via an aerator device 7.
  • a water-sludge stream is fed with a pump 8 from the nitrification stage to the denitrification stage.
  • a pump 9 draws in clear water from the outlet 14 of the secondary clarification stage 11 and ozone-containing gas 10, which was produced separately by silent electrical discharge from oxygen-containing gas in an ozone generation apparatus, and additionally in this suction side of the pump 9 doses part of the excess sludge 16 from the lower part of the sedimentation from the secondary clarification stage 11 with the pump 15.
  • the pump 9 then pushes the mixture of water, activated sludge and gas into the nitrification basin, the ozone being immediately absorbed in the liquid and attacking the sludge flakes and the cell walls of the microorganisms and making them available for the biological process, so that an oxygen-containing gas What remains is what gets into the aerobic revitalization with the released cell juice and the liquid still containing solids and. there is taken up as food by the undamaged bacteria.
  • the wastewater flow passing through the plant which is cleaned in the process, but can still contain turbid substances, is used in secondary clarification stage 11, e.g. by sedimentation of the solids, which show better settling behavior due to the ozonization, before it runs off into the receiving water or into a downstream chemical phosphate precipitation 14.
  • the run-off values for the COD can be kept below the limit of 75 g / m.
  • the wastewater to be clarified runs through a sand trap 2 into a denitrification stage 4 of the aeration, where, for example, an agitator 5 ensures thorough mixing. From there it comes into the nitrification stage 6 of the activation, which is supplied with oxygen-containing gas via an aerator device 7.
  • a water-sludge stream is fed with a pump 8 from the nitrification stage to the denitrification stage.
  • the pump with the injector 9 draws clear water from the outlet of the waste and desorption container 15 and ozone-containing gas 10, which was produced separately by silent electrical discharge from oxygen-containing gas in an ozone generator and pressurizes the physical mixture of water, oxygen and ozone , preferably to 6 bar absolute and transports it into the inner cylinder of the desorption and desorption tank 15, where the undissolved gas separates from the dissolved and from the water, rises, collects in the head of the tank 15 and, via the regulation 18, the excess sludge the pump 16 is metered.
  • the water that was used to transport and compress the gas also rises in the inner cylinder, falls over the edge of the cylinder and is sucked in by the booster pump 9 in a controlled manner via the level control (LIC, 17).
  • the amount of clear water determined for the transport and compression of the gases oxygen unc depends on the total gas volume. At a water temperature of 20 ° C and one required water gas mixture pressure of 6 bar absolute, the ratio of the volumes of water and gas is preferably 0.6
  • the pressurized and compressed oxygen-ozone gas mixture is then metered into the excess sludge from the sedimentation area of the secondary clarification stage 11 upstream of the excess sludge feed pump 16.
  • the ozonation is offered as much excess sludge by a suction pump 16 as would theoretically arise in biology without ozonation.
  • the pump 16 preferably then presses the mixture of water, excess sludge and gas into the nitrification basin 6 at a pressure of 6 bar absolute, the ozone being immediately absorbed in the liquid and attacking the sludge flakes and the cell walls of the microorganisms and for the biological process makes available, so that an oxygen-containing gas remains, which gets into the aerobic revitalization with the released cell juice and the liquid still containing solids.
  • the wastewater flow passing through the plant which is cleaned, but can still contain turbidities, is cleaned in secondary clarification stage 11, e.g. by sedimentation of the solids, which show better settling behavior due to ozonization, before it flows into the receiving water or into a downstream chemical phosphate precipitation expires at 14.
  • Most of the excess sludge 13 from the secondary clarification stage 11 is returned to the denitrification stage 4 via the return line 12, another small portion is metered into the ozonation by means of the pump 16 and the rest is disposed of via a discharge 13.1 from the secondary clarification stage.

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Abstract

Bei einem Verfahren zur biologischen aeroben Behandlung und Reduzierung von Überschussschlämmen in Abwasserkläranlagen mit einer Belebungsstufe und einer Nachklärsstufe, bei dem zumindest ein Teil des Überschussschlammes der Belebungsstufe durch Reaktion mit Ozon aufgeschlossen und dann erneut aerob behandelt wird, wird vorgeschlagen, den Aufschluss des Überschussschlammes durch Reaktion mit Ozon zumindest teilweise innerhalb der Belebungsstufe gleichzeitig mit der aeroben Behandlung des Abwassers durchzuführen.

