DE2407008A1 - Verfahren zur entfernung von organischem kohlenstoff aus abwasser - Google Patents

Verfahren zur entfernung von organischem kohlenstoff aus abwasser

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DE2407008A1 DE19742407008 DE2407008A DE2407008A1 DE 2407008 A1 DE2407008 A1 DE 2407008A1 DE 19742407008 DE19742407008 DE 19742407008 DE 2407008 A DE2407008 A DE 2407008A DE 2407008 A1 DE2407008 A1 DE 2407008A1
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Description

ECOLOTROL, INCo, BETHPAGE, N.Y./USA
Verfahren zur Entfernung.von organischem Kohlenstoff aus Abwasser0
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Entfernen von organischem Kohlenstoff aus Abwasser, zur Verringerung des biochemischen Sauerstoffbedarfes„ Die Erfindung bezieht sich damit auf die biologische
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Behandlung von flüssigem Abfall unter Verwendung von fluidisierten Betten,(Wirbelbetten).
Abwasserbehandlungsanlagen sind gewöhnlich so ausgelegt, dass sie Feststoffe und Sauerstoff bindende organische Materialien entfernen. Herkömmlich wurden Verfahren auf Basis von aktiviertem Schlamm oder Sickerfilter zur Durchführung der Behandlung benutzt, wobei dies die Verwendung von Vor- und Nachsetztanks zur Peststoffbeseitigung einschliesst. Die Behandlung mit aktiviertem Schlamm bedingt die Verwendung von mikrobischen Organismen zum Vertilgen der organischen Abfälle»
Sowohl das herkömmliche Verfahren auf Basis aktivierten Schlamms, als auch die Sickerfiltermethode sind kostspielig und erfordern viel Raum und umfangreiche Gebäudemassnahmen. Die Gestellungskosten für beide Verfahren sind bei Anlagen geringer Grosse annähernd miteinander vergleichbar, doch erweist sich eine mit aktiviertem Schlamm arbeitende Anlage häufig bei grösseren Installationen als wirtschaftlichere Generell schaffen diese Verfahren eine wesentliche Verringerung des 5-tiigigen biochemischen Sauerstoffbedarfs ( BSB)p- /"englisch (BOD)c 7 und der schwebenden Feststoffe, die beispielsweise in städtischen Abwässern zugegen sind0 Mit diesen Verfahren wird tatsächlich die organische Verunreinigung typischerweise als BSBc gemessen, in harmloses Kohlendioxid und Wasser verwandelt, doch entsteht auch biologische Masse, die einer
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weiteren Behandlung unterworfen werden muss. Die Verfahren sind sehr teuer und erfordern viel Boder}Ifersonal und vorbereitende Entwicklungszeit, um den heutigen kritischen Nachfragen nach kompakten Wasserreinigungssystemen gerecht zu werden.
Neuzeitliehe, mit aktiviertem Schlamm arbeitende und in der Entwicklungsphase stehende Verfahren benutzen reinen Sauerstoff und Schwebeteilchen von 4000 bis 5000 mg/l in Auflockerungs—oder BeIUftungstanks, doch erfordern sie immer noch eine Belüftungszeit von 2 bis 4 Stunden und voluminöse Behälter, verbunden mit umfangreichen Rohrleitungssystemen,,
In der Vergangenheit wurden Versuchsweise Aufstrom-Expansionsbetten verwendet, die unter anaerobischen Bedingungen arbeiten und Aktivkohle zur Absorption von geringen Mengen an organischem Kohlenstoff (BOD) enthaltene Dieser organische Kohlenstoff verbleibt nach der herkömmlichen biologischen oder physikalisch/ chemischen Behandlung. Solche Absorptionsverfahren mit Expansionsbetten haben sich nicht als zufriedenstellend oder zuverlässig bei Wasserreinigungssystemen grossen Masstabs erwiesenc Die Systeme erforderten ein häufiges Durchspülen, da die Poren in der Aktivkohle relativ schnell durch Verunreinigungen verstopft wurden O
Obschon schon die Zweckmässigkeit der Verwendung von
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biologischen Organismen zur Entfernung von organischem Kohlenstoff erkannt wurde, waren bislang die Bemühungen erfolglos, ein preisgünstiges und hochwirksames Verfahren zur schnellen Behandlung von grossen Mengen an Abwasser zu schaffeno Folglich besteht eine dringende Nachfrage nach einem Verfahren zur Reinigung von Abwasser, das frei von den mit bekannten Verfahren verbundenen Nachteilen ist0
