DE3428556A1 - Process and apparatus for the biological treatment of waste water - Google Patents
Process and apparatus for the biological treatment of waste waterInfo
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Abstract
Description
Verfahren und Vorrichtung zur bio- Method and device for bio-
logischen Reinigung von Abwasser Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur biologischen Reinigung von Abwasser, bei dem das Abwasser in einer Begasungszone mit einem Sauerstoff enthaltenden Gas in Gegenwart von Belebtschlamm begast, anschließend das Abwasser-Belebtschlamm-Gemisch in Schlamm und gereinigtes Abwasser getrennt und ein Teil des abgetrennten Schlamms zur Begasungszone zurückgeleitet und ein weiterer Teil des Schlamms einer aeroben Schlammstabilisierung unterzogen wird, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens. logical purification of wastewater The invention relates to a method for the biological purification of wastewater, in which the wastewater is in a fumigation zone gassed with an oxygen-containing gas in the presence of activated sludge, then the sewage-activated sludge mixture is separated into sludge and purified sewage and a portion of the separated sludge returned to the fumigation zone and a further part of the sludge is subjected to aerobic sludge stabilization, and a device for carrying out the method.
Bei der biologischen Stabilisierung von in einer biologischen Abwasserreinigungsanlage anfallendem Klärschlamm wird bekanntlich der organische Anteil des Rohschlamms durch Mikroorganismen in kontrollierten Stoffwechselprozessen bis zum gewünschten Stabiliserungsgrad vermindert. Die Faulung mit anaeroben Stoffwechselvorgängen ist dabei das am weitesten verbreitete Verfahren zum Stabilisieren von Schlamm, was wohl darauf zurückzuführen ist, daß für einen anaeroben Prozeß nur ein geringer mechanischer Energieeintrag nötig ist und gleichzeitig Faulgas erzeugt wird, das den Energiebedarf einer nach dem Faulprozeß arbeitenden Anlage deckt. Aerobe Schlammstabilisierungsverfahren unter Zufuhr von Luft oder Sauerstoff zeichnen sich dagegen im Vergleich zu den anaeroben Stabilsierungsverfahren durch eine größere Stabilität und erhöhte Abbaugeschwindigkeit aus, wobei jedoch der Energiebedarf wesentlich höher liegt. Unter Verwendung von Luft als Behandlungsgas beträgt die Aufenthaltszeit des Schlamms in einem Stabilisierungsreaktor in der Regel 10 bis 15 Tage, wobei sich die Temperaturen normalerweise im mesophilen Temperaturbereich bewegen. Wird die Luft durch Sauerstoff ersetzt, ergibt sich sofort eine starke biologi, sche Abbautätigkeit. Diese Reaktion verläuft sehr schnell und entwickelt so viel Wärme, daß die Temperatur auf den thermophilen Temperaturbereich ansteigt.For the biological stabilization of in a biological wastewater treatment plant sewage sludge is known to be the organic content of the raw sludge Microorganisms in controlled metabolic processes up to the desired degree of stabilization reduced. The digestion with anaerobic metabolic processes is the furthest common method of stabilizing sludge, which is probably attributed to it is that for an anaerobic process only a small mechanical energy input necessary is and at the same time digester gas is generated, which the energy demand one after the Rotten plant covers. Aerobic sludge stabilization processes under Supply of air or oxygen, however, stand out in comparison to the anaerobic Stabilization process through greater stability and increased rate of degradation off, but the energy requirement is much higher. Under the use of Air as treatment gas is the residence time of the sludge in a stabilization reactor usually 10 to 15 days, with temperatures usually mesophilic Move temperature range. If the air is replaced by oxygen, it surrenders immediately a strong biological degradation activity. This reaction is very quick and develops so much heat that the temperature falls to the thermophilic temperature range increases.
Dies ist insofern anzustreben, als zum einen die thermophile Stabilisierung rascher als eine mesophile Stabilisierung erfolgt und zum anderen auch eine Abtötigung pathogener Keime erreicht werden kann. Ein Temperaturanstieg bis in den thermophilen Bereich kann bei Anwendung von Luft nur bei besonders hohen Feststoffkonzentrationen erreicht werden. Der Grund dafür liegt in dem großen Wärmeverlust, der durch die unvermeidbare Befeuchtung des in diesem Falle erheblichen Abgasvolumens entsteht.This is to be striven for insofar as, on the one hand, thermophilic stabilization faster than a mesophilic stabilization and on the other hand also a destruction pathogenic germs can be achieved. A rise in temperature up to the thermophile Range can only be used with particularly high solid concentrations when using air can be achieved. The reason for this lies in the large heat loss caused by the unavoidable humidification of the exhaust gas volume, which is considerable in this case, occurs.
