DE3637476C2 - Verfahren zur biologischen Reinigung von Abwasser mittels Steuerung der Schlammbelastung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur biologischen Reinigung von Abwasser mittels Belebtschlamm gemäß Oberbegriff von Anspruch 1.

Ein Verfahren der vorstehend genannten Art ist aus DE 35 08 299 A1 bekannt.

Bei der biologischen Reinigung von Abwässern mittels Belebtschlamm wird das gegebenenfalls vorgeklärte Rohwasser in ein Becken einge­ leitet, in welchem es mit dem eigentlichen Reinigungsmedium, dem sogenannten Belebtschlamm, gemischt wird, der aus einer Vielzahl von Arten von Mikroorganismen, z. B. Bakterien, Pilzen und Protozoen be­ steht. Dieser Belebtschlamm benötigt Sauerstoff, der durch Belüftung des Beckens eingebracht wird. Bei dieser Methode vermehrt sich der Belebtschlamm und es wird daher täglich die überschüssige Menge an Belebtschlamm abgezweigt und einer Schlammbehandlungsanlage zugeführt. Ein Teil des Belebtschlammes wird hingegen in das Becken, oder wenn das Becken aus mehreren Teilbecken besteht, in die einzelnen Teilbecken rückgeführt.

Das geklärte, vom Belebtschlamm abgetrennte Abwasser fließt aus einem dem Belebtschlammbecken nachgeschalteten Nachklärbecken ab.

Die bisher bekannten Verfahren (siehe beispielsweise DE 30 17 284 A1, DE-PS 23 33 765, DE 30 45 158 A1, DE 30 11 242 C2 oder Chem. Ing.- Tech. 54 (1982) S. 939 bis 942 mit S. 951 bis 952) führen nicht zu einer optimalen Klärung des Wassers.

In einem Belebtschlammsystem, das sich in einem stabilen Betriebszu­ stand befindet, ist das Phänomen zu beobachten, daß bei konstanter Raumbelastung mit steigender Schlammdichte im Belebungsbecken die Trü­ bung des überstehenden Wassers einer Schlammabsetzungsprobe aus diesem Becken langsam abnimmt, um dann ab einer bestimmten Schlammdichte fast schlagartig auf eine wesentlich geringere Stärke abzusinken, die u. U. mit bloßem Auge nicht mehr wahrgenommen werden kann. Die Trübungsaussage ist so deutlich, daß der Augenschein zur Beurteilung ausreicht, aber auch mit branchenüblichen Mitteln meßbar ist, z. B. nach Secchi.

Der Vorgang kann folgendermaßen erklärt werden:
Unterhalb einer kritischen systemabhängigen Schlammdichte im Belebungs­ becken erledigen freie, nicht absetzbare Organismen, zusammen mit den sessilen, d. h. an den absetzbaren Schlamm gebundenen Organismen, den Umsatz der primären Schmutzlast aus dem Abwasser. Dabei haben die freien Organismen eine stärkere Vermehrung als sie durch die zum Schmutzumsatz parallel verlaufende "Schlamstabilisierung" von biologisch höher orga­ nisierten Organismen des Belebtschlammes gefressen werden. Die bei der Schlammstabilisierung freiwerdenden Stoffwechselprodukte erscheinen als sekundäre Schmutzlast, die sich zur primären Schmutzlast addiert.

Die Summe der freien und sessilen Organismen ist proportional dem Schmutzumsatz, z. B. in kg BSB/h, oder beides bezogen auf eine Volumen­ einheit des Belebungsbeckens entspricht die Dichte dieser Organismen der Summe aus primärer und sekundärer Raumbelastung. In einer Absetz­ probe erscheinen im überstehenden Wasser aber nur die freien Organismen, denn die sessilen sind im abgesetzten Belebtschlamm eingebunden. Die Dichte der freien Organismen beinhaltet in einer Absetzprobe jedoch ein Maß für die Trübung des überstehenden Wassers, abgesehen von den Trü­ bungsanteilen, die aus dem Abwasser stammen, und bei den adsorptiven Vorgängen während der Vermischung mit Belebtschlamm nicht in den Satz der Absetzprobe eingebunden werden konnten.

