CH616393A5

CH616393A5 -

Info

Publication number: CH616393A5
Application number: CH1013276A
Authority: CH
Inventors: Theodor Gorski; Adolf Heinen; Kurt Mack
Original assignee: Bayer Ag
Priority date: 1975-08-12
Filing date: 1976-08-09
Publication date: 1980-03-31
Also published as: FR2320908A1; DE2535837C3; BE845103A; JPS5222369A; SE7608981L; GB1531810A; DE2535837A1; US4071443A; ATA596076A; SE420826B; NL7608888A; DE2535837B2; AT348952B; FR2320908B1; ES450613A1

Description

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, die Sauerstoffausnutzung gegenüber dem bekannten Verfahren zu verbessern. Die Betriebskosten von Anlagen, die mit technisch reinem Sauerstoff betrieben werden, sind entscheidend von der Sauerstoffnutzung abhängig. Ausserdem ist die für den biologischen Abbau der Abwasserinhaltsstoffe notwendige optimale Sauerstoffkonzentration in der Belebtschlammsuspension möglichst konstant zu halten.

Voraussetzung hierfür ist unter anderem die nahezu trägheitslose Einstellung der Sauerstoffkonzentration sowohl in dem Gasraum des ersten Behälters als auch in der Flüssigkeitsphase der einzelnen Behälter.

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Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist daher ein Verfahren zur Regelung der Sauerstoffzufuhr bei der Behandlung von Abwasser, welches biochemisch oxidierbare Bestandteile enthält, in Gegenwart von Belebtschlamm, wobei dem belebtschlammhaltigen Abwasser in mindestens einem Begasungs- 5 behälter ein mindestens 25 Volumen-% Sauerstoff enthaltendes Gas in feiner Verteilung unter intensiver Vermischung zugeführt wird, das dadurch gekennzeichnet ist, dass a) dem Gasraum über dem belebtschlammhaltigen Abwasser reiner Sauerstoff in solchen Mengen zudosiert wird, dass 10 der Sauerstoffgehalt im Gasraum maximal ± 10% von einem Sollwert abweicht,

b) eine Teilmenge des Gases im Gasraum Strahlpumpen zugeführt wird, die sie in feiner Verteilung dem belebtschlammhaltigen Abwasser zuführen, 15

c) durch Direkteinspeisung von reinem Sauerstoff in die den Strahlpumpen zugeführten Teilmenge der Sauerstoffgehalt im belebtschlammhaltigen Abwasser eingestellt wird, der maximal ± 60% von einem Sollwert abweicht.

Das erfindungsgemässe Verfahren schafft optimale Vor- 20 aussetzungen für die Sauerstoffzehrung in den einzelnen Begasungsbehältern. Die Zerteilung der Belebtschlammflocken erfolgt vorzugsweise durch Einwirkung von Scherkräften, wobei die Zerteilung im Extremfall bis zu Einzelbakterien durchgeführt wird. Vorzugsweise wird die Belebtschlammflocke in 25 diesem Verteilungsprozess auf 1/3 bis 1/20 ihrer üblichen Grösse (20 bis 120 [im im Durchmesser), besonders bevorzugt auf 1/5 bis 1/10 zerteilt. Der vorteilhaft in den Gasraum des ersten Begasungsbehälters eingeführte reine Sauerstoff wird im Gasraum sofort mit dem Umwälzgas, das als Stoffwechsel- 30 produkt der Mikroorganismen Kohlendioxid enthält, vermischt und somit als verdünntes, sauerstoffhaltiges Gas wieder den Mikroorganismen zugeführt. Das sauerstoffhaltige Gas wird in Form sehr kleiner Gasbläschen, die vorzugsweise einen Durchmesser kleiner als 4 mm, besonders bevorzugt 35 einen Durchmesser kleiner als 1 mm besitzen, in die feinteilige Belebtschlammsuspension eingeführt. Unter 02-haltigem Gas, im Sinne der vorliegenden Erfindung, wird ein mit 02 angereichertes Gas von mindestens 25 Volumen-% 02, vorzugsweise von 30-70 Volumen-%, verstanden. Bei diesem sauer- 40 stoffhaltigen Gas handelt es sich um ein rezirkuliertes Gasgemisch, dem das beim Abbau entstehende Kohlendioxid auch teilweise entzogen werden kann, um so eine Erhöhung der Sauerstoffkonzentration im rezirkulierten Gasgemisch und damit eine höhere Sauerstoffeintragskapazität zu erreichen. 45