Ein großer wirtschaftlicher Nachteil der Sauerstoffbegasung bei der aeroben Schlammstabilisierung ergibt sich allerdings aus den hohen, anfallenden Betriebskosten, da systembedingt nur eine Sauerstoffausnutzung von 50 % erreicht wird. Dies ist unter anderem darauf zurückzuführen, daß durch eine starke CO2-Entwicklung aus dem Schlamm der Sauerstoff im Belüftungsgas wesentlich verdünnt wird. Die Flüssigkeitsdurchflußmenge durch die Stabilisierungszone ist verglichen mit derjenigen der Abwasserbegasungszone sehr gering, während die Menge an organischem, zu oxidierendem Material mit der in der Abwasserbegasungszone oxidierten Menge an organischem Material vergleichbar ist. Infolgedessen wir CO2 bei der Schlammstabilisierung in großen Mengen erzeugt, wovon nur ein kleiner Teil in der flüssigen Phase gehalten werden kann, während der größte Teil in die Gasphase übergeht. Bei erhöhten Temperaturen wird das CO2-Problem noch dadurch erschwert, daß es dann zu einer erheblichen Herabsetzung der C02-Löslichkeit in der flüssigen Phase kommt.A major economic disadvantage of gassing with oxygen aerobic sludge stabilization, however, results from the high, accumulating Operating costs, as the system only achieves an oxygen utilization of 50% will. This is due, among other things, to the fact that due to a strong development of CO2 from the sludge the oxygen in the aeration gas is substantially diluted. The liquid flow rate by the stabilization zone is compared to that of the sewage aeration zone very low, while the amount of organic material to be oxidized with the The amount of organic material oxidized in the wastewater gassing zone is comparable is. As a result, CO2 is generated in large quantities during sludge stabilization, of which only a small part can be kept in the liquid phase while most of it goes into the gas phase. At elevated temperatures, the CO2 problem becomes made even more difficult by the fact that there is then a considerable reduction in the C02 solubility comes in the liquid phase.
Außerdem ergibt sich bei erhöhter Temperatur ein hoher Wassergehalt des Abgases, da der Dampfdruck von Wasser beispielsweise bei 50 0C mehr als 5 mal größer ist als derjenige bei 20 OC.In addition, there is a high water content at elevated temperature of the exhaust gas, since the vapor pressure of water for example at 50 0C more than 5 times is greater than that at 20 OC.
Um dennoch eine wirtschaftliche Sauerstoffbegasung für die Schlammstabilisierung durchführen zu können, wird eine solche Sauerstoffbegasung bisher nur bei mit Sauerstoff begasten Belebungsanlagen zur Abwasserreinigung eingesetzt und dabei eine Verbesserung der Sauerstoffausnutzung durch Zuspeisung des Abgases aus der Schlammstabilisierung in den Gas fluß der Belebungsanlage angestrebt. Durch die Beschickung sowohl des Belebungsbeckens als auch der Schlammstabilisierung mit Sauerstoff ist jedoch der Sauerstoffverbrauch entsprechend hoch.Nevertheless, an economical oxygen supply for sludge stabilization To be able to carry out, such oxygen gassing is only possible with oxygen fumigated activated sludge plants used for wastewater treatment and thereby an improvement the utilization of oxygen by feeding in the exhaust gas from the sludge stabilization Intended in the gas flow of the activated sludge plant. By feeding both the Aeration basin as well as the sludge stabilization with oxygen is the Oxygen consumption is correspondingly high.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens so auszugestalten, daß auf einfache und wirtschaftliche Weise in möglichst kurzer Zeit eine weitgehende Schlammstabilisierung erreicht wird.The invention is based on the object of a method of the above to design the type mentioned and a device for carrying out the method in such a way that that in a simple and economical way in the shortest possible time an extensive Sludge stabilization is achieved.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Begasung in der Begasungszone mit Luft und/oder einem höchstens 40 Vol-% Sauerstoff enthaltenden Gas. durchgeführt, die aerobe Schlammstabilisierung mit Hilfe eines mindestens 80 Vol-% Sauerstoff enthaltenden Gases durchgeführt, das dabei entstehende Abgas in eine Absorptionskammer eingeleitet durch die Absorptionskammer als Waschflüssigkeit zu behandelndes Abwasser und/oder Abwasser-Belebtschlamm-Gemisch aus der Begasungszone gefördert und das in der Absorptionskammer aufgefangene Gas der Schlammstabilisierung zugeleitet wird.According to the invention, this object is achieved in that the gassing in the aeration zone with air and / or an oxygen containing at most 40% by volume Gas. carried out the aerobic sludge stabilization with the help of at least 80 % Oxygen-containing gas carried out, the resulting exhaust gas in an absorption chamber introduced through the absorption chamber as washing liquid Wastewater to be treated and / or a mixture of wastewater and activated sludge from the aeration zone promoted and the sludge stabilization gas captured in the absorption chamber is forwarded.
Damit wird das Abwasser und/oder Abwasser-Belebtschlamm-Gemisch einer im wesentlichen luftbegasten Belebung als Absorptionsmittel für CO2 aus dem Abgas der im wesentlichen mit Sauerstoff begasten Schlammstabilisierung ausgenutzt. Dies ist möglich, da das Abwasser bzw. Abwasser-Belebtschlamm-Gemisch wenig gelöstes CO2 enthält, da bei einer Luftbegasung oder bei Verwendung eines höchstens 40 Vol-% Sauerstoff enthaltenden Gases als Behandlungsgas in der Belebung vergleichsweise zu der Verwendung von Sauerstoff als Behandlungsgas verhältnismäßig wenig CO2 produziert und in der flüssigen Phase sich in Lösung befindet, so daß das C02-Aufnahmevermögen einer solchen Waschflüssigkeit noch nicht beeinträchtigt ist. Da das Lösungsvermögen von Sauerstoff geringer als das von CO2 ist, wird dabei nur wenig Sauerstoff des Abgases in der Waschflüssigkeit gelöst. Dazu kommt, daß das als Waschflüssigkeit verwendete Abwasser und/oder Abwasser-Belebtschlamm-Gemisch eine wesentlich geringere Temperatur als das Abgas der Schlammstabilisierung, bei der durch den Einsatz von weitgehend reinem Sauerstoff als Behandlungsgas thermophile Temperaturen zwischen 45 ° und 70 DC erreicht werden können, aufweist, wodurch beim Einleiten des Abgases in die Waschflüssigkeit der Wassergehalt des Abgases durch Kondensation rasch abgesenkt werden kann.The wastewater and / or wastewater-activated sludge mixture thus becomes one essentially air-gassed activation as an absorbent for CO2 from the exhaust gas exploited the sludge stabilization, which is essentially gassed with oxygen. this is possible because the wastewater or wastewater-activated sludge mixture is not very dissolved Contains CO2, because with air gassing or when using a maximum of 40% by volume Oxygen-containing gas as a treatment gas in the activation comparatively produces relatively little CO2 compared to the use of oxygen as the treatment gas and in the liquid phase is in solution, so that the C02 absorption capacity such a washing liquid is not yet affected. Because the solvency of oxygen is less than that of CO2, only a little oxygen is produced Exhaust gas dissolved in the washing liquid. In addition, it acts as a washing liquid used wastewater and / or wastewater-activated sludge mixture is much lower Temperature than the exhaust gas of the sludge stabilization, at which by the use of largely pure oxygen as the treatment gas thermophilic temperatures between 45 ° and 70 DC can be achieved, thereby reducing the initiation of Exhaust gas in the scrubbing liquid the water content of the exhaust gas due to condensation can be lowered quickly.