Der in der Anmeldung verwendete Begriff "Abwasser" oder "flüssiger Abfall" umfasst organische oder anorganische Flüssigkeiten oder deren Mischungen, die biologisch abbaubare Verunreinigungen enthalten. Vorzugsweise enthält das zu behandelnde Abwasser das Äquivalent von wenigstens JO mg/l biochemischem Sauerstoffbedarf (BSB) und insbesondere in der organischen Kohlenstoffform von BSB. Fast alle städtischen und industriellen Abwasser, die BSB enthalten, fallen in die genannte Definition«,
Der Erfindung liegt damit das Hauptziel zugrunde, ein relativ preisgünstiges,biologische Organismen verwendendes Verfahren zur Senkung des biochemischen Sauerstoffbedarfes in Abwasser zu schaffen0
Ein weiteres Ziel der Erfindung ist die Senkung des BSB von Abwasser unter Verwendung eines fluidisierten Bettes aus biologischen Organismen, wobei gleichzeitig die Neigung der Bettpartikel sich exzessiv
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durch übermässiges biologisches Wachstum zu vermehren, gesteuert wirdo
Ein weiteres Ziel der Erfindung, ist die Behandlung von beträchtlichen Mengen an Schwebefeststoffteilchen enthaltendes Abwasser,ohne dass dadurch die Leistungsfähigkeit des Verfahrens wesentlich beeinträchtigt wird.
Ferner soll durch die Erfindung ein leistungsfähiges Abwasserbehandlungsverfahren geschaffen werden, das im Vergleich mit herkömmlichen Vorgehensweisen mit hohen Durchflussraten arbeitet.
Erfindungsgemäss werden diese Zielsetzungen dadurch gelöst, dass man ein fluodisiertes oder Wirbelbett aus Abwasser und den biochemischen Sauerstoffbedarf reduzierende Flora, beispielsweise aerobe oder fakultative Flora schafft, die mit einem partikelartigen, fluidisierbaren Feststoffträger verbunden sind, danach ausreichende Sauerstoffmengen in das Bett zu- . dosiert, damit die Flora den biochemischen Sauerstoffbedarf des dadurch gelangenden Abwassers reduzieren kann und man danach das übermässige bakterielle Wachstum entfernt, das am Träger während des Prozesses sich gebildet hat«,
Der verwendete Begriff "Wirbelbett" bezieht sieh auf den aufwärtsgerichteten Fluss einer geeigneten Flüssig-
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keit durch ein Bett aus Partikeln zweckmässiger Grosse mit einer ausreichend hohen Geschwindigkeit, um die Partikel schwebend zu halten, bzw. dem Einfluss der Schwerkraft entgegenzuwirken, und den Partikeln im Bett eine bewegliche Erscheinungsform aufzuzwingen. Das Bett wird dadurch zu eiran grö'sseren Tiefe ausgedehnt als im Falle, wenn kein Durchfluss durch das Bett stattfindet,,
Beim Hindurchleiten von Abwasser, das BSB in Form von organischem Kohlenstoff oder dergleichen enthält, durch das Wirbelbett, wird das bakterielle Wachstum auf den Teilchen beschleunigt, so dass sich die Grosse der Bettpartikel erhöht. Ohne Überwachung werden die Bettpartikel grosser und können agglomerieren, so dass die biologische Oberfläche pro Einheitsvolumen des Reaktors und die Leistungsfähigkeit der Säule abnimmt ο Ferner/c?i<is§£rtikel dazu, bei Vergrösserung und/oder Agglomeration ein geringeres spezifisches Gewicht anzunehmen und aus dem Bett weggetragen zu werden» Ein wesentliches Merkmal des erfindungsgemässen Verfahrens liegt darin, dass das übermässige bakterielle Wachstum, das während des Prozesses auf den Partikeln stattfindet, mechanisch entfernt wird und damit die Neigung der Partikel,aus dem Bett weggetragen zu werden, heseitigt ist.
Die Verwendung eines Wirbelbettes zur biologischen Behandlung ermöglicht auch eine Behandlung von Abwasser, das wesentliche Mengen an suspendierter
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Materie enthält. Auch diese suspendierte oder in Schwebe gehaltene Materie gelangt ohne weiteres durch das Wirbelbeto Andere Arten von Betten, beispielsweise Packungsbetten werden durch das übermässige Wachstum und durch das Zurückhalten von teilchenförmiger im Abwasser enthaltener Schwebematerie verstopft.
