PROCESS AND APPARATUS FOR THE BIOLOGICAL PURIFICATION OF WASTE WATER

Abstract: 1. Apparatus for the biological purification of waste water, comprising a reactor having a supply line for the waste water to be treated, a discharge line for treated waste water, a sludge supply line and at least one aerating device and wherein the bio-mass settles on a carrier material, characterized in that the aerating device (2, 14) is assigned means (3, 16) for restraining carrier material, a section of the reactor (10) is separated to form a zone free from carrier material by the means (16) for restraining carrier material, and the volume of the zone (17) which is free from carrier material, is 10 to 20 % of the total volume of the reactor (10).

Description: Verfahren und Vorrichtung zur bio logischen Reinigung von Abwasser Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur biologischen Reinigung von Abwasser, bei dem das Abwasser in einem Reaktor in Gegenwart von Biomasse mit Luft und/oder Sauerstoff begast wird und bei dem die Biomasse auf einem Trägermaterial angesiedelt wird. Beim herkömmlichen Belebtschlammverfahren wird das zu behandelnde Abwasser in einem als Belebungsbecken ausgebildeten Reaktor mit Belebtschlamm unter gleichzeitiger Zuführung von Sauerstoff vermischt. Durch die Tätigkeit der in dem Belebtschlamm enthaltenen aeoroben Mikroorganismen werden die in gelöster oder kolloidaler Form vorliegenden organischen Schmutzstoffe des Abwassers zum Teil in Bakteriensubstanz umgewandelt und zum Teil mittels Sauerstoff im wesentlichen zu C02 und Wasser umgesetzt. In einer dem Belebungbecken nachgeschalteten Nachklärung wird der Belebtschlamm meist durch Absetzen von gereinigtem Abwasser getrennt. Zumindest ein Teil des in der Nachklärung sedimentierten Schlamms wird zur Aufrechterhaltung einer gewünschten Schlammkonzentration im Belebungsbecken als Rücklaufschlamm wieder in das Belebungsbecken zurückgeleitet. Zur Erreichung einer weitgehenden Reinigung des Abwassers ist es dabei notwendig, im Belebungsbecken eine möglichst hohe Schlammkonzentration aufrechtzuerhalten. Wegen des nur begrenzten Eindickvermögens des Belebtschlamms lassen sich in einem herkömmlichen Belebungsbecken jedoch nur Schlammkonzentrationen von maximal 3 bis 8 g/l einstellen. Dies bedeutet aber, dass entsprechend viel Rücklaufschlamm in das Belebungsbecken zurückgeleitet werden muss, was viel Pumpenergie erfordert. Dazu kommt, dass bei einer hohen Schlammkonzentration im Belebungsbecken auch die Belastung in der Nachklärung entsprechend hoch ist, so dass die Nachklärbecken relativ gross dimensioniert werden müssen. Zur Erhöhung der Konzentration an suspendierter Biomasse ohne gleichzeitig die Belastung der Nachklärung zu steigern ist deshalb bereits vorgeschlagen worden, in einem Belebungsl becken als Trägermaterial für die Mikroorganismen makroporöse Stoffteilchen, insbesondere aus Polyurethanschaumstoff, anzuordnen. Die Verwendung solcher Trägerteilchen für die Mikroorganismen bietet diesen eine grosse aktive Oberfläche zur Ansiedlung, wobei durch die Makroporen der Stoffteilchen die Bakterien zu einem dezentralisierten Wachstum gezwungen werden, wodurch sich dann eine wesentlich grössere Stoffaustauschfläche als bei herkömmlichen Belebtschlammflocken ergibt. Da ausserdem die durch die Abwasserinhaltsstoffe wachsenden Mikroorganismen fest in den Poren bis ins Innere der Stoffteilchen angesiedelt sind und diese leicht im Belebungsbecken zurückgehalten werden können, kann im Belebungsbecken eine sehr hohe Trockensubstanzkonzentation mit Werten über 15 g/l, die weit über der Trockensubstanzkonzentration der herkömmlichen Belebtschlammverfahren liegt, eingehalten werden, die zum einen eine