Das in der Absorptionskammer aufgefangene, sauerstoffreiche Gas ist somit weitgehend frei von CO2 und H20 und wird zur Sauerstoffausnutzung in die Schlammstabilisierung zurückgeleitet. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es somit möglich, die Vorteile einer weitgehend mit Reinsauerstoff durchgeführten aeroben Schlammstabilisierung, die durch einen schnell ablaufenden Schlammabbau, durch kleine erforderliche Reaktorvolumina und durch geringe Wärmeverluste bedingt durch geringe erforderliche Gasmengen gekennzeichnet sind, auch bei einer im wesentlichen mit Luft betriebenen Belebungsanlage zur Abwasserreinigung einzusetzen, ohne daß ein Verlust an Sauerstoff zu erwarten ist.The oxygen-rich gas captured in the absorption chamber is thus largely free of CO2 and H20 and is used to utilize oxygen in the sludge stabilization returned. With the method according to the invention it is thus possible to achieve the advantages an aerobic sludge stabilization largely carried out with pure oxygen, due to the rapid sludge degradation, due to the small required reactor volumes and characterized by low heat losses due to the small amount of gas required are, even with an aeration system operated essentially with air for wastewater treatment to be used without a loss of oxygen to be expected.
Hinsichtlich der Verwendung von Abwasser oder Abwasser-Belebtschlamm-Gemisch oder beiden als Waschflüssigkeit ist zu vermerken, daß das ankommende Abwasser in der Regel weniger C02 enthält als das bei der Begasung entstehende Abwasser-Belebtschlamm-Gemisch,aber oft nur in schwankender Zulaufmenge anfällt, so daß der Mengenstrom für eine vollständige CO2-Aufnahme in der Absorptionskammer nicht immer ausreicht. Aus diesem Grund empfiehlt es sich, zumindest zeitweise eine Mischung aus ankommendem Abwasser und Abwasser-Belebtschlamm-Gemisch oder das Abwasser-Belebtschlamm-Gemisch allein als Waschflüssigkeit einzusetzen.With regard to the use of wastewater or a mixture of wastewater and activated sludge or both as washing liquid is to be noted that the incoming wastewater in usually contains less C02 than the waste water / activated sludge mixture produced during fumigation, but often only occurs in a fluctuating feed rate, so that the flow rate for a complete CO2 uptake in the absorption chamber is not always sufficient. For this reason recommends it is, at least at times, a mixture of incoming wastewater and a mixture of wastewater and activated sludge or to use the sewage-activated sludge mixture alone as washing liquid.
Vorteilhafterweise wird das erfindungsgemäße Verfahren so durchgeführt, daß die Waschflüssigkeit aus der Absorptionskammer in die Begasungszone geleitet wird.The method according to the invention is advantageously carried out in such a way that that the washing liquid is passed from the absorption chamber into the aeration zone will.
In der Begasungszone erfolgt dann ein weitgehendes Ausstrippen des C02 über den dort vorhandenen Gaseintrag.Extensive stripping of the then takes place in the aeration zone C02 via the gas entry there.
Außerdem ist eine Weiterbehandlung der Waschflüssig- keit in der Begasungszone möglich, die insbesondere für den Einsatz von Abwasser als Waschflüssigkeit notwendig ist, wobei der sich in der Waschflüssigkeit aus dem Abgas neben C02 in geringem Umfang auch lösende Sauerstoff bei den Abbauvorgängen genutzt werden kann.In addition, further treatment of the washing liquid speed possible in the gassing zone, which is particularly suitable for the use of wastewater as Scrubbing liquid is necessary, which is contained in the scrubbing liquid from the exhaust gas In addition to C02, dissolving oxygen is also used to a small extent in the degradation processes can be.
Weiterhin zweckmäßig ist es, die Waschflüssigkeit mit hoher Geschwindigkeit durch die Absorptionskammer zu fördern, da dann das CO2-Aufnahmevermögen der Waschflüssigkeit aufgrund der großen Durchsatzmenge hoch ist.It is also expedient to wash the washing liquid at high speed through the absorption chamber, since then the CO2 absorption capacity of the washing liquid is high due to the large throughput.