Ein weitere wesentlicher Vorteil der Erfindung sind die durch das Wirbelsystem erzielten, unerwartet hohen Durchflussraten und Entfernungsleistungen. Das erfindungsgemässe Verfahren ist damit hervorragend geeignet, den Wasserreinigungsanforderungen von Gemeinden und Industrie garecht zu werden.
Ausführungsformen der Erfindung werden anhand der Zeichnung nachfolgend näher erläutert. Die Zeichnung zeigt einen Schnitt durch eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens0
Obschon das erfindungsgemässe Verfahren auf irgendein BSB enthaltendes Fluid, in dem Bakterien aklimatisiert werden können, anwendbar ist, erweist es sich als besonders vorteilhaft zur Leistungssteigerung von sekundären Behandlungssystemen. Ausgelegt für eine vollständige sekundäre Behandlung von Abwasser kann das Verfahren auch bei überladenen herkömmlichen Sickerfilter-Anlagen oder mit Aktivschlamm arbeitenden Einrichtungen insbesondere dort installiert
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werden, wo der verfügbare Boden begrenzt ist.
Bei denineisten praktischen Anwendungsfällen enthält das zu behandelnde Abwasser wenigstens das Äquivalent von etwa 50 mg/l eines "5-Tages"biochemischen Sauerstoffbedarfs. Selbstverständlich lässt sich mit dem Verfahren auch Abwasser mit weniger als dieser Menge behandeln,, Das Verfahren ist auch ohne weiteres zur Behandlung von konventionellem Abwasser geeignet, das mehr als 200 mg/l 5-Tages BSB enthält.
Im zugeführten Abwasser muss ausreichender Sauerstoff vorhanden sein, damit die stöchiometrische Menge zur Oxidation des organischen Kohlenstoffs vorliegt. Vorzugsweise vor Eintritt der Abwasserzuführung in das Wirbelbett kann reiner Sauerstoff oder ein sauerstoffhaltiges Gas, wie beispielsweise Luft, in die Zuführung injiziert werden. Falls erwünscht kann die Sauerstoffinjektion unmittelbar in das Wirbelbett oder sowohl in die Zuführung als auch in das Wirbelbett erfolgen„ Zur Steigerung der Wirksamkeit der Sauerstoffübertragung können die vom Wirbelbett abströmenden Gase erneut in das Abwasser zurückgeführt werden. Im allgemeinen werden 0.1 bis 1„5 rag gelöster Sauerstoff für Jedes entfernte mg BSB1- vorgesehen. Versuche haben gezeigt, dass vorzugsweise 0.2 bis 0.6 mg gelösten Sauerstoffs für Jedes entfernte mg BSBf- verwendet werden. Auch geringere Mengen sind möglich, Jedoch wird das Verfahren dann im allgemeinen weniger wirkungsgolle Bei Verwendung grösserer Mengen
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liegt ein Überschuss an Sauerstoff vor, der zur Durchführung des Verfahrens nicht erforderlich ist„ In manchen Fällen ist es nicht möglich, genau den BSB des Abwassers zu bestimmen. Aus praktischen Erwägungen wird daher bevorzugt, das Abwasser soweit wie praktizierbar mit gelöstem Sauerstoff zu sättigen. Die Löslichkeit von reinem Sauerstoff liegt bei etwa 40 mg/l und bei Raumtemperatur.
