DE19802957C1 - Water de-nitrification process has two single batch reactors - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur diskontinuier lichen Abwasserreinigung, das allgemein als "SBR-Ver fahren" bezeichnet wird.The invention relates to a process for discontinuous sanitation, commonly referred to as "SBR Ver driving "is called.
Bei den aus der Literatur (vgl. z. B. die US 5,395,527, US 5,205,936, US 5,021,161, WO 95/24361) bekannten Aus führungsformen des SBR-Verfahrens und aller bisherigen Modifikationen dazu ergeben sich hinsichtlich der Ge samtstickstoffeliminationsraten (Nitrifikation und De nitrifikation) sowie der Raten der biologischen Phos phat-Elimination (P-Elimination) zwei generelle Begren zungen.In the literature (see, for example, US 5,395,527, US 5,205,936, US 5,021,161, WO 95/24361) management forms of the SBR procedure and all previous ones Modifications to this result in terms of Ge total nitrogen removal rates (nitrification and De nitrification) as well as the rates of the biological Phos phat elimination (P elimination) two general terms tions.
Bei derartigen Verfahren ist die Denitrifikationskapa zität bestenfalls direkt umgekehrt proportional zum Volumenaustauschverhältnis. Falls es nur einen internen Zyklus mit einem Volumenaustauschverhältnis von 30% gibt, beträgt die Denitrifikationskapazität max. 70%. Diese Problematik der aus prinzipiellen Gründen be grenzten Denitrifikationskapazität herkömmlicher SBR- Verfahren ist analog zur begrenzten Denitrifikationska pazität bei kontinuierlich betriebenen Anlagen mit vor geschalteter Denitrifikation; hier ist die Denitrifika tionskapazität proportional zur internen Rezirkulati onsrate.In such processes, denitrification capa at best directly inversely proportional to the Volume exchange ratio. If only one internal Cycle with a volume exchange ratio of 30% there, the denitrification capacity is max. 70%. This problem of be reasons of principle be limited denitrification capacity of conventional SBR Procedure is analogous to the limited Denitrifikationska capacity in continuously operated plants switched denitrification; here is the Denitrifika tion capacity proportional to the internal recirculation onsrate.
Falls beispielsweise im Zulauf der nitrifizierbare Stickstoffanteil bei 60 mg/l liegt, beträgt die Nitrat konzentration am Zyklusende (d. h. im Klarwasserablauf) daher 18 mg/l. Im Hinblick auf die heute geforderten Gesamtstickstoff-Überwachungswerte ist das ein unakzep tabel hoher Ablaufwert.If, for example, in the feed the nitrifiable Nitrogen content is 60 mg / l, is the nitrate concentration at the end of the cycle (ie in the clear water drain) therefore 18 mg / l. In view of today's required Total nitrogen monitoring is the one unakzep tabel high expiry value.
Eine hohe Nitratkonzentration am Zyklusende ist auch deshalb sehr problematisch, weil dann (unkontrollierba re, im wesentlichen von der endogenen Atmungskapazität abhängige) Denitrifikationsvorgänge während der Sedi mentations- und Dekantierphase zu einem Auftrieb von Belebtschlammflocken mit der Folge einer N2-Ausgasung führen können, die dann über den Dekanter in den Vor fluter gelangen würden.A high nitrate concentration at the end of the cycle is also very problematic because then (unkontrollierba, essentially dependent on the endogenous respiratory capacity) denitrification during the Sedi mentations- and Dekantierphase can lead to a buoyancy of activated sludge with the result of N 2 outgassing, the would then get into the floodwater via the decanter.
Versuche, die Gesamtstickstoffeliminationsraten zu er höhen, indem während der Belüftungsphase simultan deni trifiziert wird, sind steuerungs- bzw. regelungstech nisch sehr problematisch und beinhalten die Gefahr der positiven Selektionierung von mikroaerophilen, faden förmigen Bakterien, was wiederum die Schlammabsetzei genschaft verschlechtert und zur Blähschlammbildung führt. Daraus folgt, daß am Anfang der Befüll- und Mischphasen eine relativ hohe Restnitratkonzentration vorhanden ist. Dies wirkt sich insofern auf die biolo gisch induzierte Phosphatrücklösung ungünstig aus, als daß zuerst die Restdenitrifikation auf Basis einer an oxischen Veratmung überwiegend der leicht abbaubaren BSB5-Bestandteile erfolgt, die für die biologische Phosphatrücklösung unbedingt benötigt werden.Attempts to heighten the total nitrogen removal rates by simultaneously deni trified during the aeration phase, control and are very problematic regulatory technique and include the risk of positive selection of microaerophilic, thread-like bacteria, which in turn worsens the Schlammabsetzei genschaft and leads to bulking , It follows that at the beginning of the filling and mixing phases, a relatively high residual nitrate concentration is present. This has an unfavorable effect on the biologically induced phosphate redissolution, in that first the residual denitrification is carried out on the basis of an oxic respiration predominantly of easily degradable BOD 5 constituents, which are absolutely necessary for the biological phosphate redissolution.
Der Grad der biologischen Phosphorelimination wird bei herkömmlichen SBR-Verfahren somit dadurch limitiert, daß die dafür erforderlichen BSB5-Anteile zuerst und/oder überwiegend für die Denitrifikation verbraucht werden.The degree of biological phosphorus elimination is thus limited in conventional SBR processes in that the required BOD 5 components are consumed first and / or predominantly for denitrification.
