DE3208173A1

DE3208173A1 - Verfahren und vorrichtung zum entfernen des stickstoffs aus dem abwasser mittels tauchtropfkoerper

Info

Publication number: DE3208173A1
Application number: DE19823208173
Authority: DE
Inventors: Volker Dipl.-Ing. 7200 Tuttlingen Stengelin
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1982-03-06
Filing date: 1982-03-06
Publication date: 1983-09-08
Also published as: GB8305896D0; NL8204658A; FR2530610A1; ES520328A0; ES8400996A1; GB2119357A; IT8347863A0

Description

p/g 2723 Dfpl.-Ing. WHlieirr« Sr^reiber 6. März" 1982

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i und 29449t

Anmelder;

Dipl.-Ing. Volker Stengelin, 72oo Tuttlingen

"Verfahren und Vorrichtung zum Entfernen des Stickstoffe aus dem Abwasser mittels Tauchtropfkörper¹¹

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Entfernen des Stickstoffs aus dem Abwasser mittels Tauchtropfkörper (TTK) und auf eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens. Dabei werden TTK für die biologische Reinigung ao eingesetzt, daß sie im Bereich der Nitrifikation arbeiten.

Der Zweck der vorliegenden Erfindung ist, diesen Tauchtropfkörper so aufzubauen und anzuordnen, daß ohne Vergrößerung des Tauchtropfkörpers und ohne wesentliche zusätzliche Investitionen eine Denitrifikation (Entfernung des Stickstoffs) erreicht werden kann, wobei auch der Denitrifikationsgrad eingestellt werden kann.

Um eine Nitrifikation mit dem Tauchtropfkörper zu erreichen, muß die spezifische Flächenbelastung, bezogen auf den biologischen Sauerstoffbedarf (BSBc), unter θ g 0₂/m · d liegen.

Der Aufbau solcher Tauchtropfkörper, welche im Bereich der Nitrifikation arbeiten, ist bekannt. Es können meh-

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rere radial oder acheial durchflossene Tauchtropfkörperwalzen hintereinander angeordnet werden und für eine mittlere Flächenbelastung (bezogen auf den BSBc) von kleiner ale 8 g Og/m ο d ausgelegt werden. Um eine sichere Nitrifikation zu erreichen, kann die Tauchtropfkörper-Anlage auch in zwei Stufen mit einer Zwischenklärung aufgegliedert werden.

Die 1. Stufe wird für den Abbau des organischen Kohlenstoffs ausgelegt, welcher im Bereich von ca₀ 18 - 3o g Op/m · d - bezogen auf den BSBc - arbeitet. Der in der 1 ο Stufe erzeugte Überschußsohlamm wird in der Zwischenklärung ausgeschieden. Durch die Verwendung einer Zwischenklärung kann sich auf der Bewuchsfläche der TTK der 2. Stufe der Anlage ein für die Nitrifikation optimaler biologischer Rasen ausbilden. Die 2, Stufe der TTK-AnIage (Nitrifikationsstufe) arbeitet im Bereich - bezogen

auf den BSBc - "von kleiner als 8 g Op/m . d. Der Anlage ist eine Nachklärung nachgeschaltet.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es nun, das in der Nitrifikationestufe erzeugte Nitrat aus dem Abwasser ohne Vergrößerung des Tauchtropfkörpers durch eine gesteuerte Denitrifikation zu entfernen. Diese Aufgabe soll durch das erfindungsgemäße Verfahren dadurch gelöst werden, daß in der an sich für den Kohlenstoffabbau sorgenden TTK-Stufe dazu O₂ einerseits aus der Luft und nach einer Umschaltung anderseits aus dem Nitrat entnommen werden kann, wobei die Umschaltung einstellbar sein kann.

Der biologisch gereinigte Ablauf der Nachklärung■enthält den zu Nitrat oxidierten Stickstoff. Der Ablauf wird -

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entsprechend dem angestrebten Denitrifikationsgrad - in die 1. Stufe, die jetzt als Denitrifikationsstufe arbeitet, zurückgeführt. In dieser Denitrifikationsstufe wird der Sauerstoff des Nitrats vom Stickstoff getrennt. Diese Trennung kann nur stattfinden, wenn in der Denitrifikationsstufe kein freier gelöster Sauerstoff vorhanden ist und die Bakterien gezwungen sind, für den Op-Bedarf den Sauerstoff des Nitrats zu verwenden.

Als Denitrifikationsstufe wird die TTK-Stufe verwendet, die zunächst für den Abbau des organischen Kohlenstoffs dienlich gewesen war. Für den Abbau des organischen Kohlenstoffs benötigen die Mikroorganismen den Sauerstoff aus Luft, welcher beim TTK dadurch zugeführt wird, daß die Bewuchsfläohen zu etwa der Hälfte in Abwasser eintauchen und die andere Hälfte in die Luft ragt. Bei der Drehung der TTK-Walzen nehmen die Mikroorganismen beim Auftauchen in die Luft den Sauerstoff auf und beim Eintauchen in das Abwasser die Schmutzetoffe.