Ein Wirbelbettsystem wird vorzugsweise dadurch geschaffen, indem das Abwasser durch eine aufrechte zylindrische Säule geleitet wird, die an einem teilchenförmigen Träger oder Substrat haftende Mikroorganismen enthalte Im allgemeinen werden die Träger mit Bakterien bepflanzt, die sich von Abwasser ernähren könnenο Solche Bakterien sind beispielsweise aerobische oder fakulatative Bakterien. Der Subgenius von heterotropher Flora wird insbesondere für diesen Zweck bevorzugt, Natürlich in Abwasser befindliche Flora., wie beispielsweise Pseudomonasbazillen und/oder Alealigene gehören zu den im System gegenwärtigen Spezieso
Zu den geeigneten Trägermaterialen füj/die Flora gehören natürliche oder künstliche Materialien, wie beispielsweise Kohle, vulkanische Braschen, Glasoder Kunststoffkügelchen, Sandalumina und Aktivkohlepartikel. Die Grosse der Partikel ist eine Funktion sowohl des spezifischen Gewichts als auch der Oberfläche 0 Für die meisten Fälle haben die Trägerpartikel
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einen Durchmesser von etwa 0.2 bis 3 mmo Unter Anwendung der bevorzugten Flussraten nach der Erfindung werden besonders hervorstechende Ergebnisse mit Bettpartikeln mit einem Durchmesser von 0.4 bis 1»5 mn erhalteno Die vorausgehende Diskussion geht von sphärischen Partikeln aus. Insbesondere zu bevorzugen sind Partikel mit gleichförmiger Abmessung,, Obschon die genannten Trägermaterialien kennzeichnend für bevorzugte Substrate sind, können nichts desto weniger andere, gegenüber den Bakterien nichttoxische Materialien natürlicher oder synthetischer Art verwendet werden,»
Für eine hervorstechende Entfernung an feiοchemischem Sauerstoffbedarf weisen die Bettpartikel vorzugsweise eine dünne Lage aus darauf angepflanzten Bakterien auf0 Vorzugsweise werden die Bettpartikel zunächst mit Saatbakterien bebaut, die beispielsweise in Abwasser zugegen sind« Das Bepflanzen erfolgt ausserhalb oder vorzugsweise innerhalb der Wirbelbettsäuleo Zu diesem Zweck werden die Trägerpartikel gewöhnlich in die Säule eingeführt und hernach das zu behandelnde Abwasser durch die Säule geleitet. Die Saatbakterien oder die natürlich im Abwasser gegenwärtigen Bakteiien werden rasch um die Bettpartikel herumwachsen und sich an das System anpassen. Das spezifische Gewicht der bepflanzten Partikel ist vorzugsweise nicht geringer als etwa 1.1 und vorzugsweise wenigstens etwa 1„j5, um zu gewährleisten, dass diese Partikel nicht während des Betriebs des Wirbelbettes aus dem System weggetragen werden.
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Es wurde festgestellt, dass sich besonders gute Ergebnisse erhalten lassen, wenn eine Flussrate in der Säule von etwa 22 „7 bis 15I l/min/00093 m2 an natürlichem oder künstlichem Bett vorliegt. Ferner wurden besonders gute Ergebnisse erhalten, wenn die Flussrate zwischen 30.3 und 9406 l/min/O.09 m liegt0 Je nach der speziellen ausgewählten Flussrate kann die tatsächliche Verweilzeit in einer speziellen Säule für ein Abwasservolumen einen geringen Wert von 3 bis 5 Minuten haben,. Im allgemeinen liegt die Verweilzeit in der Säule gewöhnlich unter JO Minuten und im allgemeinen weniger als I5 Minuten, doch ist die tatsächliche Verweilzeit eine Funktion der Abmessung des Reaktors» Die Flussrate wird vorzugsweise so eingestellt, dass sie die Abmessung und das spezifische Gewicht der bepflanzten Partikel kompensierte
Beim Einpumpen des Abwassers in die Säule neigte eine Zone unmittelbar oberhalb der Verteilereinrichtung dazu, frei von bepflanzten Partikeln zu werden bzw» Partikel mit minimalem Wachstum können vorliegen. Diese Zwischenhöhe (die Höhe von der Verteilereinrichtung bis zum Boden des ünbepflanzten Wirbelbettes in einer vertikalen Säule) ist eine Funktion der Flussrate der Säule und des spezifischen Gewichts der Bettpartikel sowie auch der Art der Gerteilereinrichtung O
Im allgemeinen ist keine äusserliche Beeinflussung des pH-Wertes des Wirbelsystems erforderlich. Falls
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jedoch dies der Fall sein sollte, soll der pH-Wert so eingestellt werden, dass er in einem Bereich von etwa 5.5 bis 9<,5 liegt. Beste Ergebnisse werden in einem pH-Wert-Bereich von etwa 6.5 bis 9*0 erhalten. Die Innentemperatur der fluidisierten Säule sollte ausreichen, um eine bakterielle Aktivität aufkommen zu lassenο Aus diesem Grund beträgt die Bettemperatur etwa 5°C bis 45°C. Die Bettemperatur wird sich mit der Temperatur des einströmenden Abwassers ändern und demzufolge werden Arbeitsumgebungstemperaturen im Bereich von 8°C bis 5O°C die nominalen Bettemperaturen sein, die voll zufriedenstellend wirken„
Bei Fortschreiten der Kohlenstoffoxidationsreaktion und der BSB-Entfernung im expandierten Bett neigen die Bakterien zum Anwachsen auf der Oberfläche der Trägerpartikel. Nach einer gewissen Zeit würden die Bettpartikel ohne Überwachung dicke Lagen bilden und sich soweit ausdehnen, dass sich Agglomerate und/oder gallertartige Massen bilden. Würde man dies zulassen, so ergäbe sich eine erheblich reduzierte Oberfläche für die biologische Reaktion, wodurch die Wirksamkeit des Prozesses in entsprechender Weise abnimmt0 Ferner neigen Agglomerate dazu, aus dem expandierten Bett herausgetragen zu werden, da ihr spezifisches Gewicht abnimmt ο Ferner schllessen sie leicht Gasblasen ein oder haften sich an diesen an, wobei solche Gasblasen aus Kohlendioxidgas, beispielsweise bestehen können, das durch die Oxidationsreaktion freigesetzt wurde
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oder aus Sauerstoffblasen von der Injektionsquelleo Die Gasblasen verringern das spezifische Gewicht der Agglomerate und erleichtern deren Wegbewegung aus dem Bett zum oberen Ende der Säule, wo sie sich als unerwünschte Plooken ansammeln und/oder das System verlassen.
