DE2911623C2 - Plant for the treatment of wastewater according to the activated sludge process - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich gattungsgemäß auf eine _Μ Anlage für die Aufbereitung von Abwasser nach dem Belebtschlammverfahren, bestehend aus einem als Höchstlastbecken betriebenen Belebungsbecken einer ersten Belebungsstufe, in welches das gesamte aufzubereitende Abwasser einführbar ist, aus einer Einrichtung zur Zwischenklärung, aus einem als Schwachlastbecken betriebenen Belebungsbecken einer zweiten Belebungsstufe und aus einer Nachkläranlage, wobei die Einrichtung zur Zwischenklärung als Trennanlage der Biozönosen des ersten und des zweiten Belebungsbeckens ausgebildet ist und dazu der Zwischenklärschlamm lediglich in die erste Beiebungsstufe zurückluhrbar und/oder einer Schlammverarbeitung zufuhrbar ist, während die geklärte Flüssigkeit aus der Einrichtung zur Zwischenklärung in das Belebungsbecken der zweiten Belebungsstufe einführbar ist, wobei der Nachklärschlamm aus der Nachkläranlage lediglich in die zweite Beiebungsstufe zurückführbar und/ oder der Schlammverarbeitung zufuhrbar ist und wobei ferner das Belebungsbecken der zweiten Belebungsstufe bei einem Sauerstoffgehalt des Abwassers von 0,5 bis 3,0 mg/1 mit Umgebungsluft belüftet oder bei einer Schlammbelastung Ä,_s£ 1,0 kg BSBykg TS ■ d für eine SauerstofTbegasung eingerichtet ist, wobei im letzteren Fall das Höchstlastbecken der ersten Belebungsstufe bezüglich des Teilabbaus der schwerabbaubaren Kohlenstoffverbindungen sowie der organischen abbaubaren Verbindungen einerseits und das Sauerstoffbelebungsbekken der zweiten Belebungsstufe bezüglich des gebildeten Ammoniaks andererseits so ausgelegt sind, daß das Ammoniak die im Sauerstoffbelebungsbecken entstehende überschüssige Kohlensäure möglichst weitgehend neutralisiert. - Der Ausdruck Belebungsbecken umfaßt im Rahmen der Erfindung auch Aggregate aus mehreren Einzelbecken, die funktionell vereinigt sind. Der Begriff Abwasser ist im weitesten Sinne zu verstehen. Ganz aligemein handelt es sich um ein wäßriges System, in dem organische Stoffe — auch in Gegenwart gelöster oder suspendierter Stoffe — dispergiert sind. Die Teilchen der dispergierten Phase können gelöst, emulgiert in kolloidaler und/ oder suspendierter Form vorliegen. Sie können absetzbar oder nichtabsetzbar, faulnisfähig oder faulnisunfahig sein. Das zu reinigende Abwasser wird erforderlichenfalls einer groben mechanischen Vorreinigung unterzogen.The invention relates generically to a _Μ plant for the treatment of waste water by the activated sludge process, consisting of a driven as Peak pool aeration tank a first activation stage, into which the entire wastewater to be treated is introduced, from a device for intermediate clarification of a operated as light load pool aeration basin a second activation stage and from a secondary treatment plant, the device for intermediate clarification being designed as a separation plant for the biocenoses of the first and second activation basins and for this purpose the intermediate sewage sludge can only be returned to the first treatment stage and / or can be fed to sludge processing, while the clarified liquid from the device for intermediate clarification can be introduced into the activation tank of the second activation stage, the secondary sludge from the secondary treatment plant only being able to be returned to the second operating stage and / or to the sludge processing ar is and furthermore the aeration tank of the second aeration stage is aerated with ambient air with an oxygen content of the wastewater of 0.5 to 3.0 mg / 1 or with a sludge _{load Ä, s} £ 1.0 kg BODykg TS ■ d for oxygen gassing In the latter case, the maximum load basin of the first activation stage with regard to the partial degradation of the poorly degradable carbon compounds and the organic degradable compounds on the one hand and the oxygen activation basin of the second activation stage with regard to the ammonia formed on the other hand are designed in such a way that the ammonia neutralizes the excess carbonic acid produced in the oxygen activation basin as largely as possible. - In the context of the invention, the term activated sludge tank also includes units made up of several individual tanks which are functionally combined. The term wastewater is to be understood in the broadest sense. In general, it is an aqueous system in which organic substances - even in the presence of dissolved or suspended substances - are dispersed. The particles of the dispersed phase can be dissolved, emulsified, in colloidal and / or suspended form. They can be deductible or non-deductible, putrefactive or unfit for putrefaction. If necessary, the wastewater to be treated is subjected to a rough mechanical pre-treatment.

