METHOD AND APPARATUS FOR THE BIOLOGICAL NITRIFICATION OF WASTE WATER

Abstract: 1. A process for the biological nitrification of waste water in a gas-treatment zone, in the presence of activated sludge with nitrifying bacteria and with the supply of air and/or oxygen, wherein the mixture of waste water and activated sludge withdrawn from the gas-treatment zone is divided into nitrified water and sludge in an after-clarification step and the sludge is at least partially returned to the gas-treatment zone and wherein after the gas-treatment zone, the mixture of waste water and activated sludge is first supplied to a zone which is operated under anaerobic conditions, characterised in that the mixture of waste water and activated sludge is retained in the zone operated under anaerobic conditions for a period equal to 15 to 40% of the time of sojourn in the gas-treatment zone.

Description: Verfahren und Vorrichtung zur biolo gischen Nitrifikation von Abwasser Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur biologisc#hen Nitrifikation von Abwasser in einer Begasungszone in Gegenwart von Belebtschlamm mit nitrifizierenden Bakterien und unter Zuführung von Luft und/oder Sauerstoff, bei dem das aus der Begasungszone abgezogene Abwasser-Belebtschlamm-Gemisch in einer Nachklärung zu nitrifiziertem Wasser und Schlamm aufgeteilt und der Schlamm mindestens teilweise in die Begasungszone zurückgeführt wird. In nitrifizierenden Belebungsanlagen werden bekanntlich die im Abwasser vorhandenen organischen Stickstoffverbindungen bei genügender Sauerstoffzufuhr, ausreichender Wassertemperatur und geeigneter Schlammbelastung zunächst in einem Hydrolyseschritt mit Hilfe heterotropher Bakterien in Ammoniak umgesetzt und anschliessend durch im Schlamm vorhandene autotrophe Bakterien zu Nitrit und Nitrat oxidiert. Enthält dann das aus dem Nitrifikationsbecken ablaufende Abwasser-Belebtschlamm-Gemisch eine hohe Konzentration an Nitraten, besteht im nachgeschalteten Nachklärbecken die Gefahr, dass infolge Denitrifikationsvorgängen mit einer Nitratreduktion zu Stickstoff durch aufsteigende Gasblasen eine Schwimmschlammbildung gefördert wird, in deren Folge es im Ablauf zu Schlammabtrieb verbunden mit einer Überschreitung der Ablaufgrenzwerte und einem Verlust an aktiver Biomasse kommen kann. Gegenmassnahmen bestehen bisher darin, eine im Nachklärbecken gebildete Schwimmschlammdecke durch entsprechende Räurneinrichtungen abzuziehen oder durch Aufgasung des dem Nachklärbecken zulaufenden Abwasser-Belebtschlamm-Gemisches mittels Luft oder Sauerstoff die Ausbildung anoxischer Bereiche im Nachklärbecken und damit die Denitrifikationsvorgänge zu unterbinden. Eine mechanische Beseitigung der Schwimmschlammdecke kann in den meisten Fällen aber nur unvollkommen durchgeführt werden. Ebenso ist die Wirkung einer Sauerstoffsättigung nicht immer sicher gegeben, da damit nur dann Denitrifikationsvorgänge in der Nachklärung vermieden werden können,so- lange nicht,bedingt durch verminderten Zulauf ¯die Verweilzeit in der Nachklärung so stark erhöht wird, dass sich als Folge der Sauerstoffzehrung doch anoxische Bedingungen einstellen. Somit können die bekannten Gegenmassnahmen, abgesehen davon,dass sie relativ aufwendig sind, keine befriedigende Lösung im Hinblick auf die Einhaltung vorgegebener Ablaufgrenzwerte darstellen. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens so auszugestalten, dass auf einfache und wirtschaftliche Weise eine Schwimmschlammbildung in der Nachklärung vermieden wird und dadurch eine hohe Nitrifikationsleistung mit guten Ablaufwerten sichergestellt ist. