AT392956B - PROCEDURE - Google Patents
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Description
AT 392 956 BAT 392 956 B
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum biologischen Aktivationsreinigen von Abfallwässem mit Nitrifikation und Denitrifikation in einem Zirkulationssystem, das an ein Abscheidesystem des aktivierten Schlammes angeschlossen ist und eine Anordnung zur Durchführung dieses Verfahrens und ist insbesondere zum komplexen biologischen Reinigen von Abfallwässem, die sowohl durch kohlenstoffhaltige, als auch durch stickstoffhaltige Stoffe verunreinigt sind, geeignet, wie zum Beispiel Spülwässer, Abfallwässer der Lebensmittelindustrie und zootechnische Abfallwässer.The invention relates to a method for the biological activation cleaning of waste water with nitrification and denitrification in a circulation system, which is connected to a separation system of the activated sludge, and an arrangement for carrying out this method and is in particular for complex biological cleaning of waste water, both by carbon-containing and are also contaminated by nitrogenous substances, such as rinsing water, waste water from the food industry and zootechnical waste water.
Es sind Verfahren zum Entfernen stickstoffhaltiger Stoffe durch biologisches Aktivationsreinigen bekannt Für AktivationS'Nitrifikations- und Denitrifikationsvorgänge wurden zwei Methoden entwickelt; die eine benützt in Reihe geschaltete Apparate, die zweite ist ein Zirkulationssystem. Im ersten Fall wird für jeden Apparat ein besonderer aktivierter Schlamm benützt während beim Zirkulationssystem ein einheitlicher aktivierter Schlamm angewendet wird.Methods for removing nitrogenous substances by biological activation cleaning are known. Two methods have been developed for activation, nitrification and denitrification processes; one uses apparatus connected in series, the second is a circulation system. In the first case, a special activated sludge is used for each apparatus, while a uniform activated sludge is used in the circulation system.
Der einheitliche aktivierte Schlamm in Zirkulationssystemen beim Aktivationsreinigen von Wasser mit Denitrifikation enthält heterotrophe und autotrophe Arten von Mikroorganismen, die homogen im ganzen Volumen der Aktivationsmischung verteilt sind. Die Heterotrophen wachsen und oxydieren kohlenstoffhaltige Stoffe, in beiden Zonen, das ist in der Nitrifikation und Denitrifikation, wobei sie den in der Aktivationsmischung gelösten Sauerstoff in der Aktivationsmischung in der Nitrifikationszone und Sauerstoff aus Nitraten in der Denitrifikationszone benützen. Die Autotrophen wachsen lediglich in der Nitrifikationszone und benützen den in der Aktivationsmischung gelösten Sauerstoff und anorganischen Kohlenstoff zur Nitrifikation von Ammoniak.The uniform activated sludge in circulation systems when activating water with denitrification contains heterotrophic and autotrophic types of microorganisms that are homogeneously distributed throughout the volume of the activation mixture. The heterotrophs grow and oxidize carbonaceous substances in both zones, that is in the nitrification and denitrification, using the oxygen dissolved in the activation mixture in the activation mixture in the nitrification zone and oxygen from nitrates in the denitrification zone. The autotrophs only grow in the nitrification zone and use the oxygen and inorganic carbon dissolved in the activation mixture to nitrify ammonia.
Das Rezirkulationssystem mit einheitlichem Schlamm hat den Vorteil, daß es organische Stoffe im Abfallwasser als Geber von Wasserstoff für Denitrifikationsvorgänge benützt. Dadurch entfällt die Notwendigkeit, weitere organische Stoffe beizufügen, wie dies beim Verfahren in Reihe geschalteter selbständiger Apparate der Fall ist, und es werden so Ansprüche an Energie für die Zufuhr von Sauerstoff in die Denitrifikationszone herabgesetzt. Es ist deshalb nötig, das Rohwasser in die Denitrifikationszone zuzuführen.The recirculation system with uniform sludge has the advantage that it uses organic substances in the waste water as donors of hydrogen for denitrification processes. This eliminates the need to add further organic substances, as is the case with the process of independent apparatus connected in series, and thus reduces the energy requirements for the supply of oxygen to the denitrification zone. It is therefore necessary to feed the raw water into the denitrification zone.
Ein allgemein bekanntes Beispiel eines Zirkulationssystemes mit Denitrifikation und einheitlichem aktiviertem Schlamm ist der Oxydationsgraben bei Bedingungen, daß beim Belüften sowohl eine Zone mit gelöstem Sauerstoff in der Aktivationsmischung, als auch eine Zone ohne Gegenwart des gelösten Sauerstoffes entsteht und daß die Zufuhr von Rohwasser in die Denitrifikationszone ausgeführt wird, mit einer Sicherstellung eines vollkommenen Mischens mit der Aktivationsmischung.A well-known example of a circulation system with denitrification and uniform activated sludge is the oxidation trench under conditions that both a zone with dissolved oxygen in the activation mixture and a zone without the presence of the dissolved oxygen are formed during the aeration and that the supply of raw water into the denitrification zone is carried out, with ensuring a perfect mixing with the activation mixture.
Ferner sind auch Anordnungen bekannt, wo im Zirkulationssystem zwei selbständige Behälter geschaltet sind, von denen einer ohne Sauerstoffzufuhr und mit Zufuhr von Rohwasser als Denitrifikation, der zweite als belüftete Aktivation mit Nitrifikation arbeitetFurthermore, arrangements are also known where two independent containers are connected in the circulation system, one of which works without oxygen supply and with supply of raw water as denitrification, the second as aerated activation with nitrification
Zirkulationssysteme mit Denitrifikation weisen jedoch - gegenüber Aktivationssystemen ohne Denitrifikation - eine ausdrückliche Verschlechterung der Eigenschaften des aktivierten Schlammes auf. Bei diesen Systemen kommt es zu einem Entstehen eines leichten voluminösen Schlammes, was sich durch einen hohen Wert des Schlammindexes äußert.Circulation systems with denitrification, however, have an explicit deterioration in the properties of the activated sludge compared to activation systems without denitrification. With these systems, a light, voluminous sludge is formed, which is expressed by a high value of the sludge index.
So wurde zum Beispiel beim Reinigen von Abfallwässem aus Schlachthäusern mit einem Gehalt von etwa 150 mg.1"1 von stickstoffhaltigen Stoffen, in Werten von TKN ausgedrückt, ein Wert des Schlammindexes beim Aktivationsreinigen in einem Zirkulationsverfahren mit Denitrifikation von 150 ml.g‘^ festgestellt, gegenüber einem Wert von etwa 50 ml.g'1 beim Aktivationsreinigen desselben Wassers ohne Denitrifikation. Einen ähnlichen ungünstigen Einfluß hat das Einschalten der Denitrifikation im Zirkulationssystem auch auf Eigenschaften des aktivierten Schlammes beim Reinigen auch anderer Arten von Abfallwässem mit niedrigerem Gehalt von stickstoffhaltigen Stoffen, zum Beispiel von Abfallspülwässem. So bewegen sich zum Beispiel Werte des Schlammindexes bei Oxydationsgräben für städtisches Spülwasser üblich oberhalb der Grenze von 100 ml.g‘l, und auch Werte nahe der Grenze von 500 ml.g_1 sind keine Ausnahme.For example, when cleaning waste water from slaughterhouses with a content of around 150 mg.1 " 1 of nitrogenous substances, expressed in values of TKN, a value of the sludge index during activation cleaning was determined in a circulation process with denitrification of 150 ml.g '^ , compared to a value of about 50 ml.g'1 when activating the same water without denitrification. The activation of denitrification in the circulation system also has a similar unfavorable influence on the properties of the activated sludge when cleaning other types of waste water with a lower content of nitrogenous substances, for example waste flushing water. For example, values of the sludge index for oxidation trenches for urban rinse water are usually above the limit of 100 ml.g'l, and values near the limit of 500 ml.g_1 are no exception.
Der hohe Schlammindex äußert sich negativ beim Betrieb von biologischen Reinigungsanlagen in vielen Richtungen. Der hauptsächliche negative Effekt zeigt sich beim Abscheiden des aktivierten Schlammes und bei dessen Rückkehr in die Aktivation. Das Erhöhen des Schlammindexes zeigt sich proportional in einer Herabsetzung der Oberflächenbelastung und so auch in der Kapazität des Abscheidens.The high sludge index is negative in the operation of biological cleaning systems in many directions. The main negative effect is seen when the activated sludge is separated and when it returns to activation. The increase in the sludge index is shown proportionally in a reduction in the surface load and thus also in the capacity of the separation.