Bei den bekannten gattungsgemäßen Verfahren (zeitrangältere Anmeldung entsprechend DE-AS 2803 759) erfolgt in der ersten Belebungsstufe eine Belüftung mit atmosphärischer Luft und ein Betrieb mit aeroben Mikroorganismen. Der Sauerstoffbedarf liegt über 0,10 kg O,/kg BSB_rAbbau. Bei den üblichen biologisch abbaubaren industriellen und häuslichen Abwässern kommt man zu guten Ergebnissen in bezug auf Abbauleistung, frühe Nitrifizierung, Schlammaktivität und Energieaufwand in der Sauersloffbegasungsstufe, wobei in dem Belebungsbecken der ersten Belebungsstufe eine beachtliche Eliminierung der Kohlenstoffverbindungen, insbesondere der schwerabbaubaren Kohlenstoffverbindungen, praktisch aller grob dispersen Stoffe und Kolloide und fast aller hochmolekularen Verbindungen stattfinden und auch störende Stickstoffverbindungen eliminiert werden. Der Energiebedarf in der ersten Belebungsstufe ist entsprechend. Im Ergebnis wird das aufzubereitende Abwasser in dem Belebungsbecken der ersten Belebungsstufe so verändert, daß dadurch in dem Sauerstoffbelebungsbecken aktiverer Belebtschlamm, gleichmäßigere Belastungsverhältnisse, stabilere Abbauverhältnisse und bessere Ablaufqualitäten erzielt werden. Ähnlich liegen die Verhältnisse bezüglich der ersten Belebungsstufe bei dem Verfahren, von dem das gattungsgemäße Verfahren ausgeht (DE-OS 2640875), bei dem nicht nur das Belebungsbecken der ersten Belebungsstufe, sondern auch das der zweiten Belebungsstufe ein Becken mit klassischer Belüftung mit atmosphärischer Luft ist. Hier wird das Bekken der ersten Belebungsslufe mit einer Raumbelastung B_R von etwa 10 kg BSB₅Zm¹- rf und mit einer Schlammbelastung 5„von mindestens 2 kg BSBykg TS ■ (/betrieben. Über die Einrichtung zur Zwischenklärung wird sovielIn the known generic method (earlier application in accordance with DE-AS 2803 759), ventilation with atmospheric air and operation with aerobic microorganisms takes place in the first activation stage. The oxygen requirement is above 0.10 kg O / kg BOD _r degradation. With the usual biodegradable industrial and domestic wastewater, good results are obtained in terms of degradation performance, early nitrification, sludge activity and energy expenditure in the oxygen gasification stage, with a considerable elimination of carbon compounds, in particular the poorly degradable carbon compounds, practically all roughly in the aeration tank of the first aeration stage disperse substances and colloids and almost all high-molecular compounds take place and disruptive nitrogen compounds are also eliminated. The energy requirement in the first activation stage is corresponding. As a result, the wastewater to be treated in the activation tank of the first activation stage is changed in such a way that more active activated sludge, more uniform loading conditions, more stable degradation conditions and better drainage qualities are achieved in the oxygen activation tank. The situation with regard to the first activation stage is similar in the process from which the generic method is based (DE-OS 2640875), in which not only the activation tank of the first activation stage, but also that of the second activation stage is a tank with classic ventilation with atmospheric air . Here the basin of the first activation cycle is operated with a volume load B _R of about 10 kg BOD ₅ Zm ¹ - rf and with a sludge load 5 "of at least 2 kg BODykg TS ■ (/. So much is done about the device for intermediate clarification

Überschußschlamm abgezogen, daß der Schlamm im ersten Belebungsbecken nur ein geringes Schlammalter aufweist. Das Belebungsbecken der zweiten Stufe wird mit einer vergleichsweise niedrigen Raumbelastung und einer vergleichsweise niedrigen Schlammbefcstung betrieben. Der Schlamm erreicht hier in der zweiten Stufe ein hohes Alter. Da sein Ernährungsgrad verhältnismäßig gering ist, werden schwerabbaubare Substanzen, die in der ersten Stufe nicht zurückgehalten worden sind, in dieser zweiten Stufe angegriffen und zu einem erheblichen Teil abgebautExcess sludge withdrawn so that the sludge in the first aeration tank only has a short sludge age having. The aeration basin of the second stage is with a comparatively low volume loading and operated with a comparatively low level of mud cover. In the second stage, the mud reaches a great age here. Since its degree of nutrition is proportionate is low, substances which are difficult to break down and which have not been retained in the first stage become in this second stage attacked and largely dismantled

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Anlage so weiter auszubilden, daß der Abbau schwerabbaubarer Substanzen verbessert wird, und zwar bei geringerem Sauerstoff- und damit Energiebedarf nicht nur in der ersten Belebungsstufe.The invention is based on the object of developing a generic system so that the Degradation of poorly degradable substances is improved, with a lower oxygen and thus energy requirement not only in the first stage of activation.

Zur Lösung dieser Aufgabe lehrt die Erfindung, daß das Belebungsbecken der ersten Belebungsstufe fur einen Betrieb mit fakultativ anaeroben Mikroorganismen, welche von oxidativer auf substratgebunden·¹ Phosphorylierung oderauf unvollständige Oxidation umstellbar sind, bei einem spezifischen Sauerstoffbedarf von S 0,10 kg O₂/ kg BSB₅-Abbau und einer Leistungsdichte von 20 bis 25 Watt/m¹, eingerichtet ist, und daß der Sauerstoffgehalt im Belebungsbecken in einem Bereich liegt, bei dem fakultativ anaerobe Mikroorganismen mit substratgebundener Phosphorylierung arbeiten, obligat anaerobe Mikroorganismen praktisch nicht gedeihen können und aerobe Substratatmung praktisch unterbleibt.To achieve this object, the invention teaches that the aeration tank of the first activation stage for operation with facultative anaerobic microorganisms on substrate-bound · ¹ phosphorylation are of oxidative or onto incomplete oxidation changeable, kg at a specific oxygen demand of S 0.10 O ₂ / kg BOD ₅ degradation and a power density of 20 to 25 watts / m ¹ , and that the oxygen content in the aeration tank is in a range in which facultative anaerobic microorganisms work with substrate-bound phosphorylation, obligatory anaerobic microorganisms practically cannot thrive and aerobic substrate respiration practically does not occur.

Nach bevorzugter Ausfuhrungsform der Erfindung ist der Sauerstoffgehalt im Belebungsbecken der ersten Stufe nahezu Null.According to a preferred embodiment of the invention, the oxygen content in the activation tank is the first stage almost zero.