Description

Verfahren zur biologischen aeroben Behandlung und Reduzierung von Überschussschlämmen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur biologischen aeroben Behandlung und Reduzierung von Überschussschlämmen in Abwasserkläranlagen mit einer Belebungsstufe und einer Nachklärstufe, bei dem zumindest ein Teil des Überschussschlammes der Belebungsstufe durch Reaktion mit Ozon aufgeschlossen und dann erneut aerob behandelt wird.
Aus der EP0887 314 A2 ist ein Verfahren der eingangs genannten Art bekannt geworden, bei dem die Ozonbehandlung des Überschussschlammes außerhalb der Belebungsstufe erfolgt. Beispielsweise wird gemäß dem Ausfuhrungsbeispiel in Figur 10 der genannten Druckschrift ein Teil des mit Mikroorganismen und Schlamm beladenen Abwassers einer belebten Stufe 1 über eine Leitung 6 abgezogen, in einem Kessel 4 einer Ozonbehandlung unterzogen und dann über eine Leitung 9 erneut in die Stufe 1 zurückgeführt. Das in der Ozonierungstufe 4 benötigte Ozon wird über eine Leitung 8 zugeführt. Nichtverbrauchte Überschussmengen an Ozon werden über eine Leitung 7 am Kopf des Kessels abgezogen. Da die Ozonbehandlung und Überschussschlanimreduzierung, bei dem bekannten Verfahren in einem gesonderten Reaktor außerhalb der Belebungsstufe durchgeführt wird, ergibt sich ein erheblicher apparativer Aufwand, der zu einer nicht unerheblichen Kostensteigerung für den Betrieb der Abwasseranlage führt. Auch der Verbrauch des Betriebsmittels Ozon ist bei dem bekannten Verfahren relativ hoch, da im Reaktor 4 zur Erreichung vernünftiger Wirkungsgrade mit hohen Ozonüberschussmengen gearbeitet werden muss, so dass ein Teil des Ozons zusammen mit dem mitgeführtem Sauerstoff ständig über die Leitung 7 verloren geht; Hinzu kommt selbstverständlich noch eine entsprechende Abgasaufbereitung mit weiteren Kosten für den Betrieb der Abwasserkläranlage.
Der Erfindung liegt demnach die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln, dass es die Nachteile des Standes der Technik nicht mehr aufweist und sich insgesamt technisch einfacher und damit auch kostengünstiger darstellen lässt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Aufschluss des Überschussschlammes durch Reaktion mit Ozon zumindest teilweise innerhalb der Belebungsstufe gleichzeitig mit der aeroben Behandlung des Abwassers durchgeführt wird.
Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren wird das direkt in die Belebungsstufe in geringen Mengen eingebrachte Ozon sofort in der Flüssigkeit absorbiert und greift darin die Schlammflocken und die Zellwände der Mikroorganismen an. Durch den Zellaufschluss mit Ozon wird wiederum Zellsaft freigesetzt, der nunmehr biologisch durch Reaktion mit Sauerstoff abgebaut werden kann- Durch entsprechenden Dosierung der Ozonmenge lässt sich dabei in der Belebungsstufe ein Gleichgewicht in belebtem Schlamm zwischen Wachsen und Absterben von Mikroorganismen ohne weiteres einstellen.
Insgesamt führt das erfindungsgemäße Verfahren somit zu einer wesentlichen Erniedrigung der in Belebungsstufen von Kläranlagen anfallendem Überschussschlammmengen. Der bisher erforderliche Aufwand zur Entwässerung, Pressung und Entsorgung des Überschussschlammes, einschließlich der Stabilisierung in Faultürmen und anoxischen Bedingungen, reduziert sich somit erheblich.
Da der Aufschluss des Überschussschlammes praktisch in situ in der Belebungsstufe erfolgt, sind der apparative Aufwand sowie die Betriebskosten für das erfindungsgemäße Verfahren relativ gering. Zudem ergibt sich ein weitere erheblicher Vorteil dadurch, dass der gesamte Sauerstoff, der als Trägergas mit dem Ozon eingeleitet wird, nunmehr direkt für die aerobe Behandlung in der Belebungsstufe genutzt werden kann.
Das für den Aufschluss des Überschussschlammes, in _der- .
