CH422659A - Verfahren zum Mineralisieren von Schlamm bei der biologischen Abwasserreinigung - Google Patents

Description

      Verfahren    zum     IVIinerafisieren    von     Schlamm    bei der biologischen     Abwasserreinigung       Bei der biologischen Reinigung häuslicher Ab  wässer nach dem     Belebtschlammverfahren    müssen  bekanntlich grosse Mengen     überschuss-Schlamm    ab  gezogen werden, um die Anlage auf einem optimalen  Betriebspunkt halten zu können. Dieser Schlamm  stammt einerseits von in den häuslichen     Abwässern     enthaltenen Schwebestoffen,     anderseitts    von den wäh  rend des Abbaues der organischen Stoffe zugewach  senen Kleinlebewesen.

   Da die Beseitigung dieses  Schlammes heute immer grössere Schwierigkeiten be  reitet, wurden Verfahren entwickelt, um die anfallen  den Schlammengen zu vermindern.  



  Ein Beispiel eines solchen Verfahrens ist die  sogenannte Totalkläranlage. Bei diesem Verfahren  wird die Eigenschaft der Kleinlebewesen ausgenützt,  sich bei sehr langen Belüftungszeiten im Belebt  schlammtank selbst abzubauen, das heisst zu     minerali-          sieren,    wobei die organische Substanz grösstenteils in  Kohlensäure und gasförmigen Stickstoff umgewandelt  wird. Bei diesem bekannten Verfahren wird so vor  gegangen, dass das häusliche Abwasser in der Regel  ohne     Vorklärung    kontinuierlich in den Belüftungs  tank oder     Belebtschlammtank    der Kläranlage ge  leitet wird.

   Hier wird das Abwasser zusammen mit  den den Abbau besorgenden Kleinlebewesen, dem       sogenannten        Belebtschlamm,    bei Aufenthaltszeiten  von 4-24 h, bezogen auf die     zufliessende    Abwasser  menge, belüftet. Dabei werden die im Abwasser ent  haltenen organischen Stoffe abgebaut, gleichzeitig  wird aber eine teilweise     Mineralisierung    der zu  gewachsenen Kleinlebewesen erreicht, bedingt durch  die lange Belüftungszeit.

   Der Auslauf aus dem Belüf  tungsbecken gelangt in ein nachgeschaltetes     Absetz-          becken,    wobei der im Abwasser enthaltene Schlamm  sich absetzt und in bekannter Weise in eingedickter  Form an einer Stelle des     Absetzbeckens    gesammelt  wird. Von hier wird der     abgesetzte    Schlamm wieder    in das Belüftungsbecken zurückgeführt. Das aus dem       Absetzbecken    abfliessende, geklärte Abwasser wird  dann in den     Vorfluter    geleitet oder kann gegebenen  falls in einer zweiten Reinigungsstufe weiterbehandelt  werden.

   Die Rückführung des abgesetzten Schlam  mes in den     Belebtschlammtank    bezweckt, die Auf  enthaltszeit des Schlammes durch Erhöhen der Kon  zentration weiter zu steigern und damit eine weiter  gehende     Mineralisierung    zu erreichen. Damit kann  je nach Aufenthaltszeit im Belüftungsbecken die an  fallende Schlammenge auf 1/2 bis 1/5 der bei den be  kannten     Belebtschlammanlagen    anfallenden Mengen  reduziert werden.  



  Dieses Verfahren hat aber einige schwerwiegende  Nachteile. Durch die für eine weitgehende     Minerali-          sierung    notwendige lange Aufenthaltszeit von 4-24 h,  bezogen auf die zufliessende Abwassermenge, werden  die notwendigen Belüftungsbecken ausserordentlich  gross und damit kostspielig. Auch der Aufenthalts  zeit des Schlammes im Belüftungsbecken durch  dessen Rückführung in eingedickter Form aus dem       Absetzbecken    sind enge Grenzen gesetzt.

   Die Kon  zentration des abgesetzten Schlammes im     Absetz-          becken    liegt in der Regel bei maximal 20 000 mg       Schlammtrockensubstanz    pro Liter.     Wird    dieser  Schlamm in das Belüftungsbecken zurückgeführt, so  ergibt sich zusammen mit dem zufliessenden Ab  wasser in der Regel eine Konzentration von 8 000  bis 10 000     mg/1.    Höhere Konzentrationen können  nicht angewendet werden, da sonst der Schlamm im       Absetzbecken    nicht mehr genügend sedimentieren  kann.

