DE2161785A1 - Verfahren zum Behandeln von Abwasser - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Behandeln von Abwasser mit biologischem Sauerstoffbedarf (BSB) durch Belüften mit einem sauerstoffhaltigen Gas in Gegenwart von'belebtem Schlamm.

Beim Belebungsverfahren wird in der Regel ein Überschuß an flüchtigen suspendierten Feststoffen (MLVSS) erzeugt, das heißt die
Geschwindigkeit des Zellaufbaus übertrifft die Geschwindigkeit
des Zellabbaus. Infolgedessen baut sich ein zunehmender Bestand an Schlamm auf; überschüssiger belebter Schlamm muß kontinuierlich oder periodisch aus dem Prozeß ausgeschieden werden. Für gewöhnlich wird der Überschußschlamm in großen, mit Hauben versehenen Faulbehältern angesammelt, in denen der Schlamm während
2O bis 30 Tagen anaerob ausgefault wird. Dadurch wird der Feststoff rückstand in eine brauchbar stabile Form überführt, in der er ohne unerwünschte Nebenwirkung als Geländeauffüllung verwendet werden kann.

Statt dessen kann der Überschußschlamm auch aerob abgebaut werden. Für diesen Zweck wird im allgemeinen Luft verwendet; dabei

209827/0683

FERNSPRECHER 0811/40 20 IS · KABELrELECTRICPATENTMONCHEN

liegt die Flüssigkeits-Feststoff-Kontaktdauer im Abbaubehälter bei ungefähr 10 bis 15 Tagen. Es wurde auch bereits vorgeschlagen, für den aeroben Abbau des Schlamms Sauerstoff statt Luft zu verwenden. Wie beim Belebungsverfahren wurde jedoch eine wirkungsvolle Ausnutzung des Sauerstoffs nicht erzielt; die Kosten waren prohibitiv.

Der Erfindung liegt insbesondere die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren zum Behandeln von Abwasser zu schaffen, bei dem der belebte Schlamm unter Zufuhr von Sauerstoff bei einem hohen Grad an Sauerstoffausnutzung und niedrigem Energiebedarf aerob abgebaut wird.

Weitere Ziele und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Offenbarung und den Ansprüchen.

Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zum Behandeln von Abwasser mit biologischem Sauerstoffbedarf, bei dem das Abwasser, ein belebter Schlamm und ein Einsatzgas, das einen größeren Anteil, an Sauerstoff enthält, in das Einlaßende einer Belüftungszone eingeleitet werden, in der das in dieser Zone vorhandene Gas und der abwasserhaltige belebte Schlamm gemischt und unter Aufrechterhaltung eines Gehalts des Gemisches an gelöstem Sauerstoff von mehr als 0,5 ppm eines der beiden Medien ständig gegenüber dem anderen umgewälzt wird, bei dem ferner zwischen oder nach der Belüftung in der Belüftungszone geklärte Flüssigkeit von dem Gemisch abgetrennt und abgeführt wird, ein größerer Teil

209827/0683

des verbleibenden, mit belebtem Schlamm angereicherten Gemischs zur Belüftungszone zurückgeleitet wird und das nicht zurückgeleitete, mit belebtem Schlamm angereicherte Gemisch sowie das verbrauchte Gas aus der Belüftungszone freigesetzt werden.

Erfindungsgemäß wird bei einem solchen Verfahren das nicht zurückgeleitete, mit belebtem Schlamm angereicherte Gemisch zusammen mit einem zweiten Gas, dessen Sauerstoffkonzentration mindestens gleich dem O,7fachen der Sauerstoffkonzentration des Einsatzgases ist, in eine Abbauzone eingeleitet, in der das mit Schlamm angereicherte Gemisch und das zweite Gas gemischt und eines der beiden Medien während einer Flüssigkeits-Feststoff-Kontaktzeit von mindestens 96 Stunden ständig gegenüber dem anderen umgewälzt wird, wobei die Arbeitsbedingungen der Behandlung derart eingestellt werden, daß aus der Abbauzone ein verbrauchtes Gas mit einem Sauerstoffgehalt von mindestens 21 Vol.% abgegeben wird, und daß der Schlammrückstand der Abbauzone als Abschlamm beseitigt wird.

Die Erfindung ist im folgenden an Hand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den Zeichnungen näher erläutert, Es zeigt:

Figur 1 eine schematische Ansicht einer zur Durchführung einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens geeigneten Anlage, bei der ein Klärbecken unmittelbar zwischen der Belüftungszone und der Abbauzone angeordnet ist,

209827/

Figur 2

-A-

eine schematische Ansicht einer weiteren Ausführungsform, bei der das Klärbecken hinter einem Anfangsabschnitt und vor einem Endabschnitt der Belüftungszone sitzt,

Figur 3 Figur 4

eine schematische Ansicht einer weiteren Ausführungsform mit zwei parallelgeschalteten Abbau- · zonen,

eine schematische Ansicht einer weiteren Ausführungsform mit einer Einrichtung zur Rückführung von belebtem Schlamm zur Belüftungszone und/oder zur Abbauzone,

Figur 5

eine schematische Querschnittsansicht einer Einrichtung, bei der Sauerstoffgas und ein Flüssigkeits-Feststoff-Gemisch der Reihe nach und im Gleichstrom durch drei BeIUftungstanks, ein Klärbecken und zwei Abbaubehälter in der in Figur 1 skizzierten Weise hindurchgeleitet werden, und

Figur 6

einen schematischen Querschnitt einer Anordnung, bei der ein sauerstoffhaltiges Gas durch mehrere Sauerstoffanreicherungsvorriehtungen hindurchgeleitet wird, die innerhalb eines großen ersten Abwasserbeckens sitzen, das als Belüftungszone dient.

209827/0683

Bei der Anordnung nach Figur 1 tritt BSB aufweisendes Wasser über eine Leitung 11 in die Belüftungszone 1O ein. Ein sauerstoff haltiges Gas mit mindestens 5O % Sauerstoff wird in die ' Belüftungszone 1O über eine Leitung 12 eingeleitet. Belebter Schlamm gelangt über eine Leitung 13 in die Belüftungszone 1O. In der Leitung 13 sitzt eine Pumpe 14.

Die genannten Ströme werden in der Belüftungszone 10 mit Hilfe eines mechanischen Mischers 15 innig miteinander vermischt. Der Mischer kann motorisch angetriebene Flügelräder aufweisen, die nahe der Flüssigkeitsoberfläche liegen oder unterhalb der Flüssigkeitsoberfläche angeordnet sind. Das Sauerstoffgas kann über die Leitung 12 entweder oberhalb oder unterhalb der Flüssigkeit eingeleitet werden. Einrichtungen dieser Art sind bekannt; sie sollen so ausgelegt sein, daß eine große Kontaktfläche zwischen den Medien bei minimalem Energieaufwand erzielt wird. Wenn das Sauerstoffgas in die Flüssigkeit eingeblasen wird, sollten die Blasen klein sein, so daß ihre Gesamtoberfläche groß und die Auftriebskraft klein ist. Die Lösung des Sauerstoffs wird ferner dadurch begünstigt, daß die Gasverteilereinrichtungen so tief in die Flüssigkeit eingetaucht werden, daß der hydrostatische Effekt deutlich in Erscheinung tritt.

Es sind Mittel vorgesehen, um innerhalb der Belüftungszone 10 das eine Medium ständig gegenüber den anderen Medien umzuwälzen. Beispielsweise bringt die Pumpe 16, die über die Leitung 17 mit dem Gasraum in Verbindung steht, das BeIUftungsgas zum unteren

209827/0683

Teil der Zone zurück, wo es mittels einer Einblaseinrichtung 16a in Form kleiner Gasblasen wieder freigesetzt wird. Belüftungseinrichtungen werden im allgemeinen nach der sogenannten Standardluftumsatzleistung ausgelegt, die die Fähigkeit der Einrichtung kennzeichnet, Sauerstoff aus Luft in Leitungswasser mit dem Gehalt Null an gelöstem Sauerstoff bei einem Druck von einer Atmosphäre und 2O C zu lösen. Brauchbar sind Einrichtungen mit einer Standardluftumsatzleistung von mindestens 680 g 0₀/PS h. Die bei der Auslegung der Einrichtung berücksichtigte Energie ist dabei die verbrauchte Gesamtenergie sowohl für das Umrühren des Gemischs als auch für das Inkontaktbringen von Gas und Flüssigkeit.

Die Belüftungszone 10 kann mit einer einzigen Kammer ausgestattet sein; vorzugsweise ist sie jedoch mit mehreren Stufen 1Oa, 10b und 10c versehen, von denen jede mit einem mechanischen Mischer (Rührwerk) 15 und einer Umwälzeinrichtung 16 ausgestattet ist. Der Einfachheit halber sind diese Geräte jedoch nicht für jede Stufe veranschaulicht. Das nicht verbrauchte sauerstoffhaltige Gas aus jeder Belüftungsstufe wird vorzugsweise aus der betreffenden Stufe abgezogen und der naphstfolgenden Stufe als Belüftungsgas zugeführt, wie dies durch eine gestrichelte Linie angedeutet ist. In ähnlicher Weise wird das mit Sauerstoff angereicherte Schlamm-Wasser-Gemisch aus jeder Stufe abgezogen und vorzugsweise der nächstfolgenden Stufe im Gleichstrom mit dem nicht verbrauchten sauerstoffhaltigen Gas zugeführt, um dort mit diesem Gas gemischt zu werden, wobei eines der Medien gegenüber

209827/0683

dem anderen umgewälzt wird. Der Strom des von Stufe zu Stufe übertretenden, mit Sauerstoff angereicherten Flüssigkeitsschlammgemischs ist durch ausgezogene Pfeile angedeutet, die durch die Trennwände der einzelnen Stufen hindurchgehen» Vorzugsweise werden das Gas und das Flüssigkeitsschlammgemisch im Gleichstrom durch mehrere Belüftungsstufen hindurchgeleitet, um Änderungen des BSB-Gehalts des zu behandelnden Wassers und des anschließenden, teilweise mit Sauerstoff angereicherten Flüssigkeitsschlammgemischs berücksichtigen zu können. Das Einsatzgas, das das Gas mit höchstem Sauerstoffgehalt darstellt, wird mit dem Einsatzwasser in der ersten Stufe in Kontakt gebracht. Infolgedessen hat die erste oder Einsatzgasstufe den höchsten Sauerstoffpartialdruck und damit das höchste SauerstoffÜbertrittspotential. Infolgedessen kann der hohe Sauerstoffbedarf innerhalb dieser Stufe ohne übermäßigen Energieaufwand befriedigt werden.