Die schwerer abbaubaren BSB5-Bestandteile, die nach der Denitrifikation noch vorhanden sind, können als solche nicht direkt zur biologischen P-Rücklösung genutzt wer den. Sie müssen zuerst unter den dann vorliegenden ana eroben Bedingungen zu leichter abbaubaren BSB5-Bestand teilen (z. B. niedermolekulare Fettsäuren) fermentiert werden. Diese anaerobe Fermentation selektiert jedoch fakultativ anaerobe Bakterien, die in vielen Fällen für die Blähschlammbildung verantwortlich gemacht werden. Insofern ergibt sich bei den herkömmlichen Verfahren das Problem, daß die Schaffung von Bedingungen zur bio logischen P-Elimination gleichzeitig die Voraussetzung für die Entwicklung von überwiegend fadenförmigen fa kultativ anaeroben Bakterien schafft, die für Bläh schlammbildung mitverantwortlich sind.The less degradable BOD 5 components that are still present after denitrification can not be used as such directly for biological P-redissolution who the. They must first be fermented to more readily degradable BOD 5 constituents (eg low molecular weight fatty acids) under the anaerobic conditions then available. However, this anaerobic fermentation selectively selects anaerobic bacteria, which in many cases are blamed for bulking. In this respect, arises in the conventional method, the problem that the creation of conditions for bio logical P elimination simultaneously creates the conditions for the development of predominantly filamentous fa cultively anaerobic bacteria that are responsible for Bläh mud formation.
Die DE 196 40 762 C1 beschreibt ein als DIC-SBR be zeichnetes Verfahren, bei dem über eine Fraktionierung des Rohabwasserzulaufes zwei Teilströme mit unter schiedlichen C/N-Verhältnissen "geschaffen" werden (das DIC-SBR-Verfahren betrifft Situationen, in denen nur ein Rohabwasserstrom der Abwasserbehandlungsanlage zu fließt oder die zufließenden Teilströme zusammengefaßt werden, weil sie sich in ihrer Zusammensetzung nicht oder nur unwesentlich unterscheiden).DE 196 40 762 C1 describes a be as DIC SBR be characterized method, in which a fractionation the raw sewage inlet two partial flows with under different C / N ratios "created" (the DIC-SBR procedure concerns situations in which only a raw sewage to the wastewater treatment plant to flows or combined the incoming streams because they are not in their composition or only slightly different).
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, mit der eine möglichst vollständige Denitrifikation und eine mög lichst weitgehende biologische P-Elimination sowie eine Vermeidung der Bläh- und Schwimmschlammbildung erreicht werden und gleichzeitig bzw. als direkte Folge davon die Betriebskosten überwiegend über die Minimierung der Energiekosten für die Belüftung, einer Reduktion der Abwasserabgabe, einer Minimierung/gänzlicher Wegfall der Fällmittelkosten für die chemische P-Elimination sowie einer Minimierung des Überschußschlammanfalls und die Investitionskosten über eine Reduktion des erfor derlichen SBR-Reaktorvolumens reduziert werden können.The invention is based on the object, a method to create the type mentioned, with the one as complete as possible denitrification and a possible As far as possible biological P elimination and a Prevention of swelling and scum formation achieved and at the same time or as a direct result of it the operating costs predominantly over the minimization of the Energy costs for ventilation, a reduction of Wastewater discharge, a minimization / total elimination the precipitation costs for chemical P elimination and a minimization of the excess sludge attack and the investment costs over a reduction of the requ SBR reactor volume can be reduced.
Zur Lösung dieser Aufgabe lehrt die Erfindung ein Ver fahren zur diskontinuierlichen Abwasserreinigung mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Die Unteransprüche geben vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung an.To solve this problem, the invention teaches a Ver drive to the discontinuous wastewater treatment the features of claim 1. The dependent claims advantageous embodiments of the invention.
Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß bei an sonsten konstanten Rahmenbedingungen, insbesondere kon stantem BSB5/TS0-Verhältnis, die BSB5-Fracht linear proportional determiniert, wieviel Stickstoff aus dem Rohabwasser in den Überschußschlamm eingebaut wird. Das bedeutet konkret, daß beispielsweise bei einer Verdop pelung des BSB5/Nges-Verhältnisses über eine Verdoppe lung der BSB5-Fracht die doppelte Menge an Stickstoff in den Überschußschlamm eingebaut wird und eine ent sprechend geringere Menge nitrifiziert wird bzw. nitri fiziert werden kann.The invention is based on the finding that in otherwise constant conditions, in particular con stant BOD 5 / TS 0 ratio, the BOD 5 freight linear proportionally determined how much nitrogen from the raw sewage is incorporated into the excess sludge. In practice this means that for example at a dou pelung BOD 5 / N tot -Verhältnisses 5 -Fracht twice the amount of nitrogen in the excess sludge is incorporated via a Verdoppe development of BOD and an accordingly smaller amount is nitrified be or fied nitri can.
Erfindungsgemäß wird somit im Rahmen der/die ersten Be füllphase(n) überwiegend der Abwasserteilstrom mit ei nem verhältnismäßig geringem BSB5/Nges Verhältnis in den/die SBR-Reaktor(en) gefördert. Im Verlaufe dieses ersten internen Zyklus wird daher ein verhältnismäßig hoher Anteil des Gesamtstickstoffs nitrifiziert.According to the invention therefore within the scope of / the first Be (n) of the waste water flow filling phase predominantly with egg nem relatively low BOD 5 / N ratio in the ges / SBR reactor (s) promoted. In the course of this first internal cycle, therefore, a relatively high proportion of the total nitrogen is nitrified.
Dieser wird jedoch erst während der Befüll- und Misch phase des letzten internen Zyklus vollständig denitri fiziert, da durch die Zugabe einer entsprechenden Menge an überwiegend des Abwasserteilstromes mit dem hohem C/N-Verhältnis eine ausreichende Menge an BSB5 zur Re duktion des Nitrates bereitgestellt wird/werden sollte.However, this is completely denitri fiziert only during the filling and mixing phase of the last internal cycle, as provided by the addition of a corresponding amount of predominantly the wastewater with the high C / N ratio a sufficient amount of BOD 5 for reduction of the nitrate should / should be.