Grundsätzlich ist es bekannt (DE-OS 2454426) in einem Belebungsbecken eine sogenannte Fakultativzone zu verwirklichen. Man erwartet in dieser Zone eine Denitrifizierung. Die bekannten Maßnahmen lassen jedoch nicht vermuten, daß bei der gattungsgemäßen Anlage durch den Betrieb des Belebungsbeckens der ersten Belebungsstufe mit fakultativ anaeroben Mikroorganismen eine sehr wirksame Aufspaltung der organisch abbaubaren und auch der schwerabbaubaren Substanzen im Sinne einer Krackung bei geringem Energieaufwand erfolgt, und zwar so, daß dadurch auch die Abbauleistung in der zweiten Belebungsstufe verbessert wird. Der Ausdruck Phosphorylierung bezeichnet die Tatsache, daß Phosphor in organische Verbindungen eingeführt wird. Dabei handelt es sich insbesondere um den Übergang von Adenosin-5'-Diphosphat in Adenosin-5'-Triphosphat (vgl. Römpps Chemie-Lexikon, 1974, 2655). Sauerstoffbegasung meint die Zuführung von Sauerstoff oder von mit Sauerstoff angereicherter Luft, die zumeist wenigstens 50 Volumenprozent Sauerstoffaufweist. In den Formulierungen »praktisch unterbleibt« kommt zum Ausdruck, daß die entsprechenden mikrobiologischen bzw. mikroorganismischen Vorgänge für den Reinigungsprozeß oder Abbauprozeß soweit unterdrückt sind, daß sie zum angestrebten Ergebnis meßbar kaum beitragen. Bei der erfindungsgemäßen Anlage richtet sich der Sauerstoffgehalt im Belebungsbecken der ersten Stufe - im Rahmen der vorstehend mikrobiologisch angegebenen Grenzen — nach der speziellen Reinigungsaufgabe und ihren Betriebsbedingungen. Basically it is known (DE-OS 2454426) a so-called facultative zone in an aeration tank to realize. Denitrification is expected in this zone. Let the known measures however, do not assume that in the generic system by the operation of the activated sludge tank first activation stage with optional anaerobic microorganisms a very effective breakdown of the organic degradable and also the poorly degradable substances in the sense of a cracking with little energy consumption takes place in such a way that it also improves the degradation performance in the second activation stage. The expression Phosphorylation refers to the fact that phosphorus is introduced into organic compounds. In particular, this involves the transition from adenosine 5'-diphosphate to adenosine 5'-triphosphate (cf. Römpps Chemie-Lexikon, 1974, 2655). Oxygen gassing means the supply of oxygen or oxygen-enriched air, mostly at least Contains 50 percent oxygen by volume. In the formulations "practically absent" is expressed that the corresponding microbiological or microorganismic processes for the cleaning process or Degradation process are suppressed to such an extent that they hardly contribute measurably to the desired result. In the inventive Plant depends on the oxygen content in the aeration tank of the first stage - in the context of the above microbiologically specified limits - according to the specific cleaning task and its operating conditions.

Im Rahmen der Erfindung erfolgt ein Abbau bzw. Elimination der schwerabbaubaren Substanzen zwar nach wie vor unter Mitwirkung des Belebungsbeckens der zwei- (,5 ten Belebungsstufe, jedoch wird dieser Abbau in der ersten Belebungsstufe im wesentlichen durch die fakultativ anaeroben Mikroorganismen, die mit substratgebundener Phosphorylierung oder über eine unvollständige Oxidation arbeiten, vorbereitet, und zwar durch eine Aufspaltung der organisch abbaubaren und auch der schwerabbaubaren Substanzen im Sinne einer Krackung.In the context of the invention, the poorly degradable substances are broken down or eliminated afterwards as before with the participation of the aeration basin of the two (, 5 th activation stage, however, this reduction in the first activation stage is essentially due to the facultative anaerobic microorganisms with substrate-bound phosphorylation or with an incomplete Oxidation work, prepared, by a split the organically degradable and also the poorly degradable substances in terms of cracking.

Im einzelnen ist zu den mikrobiologischen und mikroorganismischen Vorgängen bei der bekannten gat · tungsgemäßen Anlage einerseits, der erfindungsgemäßen Anlage andererseits folgendes festzuhalten:In detail, the microbiological and microorganismic processes in the known gat according to the system on the one hand, the system according to the invention on the other hand to record the following:

Bei den bekannten Anlagen stellt die erste Belebungsstufe eine höchstbelastete aerob arbeitende Belebungsstufe dar. Der im Belebungsbecken vorhandene Sauerstoffgehalt liegt erheblich über Null mg/1 und kann je nach Belastung im Bereich von > Null bis 2 mg/1 schwanken. Der Sauerstoffverbrauch OV_R je Kilogramm abgebautem BSB₅ läßt sich bei aeroben Belebungsverfahren ausIn the known systems, the first activation stage represents a highly loaded aerobic activation stage. The oxygen content in the activation tank is considerably above zero mg / 1 and can fluctuate in the range from> zero to 2 mg / 1 depending on the load. The oxygen consumption OV _R per kilogram of degraded BOD ₅ can be omitted from aerobic activation processes

OV_R= d ■ B_R+e ■ TS_K OV _R = d ■ B _{R +} e ■ TS _K

ableiten. Hierin stellt d ■ B"_R die Substratatmung und e ■ TS_R die endogene Atmung dar. Der Sauerstoffverbrauch OV_R/B'_kje kg BSB₅-Abbau errechnet sich zuderive. Here d ■ B " _{R represents} the substrate respiration and e ■ TS _R the endogenous respiration. The oxygen consumption OV _R / B ' _k per kg BOD ₅ degradation is calculated as follows