Zur Beseitigung dieser Probleme wird ein übermässiges bakterielles Wachstum, vorzufsweise mechanisch, von den Partikeln entfernt und auch chemische biologische Verfahren oder Kombinationen davon können verwendet werden«, Ein ausreichendes Wachstum in Form einer dünnen Bakterienlage muss jedoch auf den Partikeln verbleiben, um die Wirksamkeit des Prozesses aufrechtzuerhalten0 Eine Entfernung sämtlichen Wachstums, wie es für mit expandierten AufStrombetten arbeitende Verfahren vorgeschlagen wird, die zur Abwasserbehandlung mittels Entfernung des Kohlenstoffs durch Adsorption verwendet werden, beeinträchtigt die Wirksamkeit des vorliegenden Verfahrens erheblich.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform werden die Partikel in situ behandelt, um überschüssige Bakterien von deren äusseren Oberflächen zu entfernen. Es wurde festgestellt, dass ein übermässiges bakterielles Wachstum ohne weiteres den Flocken,den Agglomeraten und/oder Bettpartikeln am oberen Ende (oder der abstromseitigen Säule) des Bettes durch ein sich drehendes, flexibles Rührwerk entfernt wird* Das Rührwerk wirbelt das Bett
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und entfernt das übermässige Wachstum,, Der Rührer schafft daher eine kontinuierliche Steuerung der Höhe des Wirbelbettes. Andere mechanische Mischeinrichtungen, Prallbleche und andere, scheuernd wirkende Oberflächen und sogar Wasser oder nach oben und seitwärts gegen die Säulenwände gerichtete Druckluftstrahlen, welche eine agitierende Verwirbelung oder dergleichen erzeugen, und ebensogut andere geeignete herkömmliche Agitationsmittel können in der Säule verwendet werdenο
Je nach Art des Abwassers und der Konzentration von Verunreinigungen kann es sich als nützlich erweisen, mehr als eine Säule vorzusehen, wobei die Säulen dann in Reihe verbunden sind. In manchen Fällen hat es sich als praktisch erwiesen, den Ausfluss von der ersten Säule als Eingabe für eine zweite Säule zu verwenden«, Demzufolge ergibt ein Mehrsäulensystem verbesserte Ergebnisse für die Behandlung von konventionellen Abfälleno Bei einem Zweisäulensystem wird der BSB weiter oxidiert, indem der Ausfluss aus der ersten Säule in die zweite Säule als alleinige Eingabe in die zweite Säule oder in Kombination mit frischem Abwasser zurückgefülirt wirdo Während der Inbetriebnahme der Säule hat es sich in manchen Fällen als nützlich erwiesen, wenigstens einen Teil des von der Säule behandelten Ausflusses zurückzuleiten, um das anfängliche Wachstum von Bakterien auf den Betträgerpartikeln in situ zu fördern.
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In der Zeichnung ist eine vorteilhafte Ausführungsform einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gezeigt. Das Abwasser A wird in den unteren Teil der zylindrischen Säule B über einen Verteiler C am Boden der Säule eingeführte Die Flora bepflanzten Bettpartikel werden fluidisiert in-dem das Abwasser durch die Säule geleitet wird, so dass sich ein Wirbelbett D toildet. Die Zwischenhöhe der Säule ist mit J angedeutete Das behandelte Abwasser E wird von der Säule nach Hindurchlaufen durch das Wirbelbett abgezogene Bestimmte Teile des Ausflusses werden, falls notwendig, zu der einfliessenden Abwasserbestückung zurückgeleitet, um erstens das Wachstum an Flora auf den Partikeln während des Bepflanzungsbetriebes zu fördern, zweitens einen gleichmässigen Durchfluss aufrechtzuerhalten, wenn der Eingangsfluss abnimmt, drittens die Konzentration an BSB im Bett zu verdünnen und damit gegebenenfalls eine gleichmässige Konzentration des Abwassers zu schaffen und/oder viertens, um eine zusätzliche Entfernung von im Ausfluss verbleibendem BSB zu ermöglichen«, Eine Sauerstoffquelle G wird in das einfliessende Abwasser in ausreichenden Mengen hinzudosiert, um der biologischen Reaktion zur Oxidation des BSB gerecht zu werden.