Die Mikroorganismen dieser TTK-Stufe für den Abbau des organischen Kohlenstoffs beziehen also den Sauerstoff aus der Luft, da die Walzen nur au etwa der Hälfte in das Abwasser eintauchen. Durch Messung des Og-Gehalts in der Denitrifikationsstufe wird die Vorrichtung derart gesteuert, daß nach Überschreiten eines Oo-Gehalts von o,2 mg/1 das Abwasser in dieser Stufe aufgestaut wird. Durch das Aufstauen des Abwassere bis zum vollständigen Eintauchen der TTK-Walzen werden die Mikroorganismen auf den TTK-Walzen gezwungen, sich den Sauerstoff zu besorgen, welcher im Nitrat des biologisch gereinigten Abwassers aus der Nachklärung enthalten ist. Die Kreislaufführung (Rückführung aus der Nachklärung) muß so gesteuert werden, daß der im Nitrat enthaltene Sauerstoff zur Dek-

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kung des Sauerstoffbedarfs der Mikroorganismen ausreicht, welche den Abbau des organischen Kohlenstoffe besorgen. Deshalb kann die Abwasserrückführung zwischen einer Menge, die geringer als die Zulaufmenge ist oder die der Zulaufmenge entspricht, und einer solchen Menge geregelt werden, die dreimal so groß wie die Zulaufmenge ist.

Reicht der Nitrat-Sauerstoff der Rückführung nicht aus, dann muß die Überstauung der TTK-Walze entsprechend gesenkt werden. Mit der Absenkung der Aufstauung sollte erreicht werden, daß in der Denitrifikationsstufe keine anaeroben Zustände auftreten.

Die Erfindung wird anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels in der folgenden Beschreibung näher erläutert, der auch weitere Einzelheiten des Gegenstandes der Erfindung entnommen werden können.

In der Zeichnung ist eine Kläranlage 1 für Abwasser schematisch dargestellt, die zwei biologische Stufen 2 und aufweist, die mit zwei Tauchtropfkörperwalzen 4 und 5 bzw«, 6, 7 und 8 ausgerüstet sind.

Zwischen der ersten und der zweiten TTK-Stufe ist ein Zwischenklärbecken 9 angeordnet, aus dem über die Leitungsabschnitte 11 und 12 Üfeerschußsohlamm ausgeschieden werden kann. Auf die zweite TTK-Stufe folgt ein Nachklärbecken 13, aus dem einerseits über den Leitungsabschnitt 14 Klärschlamm zurückgeführt oder ausgeschieden wird und aus dem anderseits biologisch geklärtes Abwasser über die RückfUhrleitung 15 zum Zulauf 16 zurück- und damit der ersten TTK-Stufe 2 zugeführt wird.

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Die Tauchtropfkörperwanne 17 der ersten TTK-Stufe 2 muß nun so ausgebildet sein, daß ihre Oberkante 18 auf jeden Pail den Kulminationspunkt der TTK in der Wanne 17 überragt.

Der Ablauf 19 der TTK-Wanne 17 ist höhenverstellbar, so daß jedes Niveau des Wasserspiegels zwischen dem tiefsten Stand 2o und dem höchsten Stand 21 eingestellt werden kann.

Zur Messung des Sauerstoffgehalts in der TTK-Wanne 17 ist dort ein Op-Meßgerät 22 installiert, das den (^-Gehalt in dieser Stufe auf o,1 - o,2 mg/1 · d einstellen soll.

Das Meßgerät 22 veranlaßt das Anheben des Ablaufs 19, wenn die Grenze von o,2 mg/l Og in der TTK-Wanne 15 überschritten worden ist· Sinkt nun trotz Erreichen des llaximalstandes 21 der Op-Gehalt in dieser Wanne: 15 noch nicht ab, wird veranlaßt, daß die Abwasserrückführung in der Leitung 15 gedrosselt wird.

Damit die erfindungsgemäße Anlage 1 in der geschilderten Weise arbeiten kann, muß vorher erreicht werden, daß die Anlage im Bereich der Nitrifikation in der zweiten der Nitrifikationsstufe 3 arbeitet, während vorher in der 1. Stufe 2 Kohlenstoff abgebaut wird· Die Anlage muß sich also erst einarbeiten, bevor die Denitrifikation in der ersten Stufe 2 elneetsen kann, die dann zur !Denitrifikationsstufe wird.