Ein weiterer negativer Einfluß folgt aus der Tendenz des leichten aktivierten Schlammes zur Flotation beim Abscheiden, was den Wirkungsgrad des Abscheidens wesentlich herabsetzt. Ein hoher Schlammindex begrenzt auch die erzielbare Grenze der Konzentration des aktivierten Schlammes in der Aktivation.Another negative influence results from the tendency of the slightly activated sludge to flotate during separation, which significantly reduces the efficiency of the separation. A high sludge index also limits the achievable limit of the activated sludge concentration in the activation.
Der geringere Wirkungsgrad des Abscheidens und die niedrigere Konzentrationsgrenze des aktivierten Schlammes zeigen sich dann in einer niedrigeren erzielten Konzentration des aktivierten Schlammes in der Aktivation. Da die Vorgänge Nitrifikation/Denitrifikation stark von dem Alter des Schlammes abhängig sind, müssen für ein Erzielen des benötigten Wertes des Schlammwertes bei niedriger Konzentration des aktivierten Schlammes große Inhalte der Anordnungen benötigt werden. Große Inhalte der Anordnungen zeigen sich dann negativ einerseits in hohem Preis der Anordnungen, anderseits in sehr hoher Wärmeabgabe in die Umgebung, was wegen der hohen Abhängigkeit der Vorgänge Nitrifikation/Denitrifikation von der Temperatur sich insbesondere während des Winters sehr ungünstig äußert.The lower efficiency of the separation and the lower concentration limit of the activated sludge then show up in a lower achieved concentration of the activated sludge in the activation. Since the nitrification / denitrification processes are strongly dependent on the age of the sludge, large contents of the arrangements must be required in order to achieve the required value of the sludge value with a low concentration of the activated sludge. Large contents of the arrangements are then shown, on the one hand, negatively in the high price of the arrangements, on the other hand, in the very high heat emission into the environment, which is very unfavorable due to the high dependence of the nitrification / denitrification processes on the temperature, particularly during winter.
Der Gesamteffekt eines hohen Schlammindexes des aktivierten Schlammes in Zirkulationssystemen mit -2-The overall effect of a high sludge index of the activated sludge in circulation systems with -2-
AT 392 956 BAT 392 956 B
Denitrifikation ist ein Herabsetzen der Kapazität der Anordnung bei schlechterer Güte des gereinigten Wassers, besonders wenn ausgedrückt in Werten ungelöster Stoffe und auch in Werten BSK^ und CHSK. Dieses quantitative und qualitative Verschlechtern der Wirkungsweise der Anordnungen ist für manche Abfallwässer mit höherem Gehalt stickstoffhaltiger Stoffe und bei höheren Temperaturen der Aktivationsmischung so hoch, daß es S die Wirkungsweise von Zirkulationssystemen mit Denitrifikation praktisch unmöglich macht Diese Effekte sind eben auch eine Eiklärung der bemerkten Unstabilität der Wirkungsweise von Oxydationsgräben.Denitrification is a reduction in the capacity of the arrangement when the quality of the purified water is poor, especially when expressed in values of undissolved substances and also in values BSK ^ and CHSK. This quantitative and qualitative deterioration of the mode of operation of the arrangements is so high for some waste water with a higher content of nitrogenous substances and at higher temperatures of the activation mixture that it makes the operation of circulation systems with denitrification practically impossible.These effects are also a clarification of the noted instability of the Mode of action of oxidation trenches.
Die Erfindung macht sich zur Aufgabe, die erwähnten Nachteile zu beseitigen. Das Wesen des erfmdungsgemäßen Verfahrens beruht darin, daß im Reinigungssystem wenigstens eine lokale Zone intensiver Turbulenz entsprechend ein»' Stiomarbeit von mehr als 300 Watt für einen Liter der Flüssigkeit vorgesehen wird, 10 wodurch an den Teilchen des aktivierten Schlamms Scherkräfte einwirken, welche diese Teilchen desintegrieren und so gasförmigen Stickstoff loslösen, der in die Struktur dieser Teilchen während der Denitrifikation eingedrungen war.The object of the invention is to eliminate the disadvantages mentioned. The essence of the method according to the invention resides in the fact that in the cleaning system at least one local zone of intense turbulence corresponding to a stioma work of more than 300 watts is provided for one liter of the liquid, 10 whereby shear forces act on the particles of the activated sludge, which disintegrate these particles thus releasing gaseous nitrogen that had penetrated the structure of these particles during denitrification.
Aus der EP-A 1/33113 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur biologischen Reinigung von Abwasser bekannt. Dort wird aber ausdrücklich darauf hingewiesen, daß im Gegensatz zur Erfindung ein Bereich schwacher IS Turbulenzen geschaffen wird (Seite 4, Zeile 16), wobei diese Turbulenz lediglich zur Suspendierung ausreichend sein muß. Dies bedeutet, daß die Teilchen des aktivierten Schlamms im Schwebezustand gehalten werden, um ein Sedimentieren zu verhindern.EP-A 1/33113 discloses a method and a device for the biological purification of waste water. There, however, it is expressly pointed out that, in contrast to the invention, an area of weak IS turbulence is created (page 4, line 16), this turbulence only having to be sufficient for suspension. This means that the activated sludge particles are kept in suspension to prevent sedimentation.
Die Intensität der Turbulenz für die Suspendierung gemäß dieser Literaturstelle läßt sich mit der Intensität der Turbulenz für die Desintegration gemäß der Erfindung nicht annähernd vergleichen. 20 Das Wesen der Erfindung besteht nämlich nicht in einer Nitrifikation und Denitrifikation mit einer beliebigenThe intensity of the turbulence for the suspension according to this reference cannot be compared with the intensity of the turbulence for the disintegration according to the invention. 20 The essence of the invention does not consist in nitrification and denitrification with any one
Turbulenz, sondern mit einer solch intensiven Turbulenz, daß diese die Disintegrierung von Flocken bzw. Teilchen des aktivierten Schlammes bewirkt und aus diesen die darin enthaltenen, sich in der inneren Flockenstruktur während der Nitrifikation bildenden Mikroblasen von gasförmigem Stickstoff freimacht.Turbulence, but with such intense turbulence that it disintegrates flakes or particles of the activated sludge and frees them from the microbubbles contained therein, which form in the inner flake structure during nitrification, of gaseous nitrogen.
Gemäß einer weiteren Ausbildung der Erfindung ist es möglich, daß der Druck der Aktivationsmischung 25 niedriger ist als der Druck in der lokalen Zone intensiver Turbulenz, bzw. daß die lokale Zone intensiver Turbulenz so ausgebildet ist, daß bei gegebener Energiemenge, die zum Bilden dieser Turbulenz erforderlich ist, die Intensität dies» Turbulenz möglichst hoch ist.According to a further embodiment of the invention, it is possible for the pressure of the activation mixture 25 to be lower than the pressure in the local zone of intensive turbulence, or for the local zone of intensive turbulence to be designed in such a way that, for a given amount of energy, it is necessary to form this turbulence is necessary, the intensity of this »turbulence is as high as possible.
Gemäß einem weiteren Kennzeichen ist die Wirkung der lokalen Zone intensiver Turbulenz unterbrochen, bzw. veränderlich, und ferner kann während des Wirkens der lokalen Zone intensiver Turbulenz die 30 Rohwasserzufuhr herabgesetzt oder unterbrochen werden.According to a further characteristic, the effect of the local zone of intensive turbulence is interrupted or changeable, and furthermore the raw water supply can be reduced or interrupted while the local zone of intensive turbulence is operating.