Da das BSB5/Nges-Verhältnis dieses Abwasserteilstromes verhältnismäßig hoch ist mit der zwingenden Folge einer verhältnismäßig geringeren Nges-Fracht als im Rahmen der ersten Beschickung(en), wird ein im Vergleich zu den ersten internen Zyklen viel geringere Menge an Ge samtstickstoff im Verlaufe dieser letzten Belüftungs phase vor der Dekantierung nitrifiziert.Since the BOD 5 / N ges ratio of this wastewater partial stream is relatively high with the inevitable result of a relatively lower N ges -Fracht than in the context of the first feed (s), is compared to the first internal cycles much lower amount of total nitrogen nitrified in the course of this last aeration phase before decantation.
Am Ende der Belüftungsphase des letzten Zyklus wird so mit eine Nitratstickstoffkonzentration vorliegen, die wesentlich unter denen herkömmlichen SBR-Verfahren liegt. At the end of the aeration phase of the last cycle becomes so with a nitrate nitrogen concentration, the significantly below those of conventional SBR methods lies.
Eine Reduktion des Energieaufwandes für die Belüftung ergibt sich dadurch, daß mit der praktisch vollständi gen Denitrifikation ein entsprechend größerer Nitrats auerstoff-Anteil zur Veratmung genutzt wird, wodurch sich eine entsprechenden Reduktion des erforderlichen Sauerstoff-Anteils aus der Belüftung ergibt.A reduction in the energy required for ventilation results from the fact that with the virtually kompli Denitrification a correspondingly larger nitrate aurstoff portion is used for breathing, whereby a corresponding reduction of the required Oxygen content from the ventilation results.
Ein weiterer Vorteil hinsichtlich der erforderlichen Belüftungsausrüstung ergibt sich aus der Tatsache, daß das erforderliche Denitrifikationsvolumen (im wesentli chen äquivalent zur Befüll- und Mischphase des letzten internen Zyklus) im Vergleich zu herkömmlichen Verfah ren aus kinetischen Gründen (sowohl höhere NO3- als auch BSB5-Konzentration am Anfang der Denitrifikati onsphase) geringer ist. Da das Nitrifikationsvolumen somit verhältnismäßig größer wird, kann die erforderli che Belüftungsausrüstung entsprechend kleiner ausgelegt werden.Another advantage with regard to the required ventilation equipment results from the fact that the required denitrification volume (essentially equivalent to the filling and mixing phase of the last internal cycle) in comparison with conventional procedural kinetic reasons (both higher NO 3 - and BOD 5 concentration at the beginning of Denitrifikati onsphase) is lower. Since the nitrification volume is thus relatively larger, the REQUIRED ventilation equipment can be designed correspondingly smaller.
Die meisten potentiellen Anwendungsmöglichkeiten dieses neuen SBR-Verfahrens sind dort gegeben, wo dem Standort einer neu zu errichtenden Abwasserbehandlungsanlage oder einer Erweiterung zwei separate Rohabwasserteil ströme zufließen und es sich hierbei bei dem ersten Teilstrom um überwiegend kommunales Abwasser handelt mit einem BSB5/N-Verhältnis von ca. 5,5 und beim zwei ten Teilstrom um überwiegend/ganz gewerbliches Abwasser handelt mit einem sehr viel größerem BSB5/N-Verhältnis.Most of the potential applications of this new SBR process are where the site of a new wastewater treatment plant to be built or an extension two separate raw sewage streams flow and this is the first partial flow to predominantly municipal wastewater with a BOD 5 / N ratio of about 5.5 and the second partial stream to predominantly / commercial wastewater is with a much larger BOD 5 / N ratio.
Der erste Teilstrom führt dann in einen ersten Puffer behälter und der zweite in einen zweiten Pufferbehäl ter, wobei Pumpwerke in diesen beiden Pufferbehältern dann bei den jeweils aktuellen internen Zyklen akti viert werden.The first partial flow then leads to a first buffer container and the second in a second Pufferbehäl ter, wherein pumping stations in these two buffer tanks then active at the respective current internal cycles be fourth.
Alternativ können auch abführende Leitungen aus beiden Pufferbehältern in ein gemeinsames Pumpwerk führen, wo bei über Elektroschieber die Entnahme aus jeweils aus dem ersten oder dem zweiten Pufferbehälter oder beiden gesteuert bzw. geregelt wird.Alternatively, also laxative lines from both Buffer tanks lead into a common pumping station, where when using electrosliders, the removal from each off the first or the second buffer container or both is controlled or regulated.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden die sedimentierbaren Anteile beider Abwasser teilströme unmittelbar oder zeitversetzt aus dem jewei ligem Pufferbehälter entnommen und einer externen Be handlung (z. B. Ausfaulung) zugeführt.According to a preferred embodiment of the invention become the sedimentable shares of both wastewater partial flows directly or with a time delay from the jewei liger buffer tank removed and an external Be treatment (eg digestion).
Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform werden auch die sedimentierbaren Anteile beider Abwasserteil ströme (insbesondere der Primärschlamm aus dem kommuna lem Abwasserteilstrom) unmittelbar oder nach Vorbehand lung (z. B. Hydrolyse/Vorversäuerung) in die SBR-Reak toren zur biologischen Behandlung gefördert.According to another preferred embodiment also the sedimentable parts of both wastewater part streams (especially the primary sludge from the communa lem wastewater stream) directly or after pre-treatment treatment (eg hydrolysis / pre-acidification) into the SBR reaction promoted for biological treatment.