   Ein weiterer Nachteil des Verfahrens ist, dass  durch die Notwendigkeit, grosse Belüftungsvolumen  anzuwenden, auch sehr grosse Luftmengen angewen  det werden müssen, die zum Teil nur dazu dienen,  die ganze Flüssigkeitsmenge in Bewegung zu halten,  damit sich der Schlamm im Belüftungsbecken nicht      absetzen kann. Ein weiterer Nachteil dieses Ver  fahrens liegt darin, dass die     Mineralisierung,    die sich  nur auf den Schlamm bezieht, im zu reinigenden  Abwasser erfolgt. Dies hat zur Folge, dass z. B.  die bei der     Mineralisierung    organischer Phosphor  verbindungen entstehenden Phosphate wieder ins  Abwasser und damit mit dem     Anlageabfluss    in den       Vorfluter    gelangen.  



  Das     erfindungsgemässe        Verfahren    bezweckt, diese  Nachteile zu beseitigen. Dies ist im erfindungsgemä  ssen Verfahren zum     Mineralisieren    von Schlamm bei  der biologischen Abwasserreinigung dadurch erreicht,

    dass der zur Aufrechterhaltung der erforderlichen       Schlammkonzentration    für     die    biologische Abwasser  reinigung im     Belüftungsbehälter    nicht verwendete       Überschuss-Schlamm    aus der Anlage abgezogen und       in    einem getrennten     Behälter    zwecks     Mineralisie-          rung    belüftet     wird.        Damit    erfolgt die eigentliche  biologische     Abwasserreinigungsstufe    einerseits und  die     Mineralisation    des Schlammes durch Nachbelüf  tung anderseits in zwei vollständig voneinander ge  

  trennten Verfahrensstufen. Auf diese Weise kann  einerseits die Aufenthaltszeit des zu     reinigenden    Ab  wassers bedeutend verkürzt werden, anderseits kann  die     Aufenthältszeit    des Schlammes für die     Minerali-          sation    dank der höheren Konzentration im separaten  Belüftungstank mit kleinerem Volumen durchgeführt  werden.     Damit    kann     eine    bedeutende Einsparung an  Reaktionsvolumen erzielt werden. Durch die separate       Schlamm-Mineralisation    kann zudem vermieden wer  den, dass z. B. die bei der     Mineralisierung    ent  stehenden Phosphate wieder in das gereinigte Ab  wasser gelangen.

   Ein weiterer Vorteil ergibt sich  dadurch, dass durch die     kürzere    Aufenthaltszeit des  zu reinigenden Abwassers im Belüftungsbecken we  sentlich kleinere Luftmengen verbraucht werden, da  nur soviel Luft zugesetzt werden muss, als zur opti  malen Führung des Prozesses nötig ist.  



  Bei einer     zweckmässigen    Anwendung gelangt das  biologisch zu     reinigende,        vorgeklärte,    vorzugsweise  aber nicht     vorgeklärte,    Abwasser kontinuierlich in  das Belüftungsbecken.     Hier    wird es     während    15  Minuten bis 2 Stunden, vorzugsweise 30 Minuten,  bei einer     Schlammkonzentration    von beispielsweise  3 000 bis 10 000     mg/1    in an sich bekannter Weise  belüftet.

   Das so biologisch     gereinigte    Abwasser     ge-          langt    dann ebenso kontinuierlich in das nachgeschal  tete     Absetzbecken,    wo der abgesetzte Schlamm in  bekannter Weise an einer Stelle     gesammelt        wird.    Von  diesem abgesetzten,     eingedickten        Schlamm        wird    so  viel in das Belüftungsbecken der     Reinigungsstufe    zu  rückgeführt, als zur Aufrechterhaltung der gewünsch  ten Schlammkonzentration, z. B. 6 000 mg Schlamm  trockensubstanz pro Liter, nötig sind.  