Erhöht man nun die Dichte des Belebtschlammes im Belebungsbecken bei konstanter Belastung, so bleibt die Raumbelastung konstant und die Schlammbelastung sinkt. Es erhöht sich mit der Dichte des Schlammes zwangsläufig auch der Anteil der mit dem Belebtschlamm anteilig einge­ brachten sessilen Organismen. Andererseits wird mit der Erhöhung der Belebtschlammdichte die Freßrate des Belebtschlammes, d. h. die Stärke der Schlammstabilisierung durch Vernichten von vor allem freier Orga­ nismen unter Vergrößerung der sekundären Schmutzlast, so vergrößert, daß die bislang ungehemmte, nur durch die Ernährungsverhältnisse gebremste Entwicklung der freien Organismen gefährdet ist. Das führt dazu, daß in einem relativ sehr kleinen Steigerungsbereich der Be­ lebtschlammdichte sich die Klarheit des überstehenden Wassers einer Absetzprobe sehr viel schneller verstärkt, als in einem weiten Bereich vorher.

Unter vorgegebener Raumbelastung ist oberhalb einer bestimmten Dichte des Belebtschlammes das überstehende Wasser einer Absetzprobe aus dem Belebungsbecken bis auf die Resttrübung aus dem Abwasser klar, weil sich freie Organismen in bedeutender Anzahl nicht mehr entwickeln können. Die Resttrübung ist um so kleiner, je weiter die Abwasserbehandlung fortge­ schritten ist. Die Verhältnisse eines Abassser-Belebtschlamm-Gemisches werden im folgenden "Umschlagpunkt" genannt, z. B. insbesondere die Dichte des Belebtschlammes bei konstanter Raumbelastung, wenn das über­ stehende Wasser einer Absetzprobe dieses Gemisches aus einem Belebungs­ becken nicht mehr deutlich trüb, sondern nur noch opaleszierend bis klar erscheint.

Da der Umsatz des primären und sekundären Schmutzes in einem Belebungs­ becken also von den freien und sessilen Organismen abhängt, aber insbe­ sondere die freien Organismen durch ungehemmte, dem Bedarf angepaßte Vermehrung den Anforderungen an die Abwasserreinigung genügen können, arbeitet ein Belebtschlammsystem dann am intensivsten, wenn eine Absetz­ probe aus dem Belebungsbecken ein ausreichend trübes, nicht opaleszieren­ des bis klares Wasser liefert.

Vergrößert man die Raumbelastung eines betrachteten Systems, muß man auch die Schlammdichte vergrößern, um in der Absetzprobe ein opaleszierend bis klares überstehendes Wasser zu erzielen. Die Schlammbelastung beim Umschlag­ punkt ist also für das Wasser vorgegeben.

Unter "Raumbelastung" ist hierbei das Verhältnis von Schmutzlast je Zeiteinheit aus dem Abwasser z. B. kg BSB/Tag zur Größe des Belebungs­ beckens in m³ zu verstehen.

Unter "Schlammbelastung" ist hierbei das Verhältnis von zulau­ fendem Abwasser je Zeiteinheit in z. B. kg BSB/Tag zur im Bele­ bungsbecken vorhandenen Trockensubstanz an Belebtschlamm zu verstehen.

Mit "BSB" wird der biologische Sauerstoffbedarf bezeichnet, der das Maß für die biologisch mit Hilfe von Sauerstoff abbaubaren Verunreinigungen des Abwassers darstellt.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art bereitzustellen, welches eine Verbes­ serung hinsichtlich einer optimalen Aufbereitung und Klärung von Abwasser gestattet.

Nach der Erfindung zeichnet sich hierzu ein Verfahren der im Oberbegriff des Anspruches 1 umrissenen Art durch die Merkmale seines Kennzeichens aus.

Bevorzugte Ausführungsformen nach der Erfindung sind in den Ansprüchen 1 bis 13 angegeben.