Das Volumen der Absorptionskammer richtet sich bei einer erforderlichen Verweilzeit der Waschflüssigkeit von 2-lOmin, vorzugsweise 5 min,nach dem erforderlichen Durchsatz an Waschflüssiqkeit, die wiederum von der C02-Menge im Abgas des Schlammstabilssierungsreaktors abhängt. Für die Ermittlung des Gesamtvolumens ist noch ein Gasraum von etwa 1 m Höhe über dem Flüssigkeitsspiegel hinzuzurechnen.The volume of the absorption chamber is based on a required Residence time of the washing liquid of 2-10 min, preferably 5 min, after the required Throughput of washing liquid, which in turn depends on the amount of C02 in the exhaust gas from the sludge stabilization reactor depends. To determine the total volume, there is still a gas space of around 1 m Add height above the liquid level.
Um ein möglichst hohes CO2-Lösungsvermögen in der Absorptionskammer zu erhalten, ist es von Vorteil, das Abgas und die Waschflüssigkeit in der Absorptionskammer intensiv zu vermischen. Dies kann über mechanische Rühreinrichtungen oder über strömungstechnische Maßnahmen erreicht werden.To achieve the highest possible CO2-dissolving capacity in the absorption chamber To obtain, it is advantageous to keep the exhaust gas and the scrubbing liquid in the absorption chamber to mix intensively. This can be done using mechanical stirring devices or fluidic Measures are achieved.
Zur intensiven Vermischung und zur Erhöhung des CO2-Lösungsvermögens ist es dazu besonders vorteilhaft, das Abgas und die Waschflüssigkeit in der Absorptionskammer im Gegenstrom zu führen.For intensive mixing and to increase the CO2-dissolving capacity it is particularly advantageous to keep the exhaust gas and the scrubbing liquid in the absorption chamber to lead in countercurrent.
Eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens umfaßt ein Begasungsbecken für zu behandelndes Abwasser, eine dem Begasungsbecken nachgeschaltete, eine Schlammrückleitung zum Begasungs- becken aufweisende Nachkläreinrichtung sowie einen über eine Schlammableitung an die Nachkläreinrichtung angeschlossenen Schlammstabilisierungsreaktor. Erfindungsgemäß ist eine solche Vorrichtung dadurch gekennzeichnet, daß der Schlammstabilisierungsreaktor ein Gaseintragssystem für ein mehr Sauerstoff als Luft enthaltendes Gas aufweist, eine Abgasleitung des Schlammstabilisierungsreaktors an eine Absorptionskammer angeschlossen ist, der Absorptionskammer eine Fördereinrichtung für Waschflüssigkeit zugeordnet ist und eine Gasableitung der Absorptionskammer an das Gaseintragssystem des Schlammstabilisierungsreaktors angeschlossen ist.A device for carrying out the method according to the invention includes a fumigation basin for wastewater to be treated, one of the fumigation basins downstream, a sludge return line to the aeration pool having secondary clarification device and one via a sludge discharge to the secondary clarification device connected sludge stabilization reactor. Such a device is according to the invention characterized in that the sludge stabilization reactor has a gas inlet system for a gas containing more oxygen than air, an exhaust pipe of the Sludge stabilization reactor is connected to an absorption chamber, the Absorption chamber is assigned a conveyor for washing liquid and a gas discharge from the absorption chamber to the gas inlet system of the sludge stabilization reactor connected.
Die Fördereinrichtung für die Waschflüssigkeit sollte dabei so eingestellt werden,daß sich hohe Strömungsgeschwindigkeiten in der Absorptionskammer in den vorstehend angegebenen Grenzen ergeben, um eine hohe CO2-Aufnahmefähigkeit der Waschflüssigkeit zu gewährleisten.The conveyor for the washing liquid should be set in this way are that high flow velocities in the absorption chamber in the The limits given above result in a high CO2 absorption capacity of the washing liquid to ensure.
Der Fördereinrichtung für die Waschflüssigkeit ist zweckmäßigerweise ein Ablauf in das Begasungsbecken zugeordnet, so daß die Waschflüssigkeit nach Aufnahme des aus ausdem Abgas des Schlammstabilisierungsreaktors in das Begasungsbecken abgeleitet werden kann. Eine hohe Ableitgeschwindigkeit der Waschflüssigkeit begünstigt in diesem Fall das Ausgasen von CQ aus dem Begasungsbecken, das im wesentlichen durch den Strippeffekt der eingetragenen Begasungsluft erreicht wird Außerdem wird mit der dadurch bewirkten starken Vermischung von Waschflüssigkeit und Abwasser-Belebtschlamm-Gemisch der in der Waschflüssigkeit in geringe in Umfang neben dem CO2 absorbierte Sauerstoff leichter an das Abwasser-Belebtschlamm-Gemisch des Begasungsbeckens abgegeben und in diesem aufgezehrt.The conveyor for the washing liquid is expedient a drain is assigned to the fumigation basin, so that the washing liquid is absorbed the derived from the exhaust gas of the sludge stabilization reactor in the gassing tank can be. A high drainage speed of the washing liquid favors in in this case the outgassing of CQ from the fumigation basin, which is essentially through the stripping effect of the introduced gassing air is also achieved with the resulting strong mixing of washing liquid and waste water / activated sludge mixture the oxygen absorbed in the scrubbing liquid to a small extent in addition to the CO2 more easily released to the wastewater-activated sludge mixture of the fumigation basin and consumed in this.