Das Sauerstoffgas wird über die Leitung 12 der Belüftungszone in einer Menge zugeführt, die ausreicht, um den Gehalt des Flüssigkeitsschlammgemischs an gelöstem Sauerstoff über einem Wert von ungefähr 0,5 ppm zu halten. Sauerstoff wird rasch verbraucht; bei Anwendung einer konventionellen Belüftung mittels Luft fällt der Gehalt an gelöstem Sauerstoff in der Belüftungszone nahezu auf Null ab. Er kann nicht auf Werten gehalten werden, die für aerobe Mikroorganismen geeignet sind. Dem wird teilweise dadurch begegnet, daß ein Belüftungsgas verwendet wird, das mindestens 6O VoI,% und vorzugsweise mindestens 9O Vol.% Sauerstoff enthält. Außerdem wird das Gas mit dem zurückgeführten belebten Schlamm

209827/0683

und mit BSB-haltigem Wasser in wirksamer Weise gemischt, um bei minimaler auf die Medien ausgeübter Energie für eine große Kontaktfläche zu sorgen. Ein weiteres Verfahrensmerkmal, das dazu beiträgt, den Gehalt an gelöstem Sauerstoff auf einem gewünschten Wert zu halten, ist die oben erwähnte ständige Umwälzung eines der Medien gegenüber den anderen Medien. Der Gehalt an gelöstem Sauerstoff sollte innerhalb der Belüftungs- und Abbauzonen vorzugsweise einen Wert von ungefähr 10 ppm nicht übersteigen, weil · die zur Erzielung höherer Konzentrationen an gelöstem Sauerstoff aufgewendete Energie auf die Bakterienflocken eine übermäßige Friktion ausüben würde. Dadurch würde die Flockengröße verringert und würden die Absetzeigenschaften beeinträchtigt. Mit anderen Worten, die Flockenpartikel würden so klein, daß das abströmende Wasser trübe wird und nicht in Vorfluter abgegeben werden könnte.

Beim Belebungsverfahren besteht der zurückgeführte Schlamm im wesentlichen aus flockigen Agglomeraten von aeroben Organismen, die in der Lage sind, in Gegenwart einer ausreichenden Menge an gelöstem Sauerstoff das organische Material des Einsatzwassers zunächst zu adsorbieren und dann zu assimilieren und oxydieren.. Dieser Adsorptions-Assimilationsprozeß läuft bei dem vorliegenden Verfahren in der Belüftungszone ab; er ist bei der Ausführungsform nach Figur 1 stromaufwärts der Trennzone 18 im wesentlichen abgeschlossen. Die Flüssigkeits-Feststoff-Kontaktzeit in der Belüftungszone 10 liegt bei der Adsorption und Assimilation von organischen Lebensmitteln zwischen 30 Minuten und 24 Stunden. Diese Zeitdauer schwankt in Abhängigkeit von der Stärke (dem BSB-Gehalt)

209827/0683

des Abwassers, der Art der Schmutzstoffe, dem Feststoffgehalt während der Belüftung und der Temperatur= Eine maximale Verweildauer von 24 Stunden reicht in der Regel aus, um den BSB aus dem abströmenden Wasser zu beseitigen, den Schlamm zu beleben und, falls erforderlich, für ein ausreichendes MaB an Selbstoxydation zu sorgen. Werden mehrere Belüftungsstufen verwendet, bezieht sich die Verweildauer in der Belüftungszone auf die Gesamtdauer, während deren die Feststoffe der Biomasse (die gesamten vorhandenen Bakterien) zusammen mit dem BSB im Einsatzwasser in sämtlichen Belüftungsstufen gehalten werden. Bei der Ausführungsform nach Figur 1 , bei der die Belüftungszone 1O als Ganzes stromaufwärts des Klärbeckens 18 liegt, errechnet sich die Kontaktdauer aus dem Gesamtflüssigkeitsvolumen der Stufen 10a, 10b und 10c dividiert durch die VolumendurchfluSmenge des BSB-haltigen Einsatzwassers und des zurückgeführten belebten Schlamms. Bei der Ausführungsform nach Figur 2, bei der, wie im folgenden noch näher erörtert, die Belüftungszone 1O teilweise stromaufwärts und teilweise stromabwärts des Klärbeckens 18 liegt, errechnet sich die Kontaktdauer für eine vorgegebene Menge an BSB plus Biomasse aus der Summe der Kontaktdauern stromaufwärts und stromabwärts des dazwischenliegenden Klärbeckens. Die stromauf gegebene Kontaktdauer ergibt sich, indem man das stromaufwärtige Flüssigkeitsvolumen der Stufen 10a und 10b durch die Volumendurchflußmenge des BSB-haltigen Einsatzwassers und des Rücklaufschlamms dividiert.. Die stromabwärtige Kontaktdauer ergibt sich aus einer Division des stromabliegenden Flüssigkeitsvolumens der Stufe 10c durch die Schlammaustrittsmenge aus dem Klärbecken, die zur Stu-

209827/0683

- 1O fe 10c gelangt.

Falls es erwünscht ist, die Sauerstoffbehandlung der Biomasse über die Zeitdauer hinaus auszudehnen, die erforderlich ist, um den BSB des Abwassers zu assimilieren und zu oxydieren, kann der Anteil der Organismen des Schlamms, die durch biologische Oxydation selbst zerstört und aufgezehrt werden, recht hohe Werte annehmen. Dieses Selbstoxydationsphänomen (endogene Respiration) ist in der US-PS 3 547 814 im einzelnen erörtert. In dem Umfange, in dem in der BeIUftungszone eine Selbstoxydation erfolgt, wird die Belastung der Abbauzone verringert. Es sollte jedoch vermieden werden, die Selbstoxydation innerhalb der Belüftungszone in extremem Maße vorzunehmen, weil dadurch die Aktivität der Biomasse herabgesetzt wird, die in Form des RücklaufSchlamms zurückgeführt wird. Außerdem wird die Absetzfähigkeit der Biomasse beeinträchtigt. Ferner ist es kostspielig, die behandelte Biomasse für längere Zeit belüftet zu halten, weil die Gesamtmenge der W behandelten Biomasse bezogen auf den Überschußschlammstrom groß ist und die Belüftungsbecken prohibitiv groß werden.

Geht es nur darum, den BSB des zuströmenden BSB-haltigen Wassers zu assimilieren und zu oxydieren, reicht eine verhältnismäßig kurze Kontaktdauer aus. Bei städtischem Abwasser wurde in Experimenten eine praktisch vollständige Assimilation des BSB nach zwei BeIUftungsstufen mit einem Einsatzgas mit 99,5 % Sauerstoff und bei Bewegung des FlUssigkeits-Feststoffstromes im Gleichstrom innerhalb einer Kontaktdauer von 37,5 Minuten je Stufe oder ins-

209827/0683

gesamt 75 Minuten erzielt. Das aus der zweiten Stufe abströmende Wasser hatte einen niedrigen BSB (z. B. 2O bis 35 ppm); der Schlamm war stabil und gut abgesetzt. Bei anderen Versuchen, bei denen in gewissem Umfang eine Selbstoxydation eintrat, betrug die Gesamtkontaktdauer ungefähr 2,5 Stunden für drei Stufen (5O Minuten pro Stufe) bei G-leichstrombewegung, wobei im Anschluß an die dritte Stufe eine Klärung erfolgte. Bei einer weiteren Versuchsreihe, bei der Selbstoxydation eintrat und bei der vier Stufen im Gleichstrom durchlaufen wurden und eine Klärung nach der vierten Stufe erfolgte, betrug die Gesamtkontaktdauer 2,7 Stunden oder 4O,5 Minuten je Stufe. BSB-Bestimmungen, die für die überstehende Flüssigkeit aus jeder Stufe vorgenommen wurden, ließen erkennen, daß die Behandlung nach zwei Stufen (insgesamt 81 Minuten Belüftung) im wesentlichen abgeschlossen war und daß die Unterschiede des BSB-Gehalts zwischen der ersten und der zweiten Stufe fast ganz auf die praktisch vollständige Durchmischung zurückzuführen waren, die in den einzelnen Stufen erfolgte. Daraus ergibt sich, daß bei Unterteilung der ersten Stufe (4O,5 Minuten) in zwei aufeinanderfolgende Stufen von je 2O,25 Minuten die Reinigung des Wassers durch Adsorption und Assimilation des BSB nach der ersten der Teilstufen (20,25-minutige Belüftung) weitgehend abgeschlossen gewesen wäre. Es folgt ferner, daß die Gesamtbelüftungskontaktdauer für eine sechsstufige Anlage, die die gleichen Eigenschaften besitzt, 1,5 Stunden(15 Minuten je Stufe) betragen kann. Eine Gesamtkontaktdauer von mindestens 30 Minuten ist bei mittlerem städtischem Abwasser für eine Sauerstoffadsorption und BSB-Assimilation erforderlich, um den BSB der ge-

209827/0683

reinigten Flüssigkeit auf einen annehmbaren Wert herabzudrücken. Eine Gesamtkontaktdauer von weniger als 180 Minuten führt im allgemeinen zu einer wesentlichen Herabsetzung der Schlammproduktion, falls für eine Selbstoxydation 'gesorgt werden soll; sie vermeidet Absetzprobleme und gestattet noch immer eine wesentliche Verringerung der Belüftungskammerkapazität im Vergleich mit herkömmlichen Verfahren. Die derzeit in Betrieb befindlichen Belebungsanlagen für städtische Abwässer, bei denen zur Belüftung Luft verwendet wird, dürften mit einer Gesamtbelüftungskontaktdauer von 180 bis 360 Minuten arbeiten.