Bei Verwendung von z. B. vier Teilbecken beträgt die Schlammbela­ stung zweckmäßigerweiser im ersten Teilbecken mehr als 0,8 kg/ BSB/kg TS·d, vorzugsweise 1,0-3,0 kg BSB/kg TS·d; im zweiten Teilbecken etwa 0,7 kg/BSB/kg TS·d; im dritten Teilbecken etwa 0,5 kg BSB/kg TS·d; und im vierten Teilbecken weniger als 0,4 kg BSB/kg TS·d, vorzugs­ weise weniger als 0,2 kg BSB/kg TS·d. Die Raumbelastung wird zweckmäßigerweise etwa proportional zur Schlammbelastung abgesenkt.

Ist das überstehende Wasser einer Absetzprobe schon im vorletzten Teil­ becken klar, wird die Leistung der Kaskade nicht ausgenutzt. Diese Be­ triebsart ist aber dort, wo das gereinigte Abwasser gefiltert werden soll, zur Absicherung möglichst langer Laufzeiten der Filter vertretbar. Anderer­ seits kan eine schwache Trübung im letzten Teilbecken dann toleriert werden, wenn der Vorfluter stark ist. Die Leistung der Kaskade ist dann einige Prozent größer, was z. B. als Übergangslösung vor einer Kläranla­ generweiterung wünschenswert ist.

Das Verfahren macht sich die Erkenntnis zunutze, daß die Entwicklung der Bakterien in einem Belebtschlamsystem zur Behandlung von Abwasser abhängig ist von der Größe eines sogenannten Grundumsatzes des Belebtschlammes je Volumeneinheit des Belebungsbeckens, d. h. von der Größe des Sauerstoffumsatzes des Belebtschlammes je Volumeneinheit des Belebungsbeckens im Hungerzustand, also bei Abwesenheit von Abwasser. Überschreitet der Grundumsatz je Volumeneinheit einen bestimmten system­ abhängigen Wert, so ist eine freie Bakterienentwicklung nicht möglich. Wird dieser Wert unterschritten, so ist eine freie Bakterienentwicklung möglich.

Generell wird nun nach dem Verfahren dem Becken, auch Belebungsbecken oder Belüftungsbecken genannt, das in mehrere Teilbecken, z. B. bei der hier beschriebenen Ausführungsform in vier Teile unterteilt ist, Abwasser und Belebtschlamm in bestimmten Verhältnissen zugeführt, um eine gewünschte Schlammbelastung zu erreichen, die eine gewünschte Bakterienentwicklung ermöglicht.

Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung erläutert, in der

Fig. 1 schematisch ein aus vier Teilbecken bestehendes Becken mit nach­ geschaltetem Nachklärbecken zeigt.

Fig. 2 zeigt schematisch ein Becken, bei welchem einige Teilbecken mit einer Vorkammer versehen sind.

Fig. 1 zeigt nun schematisch ein Becken 10, auch Belebungs- oder Belüf­ tungsbecken genannt, das in vier Teilbecken 12, 14, 16, 18 mit fort­ laufend abnehmendem Volmen unterteilt ist. Die vier Teilbecken stehen, wie dargestellt, miteinander in Verbindung.

Über eine Leitung 20 wird Abwasser, das ggf. von einem Vorklärbecken kommt, den vier Teilbecken über von der Leitung 20 abzweigende Zweig­ leitungen 22 zugeführt. Über eine Leitung 24 und von dieser abzweigende Zweigleitungen 26 werden die Teilbecken 12, 14, 16 und 18 insbesondere bei kommunalem Abwasser intermittierend belüftet, um den Becken Sauer­ stoff zuzuführen. Das Aussetzen der Belüftung erfolgt so, daß es in aufeinanderfolgenden Teilbecken möglichst nicht gleichzeitig stattfindet.