Zu diesem Zweck ist es auch vorteilhaft, wenn der Ablauf eine Austrittsöffnung im unteren Bereich des Begasungsbeckens aufweist, da dann der Aufstiegsweg des in der Waschflüssigkeit enthaltenen Sauerstoffs durch das Abwasser-Belebtschlamm-Gemisch nach oben groß , eine möglichst weitgehende Aufzehrung dieses Sauerstoffs gewährleistet und ein Ausgasen über die Flüssigkeitsoberfläche gering gehalten ist.For this purpose it is also advantageous if the drain has an outlet opening in the lower area of the fumigation basin, since then the ascent path of the in the scrubbing liquid contained oxygen through the sewage-activated sludge mixture upwards large, ensures that this oxygen is consumed as much as possible and outgassing via the liquid surface is kept low.
Zweckmäßig ist es außerdem,die Absorptionskammer im Begasungsbecken anzuordnen. Bei dieser Ausgestaltung der Vorrichtung entfallen alle statischen Probleme, da die Wände der Absorptionskammer keinen Druckbelastungen ausgesetzt sind. Dazu kommt, daß zusätzlicher Platzbedarf sowie eine Verlegung von Verbindungsleitungen zwischen Absorptionskammer und Begasungsbecken nicht erforderlich sind.It is also useful to have the absorption chamber in the fumigation basin to arrange. With this configuration of the device, there are no static problems, since the walls of the absorption chamber are not exposed to pressure loads. In addition comes that additional space and a laying of connecting lines between the absorption chamber and the fumigation basin are not required.
Zur Förderung einer intensiven Vermischung zwischen Abgas und Waschflüssigkeit in der Absorptionskammer ist gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Vorrichtung vorgesehen, daß die Absorptionskammer im unteren Bereich eine Tiefenbegasungseinrichtung aufweist und die Abgasleitung des Schlammstabilisierungsreaktors an diese Tiefenbegasungseinrichtung angeschlossen ist. Damit steht die gesamte Höhe der Absorptionskammer für die Lösung #n C02 in der Waschflüssigkeit zur Verfügung.To promote intensive mixing between exhaust gas and scrubbing liquid in the absorption chamber is according to a further advantageous embodiment of the Device provided that the absorption chamber in the lower area is a deep gassing device has and the exhaust line of the sludge stabilization reactor to this deep gassing device connected. So the entire height of the absorption chamber stands for the solution #n C02 available in the washing liquid.
Für das Ausgasen des sich in der Waschflüssigkeit nicht lösenden Sauerstoffs sind zweckmäßigerweise in der Absorptionskammer Schikanen zur Gas-Flüssigkeits-Trennung angeordnet.For outgassing the oxygen that does not dissolve in the washing liquid are expediently baffles for gas-liquid separation in the absorption chamber arranged.
Ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindunsgemäßen Verfahrens ist in der Zeichnung schematisch dargestellt.An embodiment of a device for performing the inventive The method is shown schematically in the drawing.
In der Zeichnung ist mit 1 ein gegen die Atmosphäre offenes Begasungsbecken einer biologischen Abwasserreinigungsanlage bezeichnet, das einen Zulauf 2 für zu behandelndes Abwasser und einen Ablauf 3 für behandeltes Abwasser aufweist. In dem Begasungsbecken 1 sind in üblicher Weise Lufteintragseinrichtungen angeordnet, die vorzugsweise als nahe des Beckenbodens angebrachte, mit Drucklufterzeugern in Verbindung stehende Luftausströmer 19 ausgebildet sein können. An den Ablauf 3 ist ein Nachklärbecken 4 angeschlossen, das eine Ableitung 5 für geklärtes Abwasser, eine Schlammrückleitung 6 zum Belebungsbecken 1 sowie eine Zweigleitung 7 für die Ableitung von Uberschußschlamm aufweist.In the drawing, 1 is a gassing basin that is open to the atmosphere a biological wastewater treatment plant called, which has an inlet 2 for to has treated wastewater and an outlet 3 for treated wastewater. By doing Gassing basins 1 are arranged in the usual way, the air inlet devices preferably as near the pool floor, in connection with compressed air generators standing air vents 19 can be formed. There is a secondary clarifier at drain 3 4 connected, the one discharge line 5 for treated wastewater, a sludge return line 6 to the activation tank 1 and a branch line 7 for the discharge of excess sludge having.
Die Zweigleitung 7 für Uberschußschlamm steht mit einem aeroben Schlammstabilisierungsreaktor 8 in Verbindung, der ein Gaseintragssystem 9 mit einer Gaszuleitung 18 für ein mindestens 80 Vol-% Sauerstoff enthaltendes Behandlungsgas aufweist. Das Gaseintragssystem 9 kann, wie dargestellt, als Ausströmer im Bodenbereich des Reaktors, als Tauchbelüfter oder als Oberflächenbelüfter ausgebildet sein. Im let#terer Fall kann die Gaszuleitung in den Gasraum über dem Schlammspiegel münden, da Oberflächenbelüfter Gas aus dem Gasraum ansaugen. Zur Vermeidung von Sauerstoffverlusten ist der Schlammstabilisierungsreaktor 8 gegen die Atmosphäre geschlossen ausgebildet.Das sich dadurch im oberen Bereich des Schlammstabilisierungsreaktors 8 sammelnde, aufgrund der stattfindenden Abbauvorgänge CO2-reiche und sauerstoff-und wasserdampfhaltige Abgas wird über eine Abgasleitung 10 einer Absorptionskammer 11 zugeführt und in dieser über eine Tiefenbegasungseinrichtung 15 in eine Waschflüssigkeit eingetragen. Die Absorptionskammer 11 ist aus platzsparenden und statischen Gründen im Begasungsbecken 1 angeordnet, wobei die Höhe der Absorptionskammer 11 so ge- wählt ist, daß der Deckel der Absorptionskammer über den Flüssigkeitsspiegel des Begasungsbeckens 1 hinausragt.The branch line 7 for excess sludge is connected to an aerobic sludge stabilization reactor 8 in connection with a gas inlet system 9 with a gas supply line 18 for at least one Has treatment gas containing 80% by volume of oxygen. The gas inlet system 9 can, as shown, as an outflow in the bottom area of the reactor, as a submerged aerator or be designed as a surface aerator. In the latter case, the gas supply line open into the gas space above the sludge level, as the surface aerator releases gas from the Suck in the gas space. The sludge stabilization reactor is used to avoid oxygen loss 8 closed to the atmosphere, which means that it is located in the upper area of the sludge stabilization reactor 8 collecting, due to the degradation processes taking place Exhaust gas that is rich in CO2 and containing oxygen and water vapor is passed through an exhaust pipe 10 is fed to an absorption chamber 11 and in this via a deep gassing device 15 entered into a washing liquid. The absorption chamber 11 is made of space-saving and static reasons arranged in the fumigation basin 1, the height of the absorption chamber 11 so is that the lid of the absorption chamber over protrudes the liquid level of the fumigation basin 1.