Das Zudosieren von ausreichenden Mengen an Sauerstoff kann automatisch dadurch erfolgen, dass ein herkömmliches Sauerstoff erzeugendes System, wie beispielsweise das Unox-Verfahren, der Union Carbide Ine vorgesehen wird» Die Säuerstoffquelle kann in die
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Kammer E,wie dargestellt, oder direkt in die fluidisierte Säule injiziert werden. Um die Lösung von relativ grossen Mengen an Sauerstoff im Abwasser zu erleichtern, kann das System auf einige Atmosphären oder mehr unter Druck gesetzt werden0 Darüber hinaus kann, falls vorhanden, ausfliessendes Gas zurückgeführt werden,, Ferner kann die Sauerstoffeindosierung in Abhängigkeit von dem Signal eines Sauerstoffanalysegerätes vorgenommen werden, das innerhalb des Bettes im ausfliessenden Gas oder nahe der Zuführung angeordnet ist«,
Während der Behandlung wird das bakterielle Wachstum auf den Partikeln als Funktion der Bettausdehnung durch eine konventionelle optische Einrichtung oder eine andere Art eines Feststoffsensors H überwacht. Sobald die Bett- «sdehnung eine vorbestimmte Höhe erreicht und damit der Sensor oder die Einrichtung aktiviert wird, werden die Bettpartikel durch Scheuerwirkung oder dergleichen regeneriert, doho ein übermässiges Wachstum beseitigte Ein mechanischer flexibler Rührer K wird vorzugsweise am oberen Ende der Säule zur Entfernung des übermässigen Wachstums vorgesehen. Der Rührer ist aus einem flexiblen Stück synthetischem Kunststoff, wie beispielsweise aus einem Polyäthylenrohr, gebildete Andere konventionelle flexible Materialien, die dem Einfluss von durchgehenden Abwasser standzuhalten vermögen, können anstelle des Polyäthlyenrohres vorgesehen werden«,
Die nachfolgenden Beispiele dienen zur Erläuterung der Erfindung und begrenzen nicht deren Schutzbereich:
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Beispiel I
Um die Brauchbarkeit eines Wirbelbettes zur Behandlung von wesentlichen Mengen an organischem Kohlenstoff enthaltendem Abwasser bei höheren Durchflussraten zu demonstrieren, wurde ein biologischer Reaktor gebaute Der Reaktor wurde aus einer Säule aus Polymethylmethacrylat gebildete Die Säule hatte eine Höhe von 3.7 m (12 Puss) und einen Innendurchmesser von 7»62 cm. Das Wasser gelangte in die Säule über eine öffnung von 2.54 cm Durchmesser, die an der Säulenseite na-he dem Boden angebracht war„ Die Säule enthielt 2ο 75 m Aktivkohle von 12 χ j50 Maschen, die mit heterotrophen Bakterien, wie sie bei gewöhnlichem Abwasser vorliegen, bepflanzt war.