Gemäß der Erfindung ist es auch vorteilhaft, daß die lokale Zone intensiver Turbulenz in der Aktivationsmischung, die aus der Denitrifikation in die Nitrifikation und/oder aus der Nitrifikation in die Denitrifikation strömt, ausgebildet wird, bzw. daß in die lokale Zone intensiv» Turbulenz, die aus der Denitrifikation in die Nitrifikation fließt, Luft zugeführt wird. 35 Es ist auch ein erfindungsgemäßes Verfahren vorteilhaft, wo die lokale Zone intensiver Turbulenz im Austritt des aktivierten Schlammes aus dem System dessen Abscheidens wiikt oder wo die lokale Zone intensiv» Turbulenz in der Aktivationsmischung wirkt, die aus dem Abscheidesystem durch fluides Filtrieren unter der Ob»fläche des fluiden Filters in die Denitrifikation der Nitrifikation gepumpt wird, bzw. wo die lokale Zone intensiver Turbulenz ein erhöhtes Niveau der Aktivationsmischung in der Nitrifikation gegenüber der 40 Denitrifikation bildet, wobei ein Strömen der Aktivationsmischung aus der Nitrifikation in die Denitrifikation erzeugt wird, wo sie die Form einer sinkenden kreisenden Bewegung besitzt, die allfällig in ihr» Endphase beschleunigt werden kann.According to the invention, it is also advantageous that the local zone of intensive turbulence is formed in the activation mixture, which flows from the denitrification into the nitrification and / or from the nitrification into the denitrification, or that into the local zone intensive turbulence, which flows from the denitrification into the nitrification, air is supplied. 35 A method according to the invention is also advantageous where the local zone of intense turbulence in the exit of the activated sludge from the system wants to separate it, or where the local zone has an intensive "turbulence in the activation mixture, which results from the separation system by fluid filtration under the ob" surface of the fluid filter is pumped into the denitrification of the nitrification, or where the local zone of intense turbulence forms an increased level of the activation mixture in the nitrification compared to the 40 denitrification, whereby a flow of the activation mixture from the nitrification into the denitrification is generated, where it has the form of a sinking circular motion, which may be accelerated in its »final phase.
Das Wesen d» Anordnung zum Ausführen des erfmdungsgemäßen Verfahrens beruht darin, daß die Quelle d» lokalen Zone intensiver Turbulenz durch eine Düse gebildet wird, die in einem Zyklon mündet, der sich oberhalb 45 des Niveaus des Aktivationsraumes befindet und an die Druckseite einer Pumpe angeschlossen ist, deren Eintritt an den unteren Teil des Denitrifikationsraumes angeschlossen ist, wobei der obere Teil des Denitrifikationsraumes mit dem belüfteten Aktivationsraum mittels einer Rückleitung in Verbindung steht, in welche die Rohwasserzufuhr mündetThe essence of the arrangement for carrying out the method according to the invention resides in the fact that the source of the local zone of intensive turbulence is formed by a nozzle which opens into a cyclone which is above 45 the level of the activation space and is connected to the pressure side of a pump is the inlet of which is connected to the lower part of the denitrification room, the upper part of the denitrification room being connected to the ventilated activation room by means of a return line into which the raw water supply opens
Gemäß einer anderen Anordnung zum Ausfuhren des erfmdungsgemäßen Verfahrens wird die Quelle der 50 lokalen Zone intensiver Turbulenz durch einen Mischer gebildet, der an die Austrittleitung einer Pumpe geschaltet ist, deren Eintritt an den unteren Teil des Denitrifikationsraumes angeschlossen istAccording to another arrangement for carrying out the method according to the invention, the source of the local intensive turbulence zone is formed by a mixer which is connected to the outlet line of a pump, the inlet of which is connected to the lower part of the denitrification chamber
Gemäß einer weiteren Ausführung der erfmdungsgemäßen Anordnung wird die Quelle der lokalen Zone intensiv» Turbulenz durch eine Düse gebildet, die eurerseits an den Austritt einer Pumpe angeschlossen ist, deren Eintritt an den Denitrifikationsraum geschaltet ist, und andererseits an eine Verteilenohrleitung von Luft 55 angeschlossen ist, wobei die Düse direkt im belüftet»! Aktivationsraum angeordnet ist, bzw. daß die Quelle der lokalen Zone intensiver Turbulenz in einem Verbindungsschacht für die Abfuhr des aktivierten Schlammes aus dem Abscheider in den belüfteten Aktivationsraum vorgesehen ist.According to a further embodiment of the arrangement according to the invention, the source of the local zone is intensely turbulent through a nozzle, which in turn is connected to the outlet of a pump, the inlet of which is connected to the denitrification chamber and, on the other hand, to a distribution pipeline of air 55. where the nozzle is directly ventilated »! Activation space is arranged, or that the source of the local zone of intense turbulence is provided in a connecting shaft for the discharge of the activated sludge from the separator into the ventilated activation space.
Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Verfahrens und der betreffenden Anordnung werden im folgenden anhand beiliegender schematischer Zeichnungen beschrieben, wo Fig. 1 eine Anordnung zum 60 Aktivationsreinigen von Abfallwäss»n mit Denitrifikation in einem Zirkulationssystem für Abfallwässer der Lebensmittelindustrie in vertikalem Axialschnitt darstellt, Fig. 2 ein Detail einer Quelle der lokalen Zone -3-Exemplary embodiments of the method according to the invention and the arrangement in question are described below with the aid of the attached schematic drawings, where FIG. 1 shows an arrangement for 60 activation cleaning of waste water with denitrification in a circulation system for waste water from the food industry in a vertical axial section, FIG. 2 shows a detail of a Local Zone Source -3-
AT 392 956 B intensiver Turbulenz in Form einer Düse und eines Zyklons für die in Fig. 1 dargestellte Anordnung in Schnitt zeigt, Fig. 3 in Längsschnitt eine andere Anordnung einer Quelle der intensiven Turbulenz zeigt, die mechanisch arbeitet, Fig. 4 einen vertikalen Querschnitt und Fig. 5 den entsprechenden Grundriß einer Anordnung zum Reinigen großer Volumen weniger verunreinigter Abfallwässer, zum Beispiel von Kommunalwässem darstellen, und Fig. 6 ein Detail einer Quelle intensiver Turbulenz zeigt, die mit einer Belüftungsanordnung kombiniert ist, die für die in Fig. 4 und 5 gezeigte Anordnung besonders vorteilhaft ist.AT 392 956 B shows intensive turbulence in the form of a nozzle and a cyclone for the arrangement shown in FIG. 1 in section, FIG. 3 shows in longitudinal section another arrangement of a source of intensive turbulence that works mechanically, FIG. 4 shows a vertical cross section and Fig. 5 shows the corresponding plan view of an arrangement for cleaning large volumes of less contaminated waste water, e.g. municipal water, and Fig. 6 shows a detail of a source of intense turbulence combined with an aeration arrangement which is suitable for those in Figs 5 arrangement shown is particularly advantageous.
Die in Fig. 1 bis 3 dargestellte Anordnung ist vor allem für ein Reinigen von mittel verunreinigten Abfallwässem für kleinere Kapazitäten bestimmt, wie zum Beispiel von Abfallwässem der Lebensmittelindustrie. Die Anordnung besteht aus zwei zylindrischen Behältern mit vertikaler Achse, wobei ein Behälter mit einem Mantel (1) als belüfteter Aktivationsraum (2) dient, der auch als Nitrifikationsraum bezeichnet wird; der zweite Behälter mit einem Mantel (3) ist für den Denitrifikationsraum (4) bestimmt.The arrangement shown in FIGS. 1 to 3 is primarily intended for cleaning medium-contaminated waste water for smaller capacities, such as waste water from the food industry. The arrangement consists of two cylindrical containers with a vertical axis, a container with a jacket (1) serving as a ventilated activation space (2), which is also referred to as a nitrification space; the second container with a jacket (3) is intended for the denitrification chamber (4).