Die Tiefenbegasungseinrichtung 15 besteht beispielsweise aus einem Tauchbelüfter oder Ejektor, dem über eine Fördereinrichtung 12 mit Umwälzpumpe Waschflüssigkeit zugeführt wird, wobei im gezeigten Fall Abwasser-Belebtschlamm-Gemisch aus dem Begasungsbecken 1 als Waschflüssigkeit verwendet wird und dementsprechend die Fördereinrichtung 12 Abwasser-Belebtschlamm-Gemisch aus dem Begasungsbecken 1 ansaugt Zum Ableiten der Waschflüssigkeit aus der Absorptionskammer 11 ist dieser ein Ablauf mit Austrittsöffnungen 13 zugeordnet, die im unteren Bereich der Absorptionskammer 11 in das Begasungsbecken 1 münden.The deep gassing device 15 consists, for example, of one Submersible aerator or ejector to which washing liquid is supplied via a conveying device 12 with a circulating pump is supplied, in the case shown, waste water-activated sludge mixture from the fumigation basin 1 is used as washing liquid and accordingly the conveyor 12 Sucks in the wastewater / activated sludge mixture from the fumigation basin 1 For discharge of the washing liquid from the absorption chamber 11, this is a drain with outlet openings 13 assigned, in the lower region of the absorption chamber 11 in the fumigation basin 1 flow.
Durch die Vermischung von Abwasser-Belebtschlamm-Gemisch und Abgas aus dem Stabilisierungsreaktor 8 wird ein Aus waschen von CO2 aus dem Abgas, eine Kondensation des Wasserdampfes aus dem Abgas sowie ein geringfügiges Lösen von 02 in der Waschflüssigkeit erreicht. Die CO2-reiche, leicht O2-haltige Waschflüssigkeit strömt dann über die Austrittsöffnungen 13 in den unteren Bereich des Begasungsbeckens 1 ab, in dem mit der über die Lufteintragseinrichtung 19 eingebrachten Luft ein Ausstrippen des CO2 zur Beckenoberfläche erreicht wird.By mixing the waste water / activated sludge mixture and exhaust gas from the stabilization reactor 8 is a scrubbing of CO2 from the exhaust gas, a Condensation of the water vapor from the exhaust gas as well as a slight dissolution of 02 reached in the washing liquid. The CO2-rich, slightly O2-containing washing liquid then flows through the outlet openings 13 into the lower region of the gas treatment basin 1 from, in which with the air introduced via the air inlet device 19 Stripping out the CO2 to the pool surface is achieved.
Da die Austrittsöffnungen 13 weit unten an der Absorptionskammer 11 angebracht sind, ist ein weitgehendes Aufzehren des in der Waschflüssigkeit gelösten Sauerstoffs möglich. Der restliche Sauerstoff aus dem Abgas steigt in den oberen, über dem Flüssigkeitsspiegel des Begasungsbeckens 1 liegenden Bereich der Absorptionskammer 11, wobei durch den Einbau von Schikanen 16 in die Absorptionskammer 11 das Ausgasen von Sauerstoff aus der Waschflüssigkeit begünstigt wird. Dazu sind die Schikanen 16 als Leitwände vor den Austritts- öffnungen 13 des Ablaufs in der Art angeordnet, daß die Waschflüssigkeit vom Austritt aus der Tiefenbegasungseinrichtung 15 in der Absorptionskammer 11 zunächst nach oben aufsteigen und über die Leitwände wieder nach unten zu den Austrittsöffnungen 13 strömen muß. Das sich im oberen Bereich der Absorptionskammer 11 sammelnde, sauerstoffreiche qas wird über eine Gasableitung 14 dem Stabilisierungsreaktor 8 zugeführt, wobei die Gasableitung 14 bei Verwendung von Oberflächenbelüftern als Gaseintragssystem mit dem Gasraum des Schlammstabilisierungsreaktors 8 oder bei Verwendung von Ausströmern oder Tauchbelüftern als Gaseintragssysteme direkt mit diesen oder mit der Gaszuleitung 18 in Verbindung steht Durch diese Kreislaufführung kann eine nahezu vollständige Ausnutzung des über die Gaszuleitung 18 zugeleiteten sauerstoffreichen Behandlungsgases erreicht werden.Since the outlet openings 13 are far down on the absorption chamber 11 are attached, is an extensive consumption of the dissolved in the washing liquid Oxygen possible. The remaining oxygen from the exhaust gas rises to the upper, Above the liquid level of the gassing basin 1 area of the absorption chamber 11, with the installation of baffles 16 in the absorption chamber 11, the outgassing is favored by oxygen from the scrubbing liquid. Plus the harassment 16 as guide walls in front of the exit openings 13 of the drain in arranged in such a way that the washing liquid exits from the deep gassing device 15 first ascend upwards in the absorption chamber 11 and over the baffles must flow back down to the outlet openings 13. That is in the upper area the oxygen-rich qas collecting the absorption chamber 11 is discharged via a gas discharge line 14 fed to the stabilization reactor 8, the gas discharge line 14 when in use of surface aerators as a gas inlet system with the gas space of the sludge stabilization reactor 8 or when using vents or submersible aerators as gas inlet systems is directly connected to these or to the gas supply line 18 through this circulation system Almost complete utilization of the gas supplied via the gas supply line 18 can be achieved oxygen-rich treatment gas can be achieved.