Dies geschieht in der folgenden Weise:

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Zur Entfernung des Stickstoffs muß die TTK-Anlage 1 im Bereich der Nitrlfikttien arbeiten, d.h. die BSB--Flächenbelastung muß unter 8 g 0₂/m . d liegen. Nach der Einarbeitung der Anlage und dem Erreichen der Stickstoff*' oxidation zu Nitrat wird die Rückführung aus der Nachklärung (Kreislaufführung) entsprechend dem Nitrat-Gehalt und der BSBc-Belaetung verstärkt bei gleichseitigem Auf* stauen des Wasserspiegels in der ersten Stufe 2, die an sich für den Abbau des organischen Kohlenstoffs bestimmt ist. Die Aufstauhöhe ist auch abhängig von dem O₂-Bedarf der Mikroorganismen für den Abbau des organischen Kohlenstoffs und dem des Nitrate aus dem zur Verfügung stehenden Sauerstoff aus der Rückführung der Haehklürung. Be ist deshalb notwendig, daß

1) die Rückführung im Bereich von I00 - 3oo £ des zufließenden Abwassers regelbar ist,

2) der Wasserspiegel in den TTK-WaIzen 4 und 5, welche die Denitrifikation durchführen sollen, stufenlos bis zum vollen überstau der Walzen ebenfalls regelbar ist.

Aus diesen Überlegungen ergibt eich, daß die TTK-Anlage 1 selbst nicht vergrößert zu werden braucht, um eine Denitrifikation zu erreichen. Der Sauerstoff des Nitrats wird zur Deckung des Sauerstoffbedarfs der Mikroorganismen beim Abbau des organischen Kohlenstoffs des Abwassers benützt. Dadurch iet gleichzeitig eine wesentliche Einsparung des Energiebedarfs der TTK-Walzen möglich. Durch die Nutzbarmachung des Nitratsauerstoffs kann nämlich auf die energieaufwendige SauerstoffVersorgung der Mikroorganismen aus der Luft verzichtet werden.

Wird der Nitrateaueretoff für die (^-Versorgung der Mikroorganismen zum Abbau des organischen Kohlenstoffs be-

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nutzt, dann kann die Drehzahl der TTK-Walzen auf ο U/min reduziert werden. Damit ist eine Bnergieeinsparung von ca. 5o fi bei gleicher Reinigungsleistung wie bei bekannten Anlagen möglich.

Schließlich muß die Steuerungseinrichtung auch noch so ausgerüstet sein, daß bei nicht ausreichender Nitrat-Sauerstoffmenge in der Rückführleitung 15 die Aufstauung um die TTK-Walzen 4 und 5 abgesenkt wird.

Claims

P/G 2723 STUTo'"iH·^«« 6· März und 2844« Stengelin Ansprüche

1.) Verfahren zum Ausscheiden des Stickstoffs aus dem Abwasser mittels "biologisch arbeitender Tauchtropfkörper, die außer der für den Kohlenstoffabbau sorgenden Stufe eine Nitrifikationsstufe aufweisen, aus deren Nachklärbecken Überschußschlamm zurückführbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß in der an sich für den Kohlenstoffabbau sorgenden ersten TTK-Stufe dazu 0« einerseits aus der Luft und anderseits nach einer Umschaltung aus dem Nitrat entnommen werden kann, die einstellbar sein kann.

2.) Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweistufige TTK-Anlage (1), die eine erste Stufe (2) für den Kohlenstoffabbau, gefolgt von einem Zwischenklärbekken (9) mit Sohlammrückführung, und eine zweite Stufe (3) für die Stickstoffoxidation, die Nitrifikationsstufe, aufweist, aus deren Nachklärbecken (13) über den Leitungsabschnitt (H) Klärschlamm und über die Rückführleitung (15) Abwasser rückführbar ist,

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in der ereten Stufe einen höhenverstellbaren Ablauf (19) aufweist, duroh den der Abwasserspiegel (2o, 21) in dieser Stufe von der Achsmitte der TTK-WaI-zen (4, 5) bis zu ihrem oberen Rand kontinuierlich veränderbar ist»

3.) Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Abwasserrückführung in der Rückführleitung (15) zwischen einer Menge, die geringer als die Zulaufmenge ist. oder der Zulaufmenge entspricht, und der dreifachen Zulaufmenge regelbar ist.

4.) Einrichtung zur Steuerung der Vorrichtung nach Ansprüchen 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß in der Denitrifikationsstufe (2) O₂~Meßgeräte (22) angeordnet sind, die den gelösten Op-Gehalt in dieser Stufe (2) auf o,1 bis o,2 mg/1 dadurch einstellen, daß sie bei Überschreiten dieser Grenze das Anheben des Ablaufs (19) dieser Stufe (2) veranlassen, wonach bei Erreichen der Maximaleinstellung und bei Niohtabsinken des Og-Öehalts die Abwasserrückführung in der Rückführleitung (15) gedrosselt wird.

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5.) Einrichtung nach Anspruch 4·, dadurch gekennzeichnet, daß beim Erreiohen des vorgesehenen Denitrifikationswerts die Umdrehungsgeschwindigkeit der TTK (4, 5) in der Denitrifikationsstufe (2) bis auf ο absenkbar ist.

6.) Einrichtung nach Anspruch 4 oder 5_f gekennzeichnet durch eine derartige Ausbildung derselben, daß bei nicht ausreichender Nitrat-Sauerstoff-Menge in der Rückführleitung (15) die Aufstauung um die TTK-WaI-zen (4 und 5) abgesenkt wird.