Die vorstehend genannten Kontaktdauern eignen sich für relativ schwache städtische Abwässer mit einem BSB bis zu ungefähr 300 ppm. Bei stärkeren Abwässern, wie sie beispielsweise bei petrochemischen Fabriken anfallen, sind längere Kontaktdauern in der Größenordnung von 5 bis 12 Stunden erforderlich, um ein gereinigtes Abwasser mit vergleichbarer Reinheit zu erhalten.

Bei der praktischen Ausführung des Verfahrens nach der Erfindung wird vorzugsweise die Konzentration an suspendierten Feststoffen in der Belüftungszone hoch gehalten. Der Gehalt an flüchtigen suspendierten Feststoffen des Gemischs aus belebtem Schlamm und BSB-haltigem Wasser beträgt zweckmäßig mindestens 30OO ppm und vorzugsweise 5OOO bis 9OOO ppm. Ein Grund dafür ist, daß die Feststoffkonzentration in der Belüftungszone die Geschwindigkeit der biochemischen Reaktionen beeinflußt, die bei der Durchführung des Verfahrens ablaufen. Bei der Behandlung von städtischem

209827/0683

Schmutzwasser umfassen die suspendierten Feststoffe:

1. biologisch oxydierbare organische Stoffe

2. nichtbiologische oxydierbare organische Stoffe und

3. nichtoxydierbare anorganische Stoffe.

Die anorganischen Stoffe, wie Sand und Grit, sowie die nichtbiologischen oxydierfähigen Stoffe, wie Polyäthylenteilchen oder Papier, sind unerwünschte aber unvermeidbare Bestandteile des BSB-haltigen Wassers, z. B. Schmutzwassers, das in die Belüftungszone eintritt. Verhältnismäßig große Teilchen, z. B. Holzspäne, werden im allgemeinen durch eine Vorbehandlung beseitigt.

Der größte Teil der insgesamt vorliegenden Feststoffe des Flüssigkeitsschlammgemischs, z. B. 70 % der Feststoffe, besteht aus Bakterienflocken (Biomasse) in dem belebten Schlamm, der vom Klärbecken zur Belüftungszone zurückgeführt wird. Je höher die Konzentration der Bakterien ist, desto rascher erfolgt die Adsorption und Assimilation des BSB, vorausgesetzt, die anderen Erfordernisse, beispielsweise die Zufuhr von gelöstem Sauerstoff, sind ebenfalls erfüllt.

Bei der Anordnung nach Figur 1 wird das mit Sauerstoff angereicherte Flüssigkeitsschlammgemisch aus der Belüftungszone 10 abgegeben und über die Leitung 19 in das Klärbecken 18 eingeleitet, um für eine Trennung in überstehende Flüssigkeit und belebten Schlamm zu sorgen. Die überstehende Flüssigkeit wird über eine Leitung 20 abgezogen, während der belebte Schlamm vom unteren Ende über eine Leitung 21 abgeführt wird. Mindestens 85 Gew.%

209827/0683

und vorzugsweise mindestens 95 Gew.% des als Strom 21 abgetrennten belebten Schlamms werden über die Leitung 13 zur Belüftungszone 1O als Quelle für aktive Bakterien zurückgeführt. Sind mehrere Belüftungsstufen vorhanden, wird der belebte Schlamm zur ersten Stufe 1Oa zurückgeleitet, in die auch das Sauerstoffgas und das BSB-haltige Einsatzwasser eingeführt werden. Der belebte Schlamm hat vorzugsweise einen Gesanitgehalt an suspendierten Feststoffen (MLSS) von 120OO bis 5OOOO ppm; er wird zur Belüf-

tungszone vorzugsweise in einer Durchflußmenge zurückgeleitet, die zur Durchflußmenge des BSB-haltigen Einsatzwassers in einem solchen Verhältnis steht, daß das Volumenverhältnis von Rücklaufschlamm zu BSB-haltigem Einsatzwasser zwischen O,1:1 und O,5:1 liegt.

Erfindungsgemäß wird der nicht zurückgeleitete belebte Überschußschlamm, der nicht erforderlich ist, um in der Zone IO den gewünschten Feststoffgehalt aufrechtzuerhalten, aus dem Prozeß ab-P geleitet und einer Abbauzone 23 zugeführt. Der ÜberschuSschlamm stellt gegenüber dem Rücklaufschlammstrom einen kleinen Strom dar. Es kann der Fall eintreten, daß die Geschwindigkeit, mit der Zellen für den Prozeß verlorengehen, die Geschwindigkeit der resultierenden Zellenproduktion nicht ständig übertrifft. Wenn es dazu kommt, gehen die für den Prozeß wesentlichen Mikroorganismen verloren und hört die Reinigung auf. Nur ein Bruchteil des dem System zugeführten BSB wird für die Synthese neuer Zellen benutzt; ein Teil der bereits in dem System vorhandenen Zellen wird durch Selbstoxydation zerstört. Die überschüssigen ZeI-

209827/0683

' - 15 -

len machen häufig einen Anteil aus, der in der Größenordnung von 1 % der zur Belüftungszone zurückgeführten Zellen liegen. Bei mit hoher Geschwindigkeit ablaufenden Belebungsprozessen, die sich durch niedrige Feststoffwerte bei der Belüftung und rasche Zellsynthese auszeichnen, können die Überschußzellen einen Anteil in der Größenordnung von 10 % der zurückgeführten Zellen ausmachen. Wenn der Zellenausschuß über 15 % liegt (und weniger als 85 Gew.% des belebten Schlammes zur Belüftungszone zurückgeführt werden), werden die Größe und die Betriebskosten der Abbaueinrichtung unnötig groß.

Wie oben ausgeführt, stellt der Prozentsatz des Schlammes, der an die Abbauzone abgeht, innerhalb einer vorgegebenen Betriebsdauer einen mittleren Wert dar. Beim normalen Betrieb einer Belebungsanlage kann die vorgesehene Schlammausscheidung variabel und/oder intermittierend erfolgen; die Durchflußmenge, mit der der Schlamm zur Belüftungszone 1O zurückgeführt wird, kann variiert werden, z. B. entsprechend Änderungen der Zufuhrmenge des in die Anlage eingeleiteten Wassers. Wenn die Schlammdurchflußmengen variiert werden, ändert sich entsprechend die Menge des im Klärbecken 18 zurückgehaltenen abgetrennten Schlamms.

Nicht verbrauchtes sauerstoffhaltiges Gas wird ferner von der Belüftungszone 10 aus in die Leitung 22 abgegeben, und zwar insbesondere von der letzten Stufe 1Oc, wenn mehrere Belüftungsstufen vorgesehen sind. Zusätzliches Sauerstoffgas kann in die Anlage über die Leitung 22a oder unmittelbar in die Abbauzone ein-

209827/0683

geleitet werden. Das nicht verbrauchte sauerstoffhaltige Gas in der Leitung 22 und frisches Sauerstoffgas aus der Leitung 22a bilden zusammen ein zweites Gas, das erfindungsgemäß eine Sauerstoffkonzentration von mindestens dem 0,70-fachen der Sauerstoffkonzentration des ersten Gases haben soll, das der Belüftungszone über die Leitung 12 zugeführt wird. Obwohl der Sauerstoff, der aus dem Gas in. der Belüftungszone verbraucht wird, dem Sau-' erstoffverbrauch in der Abbauzone gleich sein kann, ist die An- · derung der Sauerstoffreinheit im Gas im Bereich der Belüftungszone wesentlich geringer als die Änderung im Bereich der Abbauzone. Dies ist auf die verhältnismäßig starke Entwicklung von Stickstoff und Kohlendioxyd aus dem kleinen Flüssigkeitsvolumen in der Abbauzone zurückzuführen. Entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform sollte die Sauerstoffreinheit des der Abbauzone zugeführten Gases mindestens 80 % der Sauerstoffreinheit des der Belüftungszone zugeführten Einsatzgases betragen. Innerhalb der Abbauzone erfolgt ein plötzlicher Abfall der Sauerstoffreinheit. Wenn für den Abbau kein Gas mit verhältnismäßig hoher Sauerstoffreinheit zur Verfügung steht, ergeben sich ein prohibitiv niedriger Sauerstoffpartialdruck und ein prohibitiv hoher Energieverbrauch.

Der nicht zurückgeführte belebte Schlamm in der Leitung 21 und das zweite Gas in der Leitung 22 werden beide der Abbauzone 23 zugeführt, um dort während einer Flüssigkeits-Feststoff-Kontaktdauer von mindestens 96 Stunden gemischt zu werden. Während dieses ausgedehnten Zeitraumes wird der größte Teil der überschüssigen

209827/0683

Biomasse durch endogene Respiration (intrazelluläre Veratmung) zerstört; der Schlammrückstand wird im wesentlichen inert gemacht. Innerhalb dieser Zeitspanne wird eines der Medien ständig gegenüber den anderen Medien umgewälzt. Das Mischen erfolgt mit Hilfe einer Einrichtung 24, die die gleiche wie der Mischer 15 der Belüftungszone sein kann; es kann aber auch ein anderes Rührwerk vorgesehen sein, wie es vorzugsweise zur Bewegung des dichteren belebten Überschußschlammes verwendet wird. Das veranschaulichte Umwälzsystem mit Abzugs-Rückführleitung 25, Pumpe 26 und Gaseinblaseinrichtung 26 entspricht dem Umwälzsystem der Belüftungszone, doch-stellt dies kein Zwangsmerkmal dar. Beispielsweise können in der Belüftungszone 10 rotierende Oberflächenflügelräder benutzt werden, um gleichzeitig für das Mischen und die Umwälzung zu sorgen, indem verhältnismäßig massive Flüssigkeitsmengen in das Gas geworfen werden.

