DE3508299A1 - Verfahren fuer die reinigung von abwasser, insbesondere von kommunalem abwasser - Google Patents

Description

• Die Erfindung bezieht sich gattungsgemäß auf ein Verfahren für die
• Reinigung von Abwasser, insbesondere von kommunalem Abwasser, mit Hilfe einer zweistufigen Belebungsanlage, in der die erste Stufe als hochbelastete Adsorptionsstufe und die zweite Stufe als schwachbelastete Belebungsstufe betrieben werden, wobei das aus der Adsorptionsstufe ablaufende, behandelte, durch eine Zwischenklärung geführte Abwasser unmittelbar oder über eine Tropfkörperstufe in die zweite Stufe eingeführt wird, wobei der Überschlußschlamm aus der Zwischenklärung sowie aus einer der zweiten Stufe nachgeschalteten Nachklärung der Schlammverarbeitung zugeführt wird und wobei in der hochbelasteten Adsorptionsstufe mit einer hauptsächlich aus Prokaryonten bestehenden Biozönose gearbeitet wird. Anders ausgedrückt meint Belebungsstufe eine Stufe mit einem oder mehreren Belebungsbecken oder auch eine Tropfkörperanlage mit nachgeschaltetem Mischbecken.
• Das gattungsgemäße Verfahren gehört zu neueren Maßnahmen der Abwasserreinigung, nämlich zur sogenannten Adsorptionstechnologie, für die besondere Betriebsverhältnisse in der Adsorptionsstufe kennzeichnend sind (vergl. DE-PS 26 40 875). Die besonderen Betriebsverhältnisse sind z. B. dadurch gekennzeichnet, daß die Adsorptionsstufe mit einer Schlammbelastung von mindestens 2 kg BSB5 pro Kilogramm Trockensubstanz und Tag betrieben wird, daß durch die Menge des aus der Zwischenklärung abgezogenen Überschußschlammes der Schlamm in der Adsorptionsstufe in der Einarbeitungsphase, in der Substratatmung einsetzt, gehalten wird, während der Überschußschlamm aus der zweiten, mit einer Schlammbelastung von z. B. 0,15 kg BSB5 pro Kilogramm Trockenstubstanz und Tag betriebenen Stufe ohne Rückführung sofort aus dem Schlammkreislauf entfernt wird. Die Einarbeitungsphase ist die der Substratatmung gleichsam vorgeschaltete Phase. Die Einarbeitungsphase ist folglich der Grenzbereich, in dem die Substratatmung gerade beginnt, aber noch nicht voll wirksam ist. Um den Schlamm der Adsorptionsstufe in diesem Zustand zu halten, bedarf es eines geringen Schlammalters und eines entsprechend gesteuerten Abzuges des Überschußschlammes aus der Zwischenklärung. In Verbindung mit der angegebenen Raumbelastung und der hohen Schlammbelastung in der Adsorptionsstufe erreicht man, daß dort hauptsächlich eine Adsorption hoher molekularer Verbindungen im Vordergrund steht und diese Verbindungen ohne Abbau (bzw. bei fakultativer Fahrweise mit einem zusätzlichen Abbaugrad von 5% - 15%) in der Zwischenklärung mit dem Überschußschlamm ausgetragen oder in gelöster Phase als niedere organische Verbindung in die Belebungsstufe verfrachtet werden. Die ansonsten für den Abbau dieser Verbindungen erforderliche beachtliche Energie wird somit eingespart. In der zweiten Stufe können die niedermolekularen und leichter abbaubaren Verbindungen besonders leicht und schnell biologisch abgebaut werden, wenn dort mit der angegebenen Schlammbelastung gearbeitet wird. Im Rahmen der Adsorptionstechnologie kann das Adsorptionsbecken für einen Betrieb mit einem Sauerstoffgehalt von nahezu 0 mg/l ausgelegt und fakultativ anaerob betreibbar sein.
• Das gattungsgemäße Verfahren der Adsorptionstechnologie (DE-PS 33 17 371), welches in der hochbelasteten Adsorptionsstufe mit einer hauptsächlich aus Prokaryonten bestehenden Biozönose arbeitet, schafft diese Verhältnisse dadurch, daß der Adsorptionsstufe mit dem Rohabwasser eine Menge von Prokaryonten als Ergänzungsbiomasse ständig zugeführt wird, die pro Volumeneinheit zumindest 1 Gew.-% der in der Volumeneinheit dieser Stufe arbeitenden Biomasse ausmacht. Die Adsorptionsstufe wird hier zu einer Züchtungsstufe, die insbesondere die Aufgabe hat, Bakterien zu kultivieren, die zur raschen Bildung von resistenten Stämmen neigen. Dabei werden alle Möglichkeiten der Schaffung von neuen Lebensformen (Mutation, Selektion, Variabilität, Plasmidenübertragung) ausgenutzt. Das Rohabwasser wird dabei zweckmäßigerweise ohne Vorklärung in die Adsorptionsstufe eingeführt. Vorzugsweise beträgt die Menge der Ergänzungsbiomasse 5 bis 15 Gew.-%, wenn es sich um kommunales Abwasser, 1 bis 5 Gew.-%, wenn es sich um industrielles, jedoch Prokaryonten mitführendes Rohabwasser handelt. Mit Prokaryonten sind besonders Protocyten und damit Darmbakterien gemeint (vergl. Hans G. Schlegel "Allgemeine Mikrobiologie", 1981, Abschnitte 3., 3.1 bis 3.16). Das gattungsgemäße Verfahren nutzt die Tatsache, daß solche Prokaryonten in jedem, mit einem mehrstufigen Belebtschlammverfahren behandelbaren Abwasser ausreichend enthalten sind, so daß aus dem Rohabwasser die Ergänzungsbiomasse zugeführt werden kann.