  Die darüber hinaus vorhandene     Überschuss-          Schlammenge        kann    nun aus diesem System, vorzugs  weise aus dem der     Reinigungsstufe    nachgeschalteten       Absetzbecken    abgezogen und in das belüftete, sepa  rate     Schlammineralisationsbecken    zur eigentlichen       Mineralisation    geleitet werden.

   Dies kann entweder    dadurch, dass der Schlamm vorerst in einem Schlamm  eindicker in an sich bekannter Weise weiter ein  gedickt und nur der eingedickte     Anteil    in das     Minera-          lisationsbecken    gegeben     wird,    oder dadurch, dass  direkt in das     Mineralisationsbecken    geleitet wird,  erfolgen, wobei letzteres in bekannter Weise so ein  gerichtet sein kann, dass darin eine weitere Ein  dickung durchgeführt werden kann.

   Die Schlamm  konzentration im     Mineralisationsbecken    beträgt       zweckmässig    zwischen 10 000 mg und 80 000 mg       Schlammtrockensubstanz    im Liter, vorzugsweise  40 000     mg/l.     



  Es hat sich gezeigt, dass diese Arbeitsweise be  sondere Vorteile bietet, wenn die eigentliche Reini  gungsstufe so geführt wird, dass das Abwasser im  nachgeschalteten     Absetzbecken    keinen freien Sauer  stoff mehr     enthält.    Man erhält in diesem Fall einen  sehr bakterienreichen     überschuss-Schlamm,    der im  belüfteten     Mineralisationstank    rascher     mineralisiert     werden kann als Schlamm, der aus einer Reinigungs  stufe kommt, die mit grossem     Sauerstoffüberschuss     gefahren wird und deren Schlamm in der Regel vor  allem     bakterienfressende    Organismen., z. B.     Protozoen,     enthält.

   Deshalb wird mit Vorteil der     überschuss-          Schlamm    aus einer     Abwasserreinigungsanlage,    in  welcher in einer ersten Stufe der Abbau der organi  schen Verunreinigungen durch Bakterien und in einer  davon getrennten zweiten Stufe die Entfernung der  zugewachsenen Bakterien erfolgt, zwischen der ersten  und der zweiten Stufe abgezogen und dem     Minerali-          sationsbecken    zugeführt.  



  Die Aufteilung des eigentlichen     Abwasserreini-          gungsprozesses    und des von ihm getrennten, belüfte  ten     Mineralisationsprozesses    gestattet gegenüber den  heute     bekannten    Verfahren, die für die Durchfüh  rung des Prozesses nötigen Behältervolumen ganz  bedeutend zu verkleinern und zudem die anfallende  Schlammenge auf     1/3   <B>bis</B>     1/6    der heute bei bekannten  Verfahren     anfallenden    Schlammengen bei der Reini  gung     häuslicher    Abwässer zu verringern.  



  Ein Beispiel der Durchführung des erfindungs  gemässen Verfahrens ist im folgenden beschrieben.  Das zu reinigende häusliche Abwasser falle in  einer Menge von     tatal    500     m3    pro Tag an und es  enthalte die Schmutzstoffe von etwa 1000 Einwoh  nern, entsprechend einer in konventionellen Belebt  schlammanlagen anfallenden Schlammenge von etwa  75 g     Schlammtrockensubstanz    pro Einwohner und  Tag, wobei die stündlich anfallende Wassermenge  stark schwanke; sie betrage während der Tagesstun  den bis zu 40     m3/h,        während    der Nachtzeit falle sie  auf 10     mg/h.     



  Das nicht     vorgeklärte    Abwasser gelangt konti  nuierlich in ein     Belüftungsbecken    von 20     m3    Inhalt,  so dass die     Verweilzeit    des Abwassers     während    der  Tagesstunden etwa 30 Minuten,     während    der Nacht  zeit etwa 2 Stunden beträgt. Die Schlammkonzen  tration wird durch Rückpumpen des Schlammes aus  dem nachgeschalteten     Absetzbecken    auf 4000 bis  6000 mg     Schlammtrockensubstanz    pro Liter gehel-           ten.    Die Luft wird in einer Menge von 50     m3/h    4 m  unter der Wasseroberfläche grobblasig in das Belüf  tungsbecken eingetragen.