Mehrere Abbaustufen 23a und 23b werden vorzugsweise aus den gleichen Gründen benutzt wie die mehreren Belüftungsstufen 10a, 10b und 10c. Jede Abbaustufe ist mit Misch- und Umwälzeinrichtungen ausgestattet. Das nicht verbrauchte sauerstoffhaltige Gas und der weiter mit Sauerstoff angereicherte Schlamm laufen vorzugsweise im Gleichstrom durch die Abbaustufen hindurch. Abschlamm wird aus der letzten Stufe 23b der Abbauzone über eine Leitung 27 ausgeschieden. Das verbrauchte Gas, das mindestens 21 % Sauerstoff enthält, wird über eine Leitung 28 aus dieser Stufe abgelassen .

209827/0693

Die Ausführungsform nach Figur 2 unterscheidet sich von derjenigen gemäß Figur 1 dadurch, daß die Belüftungszone 1O einen Anfangsabschnitt und einen Endabschnitt aufweist , die durch das Klärbecken voneinander getrennt sind. Die Abschnitte werden in dem sogenannten Kontaktstabilisationsverfahren betrieben. Im Anfangsabschnitt erfolgt die Sauerstoffanreicherung nur in einem zur Adsorption der organischer} Stoffe in den aktiven bakterienhaltigen Flocken ausreichendem Umfang. Das gereinigte Wasser ™ wird dann abgetrennt; in dem Endabschnitt der Belüftungszone wird nur der konzentrierte Schlamm der Vorstufe behandelt. Die Flüssigkeits-Feststoff-Kontaktdauer des Anfangsabschnittes der Belüftungszone ist vorzugsweise kleiner als das ungefähr O, 5-fache der Kontaktdauer in dem Endabschnitt der Belüftungszone.

Der Anfangsabschnitt der Belüftungszone nach Figur 2 weist eine erste Stufe 10a und eine zweite Stufe 10b auf. Es ist ein rotierender Oberflächenbelüfter 3O vorgesehen, der sowohl dem Mischen tk als auch der Umwälzung dient. Das Flüssigkeitsschlarnmgemisch verläßt diesen Abschnitt der Belüftungszone über die Leitung 19; es gelangt zum Klärbecken 18 und wird dort in gereinigte Flüssigkeit und Vorschlamm mit adsorbiertem BSB getrennt. Letzterer wird über die Leitung 21 in die dritte Stufe 1Oc der Belüftungszone eingeleitet, die den Endabschnitt der Belüftungszone bildet. Der Vorschlamm wird dort mit nicht verbrauchtem sauerstoffhaltigem Gas gemischt, das über die Leitung 22 einströmt. Die organischen Stoffe werden in der dritten Stufe 1Oc unter Bildung von belebtem Schlamm assimiliert und teilweise oxydiert. Mindestens

209827/0683

85 Gew.% des belebten Schlammes werden zur ersten Belüftungsstufe 1Oa zurückgeleitet. Der restliche Teil des belebten Schlammes wird in die Abbauzone 23 eingeleitet, um dort mittels des zweiten Gases weiter oxydiert zu werden, das mindestens zum Teil aus dem nicht verbrauchten sauerstoffhaltigen Gas der Stufe 10c besteht. In jeder Stufe dec Abbauzone 23 sind rotierende Oberflächenbelüfter 31 vorgesehen, um die Medien zu mischen und umzuwälzen.

Der Zustrom des nicht zurückgeleiteten belebten Schlammes zur Abbauzone 23 kann entweder kontinuierlich oder intermittierend erfolgen. Nach der gängigen Praxis wird Uberschußschlamm häufig intermittierend aus dem Klärbecken ausgeschieden; das Verfahren nach der Erfindung kann diesem Vorgehen leicht angepaßt werden. Beispielsweise kann bei der Anordnung nach Figur 1 die Abbauzone 23 entsprechend einem einfachen Füllen-Entnahme-Programm betrieben werden. Eine Menge an Überschußschlamm kann zunächst aus der Endstufe 23b der Abbauzone entnommen werden, wobei das Volumen des entnommenen Abschlamms gleich einer täglichen Menge an belebtem Überschußschlamm ist, der aus dem Klärbecken 18 ausgeschieden werden soll. Nachdem die Abschlammentnähme abgeschlossen ist, wird die frische Menge an belebtem Überschußschlamm vom Klärbecken aus in die erste Abbaustufe eingeleitet. Bei dieser Betriebsweise wird der Schlamm auch intermittierend von Stufe zu Stufe innerhalb der Abbauzone weitergegeben.

Figur 3 zeigt eine weitere Ausführungsform, die ähnlich der An-

209827/0683

- 2O -

Ordnung nach Figur 1 , jedoch mit zwei Abbauzonen 23a und 23b versehen ist, die, was den Überschußschlamm und das zweite Gas anbelangt, parallelgeschaltet sind. In jeder Zone ist nur eine Stufe veranschaulicht, doch können auch mehrere Stufen vorhanden sein. Die erste Abbauzone nimmt eine Ladung an belebtem Überschußschlamm über die Leitung 21 und die Zweigleitung 32a für eine längere Zeitdauer, z. B. drei Tage, auf. Diese Ladung kann durch kontinuierlichen oder intermittierenden Zustrom vom Klärbecken 18 aus angesammelt werden. Die gefüllte erste Abbauzone 23a wird mit dem zweiten Gas belüftet, das aus dem von der letzten Belüftungsstufe 1Oc über die Leitung 22 abgegebenen Gas und gegebenenfalls frischem Sauerstoff besteht, der über die Leitung 22a zugeführt wird. Die Belüftungs- oder Sauerstoffanreicherungsdauer in der ersten Abbauzone 23a kann ungefähr gleich der Belebtschlammfülldauer für die Äbbauzonen sein, worauf der abgebaute Schlamm über die Leitung 27a als Abschlammrückstand ausgeschieden wird. Nachdem die erste Abbauzone 23a gefüllt ist, wird während der in dieser ersten Zone erfolgenden Sauerstoffanreicherung die zweite Abbauzone 23b mit belebtem Überschußschlamm aus dem Klärbecken 18 über die Leitung 21 und die Zweigleitung 32b gefüllt. Um anaerobe Bedingungen während des lang andauernden Füllvorgangs zu vermeiden, muß das zweite Gas beiden Abbauzonen 23a und 23b ständig und gleichzeitig zugeführt werden. Dieses über die Leitung 22 zuströmende Gas kann auf Zweigleitungen 33a und 33b aufgeteilt werden, um es in die erste und die zweite Abbauzone 23a und 23b über zweckentsprechende nicht veranschaulichte Ventile in Mengen einzulei-

209827/0683

ten, die der Menge des belebten Überschußschlamms in jeder dieser beiden Zonen entspricht. Während der Fülldauer tritt in gewissem Umfang ein Abbau ein, da die Schlammladung unter gleichzeitiger Mischung mit Sauerstoffgas allmählich aufgebaut wird. Infolgedessen ist die mittlere Verweildauer des Schlamms in der Abbauzone wesentlich größer als die der Fülldauer folgende Sauerstoff an reicherungsdauer .

Bezüglich der Ausführungsform nach Figur 3 ist also zusammenfassend festzustellen, daß zwei Abbauzonen vorgesehen sind und das zweite Gas gleichzeitig der ersten Zone und der zweiten Zone zugeführt wird. Der nicht zurückgeleitete belebte Schlamm wird in die erste Zone eingegeben, um diese zu füllen, während das zweite Gas gleichzeitig ständig mit dem zuvor eingebrachten belebten Schlamm in der zweiten Zone gemischt wird, wobei während des Abbaus in der zweiten Zone ein Medium gegenüber den anderen in dieser Zone befindlichen Medien umgewälzt wird. Abschlamm und ein drittes Gas, das mindestens 21 % Sauerstoff enthält, verlassen nach dem Abbauvorgang diese zweite Zone. Der nicht zurückgeleitete belebte Schlamm wird dann in die geleerte zweite Zone eingebracht, um diese zu füllen. Gleichzeitig wird das zweite Gas ständig mit dem zuvor eingebrachten belebten Schlamm in der ersten Abbauzone gemischt, während ein Medium gegen die anderen in der ersten Zone befindlichen Medien umgewälzt wird, um auf diese Weise für den Abbauvorgang in der ersten Zone zu sorgen. Abschlamm und das dritte Gas, das mindestens 21 % Sauerstoff enthält, werden nach Abschluß des Abbaus aus der

2 0 9 8 2 7/0683

ersten Zone ausgeschieden. Die geleerte erste Zone und die beladene zweite Zone werden daraufhin wieder mit belebtem Schlamm beladen bzw. auf den Abbauvorgang umgeschaltet.

Der aus der Abbauzone abgeführte Abschlammrückstand hat einen
stark verminderten Feststoffgehalt; die in ihm befindlichen
Feststoffe sind verhältnismäßig stabil. Eine vollständige Oxydation aller flüchtigen suspendierten Feststoffe (VSS), die im
P Schlamm vorhanden sind, ist jedoch nicht möglich, weil ein erheblicher Anteil nicht auf biologischem Wege abbaufähig ist. Im übrigen ist eine vollständige Oxydation aller biologisch abbaufähiger Stoffe nicht praktisch durchführbar. Die biologisch abbaufähigen Stoffe im Schlamm bestehen in erster Linie aus Zellmaterial, das in der Belüftungszone aufgebaut wurde. Wenn die
Zellen oxydiert werden und ihre Anzahl abnimmt, sinkt die Gesamtgeschwindigkeit der Oxydation. Je nach der Schlammzusammensetzung wird bei den oben beschriebenen Ausführungsformen in
»der Praxis angestrebt, zwischen.ungefähr 3O und 7O % der in die Abbauzone eingebrachten flüchtigen suspendierten Feststoffe zu beseitigen. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Gehalt des Belebtschlammrückstands an flüchtigen suspendierten Feststoffen kleiner als ungefähr das 0,7-fache des belebten Schlamms. Normalerweise führt eine solche Senkung des Feststoffgehalts zur Beseitigung der ausfaulbaren Stoffe im Schlamm, insbesondere, wenn die Verweildauer während der Belüftung bei
96 Stunden oder mehr liegt.