Anstelle der Verwendung von Tauchbelüftern oder Ejektoren als Tiefenbegasungseinrichtung in der Absorptionskammer besteht auch die Möglichkeit, im Bodenbereich der Absorptionskammer an die Abgasleitung des Schlammstabilisierungsreaktors angeschlossene Gasdüsen anzuordnen und die Waschflüssigkeit durch die Absorptionskammer von oben nach unten mit Hilfe einer im oberen Bereich vorhandenen Zulauföffnunq und einer im unteren Bereich vorhandenen Ablauföffnung zu s rcn.Instead of using submersible aerators or ejectors as a deep gassing device in the absorption chamber there is also the option in the bottom area of the absorption chamber to arrange gas nozzles connected to the exhaust pipe of the sludge stabilization reactor and the washing liquid through the absorption chamber from top to bottom with the aid one inlet opening in the upper area and one in the lower area Drain opening to s rcn.
Die Förderung der Waschflüssigkeit kann dabei über einen in der Ablauföffnung angeordneten und über einen Elektromotor angetriebenen Propeller oder eine der Ablauföffnung zugeordneten Tauchpumpe erzeugt werden.The washing liquid can be conveyed via one in the drain opening arranged and driven by an electric motor propeller or one of the drainage opening assigned submersible pump are generated.
Wird die Absorptionskammer außerhalb des Begasungsbeckens angeordnet, besteht auch die Möglichkeit, die Abgasleitung des Schlammstabilisierungsreaktors an eine Zuleitung für Waschflüssigkeit nach einer in der Zuleitung angeordneten Förderpumpe anzuschließen, um so eine Lösung von CO2 in der Waschflüssigkeit schon in deren Zuleitung zu erhalten.If the absorption chamber is arranged outside the fumigation basin, there is also the option of using the exhaust pipe of the sludge stabilization reactor to a supply line for washing liquid after one arranged in the supply line To connect the feed pump, so as to create a solution of CO2 in the washing liquid to get in their feed line.
Nachfolgend ist ein Zahlenbeispiel angegeben, aus dem hervorgeht, daß mit der erfindungsgemäßen Verfahrensweise eine mindestens 95 %ige Ausnutzung des Sauerstoffs bei der Schlammstabilisierung erreicht werden kann.A numerical example is given below which shows that with the procedure according to the invention an at least 95% utilization of oxygen in sludge stabilization can be achieved.
1. Allgemeine Annahmen Schlammanfall: 100 m3/d Trockensubstanzgehalt: 15 kg/in3 Glühverlust: 75 % organischer Trockensubstanzgehalt OTS: 1125 kg/d OTS-Abbau im aerob-thermophilen Schlammstabilisierungsreaktor: 45 % O 2-Bedarf im Schlammstabilisierungsreaktor: 1,1 kg 02/kg CTS-Abbau Tenperatur im Stabilisierungsreaktor: 55 0C Temperatur im luftbegasten Belebungsbecken 14 OC.1. General assumptions sludge accumulation: 100 m3 / d dry matter content: 15 kg / in3 loss on ignition: 75% organic dry matter content OTS: 1125 kg / d OTS degradation in the aerobic-thermophilic sludge stabilization reactor: 45% O 2 requirement in the sludge stabilization reactor: 1.1 kg 02 / kg CTS degradation Temperature in the stabilization reactor: 55 0C temperature in the aerated aeration tank 14 OC.
2. Q- und C#-Bilanzen In den Schlammstabilisierungsreaktor 8 wird ein Gasgemisch bestehend aus 586 kg/d Reinsauerstoff und dem Rückführstrom aus der Absorptionskammer 11 mit 449,4 kg/d °2 und 68,9 kg/d C03 eingespeist. Im Stabilisierungsreaktor 8 entstehen entsprechend dem OTSAbbau aus dem eingetragenen Sauerstoff 834,5 kg/d CO2, wovon entsprechend der Löslichkeit bzw. dem Stoffübergang 78,6 kg/d C~ zusammen mit 0,6 kg/d O2 abtransportiert werden.2. Q and C # balances In the sludge stabilization reactor 8 is a gas mixture consisting of 586 kg / d of pure oxygen and the recycle stream from the Absorption chamber 11 fed in with 449.4 kg / d ° 2 and 68.9 kg / d C03. In the stabilization reactor 8, 834.5 kg / d arise from the oxygen introduced, corresponding to the OTS degradation CO2, of which, depending on the solubility or the mass transfer, 78.6 kg / d C ~ together can be removed with 0.6 kg / d O2.