Nachfolgend wird das erfindungsgemässe Verfahren beispielsweise beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine Ausführungsform eines Verfahrensschemas mit zwei hintereinandergeschalteten Begasungsbehältern;

Fig. 2 einen Schnitt durch eine Strahlpumpe. 50

Im einzelnen wird das Verfahren so durchgeführt, dass das Abwasser, das biologisch abbaubares Material enthält, mit Hilfe von Belebtschlamm und sauerstoffhaltigem Gas intensiv mit Sauerstoff in Kontakt gebracht wird. Dazu wird das Abwasser über die Leitung 3 der Saugseite der Umwälzpumpe 4, 55 die teilgereinigtes Abwasser mit Belebtschlamm aus dem Begasungsbehälter 1 über die Leitung 5 umwälzt, zugegeben. Das Gemisch wird von der Pumpe 4 über die Leitung 6 den Strahlpumpen 7, die an dem Gaszirkulationskompressor 8 angeschlossen sind, zugeführt. Durch die in den Strahlpumpen 60 herrschenden Strömungsbedingungen wird der aus dem Absetzbecken 9 über die Pumpe 10 rückgeführte Belebtschlamm, der in Flockenstruktur vorliegt, in eine feinverteilte Suspension gebracht. Gemäss der Erfindung wird nun reiner Sauerstoff über die Leitung 11 mittels des Regelventils 12 in den es Gasraum 13 des ersten Begasungsbehälters 1 des Belebtschlammbeckens 14 in der Weise zudosiert, dass der Sauerstoffgehalt des Gasraumes 13 des ersten Begasungsbehälters maximal um 10% von einem gegebenen Sollwert abweicht. Dieser Sollwert richtet sich zum einen nach dem Gehalt an biologisch abbaubarem Material im Abwasser, zum anderen ist er abhängig davon, welcher Begasungsbehälter in einer Kaskadenschaltung betrachtet wird.

Um nun erflndungsgemäss die Sauerstoffkonzentration im belebtschlammhaltigen Abwasser des ersten Begasungsbehälters 1, unabhängig von Lastschwankungen im Abwasser, bei konstanten Werten zwischen 1 mg/1 und 4 mg/1 zu halten, wobei hier ein Sollwert von etwa 2,5 mg/1 vorgegeben ist, wird dem Rezirkulationsgas in der Leitung 15, in Abhängigkeit von der Sauerstoffkonzentration im belebtschlammhaltigen Abwasser des ersten Begasungsbehälters 1, gemessen-über den Messfühler 16 direkt über die Leitung 17 mittels des Regelventils 18, reiner Sauerstoff zudosiert, so dass die gewünschten konstanten Sauerstoffkonzentrationen im belebtschlammhaltigen Abwasser des ersten Begasungsbehälters 1 resultieren. Hierfür geeignete Messfühler sind beispielsweise in GIT, Fachzeitschrift für das Laboratorium, Heft 6, 715-720, 1972 und Die Wasserwirtschaft 9 ( 1969), 260-267 beschrieben. Entsprechend der über die Leitung 3 zugegebenen Menge Abwasser und über die Leitung 19 aus dem Absetzbecken 9 zurückgeführten Menge Belebtschlamm fliesst ein Gemisch von Belebtschlamm und teilgereinigtem Abwasser durch die Öffnung 20 in der zwischen den Begasungsbehältern 1 und 2 angebrachten Trennwand 21 in den zweiten Begasungsbehälter 2. Ein Teil des in dem zweiten Begasungsbehälter 2 befindlichen Gemisches aus teilgereinigtem Abwasser und Belebtschlamm wird über die Leitung 22 mittels der Pumpe 23 über die Leitung 24 den Strahlpumpen 25, die an dem Gaszirkulationskompressor 26 angeschlossen sind, zugeführt.