   Es ergibt sich ein Sauer  stoffgehalt im Belüftungsbecken von etwa 2     mg/l.     Das kontinuierlich aus dem Belüftungsbecken ab  fliessende Wasser gelangt nach dieser Behandlung in  das nachgeschaltete     Absetzbecken.    Das     Absetz-          becken    besitzt ein Volumen von 100     m3    und ist in  bekannter Weise so eingerichtet, dass sich der ab  gesetzte     Schlamm    an einer Stelle in einer Konzen  tration von etwa 20 000 mg     Schlammtrockensubstanz     pro Liter sammelt, so dass er zur Aufrechterhaltung  der     gewünschten    Schlammkonzentration im Belüf  tungsbecken dorthin zurückgeführt werden kann.

   Bei  einer     Schlammkonzentration    von 5000     mg/1    ist der  gesamte Schlamminhalt des Systems etwa 200 kg       Schlammtrockensubstanz,    also etwa 100 kg im Belüf  tungstank und 100 kg im     Absetzbecken.    Unter den  hier angegebenen Bedingungen ist der tägliche  Schlammzuwachs etwa 40 kg. Diese 40 kg Schlamm  zuwachs müssen nun als     überschuss-Schlamm    abgezo  gen werden, damit die gewünschte Schlammkonzen  tration in der Reinigungsstufe aufrechterhalten wer  den kann.

   Diese     überschuss-Schlammenge    wird des  halb aus dem     Absetzbecken    mit einer Konzentration  von etwa 20 000     mg/1    in das belüftete     Mineralisa-          tionsbecken    von 20     m3    Inhalt geleitet. Es müssen  also täglich 2     m3        überschuss-Schlamm    abgezogen  werden. Das     Mineralisationsbecken    ist so eingerich  tet, dass eine den 2     m3    Schlamm entsprechende  Menge geklärten Wassers als überstehende Lösung  abgezogen werden kann.

   Damit kann die Konzentra  tion im     Mineralisationsbecken    auf etwa 50 000     mg/1     gehalten werden. Im     Mineralisationsbecken    werden  etwa 20     m3    Luft pro Stunde grobblasig in das  Abwasser geführt, womit der zugeführte Schlamm  durch     Mineralisation    um weitere etwa 50 %, also  auf 20     kg/Tg,    reduziert wird. Dieser nicht weiter  abbaubare Schlammanteil kann dann, wenn die Kon  zentration von 50 000 mg     Schlammtrockensubstanz     wesentlich überschritten ist, mit Vorteil an die Land  wirtschaft als     Düngmittel    abgegeben werden.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH Verfahren zum Mineralisieren von Schlamm bei der biologischen Abwasserreinigung, dadurch ge kennzeichnet, dass der zur Aufrechterhaltung der erforderlichen Schlammkonzentration für die biolo gische Abwasserreinigung im Belüftungsbehälter nicht verwendete überschuss-Schlamm aus der Anlage ab gezogen und in einem getrennten Behälter zwecks Mineralisierung belüftet wird. UNTERANSPRÜCHE 1. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass die Separatbelüftung des Schlam mes bei einer gegenüber der Schlammkonzentration in der Reinigungsanlage bedeutend höheren und da her raumsparenden Konzentration erfolgt. 2.

   Verfahren nach Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Separatbelüftung des über schuss-Schlammes bei einer Schlammkonzentration von 10 000 - 80 000 mg, vorzugsweise 40 000 mg, Schlammtrockensubstanz pro Liter Flüssigkeit erfolgt. 3. Verfahren nach Unteranspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der überschuss-Schlamm einem praktisch sauerstofffreien Milieu entnommen wird, das entsprechend frei von bakterienfressenden Orga nismen ist. 4.

   Verfahren nach Unteranspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der überschuss-Schlamm in einer Abwasserreinigungsanlage, in welcher in einer ersten Stufe der Abbau der organischen Verunreinigungen durch Bakterien und in einer davon getrennten zwei ten Stufe die Entfernung der zugewachsenen Bakte rien durch bakterienfressende Organismen erfolgt, zwischen der ersten und der zweiten Stufe abgezogen wird. 5. Verfahren nach Unteranspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der überschuss-Schlamm einem dem Belüftungsbecken der ersten Stufe nachgeschal teten Absetzbecken entnommen wird.