Das Abwasser fließt aus dem ersten Teilbecken 12 in das zweite Teilbecken 14, von dort in das dritte Teilbecken 16 und aus diesem in das vierte Teil­ becken 18. Aus dem vierten Teilbecken 18 wird das Abwasser über eine Leitung 28 in ein Nachklärbecken 30 geleitet, aus welchem über eine Leitung 32 das geklärte Abwasser z. B. in ein Gewässer abgeführt wird, während über eine Leitung 34 der Schlamm abgezogen wird. Der Hauptteil des Schlammes wird über eine Leitung 36, von der vier Zweigleitungen 28 ab­ zweigen, in die Teilbecken 12, 14, 16 und 18 rückgeführt, während ein kleinerer Teil als Oberschlußschlamm über eine Leitung 40 abgezogen und beispielsweise einem nicht-gezeigten Eindicker zugeführt wird. Die Abwasser­ zufuhr zum ersten Teilbecken 12 kann beispielsweise 80 l/sec, die zum zweiten Teilbecken beispielsweise 40 l/sec, die zum dritten Teilbecken 16 beispielsweise 20 l/sec die zum vierten Teilbecken 18 beispielsweise 10 l/sec betragen.

Das erste Teilbecken wird so groß bemessen, daß das Abwasser-Belebtschlamm- Gemisch wenigstens 20 Minuten benötigt, um das erste Teilbecken 12 zu durchfließen. Das Volumen der nachgeschalteten Teilbecken wird im wesentlichen proportional zu den vorgenannten zugeführten Abwasser­ mengen abgestuft.

Im Betrieb werden die einzelnen Teilbecken zunächst justiert, be­ ginnend mit dem ersten Teilbecken 12 und dann weiter bis zum vierten Teilbecken 18.

Unter "Justieren" ist die Bestimmung des Umschlagpunktes zu verstehen, bei welchem in einer Absetzprobe das über dem abgesetzten Schlamm stehende Wasser von trüb auf opaleszierend bis klar umschlägt und die daran an­ schließende Einstellung der Schlammbelastung.

Zu diesem Zweck wird aus dem betreffenden Teilbecken eine Probenmenge von 1 l entnommen und in ein Standglas gefüllt, das eine Unterteilung in ml hat. Die entnommene Abwasserprobe bleibt 30 min in dem Standglas stehen, wobei sich der Schlamm in dem Standglas absetzen kann.

Nach 30 min wird abgelesen und die Höhe bzw. die Menge des abgesetzten Schlammes abgelesen und festgestellt, ob das über dem abgesetzten Schlamm stehende Wasser noch trüb ist.

Reicht der Rücklaufschlamm nicht aus, um die Dichte des Schlammes in den Belebungsbecken zu erhöhen, muß die Abführung von Überschußschlamm vorüber­ gehend eingestellt werden. Ist andererseits wegen der beim Justieren evtl. erforderlichen Absenkung der Dichte des Belebtschlames in den Teilbecken der Rücklaufschlamm stark einzudrosseln, muß die Abführung von Überschuß­ schlamm verstärkt werden, falls die Abspülung des Schlammes mit dem ge­ klärten Abwasser aus dem Nachklärbecken droht.

Die Stärke der Trübung soll nun vom ersten Teilbecken über das zweite Teilbecken zum dritten Teilbecken abnehmen, während im vierten Teil­ becken das über dem abgesetzten Schlamm im Standglas stehende Wasser klar sein soll. Die Stärke der Trübung gibt einen Hinweis auf die Größe der Raumbelastung, die von Teilbecken zu Teilbecken abnehmen soll. Wenn das Gesamtangebot an Abwasser vorgegeben ist, wird die Klarheit des Wassers im 4. Teilbecken erreicht, indem die Abwasserzufuhr zum 1., 2. und/oder 3. Teilbecken auf Kosten der Zufuhr zum 4. Teilbecken gesteigert wird unter entsprechender Steigerung der Belebtschlammdichte im 1., 2. und/oder 3. Teilbecken, oder indem die Belebschlammzufuhr im 4. Teilbecken gesteigert wird. Beide Maßnahmen können kombiniert werden.

In Kläranlagen, bei denen die Wände zwischen den Teilbecken verschiebbar sind, kann die Trübung durch Verkleinerung des betreffenden Teilbeckens erhöht, durch Vergrößerung des Teilbeckens dagegen bis zur Klarheit ver­ ringert werden.