Um nun erfindungsgemäss die Sauerstoffkonzentration im belebtschlammhaltigen Abwasser in dem zweiten Begasungsbehälter 2 bei konstanten Werten zwischen 4 und 8 mg/1 zu halten, wobei ein Sollwert von 6 mg/1 vorgegeben ist, wird dem Rezirkulationsgas in der Leitung 27, in Abhängigkeit von der Sauerstoffkonzentration im belebtschlammhaltigen Abwasser des zweiten Begasungsbehälters 2, gemessen mit dem Messfühler 28 direkt über die Leitung 29 mittels eines Regelventils 30, reiner Sauerstoff zudosiert, so dass auch im belebtschlammhaltigen Abwasser des zweiten Begasungsbehälters 2 die gewünschte konstante Sauerstoffkonzentration resultiert.

In den Gasräumen 13 und 31 herrscht ein Überdruck von 20-100 mm Wassersäule. Der Überdruck kann innerhalb dieses Bereiches auf einen gewünschten Solldruckwert eingestellt werden und wird mittels der Regelventile 12 und 32 konstant gehalten. Das Gasgemisch im Gasraum 13 des ersten Begasungsbehälters 1 besteht im wesentlichen aus 40-80 Volu-men-% Sauerstoff und 20-60 Volumen-% Kohlendioxid, im Gasraum 31 des zweiten Begasungsbehälters 2 befindet sich ein Gasgemisch, das im wesentlichen aus 30-60 Volumen-% Sauerstoff und 40-70 Volumen-% Kohlendioxid besteht. Die Sauerstoffkonzentration im Gasraum 31 ist abhängig von der Sauerstoffkonzentration im Gasraum 13. Die Sauerstoffkonzentration im Gasraum 13, gemessen an der Messstelle 33, kann auf einen gewünschten Optimalwert, je nach Abwasserbeschaffenheit, eingestellt werden. Die Messung der Sauerstoffkonzentration an der Messstelle 33 kann z.B. nach der in «Messen und Regeln in der chemischen Technik», Springer-Verlag 1957, Hengstenberg, Sturm, Winkler «Gasanalyse aufgrund des Paramagnetismus», S. 463-482 beschriebenen Methode erfolgen. Dieser eingestellte Optimalwert wird dadurch konstant gehalten, dass in Abhängigkeit von dem über die Messstelle 33 gemessenen Sauerstoffgehalt das Regelventil 32 so lange geöffnet wird, bis sich der Optimalwert wieder im Gasraum 13 eingestellt hat. Beim Öffnen des Regelventils 32 entsteht eine Druckdifferenz zum eingestellten Drucksollwert, die durch Zufuhr von reinem Sauerstoff durch die Leitung 11

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über das Regelventil 12 ausgeglichen wird. Während der Zufuhr von reinem Sauerstoff über die Leitung 11 in den Gasraum 13 strömt Gasgemisch vom Gasraum 13 durch den Gas-durchlass 40 in den Gasraum 31 und von dort über die Leitung 41 durch das Regelventil 32 in die freie Atmosphäre.

Entsprechend der über die Leitung 3 zugegebenen Menge Abwasser und der über die Leitung 19 aus dem Absetzbecken 9 zugeführten Menge Belebtschlamm fliesst aus dem zweiten Begasungsbehälter 2 ein Gemisch von Belebtschlamm und gereinigtem Abwasser über die Leitung 34 einem Koagulator 35 zu und tritt in koagulierter Form über die Leitungen 36 und 37 in das Absetzbecken 9 ein, in dem das gereinigte Abwasser von dem Belebtschlamm getrennt wird.

