DE2722401A1

DE2722401A1 - Verfahren zur biologischen behandlung von abwasser

Info

Publication number: DE2722401A1
Application number: DE19772722401
Authority: DE
Inventors: Theo Dipl Chem Dr Mann; Joerg Rudolph
Original assignee: Bayer AG
Current assignee: Bayer AG
Priority date: 1977-05-17
Filing date: 1977-05-17
Publication date: 1978-11-30
Also published as: FR2391165A1; GB1586949A; JPS5413465A

Description

Verfahren zur biologischen Behandlung von Abwasser

Die Reduzierung des biochemischen Sauerstoffbedarfs (BSB₅) stellt in einer nach dem Belebtschlammverfahren arbeitenden biologischen Kläranlage normalerweise kein großes Problem dar. Häufig werden BSB,--Eliminationsraten von mehr als 90 % erreicht. Hingegen werden biologisch schwer abbaubare Substanzen nur teilweise eliminiert, z.B. durch Adsorption an der Belebtschlammflocke. Die CSB- (chemischer Sauerstoffbedarf) -Eliminationsraten liegen beim Belebtschlammverfahren im allgemeinen nur zwischen 50 % und 80 %/ je nach der Art des zu behandelnden Abwassers.

Der im Ablauf einer Belebtschlamm-Kläranlage befindliche Rest-CSB kann durch Adsorption an Aktivkohle zumindest teilweise eliminiert werden. Dieses Verfahren erfordert hohe Betriebskosten, die durch die thermische Reaktivierung der Aktivkohle bedingt sind.

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Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, den CSB-Gehalt im Auslauf einer biologischen Kläranlage weiter zu erniedrigen.

Die vorliegende Erfindung betrifft daher ein Verfahren zur biologischen Behandlung von Abwasser, welches neben biologisch leicht abbaubaren Substanzen biologisch schwer abbaubare Substanzen enthält, wobei ein Teil des biologisch leicht abbaubaren Materials in einer aeroben Stufe abgebaut wird, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man das aerob behandelte Abwasser einer semi-aeroben oder anaeroben Behandlung auf inertem Trägermaterial unterzieht, wobei bei der semi-aeroben oder anaeroben Behandlung biologisch leicht abbaubares Abwasser zugeführt wird.

Es hat sich überraschenderweise herausgestellt, daß der CSB-Gehalt im Auslauf einer aerob arbeitenden biologischen Kläranlage durch Nachschalten einer unter semi-aeroben bzw. anaeroben Bedingungen betriebenen zweiten Stufe weiter erniedrigt werden kann. Bei dieser zweiten Stufe wird für die Mikroorganismen ein inertes Trägermaterial, wie z.B. Bimsstein, Schlacke, aktiviertes Aluminiumoxid oder makroporöse Adsorberharze, vorzugsweise Aktivkohle, verwendet. Hierbei werden die aerob schwer abbaubaren organischen Wasserinhaltstoffe in der zweiten Stufe nur bei Anwesenheit von biologisch leicht abbaubaren organischen Verbindungen abgebaut.

In einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird daher ein Teilstrom des Rohabwassers vor der aeroben

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Behandlung abgezweigt und direkt dem semi-aerob bzw. anaerob zu behandelnden Abwasser, welches aus der aeroben Behandlungsstufe resultiert, zugemischt. Der Teilstrom sollte bezogen auf das in der semi-aeroben bzw. anaeroben Behandlungsstufe vorliegende aerob vorbehandelte Abwasser 5 bis 50, vorzugsweise 10 bis 30 Vol-% betragen.

In einer anderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens kann dem semi-aerob bzw. anaerob zu behandelnden, vorher bereits aerob behandeltem Abwasser auch ein konzentriertes Abwasser aus einer anderen Quelle, als der, aus eier das aerob zu behandelnde Abwasser stammt, zugesetzt werden; in gleicher Weise können dem semi-aerob bzw. anaerob zu behandelnden Abwasser, welches noch die aerob schwer abbaubaren Verbindungen enthält, lösliche Abfallstoffe zugesetzt werden, die vorwiegend biologisch leicht abbaubare Substanzen enthalten, wie z.B. kommunales Abwasser.