Belebungsstufe benötigte Ozon kann sowohl in separaten Leitungssystemen als auch zusammen mit sowieso für den Betrieb der Belebungsstufe benötigten Betriehsmittelstrόmen-zugefuhrt -werden. So ist es nach einem weiteren Merkmal des erfindungsgemäßen Verfahren ohne weiteres möglich, das Ozon in Mischung mit dem für die aerobe Behandlung des Abwassers benötigten Sauerstoff bzw. einem mit Sauerstoff angereicherten Gas der Belebungsstufe zuzuführen. Insbesondere bei kleineren Anlagen kann sich dies Verfahrensführung durchaus als vorteilhaft erweisen.
Eine weitere Zuführmöglichkeit für Ozon besteht in der Zumischung des Ozons zu einem umzuwälzenden Teilstroms an Belebschlamm, welcher aufgrund seiner noch vorhandenen Bioaktivität für den Betrieb der Belebungsstufe erforderlich ist. Der umzuwälzende Belebtschlamm kann sowohl der Belebungsstufe als auch der Nächklärstufe entnommen werden.
Besonders vorteilhaft erweist es sich, wenn nach einem weiteren Merkmal des erfindungsgemäßen Verfahrens die in die Belebungsstufe einzuführende Ozonmenge zunächst mit Klarwasser,- vorzugsweise mit einem Teilstrom des die Nächklärstufe verlassenden Reinwassers, vermischt und die entstehende Mischung aus Klarwasser und absorbierten Ozon in die Belebungsstufe eingeführt wird. Auf diese Weise lässt sich die Zuführung von Ozon unabhängig von den sowieso benötigten Betriebsmittelströmen optimal einstellen. Durch die vorherige Absorption des Ozons durch das Klarwasser lässt sich zudem ein besonders gleichmäßiger Eintrag erreichen, ohne Ozonspitzenkonzentrationen, die innerhalb des Belebungsbeckens zu einer punktuellen Störung der biologischen Verhältnisse fuhren könnten.
Falls, wie nach einem weiteren Merkmal vorgeschlagen, der Mischung aus Ozon und Klarwasser zusätzlich noch eine bestimmte Menge an Überschussschlamm aus der Belebungsstufe oder der Nächklärstufe zugesetzt wird, ergibt sich als zusätzlicher Vorteil, dass durch Reaktion mit Ozon Überschussschlamm nicht erst in der Belebungsstufe, sondern bereits im Rohrleitungssystem für die Mischung aus Wasser, Ozon und Überschussschlamm aufgeschlossen wird. Nach einem weiteren Merkmal des erfindungsgemäßen Verfahren lässt sich ein optimales Gewicht zwischen Wachsen und Absterben von Mikroorganismen in belebtem Schlamm dann einstellen, wenn die Menge des in Mischung mit Ozon rückgeführten Überschussschlammes in etwa der Schlammmenge entspricht, die ohne Ozonbehandlung zusätzlich in der Belebungsstufe entstehen würde.
Es hat sich gezeigt, dass ein optimaler Wirkungsgrad dann erreicht werden kann, wenn die zusammen mit Überschussschlamm in die Belebungsstufe eingeführte Ozonmenge zwischen 100 und 250 mg pro kg Trockensubstanz (TS) des Überschussschlammes beträgt. Bezogen auf die mögliche Überschussschlammmenge pro Tag, handelt es sich hierbei um eine sehr geringe unterstöchiometrische Menge an Ozon, die mit dem aufzuschließendem Überschussschlamm in Kontakt gebracht wird. Es wird nur ein Teil der Zellwände der Mikroorganismen im Schlamm angegriffen, so dass keine Gefahr besteht, das biologische Leben im Biobecken total zu schädigen. Vielmehr bleibt es durch Zuwachs und Schädigen in etwa im Gleichgewicht.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung kann Ozon auch lediglich in Mischung mit Überschussschlamm aus der Belebungsstufe oder der Nächklärstufe in die Belebungsstufe eingeleitet werden. In diesem Falle lässt sich ein besonders gute Verteilung des Ozons im Uberschussschlamm dann erreichen, wenn das Ozon unter Druck in diesen entspannt und dabei gleichmäßig verteilt wird. Aufgrund der durch die gute Verteilung bewirkten hohen Reaktionsgeschwindigkeit zum Aufschluss von Überschussschlamm kann auf diese Wiese sogar erreicht werden, dass bereits nahezu die gesamt Schlammmenge innerhalb des Leitungssystems aufgeschlossen wird, so dass in das Belebungsbecken selbst lediglich der ozontragende Sauerstoff eingeleitet und dort für die aeroben Reaktionen zur Verfügung steht. Dabei kann das benötigte Ozon nach einem weiteren Merkmal besonders wirtschaftlich, dass heißt ohne mechanische, energetisch sehr intensive Gaskompression auf Druck gebracht werden, wenn in einem Frischwasserkreislauf Ozon mit einer Injektionspumpe angesaugt und auf Druck gebracht, nicht gelöstes Ozon in einem Ab- und Desorptionsbehälter abgetrennt und dieses Gas dann in den Überschussschlammstrom entspannt wird. Die im Ab- und Desorbtionsbehälter anfallende mit Ozon gesättigte flüssige Phase kann zumindest teilweise ebenfalls zum Eintrag von Ozon in die Belebungsstufe herangezogen werden.