entsprechend geringe Uberschussschlamm- entfernung erfordert und zum anderen eine sehr hohe Belastbarkeit mit Abwasser oder umgekehrt ausgedrückt, eine geringe Aufenthaltszeit des Abwassers im Belebungsbecken verbunden mit einer Einsparung an Beckenvolumen ergibt. Ausser der Verwendung von Trägermaterialien für die Biomasse in Belebungsbecken ist es ebenso möglich, solche Trägermaterialien in Umlaufgräben oder in Festbett- oder Wirbelbettreaktoren einzusetzen. Zur Begasung ist es üblich, Luft, ein Luft-Sauerstoffgemisch oder weitgehend reinen Sauerstoff in das Abwasser-Belebtschlammgemisch einzutragen. Insbesondere bei Verwendung von Polyurethanschaumstoff als Trägermaterial kann die Begasung in vielen Fällen jedoch nur mit Hilfe von Ausströmern, Filterkerzen, Fritten oder ähnlichen Begasungseinrichtungen durchgeführt werden, um das Trägermaterial durch hohe ScherkräfXe nicht in seiner Festigkeit zu vermindern. Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens so auszugestalten, dass auf einfache und wirtschaftliche Weise, insbesondere bei Anwendung von Polyurethanschaumstoff als Trägermaterial eine Zerstörung der Trägerteilchen unabhängig von der Begasungsart mit Sicherheit vermieden wird und damit bestehende Abwasserreinigungsanlagen durch den Einsatz von Trägerteilchen für die Biomasse saniert werden können. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass innerhalb des Reaktors eine trägermaterialfreie Zone aufrechterhalten und Abwasser aus dieser Zone bei der Begasung verwendet wird. Mit dieser Verfahrensweise wird erreicht, dass das Trägermaterial für die Biomasse von den bei der Begasung verwendeten Einrichtungen ferngehalten werden oder zumindest nicht in die Ansaugzone der Begasungseinrichtungen gelan gen kann. Damit können Trägermaterialien auch in solchen Reaktoren eingesetzt werden, in denen eine Begasung beispielsweise unter Erzeugung hoher Scherkräfte durchgeführt wird, ohne dass durch die Scherkräfte die Trägerteilchen in ihrer Festigkeit vermindert werden. Eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens umfasst einen Reaktor, der eine Zuleitung für zu behandelndes Abwasser, eine Ableitung für behandeltes Abwasser, eine Schlammzuleitung sowie mindestens eine Begasungseinrichtung aufweist und in dem die Biomasse auf einem Trägermaterial angesiedelt ist. Erfindungsgemäss ist eine solche Vorrichtung dadurch gekennzeichnet, dass der Begasungseinrichtung eine Einrichtung zum Abhalten von Trägermaterialien zugeordnet ist. Eine solche Einrichtung kann beispielsweise ein einfaches Sieb, ein Maschinen- oder Gitterwerk sein, wobei die jeweiligen Durchlassöffnungen kleiner sind als die kleinsten, zum Einsatz kommenden Trägerteilchen. Vorteilhafterweise ist bei Verwendung von Oberflächenbelüftern als Begasungseinrichtung die Einrichtung zum Abhalten von Trägermaterialien unterhalb der Oberflächen belüftet angeordnet und seitlich der Oberflächenbelüfter bis zur Wasseroberfläche geführt. Dabei kann die Einrichtung zum Abhalten von Trägermaterialien durch am Reaktor oder an der Belüftungseinrichtung selbst abgestützte Halteelemente in ihrer Lage gehalten werden. Andererseits ist es bei Verwendung von Tauchbelüftern und/oder Injektoren als Begasungseinrichtung zweckmässig, dass ein Teil des Reaktors durch die Einrichtung zum Abhalten von Trägermaterialen als trägermaterialfreie Zone abgetrennt ist und Wasseransaugleitungen der Be gasungseinrichtungen mit dieser Zone in Verbindung stehen. Das Volumen der trägermaterialfreien Zone beträgt zweck mässigerweise allenfalls 10 bis 20% des Gesamtvolumens des Reaktors. In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele einer erfindungsgemässen Vorrichtung schematisch dargestellt. Es zeigt