TS„/B_K TS "/ B _K

OVJB'=d + eOVJB '= d + e

Schwachbelastete Verfahren ab -=- = 0,25 oder ß_re = - ·Lightly loaded procedures from - = - = 0.25 or ß _re = - ·

ΒΊ, 1 ^re* ⁴ ΒΊ, ^K1 * ⁴

— oder ß_re= — · 0,25 = 0,30 und weniger erfordern rasch- or ß _re = - · 0.25 = 0.30 and less require quickly

einen merklich ansteigenden Sauerstoffaufwand. Andererseits läuft bei steigender Schlammabbauleistung B'_R/ TS₁₁ oder ß_re = - - —^ > 2 der spezifische Sauerstoffverbrauch asymptotisch gegen 0,50 kg O₂/kg BSB₅-Abbau.a noticeable increase in oxygen consumption. On the other hand, with increasing sludge degradation capacity B ' _R / TS ₁₁ or ß _re = - - - ^> 2, the specific oxygen consumption runs asymptotically against 0.50 kg O ₂ / kg BOD _{5 degradation.}

Legt man diesen niedrigen Sauerstoffverbrauchswert von etwa 0,30 für höchstbelastete Belebungsverfahren z. B. B_ls = 6 zugrunde, so muß für eine aerob betriebene erste Belebungsstufe bei Auslegung aufIf you put this low oxygen consumption value of about 0.30 for highly loaded activation processes such. B. B _ls = 6, so must for an aerobically operated first activation stage in the design

a) mittelblasige Belüftung mit 0,9 -^-r-² a) medium bubble aeration with 0.9 - ^ - r- ²

b) Kreiselbelüftung
zumindest folgende Energiedichte vorhanden sein:b) Centrifugal ventilation
at least the following energy density must be available:

.. . , kg O,
mit 1,6-—T-kwh ... , kg O,
with 1.6 T-kWh

Belastung B₁₁ = 10 kg BSBym'· d
Abbau = 50%Load B ₁₁ = 10 kg BODym ' d
Degradation = 50%

spezif. Abbau B\ = 5 kg BSB,/m³ · d
O₂ Verbrauch OV₂ =0,3-5specific Degradation B \ = 5 kg BOD, / m ³ · d
O ₂ consumption OV ₂ = 0.3-5

= 1,5 kg O,/m'· d = 1.5 kg O, / m '· d

Arbeitsaufwand A₁₁ und . _ JU5 _ . ,,_Workload A ₁₁ and. _ JU5 _. ,, _

Leistungsdichte L₁ bei ^£~ 0,9 ~ '^bö/
mittelbasiger
Belüftung:Power density L ₁ at ^£ ~ 0.9 ~ ' ^{bö /}
medium-based
Ventilation:

kwh
m'· d kwh
m '· d

. _ 1,667- 1000
^L> ■- 24
= 70 Watt/m'. _ 1.667-10 00
^L > ■ - 24
= 70 watts / m '

Arbeitsaufwand A_E und . _ 1,5 _
^A'~ 1,6"Workload A _E and. _ 1.5 _
^A '~ 1.6 "

Leistungsdichte L₁₁ beiPower density L ₁₁ at

kwhkwh

, _ 0,938 ■ 1 000, _ 0.938 ■ 1,000

ι- 24
= 40 Watt/m⁵ ι- 24
= 40 watt / m ⁵

Es sind also für die aerob arbeitende erste Belebungsstufe mit einer Raumbelastung B₁₁- 10kgBSB₅/m'· rfund B_JS~ 6 erforderlich:For the aerobic first activation stage with a volume load B ₁₁ - _{10kgBSB 5} / m 'rf and B _JS ~ 6 are required:

O, -Gehalt >0mg/lO, content> 0mg / l

schwankend zwischen
> 0 bis 2 mg/1wavering between
> 0 to 2 mg / 1

ein spezifischera specific one

SauerstoffverbrauchOxygen consumption

je kg BSB₅- Reduktion= 0,3 kgO,/kgBSB₅-Abbau eine Leistungsdichteper kg BOD ₅ - Reduction = 0.3 kgO / kgBSB ₅ cleardown a power density

von mindestens L₁ δ 40 Watt/m'.of at least L ₁ δ 40 watt / m '.

