DE2439013C3 - Two-stage process for the biological treatment of wastewater - Google Patents
Two-stage process for the biological treatment of wastewaterInfo
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Description
2525th
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur biologischen Reinigung von Abwasser in einem zweistufigen Reinigungsprozeß mitteis Kontaktnahme mit Luft, wobei das Abwasser in der ersten Prozeßstufe in einem Tropfkörperturm begast und in der zweiten Prozeßstufe in einem Belebungsbecken begast wird.The invention relates to a method for the biological purification of wastewater in a two-stage process The cleaning process means contact with air, the wastewater in the first process stage in one Gassed trickling filter tower and in the second process stage is gassed in an aeration tank.
Die biologische Reinigung von Abwasser wird unter Anwendung von Luft durchgeführt, wobei der Sauerstoff als Reaktionskomponente dient Da beim Reinigungsprozeß der Sauerstoffgehalt der Luft nicht vollständig verbraucht wird, sondern aller Stickstoff mit dem Restgehalt an O2 wieder in die Atmosphäre geleitet wird und diese Abluft als Trägergas dient für flüchtige Stoffe, wie z. B. geruchsintensive Stoffe, entsprechend ihrem Partialdruck, ist es erforderlich, die Abluftmenge wesentlich zu reduzieren.The biological purification of wastewater is carried out using air, with oxygen The oxygen content of the air does not serve as a reaction component during the cleaning process is completely consumed, but instead all nitrogen with the residual O2 content is returned to the atmosphere and this exhaust air is used as a carrier gas for volatile substances, such as. B. odorous substances, accordingly their partial pressure, it is necessary to significantly reduce the amount of exhaust air.
Es sind Verfahren bekannt, bei denen die Abluft aus dem Tropfkörperturm und aus dem Belebungsbecken auf katalytischem oder thermischem Wege oder durch Absorption oder Chemosorption gereinigt wird. Auch sind Verfahren bekannt, bei denen durch Einsatz von reinem oder teilgereinigtem Sauerstoff das Abgasvolumen und damit die Emmissionslast bei biologischen Kläranlagen wesentlich vermindert werden kann.There are known methods in which the exhaust air from the trickling filter tower and from the activated sludge tank is purified by catalytic or thermal means or by absorption or chemosorption. Also processes are known in which the exhaust gas volume is reduced by using pure or partially purified oxygen and thus the emission load in biological sewage treatment plants can be significantly reduced.
Weiterhin sind Bio- oder Bodenfilter bekannt bei denen die abbaubaren Stoffe durch biologische Vorgänge aus der Abluft entfernt werden.Furthermore, bio or soil filters are known in which the degradable substances through biological processes removed from the exhaust air.
Nachteilig bei den bekannten Verfahren ist, daß zusätzliche und umfangreiche Reinigungsvorrichtungen installiert werden müssen, um die Abluft aus dem Tropfkörperturm und dem Belebungsbecken im erforderlichen Maße von geruchsintensiven Stoffen zu reinigen. Soll die Begasung mit reinem oder teilgereinigtem Sauerstoff erfolgen, muß eine separate Anlage zum Erzeugen dieses Sauerstoffs bzw. sauerstoffangereicherter Luft bereitgestellt werden.The disadvantage of the known method is that additional and extensive cleaning devices must be installed to extract the air from the trickling filter tower and the aeration tank in the required To clean the dimensions of odor-intensive substances. Should the fumigation with pure or partially cleaned Oxygen takes place, a separate system must be used to generate this oxygen or oxygen-enriched Air can be provided.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem die Abwasserreinigung nur mit Luft durchgeführt und zugleich auf Abluft-Nachreinigungsstufen entweder ganz oder zumindest teilweise verzichtet werden kann.The invention is based on the object of creating a method of the type mentioned at the beginning which the wastewater purification is carried out only with air and at the same time on exhaust air post-purification stages either can be entirely or at least partially dispensed with.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Begasung der ersten Prozeßstufe mit der Abluft aus der zweiten Prozeßstufe erfolgt indem die ausgasende Luft aus dem Belebungsbecken aufgefangen und in den unteren Teil des mit einem großen Hohlraumvolumen ausgestatteten, einen geringen Gasströmungswiderstand bietenden Tropfkörperturmes eingeleitet wird.According to the invention, this object is achieved in that the first process stage is gassed with the exhaust air The second process stage takes place in that the outgassing air is collected from the aeration tank and in the lower part of the equipped with a large cavity volume, a low gas flow resistance offering trickling filter tower is initiated.