Der belüftete Aktivationsraum (2) und der Denitrifikationsraum (4) sind gegenseitig zu einem Zirkulationskreis mittels der Ableitung (5) aus dem unteren Teil des Denitrifikationsraumes (4) über eine Pumpe (6) verbunden, deren Austrittsleitung (7), eine Düse (8) aufweist, die in einen Zyklon (9), der sich oberhalb des Niveaus im Behälter mit dem Mantel (1) befindet, mündet und ferner mittels einer Rückleitung (10), welche den belüfteten Aktivationsraum (2) mit dem oberen Teil des Denitrifikationsraumes (4) verbindet. Die Rohwasserzufuhr (11) mündet in die Rückleitung (10). Die Rückleitung (10) führt in den Denitrifikationsraum (4) horizontal, unter einem kleinen Winkel gegenüber der Wand des Mantels (3). Der Denitrifikationsraum (4) ist in seinem unteren Teil mit einem konischen Boden (12) versehen. Anstatt des Zyklons (9) mit der Düse (8) kann auch eine andere Lösung angewendet werden, die in Fig. 3 gezeigt ist, bestehend aus zwei Rotoren (13), (14) eines Mischers, die von Motoren (32) und (33) in entgegengesetzter Richtung angetrieben werden. Die Rotoren (13), (14) sind in der Austrittsleitung (7) der Pumpe (6) vorgesehen. Im belüfteten Aktivationsraum (2) ist eine bekannte Belüftungsanordnung angeordnet, bestehend aus Belüftungselementen (15), Verteilerleitungen (16) und einem nicht dargestellten Lüfter.The ventilated activation space (2) and the denitrification space (4) are mutually connected to a circulation circuit by means of the drain (5) from the lower part of the denitrification space (4) via a pump (6), the outlet line (7) of which is a nozzle (8 ) which opens into a cyclone (9), which is located above the level in the container with the jacket (1), and further by means of a return line (10) which connects the ventilated activation space (2) with the upper part of the denitrification space ( 4) connects. The raw water supply (11) opens into the return line (10). The return line (10) leads into the denitrification chamber (4) horizontally, at a small angle with respect to the wall of the jacket (3). The lower part of the denitrification chamber (4) is provided with a conical bottom (12). Instead of the cyclone (9) with the nozzle (8), another solution can be used, which is shown in FIG. 3, consisting of two rotors (13), (14) of a mixer, which are driven by motors (32) and ( 33) are driven in the opposite direction. The rotors (13), (14) are provided in the outlet line (7) of the pump (6). A known ventilation arrangement is arranged in the ventilated activation space (2), consisting of ventilation elements (15), distribution lines (16) and a fan (not shown).
Im oberen Teil des belüfteten Aktivationsraumes (2) ist ein System zum Abscheiden des aktivierten Schlammes angeordnet, zum Beispiel ein Abscheider (17), der durch eine konische Wand (18) gebildet wird, die unten in einen Verbindungsschacht (19) übergeht, der im unteren Teil des Aktivationsraumes (2) mündet Der Abscheider (17) ist mit Umlaufkanälen (20) versehen, die im oberen Teil mit dem belüfteten Aktivationsraum (2) über Öffnungen (21) verbunden sind, wobei die Mündungen (22) der Umlaufkanäle (20) in den unteren Teil des Abscheiders (17) münden. Im oberen Teil des Abscheiders (17) ist eine Verdeckung (23) angeordnet die die ganze Fläche des fluiden Filters mit dessen Oberfläche (24) im Abscheider (17) mit dem Niveau (25) des gereinigten Wassers überdeckt welches Niveau durch einen Sammeltrog (26) mit einer Abfuhr (27) des gereinigten Wassers bestimmt ist Unterhalb der Verdeckung (23) ist unterhalb des Niveaus (25) des gereinigten Wassers ein Abzug (28) des ausflotierten Schlammes und unterhalb der Oberfläche (24) des fluiden Filters ist ein Abzug (29) des aktivierten Schlammes aus dem fluiden Filter angeordnet Beide Abzüge (28), (29) führen in einen Expansionsbehälter (30) mit einem Schlammabzug (31).A system for separating the activated sludge is arranged in the upper part of the ventilated activation space (2), for example a separator (17) which is formed by a conical wall (18) which merges into a connecting shaft (19) at the bottom, which in the lower part of the activation space (2) opens out The separator (17) is provided with circulation channels (20) which are connected in the upper part to the ventilated activation space (2) via openings (21), the openings (22) of the circulation channels (20 ) open into the lower part of the separator (17). In the upper part of the separator (17) there is a cover (23) which covers the entire surface of the fluid filter with its surface (24) in the separator (17) with the level (25) of the purified water, which level is covered by a collecting trough (26 ) with a discharge (27) of the purified water is below the cover (23) below the level (25) of the purified water there is a discharge (28) of the floated sludge and below the surface (24) of the fluid filter is a discharge ( 29) of the activated sludge from the fluid filter. Both fume cupboards (28), (29) lead into an expansion tank (30) with a sludge discharge (31).
Die in Fig. 1 bis 3 dargestellte Anordnung arbeitet folgendermaßen. Rohwasser wird üb« die Zufuhr (11) der Rückleitung (10) zugeführt, wo es mit der Aktivationsmischung gemischt wird, und strömt in den Denitrifikationsraum (4). Dadurch wird im Denitrifikationsraum (4) ein genügender Überschuß kohlenstoffhaltiger Stoffe für die Denitrifikation gesichert Das durch Oxydation organischer Stoffe sowohl im Denitrifikationsraum (4) als auch im belüfteten Aktivationsraum (2) entstehende Kohlendioxyd dient dann als Hauptquelle organischen Kohlenstoffes für die Nitrifikation von Ammoniak im Aktivationsraum (2). Ein Teil der Aktivationsmischung aus dem belüfteten Aktivationsraum (2) führt über die Öffnungen (21), die Umlaufkanäle (20) und deren Mündungen (22) in den unteren Teil des Abscheiders (17).The arrangement shown in Figs. 1 to 3 works as follows. Raw water is fed via the feed (11) to the return line (10), where it is mixed with the activation mixture, and flows into the denitrification chamber (4). This ensures a sufficient excess of carbonaceous substances for denitrification in the denitrification room (4). The carbon dioxide generated by oxidation of organic substances in both the denitrification room (4) and in the ventilated activation room (2) then serves as the main source of organic carbon for the nitrification of ammonia in the activation room (2). Part of the activation mixture from the ventilated activation space (2) leads via the openings (21), the circulation channels (20) and their openings (22) into the lower part of the separator (17).
In diesem Abscheider (17) wird im fluiden Filter aktivierter Schlamm vom gereinigten Wasser abgeschieden, das aus dem Abscheider (17) über einen Sammeltrog (26) abgenommen und über die Abfuhr (27) abgeführt wird. Der im Abscheider (17) vom gereinigten Wasser abgeschiedene aktivierte Schlamm kehrt über den Verbindungsschacht (19) in den Aktivationsraum (2) zurück.In this separator (17) activated sludge is separated from the purified water in the fluid filter, which is removed from the separator (17) via a collecting trough (26) and discharged via the discharge (27). The activated sludge separated from the purified water in the separator (17) returns to the activation space (2) via the connecting shaft (19).
Der belüftete Aktivationsraum (2) und der Denitrifikationsraum (4), die miteinander in Verbindung stehen, bilden ein Zirkulationssystem zum Aktivationsreinigen von Wasser mit Denitrifikation. Dieses System des Aktivationsreinigens von Wasser arbeitet mit einheitlichem aktivierten Schlamm, der eine Mischung heterotropher und autotropher Arten von Mikroorganismen enthält. Die Heterotrophen oxidieren kohlenstoffhaltige Stoffe sowohl im belüfteten Aktivationsraum (2), als auch im Denitrifikationsraum (4), wobei sie den für ihre Lebensprozesse erforderlichen Sauerstoff der Aktivationsmischung im belüfteten Aktivationsraum (2) und Sauerstoff aus Nitraten im Denitrifikationsraum (4) entnehmen.The ventilated activation room (2) and the denitrification room (4), which are connected to each other, form a circulation system for the activation cleaning of water with denitrification. This activation water purification system works with uniform activated sludge containing a mixture of heterotrophic and autotrophic types of microorganisms. The heterotrophs oxidize carbon-containing substances both in the ventilated activation room (2) and in the denitrification room (4), taking the oxygen required for their life processes from the activation mixture in the ventilated activation room (2) and oxygen from nitrates in the denitrification room (4).
Die Autotrophen wachsen lediglich in der Nitrifikationszone und nützen gelösten Sauerstoff der Aktivationsmischung und anorganischen Kohlenstoff zur Nitrifikation von Ammoniak aus. Dadurch werden stickstoffhaltige Stoffe des Abfallwassers im belüfteten Aktivationsraum (2) zu Nitraten oxidiert, die in der Denitrifikationszone zu gasförmigem Stickstoff reduziert und so aus dem gereinigten Wasser entfernt werden.The autotrophs only grow in the nitrification zone and use dissolved oxygen in the activation mixture and inorganic carbon to nitrify ammonia. As a result, nitrogenous substances in the waste water in the ventilated activation space (2) are oxidized to nitrates, which are reduced to gaseous nitrogen in the denitrification zone and thus removed from the purified water.
