DE3036965A1 - WATER PURIFICATION PROCEDURE - Google Patents

Abstract

In the purification of waste water using activated sludge, two conditions must be fulfilled for the development of bacteria and are substantially independent of the time the waste water stays in the aeration tank and of the age of the activated sludge: - the aerobic portion of the activated sludge in the aeration tank must have an activity which is only such that its oxygen consumption per unit volume and time does not exceed a certain value, and - the amount returned from the final clarification tank must be sufficiently large to compensate by cell division for the proportion of the bacteria lost in the aeration tank with the purified water in the final clarification. The oxygen activity is adjusted by controlling the density of the activated sludge and the periodic cessation of aeration.

Description

Wass erre inigungsverfahren Water purification process

Die Erfindung betrifft ein Belebtschlamrnverfahren zur Behandlung von Wasser, insbesondere Abwasser kommunaler Art. Es kann aber auch bei der Beseitigung von gewissen Verunreinigungen in Rohwasser verwendet werden, so daß dieses zu z.B. Trinkwasser aufbereitet werden kann.The invention relates to an activated sludge method for treatment of water, especially municipal sewage. But it can also be used in the disposal of certain impurities in raw water can be used, so that this can lead to e.g. Drinking water can be treated.

Mit der Erfindung war die Aufgabe zu lösen, einesteils Lebens- und Vermehrungsbedingungen für Nitrifikanten zu garantieren, ohne die aus der Abwassertechnik bekannten Parameter von einer Durchschnittsverweilzeit im Belüftungsbecken von wenigstens 5 Stunden und einem Belebtschlanirnalter von wenigstens etra 7 Tagen zu verwenden, und anderWzseits den Belebtsch mm im gleichen Becken für die Denitrifikation verwenden zu können.With the invention the task was to be solved, on the one hand life and To guarantee propagation conditions for nitrificants without those from wastewater technology known parameters of an average residence time in the aeration basin of at least 5 hours and an active brain age of at least 7 days, and on the other hand, use the animated mm in the same tank for denitrification to be able to.

Bekannt ist, daß in kommunalen Abwasserkläranlagen eine biologische Oxidierung von Ammonium zu Nitrit und Nitrat dann eintritt, wenn das Alter des Belebtschlammes mindestens etwa 7 Tage beträgt, wosu ein Belüftungsbecken von der Größe vorhanden sein muß, daß das Abwasser wenigstens etwa 5 Stunden im Durchschnitt verweilen kann. Macht man das Belüftungsbecken noch größer, und auch das Schlammalter, so kann man eine biologische Reduzierung des gebildeten Nitrit und Nitrat erreichen.It is known that in municipal sewage treatment plants a biological Oxidation of ammonium to nitrite and nitrate occurs when the age of the activated sludge is at least about 7 days, where there is an aeration basin of the size must be that the wastewater can dwell for at least about 5 hours on average. If you make the aeration basin even bigger, and also the age of the mud, you can achieve a biological reduction of the nitrite and nitrate formed.

Es wurde nun gefunden, daß für die Entwicklung der Nitrifikanten zwei Bedingungen erfüllt sein müssen, die weitgehend unabhängig von der Aufenthaltsdauer und dem Schlammalter sind: - Der aerob eingestellte Belebtschlamm darf nur soweit aktiv sein, daß sein Sauerstoffverbrauch Je Volumen- und Zeiteinheit einen bestimmten Betrag nicht überschreitet und - der Rücklauf aus dem Nachklärbecken muß groß genug sein, um die bei der Nachklärung mit dem Klarwasser anteilig verloren gehenden Nitrifikanten im Beltlftungsbecken durch Zellteilung auszugleichen.It has now been found that two Conditions must be met that are largely independent of the length of stay and the sludge age are: - The aerobically adjusted activated sludge may only be used so far be active that its oxygen consumption per unit of volume and time a certain Amount does not exceed and - the return from the secondary clarifier must be large enough be to the proportionally lost in the secondary clarification with the clear water Nitrifying agents to compensate through cell division in the ventilation basin.

Das Bekannte ordnet sich insofern in die gefundene Gesetzmäßigkeit ein, daß bei einem Schlrmmalter von 7 Tagen schon soviel stabilisierte Schlammteilchen in ihm enthalten sind, daß seine Sauerstoffzehrung nur dem tatsächlich aktiven Schlammanteil entspricht, der ausreichend gering ist. Hier können sich also Nitrifikanten entwikkein. Wird das Beluftungsbecken noch größer gemacht, bilden sich örtliche Zonen mit schlechter Sauerstoffversorgung, in denen eine Denitrifikation stattfinden kann. Der Vorgang läuft unkontrolliert ab, was aber bei der langen Verweilzeit des Abwassers unbedenklich ist.To this extent, what is known is arranged in the established regularity one that with a muddy age of 7 days there are already so many stabilized mud particles contained in it are that its oxygen consumption only the actually active sludge content which is sufficiently small. So nitrifying agents can develop here. If the aeration basin is made even larger, local zones are formed with worse Oxygen supply in which denitrification can take place. The process runs in an uncontrolled manner, but this is harmless given the long residence time of the wastewater is.

