DE2317968A1

DE2317968A1 - Verfahren zum behandeln von abwasser

Info

Publication number: DE2317968A1
Application number: DE2317968A
Authority: DE
Inventors: George Edward Wilson
Original assignee: Houdaille Industries Inc
Current assignee: Houdaille Industries Inc
Priority date: 1972-04-10
Filing date: 1973-04-10
Publication date: 1973-10-31
Also published as: JPS4916251A; US3763039A; CA980924A

Description

PATEXTAKWAIiT , 8ΟΟΟ MÜNCHEN 90 J»IFL.-IK6. W.GRAF AtERPRlDBTKASSE Ϊ4/Ϊ. AUF«.

TElEFOS 444S8S

A - 310

BESCHREIBUNG zu der Patentanmeldung

Houdaille Industries, Inc

One M & T Plaza Buffalo, Hew York 14203

betreffend
Verfahren zum Behandeln von Abwasser

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf die Behandlung von Abfallstoffen und insbesondere auf die Behandlung von Abwassern. *

Es ist bekannt, daß Schwierigkeiten bei einer Beseitigung oder Behandlung von Abfallstoffen in stärkerem Maße auftreten, seit die Bevölkerung zunimmt. Als Folge von unzureichenden und mangelhaften Verfahren bei der Beseitigung und Behandlung von Abfallstoffen haben die Umwelt selbst und die das Leben erhaltenden Elemente zu leiden.

Von all den Schwierigkeiten, die auf dem Gebiet der Abfallbehandlung bestehen, ist vielleicht keines größer als das der Behandlung von Abwasser. V/egen der wachsenden Bevölkerung nimmt der Mangel an einer entsprechenden Abwasserbehandlungsfähigkeit bei einer Verunreinigung der Wasserwege ein solches Ausmaß an, daß die Viasserwege diese Verunreinigungen nicht mehr in befriedigender Weise assimilieren können.

Als Ergebnis der ökologischen Beeinträchtigung bezüglich einer unbefriedigenden Abwasserbehandlung soll die Gesellschaft bei großen und gesetzgebenden"Körperschaften sich auf die Notwendigkeit vorbereiten, zufriedenstellende Richtlinien für das Ablaufwasser aufzustellen. An und für sich wird natürlich das Aufstellen von Richtlinien in einfacher Weise

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erreicht. Darüber hinaus ist der-gegenwärtige Stand der Abwasserbehandlungstechnologie in der Lage, derartige Richtlinien zu treffen.

Die größere Schwierigkeit besteht natürlich in der Finanzierung der erforderlichen Anlagen, um solche Richtlinien für das Ablaufwasser zu erreichen. Zum Beispiel betragen die laufenden Kosten, die bei der Erstellung der grundsätzlichsten Abwasserbehandlungsverfahren, also der ersten Behandlung entstehen, die sich nur mit der Abtrennung von abscheidbaren Peststoffen aus dem Abwasser durch Schwerkraft befaßt, etwa 50 Dollar je Kopf der Bevölkerung. Eine zweite Behandlung, die mindestens erforderlich ist, um die meisten bestehenden Richtlinien für das Ablaufwasser zu erreichen, umfaßt einen Aufwand von annähernd 100 Dollar je Kopf der Bevölkerung.

Die vorstehend genannten Zahlen stellen die Selbstkosten dar. Die Betriebskosten nähern sich im allgemeinen den amortisierten Selbstkosten. Als Folge dieser Kosten finden die meisten Stadtverwaltungen, daß es sehr schwierig oder gar unmöglich ist, die erforderlichen Programme zur Erreichung von zufriedenstellenden Richtlinien für das Ablaufwasser durchzuführen, obwohl der Wunsch nach solchen Richtlinien sehr wohl erkannt wird.

Die vorstehend angegebenen Selbstkostenbetrage stellen Kosten dar, die beim Bau von zusätzlichen Abwasserbehandlungsar.lagen der gegenwärtig in Gebrauch befindlichen Typen oder in der Vergrößerung von bestehenden Anlagen entstehen. xLJrn Selbstkosten, die bei der Errichtung von neuen Anlagen oder bei der Vergrößerung von bestehenden Anlagen auftreten, zu vermeiden, sind Anstrengungen gemacht worden, die Wirksamkeit der Behandlung bei bestehenden Anlagen zu erhöhen, ohne wesentliche weitere Selbstkosten oder eine Kapitalerhöhung zu verursachen.

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Ein Beispiel der bekannten Anstrengungen besteht im Zusatz von Chemikalien zum Abwasser an verschiedenen Stellen des Behandlungsverfahrens, so daß die erforderliche Behandlung oder das Verfahren per se reduziert werden können. Obwohl diese Maßnahme zur Steigerung der V'irksamkeit des Gesamtsystems dient, entstehen auch zusätzliche Betriebskosten. Erstens tiiüssen die Chemikalien selbst laufend besorgt werden. Zweitens verursacht die Beseitigung der Endprodukte, die sich bei der Verwendung von chemischen Zusätzen ergeben, zusätzliche Kosten.

Es muß darauf hingewiesen werden, daß bei weitem die Mehrheit der sekundären Abwasserbehandlungsanlagen, die gegenwärtig in Gebrauch sind, von der Art sind, die als Belebtschlammsysterne bekannt sind. Im allgemeinen bestehen derartige Systeme aus einem ersten Klärbehälter, in den das rohe Abwasser eingespeist wird, und in dem die durch Schwerkraft absetzbaren Feststoffe vom Abwasser getrennt werden*

Das Überstehende wird aus dem ersten Klärbehälter abgezogen und mit Belebtschlamm vermischt und dann in einen Belüftungsbehälter eingebracht, in den Luft oder ein anderes Sauerstoff enthaltendes Gas eingeleitet wird. Ein wesentlicher Teil der biologisch abbaubaren organischen Substanz in dem Überstehenden wird in Kohlendioxyd, Wasser und zusätzlichen Belebtschlamm überführt. Außerdem werden von der Belebtschlammgrundmasse kolloidal suspendierte Peststoffe in dem Überstehenden abgefangen.

Das erhaltene 'Flüssigkeitsgemisch wird aus dem Belüftungsbehälter abgezogen und in ein Endklärgefäß überführt, in dem der durch Schwerkraft absetzbare Belebtschlamm von dem behandelten Abwasser abgetrennt wird.

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Ein Teil des abgetrennten Belebtschlammes wird in den Kreislauf zurückgeführt und mit dem Überstehenden aus derr. ersten Klärgefäß vermischt, während der Rückstand mit dem ersten Schlamm beseitigt wird, der aus dem ersten Klärgefäß abgezogen wird.

Der Zweck der vorstehend genannten chemischen Zusätze besteht in einer Erhöhung des Grades und der Geschwindigkeit der Abtrennung von durch Schwerkraft absitzbaren Feststoffen in den Klärgefäßen. Unter den bisher verwendeten Chemikalien sind organische Polyelektrolyte und anorganische hydrolisierende metallhaltige KoagulieringsmitteL Wie nachstehend noch näher erläutert wird, sind Versuche gemacht worden, Abv,⁷asserbelebt~ schlatnm als Ausflockungsmittel zu verwenden, um das Abtren-■nungsausmaß von kolloidal suspendierten Feststoffen in dem ersten Klärgefäß zu-erhöhen.

Keines der vorstehend genannten Verfahren zur Erhöhung der Wirksamkeit von bestehenden Abwasserbehandlungssystemeri arbeitet voll befriedigend. VJie schon vorher ausgeführt worden ist, verursachen chemische Zusätze wei.tere Kosten, und ein Rückführen von Belebtschlamm erzeugt keine bemerkenswerte Erhöhung der Wirksamkeit im Gesamtsystem.

Nach vorliegender Erfindung kann eine bestehende Belebtschlammanlage in eine Anlage mit- einer erhöhten Kapazität überführt werden, die im v/esentlichen gleich derjenigen ist, die durch Zugabe von Chemikalien in Belebtschlarrimanlagen erreicht worden wäre, ohne jedoch irgendwelche zusätzliche Betriebskosten und mit den chemischen Zusätzen verbundene Beseitigungssehv.'ierigkeiten zu verursachen.

Dank vorliegender Erfindung kann die Leistungsfähigkeit einer Abwasserbehandlungsanlage/ die gegenwärtig aufgrund eines der verschiedenen üblichen Belebtschlammverfahren betrieben

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wird, wesentlich unter solchen Kosten erhöht werden, die beträchtlich niedriger als diejenigen sind, die zur Vergrößerung der Anlage erforderlich wären, um die gleiche Erhöhung bei der Leistungsfähigkeit zu erreichen. Die vorliegende Erfindung kann daher zahlreiche Stadtverwaltungen in die Lage versetzen, die dies wegen der entstehenden untragbaren Kosten nicht zu tun vermochten, die Leistungsfähigkeit ihrer bestehenden Abwasserbehandlungssysteme zu erhöhen und dadurch Ablaufwasserrichtlinien zu erreichen, von denen erkannt wurde, daß sie wesentlich zur Aufrechterhaltung einer zufriedenstellenden Ökologie sind.

Die vorliegende Erfindung umfaßt daher das Einbringen eines hochpolymeren Ausflockungsmittel in ein Rohabwasser zum Zwecke einer Erhöhung des Entfernen^ von kolloidal suspendierten Feststoffen in einem ersten Klärgefäß einer Abwasserbehandlungsanlage. Das Ausflockungsmittel besteht aus mindestens zehn Gewichtsprozent einer biologisch erzeugten polymeren Verbindung, trocken berechnet, die in situ von Mikroorganismen erzeugt werden kann, die sich gewöhnlich in einem Belebtschlamm befinden. Durch dieses Ausflockungsmittel werden kolloidal suspendierte Peststoffe in der primären Klärstufe in einem Ausmaß und in einer Geschwindigkeit entfernS, die mit derjenigen vergleichbar ist, die bei Verwendung von laufend zugeführten chemischen Zusätzen erreicht wird. Durch das erfindungsgemäße Verfahren werden jedoch die mit dem Kauf und dem Beseitigen derartiger Zusätze entstandenen Kosten ausgeschaltet.

Die vorliegende Erfindung kann zur wesentlichen Erhöhung der Leistungsfähigkeit einer bestehenden Abwasserbehandlungsanlage angewendet werden, die mit einem Belebtschlammverfahren arbeitet. Dabei wird nur ein Bruchteil der Selbstkosten teurer, die andererseits erforderlich werden würden, um die Leistungs-

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fähigkeit der Anlage in demselben Ausmaß zu erhöhen, bloß durch- Steigerung des Ausmaßes des Belebtschlammverfahrens im gleichen Umfange. Dies wird ohne eine bemerkenswerte Er-■ höhung bei den Betriebskosten erreicht.

Weiterhin können die Merkmale der* Erfindung vorteilhaft zur Herabsetzung sowohl der Selbstkosten als auch der Betriebskosten neuer Abwasserbehandlungsanlagen angewendet werden, die Ablaufwasser erzeugen können,, das mit den augenblicklichen sekundären Behandlungsrichtlinien in Übereinstimmung steht.

Bei den die Merkmale vorliegender Erfindung anwendenden Abwasserbehandlungsanlagen kann im wesentlichen die gleiche physikalische Anlage eingesetzt werden, wie bei jenen, die in den bekannten 3elebtschlamrr,prozessen angewendet werden. Demzufolge kann eine bestehende Belebtschlammanlage in einfacher Weise an das verbesserte System vorliegender Erfindung angepaßt werden. Es ist vorstellbar, daß im wesentlichen jede städtische Abwasserbehandlungsanlage, die mit einem Belebtschlar.mverfahren arbeitet, zur Anpassung an die Bedingungen vorliegender Er*fingung umgewandelt werden kann, wodurch im wesentlichen eine Erhöhung der Leistungsfähigkeit der Anlage ohne irgendwelche wesentliche Selbstkostenverbindlichkeiten und ohne irgendeine Erhöhung bezüglich der Betriebskosten eintritt.