Falls wie nach einem weiteren Merkmal vorgesehen, in dem Frischwasserkreislauf neben Wasser und Ozon noch eine bestimmte Menge Uberschussschlamm aus der Nachklär- bzw. Belebungsstufe zugegeben wird, entsteht bereits in einem der Belebungsstufe vorgeschalteten System die Möglichkeit Überschussschlamm aufzuschließen.
Bei Abwasserkläranlagen, bei denen sich die Belebungsstufe aus einer Denitrifikationstufe und einer nachgeschalteten Nitrifikationsstufe zusammensetzt, erweist es sich als zweckmäßig, das Ozon zum Aufschluss von Überschussschlamm entsprechend den bereits erläuterten Verfahrensvarianten in die Nitrifikationsstufe einzuleiten.
Nach weitern Ausfuhrungsmerkmalen des erfindungsgemäßen Verfahrens kann der Schlammaufschluss im Belebungsbecken oder in den Ozonzuleitungen weiter beschleunigt bzw. optimiert werden durch Erhöhung der Temperatur, beispielsweise über 25°C, sowie durch das Anlegen von mechanischen Kraftfeldern, z.B. Ultraschallfeldern, durch die eine Zerkleinerung von Schlammflocken und damit eine Vergrößerung der für die Aufschlussreaktionen zur Verfügung stehenden freien Reaktionsoberflächen erreicht werden kann. Das erfindungsgemäße Verfahren ist in erster Linie vorgesehen zur Behandlung von Überschussschlämmen, die in Kläranlagen bei der biologischen Reinigung von Abwässern anfallen.
Es hat sich jedoch gezeigt, dass das Verfahren mit ähnlichen Erfolgen auch zur Behandlung anderer organischer Bestandteile enthaltene Ausgangsströme anwendbar ist. Insbesondere trifft dies auf die Behandlung, d. h. den Abbau, von fermentiertem Faulschlamm zu.
Weitere Erläuterungen zu dem erfindungsgemäßen Verfahren sind dem in den Figuren 1 und 2 schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen zu entnehmen.
Gemäß Figur 1 läuft das zu klärende Abwasser 1 über einen Sandfang 2 in eine Denitrifikationstufe 4 der Belebung, wo z.B. ein Rührwerk 5 für eine Durchmischung sorgt. Von dort kommt es in die Nitrifikationsstufe 6 der Belebung, die über eine Belüftervorrichtung 7 mit sauerstoffhaltigem Gas versorgt wird. Zur Denitrifikation der Nitrates (N03) wird ein Wasser-Schlamm- Strom mit einer Pumpe 8 von der Nitrifikationstufe in die Denitrifikationstufe geführt.
Eine Pumpe 9 saugt Klarwasser aus dem Ablauf 14 der Nächklärstufe 11 und ozonhaltiges Gas 10, was separat durch stille elektrische Entladung aus sauerstoffhaltigem Gas in einem Ozonerzeugungsapparat produziert wurde, an und zusätzlich wird in diese Ansaugseite der Pumpe 9 ein Teil des Überschussschlammes 16 aus dem unteren Teil der Sedimentation von der Nächklärstufe 11 mit der Pumpe 15 dosiert.