Es wurde ein Verfahren gesucht, den vorhandenen Belebtschlamm in zwei Anteile aufzuspalten, nämlich in einen aerob eingestellten und in einen anaerob eingestellten. Der anaerob eingestellte sollte für die Reduktion von Nitrit und Nitrat mit Hilfe von Verunreinigungen der Art BSB (Biologischer Sauerstoffbedarf) bzw. DOC (Gelöster oxidierbarer Kohlenstoff) zuständig sein, und der aerob eingestellte Anteil für die Beseitigung der Reste von BSB bzw. COD, für die Kurzhaltung einer unerwtinschten Bakterienmassenentwicklung und für die Oxidierung von Stickstoffverbindungen.A process was sought to split the existing activated sludge in two Split parts, namely into an aerobic and an anaerobic set. The anaerobic set should be used for the reduction of nitrite and Nitrate with the help of impurities of the type BOD (biological oxygen demand) or DOC (dissolved oxidizable carbon), and the aerobic set Share for the elimination of the remains of BOD or COD, for keeping a short undesired bacterial mass development and for the oxidation of nitrogen compounds.

Der Effekt wird durch eine periodische Belüftung erzielt, wobei es zweckmäßig, aber nicht nötig ist, die Belüftung in den Pausen ganz abzuschalten. Wenn die Zeiten für Sauerstoffmangel und -angebot ausreichend kurz sind, entscheiden sich die Belebtschlanunteilchen für einen ihnen zuträglichen Zustand, aus dem sie nicht fallen, wenn sich das Xilieu kurzzeitig ändert. Das Verhältnis der beiden Anteile ist stabil und wird durch Festlegung von Periodenlänge, Belüftungsdauer und Belebtschlwmmkonzentration eingestellt. Zusätzlich wird mit einem ausreichend kleinen Rücklauf das ungehemmte Wachstum von Trübe- und Blähschlammbildnern unterdrückt.The effect is achieved by periodic ventilation, with it It is advisable, but not necessary, to switch off the ventilation completely during breaks. If the times for a lack and supply of oxygen are sufficiently short, decide the animated serum particles themselves for a condition beneficial to them, from which they do not fall if the environment changes briefly. The relationship between the two Proportion is stable and is determined by defining the period length, ventilation duration and activated sludge concentration set. In addition, having one is sufficient small reflux suppresses the uninhibited growth of cloudy and bulky sludge formers.

Man kann also erreichen, daß das während der Belüftungszeit gebildete Nitrit und Nitrat wenige Minuten später durch den äußerlich gleichen Belebt schlamm beseitigt wird. Da die BSB-Verminderung durch Umsatz mit Nitrit-Nitrat sehr effektiv ist, die Grundatinung des anaerob eingestellten Belebtschlsmmes gänzlich entfällt und die des aerob eingestellen während der Belüftungspausen auch, ist der Sauerstoffverbrauch dieses Abwasserreinigungsverfahren sehr gering. Durch Wiederholung des Verfahrens in Folgebecken, eventuell nach Aufbesserung des BSB-Stickstoff-Verhältnisses durch rohes Abwasser oder ein solches anderer Herkunft, kann der Reinigungsgrad gesteigert werden. Eine Zwischenklärung ist nicht nötig. In den Folgebecken können die Zeitverhältnisse der Belüftung und die Belebtschlammkonzentration geändert werden. Es sind aber auch in Kombination reine Belüftungebecken und/oder Denitrifikationsbecken vor-, nach- und/oder zwischenschaltbar. Falls das zu behandelnde Wasser in der Qualität schwankt, und/oder das Ziel der Behandlung geändert wird, läßt sich das Verfahren gut anpassen. Da bei der Behandlung von kommunalem Abwasser die Aufenthaltszeit des Abwassers in der Anlage so kurz gemacht werden kann, daß die Konzentration von BSB und Stickstoffverbindungen durch den Vormittagsbelastungsstoß schneller wächst, als die zur Verarbeitung nötige Anzahl von Nitrifikanten, kann es zweckm§ß4g sein, vor dem Belastungsstoß Nitrifikanten zu züchten. Dazu eignet sich das in der Abwasseranlage anfallende Schlammwasser, aber auch andere Stickstoff enthaltende Flüssigkeiten, wie z.B. Gülle.So one can achieve that which is formed during the ventilation time Nitrite and nitrate a few minutes later through the externally identical activated sludge is eliminated. Since the BOD reduction through conversion with nitrite nitrate is very effective is the basic glaze of the anaerobically adjusted activated sludge completely omitted and the aerobic set during the ventilation breaks also, the oxygen consumption of this wastewater treatment process is very low. By Repeat the process in subsequent tanks, possibly after improving the BOD / nitrogen ratio the degree of purification may be due to raw sewage or such a different origin can be increased. An intermediate clarification is not necessary. In the following basins you can the time ratios of the aeration and the activated sludge concentration can be changed. But there are also pure aeration basins and / or denitrification basins in combination Can be switched upstream, downstream and / or in between. If the quality of the water to be treated fluctuates, and / or the goal of treatment is changed, the procedure can be changed adjust well. As in the treatment of municipal wastewater, the residence time of the wastewater in the plant can be made so short that the concentration of BOD and nitrogen compounds grow faster due to the morning impact, than the number of nitrifying agents required for processing, it may be useful to to breed nitrifying bacteria before the impact. This is suitable in the sewage system accumulating sludge water, but also other liquids containing nitrogen, such as manure.