Der Koagulator 35 besteht im wesentlichen aus einem zylindrischen Reaktor, in den die aus dem Belebtschlammbek-ken 14 abgeführte feinteilige Suspension über eine tangentiale Zuführung mit linearen Geschwindigkeiten von etwa 0,5 bis 3 m/sec eingeführt wird und dort in eine Rotationsbewegung -unter Auslösung einer Potentialströmung - versetzt wird. Die einzelnen Flüssigkeitsschichten bewegen sich in diesem Koagulator demnach um sQ.schneller, je mehr sie an der Achse des Zylinders liegen. Die Verweilzeiten eines Flüssigkeits- bzw. Feststoffteilchens betragen durchschnittlich etwa 30 bis 150 sec, vorzugsweise 40 bis 100 sec. In der Nähe der Achse bildet sich ein sogenannter Wirbelkern aus. Es hat sich gezeigt, dass * die in der Potentialströmung vorhandene Relativbewegung zwischen den einzelnen Strömungsschichten besonders dazu geeignet ist, den Zusammenschluss der feinteiligen Belebtschlammflocken zu fördern. Auf diese Weise gelingt es, wieder absetzfähige Flocken zu bilden, die dann in dem nachgeschalteten Absetzbecken 9 von dem gereinigten Abwasser getrennt werden können. Unter einer Potentialströmung versteht man eine Strömung um eine Rotationsachse, die nach dem Gesetz r X c = konstant (r = Abstand eines Flüssigkeits- bzw. Feststoffteilchens von der Rotationsachse, c = Geschwindigkeit des Teilchens) abläuft (Donaueck, Technische Strömungslehre, 6. Auflage, 1961, Seite 43).

Aus dem Absetzbecken 9 fliesst das Klarwasser über das Überlaufwehr 38 ab und kann je nach Reinheitsgrad einer weiteren Behandlung zugeführt oder abgelassen werden. Der abgetrennte Belebtschlamm wird mittels der Pumpe 10 in den ersten Begasungsbehälter 1 zurückgepumpt und ein Teil als Überschussschlamm über die Leitung 39 abgezogen.

Das erfindungsgemässe Verfahren zur Regelung der Sauerstoffzufuhr ist nicht auf eine Abwasserbehandlung in zwei Begasungsbehältern beschränkt, sondern kann auch entsprechend in einem Begasungsbehälter oder in mehr als zwei Begasungsbehältern durchgeführt werden. Die Kaskadenschaltung kann sowohl in getrennten Behältern als auch durch entsprechende Anordnung der Strahlpumpen in einem Becken oder Trennwände durchgeführt werden. Da die die Strahlpumpen verlassenden Gasblasen infolge ihrer Mammutpumpenwirkung die Flüssigkeit im wesentlichen nur in vertikaler Richtung durchmischen und eine axiale Rückvermischung des Flüssigkeitsdurchsatzes gering ist, wird eine «Kaskadenschaltung» für den Flüssigkeitsdurchsatz bereits ohne Trennwândé in der Flüssigkeit bewirkt. Unter Verwendung der Strahlpumpen kann problemlos der Sauerstoff am Beckenboden des Belebtschlammbeckens, selbst in einerTiefe von 5-20 m, eingetragen werden, was für eine wirtschaftliche Fahrweise besonders wichtig ist. Bei Tiefen des Belebtschlammbeckens von 10 m und mehr können die Strahlpumpen in bestimmten Abständen auch übereinander angeordnet werden (Etagenanordnung). Dadurch wird eine bessere Verteilung und Durchmischung des Abwassers mit dem Inhalt des Belebtschlammbek-kens erreicht.

Geeignete Strahlpumpen zur Durchführung des Verfahrens sind beispielsweise beschrieben in A.G. Kasatkin, Chemische Verfahrenstechnik, Band 1, VEB, Deutscher Verlag für Grundstoffindustrie, Leipzig 1962, Seiten 138,177,180. Eine besonders geeignete Strahlpumpe weist eine Strahldüse auf, wie in der Fig. 2 dargestellt. Ein Gehäuse 41 ist mit einer Zufuhrleitung 42 für Flüssigkeit und einer Zufuhrleitung 43 für Gase fest verbunden, wobei in das Gehäuse 41 an dem Eintritt der Zufuhrleitung 42 für Flüssigkeiten eine Dichtung 44 eingesetzt ist und wobei eine einschiebbare Treibdüse 45 gegen die Dichtung 44 geführt ist und wobei ein Hülsenrohr 46, welches mit einer in das Gehäuse einschraubbar ausgestalteten Mischdüse 47 fest verbunden ist, das mit Bohrungen 48 versehen ist, auf den Rand der Treibdüse 45 aufgesetzt ist und wobei eine Kontermutter 49 am Ende des Gehäuses 41 angeordnet ist. Die Strahldüse besteht vorzugsweise aus Kunststoff, wie z.B. Hartpolyäthylen und/oder Polypropylen.