Ein synthetisch bereitetes Abwasser wurde benutzt« Die Zuführung enthielt Leitungswasser und organischen Kohlenstoff in Form von Methanol oder Sukrose. Häufig wurde eine wässrige Mischung von Methanol und Sukrose kontinuierlich in die Säule als Zuführung eingegebene Der Reaktor wurde eine längere Zeitdauer in Betrieb gehalten und schaffte ein ausreichendes biologisches Wachstum. Im allgemeinen betrug die Entfernungswirksamkeit für die einzelne Säule etwa J5O bis 78 # organischem Kohlenstoff (berechnet als Kohlenstoff-Sauerstoff bedarf </KSB7)o Die einfliessenden KSB-Konzentrationen für den Versuch variierten von etwa 58 bis 555 mg/1ο
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Während der unten in Tabellenform wiedergegebenen Versuchsläufe (Läufe 1, 3 und 4), wurde eine Ein-
flussrate von 56O8 l/min/0o096 m Bett gemessen,, Im zweiten Lauf betrug die Durchflussrate 58.4 l/min/ O0O96 m Bett. Die Temperatur des Bettes betrug 210C0 Die 4 Versuchsläufe sind in der Tabelle wiedergegeben,. Sie wurden in täglichen Intervallen durchgeführte In der Tabelle ist die Konzentration an KSB in mg/l angegebene Sowohl die einfliessende Zuführung als auch der Ausfluss wurden mittels konventioneller Einrichtungen hinsichtlich der Konzentration an KSB gemesseno Der Sauerstoff wurde in das Zuführungssystem unter Verwendung einer Fermentierturbine, wie nachfolgend beschrieben, zudosierto Die Konzentration an gelöstem Sauerstoff (GQSO) ist in mg/l für die einfliessende Zuführung, sofern verfügbar, angegebene
Tabelle
Lauf 3 4 gelöster
Sauerstoff		 KSB mg/l beseitig
ter KSB		 Wirkungs
grad
mg/l Einfluss Ausfluss 46
1 13.6 58 12 109 80 %
2 - 148 39 125 73 %
- 160 35 160 78 %
38.5 555 395 29 %
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Die hohe Rate an Kohlenstoffentfernung bei der beträchtlichen Flussrate von 5 6«,8 l/min veranschaulicht die Wirksamkeit der Kohlenstoffentfernung mit einem Wirbelbett» Während des Versuchs wurde das biologische Wachstum durch kontinuierliche Entfernung desselben mittels eines rotierenden flexiblen Rührers aus Polyäthylen konstant geh£alten0 Eine Entfernung von 6j> % KSB wurde auch dann erhalten, wenn der Einfluss 200 mg/l betrug,
Beispiel II
Zur weiteren Verdeutlichung der Wirksamkeit des vorliegenden Verfahrens wurde effektives Abwasser kontinuierlich der Säule nach Beispiel I anstelle der synthetischen Bestückung zudosiert. Beim Abwasser handelte .es sich um werksmässig abgesetztes Abwasser von den Yonkers, New York Sewage Treatment Setzbehältera0 Die
Flussrate in die Säule betrug 5603 l/min/O.O96 m Bett. Das Abwasser wurde in die Säule 10 Stunden lang eingegebene Der Sauerstoff wurde in die Zuführung in dem nachfolgenden Ausmass eindosiert und als gelöster Sauerstoff (G.S) in der Zuführung in mg/l gemessene Der Ein- und Ausfluss der Säule wurde in konventioneller Weise wie bei Beispiel I hinsichtlich des KSB untersucht. Die Läufe wurden in entsprechender Weise wie bei Beispiel I durchgeführt. Die nachfolgende: Tabelle umfasst Versuchsergebnisse:
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Tabelle
Lauf gelöster
Sauerstoff		 KSB mg/1 Ausfluss beseitig
ter KSB		 Wirkungs
grad
mg/l Einfluss 138 39
1 - 177 200 51 22 #
2 ?8.2 251 274 9 20 £
3 39o2 283 133 10 4#
4004 143
Der Wirkungsgrad der einzelnen Säule kann, falls erwünscht dadurch gesteigert werden, dass man entweder den Ausfluss durch die alleinige Säule recirkulieren lässt oder eine Batterie von Säulen vorsieht, wobei jede Säule vom Ausfluss der vorherigen gespeist wird. Die Einbehaltungszeit für eingegebenes Abwasservolumen innerhalb der Säule wurde bei etwa 5 Minuten berechnet. Folglich können Mehrfach-Läufe wesentlich die Wirksamkeit der Entfernung erhöhen und im Vergleich zur konventionellen Behandlung dennoch eine beschleunigte Behandlung schaffen« Die obigen Ergebnisse veranschaulichen die Wirksamkeit des Verfahrens sogar dann, wenn die anhaftenden Organismen im Bett nicht an das abgesetzte Abwasser aklimatisiert wurden«
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Es können zahlreiche Modifikationen des Verfahrens vorgenommen werden,. Für aerobe biologische Systeme können sauerstoffhaltige Gase, wie Luft verwendet werden, um einen zusätzlichen Fluss zu erhalten,„der notwendig ist, um die Expansion der Fluidisation zu erhöheno Falls gewünscht, kann eine Hilfsmischausrüstung oder eine pulsierende oder mit Ultraschall arbeitende Ausrüstung vorgesehen werden, um die notwendige Partikelbewegung und/oder Abscheidung von Gasblasen vom Träger innerhalb des Bettes oder in dem frei zugänglichen Volumen aufrechtzuerhalten, sofern diese Notwendigkeit aufkommen sollte,,
Um die Neigung zur Agglomeration der Partikel zu verringern und ein verbessertes Mischen innerhalb des Bettes zu schaffen, kann der Reaktor in einer Anzahl von vertikalen Abteilen mit geringer Querschnittsabmessung unterteilt werden«, Bei erhöhten Flussraten von wenigstens etwa 56*8 l/min/0o096 m wird das Abwasser durch die Wände innerhalb der Säule abgebremste Dies erzeugt eine Zirkulation und Mischung der Bettpartikel. Die Partikel neigen zum Absinken an der Wand und zum Ansteigen in der Mitte des vertikalen Rohres. Falls erwünscht, kann eine weitere Unterteilung des Reaktors dadurch vorgenommen werden, dass man gekräuselte und/oder flache Kunststoffbleche vorsieht.