Gemäß vorliegender Erfindung wird im wesentlichen die Leistungsfähigkeit von bestehenden Abwasserbehandlungsanlagen erhöht, die Ablaufwasser erzeugen, das mit den sekundären Behandlungsrichtlinien in Übereinstimmung steht, ohne die Selbstkosten zu erhöhen, was üblicherweise mit einem Erhöhen einer solchen Leistungsfähigkeit verbunden ist.

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Außerdem werden gemäß der Erfindung die Betriebskosten solcher Abwasserbehandlungsanlagen vresentlich herabgesetzt, berechnet je Kopf der Bevölkerung.

Ferner v/erden gemäß vorliegender Erfindung diejenigen Kosten herabgesetzt, die mit dem Erbauen neuer Abwasserbehandlungsanlagen in Zusammenhang stehen, die Ablaufwasser erzeugen, das mit den sekundären Behandlungsrichtlinien in Einklang stehen kann.

Gemäß der Erfindung werden außerdem innerhalb des Abwasserbehandlungssystems biologisch erzeugte polymere Verbindungen zur Verwendungs als Ausflockungsmittel beim Entfernen von kolloidal suspendierten Peststoffen in der ersten Klärstufe erzeugt, wodurch das biochemische Sauerstoffbedürfnis bei dei" ersten Klärstufe auf annähernd die gleiche Höhe herabgesetzt wird, wie es sich aus der Verwendung von chemischen Zusätzen ableiten würde.

Darüber hinaus werden nach der Erfindung gewöhnlich irr, Belebtschlamm aufgefundene Mikroorganismen solchen Bedingungen unterworfen, unter denen jene Mikroorganismen, die als Ausflockungsmittel geeignete polymere Verbindungen erzeugen, von den keine poly meren Verbindungen erzeugenden Mikroorganismen abgetrennt werden, so daß die Erzeugung von polymeren Verbindungen gesteigert wird.

Ein v/eiterer Vorteil bei vorliegender Erfindung besteht darin, daß aus einem Teil des löslichen biochemischen Sauerstoffbedürfnisses in dem rohen Abwasser durch Vermittlung der Mikroorganismen, die in diesen löslichen biochemischen Sauerstoffbedürfnis wachsen können, ein hochpolymeres Ausflockungsmittel erzeugt wird, das zu einem verhältnismäßig hohen Prozentsatz, bezogen auf das Trockengewicht, aus den biologisch er-

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zeugten polymeren Verbindungen besteht.

Ein Zweck vorliegender Erfindung besteht in der Erzeugung von polymeren Verbindungen, die aus den nachstehend aufgeführten monomeren Verbindungen wie Glucose, Rharr.nose, Galactose, Xylose, Mannose, Maltose, Lactose, Glucosamin, Galactosamin, ß-Hydroxy-buttersäure oder deren Gemischen bestehen.

Ein weiterer Zweck vorliegender Erfindung besteht in der Steigerung der Erzeugung von polymeren Verbindungen aus Mikroorganismen, die derartige Verbindungen durch abwechselndes Unterwerfen der Mikroorganismen einem Medium mit einem hohen und einem Medium mit einem niedrigen Gehalt an Nähr-r stoffen erzeugen können.

Ein weiterer Zweck vorliegender Erfindung besteht in der Schaffung eines physikalischen Ausleseverfahrens zur Abtrennung von Mikroorganismen, die zur Erzeugung von polymeren Verbindungen befähigt sind, zusammen mit diesen polymeren Verbindungen von solchen Mikroorganismen, die zur Erzeugung derartiger Verbindungen nicht in der Lage sind.

Zahlreiche andere Merkmale, Vorteile und zusätzliche Aufgaben vorliegender Erfindung sind aus der nachstehenden ausführlichen Beschreibung und der anliegenden Zeichnung ersichtlich, in der eine beispielhafte Ausführungsform der Erfindung zu Anschauungszviecken in Form eines Diagramms dargestellt ist.

In der Zeichnung bedeuten:

Fig. 1 bis 5 schematische Darstellungen von verschiedenen Belebtschlammverfahren, die gegenwärtig bei der Behandlung von Abwässern angewendet werden;

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Fig. 6 eine Tabelle, die die aufgezeigten Parameter bezüglich sowohl der in den Fig. 1 bis 5 gezeigten Belebtschlammverfahren als auch des verbesserten Verfahrens nach der Erfindung zeigen;

Fig. 7 ein Kästchen-Fließdiagratrm eines verbesserten Abwasserbehandlungssystetris gemäß den Merkmalen vorliegender Erfindung:

Fig. 8 ein schematisches Fließdiagramm des üblichen Belebtschlammverfahrens gernäß Fig. 1] und

Fig. 9 ein schematisches Diagramm, das die in Fig. 8 gezeigte und gemäß vorliegender Erfindung modifizierte Abwasserbehandlungsanlage veranschaulicht.

In den Fig. 1 bis 5 sind in Diagrammen verschiedene Verfahren oder Systeme veranschaulicht, die gegenwärtig bei der Behandlung von Abwasser verwendet werden. In Fig. 1 v;ird das rohe Abv;asser unmittelbar in ein erstes Klärgefäß eingebracht, in dem die durch Schwerkraft absitzbarenFeststoffe von dem Abwasser abgetrennt werden. Dadurch wird natürlich ein Teil des biochemischen Sauerstoffbedürfnisses entfernt. Das Überstehende wird aus dem ersten Klärgefäß abgezogen und in einen Belüftungsbehälter überführt, in dem zusammen mit den kolloidal suspendierten Feststoffen ein zusätzliches biochemisches Sauerstoffbedürfnis entfernt wird.

Das zusätzliche biochemische Sauerstoffbedürfnis und die kolloidal suspendierten Feststoffe werden in dem Belüftungs- · behälter durch die Wirkung entfernt, was man gewöhnlich als Belebtschlamm bezeichnet. Belebtschlamm ist ein Gemisch von inerten organischen Verbindungen, Mikroorganismen., und Ausflockungsmittel^ In dem Belüftungsbehälter v/ird dieses Gemisch allgemein als suspendierte Feststoffe enthaltendes

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Flüssigkeitsgemisch bezeichnet und auf Basis seines Trockengewichtes, gemessen.

•Das Gemisch von Abwasser und des suspendierte Peststoffe enthaltenden Plüssigkeitsgemischs wird aus dem Belüftungsbehälter abgezogen und in ein Endklärgefäß überführt, in dem der durch Schwerkraft absitzbare Belebtschlamm vom belüfteten Abwasser abgetrennt wird. Danach wird das Überstehende aus dem Enklärgefäß als Endablaufwasser abgezogen. Der abgetrennte Belebtschlamm wird irn Kreislauf geführt, dabei wird ein Teil in den Belüftungsbehälter zurückgeführt und der Rest in ein rohes Abwasser vor dem ersten Klärgefäß oder im Gegenstrorn im ersten Klärgefäß eingeführt.

Die durch Schwerkraft absetzbaren Feststoffe, die von dem Abwasser im ersten Klärgefäß abgetrennt werden, werden abgezogen und in üblicher V/eise beseitigt.

Ein anderes gewöhnlich angewendetes Abwasserbehandlungssysterr; ist in Pig. 2 veranschaulicht, bei dem das rohe Abwasser unmittelbar in einen Belüftungsbehälter eingespeist wird, wo es durch den Belebtschlamm zürn Entfernen des biochemischen Sauerstoffbedürfnisses und der kolloidal suspendierten Feststoffe angeregt wird. Keine der durch Schwerkra.ft absetzbaren Feststoffe werden vom Abwasser entweder vorher oder irr. Belüftungsbehälter abgetrennt. An Stelle davon wird das gesamte Flüssigkeitsgemisch in ein Endklärgefäß überführt, in dem das durch Schwerkraft absitzbare, suspendierte Feststoffe enthaltende Flüssigkeitsgemisch von dem belüfteten Abwasser abgetrennt wird. Das Überstehende wird aus dem Endklärgefäß zu einer dritten Filteranlage zur endgültigen Aufbereitung überführt und davon in das schließliche Ablaufwasser eingeleitet. Der Belebtschlamm, der in der Endklärstufe abgetrennt wird, wird wiederum irr; Kreislauf geführt und im Gegenstrom in den Belüftungs'oehälter eingespeist.

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Bei dem in Fig. 3 beschriebenen Verfahren wird das rohe Abwasser unmittelbar in das erste Klärgefäß eingeleitet, aus dem das Überstehende in eine Kontaktzone überführt wird, in der das biochemische Sauerstoffbedürfnis und die kolloidal suspendierten Feststoffe aus dem Abwasser entfernt vjerden. Das Flüssigkeitsgerrisch wird dann in das Endklärgefäß überführt, .um den Belebtschlamm, durch die Einwirkung der Schwerkraft absitzen zu lassen. Dann wird das Überstehende in Form des endgültigen Ablaufwassers abgezogen.

Der abgesetzte Belebtschlamm wird aus dem ßndklärgefäß abgezogen und in eine Viiederbelüf tungszone eingeführt. Darin wird der Belebtschlamm einer zusätzlichen Belüftung unterworfen, um das restliche biochemische Sauerstoffbedürfnis zu entfernen und die Abscheidungseigenschaften des Belebtschlammes zu verbessern. Aus der V/iederbelüf tungszone wird der Belebtschlamm im Gegenstrom in das erste Klärgefäß eingeleitet, um es mit neuem Abwasser zu vermischen. Der Abfallschlamm wird aus dem ersten Klärgefäß abgezogen und gegebenenfalls beseitigt.

Das in Fig. 4 beschriebene Verfahren ist ähnlich demjenigen gemäß Fig. 1 mit der Ausnahme, daß das aus dem ersten Klärgefäß abgezogene überstehende an mehreren -Stellen des Belüftungsbehälters eingespeist wird, um eine gleichmäßigere Beschickung des Belüftungsbehälters zu erreichen. Das in Fig. 5 dargestellte Verfahren ist ebenfalls ähnlich demjenigen von Fig. 4 mit der Ausnahme, daß das aus dem ersten Klärgefäß stammende überstehende in den Belüftungsbehälter nicht an mehreren bestimmten Punkten, sondern im wesentlichen gleichmäßig über die gesamte Länge des Belüftungsbehälters verteilt eingeleitet wird.

Wie ersichtlich ist, verwenden alle die in den Fig. 1 bis dargestellten bekannten Abwasserbehandlungssysteme Belebtschlamm zur Behandlung und Reinigung des Abwassers. Es scheint

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daher am Anfang angebracht, den Belebtschlamm und dessen Rolle bei der Reinigung von Abwasser zu besprechen.

Haushaltabwasser besteht im allgemeinen aus Wasser mit einem Gehalt von mehreren Arten Feststoffe. Einige dieser Peststoffe sind im Wasser gelöst und können nicht durch eine Scnv.-erkraftabtrennung entfernt werden. Andere Peststoffe liegen irr. kolloidal suspendierten Zustand vor. Diese können nicht ohne weiteres durch eine Schvrerkraftabtrennung entfernt wercen. Weiterhin sind andere Peststoffe absitzbar, die dann leicht durch Schwerkraftabscheidung abgetrennt werden können.