Das geschieht dadurch, daß die sedimentierbaren Anteile aus dem erstem Abwasserteilstrom aus dem ersten Puffer behälter kontinuierlich oder diskontinuierlich je nach Anfall in den zweiten Pufferbehälter gefördert wird. Alternativ können die sedimentierbaren Anteile aus dem ersten Abwasserteilstrom jedoch auch direkt im Rahmen der letzten internen Beschickung zusammen mit dem zwei tem Abwasserteilstrom in die SBR-Reaktoren gefördert werden.This happens because the sedimentable portions from the first wastewater partial stream from the first buffer Containers continuous or discontinuous depending on Accumulation is promoted in the second buffer tank. Alternatively, the sedimentable portions of the first wastewater partial stream, however, also directly in the frame the last internal feed along with the two promoted sewer partial flow in the SBR reactors become.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Er findung werden die sedimentierbaren Bestandteile (ins besondere der Primärschlamm) vorzugsweise in dem ersten Pufferbehälter einer Hydrolyse/Vorversäuerung bei spielsweise durch intermittierenden Betrieb der Umwäl zeinrichtungen unterzogen. Aus dem ersten Pufferbehäl ter wird für die Beschickung im Rahmen des ersten/der ersten internen Zyklen selbstverständlich nur der Über stand mit einem geringem C/N Verhältnis entnommen. According to another preferred embodiment of the Er The sedimentable constituents (ins especially the primary sludge), preferably in the first Buffer tank of hydrolysis / pre-acidification at For example, by intermittent operation of Umwäl subjected to zeinrichtungen. From the first buffer container ter is used for the loading in the context of the first / first internal cycles of course only the over was removed with a low C / N ratio.
Es versteht sich, daß die gesetzmäßige Abfolge des An- bzw. Ausstellens der Umwälzung im ersten Pufferbehälter praktisch zwangsläufig eine Hydrolyse/Vorversäuerung des Rohabwasser/Primärschlammes bewirkt.It is understood that the legal sequence of the arrival or Issuing the circulation in the first buffer tank practically inevitably hydrolysis / pre-acidification of raw sewage / primary sludge causes.
Das Ausmaß der Hydrolyse/Vorversäuerung wird dabei ent scheidend von der durchschnittlichen Aufenthaltsdauer des Primärschlammes im ersten Pufferbehälter bestimmt; um eine weitgehende Hydrolyse/Vorversäuerung zu erzie len, sollte vorzugsweise eine Aufenthaltsdauer von min destens drei Tagen eingestellt werden. Dieses läßt sich je nach Bedarf mit den gewünschten Auswirkungen auf die oben beschriebene Fraktionierung des Abwassers zwecks weitergehender Denitrifikation einstellen.The extent of hydrolysis / pre-acidification is ent different from the average length of stay the primary sludge in the first buffer tank determined; to educate a far hydrolysis / pre-acidification len, preferably a residence time of min be set at least three days. This can be as needed with the desired impact on the above described fractionation of the waste water in order set further denitrification.
Diesbezüglich geht die Erfindung weiter von der Er kenntnis aus, daß die Effektivität der biologischen Phosphorelimination sehr wesentlich davon bestimmt wird, daß während der anaeroben Phase (hier die Befüll- und Mischphase des ersten internen Zyklus) vorversäuer tes Abwasser mit einer möglichst geringen Nitratkonzen tration vorliegt. Genau diese Verhältnisse werden er findungsgemäß herbeigeführt.In this regard, the invention continues from the Er know that the effectiveness of biological Phosphorelimination very much determined is that during the anaerobic phase (here the filling and Mixed phase of the first internal cycle) pre-acid Wastewater with the lowest possible nitrate concentrations present. It's exactly these conditions he will become according to the invention brought about.
Der große Vorteil dieser Verfahrensführung besteht dar in, daß schon anaerob vorfermentiertes Rohabwasser aus dem ersten Pufferbehälter in die überwiegend anaerobe (und nicht anoxische) Phase der SBR-Reaktoren geführt wird. Somit sind positive Selektionsbedingungen für die nicht fermentierfähigen Bio-P-Bakterien gegeben, die unter anaeroben Bedingungen niedermolekulare (und über wiegend nicht weiter fermentierbare) Fettsäuren aufneh men und speichern bei gleichzeitiger Phosphat-Rück lösung und negative Selektionsbedingungen für die oft zur Fadenbildung und somit Blähschlammbildung neigenden fermentierfähigen Bakterien. The big advantage of this procedure is in that already anaerobically pre-fermented raw sewage out the first buffer tank in the predominantly anaerobic (and not anoxic) phase of the SBR reactors out becomes. Thus, positive selection conditions for the non-fermentable Bio-P bacteria given under anaerobic conditions low molecular weight (and over predominantly non-fermentable) fatty acids and store with simultaneous phosphate back solution and negative selection conditions for the often for thread formation and thus prone to bloating Fermentable bacteria.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann damit eine weit höhere biologische Phosphat-Eliminationsrate er reicht werden kann als mit herkömmlichen Verfahren. Als direkte Folge davon ergibt sich ein geringerer Fällmit telbedarf (dieser kann gegebenenfalls sogar - abhängig von der Rohabwasserzusammensetzung - vollständig ent fallen), ein geringerer Überschußschlammanfall und als Folge davon ein höheres Schlammalter, das zu einer Re duktion des erforderlichen SBR-Reaktorvolumens genutzt werden kann.In the method according to the invention can thus a far higher biological phosphate elimination rate can be enough than with conventional methods. When direct consequence of this is a lower Fällmit telbedarf (this may possibly even - depending from raw sewage composition - completely ent fall), a lesser excess sludge attack and than Consequence of a higher mud age leading to a Re production of the required SBR reactor volume can be.