Bei der erfindungsgemäßen Anlage stellt das fakultativ anaerob arbeitende Belebungsbecken der ersten Belebungsstufe ebenfalls eine höchstbelastete Belebungsstufe dar, jedoch sind die Mikroorganismen gezwungen, sich von der oxidativen auf die substratgebundene Phosphorylierung bzw. auf die unvollständige Verbrennung umzustellen. Es handelt sich um die gleichen Mikroorganismen, die auch bei der vorbeschriebenen bekannten Anlage tätig sind. Während bei der oxidativen Phosphorylierung durch die Mikroorganismen bei einem Mol Glukose 38 ATP Energieeinheiten entstehen, können dieselben Lebewesen bei nicht ausreichendem Sauerstoffgehalt hauptsächlich nach der substratgebundenen Phosphorylierung arbeiten und gewinnen bei diesem extensiven Abbauprozeß nur 2 ATP Energieeinheiten oder z. T. nach der unvollkommenen Oxidation mit einem Energiegewinn von 118 kcal, der einer 6fach größeren Energieausbeute entspricht als bei einem Gärprozeß. Es wird bei der Gärung je Mol Glukose also nur 1/19 der sonst verfügbaren Energie gewonnen. Dies liegt daran, daß bei diesem Abbauprozeß die vorhandenen organischen Substanzen in der Regel durch die Lebewesen nur einmal aufgespalten werden können. Eine weitere Spaltung zu einer energieärmeren Verbindung ist in der Regel nicht möglich, da sich der bei der Spaltung freiwerdende Wasserstoff nach Abgabe seiner Energieladung zum Aufbau von ATP an die gespaltenen organischen Bruchstücke anlagert. In der Regel sind diese einmal aufgespaltenen Teilchen durch eine H-Anlagerung gegen eine weitere Aufspaltung abgeblockt. Insgesamt gesehen stellt die substratgebundene Phosphorylierung durch das Fehlen anderer H-Acceptoren eine außerordentlich schlechte Ausnutzung der angebotenen Nahrung durch die Lebewesen dar. Überraschenderweise bringt jedoch die fakultativ anaerobe Arbeitsweise hinsichtlich einer weitergehenden Abwasserreinigung und einer möglichst weitgehenden Aufspaltung der schwerabbaubaren organischen Verbindungen eine erhebliche Verbesserung, da zur Lebenserhaltung und Vermehrung der Mikrolebewesen beim schlechten Energieausnutzungsgrad von rd. 5% alles angreifbare Material angegriffen wird. Gegenüber diesem erfindurigsgemäßen uneffektiven fakultativ anaeroben Abbauprozeß bringt ein obligat anaerober Abbauprozeß eine wesentlich bessere Energieausbeute. Die obligaten Anaerobier, für die Sauerstoff ein Gift darstellt, können das vorhandene Nahrungsangebot zu 90 % ausnutzen. Der Zeitfaktor liegt jedoch ungünstig und macht eine Arbeitsweise mit obligat anaeroben Mikroorganismen für moderne Anlagen unbrauchbar. Erfindungsgemäß wird bewußt der fakultativ anaerobe Abbauprozeß gefördert. Es ist einerseitsIn the system according to the invention, the optionally anaerobic activated aeration tank represents the first activation stage also represents a highly polluted activation level, but the microorganisms are forced to to switch from oxidative to substrate-bound phosphorylation or to incomplete combustion. These are the same microorganisms that are also active in the known system described above are. While in oxidative phosphorylation by the microorganisms with one mole of glucose 38 ATP Energy units are created, the same living beings can mainly do so if the oxygen content is insufficient work after the substrate-bound phosphorylation and gain in this extensive degradation process only 2 ATP energy units or z. T. after the imperfect oxidation with an energy gain of 118 kcal, which corresponds to an energy yield that is 6 times greater than in a fermentation process. It will ever ferment Mole of glucose gained only 1/19 of the otherwise available energy. This is because in this degradation process the existing organic substances are usually only broken down once by living beings can. A further split into a low-energy connection is usually not possible because the the hydrogen released during the fission after releasing its energy charge to build up ATP to the fissioned organic fragments accumulated. As a rule, these particles, once split, are caused by H-attachment blocked against further split. Overall, the substrate-bound phosphorylation represents Due to the lack of other H acceptors, an extraordinarily poor utilization of the ones offered Food provided by living beings. Surprisingly, however, brings the facultative anaerobic mode of operation regarding more extensive wastewater treatment and the greatest possible splitting of those that are difficult to break down organic compounds a significant improvement, since they are used to support life and multiply Micro-organisms with poor energy utilization of around 5% attacked all vulnerable material will. Compared to this ineffective, facultative anaerobic degradation process according to the invention, an obligatory one brings anaerobic degradation process a much better energy yield. The obligatory anaerobes, for the oxygen is a poison, 90% of the available food can be used. However, the time factor is unfavorable and makes a working method with obligatory anaerobic microorganisms unusable for modern systems. According to the invention the optional anaerobic degradation process is deliberately promoted. It is on the one hand

genügend Sauerstoff vorhanden, so daß Aerobier bzw. fakultativ Anaerobier aber keine obligat Anaerobier gedeihen können,there is enough oxygen available so that aerobes or facultative anaerobes are not obligatory Anaerobes can thrive,

andererseits ist aberon the other hand is but

so wenig Sauerstoff vorhanden, daß eine spürbare aerobe Substratatmung unterbleibt.so little oxygen is available that there is no noticeable aerobic substrate breathing.

Betrachtet man den StofFwechselkreislauf und läßt die Nitratatmung außer Betracht, so gilt tür den Sauerstoffverbrauch If one looks at the metabolic cycle and leaves the If nitrate breathing is not taken into account, then the oxygen consumption applies

OV_R= d-OV _R = d-

e- TS_R e- TS _R

Die Substratatmung d ■ B'_R und die endogene Atmung e ■ TS_R sind also ständig nebeneinander vertreten. Die endogene Atmung e ■ TS_R (auch Grundatmung genannt), ist erforderlich, damit die Mikroorganismen in «Ruhestellung« leben können. Sie sind nicht in der Lage zu wachsen oder sich zu vermehren. Aber mit Sicherheit werden sie \. (die Aerobier) weiter leben. Sie können sich sogar weiter vermehren und selbst weiter wachsen, wenn sie aus der substratgebundenen Phosphorylierung weitere Energie gewinnen. Erfindungsgemäß wird in das Belebungsbekken der ersten Belebungsstufe soviel Sauerstoff eingetragen, daß die Grundatmung für die Mikroorganismen /■ sichergestellt wird, die in 1—2 kg TS₁₁Zm' enthalten sind. >} Eine merkbare Entwicklung der Anaerobier und im j'j Ergebnis ein Faulprozeß werden unterbunden. Das noch ',. vorhandene Nahrungsangebot kann ohne Störung über i die substratgebundene Phosphorylierung zum Wachstum der Zelle und für die Vermehrung der Aerobier bzw. der ;:, fakultativ Anaerobier verwendet werden. ϊ< The substrate respiration d ■ B ' _R and the endogenous respiration e ■ TS _R are thus constantly represented side by side. Endogenous respiration e ■ TS _R (also known as basic respiration) is necessary so that the microorganisms can live in a “resting position”. They are unable to grow or reproduce. But for sure they will \. (the aerobes) live on. They can even continue to multiply and grow themselves if they gain further energy from the substrate-bound phosphorylation. According to the invention, enough oxygen is introduced into the activation tank of the first activation stage that basic breathing is ensured for the microorganisms contained in 1-2 kg TS ₁₁ Zm '. >} A noticeable development of the anaerobes and, as a result, a putrefaction process are prevented. That still ',. The available food supply can be used without interference via the substrate-bound phosphorylation for the growth of the cell and for the multiplication of the aerobes or the;:, facultative anaerobes. ϊ <