Die irn .rohen Abwasser enthaltenen Feststoffe enthalten biologisch abbaubare Verbindungen. Dies bedeutet, daß die Feststoffe biochemisch in Kohlendioxyd, Viasser und Zellprotoplasma überführt werden können. Das Sauerstoffäquivalenz der biologisch abbaubaren Verbindungen wird ausgedrückt als "biochemisches Sauerstoffbedürfnis" (BOB) derartiger biochemisch abbaubarer Verbindungen. Eine bedeutende Punktion eines mit Belebtschlamm arbeitenden Abwasεerbehandlungssysterns besteht darin, in einem möglichst großen Ausmaß aus derr. Abwasser das BOB zu entfernen, wie dies dem Fachmann geläufig ist.

Bei den meisten Belebtschlammverfahren v/ird das rohe Abv;asser zuerst in ein Klärgefäß geleitet, um die absetzbaren Peststoffe in die Lage zu versetzen, daß sie von dem verbleibenden Anteil des Abwassers abgetrennt werden können. Diese ausgeschiedenen Feststoffe (erster Schlamm) werden dann lediglich aus dem"Klärgefäß für eine anschließende Beseitigung abgezogen. Etwa hO% der suspendierten Peststoffe und etwa j50$ des BOB werden in dem ersten Klärgefäß aus derr. Abwasser entfernt.

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Das aus dem ersten Klärgefäß abgezogene Überstehende enthält noch einen verhältnismäßig hohen Prozentsatz von kolloidal suspendierten Peststoffen zusammen mit im wesentlichen den gesamten gelösten Peststoffen.

Demzufolge sind etwa fQ% des gesamten 3OB des Abwassers im Überstehenden enthalten, das aus dem ersten Klärgefäß abgezogen und in den 3elüftungsbehälter geleitet wird. Die Aufgabe des Belebtschlammes im Belüftungsbehälter besteht (a) im Abfangen der kolloidal suspendierten Peststoffe, damit sie durch die Einv;irkung von Schwerkraft abgetrennt werden können, und (b) im Assimilieren der löslichen, biochemisch abbaubaren Feststoffe, um sie in Kohlendioxyd, V/asser und Zellprotoplasma zu überführen. Etwa ^>0% der suspendierten Peststoffe und 50£ des im ursprünglichen rohen Abwasser enthaltenen BOB wird aus dem Abwasser aufgrund der Wirkung des Belebtschlammes und der anschließenden auf der Wirkung der Schwerkraft beruhenden Abtrennung des Belebtschlammes in dem Endklä'rgefäß entfernt.

Das anschließend aus dem Endklärgefäß entfernte Überstehende wird allgemein als Endablaufwasser bezeichnet. Der durch Schwerkraft abgetrennte Belebtschlamm wird aus dem Endklärgefäß abgezogen und teilweise wieder in den Belüftungsbehälter eingebracht, um erneut zur Reinigung eingesetzt werden zu können. Der Rest wird in üblicher Weise beseitigt.

Bei einigen bekannten Verfahren, wie dies zum Beispiel in den Fig. 1 bis 5 angegeben worden ist, kann der Abfallbelebtschlamm in den Strom des roiien Abwassers im Gegenstrom im ersten Klärgefäß eingeführt werden, so daß er mit den durch Schwerkraft absitzbaren Peststoffen absitzen kann. Von Zeit zu Zeit findet eine Untersuchung statt, ob das-im-Kreis-FUhren ($eß Abfallbelebtschlammes und dessen Entfernen mit den durch Schwerkraft abseheidbaren Peststoffen die Fähigkeit

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einer Entwässerung des Gemisches -für ein anschließendes leichteres Beseitigen steigert.

Belebtschlamm per se ist ein ziemlich wohl definierter Ausdruck auf dem Gebiet der Abwasserbehandlung und soll allgemein zum Ausdruck bringen, daß er aus etwa 905» inerten organischen Bruchstücken besteht, wobei der Rest biologisch aktives Material umfaßt. Es ist sehr wohl bekannt, daß dieses biologisch aktive Material eine Vielzahl von Mikroorganismen, einschließt. Die Art der Mikroorganismen in einem Belebtschlammverfahren und deren Menge darin ändert sich wahrscheinlich beinahe kontinuierlich aufgrund von Veränderungen bei einer Vielzahl von Bedingungen, die auf die Mikroorganismen und ihre zahlreichen Wechselwirkungen einwirken. Diese Bedingungen schließen die Zusammensetzung und die Konzentration des Materials in dem rohen Abwasser, die umgebende Temperatur, die hydr-auliche Verweilzeit, die Schlarnmabsitzelgenschaften, die Konzentration des gelösten Sauerstoffs, die Flockengröße des Schlamms, die Dauer der Anaerobiose und dergleichen ein.

Es dürfte schwierig sein, im Hinblick auf die bekannten Belebtschlammverfahren zu irgendeinem bestimmten Zeitpunkt jer.e Mikroorganismen, die im Belebtschlamm vorliegen können, und den Grad einer Dominanz einer gegebenen Specieß vorauszusagen. Es reicht jedoch die Aussage aus, daß bei einem besonders bezeichnenden Belebtschlammsystem, das innerhalb einer bestimmten Leistungsfähigkeit betrieben wird, die Natur der Mikroorganismen ausreichend ist, ein Entfernen des 303 und die erforderliche. "Ausflockungsbedingung zu schaffen, uni das Abwasser in einem ausreichenden Maß zu reinigen. Es ist j'edoch bekannt, daß unter den zahlreichen Mikroorganismen, die von Zeit zu Zeit in einem Belebtschlamm vorhanden sein können,

die Species Zoogloea, Escherichia, Pseudomcnas und Comamonas gehören, doch können auch zahlreiche andere Arten und Species von Mikroorganismen vorliegen.

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Es ist jedoch festgestellt worden, daß die allen in den Belebtschlammverfahren vorhandenen Mikroorganismen gemeinsamen kritischen Eigenschaften (a) die Fähigkeit, BOB zu assimilieren, und (b) die Fähigkeit auszuflocken, um die kolloidal suspendierten Feststoffe in der Endklärstufe zu entfernen, sind.

Es ist seit langem bekannt, daß es zahlreiche bemerkenswerte Faktoren gibt, die beim Anlegen und Betreiben eines Belebtschi amnjijsy st ems in einer V/eise eingreifen, daß ein Endablaufwasser mit einem annehmbaren Reinigungsgrad erzeugt v/ird, d.h., daß die laufenden sekundären Behandlungsrichtlinien durchgeführt werden können.

Im wesentlichen beziehen sich diese Faktoren, die allgemein als Beschickungsfaktoren bezeichnet werden, auf die Geschwindigkeit, mit der das BOB dem im Belüftungsbehälter enthaltenen Belebtschlamm zugeführt wird. Wenn diese Faktoren nicht in innerhalb verhältnismäßig engen Bereichen gehalten werden, verliert der Belebtschlamm entweder eine oder beide der vorgenannten kritischen Eigenschaften.

Der erste dieser Faktoren ist bekannt als der "suspendierte Feststoffe enthaltende Flüssigkeitsgemisch-Besehickungsfaktor" (^MMLSS"-3eschiekungsfaktor) oder als "Nährstoffe für das Mikroorganismenverhältnis", Dieser Faktor wird allgemein symbolisch als "P/M-Beschickung" bezeichnet. Dieser Faktor wird in Gevrichtseinheiten des beschickten B03 je Tag und je Gewichtseinheit des suspendierte Feststoffe enthaltenden Flüssigkeitsgemisches in dem Belüftungsbehälter ausgedrückt.

Der zweite dieser Beschickungsfaktoren, der in mancher Hinsicht eng verwandt mit dem ersten, doch für einige Zwecke ein bedeutungsvollerer und nützlicherer Faktor ist, ist der "aktive Beschickungsfaktor". Dieser Faktor wird als Gewichts-

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einheit des beschickten B03 je Tag und je Gewichtseinheit des "aktiven Materials" in dem Belüftungsbehälter ausgedrückt.

Der hier verwendete Ausdruck "aktives Material" bezeichnet im wesentliehen denjenigen Teil des Belebtschlammes, der frei von inerten organischen Verbindungen und Bruchstücken ist, die im Belebtschlamm vorliegen können. Das derartige "aktive Material" kann synonym für "aktives biologisches Material" verwendet werden, das- als Ausdruck obenstehend verwendet v/Orden ist" und - wie früher ausgeführt v;urde - im allgemeinen aus etwa zehn Gewichtsprozent, bezogen auf das Trockengewicht, des gesamten suspendierte Peststoffe enthaltenden Flüssigkeitsgemisches besteht, das in einem beliebigen Belebt schlammsys tem vorliegt, bei dem in erster Linie Haushaltabwässer behandelt werden.

Der dritte dieser Beschickungsfaktoren, der bei der Anlage und beim Betrieb eines Belebtschlammbehandlungssystems bedeutsam ist, ist als "volumetrische Beschickung" bekannt. Dieser Faktor kann als Gewichtseinheiten des beschickten B03 je Tag in einem Belüftungsbehälter je 28,32 m des Volumens des Belüftungsbehälters ausgedrückt werden.

Es wird allgemein anerkannt, daß diese drei Beschickungsfaktoren innerhalb bestimmter Bereiche variieren können und dennoch eine zufriedenstellende sekundäre Behandlung schaffen.

Bei den meisten Belebtschlammsystemen muß der erste Faktor, der"P/M-Beschickungsfaktor" innerhalb des Bereiches von etwa 0,10 bis 0,50" aufrechterhalten werden. Der zweite Faktor, der "aktive Beschickungsfaktor" muß innerhalb des Bereiches von etwa 1,0 bis 5>0 aufrechterhalten werden. Der dritte Faktor, der 'volumetrische Beschiekungsfaktor", muß innerhalb des Bereiches von etwa 35 bis 50 aufrechterhalten werden.

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Belebtschlammsysteme, die innerhalb dieser bestimmten Bereiche der Beschickungsfaktoren betrieben v/erden, gewährleisten eine befriedigende Reinigungsbehandlung mit einem verhältnismäßig hohen Sicherheitsgrad.

Die zuvor in Verbindung mit den beiden ersten Beschickungsfaktoren, nämlich dem P/M-Beschickungsfaktor und dem aktiven Beschickungsfaktor, angegebenen bestimmten Bereiche werden allgemein ohne Rücksicht darauf erhalten, ob das Belebt-Gchlammsystem zur Behandlung von Haushalt- oder Industrieabwasser verwendet wird. Beide dieser Paktoren beziehen sich auf das Verhältnis der Menge des in dem Abwasser bestehenden BOB, das aus dem Abwasser beim Reinigungsverfahren bis zu einer Menge des autokatalytischen Materials (aktiven Materials) herabgesetzt v/erden muß, das für ein solches Entfernen verantwortlich ist.

Der dritte Paktor, der volumetrische Beschickungsfaktor, wird nur bei Belebtschlammsystemen angewendet, die zur Behandlung von ursprünglichen Haushaltabwässern verwendet- v/erden. Dieser Paktor bezieht sich auf das Verhältnis der Menge des B03, das in einem Belüftungsbehälter mit der physikalischen Größe des Belüftungsbehälters eingebracht wird. Die yolömetrische Beschickung bezieht sich in bedeutungsvoller Weise auf die Menge des autokatalytischen Materials im Belüftungsbehälter, nur wenn die Konzentration des BOB in dem eingebrachten Abwasser praktisch konstant ist. Die Konzentration des B03 im Abwasser, das im wesentlichen Haushaltabwasser ist, ist praktisch konstant, und daher kann die volumetrische Beschickung in üblicher Weise als Beschickungsfaktor im Hinblick auf Belebtschlammverfahren angewendet werden, bei denen hauptsächlich Haushaltabwässer behandelt werden. Die Konzentration des BOB in industriellen Abwässern ist jedoch nicht konstant und wird wesentlichen Veränderungen

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unterworfen. Demzufolge wird die volumetrische Beschickung im allgemeinen nicht in Verbindung mit solchen Belebtschlammsystemen angewendet, die zur Behandlung hauptsächlich von Industrieabwässern bestimmt sind.