Bei der Verwendung der Mischdüse 47 zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens wird durch die Zufuhrleitung 42 das Abwasser zusammen mit Belebtschlamm beispielsweise mit einer Geschwindigkeit von 5 bis 24 m/sec, vorzugsweise 12 bis 18 m/sec gedrückt. In der Mischdüse 47 wird die Strömungsenergie des Treibwassers in Druck umgesetzt. Dabei wird das durch die Öffnung 43 eintretende sauerstoffhaltige Gas in feine Gasbläschen zerrissen und die zugeführten Belebtschlammflocken in sehr kleine Flocken zerteilt. Das Gemisch tritt als feinteilige Suspension aus der Strahldüse aus, wobei die feinen Gasbläschen beim Aufsteigen im Belebtschlammbecken weiter Sauerstoff an das Abwasser abgeben können. Derartige Strahldüsen werden vorteilhafterweise am Boden des Belebtschlammbeckens bzw. bei sehr tiefen Belebtschlammbecken in der Etagenanordnung angebracht. Dem Abwasser wird vor dem Eintritt in die Strahldüse grobflocki-ger Belebtschlamm in Mengen von 20-60 Volumen-%, bezogen auf Abwasser, zugesetzt. In einer vorteilhaften Ausführungsform wird teilgereinigtes Abwasser, das bereits feinteiligen Belebtschlamm «feinteilige Suspension» enthält, in Mengen von 10-300 Volumen-%, bezogen auf Abwasser, aus dem Belebtschlammbecken rückgeführt und zusammen mit dem grobflockigen Belebtschlamm enthaltenden Abwasser durch die Strahldüse geleitet.

Das erfindungsgemässe Verfahren zur Regelung der Sauerstoffzufuhr zeigt gegenüber bekannten Verfahren folgende wesentliche Vorteile:

Das in die Strahlpumpen 7 und 25 über die Leitungen 15 und 27 (Fig. 1) eingebrachte Rezirkulationsgas wird in der Flüssigkeit extrem fein verteilt, so dass infolge der dadurch geschaffenen Phasengrenzfläche und der grossen Konzentrationsdifferenz zwischen der Sauerstoffkonzentration im Rezirkulationsgas und der Konzentration des gelösten Sauerstoffs im Belebtschlamm-Abwasser-Gemisch ein schneller Übergang einerseits von gasförmigem Sauerstoff und die Flüssigkeit und andererseits von in der Flüssigkeit gelöstem Sauerstoff in den in feinverteilter Suspension vorliegenden Belebtschlamm gewährleistet ist. Die Konzentrationsdifferenz kann noch erhöht werden, indem der umgewälzten Suspension, bestehend aus teilgereinigtem Abwasser und feinteiligem Belebtschlamm, nahezu sauerstofffreies Abwasser und sauerstoffarmer Belebtschlamm zugegeben wird.

Die Konzentration des in der Belebtschlammsuspension gelösten Sauerstoffs kann bei einem eingestellten Optimalwert (ungefähr 3 mg/1) trotz Lastschwankungen im Abwasser nahezu konstant gehalten werden. Über die Direktzufuhr von Sauerstoff über die Leitungen 17 und 29 in das den Strahlpumpen 7 und 25 über die Leitungen 15 und 27 zugeführte Rezirkulationsgas erhöht sich bei Bedarf - ohne Verzögerung - die Kon-

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zentration des in der Belebtschlammsuspension gelösten Sauerstoffs. Da der Sauerstoffeintrag direkt proportional ist der Differenz zwischen der Sättigungskonzentration und der aktuellen Konzentration des in der Belebtschlammsuspension gelösten Sauerstoffs, werden infolge der Einstellung niedriger 5

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Konzentrationen des in der Belebtschlammsuspension gelösten Sauerstoffs energetisch optimale Bedingungen erreicht. Überdosierungen von Sauerstoff werden vermieden, wodurch insbesondere eine bessere Nutzung des Sauerstoffs als bisher gewährleistet ist.