209827/0683

Figur 4 zeigt eine Anordnung zur Durchführung eines abgewandelten Verfahrens, bei dem die aerobe Schlammabbauzone so betrieben wird, daß ein höherer Anteil der biologisch abbaufähigen Stoffe beseitigt und/oder die Größe der Abbautanks vermindert wird. Mindestens ein Teil des Abschlammrückstands in der Leitung 27 wird zu der ersten Abbaustufe 23a zurückgeleitet und innerhalb der Abbaustufen erneut verarbeitet. Der Abschlammrückstand wird zunächst über eine Zweigleitung 36 einer Entwässerungseinrichtung 37, beispielsweise einem Filter oder einer Zentrifuge, zugeführt. Das abgeschiedene Wasser wird über eine Leitung 38 abgeleitet. Der weiter konzentrierte Abscnlamm wird dann zu der ersten Abbaustufe 23a zurückgeleitet. Dadurch wird der Feststoffgehalt des Schlamms in der Abbauzone 23 erhöht und für eine längere Verweildauer in der Abbauzone gesorgt, ohne daß die Größe der Abbautanks entsprechend zunimmt.

Falls der gesamte Abschlammrückstand zur Abbauzone zurückgeführt wird, stellt die Anordnung bezüglich inerten Stoffen, beispielsweise Sand, ein geschlossenes System dar, so daß sich solche inerte Stoffe anzusammeln suchen. Die Anlage kann selbstverständlich periodisch abgeschaltet werden, um derartige inerte Stoffe zu beseitigen. Statt dessen kann ein Teil des Abschlammrückstands über die Leitung 27 zwecks externer Beseitigung in einer Menge abgezogen werden, die ausreicht, um die Ansammlung der inerten Stoffe zu beherrschen und auf einem vertretbaren Wert zu stabilisieren. Gemäß einer weiteren Abwandlung kann ein Teil der entwässerten Feststoffe über die Leitung 39 abgeführt werden.

209827/060 3

Figur 5 zeigt eine Einrichtung, die sich zur praktischen Durchführung des in Figur 1 skizzierten Verfahrens mit in Serie geschalteten Stufen und Gleichstromdurchleitung von Gas und Flüssigkeitsschlammgemisch eignet. Die Einrichtung läßt sich auch für die Systeme gemäß den Figuren 2 bis 4 einsetzen, wenn gewisse Abwandlungen getroffen werden, die. sich aus der vorstehenden Beschreibung ergeben.

fc Die Belüftungszone 10 hat die Form eines Behälters mit lotrechten Trennwänden 45a-b und 45b-c, die derart in Abstand voneinander angeordnet sind, daß drei die Belüftungsstufen bildende Kammern 10a, 10b und 10c entstehen. Die Trennwände reichen bis zum Boden des Behälters 10 und sind mit diesem dicht verbunden. Der mit Sauerstoff angereicherte Flüssigkeits-Feststoffstrom tritt durch eine verengte Öffnung 46 in der Trennwand 45a-b zwischen der ersten und der zweiten Kammer vorzugsweise nahe oder unter dem Boden derselben sowie durch eine verengte Öffnung

47 hindurch, die vorzugsweise im oberen Teil der Trennwand 45b-c zwischen der zweiten und dritten Kammer vorgesehen ist. Das nicht verbrauchte sauerstoffhaltige Gas strömt über verengte Öffnungen

48 nahe der Oberseite der Trennwände von Kammer zu Kammer. Der Gasraum über jeder Kammer ist durch einen gemeinsamen Deckel 49 abgeschlossen, mit dem die oberen Enden der Trennwände dicht verbunden sind. Infolgedessen wird eine Rückmischung von Sauer-

'stoffgas von einer nachfolgenden Kammer zu einer vorausgehenden Kammer vermieden, solange eine kleine Druckdifferenz aufrechterhalten wird.

209827/0683

Die Mischeinrichtung jeder Kammer weist Flügel 15 auf, die in das Flüssigkeitsschlammgemisch eintauchen und über eine drehbare Welle 5O mit einem Antrieb, beispielsweise einem Motor 51, verbunden sind. Die Umwälzeinrichtung umfaßt die mit dem Deckel

49 verbundene Saugleitung 17, die Pumpe 16, die Rückleitung 52, die mit der Einlaßseite der vom Motor 51 angetriebenen Hohlwelle

50 in Verbindung steht, und die Einblaseinrichtung 16a, die am unteren Ende der Welle 5O unterhalb der Flügel 15 sitzt. Die kleinen Sauerstoffgasblasen, die mittels der Pumpe 16 aus der Einblaseinrichtung 16a herausgedrückt werden, werden innerhalb jeder Kammer verteilt. Sie kommen mit dem Flüssigkeitsschlammgemisch in innigen Kontakt und steigen durch das Gemisch hindurch zur Oberfläche hoch, wo der nicht verbrauchte Teil des Gases zusammen mit den auf die Oxydationsreaktion zurückzuführenden Gasen in den Gasraum gelangt.

Das Flüssigkeitsschlammgemisch, das aus der dritten und letzten Belüftungskammer 1Oc über die die Strömung beschränkende Leitung 19 austritt, wird in das Klärbecken 18 eingeleitet und dort in überstehende Flüssigkeit und belebten Schlamm getrennt. Geeignete Klärbeckenkonstruktionen sind bekannt. Das Klärbecken kann beispielsweise an seinem unteren Ende mit einem rotierenden Kratzer 53 versehen sein, um eine Kegelbildung zu verhindern. Der belebte Schlamm wird über die vom Boden des Klärbeckens wegführende Leitung 21 abgezogen. Mindestens 85 Gew.% des Schlamms werden mittels der in der Leitung 13 angeordneten Pumpe 54 zu der ersten Sauerstoffanreicherungskammer 10a zurückgepumpt, um

209827/0683

dort mit dem BSB-haltigen Abwasser und dem sauerstoffhaltigen Einsatzgas gemischt zu werden. Das gereinigte Wasser wird vom Klärbecken 18 über die Leitung 2O abgeführt.

Der nicht zurückgeleitete belebte Schlamm wird durch eine Zweigleitung 55 hindurch mittels einer Pumpe 56 der Abbauzone 23 zugeleitet, die als Behälter mit einer unteren lotrechten Trennwand 57a-b und einer davon in Abstand angeordneten oberen lotrechten Trennwand 58a-b ausgebildet ist, die den Behälter in zwei Kammern 23a und 23b unterteilen. Der Schlammstrom zu der und durch die Abbauzone 23 hindurch kann kontinuierlich sein, so daß bei Verwendung mehrerer Stufen ein Rückmischen'der'Flüssigkeit durch die verengten Öffnungen hindurch zweckmäßigerweise unterbunden wird. Wie oben angegeben, ist die Flüssigkeitsfeststoffkontaktdauer in der Abbauzone 23 lang im Vergleich mit der entsprechenden Verweildauer in der Belüftungszone 10; beispielsweise kann ein Verhältnis von 100 bis 200 Stunden gegenüber ein bis zwei Stunden gegeben sein. Außerdem ist die volumenmäßige Durchflußmenge der in die Abbauzone eingebrachten Flüssigkeit sehr gering im Vergleich mit der Durchflußmenge, mit der Flüssigkeit in die BeIUftungszone eingeleitet wird. Beispielsweise beträgt erstere oft weniger als 5 % der letztgenannten. Infolgedessen müssen die verengten Öffnungen zwischen den Stufen einer mehrstufigen Abbauzone sehr klein sein, um an den Öffnungen für eine Druckdifferenz zu sorgen, die ausreicht, um ein Rückmischen zu verhindern. Kleine Öffnungen können jedoch leicht verstopfen. Es sollte infolgedessen für eine Reinigung dieser Öffnungen ohne

209827/0683

- 27 Unterbrechung des Betriebs gesorgt werden,

Bei dem in Figur 5 veranschaulichten Aufbau der Abbauzone 23 wird ein mögliches Verstopfen der Öffnungen für einen Übergang des teilweise abgebauten Schlamms von einer Stufe zur nächsten vermieden. Der Schlammpegel in der zweiten Stufe 23b ist niedriger als der Pegel in der ersten Stufe 23a. Die untere lotrechte Trennwand 57a-b wirkt als Wehr, über das der Schlamm bei seinem Durchlauf von der Stufe 23a zur Stufe 23b herunterfallen muß. Für eine Stufenunterteilung des Gases sorgt die obere lotrechte Trennwand 58a-b_r die von dem über dem Behälter liegenden gasdichten Deckel 59 nach unten bis im den Schlamm hineinreicht. Eine verengte Öffnung 60 in der oberen lotrechten Trennwand 58a-b läßt nicht verbrauchtes sauerstoffhaltiges Gas von der ersten Kammer 23a zu der zweiten Kammer 23b gelangen, ohne äaS es zu Rückmischen kommt.