Das Verfahren wird an 2 Beispielen dargestellt.The process is illustrated by two examples.

1. Das Belebungsbecken einer kommunalen Abwasseranlage wird so groß gemacht, daß der größtmögliche Abwasserfluß eine mittlere Verweilzeit von 2,5 Stunden hat. Das Belebungsbecken ist mit 2 Zwischenwänden in drei Becken im Verhältnis 55 : 35 : 1o unterteilt.1. The aeration basin of a municipal sewage system is so big made that the greatest possible sewage flow had an average residence time of 2.5 hours Has. The aeration basin is with 2 partition walls in three basins in the ratio 55 : 35: 1o divided.

Der Zulauf des Abwassers zu den einzelnen Becken ist so über Zahnechwellen geregelt, daß vom rockenwetter-24 Stunden-Durchschnittsfluß ins erste Becken 80 %, ins zweite 15 % und ins dritte 5 % fließen. Fließt nachts weniger, bleibt der Fluß ins zweite und dritte Becken möglichst konstant, ebenso wenn die Vormittagslastspitze einläuft. Nur bei Regenwetter bekommt Jedes Becken anteilig mehr. Etwa ab 2 Uhr früh wird durch langsam gesteigerte Geben von Wasser aus der Schlammbehandlungsanlage ins 1.Becken die Züchtung von Nitrifikanten bewirkt. Der Rücklauf nach dem 1.Teilbecken beträgt max. loo %. Das 3.eilbecken bekommt extra ca. So % Rücklauf.The inflow of the wastewater to the individual basins is via toothed shafts regulated that from the rocky weather 24 hour average flow into the first basin 80 %, into the second 15% and into the third 5%. If there is less flow at night, it stays Flow into the second and third basin as constant as possible, as well as when the mid-morning load peak comes in. Only in rainy weather does each pool get proportionally more. About 2 a.m. early is by slowly increasing the supply of water from the sludge treatment plant in the 1st basin the breeding caused by nitrifying agents. The return after the 1st sub-basin is max. loo%. The 3rd rope pool gets an extra approx. Rewind.

Jedes Teilbecken wird periodisch belüftet, wobei die Periode io Minuten beträgt, die Belüftungspausen in den beiden ersten Becken 6 Minuten und im 3.Becken nur 5 Minuten.Each sub-basin is periodically ventilated, with a period of 10 minutes the ventilation breaks in the first two pools 6 minutes and in the 3rd pool only 5 minutes.

2. Das nitrathaltige Rohwasser einer Trinkwasserquelle wird einem Denitrifikationsbecken zugeleitet, wo es unter Zusatz von Rohzucker und Alkohol mit etwa loo % Rücklauf gemischt wird. Mit einer Verweilzeit von 0,5 Stunden gelingt die Reduktion des Nitraten zu Stickstoff praktisch vollständig. Das aus dem Denitrifikationsbecken abfließende Wasser hat noch Reststickstoff aus dem Rohzucker und BSB.2. The nitrate-rich raw water from a drinking water source becomes one Denitrification basin is fed, where it is with the addition of raw sugar and alcohol is mixed with about loo% return. It succeeds with a residence time of 0.5 hours the reduction of the nitrate to nitrogen is practically complete. The one from the denitrification tank Drained water still has residual nitrogen from the raw sugar and BOD.