Im Hinblick auf die vorgenannten Faktoren wird betont, daß sich alle Angaben auf Gewichtseinheiten des in den Belüftungsbehälter eines Belebtschlammverfahrens eingebrachten BOB und nicht in irgendeiner V/eise auf die Menge des BOB beziehen, das zuvor in Form von absetzbaren Peststoffen in dem ersten Klärgefäß entfernt werden konnte. Es ist jedoch hervorzuheben, daß die größere Menge des Gesamt-303, die in dem ersten Klärgefäß entfernt wird, geringer als die Menge des Gesamt-BOB ist, die in dem Belüftungsbehälter entfernt werden muß, auf den sich die vorgenannten Beschickungsfaktoren beziehen.

Es ist daher ersichtlich, daß eine erhöhte Wirksamkeit beim Entfernen des BOB in dem ersten Klärgefäß die Wirkung eines Reduzierens nicht nur der Menge des BOB, die in dem Belüftungsbehälter entfernt werden muß, sondern auch innerhalb erreichbarer Grenze die physikalische Größe des Belüftungsbehälters hat.

Wie bereits ausgeführt worden ist, muß ein erheblicher Anteil des Gesamt-BOB in dem 3elüftungsbehälter entfernt werden, da im ersten Klärgefäß im allgemeinen nur dasjenige BOB entfernt wird, das sich auf abscheidbare Peststoffe im rohen Abwasser bezieht. Im Hinblick auf Haushaltabwasser beträgt das 303, das auf die abscheidbaren Peststoffe zurückzuführen ist und das in dem ersten Klärgefäß entfernt wird, nur etwa yy$> des Gesamt-30B des rohen Abwassers. In der Vergangenheit sind Anstrengungen gemacht worden, die Wirksamkeit eines BOB-Entfernens im ersten Klärgefäß zu erhöhen, indem zum rohen Abwasser im ersten Klärgefäß im Gegenstrom ein Zusatz zur

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Steigerung der Ausfloekwirkung von kolloidal suspendierten Peststoffen zugegeben wurde. Wenn natürlich ein beträchtlicher Anteil der kolloidal suspendierten Peststoffe im ersten Klärgefäß abgeschieden werden kann, so braucht die den kolloidal suspendierten Feststoffen zuzuschreibende BOB-Beschickung nicht in den Belüftungsbehälter überführt zu werden.

Im allgemeinen sind die Zusätze, die in das erste Klärgefäß zur Steigerung der Ausfloekwirkung und zum Entfernen der kolloidal suspendierten Feststoffe im ersten Klärgefäß im Gegenstrom zugeführt worden sind, chemische Substanzen, die aus den einzelnen kolloidal suspendierten Feststoffteilchen Zusammenballungen von ausreichender Größe bilden können, die dann in dem ersten Klärgefäß vom restlichen Abwasser durch Schwerkraft abgetrennt werden. Chemische Stoffe, die bisher verwendet worden sind, um die einzelnen .kolloidal suspendierten Peststoffteilchen in durch Schwerkraft abscheidbare Ansammlungen überführen zu können, umfassen Calciumcarbonat, hydrolisierende Aluminium- und Eisensalze und organische Polyelektrolyte der verschiedensten Zusammensetzungen.

Obwohl derartige Zusätze im ersten Klärgefäß das BOB in stärkerem Maße zu entfernen vermögen, so -daß die BOB-Beschickung im Belüftungsbehälter herabgesetzt werden kann, werfen diese Zusätze bei einem wirksamen Betrieb eines Belebtschlammabwasserbehandlungssystems gewisse Schwierigkeiten praktischer Art auf.

Zunächst sind derartige Zusätze nicht gerade preiswert und erhöhen dadurch die Betriebskosten eines Abwasserbehandlungssystems, in dem sie angewendet werden. Zweitens sind sie relativ schwierig zu handhaben, insbesondere im Falle von anorganischen Salzen. Die Zusätze müssen zur Abwasserbehand-

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lungsanlage durch bestimmte Förderanlagen zugeführt werden und erfordern häufig Lagerraum am Ort der Anlage. Andere Handhabungsschwierigkeiten entstehen bei der Zubereitung geeigneter Lösungen zum Einspeisen in das rohe Abwasser bei der Notwendigkeit, für ein möglichst gleichmäßiges Vermischen des Zusatzes mit dem rohen Abwasser zu sorgen, und bei der Verhinderung von Gefahren, die sich beim Überlaufen ergeben können.

Diese chemischen Zusätze erhöhen außerdem die Probleme und Schwierigkeiten beim Beseitigen des Abwasserschlammes. Zum Beispiel erzeugen anorganische Salze einen verhältnismäßig wäßrigen Schlamm, der die Gesamtmenge des Abwasserschlammes erhöht, die aus dem System entfernt werden muß. Außerdem ist der anorganische Salze enthaltende Schlamm nicht selbstverbrennbar und muß deshalb, wenn ein Verbrennungssystem zur Beseitigung verwendet wird, mit einem zusätzlich von außen zugeführten Brennstoff versetzt werden. Obwohl im allgemeinen organische Polyelektrolyte in üblicher Weise entfernt und beseitigt werden können, sind sie jedoch im allgemeinen nicht wiedergewinnbar.

Obwohl daher die Zugabe von chemischen Zusätzen bisher zur Steigerung des 303-Entfernens im ersten Klärgefäß angewendet worden ist, haben die Kosten und die daraus resultierenden Handhabungsschwierigkeiten eine weitgehende Anwendung begrenzt. '

Die vorliegende Erfindung beruht nun auf der Erkenntnis, daß die Zusammensetzung des Belebtschlammes, der hierin als "aktives Material" bezeichnet wird, vorteilhaft als Ausflockungsmittel verwendet werden kann, um die Ausflockung von kolloidal suspendierten Feststoffen im ersten■Klärgefäß zu erhöhen, und weiter daß ein derartiges aktives Material nicht nur einen Ausflockungsgrad erzeugt, der

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mindestens so hoch wie derjenige durch die früher verwendeten chemischen Zusätze ist, sondern auch im Abwasserbehandlungssystem selbst erzeugt und entwickelt werden kann, d. h. in situ hergestellt wird und dabei all die Vorzüge aufweist, die' den bekannten chemischen Zusätzen innewohnen, wobei allerdings all die angegebenen Nachteile und Schwierigkeiten vermieden werden.

Es ist bekannt, daß es unter den Mikroorganismen, die in dem aktiven Material des Belebtschlammes leben, einige gibt, die auf biochemische Weise polymere Verbindungen erzeugen. Die zahlreichen Arten von Mikroorganismen im aktiven Material und ihre Vorherrschaft darin kann nicht nur von einem Belebtschlammsystem zum anderen variieren, sondern kann sich auch zeitlich innerhalb eines einzelnen Systems verändern, und zwar in Abhängigkeit der unterschiedlichsten äußeren und inneren Bedingungen hinsichtlich der vorstehend besprochenen Belebtschlammsysteme.

Es ist jedoch bei der Ausführung der vorliegenden Erfindung nicht kritisch, daß die besonderen Merkmale der Mikroorganismen in dem aktiven Material bestimmt werden oder sogar leicht bestimmbar sind, da Bedingungen gemäß den Merkmalen vorliegender Erfindung geschaffen werden können, durch die jene Mikroorganismen, die polymere Verbindungen erzeugen können, systematisch von denjenigen Mikroorganismen getrennt werden können, die entweder keine polymeren Verbindungen oder zumindest nicht in ausreichender Menge erzeugen können.

Deshalb wird das aktive Material nach den Merkmalen vorliegender Erfindung Einflüssen ausgesetzt, die biologisch polymere Verbindungen erzeugende Mikroorganismen von anderen Bestandteilen äes aktiven Materials trennen und die Erzeugung von polymeren Verbindungen durch die Polymere

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erzeugenden Mikroorganismen steigern- Die derart erzeugten polymeren Verbindungen werden innerhalb des gleichen Abwasserbehandlungssystems verwendet, in dem sie erzeugt werden, um als Ausflockungsmittel zum besseren Entfernen von ausflockbaren Verbindungen im ersten Klärgefäß zu dienen, dessen Wirkung darin besteht, den Prozentsatz des im ersten Klärgefäß entfernten BOB derart zu erhöhen, so daß ein größerer Belüftungsbehälter in die Lage versetzt wird, ein vorausbestimmtes BOB in einem bekannten System zu entfernen, um eine hydrauliche Beschickung anzugleichen, d.h. die Durchflußgeschwindigkeit des Abwassers, die etwa zweimal so hoch ist, wie die von bekannten Systemen.

Ein Mikroorganismus, von dem man im allgemeinen annimmt, daß er in dem aktiven Material aller Belebtschlamnabwasserbehandlungssysteme vorliegt, ist Zoogloea ramigera. Dieser Mikroorganismus wird seit langem allgemein als Schlamm- oder Schleimerzeuger bezeichnet- Der Ausdruck "Schlamm" oder "Schleim" ist seit Jahrzehnten verwendet worden, um die physikalischen Eigenschaften des Materials zu beschreiben, das auf den Steinen von früheren Abwasserbehandlungssystemen, die als Rieselfilter bekannt sind, gefunden worden ist.

Es wurde nun gefunden, daß dieser "Sehlamm" oder "Schleim", der tatsächlich aus polymeren Verbindungen besteht, die von bestimmten Mikroorganismen erzeugt v?erden, zum Beispiel von Zoogloea ramigera und anderen bekannten Arten (vergl. R. Anderson und E. McCoy in "Bacteriology Proceedings" I963, Seite I62, und L. Wallen und E. Davis in "Environmental Science and Technology" 6 (1972), Seiten bis l64, und andere) in dem Abwasserbehandlungssystem in solchen Mengen und mit ausreichenden Eigenschaften selbst erzeugt werden kann, daß er als wirksames Ausflockungsmittel beim Ausflocken von in Haushaltabwasser aufgefundenen

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kolloidal suspendierten Peststoffen verwendet werden kann. Die Erzeugung der polymeren Verbindungen erfordert ein bestimmtes Verfahren und die Schaffung einer Umwelt, in der die auf biologischem Wege polymere Verbindungen erzeugenden Mikroorganismen Bedingungen unterworfen werden, durch die die Erzeugung dieser polymeren Verbindungen gesteigert ' wird. All dies wird in seinen zahlreichen Spielarten von vorliegender Erfindung umfaßt.

Insbesondere wurde gefunden, daß die Mikroorganismen im aktiven Material,.die die polymeren Verbindungen erzeugen können, von denjenigen keine polymeren Verbindungen erzeugenden Mikroorganismen abgetrennt und veranlaßt werden können, beträchtliche Mengen von polymeren Verbindungen aufgrund der nachstehenden Stufenfolge zu erzeugen, wobei zuerst das aktive Material einer nährstoffreichen Umgebung dann einem Ausflockungs- und schließlich einem Abtrennungsverfahren unterworfen wird. In der nährstoffreichen Umgebung assimilieren die Mikroorganismen in dem aktiven Material BOB, d.h. die Nährstoffkomponente in dem Abwasser, wodurch ihre Fähigkeiten zur Erzeugung von polymeren Verbindungen regeneriert werden.