Anstelle gesonderter Flussigkeitsfeststoffmischeinrichtungen und Umwälzeinrichtungen, wie sie innerhalb des .Belüftungsbehälters vorhanden sind, sind rotierende Oberflachenflügelräder 31 für jede Kammer des Abbaubehälters 23 vorgesehen. Jedes Flügelrad ist übereine Welle mit einem Antrieb, beispielsweise einem Elektromotor 26, verbunden. Die rotierenden Flügelräder halten die Feststoffe in Suspension] sie werfen außerdem massive Flüssigkeitsfeststoffmengen gegen das Sauerstoffgas in dem Raum unterhalb des Deckels 59. Auf diese Weise wird das Flüssigkeitsfeststoff gemisch ständig gegenüber dem Gas umgewälzt, während

209827/0683

bei dem zuvor beschriebenen Belüftungsbehälter das Gas ständig gegenüber dem Flüssigkeitsfeststoffgemisch umgewälzt wird. Es versteht sich, daß beide Arten von Misch- und Umwälzeinrichtungen in Figur 5 zu Erläuterungszwecken dargestellt sind und daß jede der beiden Einrichtungsarten sowohl für den Belüftungsbehälter als auch für den Abbaubehälter vorgesehen sein kann.

Figur 6 zeigt eine Belüftungszone. Es handelt sich dabei nicht, wie grundsätzlich ohne weiteres möglich, um einen künstlichen Behälter, sondern um ein natürliches Flüssigkeitsbecken, beispielsweise eine Lagune oder einen toten Fluß- oder Seearm. BSB-haltiges Einsatzwasser gelangt über· die Leitung 11 zusammen mit dem über die Leitung 13 ankommenden belebten Schlamm in das Becken 10. Eine Sauerstoffgasquelle, beispielsweise in Form eines Behälters 65, ist in der Nähe vorhanden. Der Sauerstoff wird im Behälter in flüssigem oder gasförmigem Zustand gespeichert. In der Lagune 1O ist mindestens für eine Belüftungskammer 10a gesorgt, die entweder schwimmend angeordnet oder am Boden abgestützt ist. In der Figur sind drei durch Schwimmringe 66 gehaltene Kammern 10a, 10b und 10c veranschaulicht. Jede Kammer ist mit Wänden 67 versehen, deren untere Enden bis unter den Spiegel des Flüssigkeitsschlammgemisches 68 reichen und auf deren oberen Enden gasdichte Deckel 49 abgestützt sind. Jede Kammer ist mit Misch- und Umwälzeinrichtungen ausgestattet. Es kann sich dabei zum Beispiel um rotierende Oberflächenflügel 31 handeln, die von Elektromotoren 26 angetrieben werden. Eine Leitung 69, in der ein Regelventil 70 sitzt, führt von dem Sauer-

209827/0683

stoff behälter 65 -zur ersten Belüftungskammer 10a. Ein Gas, das mindestens 60 % Sauerstoff enthält, wird über die Leitung 69 zugeführt und mit dem Abwasser unter Bildung eines mit Sauerstoff angereicherten Flüssigkeitsfeststoffgemisches vermischt. Bei dieser Ausführungsform wird belebter Schlamm innerhalb der Lagune durch die natürliche Strömung und durch die Flügelräder 31 umgewälzt. Ein Teil des Schlamms kommt mit dem Flügelrad der ersten Kammer 10a in Kontakt. Zusätzliche Flüssigkeitsfeststoffmischeinrichtungen, beispielsweise nicht veranschaulichte, unter Wasser angeordnete Turbinen, können, falls erwünscht oder erforderlich, vorgesehen sein, um zu verhindern, daß sich die Feststoffe unter der Wirkung der Schwerkraft auf dem Boden der Lagune absetzen. In Abhängigkeit von der gegenseitigen Anordnung der Zuleitung 13 und der ersten Belüftungskammer 10a kann es und wird es in der Praxis für gewöhnlich zu einem Mischen zwischen dem zugeleiteten Wasser und dem Wasserschlammgemisch kommen, bevor der Kontakt mit sauerstoffhaltigem Gas in der ersten Belüftungsstufe erfolgt.

Ein verengter Durchlaß 71 führt von dem Gasraum der ersten Kammer 10a zum Gasraum der zweiten Kammer 10b und läßt nicht verbrauchtes sauerstoffhaltiges Gas von ersterem zu letzterem gelangen. Bei der veranschaulichten Ausführungsform kann der Durchlaß 71 die Form einer schwimmend angeordneten Rohrleitung haben. Das nicht verbrauchte sauerstoffhaltige Gas, das in die zweite Kammer 10b eintritt und eine geringere Sauerstoffreinheit als das der ersten Kammer 10a zugeführte Gas hat, wird in einer den

209827/0683

- 3O -

Verhältnissen in der ersten Kammer 10a entsprechenden Weise mit Abwasser vermischt. Es wird ein zweites mit Sauerstoff angereichertes Flüssigkeitsfeststoffgemisch gebildet,·das sich seinerseits mit dem Abwasser mischt,, Bei der Ausführungsform nach Figur 6 kommt es zu einem freien Mischen zwischen dem Abwasser und dem mit Sauerstoff angereicherten Flüssigkeitsfest-

stoffgemisch jeder Sauerstoffanreicherungsstufe. Mit anderen Worten, zwischen den Stufen erfolgt keine vor bestimmte aufgezwungene Abwasserströmung. Das sauerstoffhaltige Gas gelangt jedoch der Reihe nach von der ersten zur zweiten und von der zweiten zur dritten Sauerstoffanreicherungskammer 1Oc, wobei die Sauerstoffreinheit fortschreitend abnimmt. Das heißt, das nicht verbrauchte sauerstoffhaltige Gas, das von dem zweiten mit Sauerstoff angereicherten Flüssigkeitsfeststoffgemisch in der Kammer 10b freigegeben wird, strömt, über einen verengten Durchlaß 72 zur dritten Kammer 1Oc, um dort mit dem Abwasser gemischt zu werden. Das noch immer unverbrauchte sauerstoffhaltige Gas wird von dem Gasraum der dritten Kammer über die Leitung 22 abgeführt und der Abbauzone, beispielsweise dem Behälter nach Figur 5, zugeleitet. Das Schlammflüssigkeitsgemisch strömt bei 19 über und gelangt zu einem Klärbecken beispielsweise der in Figur 5 veranschaulichten Art, Der belebte Rücklaufschlamm wird aus dem nicht veranschaulichten Klärbecken über die Leitung 13 zur Lagune 10 zurückgeführt,,

Der Gesamtsauerstoffverbrauch einer entsprechend der vorliegenden Erfindung arbeitenden Anlage ist erheblich größer als bei

209827/0683

einer Anlage, bei der mindestens όΟ % Sauerstoff enthaltendes Gas nur der Belüftungszone zugeführt wird und bei der der Schlamm anaerob ausgefault wird. Es zeigte sich₃ daß der Sauerstoffbedarf für die Oxydation des Überschußschlamms in der Abbauzone ebenso groß sein kann wie der Sauerstoffbedarf für die BSB-Beseitigung in der Belüftungszone. Der relative Sauerstoffbedarf in der Abbauzone und in der Belüftungszone kann von AnIage zu Anlage und von Tag zu Tag erheblich schwanken, und zwar in Abhängigkeit von zahlreichen Faktoren, zu denen die Stärke des g BSB-haltigen Einsatzwassers, die Anzahl der neu aufgebauten Zellen und die Anzahl der Zellen gehören, die in der Belüftungszone oxydiert werden.

Es könnte angenommen werden, daß bei Nichtausnutzung des Abgases aus der BeIUftungszone und getrennter Zuführung von reinem Sauerstoff zur Abbauzone ein mindestens ebenso gutes Betriebsverhalten erzielt wird wie bei Wiederverwendung des Gases aus der Belüftungszone in der Abbauzone, Wenn beispielsweise in jeder der beiden Zonen bei unabhängig zugeführten Säuerstoffströ- " men eine Sauerstoffausnutzung von 60 % erzielt wird, beträgt auch die Gesamtsauerstoffausnutzung 60 %. Man würde außerdem annehmen, daß eine Einleitung von reinem Sauerstoff in die Abbauzone zu einem höheren Sauerstoffpartialdruck in der Abbauzpne führt als er bei dem integrierten Sauerstoffsystem nach der Erfindung erhalten wird, bei dem C0„ und Stickstoff, die in der Belüftungszone entwickelt werden, mit in die Abbauzone eingebracht werden,

209827/0683

Die vorstehende Annahme wird bestärkt, wenn man die CO_-Gleichgewichtseffekte berücksichtigt. Das große Volumen an Flüssigkeitsschlammgemisch, das durch die Belüftungszone hindurchströmt, hat ein sehr großes Aufnahmevermögen für gelöstes COp. Infolgedessen bleibt der größere Teil des COp, das bei der Oxydation des BSB entsteht, in Lösung und bewirkt keine Verschmutzung des Belüftuagsgases. Auf der anderen Seite ist das Volumen an belebtem Schlamm, das durch die Abbauzone hindurchströmt, ein sehr ^ kleiner Bruchteil des Volumens des Flüssigkeitsschlammgemischs; seine Fähigkeit, CO₂ zu lösen, ist dementsprechend gering. Infolgedessen geht der größere Teil des COp, das bei der Schlammoxydation in der Abbauzone erzeugt wird, aus der Flüssigkeit in das Gas über. Die Probleme werden offenbar noch schwieriger, wenn zusätzlich CO₂ und NL aus der BeIUftungszone in die Abbauzone eingeleitet werden.

Im Gegensatz dazu wurde jedoch gefunden, daß ein höherer Sauerstoff partialdruck und ein verminderter Energiebedarf sowohl in P der Abbauzone als auch in der Belüftungszone erzielt werden, wenn die Sauerstoffzufuhr in der erfindungsgemäßen Weise integriert wird. Die Energieeinsparung ist beträchtlich; sie liegt in der Größenordnung von 15 bis 30 %.