Es versteht sich, dass obschon einige bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung beschrieben worden sind, diese darauf nicht begrenzt iste
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Claims (1)

  1. Patentansprüche
    1./ Verfahren zum Entfernen von organischem Kohlenstoff aus Abwasser zur Reduzierung des biochemischen Sauerstoffbedarfes, dadurch gekennzeichnet, dass man ein aus dem Abwasser und einer Flora gebildes Wirbelbett erzeugt, wobei die Flora den organischen Kohlenstoff zu oxidieren vermag und an einem teilchenförmigen fluodisierbaren Feststoffträger anhaftet,' ausreichende Mengen an Sauerstoff in das Bett eindosiert, so dass die Flora den biochemischen Sauerstoffbedarf des hindurchlaufenden Abwassers reduzieren kann und Ubermässiges bakterielles Wachstum am Träger während des Prozesses entfernt»
    2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das übermässige bakterielle Wachstum an einer abstromseitigen Stelle des Wirbel· bettes mittels eines drehenden flexiblen Rührers entfernt wirdo
    β Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger eine Teilehengrösse von etwa 0.2 bis 5 mm und ein spezifisches Gewicht von wenigstens etwa 101
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    Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sauerstoffquelle ein Sauerstoff enthaltendes Gas oder Sauerstoff ist.
    Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Wirbelbett dadurch gebildet wird, dass das Abwasser durch eine vertikale Säule mit einer Plussrate von etwa 22„7 bis 114 l/min/O.096 m Bett geleitet wird, wobei die Säule die auf dem teilchenförmigen Trägersubstrat anhaftende Flora enthält.
    Verfahren zum Reduzieren des biochemischen Sauerstoffbedarfs von Abwasser, das wenigstens etwa 50 mg/l an organischem Kohlenstoff enthält, dadurch gekennzeichnet , dass man ein Wirbelbett aus Abwasser und einer heterotrophen Flora erzeugt, die an einem teilchenförmigen, fluodisierbaren Feststoffträger anhaftet, indem das Abwasser duroh eine den Träger enthaltende vertikale Säule mit einer Flussrate von etwa 22.7 bis I5I l/min/ 0*096 m Bett hindurchgeleitet wird, wenigstens etwa O01 bis 1,5 mg Sauerstoff/mg biochemischen Sauerstoffbedarf in das Abwasser im Bett eindosiert, damit die Flora den biochemischen Sauerstoffbedarf des hindurchlaufenden Abwassers reduzieren kann, mechanisch ein übermässiges bakterielles Wachstum von den Bettpartikeln an einer abstromseitlgen Stelle mittels UmrUhrung der Partikel und dadurch
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    hervorgerufenem Abscheren des übermässigen Wachstums entfernt, um das spezifische Gewicht der Partikel zu erhöhen.
    7. Verfah-ren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägersubstrat ein poröses teilchenförmiges Material mit im wesentlichen gleichförjniger Abmessung mit einem Partikeldurchmesser von 0.4 bis 1«5 mm und einem spezifischen Gewicht von wenigstens etwa 1 .j5 ist»
    8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man wenigstens ein zusätzliches Wirbelbett vorsieht, welches das vom Wirbelbett behandelte Abwasser zugeführt bekommt, um den biochemischen Sauerstoffbedarf des Abwassers weiter zu reduzieren,
    9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man das durch das Bett hindurchgelangende Abwasser auffängt und das behandelte Abwasser durch das Bett erneut schickt, um den biochemischen Sauerstoffbedarf des Abwassers weiter zu reduzieren.
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