Ein Bilden von Gasen verläuft insbesondere an der Oberfläche von Teilchen des aktivierten Schlammes, jedoch auch teilweise in der Struktur dieser Teilchen. Die entstandenen kleinen Blasen von Stickstoff, die sich an der Oberfläche der Teilchen des aktivierten Schlammes befinden, werden durch Turbulenz bei der Bewegung der -4-The formation of gases takes place in particular on the surface of particles of the activated sludge, but also partly in the structure of these particles. The resulting small bubbles of nitrogen, which are on the surface of the particles of the activated sludge, are turbulent when the -4-
AT 392 956 BAT 392 956 B
Aktivationsmischung im Denitrifikationsraum (4) und im belüfteten Aktivationsraum (2) überwiegend freigegeben und kommen so in die freie Atmosphäre. Für ein Lösen von Blasen des gasförmigen Stickstoffes, die an Teilchen des aktivierten Schlammes haften geblieben, oder in deren Struktur eingebettet sind, genügt jedoch nicht die Intensität dieser Turbulenz, und deshalb häufen sich diese Blasen ohne Anwendung weiterer Mittel im aktivierten Schlamm und verschlechtern mehr und mehr dessen Eigenschaften.Activation mixture in the denitrification room (4) and in the ventilated activation room (2) are mostly released and thus come into the free atmosphere. However, the intensity of this turbulence is not sufficient for dissolving bubbles of the gaseous nitrogen which have adhered to particles of the activated sludge or are embedded in their structure, and therefore these bubbles accumulate in the activated sludge without the use of further agents and deteriorate more and more more of its properties.
Zum Entfernen dieses verhältnismäßig stark gebundenen Teiles des Stickstoffes wird im Reinigungssystem wenigstens eine lokale Zone intensiver Turbulenz gebildet, wo auf Teilchen des aktivierten Schlammes Scherkräfte einwirken, welche diese Teilchen aufteilen - sie desintegrieren sie - und so den gasförmigen Stickstoff lösen, der durch die Struktur dieser Teilchen während der Nitrifikation durchgedrungen ist Zum Erreichen diesesTo remove this relatively strongly bound part of the nitrogen, at least one local zone of intense turbulence is formed in the cleaning system, where shear forces act on particles of the activated sludge, which divide these particles - they disintegrate them - and thus dissolve the gaseous nitrogen, which is due to the structure of this Particle penetrated during nitrification To achieve this
Zieles ist es nötig, eine Turbulenz zu erzeugen mit einer Intensität, die die Grenze von 300 W.r* überschreitet und bis zu Werten von 1000 W.I'* und mehr gesteigert werden muß, gemäß den Anforderungen an den Grad des Entfemens des gasförmigen Stickstoffes aus dem aktivierten Schlamm.The aim is to generate turbulence with an intensity that exceeds the 300 Wr * limit and must be increased to values of 1000 W.I '* and more in accordance with the requirements for the degree of removal of the gaseous nitrogen the activated mud.
Ein wesentliches Kennzeichen ist, daß die erwähnte Wirkung der Scherkräfte an einer bestimmten beschränkten Stelle ausgeübt wird, über welche die Flüssigkeit mit dem aktivierten Schlamm führt Diese Stelle kann an einem beliebigen Ort des Zirkulationskreises zwischen dem belüfteten Aktivationsraum (2) und dem Denitrifikationsraum (4) vorgesehen sein und so angeordnet werden, daß über diese Stelle entweder der ganze Zirkulationsstrom oder nur dessen bestimmter Teil führt. Die lokale Zone intensiver Turbulenz, das sind die Stellen mit Einwirkung der Scherkräfte, kann gleichfalls in der Abfuhr des aktivierten Schlammes aus dem Abscheider angeordnet werden, zum Beispiel an der Abfuhr des Schlammes aus dem Abscheider (17) oder an einem besonderen Zirkulationszweig zwischen dem oberen Teil des fluiden Filters und dem belüfteten Aktivationsraum (2) oder dem Denitrifikationsraum (4), gegebenenfalls direkt im Nitrifikations- oder dem Denitrifikationsraum.An important characteristic is that the above-mentioned effect of the shear forces is exerted at a certain restricted point over which the liquid with the activated sludge passes. This point can be located anywhere in the circulation circuit between the ventilated activation space (2) and the denitrification space (4) be provided and arranged so that either the whole circulation flow or only its specific part leads over this point. The local zone of intense turbulence, i.e. the places with the action of the shear forces, can also be arranged in the discharge of the activated sludge from the separator, for example at the discharge of the sludge from the separator (17) or on a special circulation branch between the upper one Part of the fluid filter and the ventilated activation space (2) or the denitrification space (4), possibly directly in the nitrification or denitrification space.
Da das Eindringen von Mikroblasen von Stickstoff in den aktivierten Schlamm einen länger dauernden Vorgang darstellt, kann die Wirkung der Scherkräfte mit Unterbrechungen während ein»- Zeit ausgeführt werden, die für ein Überführen des ganzen Vorrates des aktivierten Schlammes über die Stelle der intensiven Turbulenz genügt.Since the penetration of microbubbles of nitrogen into the activated sludge is a long-lasting process, the action of the shear forces can be carried out intermittently during a period which is sufficient for the transfer of the entire supply of the activated sludge to the place of the intensive turbulence.
Bei höheren Konzentrationen des aktivierten Schlammes ist es vorteilhaft, die lokale Zone intensiver Turbulenz, das ist die Stelle der Einwirkung von Scherkräften in die Verbindungsleitung des belüfteten Aktivationsraumes (2) und des Denitrifikationsraumes (4) einzureihen.At higher concentrations of the activated sludge, it is advantageous to classify the local zone of intensive turbulence, that is the place of the action of shear forces in the connecting line of the ventilated activation space (2) and the denitrification space (4).
An Anordnungen, wo es nicht möglich ist, eine höhere Konzentration des aktivierten Schlammes zu »zielen, was insbesondere an älteren Anordnungen der Fall ist, ist es vorteilhaft, die Scherkräfte auf den aktivierten Schlamm einwirken zu lassen, der aus dem Abscheideraum abgeführt wird.In arrangements where it is not possible to target a higher concentration of the activated sludge, which is particularly the case with older arrangements, it is advantageous to let the shear forces act on the activated sludge, which is discharged from the separation chamber.
Das Erhöhen des Energieaufwandes ist bei gut entworfenen Zirkulationssystemen mit Denitrifikation unter Anwendung von Scherkräften auf den aktivierten Schlamm nicht mehr als 15 bis 30 %. Diese Energie genügt für ein vollkommenes Entfernen von Teilchen von gasförmigem Stickstoff aus dem aktivierten Schlamm, was sich durch Erzielen eines Wertes des Schlammindexes, der praktisch gleich ist wie beim Aktivierungsreinigen von Abfallwässem ohne Denitrifikation, zeigt. So wurde zum Beispiel beim Reinigen von Abfallwässern in einemIn well-designed circulation systems with denitrification using shear forces on the activated sludge, the increase in energy expenditure is no more than 15 to 30%. This energy is sufficient for a complete removal of gaseous nitrogen particles from the activated sludge, which is shown by achieving a value of the sludge index which is practically the same as in the activation cleaning of waste water without denitrification. For example, when cleaning waste water in one
Schlachthaus, wo bei Anwendung der Denitrifikation der Wert des Schlammindexes von etwa 50 rnkg'1 bis auf 150 bis 180 ml.g'1 anstieg, nach Anwendung von Scherkräften einer Turbulenzintensität etwa 1000 W.l'1 eineSlaughterhouse where, when using denitrification, the value of the sludge index rose from about 50 rnkg'1 to 150 to 180 ml.g'1, after application of shear forces with a turbulence intensity about 1000 W.l'1
Herabsetzung des Schlammindexes auf etwa 50 ml.g'^ erzielt Für ein Erzielen des erforderten Effektes ist die Intensität der wirkenden Turbulenz entscheidend. Die technische Bestimmung der Stelle, wo die Turbulenz wirken soll, kann auf verschiedene Weise geschehen. Eine Möglichkeit ist in Fig. 1 und 2 gezeigt, wo die Energie für die Turbulenz durch eine Zentrifugalpumpe (6) mit genügender Druckhöhe geliefert wird, und die Turbulenz wird durch eine, in einen Zyklon (9) mündende Düse (8) »zeugt, also in Kombination mit diesem Zyklon (9). Zu einem Erhöhen des Effektes trägt ein Einführen der Düse (8) in den Bereich des freien Niveaus der Flüssigkeit bei, wo es zu einem Abscheiden von Stickstoffblasen durch Wirkung von Scherkräften bei atmosphärischem Druck und durch Wirkung eines Unterdruckes beim Ansaugen der Pumpe und in der Düse kommt, wodurch eine Expansion der Stickstoffblasen eintritt, welche zu deren Freigabe mithilft. Eine andere Möglichkeit eines Erzielens der benötigten Turbulenzintensität ist ein mechanisches Mischen mittels von zwei oder mehr in entgegengesetzter Richtung laufenden Rotoren (13), (14) oder mittels einer Kombination von Statoren und Rotoren in ein» geeigneten Kammer. Ein Beispiel dieser Lösung zeigt Fig. 3.Reduction of the sludge index to about 50 ml.g '^ achieved The intensity of the turbulence acting is decisive for achieving the required effect. The technical determination of the place where the turbulence should act can be done in different ways. One possibility is shown in FIGS. 1 and 2, where the energy for the turbulence is supplied by a centrifugal pump (6) with sufficient pressure head, and the turbulence is generated by a nozzle (8) opening into a cyclone (9). in combination with this cyclone (9). To increase the effect, inserting the nozzle (8) into the area of the free level of the liquid contributes to the separation of nitrogen bubbles by the action of shear forces at atmospheric pressure and by the action of a vacuum when the pump and the nozzle are sucked in comes, which causes an expansion of the nitrogen bubbles, which helps to release them. Another possibility of achieving the required turbulence intensity is mechanical mixing by means of two or more rotors (13), (14) running in the opposite direction or by means of a combination of stators and rotors in a suitable chamber. An example of this solution is shown in FIG. 3.