Durchgeführte Versuche haben gezeigt, daß die Zu- -_: wachsraten im ersten Belebungsbecken der erfindungsgemäßen Anlage beachtlich sind. Entsprechend dem eingetragenen Sauerstoff wird nicht nur ein Teil der leichtabbaubaren organischen Substanz, es werden vielmehr auch die schwerabbaubaren organischen Verbindungen angegriffen. Dies ist durch das BSB./CSB-Verhältnis nachweisbar, da dieses Verhältnis bei Betrieb einer erfindungsgemäßen Anlage gleich bleibt oder größer wird, während es nach einer aeroben Belebungsstufe kleiner wird.Tests carried out have shown that the _supply: - are growth rates in the first aeration tank of the inventive considerable. Corresponding to the oxygen introduced, not only is part of the easily degradable organic substance attacked, rather the poorly degradable organic compounds are also attacked. This can be demonstrated by the BOD / CSB ratio, since this ratio remains the same or becomes greater when a system according to the invention is in operation, while it becomes smaller after an aerobic activation stage.

Unter den angesprochenen VoraussetzungenUnder the mentioned conditions

fakultativer Abbau
O, - Gehalt δ 0 mg/1
jedoch soviel O,, daß die
endogene Atmung sichergestellt ist,optional dismantling
O, content δ 0 mg / 1
but so much O ,, that the
endogenous breathing is ensured,

ergibt sich für die erste Belebungsstufe bei einer erfindungsgemäßen Anlage:results for the first activation stage in an inventive System:

Belastung B₁₁ = 10 kg BSBym' ■ d
Abbau/Reduktion = 50%Load B ₁₁ = 10 kg BODym '■ d
Reduction / reduction = 50%

TS_R TS _R

O₂- Bedarf O ₂ - demand

für endogenefor endogenous

Atmungbreathing

= 1-2 kg TS/m' = 1-2 kg dry matter / m '

= lOgCh/kg TS- h = 10gCh / kg TS- h

täglich erforderlicher OV₁₁ = 10x24x2 OV ₁₁ required daily = 10x24x2

Sauerstoffbedarf OV_R Oxygen demand OV _R

für die endogene = 480 g O./m¹- d for the endogenous = 480 g O./m ¹ - d

Atmungbreathing

spezifischer Sauer- Qy^ _{Q 4g0} specific sour- Qy ^ _{Q 4g0}

stoffverbrauch je kg -^ = ~ 0,10 kg O,/kgmaterial consumption per kg - ^ = ~ 0.10 kg O, / kg

BSB, - Reduktion " ⁵ BSB, Abb. (V₁₁= 0,5x10)BOD, - reduction " ⁵ BOD, Fig. (V ₁₁ = 0.5x10)

Arbeitsaufwand beiWorkload at

mittelblasigermedium-bubble

Belüftungventilation

0.480
' 0.900 0.480
'0.900

= 0,53 kwh/m¹ - d = 0.53 kWh / m ¹ - d

Energiedichte bei
mittelblasiger L_E =
BelüftungEnergy density at
medium bubble L _E =
ventilation

0.533 χ 1 000
24 0.533 χ 1,000
24

~ 22Watt/m^;.~ 22Watt / m ^; .

Trotz des recht hoch gewählten Sauerstoffbedarfes für die endogene Atmung ergibt sich gegenüber der bekannten aeroben Auslegung der ersten Belebungsstufe eine deutlich abgesetzte Leistungsdichte von nur 22 Watt/m'. Die einzige Figur zeigt schematisch eine erfindungsgemäße Anlage. Die dargestellte Anlage ist für die Aufbereitung von Abwasser nach dem Belebtschlammverfahren bestimmt. Zur Anlage gehörenDespite the very high oxygen demand chosen for compared to the known aerobic design of the first activation stage, endogenous breathing results in a clearly separated power density of only 22 watts / m '. The single figure shows schematically one according to the invention System. The system shown is for the treatment of wastewater according to the activated sludge process certainly. Belong to the plant

ein Belebungsbecken 1 für eine erste Belebungsstufe I, an aeration tank 1 for a first aeration stage I,

eine Einrichtung 2 zur Zwischenklärung,
ein Belebungsbecken 3 für eine zweite Belebungsstufe II und
eine Nachkläranlage 4.a facility 2 for intermediate clarification,
an aeration tank 3 for a second aeration stage II and
a secondary treatment plant 4.