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1 Blatt Zeichnungen

Claims

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1. Verfahren zur Regelung der Sauerstoffzufuhr bei der Behandlung von Abwasser, welches biochemisch oxidierbare Bestandteile enthält, in Gegenwart von Belebtschlamm, wobei dem belebtschlammhaltigen Abwasser in mindestens einem 5 Begasungsbehälter ein mindestens 25 Volumen-% Sauerstoff enthaltendes Gas in feiner Verteilung unter intensiver Vermischung zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass a) dem Gasraum über dem belebtschlammhaltigen Abwasser reiner Sauerstoff in solchen Mengen zudosiert wird, dass 10 der Sauerstoffgehalt im Gasraum maximal ± 10% von einem Sollwert abweicht,

b) eine Teilmenge des Gases iiji Gasraum Strahlpumpen zugeführt wird, die sie in feiner Verteilung dem belebtschlammhaltigen Abwasser zuführen, 15

2. Verfahren gemäss Anspruch 1, unter Verwendung meh- 2o rerer Begasungsbehälter, dadurch gekennzeichnet, dass man in einem ersten Begasungsbehälter im belebtschlammhaltigen Abwasser den Sauerstoffgehalt zwischen 1-4 mg/1 einstellt.

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PATENTANSPRÜCHE

3. Verfahren gemäss einem der Ansprüche 1 und 2, unter Verwendung mehrerer Begasungsbehälter, dadurch gekenn- 25 zeichnet, dass man in einem zweiten Begasungsbehälter im belebtschlammhaltigen Abwasser den Sauerstoffgehalt zwischen 4-8 mg/1 einstellt.

4. Verfahren gemäss einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass man im Gasraum des ersten Begasungs- 30 behälters den Sauerstoffgehalt von 40-80 Volumen-%, im Gasraum des zweiten Begasungsbehälters von 30-60 Volumen-% einstellt.

Es sind bereits Verfahren bekannt geworden, nach denen biologisch abbaubares Material, das in Industrie- und Kommunalabwässern enthalten ist, mit Hilfe biologisch aktiver Massen (Belebtschlamm) durch Belüftung mit sauerstoffhalti- 40 gen Gasen abgebaut wird. Bei diesen Verfahren wird entweder Luft, mit Sauerstoff angereicherte Luft oder technisch reiner Sauerstoff als Belüftungsgas verwendet.

Es ist ferner bekannt, dass bei den biologischen Abwasserreinigungen - wie bei jeder bakteriellen Tätigkeit - die Ab- 45 bauvorgänge entscheidend von der ausreichenden Versorgung mit Sauerstoff abhängig sind. Es ist daher erforderlich, dem Belebtschlamm den zur Atmung notwendigen Sauerstoff künstlich zuzuführen. Im allgemeinen wird der Sauerstoff aus der Umgebungsluft entnommen und in offenen Becken dem 50 Gemisch aus Belebtschlamm und dem zu reinigenden Abwasser zugeführt. Da nur etwa 2% des Luftsauerstoffs beim Durchgang durch das Belebtschlammbecken ausgenutzt werden, müssen grosse Luftmengen mit dem Gemisch aus Belebtschlamm und dem zu reinigenden Abwasser in Kontakt ge- 55 bracht werden. Dies erfordert grosse Beckenvolumen und/

oder eine Vielzahl aufwendiger Sauerstoffeintragungsvorrichtungen mit einem entsprechend hohen Energieaufwand. Hinzu kommen die Geruchsbelästigungen, die durch die Tröpfchenbildung bei Oberflächenbelüftern verursacht werden. 60