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass das Abwasser-Belebtschlamm-Gemisch zunächst für eine Zeitdauer von 15 bis 40 % der Aufenthaltszeit in der Begasungszone anoxisch behandelt wird. Mit dieser Verfahrensweise, die im Gegensatz zu dem allgemeinen Bestreben besteht, die Nachklärungnkcht mit einem anoxischen Ablauf zu beschicken, wird erreicht, dass die bisher in der Nachklärung ablaufenden Denitrifikationsvorgänge in gezielter Weise in eine nur ein geringes Nutzvolumen aufweisende anoxische Zone vorverlegt werden, wodurch die Schwimmschlammbildung im Nachklärbecken unterbleibt. Dies ist darauf zurückzuführen, dass unmittelbar nach Eintritt anoxischer Betriebsbedingungen Denitrifika tionsvorgänge am leichtesten ablaufen, da dann die höchste Konzentration an leicht abbaubaren organischen Verbindungen, wie z.B. desorbierte Stoffe, Stoffwechselund Autolyseproduktedes Belebtschlamms, vorhanden ist. Dabei werden diese organischen Stoffe in der anoxischen Zone weitgehend durch #itratreduktion,d.h.die Oxidationswirkung des Nitrats,eliminiert und die gebildeten Gase ausgeschieden. Liegt die Aufenthaltsdauer des Abwasser-Belebt- schlamm-Gemisches in der anoischer. Zone in den angegebenen Bereichen, läuft dann im Nachklärbecken nur noch eine lang same Schlammautolyse ab. Auch werden durch die beruhigten Strdmungsverhältnisse die Stoffübergänge so stark herabgesetzt, dass,eine Schwimmschlainmbildung unterbleibt. Um eine sichere Nitratreduktion in der anoxischen Zone zu erhalten, ist es vorteilhaft, das Abwasser-Belebtschlamm-Gemisch während der anoxischen Behandlung langsam umzuwälzen. Dies kann beispielsweise mit Hilfe eines langsam laufenden Rührwerkes erfolgen. Dadurch werden zum einen Nitrat und nitratreduzierender Belebtschlamm in sicherer Weise in Berührung gebracht und zum andexen wird der Gasaustrag intensiviert. Statt dessen ist es ebenso von Vorteil, das Abwasser-Belebtschlamm-Gemisch während der anoxischen Behandlung von unten nach oben durch eine Schlammschicht zu leiten. Durch die damit verbundene Erhöhung der Schlammkonzentration kann das Nutzvolumen der anoxischen Zone auf 15 bis 20 % des Volumens des nitrifizierenden Belebungsbecken weiter vermindert werden. Auf eine sehr weitgehende Schlammrück- haltung muss dabei keine Rücksicht genommen werden, da sich noch das Nachklärbecken anschliesst. Eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens umfasst einen Nitrifikationsreaktor und eine nachgeschaltete Nachkläreinrichtung mit Schlammrückleitung in den Nitrifikationsreaktor. Erfindungsgemäss ist eine solche Vorrichtung dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Nitrifikationsreaktor und Nachkläreinrichtung ein unter anoxischen Bedingungen betriebenes sowie gegebenenfalls eine Umwälzeinrichtung aufweisendes Becken zwischengeschaltet ist und das anoxische Becken ein Volumen von 15 bis 40 % des Volumens des Nitrifikationsreaktors aufweist. Vorteilhafterweise ist dabei das anoxische Becken als Beckenabschnitt im Endbereich des Nitrifikationsreaktors oder als Beckenabschnitt im Einlaufbereich des Nachklärbeckens ausgebildet. Damit ist es nicht erforderlich, für die anoxische Zone ein eigenes neues Becken zu errichten. Voraussetzung im ersten Fall ist allerdings, dass auch in dem auf diese Weise verkleinerten Nitrifikationsbecken die Belastungen gering genug gehalten werden können, um eine ausreichende Nitrifikation zu gewährleisten. Eine weitere vorteilhafte Ausbildung der Vorrichtung besteht darin, dass im anoxischen Becken eine Schlammschicht ausgebildet ist und der Zulauf zum anoxischen Becken im unteren Bereich und der Ablauf vom anoxischen Becken im oberen Bereich angeordnet ist. In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens schematisch dargestellt. Mit 1 ist ein Nitrifikationsbecken einer biologischen Abwasserreinigungsanlage bezeichnet. Das Nitrifikationsbecken 1 ist zur Atmosphäre hin offen ausgebildet und weist einen Abwasserzulauf 2, eine Belüftungseinrichtung 3, wie beispielsweise einen von einem Elektromotor angetriebenen Oberflächenbelüftungskreisel oder ein Unterwasserbelüftungssystem mit Druckluftzuführung und Umwälzeinrichtung, auf. An das Nitrifikationsbecken 1 ist über eine Verbindungsleitung 4 ein Nachklärbecken 8 zur Trennung von nitrifiziertem Abwasser und Schlamm angeschlossen, dem ein Ablauf 9' für gereinigtes Wasser und eine Schlammableitung 10 zugeordnet ist. An die Schlammableitung 10 ist eine Schlammrückleitung 11 zum Nitrifikationsbecken 1 zur Rückführung von nitrifizierenden Bakterien