Das gesamte aufzubereitende Abwasser ist in das als Höchstlastbecken ausgeführte Belebungsbecken 1 der ersten Belebungsstufe I einfuhrbar. Die Einrichtung 2 der Zwischenklärung ist als Trennanlage der Biozönosen der ersten Belebungsstufe I und der zweiten Belebungsstufe II 5 ausgebildet. Dazu gehört, daß ihr Zwischenklärschlamm lediglich in die erste Belebungsstufe zurückfuhrbar und/ oder einer Schlammverarbeitung 5 zufiihrbar ist. Der Nachklärschlamm aus der Nachkläranlage 4 ist lediglich in die zweite Belebungsstufe zurückfiihrbar bzw. der Schlammverarbeitung 5 zuführbar. In der schon erläuterten Art und Weise ist das Höchstlastbecken 1 für einen Betrieb mit vorwiegend fakultativ anaeroben Mikroorganismen eingerichtet, die von oxidativer auf substratgebundene Phosphorylierung umstellbar sind bzw. nach unvollständiger Oxidation arbeiten. Der Sauerstofleintrag in diesem Belebungsbecken 1 liegt in einem Bereich, bei dem die fakultativ anaeroben Mikroorganismen mit substratgebundener Phosphorylierung arbeiten, obligat anaerobe Mikroorganismen praktisch nicht gedeihen können und aerobe Substratatmung praktisch unterbleibt. Selbstverständlich erfolgt in der ersten Stufe auch eine adsorptive,selbsttätig filtrierende und koagulierende Entfernung von schwerabbaubaren Stoffen. Das Belebungsbecken 3 für die zweite Belebungsstufe II ist für eine Sauerstoffbegasung eingerichtet.All of the wastewater to be treated is in the activated sludge tank 1 designed as a maximum load tank first activation level I can be introduced. The facility 2 of the intermediate clarification is as a separation facility of the biocenoses of the first activation level I and the second activation level II 5 educated. This includes that your intermediate sewage sludge can only be returned to the first activation stage and / or a sludge processing 5 can be fed. The secondary sludge from secondary treatment plant 4 is only in the second activation stage can be returned or fed to the sludge processing unit 5. In the already explained The high-load basin 1 is designed for operation with predominantly facultative anaerobic microorganisms set up, which can be switched from oxidative to substrate-bound phosphorylation or after incomplete Oxidation work. The oxygen input in this aeration tank 1 is in an area at which the facultative anaerobic microorganisms with substrate-bound phosphorylation work, obligatory anaerobic microorganisms can practically not thrive and aerobic substrate respiration practically does not occur. Of course, in the first stage there is also an adsorptive, automatically filtering and coagulating removal of substances that are difficult to break down. The aeration tank 3 for the second aeration stage II is for one Oxygen gassing set up.