Figur 1 im Querschnitt einen Ausschnitt eines Um laufgrabens mit Oberflächenbelüftern, Figur 2 im Querschnitt ein Belebungsbecken mit Injektoren oder Tauchbelüftern. In der Figur 1 ist der Umlaufgraben mit 1 und der Ober flächenbelüfter, der als Kreisel- oder Mammutrotor ausgebildet sein kann, mit 2 bezeichnet. Im Umlaufgraben 1 sind zur Erhöhung der Schlammkonzentration Trägerteilchen 3 schwebend als Ansiedlungsfläche für die Biomasse angeordnet. Erfindungsgemäss ist unterhalb des Oberflächen- belüfters 2 als Einrichtung zum Abhalten von Trägermaterialien ein Schutzsieb 3 angeordnet, das seitlich des Oberflächenbelüfters 2 bis zur Wasseroberfläche 4 hochgezogen ist. In der Figur 2 sind das Belebungsbecken mit 10 und die am Beckenboden angeordneten Tauchbelüfter oder Injektoren mit 14 bezeichnet. Am Belebungsbecken 10 sind eine Zuleitung 11 für zu behandelndes Abwasser, eine Ableitung 12 für behandeltes Abwasser sowie eine Schlammzuleitung 13 angeschlossen. Im Belebungsbecken 1 sind Trägerteilchen für die Biomasse vorzugsweise frei schwebend angeordnet. Den Tauchbelüftern oder Injektoren 14 ist jeweils eine Gaszuleitung 15 für Luft und/oder Sauerstoff zugeordnet. Erfindungsgemäss ist durch ein Trennsieb 16 im Belebungsbekken 1 eine trägerteilchenfreie Zone 17 mit einem Volumen von 10 bis 20% des gesamten Beckenvolumens abgetrennt, von der Wasseransaugleitungen 18 zu den einzelnen Tauchbelüftern oder Injektoren 14 geführt sind.Das Trennsieb 16 ist dabei vorzugsweise zu der Abschlusswand des Belebungsbekkens 1 benachbart angeordnet, in der die Ableitung 12 für behandeltes Abwasser angeschlossen ist, wodurch das Trennsieb 15 nicht nur die Trägerteilchen aus der Ansaugzone der Belüftungseinrichtungen 14 heraushält, sondern auch die Trägerteilchen vor einem Abtreiben in die Ableitung 12 bewahrt.

Claims: Patentansprüche 1. Verfahren zur biologischen Reinigung von Abwasser, bei dem das Abwasser in einem Reaktor in Gegenwart von Bio masse mit Luft und/oder Sauerstoff begast wird und bei dem die Biomasse auf einem Trägermaterial angesiedelt wird, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb des Reak tors eine trägermaterialfreie Zone aufrechterhalten und Abwasser aus dieser Zone bei der Begasung ver wendet wird. 2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach An spruch 1 mit einem Reaktor, der eine Zuleitung für zu behandelndes Abwasser, eine Ableitung für behandeltes Abwasser, eine Schlammzuleitung sowie mindestens eine Begasungseinrichtung aufweist und in dem die Biomasse auf einem Trägermaterial angesiedelt ist, dadurch ge kennzeichnet, dass der Begasungseinrichtung (2, 14) eine Einrichtung (3, 16) zum Abhalten von Träger materialien zugeordnet ist. 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei Verwendung von Oberflächenbelüftern (2) als Bega sungseinrichtung die Einrichtung (3) zum Abhalten von Trägermaterialien unterhalb der Oberflächenbelüfter (2) angeordnet und seitlich der Oberflächenbelüfter (2) bis zur Wasseroberfläche (4) geführt ist. 4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei Verwendung von Tauchbelüftern und/oder Injektoren (14) als Begasungseinrichtungen ein Teil des Reaktors (10) durch die Einrichtung (16) zum Abhalten von Träger materialien als trägermaterialfreie Zone. (17) abgetrennt ist und die Wasseransaugleitungen (18) der Begasungsein richtungen (14) mit dieser Zone (17) in Verbindung stehen. 5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Volumen der trägexmaterialfreien Zone (17) 10 bis 20% des Gesamtvolumens des Reaktors (10) beträgt,

Inventors: FRYDMAN, ALLEN, FUCHS, UWE, CHEM-ING. GRAD.
Applicants: LINDE AKTIENGESELLSCHAFT
Application year: 1983
Main classification: C02F3
IPC codes: C02F3