angeschlossen. Anstelle der offenen Ausbildung des Nitrifikationsbeckens ist es selbstverständlich auch möglich, dieses gegen die Atmosphäre abzudecken. In diesem Fall kann dann der Belüftungseinrichtung auch zweckmässigerweise Sauerstoff oder zumindest mit Sauerstoff angereicherte Luft als Oxidationsmittel zugeführt werden. Zur Vermeidung von Schwimmschlammproblemen in dem Nachklärbecken 8 aufgrund von Denitrifikationsvorgängen ist erfindungsgeinäss in der Verbindungsleitung 4 ein anoxisches Becken 5 angeordnet, dessen Nutzvolumen 15 bis 40 % des Volumens des Nitrifikationsbeckens 1 beträgt. Damit können die im Abwasser-Belebtschlamm-Gemisch des Nitrifikationsbeckens 1 enthaltenen organischen Stoffe bereits in dem anoxischen Becken 5 durch Nitratreduktion eliminiert und die dabei entstehenden Gase ausgeschieden werden. Zur Aufrechterhaltungderanoxischen Bedingungen in dem Becken 5 ist dieses vorzugsweise gegen die Atmosphäre geschlossen ausgebildet. Eine langsam laufende Umwälzeinrichtung 6 unterstützt den Vorgang der Nitratreduktion durch intensives Inberührungbringen der organischen Stoffe mit Nitratbakterien sowie den Gasaustrag. Abgas wird über eine Abgasleitung 7 abgezogen. Durch die Grösse des anoxischen Beckens 5 ist dabei die Aufenthaltszeit des Abwasser-Belebtschlamm-Gemisches im anoxischen Becken 5 so gewählt, dass in der nachgeschalteten Nachklärung 8 nur noch eine langsame Schlammautolyse stattfindet. Um die Errichtung eines zusätzlichen Beckens vermeiden zu können, ist es erfindungsgemäss ebenso möglich, im Endbereich des Nitrifikationsbeckens oder im Einlaufbereich des Nachklärbeckens einen Beckenabschnitt unter anoxischen Bedingungen zu betreiben. Ist das Nachklärbecken als Rundklärbecken ausgebildet, kann dabei konzentrisch um das Einlaufbauwerk ein Ringraum als anoxisches Becken abgeteilt sein.

Claims: Patentansprüche 1. Verfahren,zur biologischen Nitrifikation von Abwasser in einer Begasungszone in Gegenwart von Belebtschlamm mit nitrifizierenden Bakterien und unter Zuführung von Luft und/oder Sauerstoff, bei dem das aus der Bega sungszone abgezogene Abwasser-Belebtschlamm-Gemisch in einer Nachklärung zu nitrifiziertem Wasser und Schlamm aufgeteilt und der Schlamm mindestens teil weise in die Begasungszone zurückgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Abwasser-Belebtschlamm-Gemisch zunächst für eine Zeitdauer von 15 bis 40 % der Aufent haltszeit in der Begasungszone anoxisch behandelt wird. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Abwasser-Belebtschlamm-Gemisch während der anoxi schen Behandlung langsam umgewälzt wird. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Abwasser-Belebtschlamm-Gemisch während der anoxi schen Behandlung von unten nach oben durch eine Schlammschicht geleitet wird. 4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3 mit einem Nitrifikationsreaktor und einer nachgeschalteten Nachkläreinrichtung mit Schlammrückleitung in den Nitrifikationsreaktor, da durch gekennzeichnet, dass zwischen Nitriifikationsreak tor (1) und Nachkläreinrichtung (8) ein unter anoxischen Bedingungen betriebenes sowie gegebenenfalls eine Umwälz einrichtung (6) aufweisendes Becken (5) zwischengeschal tet ist und das anoxische Becken (5) ein Volumen von 15 bis 40% des Volumens des Nitrifikationsreaktors (1) aufweist. 5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das anoxische Becken (5) als Beckenabschnitt im Endbereich des Nitrifikationsreaktors (1) ausgebildet ist. 6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das anoxische Becken (5) als Beckenabschnitt im Einlaufbereich des Nachklärbeckens (8) ausgebildet ist. 7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass im anoxischen Becken (5) eine Schlammschicht ausgebildet ist und der Zulauf zum anoxischen Becken (5) im unteren Bereich und der Ab lauf vom anoxischen Becken (5) im oberen Bereich an geordnet ist.

Inventors: FRYDMAN, ALLEN, MORPER, MANFRED, DR. RER. NAT., REIMANN, HANS, DR. RER. NAT.
Applicants: LINDE AKTIENGESELLSCHAFT
Application year: 1983
Main classification: C02F3
IPC codes: C02F3