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die Umwälzung im zweiten Pufferbehälter kurz vor dem Beginn der Befüllphase des letzten internen Zyklus angestellt. Diese Ausführungsform wird vorzugsweise dann angewandt, wenn keine getrennte Stabilisierung der Überschußschlämme geplant ist, der gesamte Primär schlamm somit der biologischen Behandlung in den SBR- Reaktoren zugeführt wird.According to a preferred embodiment of the invention the circulation in the second buffer tank becomes short the beginning of the filling phase of the last internal cycle hired. This embodiment is preferred then applied, if no separate stabilization of the Surplus sludge is planned, the entire primary sludge thus the biological treatment in the SBR Reactors is supplied.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird alles anfallende Trüb- und Filtratwasser mit einem oft sehr geringem BSB5/Nges-Verhältnis sehr effektiv mitbe handelt:According to a further preferred embodiment, all turbidity and filtrate produced is very effectively mitbe with an often very low BOD 5 / N ges ratio:
Je nach der Höhe der Nges-Fracht des Trüb-/Filtratwas sers wird dieses während der Befüllphase des ersten Zy klus oder kontinuierlich während der Belüftungsphase des ersten Zyklus dem SBR-Reaktor zugeführt (wenn die Nges-Fracht auch des Rohabwassers sehr hoch ist, sollte dieser Zugabemodus gewählt werden, um eine zu hohe Ni tritbildung zu unterbinden). So wird gewährleistet, daß die gesamte Nges-Fracht des Trüb-/Filtratwassers sowohl vollständig nitrifiziert als auch vollständig denitri fiziert werden kann. Ges depending on the amount of N -Fracht the turbid / Filtratwas sers is this fed to the SBR-reactor during the filling phase of the first Zy klus or continuously during the aeration phase of the first cycle (when the N tot -Fracht also of the raw wastewater is very high , this addition mode should be selected to prevent too high nitride formation). This ensures that the entire N tot -Fracht the turbid / filtrate water either completely nitrified as can be fied also completely denitri.
Sollte das Verhältnis der beiden Abwasserteilströme so sein, daß Teile von Teilstrom 1 (abgesehen vom Primär schlamm) nicht während der letzten internen Beschickung den SBR-Reaktoren zugeführt wird, kann das Trüb-/Fil tratwasser auch direkt in den Pufferbehälter geführt werden.If the ratio of the two wastewater streams should be such that parts of partial stream 1 (apart from the primary sludge) is not fed to the SBR reactors during the last internal feed, the cloudy / filtrated water can also be fed directly into the buffer tank.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Er findung sind beide Pufferbehälter über Überläufe mit einander verbunden. Mit entsprechenden Beschickungs- und Dekantierstrategien, die von den Zulaufganglinien beider Abwasserteilströme sowie der erforderlichen Men ge im Rahmen der letzten internen Beschickung determi niert werden, erfolgt der entsprechend erforderliche Über lauf von dem ersten Pufferbehälter in den zweiten oder umgekehrt automatisch.According to another preferred embodiment of the Er Both buffer tanks are overflows with connected to each other. With appropriate loading and Decantation strategies by the intake lines Both wastewater streams and the required Men ge in the context of the last internal feed determi be done, the corresponding required Overflow from the first buffer tank in the second or vice versa automatically.
Im folgenden wird die Erfindung anhand von Zeichnungen ausführlicher erläutert. Es zeigenIn the following the invention with reference to drawings explained in more detail. Show it
Fig. 1 das Schema einer Abwasserreinigungsanlage zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens als Lageplanausschnitt, und Fig. 1 shows the scheme of a wastewater treatment plant for performing the method according to the invention as a layout plan section, and
Fig. 2 eine schematische Darstellung eines erfin dungsgemäßen Gesamtzyklusverlaufes. Fig. 2 is a schematic representation of an inventions to the invention Gesamtzyklusverlaufes.
In Fig. 1 ist eine erfindungsgemäße Abwasserreinigungs anlage zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfah rens zur Abwasserreinigung dargestellt. Es handelt sich um eine Anlage mit zwei Pufferbehältern und 3 SBR- Reaktoren. Die Art und Weise der mechanischen Vorbe handlung und ggf. der Schlammbehandlung ist nicht Ge genstand der Erfindung und deshalb hier auch nicht dar gestellt. In Fig. 1, a wastewater treatment plant according to the invention for carrying out the procedural inventive method for wastewater treatment is shown. It is a plant with two buffer tanks and 3 SBR reactors. The nature of the mechanical treatment and, where appropriate, the treatment of the sludge is not the subject of the invention and therefore not represented here either.
Ein erster Abwasserteilstrom 1a strömt über eine Zu laufmengenmessung 2a zum Pufferbehälter 3a (Pufferbe hälter 1 in Fig. 2), der zweite Abwasserteilstrom 1b über die Zulaufmengenmessung 2b zum Pufferbehälter 3b. Der erste Pufferbehälter 3b ist mit einem Umwälzrührer 4a versehen, der zweite Pufferbehälter 3b (Pufferbehäl ter 2 in Fig. 2) mit einem Umwälzrührer 4b sowie einer optional zu betätigenden Primärschlammentnahmepumpe 5, die die sedimentierbaren Anteile aus Pufferbehälter 3a in Pufferbehälter 3b fördert. Weiter sind der gemeinsa me Überlauf 6 sowie die Bypass-Leitungen 7a und 7b dar gestellt.A first wastewater partial stream 1 a flows through a flow measurement 2 a to the buffer tank 3 a (Pufferbe container 1 in Fig. 2), the second wastewater partial stream 1 b on the feed rate measurement 2 b to the buffer tank 3 b. The first buffer tank 3 b is provided with a circulating stirrer 4 a, the second buffer tank 3 b (Bufferbehäl ter 2 in Fig. 2) with a circulating 4 b and an optionally operable primary sludge sampling pump 5 , the sedimentable portions of buffer tank 3 a in buffer tank 3 b promotes. Furthermore, the common overflow 6 and the bypass lines 7 a and 7 b are provided.