Aus den in der Tabelle 1 zusammengestellten Daten lassen sich die Vorteile eines integrierten Sauerstoffsystems erkennen. Die Tabellenwerte sind für eine Anlage der in den Figuren 1 und 5 veranschaulichten Art berechnet, die drei Gasstufen in der Be-

209827/0683

lüftungszone und zwei Gasstufen in der Abbauzone aufweist. In allen Fällen handelte es sich bei dem Einsatzgas um 99,5 % Sauerstoff; es ist davon ausgegangen, daß der Gehalt an gelöstem Sauerstoff innerhalb der Belüftungszone 6 ppm sowie innerhalb der Abbauzone 3 ppm beträgt. Der Einfachheit halber ist ferner angenommen, daß stromaufwärts des Klärbeckens keine starke Selbstoxydation des Flüssxgkeitsschlammgemischs erfolgt und daß der Gesamtsauerstoffverbrauch in der Abbauzone und der Belüftungszone gleich sind.

In der Tabelle 1 sind die Daten für das integrierte Sauerstoffsystem nach den Figuren 1 bis 5 sowie für getrennte Sauerstoffzufuhr zur Belüftungszone und zur Abbauzone zusammengestellt. Vergleichswerte sind für vier verschiedene Prozentsätze der in der Anlage erzielten Ausnutzung des insgesamt zugeführten Sauerstoffs angegeben, und zwar für 6O %, 70%, 80% und 92 %. Die Daten bestehen aus den Werten der Sauerstoffkonzentration und den Werten des relativen Energiebedarfs für die Belüftung in jeder Stufe der Belüftungszone und der Abbauzone. Die relativen Belüftungsenergiewerte stellen den Energiebedarf bezogen auf einen Einheitswert dar, der dem Gesamtbelüftungsenergiebedarf in allen drei Stufen der Belüftungszone zugeordnet ist, wenn der Betrieb so erfolgt,daß 92 % des zugeführten Sauerstoffs ausgenutzt werden. Die Energie, die erforderlich ist, um die Feststoffe innerhalb der Flüssigkeit in Suspension zu halten, sind in diesen Verhältnissen nicht eingeschlossen. Die Tabelle gibt ferner die relative Gesamtbelüftungsenergie an, die für jede Zone

209827/0683

Tabelle

Einfluß der integrierten Sauerstoffzufuhr für die Nachbehandlung und den Schlammabbau auf die für die Gasumwälzung benötigte Energie

Ki CD (O OO

	umge-	Belüftung	Stufe	Op-Absorption für	ge-	7O %	80 %	92 %	Qp-Absorption	für	in-	7O %	80 %	92 %
	Gas-	Abbau	1	sonderte Og-Zuführung	84,4	82,5	80,0	tegrierte O^-Zuführung	90,2	89,4	88,5
			2 3	6O %	78,7 76,1	74,3 67.8	67,0 47.O	60 %	88.6 88,2	87.5 87,1	86,2 85.7
			1	86,2	65,1	60,3	54.8.	91 ,O	69,4	63,0	54.1
% O0 im	liche	Belüftung	2	82,3 81 ,1	30,9	20,8	■9,0	89,6 89,2	44,7	32,2	15,0
wälzten	Ener-		1	69,8	0.32	0,33	0,34	75.0	0,30	O,3O	0.30
strom	Gasum	Abbau	2 3	4O.8	0,28 0,17	0,30 0,19	0,34 O, 32	55,4	0,24 0,14	0.25 0,14	0,25 0,15
			insges.	O, 31	O, 77	O, 82	1 ,OO	0.29	0,68	0,69	0.70
Erforder			1	0.27 0,16	0,48	0,52	0,58	0.24 0,14	O. 45	0,50	0,60
relative		Belüftung + Abbau	2	0.73	1 ,17	2,02	14,0	0.67	0,74	1 ,11	3,50
gie für			insges.	0,44	1 f65	2,55	14,59	0.41	1 ,19	1 ,60	4,09
wälzung				0,83	2,41	3,37	15,59	0,58	1 ,86	2,29	4,79
			1,27	0,99
		2,OO	1 ,66

• - 35 -

erforderlich ist, sowie die relative Gesamtbelüftungsenergie für beide Zonen zusammen, und zwar für jede Parametergruppe.

Ein Vergleich der Op-Reinheiten des Belüftungsgases in der Belüftungszone zeigt einen ausgeprägten Anstieg der Sauerstoffkonzentration, wenn das Gassystem integriert ist, Beispielsweise beträgt bei 8O %iger Ausnutzung die Konzentration in der dritten Stufe 67,8 %, wenn der Sauerstoff getrennt zugeführt wird, und 87,1 % bei einer integrierten Sauerstoffzufuhr. Außerdem werden mit dem integrierten System höhere Cu-Partialdrücke in der ersten.und der.zweiten Stufe der Belüftungszone erhalten. Der Unterschied hinsichtlich der Sauerstoffkonzentrationen wird bei höherer Sauerstoffausnutzung noch ausgeprägter. Bei einer Ausnutzung von 92 % ist die O»-Konzentration in der dritten Stufe bei Verwendung eines integrierten Gassystems nahezu verdoppelt.

Betrachtet man die Sauerstoffkonzentrationen in der Abbauzone, so zeigt sich, daß bei getrennter Zufuhr von 99,5 %igem Sauerstoff zur Abbauzone die Op- Konzentration in der ersten Stufe weit unter der Einsatzgaskonzentration liegt. Bei einer Ausnutzung von 8O % beträgt beispielsweise die Konzentration in der ersten Stufe nur 6O_f3 %. Ein weiterer Abfall auf 2O,8 % ■erfolgt in der zweiten Stufe. Im Vergleich dazu nehmen die O₂-Konzentrationen in der Belüftungszone nicht annähernd stark ab. Dies läßt den oben diskutierten COp-Gleichgewichtseffekt erkennen und ist darauf zurückzuführen, daß das kleine Flüssig-

209827/0683

keitsvolumen in der Abbauzone nicht in der Lage ist, das COp in dem Umfang zurückzuhalten, wie es erzeugt wird.

Bei dem integrierten Gassystem nach der Erfindung wirkt sich zwar der COp-Gleichgewichtseffekt ebenfalls aus, jedoch in wesentlich geringerem Maße. Wegen des großen Aufnahmevermögens der Flüssigkeit für CO₂ und wegen des wesentlich größeren Sauerstoffvolumens, das durch die Belüftungszone hindurchströmt, bleiben die Op-Konzentrationen in der Belüftungszone im wesentlichen konstant und auf hohen Werten. Das der Abbauzone zugeführte Gas ist das gleiche wie in der dritten Stufe der Belüftungszone j seine Sauerstoffkonzentration ist verhältnismäßig hoch. Auch hier fällt die Sauerstoffkonzentration in den Stufen der Abbauzone steil ab, jedoch nicht auf den niedrigen Wert, der bei gesonderter Op-Zufuhr beobachtet wurde. Beispielsweise beträgt bei 80 %iger Ausnutzung die Konzentration in der zweiten Stufe der Abbauzone bei dem integrierten System 32,2 % gegenüber einem Wert von 20,8 % für getrennte Sauerstoffzufuhr, was eine Verbesserung um über 50 % bedeutet.

Die folgende Schlußfolgerung gilt für den Fall einer 80 #igen Ausnutzung; sie ist qualitativ für alle anderen in der Tabelle 1 berücksichtigten Fäll· typisch: Durch Integration des Gqssystems erreicht das resultierende, zur Abbauzone übergehende Gas mit 87,1 % O« in der Abbauzon· höher· Qp-Gaskonzentrationen als bei einer gesonderten Zufuhr des Gases mit 99,5 % Op. Mit anderen Worten, die Integration führt zu höheren Sauerstoff-

20112770813

partialdrücken in. der Abbauzone trotz einer niedrigeren Sauerstoffkonzentration des dieser Zone zugeführten Gases.

Der vorstehend erläuterte Vorteil hinsichtlich des Partialdruckes wird innerhalb des gesamten Bereichs der O^-Ausnutzung von 60 % bis 92 % erzielt. Die Daten lassen jedoch auch erkennen, daß es nicht ratsam ist, zu versuchen, hohe Ausnutzungen in der Größenordnung von 92 % in der aeroben Abbauzone oder bei einem integrierten System zu erzielen, das die aerobe Abbauzone einschließt Bei einer Ausnutzung von 80 % fällt die Op-Konzentration in der zweiten Stufe der Abbauzone auf 20,8 % oder näherungsweise auf den Sauerstoffgehalt von Luft, wenn mit gesonderter Sauerstoffzufuhr gearbeitet wird, sowie auf 32,2 %, wenn mit einer integrierten Sauerstoffzufuhr gearbeitet wird. Bei einer 92 %igen Ausnutzung sinkt die O„-Konzentration an dieser Stelle bei beiden Systemen unter den Wert von Luft ab, so daß es vorteilhafter wäre, für die Belüftung der zweiten Stufe der Abbauzone Luft zu verwenden. Würde in der zweiten Stufe jedoch Luft anstelle des mit Sauerstoff angereicherten Gases benutzt, würde die Erzielung einer hohen Sauerstoffausnutzung in der Abbauzone ganz von der ersten Stufe abhängen. Die Op-Konzentration in der ersten Stufe fällt jetzt wesentlich unter den in Tabelle 1 angegebenen Wert ab. Vorzugsweise sollte eine Op-Ausnutzung von mehr als 80 % bis 85 % nicht versucht werden, wenn das abgestufte Gassystem eine Uberschußschlammabbauzone nach der Erfindung aufweist.