Aus dem Schlammstabilisierungsreaktor 8 wird ein Gasgemisch mit 755,9 kg/d CO2 und 476,2 kg/d O2 (52 % 45 % 02, Rest N2, H2O) abgezogen und in die Absorp- tionskammer 11 gefördert. Durch diese werden ca. 3120 m3/d Abwasser-Belebtschlamin-Gensch als Waschflüssigkeit durchgesetzt, die 687 kg CO2 und 26,8 kg °2 aufnimmt. Das CO2 wird im Belebungsbecken 1 ausgestrippt bzw. mit dem Ablauf 3 aus der Anlage transportiert. Der gelöste Sauerstoff wird vom Belebtschlamm aufgezehrt und somit voll genutzt. Durch den Gaskreislauf über die Absorptionskammer beträgt die Sauerstoffausnutzung im Stabilisierungsreaktor mehr als 95 %, während ohne diese Rückgewinnung des Sauerstoffs nur 50 bis 55 % Ausnutzung erreichbar wären. From the sludge stabilization reactor 8 is a gas mixture with 755.9 kg / d CO2 and 476.2 kg / d O2 (52% 45% 02, remainder N2, H2O) and put into the absorption tion chamber 11 funded. Through this approx. 3120 m3 / d wastewater activated sludge Gensch as Enforced washing liquid that absorbs 687 kg CO2 and 26.8 kg ° 2. The CO2 will stripped out in the activation tank 1 or transported out of the system with the drain 3. The dissolved oxygen is consumed by the activated sludge and thus fully used. The oxygen utilization is due to the gas circulation through the absorption chamber in the stabilization reactor more than 95%, while without this recovery of the oxygen only 50 to 55% utilization could be achieved.
Diese Vorteile der sauerstoffbegasten thermophilen Schlammstabilisierung sind damit auch bei den überwiegend luftbegasten Belebungsanlagen wirtschaftlich nutzbar.These advantages of thermophilic sludge stabilization with oxygen are therefore also economical with the predominantly air-fumigated activated sludge plants usable.
3. Dimensionierung der Absorptionskamner Die CO2-Auswaschung aus dem Abgas des #hlammstabilisierungsreaktors ist ein schnell ablaufender physikalischer Vorgang, wenn für eine intensive Durch mischung von Abgas und Waschflüssigkeit gesorgt wird.3. Dimensioning of the absorption chamber The CO2 leaching from the The exhaust gas of the #lammstabilisierungsreaktors is a fast-running physical one Process when intensive mixing of exhaust gas and scrubbing liquid is ensured will.
Aus diesem Grund ist ein Volumen des Flüssigkeitsraums der Absorptionskammer entsprechend einer hydraulischen Verweilzeit von ca. 5 min ausreichend. Elzu sollte ein Gasraum von ca. 1 m Höhe über dem Flüssigkeitsspiegel der Absorptionskammer zum Auffangen des sauerstoffhaltigen Kreislaufgases vorhanden sein. For this reason, a volume of the liquid space is the absorption chamber sufficient for a hydraulic dwell time of approx. 5 min. Elzu should a gas space approx. 1 m high above the liquid level of the absorption chamber to collect the oxygen-containing cycle gas.
Die Abmessungen der Absorptionskammer ergeben sich für das gewählte Beispiel somit wie folgt: Waschflüssigkeitsdurchsatz: 130 m3/h = 2,2 m3/min Hydraulische Verweilzeit: 5 min Hydraulisches Volumen: 10,8 m3, gewählt 12 m3 Abmessungen: 2 m Länge x 2 m Breite x (3 m + 1 in Gasraum) Gesamtvolumen: 16 m3. The dimensions of the absorption chamber result for the selected Example thus as follows: Washing liquid throughput: 130 m3 / h = 2.2 m3 / min Hydraulic Dwell time: 5 min Hydraulic volume: 10.8 m3, selected 12 m3 Dimensions: 2 m length x 2 m width x (3 m + 1 in gas compartment) total volume: 16 m3.
Claims (11)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19843428556 DE3428556A1 (en) | 1984-08-02 | 1984-08-02 | Process and apparatus for the biological treatment of waste water |
Applications Claiming Priority (1)
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| DE19843428556 DE3428556A1 (en) | 1984-08-02 | 1984-08-02 | Process and apparatus for the biological treatment of waste water |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE3428556A1 true DE3428556A1 (en) | 1986-02-13 |
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ID=6242231
Family Applications (1)
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| DE19843428556 Withdrawn DE3428556A1 (en) | 1984-08-02 | 1984-08-02 | Process and apparatus for the biological treatment of waste water |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE3428556A1 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| AT393674B (en) * | 1989-07-26 | 1991-11-25 | Mehag Handel Gmbh | DEVICE FOR THE TREATMENT OF WATERS IN POOLS |
| WO2015124136A1 (en) * | 2014-02-20 | 2015-08-27 | Oliver Deger | Method for preparing organic waste |
| WO2015124131A1 (en) * | 2014-02-20 | 2015-08-27 | Hannelore Deger | Method for preparing organic waste |
-
1984
- 1984-08-02 DE DE19843428556 patent/DE3428556A1/en not_active Withdrawn
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| AT393674B (en) * | 1989-07-26 | 1991-11-25 | Mehag Handel Gmbh | DEVICE FOR THE TREATMENT OF WATERS IN POOLS |
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