Bei dem Ausflockungs- und Abtrennungsverfahren werden die einzelnen polymeren Verbindungen physikalisch unter Bildung von Zusammenballungen vereinigt, die dann verhältnismäßig einfach aus dem Abwasser und den nicht zusammengeballten dispergierten keine polymeren Verbindungen erzeugenden Mikroorganismen abgetrennt werden. Diese Abtrennung der polymere Verbindungen erzeugenden Mikroorganismen von Jenen, die keine polymeren Verbindungen erzeugen, findet in einer Umgebung statt, in der alle Mikroorganismen einem Feld des Geschwindigkeitsgradienten unterworfen sind, aufgrund dessen die Mikroorganismen ztffii Zusammenstoßen miteinander veranläßt werden. Es ist wohl bekannt, daß die polymeren Verbin-

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düngen eine Affinität zueinander haben, d.h. ein hohes Aggregations/Kollisionsverhältnis, und Flocken bilden, die sich leicht absetzen, wenn die Lösung in verhältnismäßiger Ruhe belassen wird. Die keine polymeren Verbindungen erzeugenden Mikroorgansimen bilden jedoch keine Flocken, weder miteinander noch mit den polymere Verbindungen erzeugenden Mikroorganismen und scheiden sich deshalb auch nicht in der Weise als Flocken ab.

Die abgetrennten Flocken von polymere Verbindungen erzeugenden Mikroorganismen können der Eirifächheit halber als niedrigpolymere Ausflockungsmittel bezeichnet werden. Dieser Ausdruck beschreibt die relative Menge von polymeren Verbindungen im Hinblick auf die Gesamtmenge des aktiven Materials, bezogen auf das Trockengewicht, das von dem Abwasser und den keine polymeren Verbindungen erzeugenden Mikroorganismen abgetrennt worden ist.

Nachdem also das aktive Material der nährstoffreichen Umgebung ausgesetzt vorden ist und nachdem die polymere Verbindungen erzeugenden Mikroorganismen von den keine polymeren Verbindungen erzeugenden Mikroorganismen abgetrennt worden sind, ist die Menge der in dem aktiven Material enthaltenen polymeren Verbindungen, die die von dem Abwasser abgetrennten polymere Verbindungen erzeugenden Mikroorganismen enthalten, von besonderer Bedeutung. Wie-bereits zuvor dargelegt worden ist, kann jedoch das Verhältnis von polymeren Verbindungen zum aktiven Gesamtmaterial erhöht werden. Außerdem können die Ausflockungseigenschaften der polymeren Verbindungen wesentlich verbessert werden.

Nach vorliegender Erfindung kann das niederpolymere Ausflockungsmittel den nachfolgenden Verfahrensstufen unterworfen werden, bei denen die Menge der polymeren Verbindungen und deren Ausflockungseigenschaften erhöht und

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verbessert werden. Insbesondere wird das niederpolymere Ausflockungsmittel einer nährstoffarmen Umgebung ausgesetzt, aufgrund dessen die im Zellinneren befindlichen Verbindungen, die durch die polymere Verbindungen erzeugenden Mikroorganismen assimiliert und synthetisiert worden sind, in polymere Verbindungen überführt, die sich nunmehr außerhalb der Zellen befinden. Dadurch wird das Verhältnis von polymeren Verbindungen zu aktivem Material erhöht. Das erhaltene aktive Material kann dann zweekmäßigerweise als hochpolymeres Ausflockungsmittel bezeichnet werden, dessen Ausflockungseigenschaften wesentlich höher als jene des niedrigpolymeren Ausflockungsmittels sind»

Die Überführung der innerhalb der Zellen befindlichen in außerhalb der Zellen vorliegende* polymere Verbindungen kann dadurch verbessert werden, daß man das aktive Material rührt, während es gleichzeitig einer nährstoffarmen Umgebung ausgesetzt wird. Vorzugsweise wird das Rühren durch Einleiten von Luft in diejenige Zone erzeugt, in der die nährstoffarme Umgebung aufrechterhalten wird. Es wird angenommen, daß die Überführung durch das Rühren gesteigert wird, indem die Neigung des Ausscheidens der Flocken herabgesetzt wird und - was zumindest genauso wichtig ist - durch physikalische Scherkräfte die außerhalb der Zellen befindlichen polymeren Verbindungen von den die polymeren Verbindungen erzeugenden Mikroorganismen abgetrennt werden.

Durch Hervorrufen einer Rührbewegung mittels Luftstromes wird Sauerstoff in die nährstoffarme Umgebung eingebracht, der sowohl die Überführungsgeschwindigkeit der polymeren Verbindungen aus den Zellen heraus als auch die Ausflockungseigenschaften der polymeren Verbindungen verbessert.

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Das hochpolymere Ausflockungsmittel kann überrachenderweise in ununterbrochener Folge den gleichen Verfahren unter- . worfen werden, bei denen das aus dem vorhergehenden Verfahren stammende Ausflockungsmittel einer nährstoffarmen Umgebung und danach anschließend Ausfloekungs- und Abtrennungsstufen unterworfen wird. Auf diese Weise kann das Verhältnis von polymeren Verbindungen zu deren Ausflockungseigenschaften erhöht werden. Ein Teil des aus dem Endabscheider abgetrennten hochpolymeren Ausflockungsmittels wird im Gegenstrom im ersten Klärgefäß in rohes Abwasser eingeleitet. Ein anderer Teil wird im Kreislauf geführt und wieder einer nährstoffreichen Umgebung für den weiteren Betrieb des Abviasserbehandlungsverf ahrens ausgesetzt.

Derjenige Anteil des hochpolymeren Ausflockungsmitteis,, der in das rohe Abwasser eingeleitet wird, wird vorzugsweise im Gegenstrom einer Ausflockungsstufe, zu dem das Gemisch geleitet wird, mit dem Abwasser vermischt. Die Intensität des Vermischens des hochpolymeren Ausflockungsfaittels und des rohen Abwassers steht zur Beziehung der Wirksamkeit, mit dem die kolloidal suspendierten Feststoffe ausgeflockt werden können. Es wird angenommen, daß Mischgeschwindigkeiten über 50 s~ , wenn sie über 0,5 s dauern, eine entsprechende Dispersion des Ausflockungsmittels im rohen Abwasserstrom schaffen, um eine annehmbare Ausflokkungswirksamkeit sicherzustellen.

Die vorstehende Beschreibung vorliegender Erfindung kann durch Hinweis auf das in Pig. 7 gezeigte Fließdiagramm besser dargestellt werden, das allgemein ein Abwasserbehandlungsverfahren mit den Merkmalen vorliegender Erfindung zeigt.

Durch die Leitung 11 gelangt ein Strom rohen Haushaltabwassers in das Mischgefäß 12, in dem es mit dem hochpolyrceren

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Ausflockungsmittel, das durch die Leitung 13 zugeführt wird, innig vermischt wird. Das Gemisch gelangt dann durch die Leitung 14 in den Ausflockungsbehälter l6 üblicher Bauart. Vorzugsweise übersteigt der Geschwindigkeitsgradient in der Ausflockungsstufe nicht etv;a 30 s~ und wird etwa JO Minuten beibehalten. Diese Parameter können jedoch im Hinblick auf Veränderungen bezüglich der Bestandteile des rohen Abwassers, der Konsentration des hochpolymeren ■Ausflockungsmittels und dergleichen variieren, wie dies dem Fachmann bekannt ist.

Aus dem Ausflockungsbehälter l6 wird die ausgeflockte rohe Ablauge einschließlich der zusammengeballten kolloidal suspendierten Peststoffe durch die Leitung 17 in das erste Klärgefäß l8 überführt. Das erste Klärgefäß weist natürlich eine Zone relativer Ruhe auf, in der die durch Schwerkraft absitzbaren Peststoffe an den Boden des Klärgefäßes 1δ sinken.

Bei den bekannten Systemen, die zum Beispiel in den Fig. bis 5 veranschaulicht worden sind, werden nur die durch Schwerkraft absitzbaren Peststoffe und das davon abhängige BOB aus dem ersten Klärgefäß entfernt. Als Folge der Einführung des hochpolymeren Ausflockungsmittels in das rohe Abwasser werden jedoch in dem Klärgefäß l8 vorliegender Erfindung nicht nur die im Abwasser vorliegenden durch Schwerkraft absitzbaren Peststoffe, sondern auch die Zusammenballungen aus den kolloidal suspendierten Peststoffen und das entsprechende BOB entfernt.

Das Überstehende aus dem ersten Klärgefäß l8 wird durch die Leitung I9 in den Belüftungsbehälter 20 überführt. Das in den Belüftungsbehälter 20 überführte Überstehende ist im wesentlichen frei von suspendierten Peststoffen, die vorher

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in dem rohen Abwasser vorlagen. Deshalb hat das aus dem ersten Klärgefäß 18 vorliegender Erfindung abgezogene Überstehende einen BOB-Gehalt, der bedeutend geringer als derjenige von dem Überstehenden ist, das aus den ersten Klärgefäßen von bekannten Systemen abgezogen worden ist, wenn natürlich - wie zuvor ausgeführt wurde - chemische Zusatzstoffeoder dergleichen dem Abwasser im ersten Klärgefäß im Gegenstrom zugesetzt worden sind, um eine stärkere Ausflockung zu erzielen.

Man kann auch dem Belüftungsbehälter 20 durch die Leitung eine bestimmte Menge des hochpolymeren Ausflockungsmittels zuführen. Dieses Ausflockungsmittel stammt aus der gleichen Quelle wie'das hochpolymere Ausflockungsmittel, das durch die Leitung 13 in das Mischgefäß 12 eingeleitet wird.

Selbst wenn das in den Belüftungsbehälter 20 eingeleitete Überstehende eine wesentliche Menge des entfernten B03 besitzt, verbleibt noch ein Teil des den löslichen Peststoffen im rohen Abwasser entsprechenden B03, das noch nicht entfernt worden ist. Im Hinblick auf das Vorhandensein dieses BOB in dem in den Belüftungsbehälter 20 eingeleiteten Überstehenden entspricht diese Stufe auch der vorstehend genannten nährstoffreichen Umgebung.

Im Hinblick auf annehmbare Verhältnisse der Menge der BOB-Beschickung in dem Belüftungsbehälter 20 zu der Menge des hochpolymeren Ausflockungsmittels (aktives Material) wird Bezug genommen auf die annehmbaren Beschickungsmengen von den zuvor genannten bekannten Systemen. Der bevorzugte Bereich der aktiven Beschickung in dem 3elüftungsbehälter 20, d.h. die Gewichtseinheit der B03-3eschickung je Tag und je Gewichtseinheit aktives Material in dem Belüftungsbehälter 20, liegt vorzugsweise in der Größenordnung von etwa 1,0 bis 5,0.

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Die Mikroorganismen in dem durch die Leitung 21 in den Belüftungsbehälter 20 eingeleiteten hochpolymeren Ausflockungsmittel (aktives Material) assimilieren, oxydieren und synthetisieren das in den löslichen Feststoffen des Überstehenden enthaltenden BOB. Die Verweilzeit im Belüftungsbehälter 20 bestimmt sich als eine Folge der Höhe des angewendeten aktiven Beschickungsfaktors.

Nach einer geeigneten Vervieildauer in dem Belüftungsbehälter 20 setzt die Assimilierung des BOB durch das aktive Material das Verhältnis der Menge der polymeren Verbindung zur Gesamtmenge des aktiven Materials herab, in dem es enthalten ist und aus dem es sich zusammensetzt. Demzufolge kann das aktive Material, nachdem es aus dem Belüftungsbehälter 20 abgezogen worden ist,*zv;eckmäßigerweise als niederpolymeres Ausflockungsmittel bezeichnet tierden.