• Insbesondere sind die Prokaryonten in kommunalem Abwasser enthalten.
• Sie sind aber auch in gewerblichem Abwasser bzw. in kommunal/industriellem Abwasser ausreichend vorhanden. Stets kommt man bei dem gattungsgemäßen Verfahren zu erstaunlicher Verfahrensstabilität bei pH-Stößen, Salzstößen, Belastungsstößen und toxischen Stößen. Ist mit solchen Stößen zu rechnen und sind diese Stöße in der Größe bekannt, so läßt sich ein jeweils optimaler Wert für die Ergänzungsbiomasse unschwer durch Leitversuche ermitteln. Man kommt zu einer deutlich besseren Elimination organisch abbaubarer und schwer abbaubarer Substanzen. Bezogen auf die Eliminationsleistung in der Adsorptionsstufe liegt der biologische Abbau etwa bei 15% bis 20%. Es sind praktisch keine Eukaryonten oder Protozoen in der Adsorptionsstufe mehr zu finden. Das ist auch der Grund, weshalb der Belebtschlamm in der Adsorptionsstufe einen höheren organischen Anteil als üblicher Belebtschlamm aufweist. Er zeichnet sich durch eine höhere physiologische Aktivität aus. Die Eliminationswirkung des Höchstlastschlammes liegt im Vergleich zum Schwachlastschlamm um den Faktor 30 bis 60 höher.
• Darüber hinaus gibt es unter den Prokaryonten anscheinend Arten oder Mutanten, die in der Lage sind, sich auf extreme Randbedingungen einzustellen, und zwar mit großer Variabilität sowohl bei reiner Population als auch gemischter Population. Die Prokaryonten, insbesondere die Protocyten und Darmbakterien, wachsen sehr schnell. Sie haben bei optimalen, durch die Menge der Ergänzungsbiomasse eingestellten Lebensbedingungen in der Adsorptionsstufe eine Generationsfolge von nur bis 20 Minuten, maximal bis etwa einer Stunde. Folglich können sie einem sehr starken Selektionsdruck ausgesetzt werden, wobei sie sich in kurzer Zeit wechselnden Umweltbedingungen anpassen. Allerdings kann es bei dem gattungsgemäßen Verfahren, je nach der Zusammensetzung des zu behandelnden Rohabwassers und den klimatischen Verhältnissen, vorkommen, daß in der zweiten Stufe eine Blähschlammbildung auftritt. Untersuchungen haben gezeigt, daß es sich dabei um sehr leichte Bakterienstämme, z. B. Nokardia, handelt, die Überhand gewonnen haben.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das gattungsgemäße Verfahren so zu führen, daß eine Bildung von Blähschlamm in der zweiten Stufe auf einfache Weise unterdrückt werden kann.
• Zur Lösung dieser Aufgabe lehrt die Erfindung, daß eine Teilmenge des aus der Zwischenklärung abgezogenen Überschußschlammes aus der Adsorptionsstufe in die zweite Stufe eingeführt wird und daß dadurch eine Blähschlammbildung in der zweiten Stufe unterdrückt wird. In dem Merkmal, daß in der zweiten Stufe eine Blähschlammbildung vermieden wird, liegt eine Mengenangabe in bezug auf die Teilmenge des aus der Zwischenklärung abgezogenen Überschlußschlammes aus der Adsorptionsstufe, der in die zweite Stufe eingeführt wird. Die geeignete Menge findet man ohne weiteres durch entsprechende Versuche. Im Rahmen der Erfindung kann die Teilmenge des Uberschußschlammes aus der Adsorptionsstufe kontinuierlich in die zweite Stufe eingeführt werden. Im Rahmen der Erfindung liegt es aber auch, die Teilmenge des Uberschußschlammes aus der Adsorptionsstufe periodisch in die zweite Stufe einzuführen. Arbeitet man so, so ist eine Variante der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß von Zeit zu Zeit eine vollständige Neubeimpfung der zweiten Stufe mit der Teilmenge des Überschußschlammes aus der Adsorptionsstufe vorgenommen wird - Die erfindungsgemäß in die zweite Stufe eingeführten Prokaryonten bewirken überraschenderweise infolge ihrer besonderen, vorstehend aufgeführten Eigenschaften in der zweiten Stufe ein Populationsgleichgewicht, welches in bezug auf die Reinigungswirkung in der zweiten Stufe sehr wirksam arbeitet, blähschlammbildende Bakterien aber nicht mehr enthält und unterdrückt.