Da vom Standpunkt der Kosten der Energieaufwand entscheidend ist, der zum Bilden der Turbulenz erforderlich ist, während vom Standpunkt der Ergebnisse die Intensität der Turbulenz entscheidend ist, ist es angemessen, die Turbulenz so zu gestalten, daß bei gegeben» Energie die Intensität am größten ist - oder daß die benötigte Turbulenzintensität mit dem geringsten Energieaufwand erzielt wird. Das kann allgemein derart »zielt werden, daß die Energie in einem möglichst kleinen Raum dissipiert wird. So kann zum Beispiel dieselbe Turbulenzintensität bei geringerem Energieaufwand durch Anwendung mehrerer klein»» Düsen statt einer großen Düse erzielt werden.Since from the point of view of costs the energy expenditure which is necessary for the formation of the turbulence is decisive, whereas from the point of view of the results the intensity of the turbulence is decisive, it is appropriate to design the turbulence in such a way that the intensity is greatest at given energy - Or that the required turbulence intensity is achieved with the least amount of energy. In general, this can be done in such a way that the energy is dissipated in the smallest possible space. For example, the same turbulence intensity can be achieved with less energy consumption by using several small »» nozzles instead of one large nozzle.
Das erfindungsgemäße Verfahren und die betreffenden Anordnungen sind nicht auf die in Fig. 1 bis 3 -5-The method according to the invention and the relevant arrangements are not based on those in FIGS. 1 to 3 -5-
AT 392 956 B dargestellten Anordnungen beschränkt. Der Zirkulationskreis kann zum Beispiel so gelöst werden, daß die Anordnung zum Erzeugen der Turbulenz durch eine, an die Druckseite (7) einer Pumpe (6) angeschlossene Düse (8) gebildet wird, die tangential im unteren Teil des Denitrifikationsraumes (4) mündet, wobei der Eintritt (5) der Pumpe (6) aus dem belüfteten Aktivationsraum (2) führt Die Rückleitung (10) verbindet dann die oberen Teile der Räume (2) und (4). Die Rohwasserzufuhr (11) mündet in diesem Fall vor der Düse (8).AT 392 956 B arrangements shown limited. The circulation circuit can be solved, for example, in such a way that the arrangement for generating the turbulence is formed by a nozzle (8) connected to the pressure side (7) of a pump (6), which opens tangentially in the lower part of the denitrification chamber (4), the inlet (5) of the pump (6) leading from the ventilated activation space (2). The return line (10) then connects the upper parts of the spaces (2) and (4). The raw water supply (11) opens in this case before the nozzle (8).
Die Anordnung zum Ausführen des erfindungsgemäßen Verfahrens kann ferner so gelöst werden, daß die lokale Zone intensiver Turbulenz in der Abfuhr des im Abscheider (17) abgeschiedenen aktivierten Schlammes vorgesehen ist, das ist im Verbindungsschacht (19). Die Quelle der intensiven Turbulenz kann gleichfalls in einem besonderen Zweig der Zirkulation vorgesehen werden, der einen Abzug (29) des aktivierten Schlammes im oberen Teil des Abscheiders (17) unter der Oberfläche (24) des fluiden Filters besitzt und der entweder im Denitrifikationsraum (4) oder im belüfteten Aktivationsraum (2) mündet. In diesem Fall kann es vorteilhaft sein, diesen Zirkulationszweig mit Unterbrechungen zu betreiben und diesen Betrieb während einer niedrigeren oder unterbrochenen Rohwasserzufuhr in die Anordnung auszuführen, damit bei Betrieb dieses Zweiges die hydraulische Belastung des Abscheiders nicht zuviel erhöht wird.The arrangement for carrying out the method according to the invention can also be solved in such a way that the local zone of intensive turbulence is provided in the removal of the activated sludge separated in the separator (17), that is in the connecting shaft (19). The source of the intense turbulence can also be provided in a special branch of the circulation which has a discharge (29) of the activated sludge in the upper part of the separator (17) below the surface (24) of the fluid filter and which either in the denitrification space (4th ) or in the ventilated activation room (2). In this case, it can be advantageous to operate this circulation branch with interruptions and to carry out this operation during a lower or interrupted supply of raw water into the arrangement, so that the hydraulic load on the separator is not increased too much when this branch is operated.
Es ist ferner augenscheinlich, daß die Anwendung der Erfindung nicht auf den Abscheider gemäß Fig. 1 beschränkt ist und an jedem Abscheider angewendet werden kann, wo die Quelle der intensiven Turbulenz an den Abzug des aus dem Abscheider zurückkehrenden Schlammes oder an jeden Abscheider mit fluidem Filtrieren angereiht werden kann, falls die Quelle der intensiven Turbulenz in dem erwähnten besonderen Zirkulationszweig vorgesehen ist.It is also apparent that the application of the invention is not limited to the separator of Figure 1 and can be applied to any separator where the source of intense turbulence is at the discharge of the sludge returning from the separator or at any separator with fluid filtration can be lined up if the source of intensive turbulence is provided in the special circulation branch mentioned.
Die in Fig. 4 bis 6 gezeigte Anordnung ist insbesondere zum Aktivationsreinigen von großen Mengen wenig verunreinigten Wassers bestimmt, wie zum Beispiel von städtischen Abfallwässem.The arrangement shown in FIGS. 4 to 6 is particularly intended for the activation cleaning of large quantities of little contaminated water, such as for example urban waste water.
In einem einzigen Behälter mit einem Mantel (1) ist der Inhalt durch eingebaute Scheidewände (34) und (35) zu länglich angeordneten Arbeitsräumen aufgeteilt, und zwar zu einem belüfteten Aktivationsraum (2), einem Denitrifikationsraum (4) und im oberen Teil einem Abscheider (17). An beiden Enden sind beide anliegenden Räume, nämlich ein belüfteter Aktivationsraum (2) und ein Denitrifikationsraum (4) gegenseitig mittels von Durchgängen (36) und (37) verbunden. Die Abscheider (17) sind mit dem belüfteten Aktivationsraum (2) über einen Umlaufkanal (20) in Verbindung.In a single container with a jacket (1), the contents are divided by built-in partitions (34) and (35) into elongated work spaces, namely a ventilated activation space (2), a denitrification space (4) and a separator in the upper part (17). Both adjacent rooms, namely a ventilated activation room (2) and a denitrification room (4), are mutually connected at both ends by means of passages (36) and (37). The separators (17) are connected to the ventilated activation space (2) via a circulation channel (20).