Das Beschickungspumpwerk 10 ist mit den beiden Puffer behältern 3a, 3b über mit einem Elektroschieber 9a ver sehene erste Zuführleitungen für den erster Teilstrom 8a sowie über mit dem Elektroschieber 9b versehene zweite Zuführleitungen für den zweiten Teilstrom 8b verbunden.The feed pump 10 is connected to the two buffer tanks 3 a, 3 b via an electric slide 9 a ver provided first supply lines for the first partial flow 8 a and provided with the electric slide 9 b second supply lines for the second partial stream 8 b connected.
Die SBR-Reaktoren 12a, b und c werden über die Zuführ leitungen 11a, b und c aus dem Beschickungspumpwerk 10 beschickt. Die Belüftung 13a, b und c ist intermittie rend betreibbar. Die Umwälzeinrichtungen 14a, b und c der SBR-Reaktoren sind mindestens während der Sedimen tations- und Dekantierphasen abgestellt. Über die Klar wasserabzugsvorrichtungen 15a, b und c erfolgt der Klarwasserabzug.The SBR reactors 12 a, b and c are fed via the supply lines 11 a, b and c from the feed pump 10 . The ventilation 13 a, b and c is intermittie rend operable. The circulation means 14 a, b and c of the SBR reactors are at least during the sediment tations- and Dekantierphasen turned off. About the clear water extraction devices 15 a, b and c, the clear water discharge takes place.
In Fig. 2 ist für das obige Ausführungsbeispiel eine beispielhafte Gesamtzyklusstrategie entlang einer Zeit achse dargestellt. Die Gesamtzyklusdauer für die drei SBR-Reaktoren beträgt 8 h mit 2 internen Zyklen, sie kann jedoch auch je nach Rohabwasserzusammensetzung, Menge und Reinigungsziel kürzer oder länger sein und mehrere interne Zyklen beinhalten. Bei diesem Beispiel beträgt die Asynchronität 2 h 40 min, sie ist jedoch beliebig wählbar und im wesentlichen abhängig von der Abwassermenge, der Anzahl der SBR-Reaktoren, die Men gen- und Frachtproportionen der beiden Abwasserteil ströme sowie der Dauer der internen Zyklen und die zeitliche Überschneidung der internen Zyklen der SBR- Reaktoren.In Fig. 2, an exemplary overall cycle strategy along a time axis is shown for the above embodiment. The total cycle time for the three SBR reactors is 8 hours with 2 internal cycles, but it may also be shorter or longer, depending on the raw sewage composition, amount and purge target, and include multiple internal cycles. In this example, the asynchrony is 2 h 40 min, but it is arbitrary and essentially dependent on the amount of waste water, the number of SBR reactors, the men gen- and freight proportions of the two wastewater streams and the duration of the internal cycles and the temporal Intersection of internal cycles of SBR reactors.
Nach diesem Ausführungsbeispiel Fig. 2 erfolgt die Be reitstellung der aufkonzentrierten Abwasserfraktion (hier im wesentlichen der zweite Teilstrom mit den se dimentierbaren Anteilen aus dem ersten Teilstrom) durch Anstellen der Umwälzeinrichtung 4b im Pufferbehälter 3b kurz vor dem Befüllvorgang B des letzten internen Zy klus eines SBR-Reaktor. Die Pumpen des Beschickungs pumpwerkes 10 fördern dann die mit Primärschlamm ange reicherte Abwasserfraktion B in einen SBR-Reaktor. Wäh rend der nächsten ca. 1 h erfolgt dann unter anoxischen Bedingungen C die vollständige Denitrifikation. Während der nachfolgenden etwas über 1 h stattfindenden Belüf tungsphase erfolgt unter oxischen Bedingungen D die Veratmung des Rest-BSB sowie die Aufnahme des restli chen gelösten Phosphates und die vollständige Nitrifi kation des verhältnismäßig geringen Stickstoffanteiles.According to this embodiment Fig. 2, the loading position of the concentrated wastewater fraction (here essentially the second partial flow with the se sedimentable portions from the first partial flow) by hiring the circulation device 4 b in the buffer tank 3 b shortly before the filling process B of the last internal Zy klus an SBR reactor. The pumps of the feed pumping plant 10 then promote the enriched with primary sludge wastewater fraction B in an SBR reactor. During the next approx. 1 h, under complete anoxic conditions C, complete denitrification takes place. During the subsequent a little over 1 h Belüf processing phase takes place under oxic conditions D, the respiration of the residual BOD and the inclusion of the restli chen dissolved phosphate and the complete Nitrifi cation of relatively low nitrogen content.
Nach den sich anschließenden Sedimentations-, Dekan tier- und Überschußschlammabzugsphasen beginnt der er ste interne (und gleichzeitig neue Gesamt-) Zyklus da mit, daß die Beschickungspumpen eine gering belastete Überstandsfraktion A aus dem Pufferbehälter 3a in einen SBR-Reaktor fördern.After the subsequent sedimentation, dean animal and excess sludge withdrawal phases of he ste internal (and at the same time new overall) cycle because it starts with that the feed pumps promote a low-charged supernatant fraction A from the buffer tank 3 a in an SBR reactor.