Dieses aus dem Belüftungsbehälter 20 abgezogene nlederpolymere Ausflockungsmittel und das überstehende werden durch die Leitung 22 zum Ausflockungsbehälter 23 geleitet. Der Geschwindigkeitsgradient und die Verweilzeit hinsichtlich des Ausflockungsbehälters 25 liegen vorzugsweise innerhalb der gleichen Bereiche wie jene, die zuvor in Verbindung mit dem Ausflockungsbehälter 16 besprochen worden sind.

Im Ausflockungsbehälter 23 stoßen die dispergierten Teilchen des niederpolymeren Ausflockungsmittels wegen ihrer gegenseitigen Affinität miteinander zusammen und bilden Flocken« Diese Flocken sind natürlich leichter abscheidbar als die dispergierten, keine polymeren Verbindungen erzeugenden Mikroorganismen, die in dem Überstehenden, vorliegen.

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Aus dem Ausflockungsbehälter 23 wird das Gemisch durch die Leitung 24 in den Eindickungsabscheider 26 überführt. Darin werden die Flocken aus dem niederpolymeren Ausflok-"kungsmittel durch Schwerkraft abgetrennt. Vorzugsweise wird der Eindickungsabscheider 26 bei einer Überflie3geschwindigkeit betrieben, die annähernd 5700 Liter je Tag und je 929 cnr Oberflächenbereich nicht übersteigt.

Das Überstehende wird aus dem Eindickungsabscheider 26 durch die Leitung 27 abgezogen und in einen Desinfektionsbehälter 28 überführt, in dem vorzugsvieise Chlor oder dergleichen in das Überstehende eingeleitet wird. Das chlorierte Überstehende wird dann durch die Leitung 29 in den Ausfloclcvmgsbehälter 30 überführt, aus dem es durch die Leitung 31 in das Endklärgefäß 32 geleitet wird.

Im Endklärgefäß 32 setzen sich die noch vorhandenen, durch Schwerkraft abscheidbaren Feststoffe ab. Das Überstehende wird abgezogen, das üblicherweise als Ablaufwasser bezeichnet und durch die Leitung 32a abgezogen werden kann.

Die abgeschiedenen Feststoffe im Endklärgefäß 32, die durch das Desinfizieren inaktiv geworden sind, können auf unbestimmte Zeit am Boden des Endklärgefäßes 32 gelagert werden, bis die Zeit für eine Beseitigung zweckmäßig erscheint. Es kann auch erwünscht sein, ein Teil der abgeschiedenen Feststoffe durch die Leitung 33 zum Ausflockungsbehälter zurückzuführen, wodurch das Volumen der Ausflockungsfraktion im Ausflockungsbehälter 30 vergrößert wird. Es ist nämlich erkannt worden, d a3 eine derartige Erhöhung des Volumens der Ausflockungsfraktion ein Entfernen der mit dem desinfizierten Überstehenden in den Ausflockungsbehälter 30 eingebrachten suspendierten Feststoffe steigern wird.

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Der verbleibende Anteil der abgeschiedenen Peststoffe wird als "endausgefloekter Abfall" bezeichnet und kann durch die Leitung 3^ einem geeigneten Beseitigungsverfahren oder einer entsprechenden Behandlungszone zugeführt werden.

Wieder unter Bezugnahme auf den Eindickungsabscheider wird das abgeschiedene niederpolymere Ausflockungsmittel am unteren Ende des Eindickungsabscheiders 26 abgezogen und durch eine Leitung 36 in den Belüftungsbehälter 37 überführt. Es ist zu beachten, daß sich der Belüftungsbehälter 37 vom Belüftungsbehälter 20 insofern unterscheidet, daß er nicht mit dem BOB enthaltenden Überstehenden beliefert wird. Daher ist der Nährgehalt für aktives Material (aktives biologisches Material) oder für das niederpolymere Ausflockungsmittel beträchtlich geringer als der im 3elüftungsbehälter 20- enthaltene. Deshalb kann auch der Belüftungsbehälter 37 als nahrstoffarme Umgebung bezeichnet werden.

Das aus dem Belüftungsbehälter 3t abgezogene niederpolymere Ausflockungsmittel kann durch einen Luftstrom in der gleichen Weise,wie dies im Zusammenhang mit dem Belüftungsbehälter 20 geschildert worden ist, "gerührt werden. Da in dem 3elüftungsbehälter 37 im wesentlichen keine Nährstoffe vorhanden sind, wird ein Teil der innerhalb der Zellen der polymere Verbindungen erzeugenden Mikroorganismen befindlichen polymeren Verbindungen aus den Zellen herausgeholt. Eine Verweilzeit in dem Belüftungsbehälter 37 von etwa einer bis fünf Stunden in einer 303-Umgebung von unter 20 Milligramm je Liter mit einer Konzentration an aktivem Material von über 500 Milligrame je Liter wird für eine entsprechende Umwandlung des innerhalb der Zellen befindlichen in ein außerhalb der Zellen befindliches Material angesehen· Nach dieser Überführung

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kann das aktive Material in dem Belüftungsbehälter 37 als "polymeres Ausflockungsmittelzwischenprodukt" bezeichnet werden, da das Verhältnis der Menge polymerer Verbindungen zur Gesamtmenge des aktiven Materials angestiegen ist.

Aus dem Belüftungsbehälter 37 werden das polymere Ausflokkungsmittelzwischenprodukt und das Wasser, in dem dieses suspendiert ist, durch die Leitung 38 zu dem Ausflockungsbehälter 39 geleitet. Der Geschwindigkeitsgradient und die vorzugsweise in dem Ausflockungsbehälter 39 aufgewendete· Verweilzeit sind Vorzugspreise ähnlich denjenigen, die im Ausflockungsbehälter 23 angewendet worden sind. Das Gemisch wird dann durch die Leitung 40 zu dem Eindickungsabscheider 4l geleitet. Vorzugsweise wird dieser Eindickungsbehälter 4l mit einer' Überfließgesehwindigkeit betrieben, die etwa 38OO Liter je Tag und je 929 cnr des Oberflächenbereiches nicht übersteigt.

Das Überstehende wird durch die Leitung 42 abgezogen, die mit der Leitung 43 in Verbindung steht, die wiederum in die Leitung 27 aus dem Eindickungsabscheider 26 führt, so daß der Kreislauf geschlossen ist. Andererseits wird das abgeschiedene polymere Ausflockungsmittelzwischenprodukt am Boden des Eindickungsbehälters 4l abgezogen und durch die Leitung 44 zum Belüftungsbehälter 46 geleitet, der dem Belüftungsbehälter 37 ähnlich ist und als nährstoffarme Umgebung bezeichnet werden kann, da er nicht mit einem BOB enthaltenden Überstehenden beschickt oder beliefert wird. Demzufolge werden weitere, sich innerhalb der Zellen befindliche polymere Verbindungen der diese polymeren Verbindungen erzeugenden Mikroorganismen aus den Zellen ausgetrieben, so daß sich das Verhältnis der Menge von polymeren Verbindungen zur Gesamtmenge des aktiven Materials wiederum erhöht. Dieses aktive Material wird als hochpolymeres Ausflockungsmittel bezeichnet.

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Das Gemisch von hochpolymerem Ausflockungsmittel und Wasser, in dem dieses Gemisch suspendiert ist, wird dann durch die Leitung 47 zum Ausflockungsbehälter 48 und danach durch die Leitung 49 zum Eindickungsbehälter 50 geleitet. Der Ausflocküngsbehalter 48 wird vorzugsweise bei einem Geschwindigkeitsgradienten und bei einer Verweilzeit betrieben, die auch in Verbindung mit dem Ausflockungsbehälter 39 angewendet worden sind. Der Eindickungsbehälter 50 wird vorzugsweise mit einer Überfließgeschwindigkeit betrieben, die etwa I900 Liter je Tag und je 929 crrr des Oberflächenbereiches nicht übersteigt.

Das Überstehende wird aus dem Eindickungsbehälter 50 durch die Leitung 5I abgezogen, die mit der vorstehend beschriebenen Leitung 4j5 in Verbindung ste'ht. Andererseits wird das abgeschiedene hochpolymere Ausflockungsmittel oder aktive Material am Boden des Eindickungsbehälters 50 für die anschließende Verwendung als Ausflockungsmittel abgezogen.

Es ist darauf hinzuweisen, daß die Verfahrensstufen im Belüftungsbehälter 37j dem Ausflocküngsbehalter 39 und dem Eindickungsbehälter 40 als "erste Erzeugungsstufe" bezeichnet werden, während als "zweite Erzeugungsstufe" die anschließenden Stufen mit dem Belüftungsbehälter 46, dem Ausflockungsbehälter 48 und dem Eindickungsbehälter 50 anzusprechen sind, weil jede dieser anschließenden Erzeugerstufen das "Verhältnis der Menge der polymeren Verbindungen zum aktiven Material bis zu einem Punkt erhöhen, bei dem die polymere . Verbindungen erzeugenden Mikroorganismen infolge übermäßiger endogener Atmung inaktiviert werden. Vorzugsweise besfcäit das hochpolymere Ausflockungsmittel zu etwa zehn Gewichtsprozent als untere Grenze bis etwa 40 Gewichtsprozent als obere Grenze aus- den biologisch abstammenden polymeren Verbindungen, jeweils als Trockensubstanz berechnet. Andererseits braucht es nicht erforderlich oder

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praktisch zu sein, das polymere Ausflockungsmittel bis zu den optimalen· Bedingungen zu steigern. Bei einer Ausführungsform vorliegender Erfindung sind nur zv:ei Entwicklungsstufen vorgesehen. Natürlich kann abhängig von dem. in Verbindung mit einem gegebenen Abwasserbehandlungssysteni erwünschten Verhältnis eine einzige Erzeugungsstufe adäquat sein.

Es wird hervorgehoben, daß mit der Konzentration des aktiven Materials dieses in jeder nachfolgenden Erzeugerstufe erhöht wird. Deshalb wird in jeder Stufe die Menge des Wassers, ,in der das aktive Material suspendiert ist, reduziert. Diese Erhöhung der Konzentration des aktiven Materials kann günstige Wirkungen auf die Überführungsgeschwindigkeit der innerhalb der Zellen befindlichen polymeren Verbindungen nach außen haben.

Da das aktive Material oder zumindest ein Teil davon letztlich als Ausflockungsmittel verwendet v?ird, müssen dessen Ausflockungseigenschaften auf einen möglichst hohen Grad gesteigert werden. Ausschlaggebend ist daher, daß die Ausflockungseigenschaf ten, des aktiven Materials gesteigert werden, wenn sie einer Belüftung unterworfen werden. Aus diesem Grund ist es vorteilhaft, in manchen Fällen das Ausflockungsmittel mindestens zwei Erzeugungsstufen zu unterwerfen. Ein zweckmäßiges Mittel zur Bestimmung der Ausflockungseigenschaft_;en des aktiven Materials ist der übliche "Jar-Test".

Ein Teil des aus dem Eindickurigsbehälter 50 abgezogenen hochpolymeren Ausflockungsmittels wird in den Belüftungsbehälter 20 eingeleitet, wo es einer nährstoffreichen Umgebung begegnet. Im BeIUftungsbehälter 20 assimiliert, oxydiert und synthetisiert das Aus_flockungsmittel oder das aktive Material natürlich das B03, das in dem durch die

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Leitung 19 eingespeisten Überstehenden enthalten ist. Der Kreislauf wird ,wiederholt.