Erfindungsgemäß ist es wesentlich, daß der Abwasserzulauf zur semi-aeroben bzw. anaeroben Behandlung zumindestens einen BSBc-Gehalt von 25 mg/1, vorzugsweise von mindestens 50 mg/l_f aufweist.

Die Temperatur in der semi-aeroben bzw. anaeroben Stufe kann bei Temperaturen von etwa 10 bis 60 C liegen, der pH-Wert bei Werten zwischen 5 und 10, vorzugsweise zwischen 6 und 9.

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Als inertes Trägermaterial für die Mikroorganismen der semiaeroben bzw. anaeroben Abwasserbehandlung eignen sich poröse Steine (0,5 bis 3,0 mm Durchmesser), Schlacke, aktiviertes Aluminiumoxid (Korngröße 0,05 bis 3,0 nm) oder makroporöse Adsorberharze, wie z.B. Styrol-Divinylbenzol- und Acrylsäure-Divinylbenzol-Harze oder Aktivkohle, beispielsweise in granulierter Form. Vorzugsweise wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren granulierte Aktivkohle verwendet ("Biologically-extended physicochemicl treatment" Walter J. Weber Jr. et al. 6th Intern. Conference on Water Pollution Research, June 1972).

Unter semi-aerober Abwasserbehandlung wird im Sinne der vorliegenden Erfindung folgendes verstanden:

Der Sauerstoffgehalt des Abwassers liegt nach dem Verlassen des mit inertem Trägermaterial gefüllten Reaktors zwischen und 2 mg 0₂/l· Am biologischen Abbau sind sowohl aerobe als auch fakultativ anaerobe Mikroorganismen beteiligt.

Unter anaerober Abwasserbehandlung wird im Sinne der vorliegenden Erfindung folgendes verstanden: Der Sauerstoffgehalt des Abwassers liegt nach dem Verlassen des mit inerten Trägermaterial gefüllten Reaktors bei 0 mg/1 0~. Am biologischen Abbau sind beteiligt:

fakultative und obligate anaerobe Mikroorganismen mit

Gärungsstoffwechsel
und/oder Nitratatmer
und/oder SuIfatatmer.

In einer besonderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es möglich, das Trägermaterial für die semi-aerobe, bzw. anaerobe Abwasserbehandlung in Form eines

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Wirbelbettes einzusetzen.

Bevorzugt wird das Trägermaterial in Säulenform angeordnet, wobei der Zulauf am Fuß der Säule erfolgt, und wobei die Fließgeschwindigkeit des Abwasserzulaufs dieser Stufe dauernd oder zeitweise so eingestellt wird,daß sich das von unten angeströmte Filterbett um 5 bis 50 % seines Volumens ausdehnt. In einer Variante dieses Verfahrens kann die Expansion des von unten angeströmten Festbettes durch eine Rezirkulation des Abwassers bewirkt werden.

Die Verweilzeit des Abwassers in der semi-aeroben, bzw. anaeroben Stufe kann zwischen etwa 10 Minuten und 10 Stunden betragen, vorzugsweise beträgt sie zwischen 1 bis 5 Stunden. Die CSB-Raumbelastung in der semi-aeroben bzw. anaeroben Stufe wird auf Werte von etwa 0,1 bis 5 kg CSB/m mal Tag, vorzugsweise 0,5 bis 2 kg CSB/m mal Tag,eingestellt.

In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens kann dem aerob vorbehandelten Abwasser vor seinem Eintritt oder während seiner Behandlung in der semi-aeroben bzw. anaeroben Stufe chemisch gebundener Sauerstoff, beispielsweise in Form von Wasserstoffperoxid, Nitrat und Sulfat, zugemischt werden; dies erfolgt in einer solchen Menge, daß der chemisch gebundene Sauerstoff 20-2OO % des CSB-Gehaltes des semi-aerob- bzw. anaerob zu behandelnden Abwassers ausmacht, vorzugsweise 40 - 170 %.