Etwa 2 h vor Entnahme dieser Überstandsfraktion (aus schließlich oder überwiegend Abwasserteilstrom 1) wur de, wie Fig. 2 zeigt, die Umwälzeinrichtung im Puffer behälter 3a abgestellt. Dies wirkt sich auf die biolo gische P-Elimination in so fern sehr günstig aus, als daß die Überstandsfraktion dann zwar eine verhältnismä ßig geringe BSB5-Gesamtkonzentration aufweist, der leicht abbaubaren BSB5-Anteil jedoch verhältnismäßig hoch ist, da dieser Anteil während der Umwälzung in die Überstandsfraktion A ausgewaschen wurde. Während der nächsten ca. 1 h erfolgt dann unter ideellen, praktisch ausschließlich anaeroben Bedingungen E die Rücklösung des während der Aerob-Phasen biologisch aufgenommenen Phosphates.About 2 hours before removal of this supernatant fraction (finally or predominantly wastewater partial stream 1 ) WUR de, as Fig. 2 shows, the circulation device in the buffer tank 3 a turned off. This has a very favorable effect on the biological P elimination in so far as the supernatant fraction has a relatively low BOD 5 total concentration, but the readily biodegradable BOD 5 content is relatively high, since this proportion is during the Circulation was washed out in the supernatant fraction A. During the next approx. 1 h, then under ideal, virtually exclusively anaerobic conditions E, the re-dissolution of the phosphate absorbed biologically during the aerobic phases takes place.
Während der nachfolgend stattfindenden ca. 3 h andauern den Belüftungsphase erfolgt unter oxischen Bedingungen D die Veratmung des Rest-BSB sowie die biologische Auf nahme des mit dem Rohabwasser zugeführten und des in der vorangegangenen anaeroben Phase freigesetzten Phos phates und die vollständige Nitrifikation des verhält nismäßig hohen Stickstoffanteiles. Nach Beendigung der Belüftung erfolgt wiederum ein Befüllvorgang mit einer hoch angereicherten Abwasserfraktion B (siehe oben).During the following takes about 3 hours The ventilation phase takes place under oxic conditions D the respiration of the residual BOD and the biological up of the raw sewage and in the previous anaerobic phase liberated Phos phates and the complete nitrification of the behaves nismäßig high nitrogen content. After completion of the Ventilation is again a filling with a highly enriched wastewater fraction B (see above).
In regelmäßigen Abständen (gemäß Fig. 2 knapp 1 h nach dem Ausstellen von Rührwerk 4a) werden die sedimentier baren Anteile aus Pufferbehälter 3a in Pufferbehälter 3 b gefördert. Hier dienen sie ggf. einer weitergehenden BSB5-Frachterhöhung und/oder der Bereitstellung von Biomasse/Stickstoff zur "Vorbehandlung" der oft recht inerten BSB/CSB-Bestandteile im zweiten Teilstrom.At regular intervals (as shown in FIG. 2 just under 1 h after the issue of agitator 4 a), the sedimentation ble shares from buffer tank 3 a in buffer tank 3 b promoted. Here they possibly serve a further increase in BOD 5 and / or the provision of biomass / nitrogen for the "pretreatment" of the often quite inert BOD / COD components in the second partial stream.
Der Überlauf 6 kann dann beispielsweise dazu dienen, ein Teil der Überstandshydrolyseprodukte aus Pufferbe hälter 3b in 3a zurückzuführen.The overflow 6 can then serve, for example, to recycle a portion of the supernatant products from Pufferbe container 3 b in 3 a.
Abweichend von diesem Ausführungsbeispiel sind erfin dungsgemäß auch mehr als zwei interne Zyklen möglich; im Rahmen der biologischen P-Elimination über die Be schickung mit Überstand ist jedoch nur ein interner Zy klus sinnvoll, während im Rahmen der Denitrifikation über die Beschickung mit der Abwasserfraktion B durch aus mehrere aufeinanderfolgende interne Zyklen hilf reich/sinnvoll sein können, insbesondere wenn das BSB5/Nges-Verhältnis des ersten Teilstroms nicht sehr viel geringer ist als das des zweiten Teilstroms und/oder eine sehr weitgehende Denitrifikation gefor dert ist.Notwithstanding this embodiment, according to the invention, more than two internal cycles are possible; However, in the context of biological P elimination via the supernatant addition, only one internal cycle makes sense, while in the context of denitrification via the feed with the wastewater fraction B, it can be useful / useful for several consecutive internal cycles, in particular if the BOD 5 / N ges ratio of the first partial flow is not much lower than that of the second partial flow and / or a very extensive denitrification is gefor changed.
Weiter ist es erfindungsgemäß auch möglich (und je nach Abwasserzusammensetzung auch höchst sinnvoll) unter schiedlich lange interne Zyklen zu wählen oder über ei ne entsprechende online Steuerung entstehen zu lassen.Next, it is also possible according to the invention (and depending on Wastewater composition also highly useful) under to choose different internal cycles or via ei ne appropriate online control to arise.
An einem konkretem Beispiel wird im folgendem das er findungsgemäße Verfahren nach dem ersten Ausführungs beispiel hinsichtlich der Nges-Elimination dargestellt.In a concrete example, in the following he inventive method according to the first embodiment, for example, in terms of N ges -Elimination shown.