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird die Abluftmenge wesentlich vermindert Dadurch vermindert sich gleichzeitig die mit der Abluftmenge ausgetragene Menge an geruchsaktiven Stoffen, da die Abluftfracht an geruchsaktiven Stoffen proportional dem Abluftvolumen und der Summe der Partialdrücke der flüchtigen Komponenten ist Wird nun das Gasvolumen reduziert, so wird die Abluftfracht direkt proportional zum Volumen reduziert da der Partialdruck der flüchtigen Komponenten nur bis zu dem entsprechenden Dampfdruck ansteigen kann. Der restliche Sauerstoffgehalt der Abluft der zweiten Prozeßstufe steht für den weiteren Abbau in der ersten Stufe zur Verfügung und wird hier weiter reduziert.The method according to the invention significantly reduces the amount of exhaust air at the same time the amount of odor-active substances discharged with the exhaust air, since the Exhaust air load of odor-active substances proportional to the exhaust air volume and the sum of the partial pressures of volatile components. If the gas volume is now reduced, the exhaust air load is direct proportional to the volume as the partial pressure of the volatile components is reduced only up to that corresponding vapor pressure can rise. The remaining oxygen content of the exhaust air of the second The process stage is available for further dismantling in the first stage and is further reduced here.
Wesentlich hierbei ist daß die Luft im Gegenstrom zu den beiden Abwasserreinigungsstufen geführt wird und dabei die Sauerstoffminderung in der zweiten Stufe, d. h. im Belebungsbecken, zuerst gering ist und diese Minderung keinen Einfluß auf den Abbaugrad hinsichtlich O2 in der ersten Stufe, im Tropfkörperturm, hat. Weiterhin ist wesentlich, daß der Tropfkörper mit seinem großen Hohlraumvolumen kaum Druckverluste hat und dadurch eine Kreislaufführung mit hoher Abreicherung an O2 zulässig ist.What is essential here is that the air is fed in countercurrent to the two wastewater treatment stages and the oxygen reduction in the second stage, d. H. in the aeration tank, is initially low and this Reduction has no effect on the degree of degradation with regard to O2 in the first stage, in the trickling filter tower. It is also essential that the trickling filter with its large cavity volume hardly loses any pressure and thus a cycle with a high depletion of O2 is permissible.
Bei dem Vorhandensein von speziellen Abwasserproblemen wird nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ein Teil der Abluft der ersten Prozeßstufe der Abluft der zweiten Prozeßstufe zugemischt.In the presence of special sewage problems, according to a further embodiment of the Invention, part of the exhaust air from the first process stage is mixed with the exhaust air from the second process stage.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.An embodiment of the invention is shown in the drawing and will be described in more detail below described.
Das Rohabwasser wird über eine Verteilervorrichtung 1 auf den Tropfkörper 2 im Tropfkörperturm 3 gegeben und rieselt darin abwärts. Die im Tropfkörper aufsteigende Luft kommt mit dem Abwasser in innigen Kontakt und der Luftsauerstoff wirkt dabei als Reaktionskomponente. Das in dieser ersten Prozeßstufe vorgereinigte Abwasser sammelt sich im unteren Teil des Tropfkörperturmes und wird über Leitung 4 in das Belebungsbecken 5 geleitet. Dort erfolgt z. B. eine Bläschenbegasung mittels Druckluft, die vom Gebläse 6 über das Verteilersystem 7 in das Belebungsbecken gefördert wird. Das Belebungsbecken ist oben geschlossen, d. h. die ausgasende Luft mit ihrem verminderten Sauerstoffgehalt wird aufgefangen und über die Leitung 8 in den unteren Teil des Tropfkörperturmes eingeleitet. Von hier aus strömt sie in gleichmäßigem Strom nach oben und verläßt über den Ablaufstutzen 9 den Tropfkörperturm.The raw sewage is given via a distributor device 1 onto the trickling filter 2 in the trickling filter tower 3 and trickles downwards therein. The air rising in the trickling filter comes into intimate contact with the wastewater and the oxygen in the air acts as a reaction component. The wastewater pre-cleaned in this first process stage collects in the lower part of the trickling filter tower and is passed through line 4 into the activated sludge tank 5. There z. B. a bubble gassing by means of compressed air, which is promoted by the fan 6 via the distribution system 7 in the activated sludge tank. The activated sludge tank is closed at the top, ie the outgassing air with its reduced oxygen content is captured and introduced via line 8 into the lower part of the trickling filter tower. From here it flows upwards in a steady stream and leaves the trickling filter tower via the outlet nozzle 9.