Die Pumpe 9 drückt dann das Gemisch aus Wasser, belebtem Schlamm und Gas in das Nitrifikationsbecken, wobei das Ozon sofort in der Flüssigkeit absorbiert wird und darin die Schlammflocken und die Zellwände der Mikroorganismen angreift und für den biologischen Prozess verfügbar macht, so dass ein sauerstoffhaltiges Gas übrig bleibt, was mit dem frei gewordenen Zellsaft und der noch Feststoff enthaltenden Flüssigkeit in die aerobe Belebung gelangt und. dort als Futter von den nicht geschädigten Bakterien aufgenommen wird.
Der die Anlage durchlaufende Abwasserstrom, der dabei zwar eine Reinigung erfährt, aber noch Trübstoffe enthalten kann, wird in der Nächklärstufe 11, z.B. durch Sedimentation der Feststoffe, die durch die Ozonung ein besseres Absetzverhalten zeigen, nachgereinigt, bevor er in den Vorfluter oder in eine nachgeschaltete chemische Phosphatfällung 14 abläuft.
Vom Überschussschlamm 13 aus der Nächklärstufe 11 wird der größte Teil über die Rücklaufleitung 12 in die Denitrifikationstufe 4 zurückgeleitet, ein anderer kleiner Anteil 16 mit der Pumpe 15 der Ozonung zudosiert und der Rest über einen Abzug 13 aus der Nächklärstufe entsorgt.
Durch das beschriebene Verfahren können die Ablaufwerte für den CSB unter dem Grenzwert von 75g/m gehalten werden. Gemäß Figur 2 läuft ebenso wie bei Figur 1 das zulaufende zu klärende Abwasser über einen Sandfang 2 in eine Denitrifikationstufe 4 der Belebung, wo z.B. ein Rührwerk 5 für eine Durchmischung sorgt. Von dort kommt es in die Nitrifikationsstufe 6 der Belebung, die über eine Belüftervorrichtung 7 mit sauerstoffhaltigem Gas versorgt wird.
Zur Denitrifikation der Nitrates (N03) wird ein Wasser-Schlamm- Strom mit einer Pumpe 8 von der Nitriflkationstufe in die Denitrifikationstufe geführt.
Die Pumpe mit dem Injektor 9 saugt Klarwasser aus dem Ablauf des Ab- und Desorptionsbehälters 15 und ozonhaltiges Gas 10, was separat durch stille elektrische Entladung aus sauerstoffhaltigem Gas in einem Ozonerzeugungsapparat produziert wurde an und bringt das physikalische Gemisch aus Wasser, Sauerstoff und Ozon auf Druck, vorzugsweise auf 6 bar absolut und transportiert es in den inneren Zylinder des Ab- und Desorptiopnsbehälters 15, wo sich das nicht gelöste Gas vom gelösten und vom Wasser trennt, aufsteigt, sich im Kopf des Behälters 15 sammelt und über die Regelung 18 dem Überschussschlamm vor der Pumpe 16 zudosiert wird. Das Wasser, das zum Transport und Verdichten des Gases benutzt wurde, steigt ebenfalls im inneren Zylinder auf, fallt über die Zylinderkante und wird über die Füllstandsregelung (LIC, 17) kontrolliert von der Druckerhöhungspumpe 9 angesaugt. Die zum Transport und zum Verdichten der Gase Sauerstoff unc bestimmte Klarwassermenge richtet sich nach dem gesamten Gasvolumen. Bei einer Wassertemperatur von 20 °C und einem geforderten Wassergasgemischdruck von 6 bar absolut beträgt das Verhältnis der Volumina von Wasser und Gas vorzugsweise 0,6.
Das auf Druck gebrachte und komprimierte Sauerstoff-Ozon- Gasgemisch wird dann dem Überschussschlamm aus dem Sedimentationsbereich der Nächklärstufe 11 vor der Überschussschlammförderpumpe 16 zudosiert. Der Ozonung wird soviel Überschussschlamm durch eine ansaugende Pumpe 16 angeboten, wie theoretisch ohne Ozonung in der Biologie entstehen würde.
Die Pumpe 16 drückt vorzugsweise mit einem Druck von 6 bar absolut dann das Gemisch aus Wasser, Überschussschlamm und Gas in das Nitrifikationsbecken 6, wobei das Ozon sofort in der Flüssigkeit absorbiert wird und darin die Schlammflocken und die Zellwände der Mikroorganismen angreift und fü deα biologischen Prozess verfügbar macht, so dass ein sauerstoffhaltiges Gas übrig bleibt, was mit dem frei gewordenen Zellsaft und der noch Feststoff enthaltenen Flüssigkeit in die aerobe Belebung gelangt.