In den deutschen Auslegeschriften 2 032 189,2 032 440, 2 032 480,2 032 528 und 2 032 535 sind Verfahren beschrieben, die diese Nachteile durch Einsatz von mit Sauerstoff angereicherter Luft bzw. reinem Sauerstoff zu vermeiden suchen. Es werden geschlossene Belüftungsbecken verwendet, 65 wobei das Gas mittels eines rotierenden Gasverteilungssystems direkt in das Gemisch aus Belebtschlamm und Abwasser eingetragen wird. Zur besseren Ausnützung des Sauerstoffs wird das Belüftungsgas rezirkuliert. Eine Kaskadenschaltung der Belüftungssysteme hat sich dabei als zweckmässig erwiesen. Hinter dem letzten Belüftungsbehälter befindet sich eine Zwischen- bzw. eine Endklärung, wobei man unter Zwischenklärung die Abtrennung des teilgereinigten Abwassers vom Belebtschlamm versteht und unter der Endklärung die Abtrennung des vollständig gereinigten Abwassers vom Belebtschlamm.

Bei Lastschwankungen im Abwasser ist der Sauerstoffbedarf besonders bei der Kaskadenschaltung sehr unterschiedlich. Besonders wirken sich diese Lastschwankungen in den ersten Begasungsbehältern aus. Um die Auswirkung der Lastschwankungen der ersten Begasungsbehälter zu verringern, ist es vorteilhaft, den ersten Begasungsbehälter grösser auszulegen als die nachfolgenden, vorzugsweise besitzt der erste Behälter das 2- bis 3fache Volumen der nachfolgenden Behälter. In dem ersten Behälter werden in der Regel ca. 65 bis 80% des in die Anlage zugeführten Sauerstoffs verbraucht. Sind die Lastschwankungen im Abwasser jedoch relativ hoch ( ± 100% des Normalwerts), so ist es selbst bei einer Kaskadenschaltung mit vorgeschalteter Doppelkaskade nicht möglich, die Konzentration des in der Belebtschlammsuspension gelösten Sauerstoffs in einem Bereich von 2-4 mg/1 zu halten. Sowohl aus biologischen als auch energetischen Gründen hat sich jedoch gerade dieser Konzentrationsbereich als optimal für den Wirkungsgrad einer biologischen Abwasserreinigung erwiesen.

Nach bisher bekannten Verfahren wurde der Sauerstoff entsprechend dem Sauerstoffbedarf des belebtschlammhaltigen Abwassers in den Gasraum des eisten Behälters zugegeben. Das im Gasraum entstehende, an Sauerstoff verarmte Gas wurde anschliessend in einen zweiten und dritten Behälter eingeführt, wobei es weiter an Sauerstoff verarmte. Am Ende des dritten Behälters betrug die Konzentration des Abgases etwa 40 bis 50% Sauerstoff und 50 bis 60% Kohlendioxid. Bei dieser Regelung resultierte in dem Gasraum des ersten Behälters ein Gas mit etwa 70 bis 80% Sauerstoff.

Die Regelung des gelösten Sauerstoffs im belebtschlammhaltigen Abwasser in dem jeweiligen Behälter nur durch Erhöhung oder Erniedrigung der Menge des in dem jeweiligen Behälter rezirkulierten sauerstoffhaltigen Gases bewirkt werden. Bei dem bekannten Verfahren wird die Sauerstoffzufuhr mit einem Handventil in Abhängigkeit der Sauerstoffkonzentration im Ausgang des letzten Behälteis geregelt.

Bei dieser Art der Regelung der Sauerstoffzufuhr ist die Wirkung auf die Konzentration des in der Belebtschlammsuspension gelösten Sauerstoffs sehr träge. Da der in den Gasraum des ersten Behälters zugegebene Sauerstoff von dem dort befindlichen Gasgemisch, bestehend aus Sauerstoff und Kohlendioxid, verdünnt wird, ist es nicht möglich, bei Lastschwankungen im Abwasser bei optimalen Werten an gelöstem Sauerstoff, im belebtschlammhaltigen Abwasser zu arbeiten.

Überhaupt ist es bei diesem bekannten Verfahren nur schwer möglich, in den ersten Behältern sowohl in dem Gas-raum als auch in der Belebtschlammsuspension bestimmte optimale konstante Sauerstoffkonzentrationen einzustellen.