Soll der Restsauerstoffgehalt der Abluft aus dem Tropfkörperturm weiter vermindert werden und damit eine weitere Senkung der Abluftmenge erzielt werden, wird ein Teil der Abluft im Kreislauf über die Kreislaufleitung 19 und das Gebläse 11 gefahren.Should the residual oxygen content of the exhaust air from the trickling filter tower be further reduced and thus a further reduction in the amount of exhaust air can be achieved, some of the exhaust air is circulated via the Circulation line 19 and the fan 11 driven.
Nachfolgend wird eine Vergleichsrechnung erstellt für ein zweistufiges Abwasserreinigungsverfahren mit Tropfkörper und Belebungsbecken, bei denen beide getrennt mit Luft begast werden und für eine Abwasserreinigung nach dem erfindungsgemäßen Verfahren. Die Vergleichsrechnung wird zweckmäßigerweise auf eine abzubauende BSB-Fracht von F=It BSB bezogen.In the following, a comparative calculation is made for a two-stage wastewater treatment process with Trickling filters and aeration basins, both of which are fumigated with air separately and for one Wastewater purification according to the method according to the invention. The comparative calculation is expedient related to a BOD load to be degraded of F = It BOD.
Für die erste Prozeßstufe, den Tropfkörperturm, gelten folgende Erfahrungszahlen:The following empirical figures apply to the first process stage, the trickling filter tower:
Der angenommene Abbaugrad in der eirten Prozeßstufe ητκ= 50% wird bei einer Raumbelastung von Br= 4,0 kg/m3 Tag erreicht Das erforderliche Tropfkörpervolumen betrage V= 250 m3. Legt man eine Tropfkörperhöhe von H= 4,0 m zugrunde, so ergibt sich eine erforderliche Querschnittfläche des Tropfkörpers von Ftk = 62,5 m2. Bei der üblicherweise anzusetzenden Luftaufstiegsgeschwindigkeit von Vi= 130 inVm2 h in einem Tropfkörper, ergibt sich damit über die Fläche die abgegebene AbluftmengeThe assumed degree of degradation in the first process stage ητκ = 50% is achieved at a volume loading of Br = 4.0 kg / m 3 day. The required trickling filter volume is V = 250 m 3 . Based on a trickling filter height of H = 4.0 m, the required cross-sectional area of the trickling filter is Ftk = 62.5 m 2 . With the air ascent rate of Vi = 130 inVm 2 h in a trickling filter, which is usually to be assumed, this results in the amount of exhaust air emitted over the area
Va.tk= 130m3/m2h χ 62,5 m2 = 8,125 mVh V a .tk = 130m 3 / m 2 h χ 62.5 m 2 = 8.125 mVh
Der Abluftanfall der zweiten Prozeßstufe, dem Belebungsbecken, errechnet sich aus dem erforderlichen Sauerstoffbedarf für den biologischen Abbau und dem Ausnutzungsgrad des Belüftungssystems. Wird ein Umrechnungsfaktor an BSB zu Sauerstoff, OC-Load, von 1,0 kg/kg angenommen, so beträgt der Sauerstoffbedarf pro t BSB-Gesamtabbau, unter Berücksichtigung des Abbaues in der ersten ProzeßstufeThe amount of exhaust air in the second process stage, the aeration tank, is calculated from the required Oxygen requirement for biodegradation and the degree of utilization of the ventilation system. Becomes a If the conversion factor for BOD to oxygen, OC load, is assumed to be 1.0 kg / kg, then the oxygen requirement is per t total BOD degradation, taking into account the degradation in the first process stage
OVB OV B
(F-ητκ x F) χ OC-Load
(1000-0.- χ 1000) χ 1,0= 500kg/h (F-ητκ x F) χ OC load
(1000-0.- χ 1000) χ 1.0 = 500kg / h
Bei einem angenommenen Ausnutzungsgrad der Druckluftbegasung von maximal 20% der eingetragenen Sauerstoffmenge beträgt die zugeführte Lul'tmengeWith an assumed degree of utilization of the compressed air gassing of a maximum of 20% of the entered The amount of oxygen supplied is the amount of air supplied
/.. HcI/ .. HcI
500 kg JTi3
0,28 h: kg500 kg JTi 3
0.28 h : kg
kgkg
0,20 kg0.20 kg
- = 8,928 m3/h.- = 8.928 m 3 / h.