Generell läßt sich also die Schlammbelastung, d. h. das Verhältnis von Abwasser zu Belebtschlammm gemäß der obigen Definition einstellen durch Dosierung der Belebtschlammzufuhr und/oder Dosierung der Ab­ wasserzufuhr und/oder durch Veränderung der Größe der Teilbecken.

Beispielsweise beträgt die Schlammbelastung im ersten Teilbecken mehr als 0,8 kg BSB/kg TS·d, vorzugsweise 1,0-2,0 kg BSB/kg TS·d; (TS=Trockensubstanz an Belebtschlamm, d=Tag) im zweiten Teilbecken etwa 0,7 kg BSB/kg TS·d; im dritten Teilbecken etwa 0,5 kg BSB/kg TS·d und im vierten Teilbecken weniger als 0,4 kg BSB/kg TS·d, vorzugsweise weniger als 0,2 kg BSB/kg TS·d.

Eine geeignete Methode zur Einstellung der gewünschten Schlammbelastung ergibt sich durch eine entsprechende Dosierung des in die einzelnen Teilbecken zugeführten Belebtschlammes (Rücklaufschlamm) über die Rück­ laufleitung 36 und die Zweigleitungen 38. Nachdem für jedes Teilbecken der Umschlagpunkt festgestellt worden ist, bei dem also das über dem abge­ setzten Schlamm stehende Wasser von trüb nach opalisierend bis klar umschlägt, gemessen in ml abgesetztem Schlamm/l Probenmenge, wird die Dosierung des den einzelnen Becken zugeführten Belebtschlammes so ein­ gestellt, daß bei den ersten drei Teilbecken 12, 14 und 16 der Schlamm­ anteil in der Absetzprobe etwa 40-100 ml/l unter dem Umschlagpunkt liegt, während im letzten Teilbecken die Belebtschlammzufuhr so einge­ stellt wird, daß der Schlammanteil in der Absetzprobe etwa 40-100 ml/l über dem Umschlagspunkt liegt.

Hierzu sind ggf. mehrere Absetzproben aus jedem Teilbecken zu entnehmen, bis diese Werte erreicht sind.

Da die Trübung des über dem abgesetzten Schlamm in der Absetzprobe stehenden Wassers vom ersten Teilbecken aus fortlaufend abnehmen soll bis zur Klarheit im letzten Teilbecken, wird die Belebtschlammzufuhr so eingestellt, daß der Schlammanteil im ersten Teilbecken etwa 80-100 ml, im zweiten Teilbecken etwa 60-80 ml und im dritten Teilbecken etwa 40-60 ml unter dem Umschlagpunkt des zugehörigen Teilbeckens liegt, während im vierten Teilbecken der Schlammanteil, wie vorstehend bereits ausgeführt, etwa 40-100 ml über dem Umschlagpunkt liegt, wodurch erreicht wird, daß das über dem abgesetzten Schlamm stehende Wasser in der Absetzprobe klar wird.

Wie oben bereits erwähnt, können die Umschlagpunkte auch durch entsprechen­ de Steuerung der in die einzelnen Becken eingeführten Abwassermengen erreicht werden, wobei in diesem Fall die zugeführten Abwassermengen vom ersten Teilbecken bis zum letzten fortlaufend verringert werden. In jedem Teilbecken kann somit durch Erhöhung der Schlammbelastung die Trübung erhöht und durch Erniedrigung der Schlammbelastung die Trübung verringert werden bis zur Klarheit im letzten Teilbecken.

Sind für die einzelnen Teilbecken die Umschlagpunkte bzw. die Stärke der Trübung während des Betriebs der Kläranlage festgestellt worden, so kann z. B. eine Belastungsänderung der Anlage schnell erkannt werden. Ist z. B. nicht nur das überstehende Wasser der Schlammabsetzprobe des letzten Teilbeckens klar, sondern auch das des vorletzten Teilbeckens, so hat sich die Last vermindert. Ist dagegen das Wasser auch aus dem letzten Teilbecken noch trüb, so hat sich die Belastung vergrößert. Die Anlage muß dann neu justiert werden, wie oben beschrieben worden ist.