Nachfolgend wird ein Verfahrensschema des erfindungsgemäßen Verfahrens anhand der Figur 1 beschrieben. Hierbei kommen den Ziffern im einzelnen folgende Bedeutung zu:

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I Abwasserzulauf; 2 Vorklärbecken; 3 Vorklärschlamm; 4 Umgehung der ersten Stufe, 5 Rücklaufschlamm; 6 Belüftungsbecken; 7 Nachklärbecken; 8 Uberschußschlamm 1. Stufe; 9 Ablauf 1. Stufe (aerob vorbehandelt); 10 Zulauf 2. Stufe;

II 2. biologische Stufe (semi-aerob, bzw. anaerob); 12 Uberschußschlamm 2. Stufe; 13 Ablauf 2. Stufe; 14 Kreislaufführung.

Im einzelnen gelangt das Abwasser, welches biologisch leicht und schwer abbaubare Substanzen enthält über 1 zunächst in das Vorklärbecken 2, wo sedimentierfähiges Material abgetrennt wird, über 3 wird Vorklärschlamm ausgeschleust. Das das Vorklärbecken verlassende Abwasser wird nun in das Belebungsbecken 6, wo die aerobe Behandlung durchgeführt wird, eingeführt. Ein Teilstrom (4) wird am Belebtschlammbecken vorbeigeführt und direkt in die semi-aerobe bzw. anaerobe Stufe zugeführt. Nach der aeroben Behandlung im Belebtschlammbecken 6 wird das aerob behandelte Abwasser zusammen mit dem Belebtschlamm in das Nachklärbecken 7 geführt, aus dem über 8 aerob gebildeter Uberschußschlamm ausgeschleust bzw. über 5 Rücklaufschlamm in den aerob arbeitenden Teil zurückgeführt werden. Das aerob vorbehandelte Abwasser wird nach Abtrennung des Belebtschlammes über 9 und 10 in die zweite, semi-aerob bzw. anaerob arbeitende biologische Stufe geführt, wobei zuvor eine Vermischung mit dem über 4 umgeleiteten Abwasser erfolgt. Das aus 7 über 9 zugeführte aerob behandelte Abwasser enthält hauptsächlich nur noch schwer aerob abbaubare Substanzen. Über 12 wird Uberschußschlamm aus der zweiten Stufe abgeführt, über 13 wird das gereinigte Abwasser abgeleitet. In einer Variante dieser Ausführungsform kann über die gestrichelte Linie 14 Abwasser im Kreislauf geführt werden.

Nachfolgend wird das erfindungsgemäße Verfahren beispielhaft dargestellt:

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Beispiel 1

Ein Abwasser aus einer Textilfärberei, das neben Farbstoff ein nichtionogenes Tensid, Natriumsulfat und Essigsäure enthielt, wurde auf pH 7 eingestellt und in einer Labor-Belebtschlammanlage mit einer Belüftungszeit von 4 h behandelt. Hierbei fand keine Farbänderung statt.

Nach 5 Versuchswochen wurde von der nachgeschalteten Aktivkohlesäule eine Entfärbung von 55 % erreicht. Bei einer parallel betriebenen Anlage, bei der 20 % des Zulaufs direkt der zweiten Stufe Aerobiern, sowie Nitrat- und Sulfatatmern (Aktivkohlesäule mit obligat und fakultativ anaeroben Bakterien) zugeführt wurden, lag die Entfärbung zum gleichen Zeitpunkt'bei 99 %.
Beispiel 2

Abwasser aus der chemischen Industrie wurde in einer halbtechnischen Belebtschlamm-Anlage bei 11 Stunden Belüftungszeit behandelt. Die Analysendaten des Zulaufs zur ersten Stufe waren folgende:

CSB = 1810 mg/1
BSB₅ = 837 mg/1

Nach der aeroben Behandlung resultierte ein Abwasser mit

CSB =643 mg/1
BSB₅ = 67 mg/1

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Ein Volumenteil des Ablaufes der ersten Stufe wurde mit einem Volumenteil mechanisch vorgeklärtem Kommunalabwasser gemischt. Das Kommunalabwasser wies folgende Analysenwerte auf:

CSB = 257 mg/1 BSB₅ = 151 mg/1

Die Mischung beider Abwasser wurde einem anaerob arbeitendem Aktivkohlefilter zugeführt. Es resultierte ein Ablauf der zweiten Stufe mit

CSB = 106 mg/1 BSB₅ = 7 mg/1

Die Kontaktzeit des Abwassers mit der Aktivkohle betrug - gerechnet auf den freien Querschnitt -4h.

Eine zur zweiten anaeroben Stufe parallel betriebene Belebtschlammanlage lieferte bei 6 Stunden Belüftungszeit dagegen nur folgende Abwasserqualität:

CSB = 339 mg/1 BSB₅ = 16 mg/1

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Claims

Patentansprüche

M.)Verfahren zur biologischen Behandlung von Abwasser, welches neben biologisch leicht abbaubaren Substanzen biologisch schwer abbaubare Substanzen enthält, wobei ein Teil des biologisch leicht abbaubaren Materials in einer aeroben Stufe abgebaut wird, dadurch gekennzeichnet, daß man das aerob behandelte Abwasser einer semi-aeroben

oder anaeroben Behandlung auf inertem Trägermaterial unterzieht, wobei bei der semi-aeroben oder anaeroben Behandlung biologisch leicht abbaubares Abwasser zugeführt wird.
2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teilstrom des Abwassers vor der aeroben Behandlung abgezweigt und direkt dem semi-aerob bzw. anaerob zu behandelnden Abwasser, welches aus der aeroben Behandlungsstufe resultiert, zugemischt wird.
3. Verfahren gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Teilstrom, bezogen auf das in der semi-aeroben bzw. anaeroben Behandlungsstufe vorliegende aerob vorbehandelte Abwasser 5 bis 50, vorzugsweise 10 bis 30 Vol.-% trägt.
4. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Abwasserzulauf zur semi-aeroben bzw. anaeroben Behandlung mindestens einen BSBjj-Gehalt von 25 mg/1, vorzugsweise von mindestens 50 mg/1, aufweist.
5. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur in der semi-aeroben bzw.

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anaeroben Stufe bei Temperaturen von etwa 10 bis 60 C und der pH-Viert bei Werten zwischen 5 bis 10 , vorzugsweise zwischen 6 und 9, liegt. 0700/Π1
6. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Verweilzeit des Abwassers in der semi-aeroben bzw. anaeroben Stufe zwischen 10 Min. und 10 Stunden, vorzugsweise zwischen 1 bis 5 Stunden liegt.
7. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die CSB-Raumbelastung in der semi- aeroben bzw. anaeroben Stufe auf Werte von etwa 0,1 bis 5 kg CSB/m mal Tag, vorzugsweise 0,5 bis 2,0 kg CSB/m mal Tag eingestellt wird.
8. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß dem aerob vorbehandeltenAbwasser vor seinem Eintritt oder während seiner Behandlung in der semi-aeroben bzw. anaeroben Stufe chemisch gebundener Sauerstoff zugemischt wird.
9. Verfahren gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß dem Abwasser Wasserstoffperoxid und/oder Nitrat und/oder Sulfat zugemischt wird.
10. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß als inertes Trägermaterial für die Mikroorganismen der semi-aeroben bzw. anaeroben Behandlung Aktivkohle eingesetzt wird.
11. Verfahren gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Trägermaterial in Form eines Wirbelbettes eingesetzt wird.

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