Der verbleibende Teil des aus dem Eindickungsbehälter 50 abgezogenen hochpolymeren Ausflockungsmittels wird durch die Leitung 52 geleitet, die mit der Leitung. 13 in Verbindung steht, um das hochpolymere Ausflockungsmittel in das anfängliche Mischgefäß 12 einzuleiten. In der Folge ist beobachtet worden, daß das Ausflockungsmittel, das in das rohe Abwasser eingeleitet viird, und das für ein beträchtlich erhöhtes Entfernen des BOB im ersten Klärgefäß verantwortlich ist, innerhalb des Abwasserbehand]ungssystems, d.h. in situ erzeugt wird. Die Peststoffe, die im ersten Klärgefäß l8 abgeschieden werden, werden durch die Leitung 55 abgezogen, um mit dem Abfall aus dem Endklärgefäß j52 durch die Leitung Jk vereinigt und in geeigneter V/eise beseitigt zu werden.

Um einige der zahlreichen Vorteile des nach den Merkmalen vorliegender Erfindung betriebenen Abwasserbehandlungssystems im Gegensatz zu bekannten Abwasserbehandlungssystemen aufzuzeigen, wird auf die in Fig. β gezeigte Tabelle verwiesen. Aus Zweckmäßigkeitsgründen ist die Tabelle mit "Kapazitäten des Belüftungsbehalters und erlaubte Beschickungen" überschrieben. In der linken Spalte sind fünf bekannte Abwasserbehandlungssjrsteme angegeben, die in den Fig. 1 bis 5 veranschaulicht worden, sind. Ferner ist in dieser Spalte am Ende das erfindungsgemäße Verfahren angegeben.

Wie bereits ausgeführt worden ist, liegen die F/M-Beschikkungsfaktoren für die fünf in den Fig. 1 bis 5 veranschaulichten Systeme 'innerhalb des zuvor besprochenen Bereiches von 0,10 bis 0,50. Da der F/M-Beschickungsfaktor nur bei einem System anwendbar ist, bei dem Belebtschlamm verwendet

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wird, ist dieser Faktor für die vorliegende Erfindung nicht anwendbar und deshalb nicht angegeben.

Im Hinblick auf die mit der Bezeichnung "aktive Beschickung" überschriebene Spalte fallen die darin für die bekannten Systeme angegebenen Faktoren in den zuvor besprochenen Bereich, d. h* zwischen 1,0 und 5*0. Ein aktiver Beschickungsfaktor ist bei vorliegender Erfindung anwendbar und liegt - ν;ie angegeben - in der Größenordnung von etwa 5,0.

Eine der verbesserten Betriebseigenschaften vorliegender Erfindung ist in der mit "volumetrische Beschickung" überschriebenen Spalte angegeben, die den Beschickungsfaktor eines Abv;asserbehandlungssystems anzeigt, bei dem die 3ewichtseinheit der B03-3eschickung je Tag und je 28,32 nr' des Volumens des Belüftungsbehälters angegeben ist. Wie ersichtlich, verwenden die bekannten Systeme einen volumetrischen Beschickungsfaktor innerhalb des Bereiches von etwa 35 bis 50. Der volumetrische Beschiekungsfaktor vorliegender Erfindung beträgt jedoch annähernd 400, was anzeigt, daß ein Belüftungsbehälter mit einem gegebenen physikalischen Volumen annähernd das Zehnfache der B03-Beschickung bekannter Abwasserbehandlungssysteme fassen kann. Umgekehrt erfordert ein gemäß vorliegender Erfindung arbeitendes Abwasserbehandlungssystem einen Belüftungsbehälter mit einem Volumen, das nur etwa 10J^ so groß wie dasjenige eines Belüftungsbehälters ist, der bei bekannten Abwasserbehandlungsverfahren erforderlich ist.

Die mit "normale" hydrauliche Beschickung" überschriebene Spalte zeigt ein anderes bemerkenswertes Merkmal vorliegender Erfindung. Diese Spalte zeigt im wesentlichen die Gewichtsteile Cje 453 g) 303 an, die in 3.785.000 Litern Wasser enthalten sind, das bei einem. Abwasserbehandlungsverfahren in den Belüftungstank eingespeist wird. Als Folge

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des Entfernens von kolloidal suspendierten Feststoffen im ersten Klärgefäß lS vorliegender Erfindung ist der Gehalt des Oberstehenden, das in den Belüftungsbehälter 20 eintritt, beträchtlich niedriger als derjenige, der in dem überstehenden enthalten ist, das in den Belüftungsbehälter von bekannten Abwasserbehandlungssysternen eintritt. die keine chemischen Zusätze verwenden.

Zum Beispiel liegen die normalen hydraulichen Beschickungen für die in den Pig. 1 bis 5 aufgezeigten Abwasserbehandlungssysteme innerhalb des Bereiches von 1500 bis 215C. Die normale hydrauliche Beschickung nach vorliegender Erfindung beträgt Jedoch nur etwa 650.

Die rechte, mit "erforderliches Belüftungsvolumen" überschriebene Spalte zeigt die vorteilhafte Art an, bei der die angegebenen Kriterien vorliegender Erfindung mit denen von bekannten Abwasserbehandlungssystemen verglichen ^T.verden. Diese Spalte zeigt den Paktor je 28,52 rrr-Volumen des Belüftungsbehälters an, die je 3.785.000 Liter täglich behandelten rohen Abwassers erforderlich sind.

Wie angegeben ist, verlangen die bekannten Systeme ein Belüftungsvolumen, das zviischen etwa 85Ö irr und 1756 m des Volumens des BeItiftungstanks je 3·?85·ΟΟΟ Liter von täglich behandeltem rohen Abwasser liegt. Andererseits werden bei dem 3elüftungsbehälter 20 vorliegender Erfindung nur etwa 57 nr⁵ je 3.785.000 Liter je täglich behandelten rohen Abwassers erforderlich sein, oder nur etwa 5$ ces bei den Belüftungsbehältern bekannter Systeme erforderlichen Volumens.

Aus dem Vorstehenden ifet ersichtlich, daß die gemäß den Merkmalen vorliegender Erfindung konstruierte und arbeitende Abwasserbehandlungsanlage eine viel größere Abwasser-

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kapazität faßt als die Kapazität irgendeines in den Fig. bis 5 gezeigten bekannten Systems von äquivalenter physikalischer Größe. Weiterhin besitzt eine gemäß vorliegender Erfindung konstruierte Abwasserbehandlungsanlage, die annähernd die gleiche physikalische Größe wie diejenige der in den Pig. I bis 5 gezeigten bekannten Systeme aufweist, eine Abwasserbeschickungskapazität;, die gleich der Kapazität ist, die irgendeine der bekannten Systeme haben würde, wenn chemische Zusätze zum rohen Abwasserstrom im ersten Klärgefäß im Gegenstrom zugesetzt wurden, um ein Ausflocken und ein Entfernen des BOB in dem ersten Klärgefäß zu steigern. Diese ,zusätzliche Kapazität wird jedoch erhalten, ohne daß irgendein der vorstehend genannten Nachteile in Verbindung mit Systemen auftritt, die chemische Zusätze als Flockungsmittel verwenden.'

Für eine vorbestimmte Kapazität wird folglich eine nach vorliegender Erfindung konstruierte Abwasserbehandlungsanlage bedeutend weniger kostspielig sein, soweit es die Anschaffungskosten betrifft, als eine Abwasserbehandlungsanlage, die einem der bekannten Systeme entspricht'. Andererseits werden die Betriebskosten für ein nach vorliegender Erfindung konstruiertes System nicht höher als für das eines bekannten Systems vergleichbarer physikalischer Größe sein, sogar wenn die Kapazität annähernd doppelt so groß .wie die Behandlungskapazität eines der bekannten Abwasserbehandlungssysteme von vergleichbarer Größe ist.

Die Merkmale vorliegender Erfindung können außerdem bei der Modifizierung bestehender Abwasserbehandlungsanlagen verwendet werden, die gemäß gegenwärtig bekannter bestimmter Kriterien zu wesentlicher doppelter Behandlungskapazität des Systems konstruiert werden, ohne die Betriebskosten in meßbarer Weise zu erhöhen.

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Fig. 8 veranschaulicht in Form eines Diagramms eine übliche Belebtschlammanlage, die im allgemeinen dem in Fig. 1 gezeigten System entspricht.

In Fig. 8 wird rohes Abwasser durch die Leitung 58 in das erste Klärgefäß 57 geleitet, aus der das erste Überstehende durch die Leitung 59 in den Belüftungsbehälter 60 eingeführt v,*ird. Das Flüssigkeitsgemisch v;ird aus dem Belüftungsbehälter 60 durch die Leitung 6l abgezogen und in das Endklärgefäß 62 eingespeist, aus dem das Überstehende durch Leitung 6j5 abgezogen und in den Desinfektionsbehäl-64 überführt wird. Das Ablaufwasser wird durch die.Leitung 66 abgezogen.

Im ersten Klärgefäß 57 werden nur die absitzbaren Feststoffe vom rohen Abwasser abgetrennt. Deshalb wird ein beträchtlicher Anteil des in dem rohen 'Abwasser vorliegenden BOB in Form des ersten Überstehenden in den Belüftungsbehälter 60 überführt.

Wie bereits ausgeführt worden ist, wird ein Teil des aus dem Endklärgefäß 62 abgezogenen Endbelebtschlammes zusammen mit dem ersten Schlamm aus dem ersten Klärgefäß 57 beseitigt. Ein Teil des Belebtschlammes aus dem EndklärgefäS 62 wird in den Belüftungsbehälter 60 zum Entfernen des mit den löslichen Feststoffen und den kolloidal suspendierten Feststoffen vergesellschafteten 303 zurückgeführt.

Fig. 9 veranschaulicht im wesentlichen die in Fig. 8 dargestellte übliche Belebtschlammanlage, die jedoch zur Anpassung an ein verbessertes Abviasserbehandlungssystem nach den Merkmalen vorliegender Erfindung modifiziert worden ist. Das 3elüftungsgefäß ist wesentlich wirksamer in dr"ei Betriebszonen unterteilt worden. Jede Zone besteht aus einer

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Belüftungsstufe, einer Ausflockstufe und einer Eindickungsabtrennungsstufe entsprechend den in gleicher Weise bezeichneten Stufen, die in Fig. 7 gezeigt sind. Das hochpolymere Ausflockungsmittel, das aus der zweiten Erzeugerstufe abgezogen wird, viird mit dem rohen Abwasser im Gegenstrom in der Ausflockungsstufe vermischt, die vor den erstem KlärgefäS 57a zwischengeschaltet ist.

Das erste und das Endklärgefäß 57a. bzw. 62a werden bei der verbesserten Abwasserbehandlungsanlage im wesentlichen in der gleichen Weise verwendet, wie sie in der üblichen in Pig. 8 gezeigten Anlage verwendet werden. Das erste Klärgefäß 57a jedoch entfernt v/irksam zu einem viel höheren Prozentsatz das in dem rohen Abwasser enthaltene BOB als Folge der Wirkung des Ausflockungsmittels, d.h. des in der ersten und in der zweiten Erzeugerstufe selbsterzeugten und produzierten aktiven Materials.

Es entstehen natürlich gewisse Kosten bei der Umwandlung einer üblichen, in Fig. 8 gezeigten Anlage in die in der Fig. 9 gezeigten modifizierten und verbesserten Anlage. Zum Beispiel muß die in Fig. 9 gezeigte anfängliche Ve rrr.ischungs stufe des biochemischen Polymers dem System zugefügt werden. Außerdem muß der Belüftungsbehälter unterteilt und geändert werden, um die Ausflockungs- und Eindickungsabtrennungsstufen in jeder der drei Zonen anzupassen. Vor jedes der beiden Klärgefäße müssen auch die Ausflockungsbehälter angeordnet werden.