Der die Anlage durchlaufende Abwasserstrom, der dabei zwar eine Reinigung erfahrt, aber noch Trübstoffe enthalten kann, wird in der Nächklärstufe 11, z.B. durch Sedimentation der Feststoffe, die durch die Ozonung ein besseres Absetzverhalten zeigen, nachgereinigt, bevor er in den Vorfluter oder in eine nachgeschaltete chemische Phosphatfallung bei 14 abläuft. Vom Überschussschlamm 13 aus der Nächklärstufe 11 wird der größte Teil über die Rücklaufleitung 12 in die Denitrifikationsstufe 4 zurückgeleitet, ein anderer kleiner Anteil mit der Pumpe 16 der Ozonung zudosiert und der Rest über einen Abzug 13.1 aus der Nächklärstufe entsorgt.

Claims

P
1. Verfahren zur biologischen aeroben Behandlung und Reduzierung von Überschussschlämmen in Abwasserkläranlagen mit einer Belebungsstufe und einer Nächklärstufe, bei dem zumindest ein Teil des Überschussschlammes der Belebungsstufe durch Reaktion mit Ozon aufgeschlossen und dann erneut aerob behandelt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufschluss des Überschussschlammes durch Reaktion mit Ozon zumindest teilweise innerhalb der Belebungsstufe gleichzeitig mit der aeroben Behandlung des Abwassers durchgeführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Ozon in Mischung mit dem für die aerobe Behandlung benötigten Sauerstoff bzw. einem mit Sauerstoff angereichertem Gas der Belebungsstufe zugeführt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Ozon einem die Belebung umwälzenden Nebenstrom an Überschussschlamm zugemischt und mit diesem in die Belebungsstufe eingetragen wird.
. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die . der Belebungsstufe zuzuführende Ozonmenge mit Klarwasser vermischt und die entstehende Mischung aus Klarwasser und absorbierten Ozon in die Belebungssrufe eingeführt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass dem Klarwasser vor oder nach der Ozonzumischung zusätzlich Überschussschlamm aus der Nächklärstufe zugeführt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass dem Klarwasser vor oder nach der Ozonmischung Überschussschlamm aus der Belebungsstufe zugeführt wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass als Klarwasser ein Teilstrom des die Nächklärstufe verlassenden Reinwassers verwendet wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass Ozon unter erhöhtem Druck in einen in die Belebungsstufe zurückzuführenden Überschussschlamm- Teilstrom aus der Nächklärstufe oder der Belebungsstufe entspannt wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Klarwasserkreislauf Ozon mittels einer Injektorpumpe angesaugt und auf Druck gebracht, nicht gelöstes Ozon in einem Ab- und Desorptionsbehälter aufgefangen und dann in eineϊu - Überschussschlamm-Teilstrom-eingeleitet ird.
10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein Teil des ozonhaltigen Klarwassers aus dem Ab- und Desorptionsbehälter ebenfalls in die Belebungsstufe eingeleitet wird.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass in den Klarwasserkreislauf vor oder nach der Ozoπzugabe zusätzlich ein Überschussschlammteilstrom aus der Belebungsstufe oder der Nächklärstufe -eingeführt- wird..
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-11, dadurch gekennzeichnet, dass die Menge des in Mischung mit Ozon rückgefülirten Überschussschlammes in -etwas der. Schlammmenge entspricht, die ohne Ozonbehandlung zusätzlich in der Belebungsstufe entstehen würde.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-12, dadurch gekennzeichnet, dass die zusammen mit Überschussschlamm eingeführte Ozonmenge zwischen 100 und 250 mg pro kg Trockensubstanz (TS) des Überschussschlammes beträgt.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-13, dadurch gekennzeichnet, dass die Belebungsstufe aus einer Denitrifikationstufe und einer nachgeschalteten Nitiflkationstufe besteht und dass das Ozon in die Nitrifikationstufe geleitet wird.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-14, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufschluss von Überschussschlamm durch Reaktion mit Ozon bei erhöhter Temperatur, vorzugsweise oberhalb 25°C, durchgeführt wird.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-15, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufschluss von Überschussschlamm durch Reaktion mit Ozon im Ultraschallfeld durchgeführt wird.
17. Anwendung des Verfahrens nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 16 zur Behandlung von fermentiertem Faulschlamm.
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