Im belüfteten Aktivationsraum (2) befindet sich eine kombinierte Anordnung zum Erzeugen einer lokalen Zone intensiver Turbulenz unter gleichzeitigem Belüften der Aktivationsmischung mit Zufuhr von Sauerstoff in den belüfteten Aktivationsraum (2). Diese Anordnung ist im Detail in Fig. 5 dargestellt und besteht aus einer Düse (8), die an eine Pumpe (6) über deren Austritt (7) angeschlossen ist. Der Eintritt (5) dieser Pumpe (6) mündet in den Denitrifikationsraum (4). Eine Gasverteilerleitung (16) aus dem Lüfter (38) mündet in die Düse (8). Die Luftzufuhr kann auch drucklos ausgeführt werden, falls die Düse (8) als ein bekannter Ejektor mit Ansaugen atmosphärischer Luft ausgeführt ist. Die Düse (8) ist im Ejektor (41) angeordnetIn the ventilated activation room (2) there is a combined arrangement for generating a local zone of intense turbulence while simultaneously ventilating the activation mixture with supply of oxygen into the ventilated activation room (2). This arrangement is shown in detail in Fig. 5 and consists of a nozzle (8) which is connected to a pump (6) via its outlet (7). The inlet (5) of this pump (6) opens into the denitrification chamber (4). A gas distribution line (16) from the fan (38) opens into the nozzle (8). The air supply can also be carried out without pressure if the nozzle (8) is designed as a known ejector with suction of atmospheric air. The nozzle (8) is arranged in the ejector (41)
Die Rohwasserzufuhr (11) führt in einen Verteiler (39), von wo das Rohwasser mittels Teilzufuhrleitungen (40) vor den Denitrifikationsraum (4) zugeführt wird. Der Abscheider (17) mit dem fluiden Filter mit der Oberfläche (24) des fluiden Filters und dem Niveau (25) des gereinigten Wassers mit Sammeltrögen (26) ist mit einer Verdeckung (23) mit einem Abzug (28) des ansflotierten Schlammes, mit einem Expansionsbehälter (30) und einem Schlammabzug (31) versehen, der entweder in den belüfteten Aktivationsraum (2) zurückgeführt oder außerhalb des Apparates geleitet wird. Der untere Teil des Abscheiders (17) ist über einen Umlaufkanal (20) mit dem belüfteten Aktivationsraum (2) verbunden.The raw water supply (11) leads into a distributor (39), from where the raw water is supplied in front of the denitrification chamber (4) by means of partial supply lines (40). The separator (17) with the fluid filter with the surface (24) of the fluid filter and the level (25) of the purified water with collecting troughs (26) is equipped with a cover (23) with a drain (28) of the sludge that has been floated on an expansion tank (30) and a sludge discharge (31), which is either returned to the ventilated activation space (2) or directed outside the apparatus. The lower part of the separator (17) is connected to the ventilated activation space (2) via a circulation channel (20).
Die in Fig. 4 bis 6 dargestellte Anordnung arbeitet folgendermaßen. Die Pumpe (6) pumpt über den Eintritt (5) die Aktivationsmischung aus dem Denitrifikationsraum (4) und verdrängt sie über die Düse (8) in den Ejektor (41). Gleichzeitig wird dieser Mischung Luft beigefügt, die über die Verteilerleitung (16) zugeführt wird.The arrangement shown in Figs. 4 to 6 operates as follows. The pump (6) pumps the activation mixture from the denitrification chamber (4) via the inlet (5) and displaces it via the nozzle (8) into the ejector (41). At the same time, air is added to this mixture, which is supplied via the distributor line (16).
Der Strom der Aktivationsmischung mit Luft fließt vom Ejektor (41) in den belüfteten Aktivationsraum (2). Dadurch wird in den belüfteten Aktivationsraum (2) Sauerstoff zugeführt und gleichzeitig wird die ganze Aktivationsmischung in Zirkulationsbewegung versetzt zwischen länglichen Arbeitsräumen, die durch eingebaute Trennwände (34) und (35) bestimmt sind. Im belüfteten Aktivationsraum (2) wird der zugeführte Sauerstoff durch Mikroorganismen für ein Oxidieren gegenwärtiger organischer Stoffe und Ammoniak verbraucht. Dadurch wird dessen Konzentration während des Durchflusses der Aktivationsmischung durch den belüfteten Aktivationsraum (2) herabgesetzt In der Zone, wo die Sauerstoffkonzentration genügend niedrig ist, wird in den Strom der Aktivationsmischung durch Teilverteiler (40) Rohwasser zugeführt das mit dem ganzen Strom der Aktivationsmischung vermischt wird.The flow of the activation mixture with air flows from the ejector (41) into the ventilated activation room (2). As a result, oxygen is fed into the ventilated activation space (2) and at the same time the entire activation mixture is set in circulation movement between elongated work spaces, which are determined by built-in partitions (34) and (35). In the ventilated activation room (2), the supplied oxygen is consumed by microorganisms for the oxidation of current organic substances and ammonia. As a result, its concentration is reduced during the flow of the activation mixture through the ventilated activation space (2). In the zone where the oxygen concentration is sufficiently low, raw water is fed into the flow of the activation mixture through partial distributors (40), which is mixed with the entire flow of the activation mixture .
Bei entstandenem Überschuß organischer Stoffe verbrauchen die Mikroorganismen schnell den Rest des Sauerstoffes, wodurch im weiteren Strom der Aktivationsmischung ein Raum ohne Gegenwart von gelöstem Sauerstoff entsteht der dann als Denitrifikationsraum (4) arbeitetIf there is an excess of organic substances, the microorganisms quickly consume the rest of the oxygen, as a result of which, in the further flow of the activation mixture, a space without the presence of dissolved oxygen is created which then functions as a denitrification space (4)
Nitrate, die in der Aktivationsmischung durch Oxidieren von Ammoniak und von organischen Stoffen, die Stickstoff enthalten, im belüfteten Aktivationsraum (2) entstanden sind, werden unter Abwesenheit von Sauerstoff und unter Überschuß organischer Stoffe aus dem Rohwasser im Denitrifikationsraum (4) durch heterotrophe Mikroorganismen zu gasförmigem Stickstoff reduziertNitrates, which are formed in the activation mixture by oxidizing ammonia and organic substances containing nitrogen, in the ventilated activation space (2) are added in the absence of oxygen and with excess organic substances from the raw water in the denitrification space (4) by heterotrophic microorganisms reduced gaseous nitrogen
Die restlichen organischen Stoffe aus dem Rohwasser, die dabei unverbraucht blieben, werden dann durch den -6-The remaining organic substances from the raw water that remained unused are then removed by the -6-
AT 392 956 BAT 392 956 B
Strom der Aktivationsmischung aus dem Denitrifikationsraum (4) in den belüfteten Aktivationsranm übertragen, wo sie oxidiert werden.Transfer the flow of the activation mixture from the denitrification room (4) into the ventilated activation chamber, where they are oxidized.
Ein Teil der Aktivationsmischung aus dem belüfteten Aktivationsraum (2) kommt üb» den Umlaufkanal (20) in den Abscheider (17), wo der aktivierte Schlamm vom gereinigten Wasser abgeschieden wird.Part of the activation mixture from the ventilated activation space (2) passes through the circulation channel (20) into the separator (17), where the activated sludge is separated from the cleaned water.
Das gereinigte Wasser wird aus dem Abscheider (17) über Sammeltröge (26) abgeführt, während der abgeschiedene aktivierte Schlamm in den Umlaufkanal (20) zurückfällt und üb« den unteren Teil dieses Kanals in den belüfteten Aktivationsraum (2) zurückkehrt.The cleaned water is discharged from the separator (17) via collecting troughs (26), while the activated sludge falls back into the circulation channel (20) and returns to the lower part of this channel into the ventilated activation room (2).
Ein Teil des bei der Denitrifikation entstandenen gasförmigen Stickstoffes wird an der Oberfläche der Teilchen des aktivierten Schlammes in Form von Blasen abgeschieden, ähnlich wie schon an der Anordnung nach Fig. 1 bis 3 beschrieben wurde. Diese Blasen werden durch die turbulente Bewegung der Aktivationsmischung im belüfteten Aktivationsraum (2) losgelöst.A portion of the gaseous nitrogen produced during the denitrification is deposited on the surface of the particles of the activated sludge in the form of bubbles, similar to what has already been described for the arrangement according to FIGS. 1 to 3. These bubbles are released by the turbulent movement of the activation mixture in the ventilated activation room (2).
Ein weiterer Teil des entstandenen gasförmigen Stickstoffes hat sich jedoch in Form von Mikroblasen innerhalb der Teilchen des aktivierten Schlammes abgeschieden, welche Blasen in die Struktur dieser Teilchen eingedrungen sind, wie schon bei der Anordnung gemäß Fig. 1 erwähnt wurde. Das Anhäufen dieser Mikroblasen würde den Wert des Schlammindexes erhöhen, und es ist deshalb nötig, sie zu entfernen.However, a further part of the gaseous nitrogen formed has separated out in the form of microbubbles within the particles of the activated sludge, which bubbles have penetrated into the structure of these particles, as has already been mentioned in the arrangement according to FIG. 1. The accumulation of these microbubbles would increase the value of the sludge index and it is therefore necessary to remove them.