• Bei einem anderen, mehrstufigen Belebungsverfahren, bei dem die erste Stufe als hochbelastete Stufe gefahren wird und das aus der ersten Stufe ablaufende Abwasser über eine Zwischenklärung einer als Tropfkörper ausgeführten Nitrifikationsstufe zugeführt wird, dem eine Nitrifikationsstufe in Form eines Belebungsbeckens nachgeschaltet ist, ist es bekannt (DE-PS 29 08 134), eine Teilmenge des aus der ersten Belebungsstufe abgezogenen Überschußschlammes in die Denitrifikationsstufe einzuführen. Das trägt zur Lösung der der Erfindung zugrundeliegenden Aufgabe nichts bei.
• Im folgenden werden die Erfindung und die durch die Erfindung erreichten Vorteile anhand einer schematischen Zeichnung ausführlicher erläutert.
• Die einzige Figur zeigt ein Schema einer Anlage zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. In der Figur erkennt man eine zweistufige Belebungsanlage. Die erste Stufe arbeitet mit einem Belebungsbecken 1, welches eine hochbelastete Adsorptionsstufe darstellt.
• Die zweite Stufe arbeitet mit einem Belebungsbecken 2, welches als schwachbelastete Belebungsstufe betrieben wird. Das zulaufende Abwasser kommt über die Leitung 3. Es mag sich um kommunales Abwasser handeln. Es wird ohne Vorklärung, wenn auch nach mechanischer Reinigung bei 4 in das erste Belebungsbecken 1 eingeführt.
• Das aus der Adsorptionsstufe ablaufende behandelte Abwasser wird über eine Zwischenklärung 5 geführt. Es gelangt danach in das Belebungsbecken 2 der zweiten Stufe. Der Überschußschlamm aus der Zwischenklärung 5 sowie aus einer der zweiten Belebungsstufe nachgeschalteten Nachklärung 6 wird der Schlammverarbeitung zugeführt.
• Das zeigen die eingezeichneten Abzugleitungen 7 und 8. In der hochbelasteten Adsorptionsstufe wird mit einer hauptsächlich aus Prokaryonten bestehenden Biozönose gearbeitet. Insoweit wird auf die Beschreibungseinleitung verwiesen. Zu diesem Zweck kann im übrigen auch eine Teilmenge des aus der Zwischenklärung abgezogenen Überschußschlammes über die Leitung 9 dem zulaufenden Rohabwasser wieder zugeführt werden.
• Wesentlich ist, daß eine Teilmenge des aus der Zwischenklärung 5 abgezogenen Überschußschlammes aus dem Belebungsbecken 1, d. h.
• aus der Adsorptionsstufe, in das Belebungsbecken 2, d. h. in die zweite Stufe eingeführt wird, und zwar in solcher Menge, daß in der zweiten Belebungsstufe eine Blähschlammbildung vermieden wird. Diese Teilmenge kann kontinuierlich oder periodisch zugeführt werden, im letzteren Falle auch zur vollständigen Neubelebung der zweiten Belebungsstufe.

Claims (4)

1. Verfahren für die Reinigung von Abwasser, insbesondere von kommunalem Abwasser P atentansprüche: 1. Verfahren für die Reinigung von Abwasser, insbesondere von kommunalem Abwasser, mit Hilfe einer zweistufigen Belebungsanlage, in der die erste Stufe als hochbelastete Adsorptionsstufe und die zweite Stufe als schwachbelastete Belebungsstufe betrieben werden, wonach das aus der Adsorptionsstufe ablaufende, behandelte, durch eine Zwischenklärung geführte Abwasser unmittelbar oder über eine Tropfkörperstufe in die zweite Stufe eingeführt wird, wobei der Überschußschlamm aus der Zwischenklärung sowie aus einer der zweiten Stufe nachgeschalteten Nachklärung der Schlammverarbeitung zugeführt wird und wobei in der hochbelasteten Adsorptionsstufe mit einer hauptsächlich aus Prokaryonten bestehenden Biozönose gearbeitet wird, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß eine Teilmenge des aus der Zwischenklärung abgezogenen Überschußschlammes aus der Adsorptionsstufe in die zweite Stufe eingeführt wird und daß dadurch eine Blähschlammbildung in der zweiten Stufe unterdrückt wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilmenge des Überschußschlammes aus der Adsorptionsstufe kontinuierlich in die zweite Stufe eingeführt wird.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilmenge des iiberschußschlammes aus der Adsorptionsstufe periodisch in die zweite Stufe eingeführt wird.
4. 4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß von Zeit zu Zeit eine vollständige Neubeimpfung der zweiten Stufe durchgeführt wird.