Das Abwasser wird über den Zulauf 6 mittels einer Pumpe 7 über eine Leitung 8 einer Einrichtung 9 zur Entsandung bzw. und Grobentschlammung zugeführt. Nach abtrennung der störenden Inhaltsstoffe, wie Sand, Fasern und dergleichen ggf. aber auch der groben absetzbaren Stoffe, tritt das Abwasser über die Leitung 10 in das Höchstlaslbecken 1 der ersten Belebungsstufe I ein. Das behandelte Medium tritt dann über die Leitung 11 in die Einrichtung 2 zur Zwischenklärung ein. Die geklärte Phase wird über die Leitung 12 dem Belebungsbecken 3 der zweiten Belebungsstufe II zugeführt, die in der angegebenen Weise als Schwachlaststufe betrieben und mit Sauerstoff begast wird. Von der Einrichtung 2 zur Zwischenklärung wird ein Schlamm abgezogen, der über eine Leitung 13 und eine Pumpe 14 den Leitungen 15 und 16 zugeführt werden kann. Die Leitung 15 dient dazu, Rücklaufschlamm in das System der ersten Stufe wieder zurückzuführen, während die Leitung 16 die Aufgabe hat, Überschußschlamm aus dem System abzuleiten, z.B. über einen Eindicker in einen Schlammfaulraum. Das gleiche geschieht mit dem Grobschlamm, der über die Leitung 17 abgezogen wird. Nach Abschluß des biologischen Abbaus in der zweiten Belebungsstufe II tritt die wäßrige Phase in eine Nachkläranlage 4, von der Schlamm über eine Leitung 18 und eine Pumpe 19 abgezogen wird. Dieser Schlamm kann über eine Leitung 20 in Form von Rücklaufschlamm wieder dem System der zweiten Belebungsstufe II zugeführt werden oder er wird über die Leitung 21 als Überschußschlamm aus dem System abgeleitet. Über eine Leitung 22, eine Pumpe 23 und eine Leitung 24 wird ggf. die geklärte wäßrige Phase einem Schnellfilter 25 zugeführt, von dem aus das geklärte Wasser über die Überlaufleitung 26 einem Vorfluter zugeführt wird. Vom Schnellfilter 25 wird Rückspülwasser über die Leitung 27 wieder dem System der zweiten Stufe zugeführt. The wastewater is via the inlet 6 by means of a pump 7 via a line 8 to a device 9 for desanding or and coarse desludging supplied. After the disruptive ingredients such as sand, fibers have been separated off and the like, but possibly also the coarse settling substances, the wastewater enters the Maximum glass basin 1 of the first activation stage I. The treated medium then enters the line 11 Facility 2 for interim clarification. The clarified phase is transferred to the activated sludge tank 3 via line 12 the second activation stage II supplied, which operated in the specified manner as a low-load stage and with Oxygen is fumigated. From the device 2 for intermediate clarification, a sludge is withdrawn, which via a Line 13 and a pump 14 can be fed to the lines 15 and 16. The line 15 is used to return sludge returned to the system of the first stage, while line 16 has the task of Discharge excess sludge from the system, e.g. via a thickener into a sludge digester. That the same happens with the coarse sludge that is drawn off via line 17. After completing the biological Degradation in the second activation stage II, the aqueous phase enters a secondary treatment plant 4, from the sludge is withdrawn via a line 18 and a pump 19. This sludge can via a line 20 in the form of Return sludge can be fed back into the system of the second activated sludge stage II or it is via the line 21 derived from the system as excess sludge. Via a line 22, a pump 23 and a Line 24, if necessary, the clarified aqueous phase is fed to a quick filter 25, from which the clarified water is fed via the overflow line 26 to a receiving water. From the quick filter 25 backwash water is on the Line 27 is fed back to the system of the second stage.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims (2)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Anlage fur die Aufbereitung von Abwasser nach dem Belebtschlammverfahren, bestehend aus einem als Höchstlastbecken betriebenen Belebungsbecken einer ersten Belebungsstufe, in welches das gesamte aufzubereitende Abwasser einführbar ist, aus einer Einrichtung zur Zwischenklärung, aus einem als Schwachlastbecken betriebenen Belebungsbecken einer zweiten Belebungsstufe und aus einer Nachkläranlage, wobei die Einrichtung zur Zwischenklärung als Trennanlage der Biozönosen des ersten und des zweiten Belebungsbeckens ausgebildet ist und dazu der Zwischenklärschlamm lediglich in die erste BeIebungsstufe zurückluhrbar und/oder einer Schlammverarbeitung zuführbar ist, während die geklärte Flüssigkeit aus der Einrichtung zur Zwischenklärvng in das Belebungsbecken der zweiten Belebungsstufe einfuhrbar ist, wobei der Nachklärschlamm aus der Nach-Wäranlage lediglich in die zweite Belebungsstufe zurückfuhrbar und/oder der Schlammverarbeitung zufuhrbar ist und wobei ferner das Belebungsbecken der zweiten Belebungsstufe bei einem Sauerstoffgehalt des Abwassers von 0,5 bis 3,0 mg/1 mit Umgebungsluft belüftet oder bei einer Schlammbelastung ß„S 1,0 kg BSB₅/kg 75· d Tür eine SauerstofTbegasung eingerichtet ist, wobei im letzteren Fall das Höchstlastbecken der ersten Belebungsstufe bezüglich des Teilabbaus der schwerabbaubaren Kohlen-Stoffverbindungen sowie der organischen abbaubaren Verbindungen einerseits und das Sauerstorfbelebungsbecken der zweiten Belebungsstufe bezüglich des gebildeten Ammoniaks andererseits so ausgelegt sind, daß das Ammoniak die im Sauerstoffbelebungsbecken entstehende überschüssige Kohlensäure möglichst weitgehend neutralisiert, dadurch gekennzeichnet, daß das Belebungsbecken (1) der ersten Belebungsstufe (I) für einen Betrieb mit fakultativ anaeroben Mikroorganismen, welche von oxidativer auf substratgebundene Phosphorylieoing oder auf unvollständige Oxidation umstellbar sind, bei einem spezifischen Sauerstoffbedarf von S 0,10 kg O/kg BSBj-Abbau und einer Leistungsdichte von 20 bis 25 Watt/m', eingerichtet ist, und daß derSauerstoffgehalt im Belebungsbecken (1) in einem Bereich liegt, bei dem die fakultativ anaeroben Mikroorganismen mit substratgebundener Phosphorylierung arbeiten, obligat anaerobe Mikroorganismen praktisch nicht gedeihen können und aerobe Substratatmung praktisch unterbleibt.1. Plant for the treatment of wastewater according to the activated sludge process, consisting of an activated sludge tank operated as a maximum load tank of a first activation stage, into which all of the wastewater to be treated can be introduced, from a device for intermediate clarification, from an activated sludge tank operated as a low-load tank from a second activation stage and from a Post-treatment plant, whereby the device for intermediate clarification is designed as a separation system for the biocenoses of the first and second activation basins and for this purpose the intermediate sewage sludge can only be returned to the first treatment stage and / or can be fed to sludge processing, while the clarified liquid from the device for intermediate clarification into the activation tank second activation stage can be introduced, wherein the secondary sewage sludge from the post-treatment plant can only be returned to the second activation stage and / or can be fed to the sludge processing and furthermore the activation tank of the zw In the case of an oxygen content of the wastewater of 0.5 to 3.0 mg / 1, the aeration stage is ventilated with ambient air or, in the case of a sludge load ß "S 1.0 kg BOD ₅ / kg 75 · d door, an oxygen gassing is set up, whereby in the latter case the The maximum load basin of the first activation stage with regard to the partial degradation of the hard-to-break carbon compounds as well as the organic degradable compounds on the one hand and the oxygen activation tank of the second activation stage with regard to the ammonia formed on the other hand are designed in such a way that the ammonia neutralizes the excess carbonic acid produced in the oxygen activation basin as largely as possible, characterized in that the aeration tank (1) of the first aeration stage (I) for operation with facultative anaerobic microorganisms, which can be converted from oxidative to substrate-bound phosphorylieoing or to incomplete oxidation, with a specific oxygen requirement of S 0.10 kg O / kg BOD degradation and one Power density of 20 to 25 watts / m ', is set up, and that the oxygen content in the aeration tank (1) is in a range in which the facultative anaerobic microorganisms work with substrate-bound phosphorylation, obligatory anaerobic microorganisms practically cannot thrive and aerobic substrate respiration practically does not occur. 2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sauerstoffgehalt im Belebungsbecken (1) der ersten Belebungsstufe (I) nahezu Null ist.2. Plant according to claim 1, characterized in that the oxygen content in the activation tank (1) the first activation stage (I) is almost zero. 5555