Andererseits kann das in Fig. 9 veranschaulichte modifizierte System etwa die doppelte Menge rohen Abwassers des in Fig. 8 gezeigten Systems behandeln. Die Betriebskosten zwischen den beiden Systemen sind etwa die gleichen ohne Rücksicht auf die doppelte Kapazität des verbesserten Systems. Demzufolge sind die Gestehungskosten bei der Umwandlung vom üblichen

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System zum verbesserten, nach den Merkmalen vorliegender Erfindung konstruierten System durch die zusätzliche Behandlungskapazität des modifizierten Systems mehr als gerechtfertigt.

Patentansprüche

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Claims

8000 MtNCIIEX 90

ArEKFEI^DSTHASSK 34/Ä. AUF«.

A - 310

Patentansprüche

QJ. Verfahren zum Behandeln von Abwasser in einer Abwasser— behändlungsanlage, gekennzeichnet durch die folgenden Stufen:

(a) Einbringen einer ersten Menge eines hochpolymeren Ausflookungsmittels, das aus einer hochpolymere!! Verbindung und derartige hochpolymere.. Verbindungen erzeiigenden Mikroorganismen besteht, in einer solchen Menge in das rohe Abwasser, daß eine Mischung mit einem Gehalt von mindestens 10 Gewichtsprozent der biologisch erzeugten polymeren Verbindung (trocken berechnet) entsteht,

(b) Belassen der Mischung in einer relativen Ruhelage, wobei sich die kolloidal suspendierte Peststoffe ausgeflockte polymere Verbindung vom Überstehenden absetzt,

(c) Abtrennen des Überstehenden von den abgesetzten Feststoffen,

(d) Einbringen einer zweiten Menge des hoehpolymeren Ausflockungsmittels in das Überstehende,

(e) Unterwerfen der Mischung aus dem Überstehenden und der zweiten.Menge des hoehpolymeren Ausflockungsmittels einer Belüftung, wobei eine Mischung aus einem niederpolymeren Ausflockungsmittel und einem belüfteten Überstehenden en'steht,

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(f) Einengen des niederpolymeren Ausflockungsmittels und Abtrennen des belüfteten Überstehenden davon,

(g) Unterwerfen des eingeengten niederpolymeren Ausflockungsmittels solchen Bedingungen, daß sich das Massenverhältnis von polymerer Verbindung zu den Mikroorganismen erhöht, wobei sich das hochpolymere Ausflockungsmittel bildet, und

(h) Teilen des hochpolymeren Ausflockungsmittels in eine erste und in eine zweite Menge, wobei die erste Menge in die Stufe (a) eines neuen rohen Abwassers und die zweite Menge in die Stufe (d) des davon abgetrennten Überstehenden eingebracht werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß rohes Abv/asser, das ein feststellbares biochemisches Sauerstoffbedürfni's aufweist, und ein von den abgesetzten Peststoffen abgetrenntes Überstehendes verwendet werden, das ein gegenüber dem rohen Abwasser geringeres biochemisches Sauerstoffbedürfnis aufweist, und daß die Bedingungen zur Erhöhung des Massenverhältnisses von polymerer Verbindung zu den Mikroorganismen zur Erzeugung des hochpolymeren Ausflockungsmittel eine Umgebung mit einem geringeren biochemischen Sauerstoffbedürfnis als das des Überstehenden nach sich ziehen.

3· Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein hochpolymeres Ausflockungsmittel verwendet wird, das etwa 10 bis 40 Gewichtsprozent biologisch erzeugte polymere Verbindungen enthält.

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4. Verfahren nach Anspruch 2, d a d u r c h g eke η'ή zeichnet, daß die 3edingungen zur Erhöhung des Massenverhältnisses der polymeren Verbindung zu den Mikroorganismen ein Rühren des eingeengten niedermolekularen Ausflockungsmit-tels in der Umgebung mit dem niedrigen biochemischen Sauerstoffbedürfnis umfaßt.

insbesondere
5· Verfahren,nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man zum Absitzenlassen der kolloidal suspendierten Feststoffe aus dem rohen Abwasser die folgenden Stufen durchführt:

(a) Einbringen von mindestens 10 Gewichtsprozent einer biologisch erzeugten polymeren Verbindung (trocken berechnet) als Ausflockungsmittel in das rohe Abwasser,

(b) Belassen der Mischung in einer relativen Ruhelage, wobei sich die durch die polymere Verbindung ausgeflcokten kolloidal suspendierten Peststoffe vorn Überstehenden absetzen und ·

(c) Abtrennen des Überstehenden von den abgesetzten Feststoffen. _}

6. Verfahren nach Anspruch 5 j das man als biologisch erzeugte polymere Verbindungen solcheverwendet, die sich von den monomeren Verbindungen Glucose, Rhamnose, Galactose, Xylose, Mannose, Maltose, Lactose, Glucosamin, Galactosamin, ß-Kydroxy-buttersäure oder deren Gemischen ableiten.

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insbesondere

7. Verfahrenjfnaeh einem oder mehreren der vorstehenden

Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daS polymere Verbindungen verwendet werden, die nach den folgenden Stufen biologisch erzeugt worden sind:

(a) Überführen einer Menge von zur Erzeugung von polymeren Verbindungen befähigte Mikroorganismen in eine Zone, in der die Mikroorganismen Sauerstoff und einen Bestandteil des Abwassers unterworfen werden, der Wasser enthält und einen verhältnismäßig hohen leicht assimilierbaren löslichen Gehalt für ein biochemisches Sauerstoffbedürfnis aufweisen,- um die Mikroorganismen zum Assimilieren des biochemischen Sauerstoffbedürfnisses durch oxydative und synthetische Aktivitäten befähigt,

(b) Überführen der Menge der Mikroorganismen aus der ersten Zone in eine zweite Zone, die im wesentlichen frei von einem leicht assimilierbaren Gehalt eines biochemischen Sauerstoffbedürfnisses ist, um die polymeren Verbindungen kraft der extrazellularen Aktivitäten der Mikroorganismen biologisch zu erzeugen und

(c) Aufrechterhalten dieser Menge der Mikroorganismen in dieser zweiten Zone eine ausreichende Zeit, um eine Menge von polymerer Verbindung zu erzeugen, die mindestens aus 10 Gewichtsprozent, bezogen auf die Gesamtmenge, von polymerer Verbindung sowie aus Mikroorganismen besteht, berechnet als Trockensubstanz. .

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge der Mikroorganismen den Ausflcckungs- und" Abtrennungsstufen

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zum Entfernen des Wassers unterworfen wird, so daß die Menge von der ersten zur zweiten Zone überführt werden kann.

insbesondere
9·" Verfahren nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zum Behandeln von Abwasser die nachstehenden Stufen durchgeführt werden:

(a) Überführen einer Menge rohen Abwassers in ein erstes Klärgefäß zum Entfernen des den suspendierten Feststoffen zuschreibbaren biochemischen Sauerstoffbedürfnisses,

(b) Abziehen des Überstehenden, das das den löslichen Feststoffen zuschreibbaren biochemischen Sauerstoff ebürfnis enthält, aus dem ersten Klärgefäß und Einbringen des Überstehenden in einen Belüftungsbehälter,

(c) Einspeisen der Menge der Mikroorganismen, die zur Erzeugung der polymeren Verbindung befähigt sind, in den Belüftungsbehälter,

(d) Einspeisen von Sauerstoff in den Belüftungsbehälter,

(e) Abziehen des Überstehenden und der Mikroorganismen aus dem Belüftungsbehälter und Unterwerfen einer Ausflockung und Abtrennung zum Entfernen des Überstehenden von den Mikroorganismen,

(f) Überführen der Mikroorganismen in eine Zone, die frei von einer zusätzlichen Belastung für ein biochemisches Sauerstoffebdürfnis ist, und Belassen der Mikroorganismen in dieser Zone eine ausreichende Zeit, um kraft der extrazellularen Aktivitäten der Mikroorganismen eine Menge von polymerer Verbindung biologisch zu erzeugen, die mindestens aus 10 Gewichtsprozent, bezogen auf die Gesamtmenge, aus polymerer Verbindung sowie aus Mikroorganismen besteht, bezogen auf das Trockengewicht, und

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(g) Überführen der- polymeren Verbindung zum rohen Abwasser zum Vermischen damit, bevor dieses Abwasser in das erste Klärgefäß zum Erhöhen des Ausflockens und Abtrennens der kolloidal suspendierten Feststoffe in dem ersten Klärgefäß überführt wird.

insbesondere

10. VerfahrenVnach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man zum Behandeln von Abwasser die folgenden-Stufen durchführt:

(a) Einspeisen des rohen Abwassers in ein erstes Klärgefäß,

(b) Entfernen des Überstehenden aus dem ersten Klärgefäß in einen Belüftungsbehälter,

(c) Einspeisen von Sauerstoff und einer Menge von Mikroorganismen, von denen wenigstens einige zur Erzeugung von polymeren Verbindungen befähigt sind, in den Belüftungsbehälter,

(d) Überführen des Überstehenden und der darin enthaltenen Mikroorganismen in eine Ausflockungs- und Abtrennungsstufe und Abtrennen solcher Mikroorganismen, die polymere Verbindungen erzeugen, von solchen, die diese nicht erzeugen,

(e) Unterwerfen der polymere Verbindungen erzeugenden Mikroorganismen einer Umweltbedingung, die frei von einem leicht assimilierbaren biochemischen Sauerstoffbedürfnis zum Umwandeln von intrazellularem Material der polymere Verbindungen erzeugenden Mikroorganismen in extrazellulare polymere Verbindungen ist, ohne alle die die polymeren Verbindungen erzeugenden Mikroorgansimen zu inaktivieren,

(f) Einspeisen eines Teils dieser polymere Verbindungen erzeugende Mikroorganismen, die noch aktiv sind, in das Belüftungsgefäß zur Führung im Kreislauf und

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(g) Einspeisen mindestens eines Teils der polymeren Verbindungen in das rohe Abwasser zum Vermischen damit am Kopf des ersten Klärgefäßes zur Unterstützung und Steigerung des Entfernens von absitzbaren Feststoffen und kolloidal suspendierten Feststoffen ir. ersten Klärgefäß.

insbesondere
11. Verfahren^nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, da-3 man zum Behandeln von Abwasser die folgenden Stufen durchführt:

(a) Einführen eines Stromes von rohem Abwasser in ein Klärgefäß,

(b) Abziehen des Überstehenden aus dem Klärgefäß und Überführen des überstehenden in einen Belüfturrgsbehälter,

(c) Einspeisen von Sauerstoff und Mikroorganismen in den Belüftungsbehälter, wobei mindestens ein Teil dieser Mikroorganismen zur Erzeugung von polymeren Verbindungen befähigt ist,

(d) Abziehen der Mischung aus dem Überstehenden und den Mikroorganismen aus dem Belüftungsbehalter,

(e) Abtrennen der die polymeren Verbindungen erzeugenden Mikroorganismen aus dem Gemisch und Unterwerfen des übriggebliebenen Gemisches einer verhältnismäßig stark nährstoffarmen Umgebung zur Steigerung einer Bildung der polymeren Verbindungen,

(f) Rückführen mindestens eines Teils der Mikroorganismen in den Belüftungsbehalter und

(g) Einbringen mindestens eines Teils der polymeren Verbindungen in den im Klärgefäß aufwärts gerichteten Strom des Abwassers.

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