= 8,928= 8.928
= 8,578 ma/h.= 8.578 m a / h.
Prozeßstufe 8125 + 8578 rr.Vh= '6 703 mVh pro t BSB-Umsatz.Process stage 8125 + 8578 rr.Vh = '6 703 mVh per t BOD turnover.
Für das erfindungsgemäße Verfahren ergibt sich folgende Rechnung:The following calculation results for the method according to the invention:
Die Sauerstoffkonzentration im Abgas hat sich in der zweiten Stufe bei einem angenommenen Ausnutzungsgrad von 20% von 21 Vol.-% auf 21 — (21 χ 0,2) = 16,8 Vol.-% vermindert und ist noch ausreichend hoch für den biologischen Abbau, so daß das Abgas zur Begasung der ersten Prozeßstufe verwendet werden kann. Berücksichtigt man den Sauerstoffverbrauch in der zweiten Stufe von OVBci= 500 kg/h entsprechend 350 mVh, bei einem zugrunde gelegten OC-Load von 1,0, so beträgt das Abgasvolumen 8578 m3/h—350 mVh = 8228 m3/h. Mit dieser Luftmenge beträgt dann die mittlere Luftgeschwindigkeit im Tropfkörper, der die gleichen Abmessungen hat wie im Beispiel 1The oxygen concentration in the exhaust gas has decreased in the second stage with an assumed degree of utilization of 20% from 21 vol .-% to 21 - (21 χ 0.2) = 16.8 vol .-% and is still sufficiently high for the biological Degradation so that the exhaust gas can be used for gassing the first process stage. If one takes into account the oxygen consumption in the second stage of OV Bc i = 500 kg / h corresponding to 350 mVh, with an underlying OC load of 1.0, the exhaust gas volume is 8578 m 3 / h-350 mVh = 8228 m 3 / H. With this amount of air, the mean air speed is then in the trickling filter, which has the same dimensions as in Example 1
unter Annahme einer mittleren Sauerstoffkonzentration von 0,28 kg/m3 in der Zuluft, und die Abluftmenge entsprechendassuming an average oxygen concentration of 0.28 kg / m 3 in the supply air, and the amount of exhaust air accordingly
V, =V, =
8,228 m3
62,5 m2 · h8.228 m 3
62.5 m 2 h
= 132 m/h= 132 m / h
und ist etwa gleich hoch wie bei der direkten Luftbeschickung.and is about the same as with direct air charging.
Damit ergibt sich aus der Vergleichsrechnung die Gegenüberstellung:The comparison results from the comparison:
Der Abgasanfall der beiden Verfahrensvarianten beträgt damit pro t BSB-UmsatzThe waste gas produced by the two process variants is therefore per t BOD conversion
nach Beispiel 1 VAbgas = 16,703 m3'h
nach Beispiel 2 VAbgas = 8,228 m3/h,according to example 1 V exhaust gas = 16.703 m 3 'h
according to example 2 V exhaust gas = 8.228 m 3 / h,
d. h. durch die erfindungsgemäße Verfahrensführung kann der Abgasanfall umd. H. the process according to the invention can reduce the amount of exhaust gas
16J03 ^8,22816J03 ^ 8.228
16,703 -5ϋ·6/»16.703 - 5ϋ · 6 / »
Damit beträgt der Abluftanfall aus der 1. und 2. vermindert werden.This reduces the amount of exhaust air from the 1st and 2nd.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings
Claims (2)
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