Die erwähnten Mikroblasen können aus dem aktivierten Schlamm genügend nur durch intensive Turbulenz entfernt werden, die, wie schon erwähnt, die Teilchen des aktivierten Schlammes der Wirkung von Scherkräften aussetzt und diese Mikroblasen loslöst. Dazu dient als Quelle der lokalen intensiven Turbulenz ein Wasserstrom, der aus der Düse (8) austritL Dieser Strom fließt so schnell, daß er am Umfang einen Doppelkegelraum mit sehr intensiver Turbulenz erzeugt, die sich dann in den sich kegelförmig ausbreitenden Flüssigkeitsstrom ausbreitet.The microbubbles mentioned can only be sufficiently removed from the activated sludge by intensive turbulence, which, as already mentioned, exposes the particles of the activated sludge to the action of shear forces and releases these microbubbles. The source of the local intensive turbulence is a water flow that emerges from the nozzle (8). This flow flows so quickly that it creates a double-cone space with very intensive turbulence on the circumference, which then spreads out into the conically spreading liquid flow.
Die Intensität der Turbulenz an der Mündung der Düse (8) übertrifft dabei wesentlich den Wert von 1000 W.1*K was für den »wähnten Effekt schon genügend ist.The intensity of the turbulence at the mouth of the nozzle (8) significantly exceeds the value of 1000 W.1 * K, which is enough for the »mentioned effect.
Da der Vorgang des Eindringens der Mikroblasen von Stickstoff in die Teilchen des aktivierten Schlammes über eine längere Zeit verläuft, ist es beim Reinigen von Abfallwässem nicht nötig, die intensive Turbulenz am aktivierten Schlamm bei jedem Durchgang des aktivierten Schlammes im Zirkulationskreis auszuführen, und es genügt, falls nur ein Teil des Stromes über die Stelle der Anwendung der intensiven Turbulenz führt Dadurch werden wesentliche Ersparnisse an Energie bei genügender Kontrolle der Eigenschaften des aktivierten Schlammes erzieltSince the process of nitrogen microbubble penetration into the activated sludge particles takes a long time, when cleaning waste water, it is not necessary to apply the intense turbulence on the activated sludge every time the activated sludge passes through the circulation circuit, and it suffices to if only part of the current passes through the place of application of the intensive turbulence, this will result in substantial energy savings with sufficient control of the properties of the activated sludge
Der energetische Wirkungsgrad des beschriebenen Verfahrens hängt wesentlich von der Konzentration des aktivierten Schlammes in der Aktivationsmischung ab. Deshalb ist die Anwendung des beschriebenen Verfahrens bei Anwendung der intensiven Turbulenz insbesondere bei einer hohen Konzentration des aktivierten Schlammes wirtschaftlich vorteilhaft Das wird an integrierten Anordnungen unter Anwendung eines sehr wirksamen Abscheidens und mit Rückkehr des aktivierten Schlammes zurück in die Aktivation »zielt Diesem Zweck dient der Abscheider (17), der durch eingebaute Trennwände (34) und (35) im oberen Teil des Behälters praktisch an der ganzen Grundfläche der Anordnung ausgeführt ist Das angewendete hoch wirksame Abscheiden durch fluides Filtrieren zusammen mit der großen Abscheidefläche ermöglicht eine Wirkungsweise der Anordnung mit hoher Konzentration des aktivierten Schlammes, was eine Herabsetzung des Energieaufwandes zum Entfernen von Stickstoff durch Anwendung einer intensiven Turbulenz auf einen wirtschaftlich tragbaren Grad mit einem um 15 bis 20 % höheren Energieaufwand, als für das eigene Belüften erforderlich ist, ermöglicht. Der Denitrifikationseffekt unter gleichzeitiger Kontrolle des Schlammindexes bringt ein derartiges Verbessern der Güte des gereinigten Wassers, und zwar nicht nur, was den Gehalt von stickstoffhaltigen Stoffen betrifft, sondern auch den von kohlenstoffartigen Stoffen, welche das Erhöhen des Energieaufwandes um den angeführten Wert voll rechtfertigen.The energy efficiency of the process described depends essentially on the concentration of the activated sludge in the activation mixture. Therefore, the use of the described method when using the intensive turbulence is economically advantageous, in particular at a high concentration of the activated sludge. This is aimed at integrated arrangements using a very effective separation and with the return of the activated sludge back into the activation. The separator serves this purpose (17), which is carried out by built-in partitions (34) and (35) in the upper part of the container practically on the entire base of the arrangement. The highly effective separation by fluid filtration together with the large separation area enables the arrangement to operate with a high concentration the activated sludge, which enables a reduction in the energy expenditure for the removal of nitrogen by applying intensive turbulence to an economically acceptable level with a 15 to 20% higher energy expenditure than is necessary for the own aeration well. The denitrification effect with simultaneous control of the sludge index brings about such an improvement in the quality of the purified water, not only with regard to the content of nitrogenous substances, but also with regard to carbonaceous substances, which fully justify the increase in energy expenditure by the stated value.
Die anhand von Fig. 4 bis 6 beschriebene Anordnung ermöglicht so die Anwendung der Denitrifikation auch für große Volumen weniger verunreinigter Abfallwässer auf wirtschaftliche Weise. Das hat dort eine Bedeutung, wo eine höhere Güte des gereinigten Wassers gefordert wird, zum Beispiel für den Schutz von Stillwässem gegen Eutrophysation. Die hohe Güte des gereinigten Wassers bietet gleichfalls die Möglichkeiten ein» Lösung von Technologien mit geschlossenem Kreislauf des Wassers ohne Abfall.The arrangement described with reference to FIGS. 4 to 6 thus enables the use of denitrification in an economical manner even for large volumes of less contaminated waste water. This is important where a higher quality of the purified water is required, for example for the protection of still water against eutrophysation. The high quality of the purified water also offers the possibilities of »solving technologies with a closed cycle of water without waste.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist nicht auf die beschriebenen Anordnungen beschränkt. An älteren Typen von Anordnungen, wo es nicht möglich ist, die benötigte Konzentration des aktivierten Schlammes zu erzielen, zum Beispiel beim Aktivationsgraben, ist es möglich, das Einwirken von Scherkräften auf den verdickten Schlamm auszuführen, der aus dem Abscheider in die Aktivation zurückkehrt. Die anhand von Fig. 4 bis 6 beschriebene Anordnung kann auch eine selbständige Belüftungsanlage haben.The method according to the invention is not restricted to the arrangements described. On older types of arrangements where it is not possible to achieve the required concentration of the activated sludge, for example in the activation digging, it is possible to apply shear forces to the thickened sludge which returns to the activation from the separator. The arrangement described with reference to FIGS. 4 to 6 can also have an independent ventilation system.
Das erfindungsgemäße Verfahren und die betreffende Anordnung haben eine Reihe von Vorteilen. Ein wesentlicher Vorteil des Verfahrens zum Aktivationsreinigen mit Denitrifikation in einem Zirkulationssystem ist dessen allgemeine Anwendbarkeit. Das erfindungsgemäße Verfahren kann zum Reinigen wenig verunreinigter Wässer, zum Beispiel von Spülwässern, mittelmäßig verunreinigter Wässer, zum Beispiel von Abfallwässem der Lebensmittelindustrie, und stark verunreinigter Wässer, wie zum Beispiel flüssiger Exkremente von Haustieren, angewendet werden. Für alle diese Wasserarten bietet das erfindungsgemäße Verfahren einen wirtschaftlichen Weg der Intensifikation des Reinigens, was nicht nur in der Herabsetzung des Stickstoffgehaltes und organischer Stoffe -7-The method and the arrangement in question have a number of advantages. An important advantage of the method for activation cleaning with denitrification in a circulation system is its general applicability. The method according to the invention can be used for cleaning slightly contaminated water, for example rinsing water, moderately contaminated water, for example waste water from the food industry, and heavily contaminated water, for example liquid excrement from pets. For all these types of water, the method according to the invention offers an economical way of intensifying the cleaning, which is not only in the reduction of the nitrogen content and organic substances.
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