Beides wird in einem Belebungsbecken mit durchschnittlicher Verweilzeit von ca. o,5 Stunden beseitigt, wobei nach Jeweils 4 Minuten Belüftung diese für 6 Minuten abgestellt wird. Ein nachgeschaltetes Belebungsbecken gleicher Größe bekommt einen zusätzlichen Rücklauf von ca. So % und eine Belüftung, die aller 10 Minuten für 5 Minuten pausiert. Danach wird der Belebtschlamm in einem Nachklärbecken vom aufbereiteten Rohwasser abgetrennt und zurückgepumpt. Dieses biologische Verfahren hinterläßt keinerlei RUckstände im Wasser und hat außerdem den Vorteil, daß nachgeschaltete Sandfilter eine längere Laufzeit haben, da die Nachklärbecken denitrifizierender Anlagen ein Wasser mit sehr großer Sichttiefe liefern und die fehlenden Nährstoffe bei akutem Sauerstoffmangel eine störende Besiedlung erschweren.Both are in an aeration tank with an average residence time of approx. 0.5 hours, whereby after each 4 minutes of ventilation these for 6 minutes is turned off. A downstream aeration tank of the same size is given an additional return of approx. So% and a ventilation every 10 minutes paused for 5 minutes. The activated sludge is then removed in a secondary clarifier treated raw water is separated and pumped back. This biological process leaves no residue in the water and also has the advantage that downstream Sand filters have a longer service life because the secondary clarifier is more denitrifying Plants provide water with a very large depth of view and the missing nutrients make a disruptive colonization more difficult in the case of acute lack of oxygen.

Ist das aufzubereitende Rohwasser in anderer Weise ionisch verunreinigt, können die unerwünschten Ionen mit Ammonium und Nitrat ausgetauscht werden, die dann unter Zuhilfenahme von geeigneten organischen Zusätzen erfindungsgemäß rückstandslos beseitigt werdenIf the raw water to be treated is ionically contaminated in another way, the unwanted ions can be exchanged with ammonium and nitrate, which then residue-free according to the invention with the aid of suitable organic additives be eliminated

Claims (1)

PATENTANSPRVCH# 1. Verfahren zur biologischen Reinigung mittels Belebtschlemm von Wasser mit überschüssigem Gehalt an gebundenem Stickstoff, insbesondere Abwasser kommunaler Art dadurch gekennzeichnet, daß die erforderliche Aktivität des BelebtschlR»mes bezUglich Sauerstoffzehrung, ausgedrückt durch z.B. Kilogrm Sauerstoff Umsatz Je Kubikmeter Wasser und Tag als Kriterium entweder mit ausreichender Kleinheit fUr die notwendige Bedingung ihr eine Massenvermehrung von Bakterien, insbesondere Nitrifikanten, oder mit ausreichender Grdße für eine hinreichende Bedingung für die Unterdriickung einer Massenvermehrung von Batterien, insbesondere Blähschlammbildnern, eingestellt wird durch die Dichte des Belebtschlammes im Belüftungsbecken mit einem für den Betrieb der Anlage charakteristischen Alter und der Belüftungsdauer Je Belüitungsperiode, 2. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß in Reihe geschaltete Beliiftungsbecken mit unterschiedlichen Aktivitäten bezüglich Sauerstoffzehrung betrieben werden.PATENT CLAIM # 1. Process for biological cleaning by means of activated slurry of water with an excess content of bound nitrogen, especially waste water of a communal type characterized in that the required activity of the vitalized body with regard to oxygen consumption, expressed by e.g. kilograms of oxygen conversion per Cubic meters of water and day as criteria either with sufficient smallness for the necessary condition for a mass multiplication of bacteria, especially nitrifiers, or of sufficient size for a sufficient condition for suppression a mass increase in batteries, especially bulking sludge formers, set is due to the density of the activated sludge in the aeration basin with one for the Operation of the system characteristic age and ventilation duration per ventilation period, 2. The method according to claim 1, characterized in that series-connected ventilation basins operated with different activities related to oxygen consumption. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, daß reine Belüftungs- oder Denitrifikationsbecken vor-, nach und/ oder zwischengeschaltet sind.3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that pure Aeration or denitrification basin upstream, downstream and / or in between are. 4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3 dadurch gekennzeichnet, daß gesonderte Abwasserströme auch gesondert auf die in Reihe geschalteten Becken verteilt werden.4. The method according to claim 2 or 3, characterized in that separate Wastewater flows are also distributed separately to the tanks connected in series.