Als konkretes Beispiel wird eine für 40 000 Einwohner werte (=EW) ausgelegte SBR-Anlage mit simultaner aero ber Schlammstabilisierung (Schlammalter 25 d) mit fol genden Zulaufmengen und Frachten gewählt:As a concrete example, one for 40 000 inhabitants values (= EW) designed SBR system with simultaneous aero about sludge stabilization (mud age 25 d) with fol selected inflow quantities and loads:
Durchschn. Tagesabwassermenge: 6000 m3/d = 600 m3/h
Avg. Daily wastewater quantity: 6000 m 3 / d = 600 m 3 / h
Durchschn. Tagesabwassermenge: 1200 m3 Avg. Daily wastewater quantity: 1200 m 3
/d = 200 m3 / d = 200 m 3
/h
Rohabwasserfracht inklusive Primärschlamm
aus dem ersten Teilstrom:
/H
Raw sewage load including primary sludge from the first partial stream:
BSB5: 1500 kg/d
Nges: 40 kg/d.BOD 5 : 1500 kg / d
N tot : 40 kg / d.
Der erste Teilstrom ohne Primärschlamm wird im Rahmen der ersten internen Beschickungen den SBR-Reaktoren zu geführt. Aus den obigen Frachten wird ersichtlich, daß hierin ca. 90% der gesamten Stickstofffracht enthalten ist. Der hiervon zu Nitrat umgesetzte Anteil wird im Rahmen der letzten internen Beschickung mit dem zweiten Teilstrom inklusive Primärschlamm aus dem ersten Teil strom vollständig denitrifiziert. Der 10%ige Stick stoffanteil dieser letzten internen Beschickung wird aufgrund des sehr hohen BSB5/Nges-Verhältnisses von 37,5 zu einem großen Anteil in die Biomasse eingebaut.The first partial stream without primary sludge is fed to the SBR reactors as part of the first internal feeds. It can be seen from the above loads that this contains about 90% of the total nitrogen load. The proportion converted to nitrate is completely denitrified in the last internal feed with the second partial stream including primary sludge from the first part stream. The 10% nitrogen content of this last internal feed is incorporated to a large extent in the biomass due to the very high BOD 5 / N ges ratio of 37.5.
Bei einem Gesamtvolumenaustauschverhältnis von 25%, wovon die letzte interne Beschickung wiederum nur ca. 17% ausmacht, kann somit am Gesamtzyklusende im Durch schnitt maximal eine NO3-Nges-Konzentration von 1,4 mg/l vorliegen (wobei davon ausgegangen wurde, daß die ge samte N-Fracht aus dem zweiten Teilstrom inklusive Pri märschlamm aus dem ersten Teilstrom nitrifiziert wur de).With a total volume exchange ratio of 25%, of which the last internal charge again only makes up about 17%, the maximum average NO 3 -N ges concentration at the end of the cycle can therefore be 1.4 mg / l (assuming that the total N cargo from the second partial stream, including primary sludge, was nitrified from the first partial stream.
Claims (9)
zwei sich hinsichtlich ihrer C/N-Charakteristik un terscheidende Abwasserteilströme (1a, 1b) in je weils einen Pufferbehälter (3a, 3b) gefördert wer den, von wo aus sie in mindestens einen SBR-Reaktor (13a-13c) mit mindestens zwei verschiedenen in ternen Zyklen gefördert werden,
während der Befüllphase wenigstens des ersten in ternen Zyklus überwiegend der Abwasserteilstrom (8a) mit dem geringeren C/N-Verhältnis aus dem Pufferbehälter (3a) in die SBR-Reaktoren (13a-13c) gefördert wird,
wenigstens während der letzten Befüllphase eines Gesamtzyklus überwiegend der Abwasserteilstrom (8b) mit dem höheren C/N-Verhältnis aus dem Pufferbe hälter (3b) in die SBR-Reaktoren (13a-13c) geför dert wird, und
die Menge des zu denitrifizierenden Nitrats nach dem ersten bzw. vorletzten Zyklus direkt oder indi rekt ermittelt und darauf basierend die Menge und/oder Art des zweiten Abwasserteilstroms (8b) für den letzten internen Zyklus bestimmt wird. 1. A process for discontinuous Abwasser reinini tion with different internal cycles, in which
two in terms of their C / N characteristic un distinctive wastewater streams ( 1 a, 1 b) in each Weil a buffer tank ( 3 a, 3 b) promoted who, from where they in at least one SBR reactor ( 13 a- 13 c) are conveyed with at least two different in-cycles,
during the filling phase of at least the first in the internal cycle predominantly the wastewater partial stream ( 8 a) with the lower C / N ratio from the buffer tank ( 3 a) is conveyed into the SBR reactors ( 13 a- 13 c),
at least during the last filling phase of an overall cycle predominantly the wastewater partial stream ( 8 b) with the higher C / N ratio from the buffer container ( 3 b) into the SBR reactors ( 13 a- 13 c) is conveyed, and
the amount of the nitrate to be denitrified is determined directly or indirectly after the first or penultimate cycle and, based thereon, the amount and / or type of the second wastewater substream ( 8 b) for the last internal cycle is determined.
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|---|---|---|---|
| DE19802957A DE19802957C1 (en) | 1998-01-27 | 1998-01-27 | Water de-nitrification process has two single batch reactors |
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|---|---|
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| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE19802957C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102005007408A1 (en) * | 2005-02-18 | 2006-08-24 | Holm, Niels Christian, Dr. | Process for improving denitrification and bio-P elimination in the SBR process |
| DE102005048146A1 (en) * | 2005-10-07 | 2007-04-12 | Holm, Niels Christian, Dr. | Discontinuous waste water purification using differentiated internal cycle strategies-sequencing batch reactor, comprises supplying waste water from buffer tank to the sequencing batch reactor with two internal cycles |
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| DE19640762C1 (en) * | 1996-10-02 | 1997-12-18 | Koester Bau Umwelttechnik Gmbh | Treatment of waste water using differentiated internal cycle strategies |
-
1998
- 1998-01-27 DE DE19802957A patent/DE19802957C1/en not_active Expired - Fee Related
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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| D1 | Grant (no unexamined application published) patent law 81 | ||
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