209827/0*19

Was die relativen Energiewerte der Tabelle 1 anbelangt, so wurde ein Wert von 1,0 dem Energiebedarf einer dreistufigen Belüftungszone zugeordnet, bei der eine 92 %ige Op-Ausnutzung erzielt wird. Wird die Belüftungszone auf diese Weise betrieben, wird eine ausgezeichnete Wirtschaftlichkeit erzielt. Dies ergibt sich aus dem praktischen Betrieb des mit Gleichstrom arbeitenden StufenbelUftungssystems nach den Figuren 1 und 5 bei Verwendung von städtischem Abwasser als BSB-haltigem Ausgangsstoff. Vergleicht man den Energieverbrauch in der Abbauzone für den entsprechenden Fall, das heißt gesonderte O₂-Zufuhr und 92 %ige O₂-Ausnutzung, so zeigt sich, daß der relative Energieverbrauch in der Abbauzone den 14,6-fachen Wert des Energieverbrauchs in der Belüftungszone hat. Dies läßt drastisch den ungünstigen Einfluß des sehr niedrigen O^-Partialdrucks (9 % O₂) in der zweiten Stufe erkennen. Im Vergleich dazu erfordert das integrierte Sauerstoffsystem bei einem Betrieb mit. 92 %iger Ausnutzung nur die 0,7-fache relative Energie in der Belüftungszone und nur die 4,1-fache relative Energie in der Abbauzone.

Aus der Tabelle 2 ergibt sich die Energieeinsparung, die mit der integrierten O«-Zuführ für alle in der Tabelle 1 angegebenen Sauerstoffausnutzungen erzielt wird.

209827/0393

' - 39 . Tabelle 2

% Op Relative Ener- Relative Ener- % Energie-

.. ,. gie bei geson- gie bei integr. einsparung

Absorption derter Ölzufuhr Ölzufuhr

60 % 2,0 1,7 17 %

70 % 2 , 4 1,9 23 %

80 % 3,4 2,3 32 %

92 % 15,6 4,8 69 %

Auch durch diese Werte wird die überraschende Wirtschaftlichkeit des integrierten Systems unterstrichen. Bei gesonderter Zufuhr von 99,5 % 0„ zu der BeIUftungszone und der Abbauzone beträgt der relative Gesamtenergiewert 15,6, Wird dagegen 99,5%-iger Sauerstoff nur der BelUftungszone zugeführt, wird die relative Gesamt energie um 69 % auf 4,8 verringert, obwohl die Reinheit des der Abbauzone zugefUhrten Gases nur 85,7 % O₂ beträgt.

Das d«r Abbauzon· zugefUhrte zweite Gas enthält vorzugsweise mindestens 80 ^Sauerstoff. Mindestens 70 % des Sauerstoffs des ersten Gases werden vorzugsweise in der BelUftungszone und der Abbauzone verbraucht.

Aus Tabelle 1 ist zu erkennen, daS das aus der Abbauzone abgeführt· dritte Gas mindestens 21 % Sauerstoff enthalten mu0, Andernfalls wird der Energiebedarf Übermäßig hoch, der für eine

2 09027/0615 3

-4O-

ständige Umwälzung des einen Mediums gegenüber dem anderen in dieser Zone erforderlich ist, um den notwenigen Stoffaustausch von Sauerstoff aus dem Belüftungsgas zu erzielen.

Wie oben ausgeführt, sollte das der Belüftungszone zugeleitete Einsatzgas (das erste Gas) mindestens 60 Vol.% und vorzugsweise mindestens 90 Vol.% Sauerstoff enthalten. Die Tabelle 1 geht von einer Sauerstoffreinheit des Einsatzgases von 99,5 % aus. Wird die Reinheit des zugeführten Sauerstoffs wesentlich verringert, beginnt der Einfluß des Stoffaustauschs des den Sauerstoff verdünnenden Stickstoffs, der zusammen mit dem Einsatzgas eintritt (unter der Annahme, daß es sich bei diesem Gas um ein Op-ISL-Gemisch handelt), den Einfluß von Stickstoff und Kohlendioxyd zu überdecken, die von dem Flüssigkeitsschlammgemisch während der Belüftung abgegeben werden. Eine Verminderung der Sauerstoffreinheit des Einsatzgases verringert infolgedessen die relativen Vorteile des integrierten Sauerstoffsystems nach der Erfindung gegenüber einer Anordnung, bei der der Belüftungszone und der Abbauzone getrennt Sauerstoff zugeführt wird. Da ferner eine verringerte Sauerstoffreinheit des Einsatzgases zu einer Absenkung des Sauerstoffpartialdrucks innerhalb des Systems führt, ergibt sich aus dem den Daten in Tabelle 1 zu entnehmenden Trend, daß die untere Grenze von 21 % für den Sauerstoffgehalt des Abgases bei niedrigen Sauerstoffabsorptionswerten erreicht wird, wenn die Sauerstoffreinheit des der Belüftungszone zugeführten Einsatzgases vermindert wird. Beispielsweise folgt.aus Tabelle 1, daß bei der unteren Grenze

von 21 % Sauerstoff für das Abgas der Abbauzone der Op-Absorptionswert ungefähr 85 % basierend auf einem Einsatzgas für die Belüftungszone mit 99,5 % Sauerstoff nicht überschreiten kann. Enthält das Einsatzgas jedoch 80 % Sauerstoff, kann der O -Absorptionswert bei der unteren Grenze von 21 % Sauerstoff für das Abgas nur ungefähr 75 % betragen. Die Abbauzone ist gegenüber der Einsatzgasreinheit wesentlich empfindlicher als die Belüftungszone, weil die Entwicklung von in den Gasraum gelangenden Verunreinigungen ausgeprägter ist. Infolgedessen muß das der Belüftungszone zugeführte Gas mindestens 6O % Sauerstoff enthalten, um einen brauchbaren O_?-Absorptionswert ohne übermäßigen Energieverbrauch zu erzielen.

209827/0383

Claims (9)

1. - 42 Ansprüche

   Verfahren zum Behandeln von Abwasser mit biologischem Sauerstoffbedarf, bei dem das Abwasser, ein belebter Schlamm und ein Einsatzgas, das einen größeren Anteil an Sauerstoff enthält, in das Einlaßende einer Belüftungszone eingeleitet werden, in der das in dieser Zone vorhandene Gas und der abwasserhaltige belebte Schlamm gemischt und unter Aufrechterhaltung eines Gehaltes des Gemischs an gelöstem Sauerstoff von mehr als 0,5 ppm eines der beiden Medien ständig gegenüber dem anderen umgewälzt wird, bei dem ferner zwischen oder nach der Belüftung in der Belüftungszone geklärte Flüssigkeit von dem Gemisch abgetrennt und abgeführt wird, ein größerer Teil des verbleibenden, mit belebtem Schlamm angereicherten Gemischs zur Belüftungszone zurückgeleitet wird und das nicht zurückgeleitete, mit belebtem Schlamm angereicherte Gemisch sowie das verbrauchte Gas aus der Belüftungszone freigesetzt werden, dadurch gekennzeichnet, daß das nicht zurückgeleitete, mit belebtem Schlamm angereicherte Gemisch zusammen mit einem zweiten Gas, dessen Sauerstoffkonzentration mindestens gleich dem 0,7-fachen der Sauerstoffkonzentration des Einsatzgases ist, in eine Abbauzone eingeleitet wird, in der das mit Schlamm angereicherte Gemisch und das zweite Gas gemischt und eines der beiden Medien während einer Flüssigkeitsfeststoffkontaktdauer von mindestens 96 Stunden gegenüber dem anderen umgewälzt wird, wobei die Arbeitsbedingungen der Behandlung derart eingestellt werden,

   209827/0683

   - .43 -

   daß aus der Abbauzone ein verbrauchtes Gas mit einem Sauerstoffgehalt von mindestens 21 Vol.% abgegeben wird, und daß der Schlammrückstand der Abbauzone als Abschlamm beseitigt wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der auf das Volumen bezogene Sauerstoffgehalt des zweiten Gases auf mindestens das 0,80-fache des Sauerstoffgehalts des Einsatzgases eingestellt wird.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Einsatzgas verwendet wird, das mindestens 90 Vol.% Sauerstoff enthält.
4. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens 85 Gew.% (auf Trockenbasis) des belebten Schlammes des mit Schlamm angereiehten Gemische zur Belüftungszone zurückgeführt werden.
5. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Gehalt des aus der Abbauzone abgeführten Abschlamms an flüchtigen Schwebstoffen auf weniger als dem 0,7-fachen des Gehalts des konzentrierten- belebten Schlammes an flüchtigem suspendiertem Schlamm gehalten wird.
6. 6. Verfahren nach einem der Ansprüche T bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das nicht zurückgeleitete, mit Schlamm angerei-

   2 0 9*2770683

   cherte Gemisch in einen ersten von zwei parallelge'schalteten Abschnitten der Abbauzone eingebracht wird und gleichzeitig damit nicht zurückgeleitetes, mit Schlamm angereichertes Gemisch, das zuvor in den zweiten Abschn-itt eingebracht worden war und das zweite Gas innerhalb des zweiten Abschnittes miteinander gemischt werden, wobei eines der beiden Medien ständig gegenüber dem anderen umgewälzt wird, worauf der Abschlammrückstand des zweiten Abschnittes entleert und die Verfahrenschritte in der umgekehrten Reihenfolge der Abschnitte wiederholt werden.
7. 7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein weiterer Teil des zweiten Gases in den ersten Abschnitt eingeleitet wird, während dieser Abschnitt mit dem nicht zurückgeleiteten, mit Schlamm angereicherten Gemisch beladen wird, und daß dieser weitere Teil des zweiten Gases und das mit Schlamm angereicherte Gemisch miteinander vermischt werden und eines der beiden Medien in dem ersten Abschnitt ständig gegen das andere umgewälzt wird, während der erste Abschnitt beladen wird.
8. 8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine Abbauzone mit mehreren aufeinanderfolgenden Stufen verwendet wird, durch die die Flüssigkeit und Gas im Gleichstrom hindurchgeleitet werden und in denen die Flüssigkeit und Gas gemischt und ständig gegeneinander umgewälzt werden.

   209827/0 683
9. 9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Teil des Abschlammrückstands der Abbauzone entwässert und zur ersten Stufe der Abbauzone zurückgeleitet wird,

   20 9 8 27/0683