Kommunale Kläranlagen haben eine über den Tag ungleichmäßige Belastung. Insbesondere in der Nacht ist die Belastung der Kläranlage geringer als am Tage. Die Justierung der Kaskade, d. h. der einzelnen Teilbecken wird daher bei Höchstlast vorgenommen und in der Nacht bei geringerem Abwasser­ anfall wird dann bei einzelnen Teilbecken, beginnend beim ersten Teil­ becken, die Abwasserzufuhr gedrosselt oder ganz abgestellt.

Beispielsweise wird bei abnehmendem Abwasserzufluß zuerst die Zufuhr zum ersten Teilbecken, dann die zum zweiten Teilbecken, dann die zum dritten usw. abgestellt. Damit ist gewährleistet, daß die biologischen Systeme der nachfolgenden Teilbecken imm wesentlichen normal belastet weiterlaufen und einen gut flockenden Belebtschlamm erzeugen, der sich im Nachklärbecken gut absetzt. Im Vorderteil der Kaskade, d. h. in den abgeschalteten ersten Teilbecken tritt eine Stabilisierung des Belebt­ schlammes ein, es sind aber immer noch bedeutende Belebtschlamm-Anteile aktiv, so daß beim Einlaufen des vormittäglichen Belastungsstoßes die Belebtschlammentwicklung sofort beginnen kann. Diese Entwicklung kann zweckmäßigerweise unterstützt werden, indem aus der Schlammbehandlung des Überschußschlammes, der in Fig. 1 über die Leitung 40 abgezogen wird, stammendes Abwasser oder Faulwasser gespeichert und früh am Tage zur Vorbereitung des Belastungsstoßes in den vorderen Teil der Kaskade, d. h. in die in der Nacht abgeschalteten Teilbecken eingegeben wird, wodurch die Bakterienentwicklung in diesen Teilbecken beschleunigt wird.

In der Kaskade werden die einzelnen Teilbecken bei der Behandlung von kommunalem Abwasser zweckmäßigerweise mit aussetzender Belüftung be­ trieben. Der biologische Sauerstoffbedarf, BSB, ist bei kommunalem Abwasser stets von Ammonium begleitet. Ammonium wird auch frei bei der Stabilisierung des Belebtschlammes in der Nacht in den ersten Teilbecken, bei denen die Abwasserzufuhr stark gedrosselt oder abgeschaltet ist. (Unter Stabilisierung versteht man die innere Zehrung des Belebtschlammes bei Futtermangel, d. h. bei Roh­ wassermangel). Aus dem Ammonium entsteht Nitrat, das in den ersten Teil­ becken im wesentlichen verbleibt, da in der Nacht infolge des gedrosselten oder abgestellten Zulaufs keine Spülwirkung auftritt und wegen des fehlenden Abwassers auch keine biologische Umsetzung des Nitrats erfolgt.

Beim Einlaufen des vormittäglichen Laststoßes wird auch den ersten, in der Nacht abgeschalteten Teilbecken wieder Abwasser zugeführt. Bei aussetzender Belüftung erfolgt nun eine biologischen Reduzierung des Nitrats, die so­ genannte Denitrifizierung, wobei der chemisch gebundene Sauerstoff von bestimmten Bakterien zum Abbau des BSB benutzt wird.

Günstig ist es, die Abwasserdosierung auf die nachgeschalteten Teilbecken hauptsächlich während der Denitrifikationsphase vorzunehmen, in der die Belüftung abgeschaltet ist, anstatt kontinuierlich oder nur in der Be­ lüftungsphase. Dann wird nämlich der zur Verfügung stehende BSB vorwie­ gend für die biologische Reduzierung des Nitrates genutzt. In der an­ schließenden Belüftungsphase, in der die Abwasserdosierung unterbunden ist, steigt wegen des geringen Rest-BSB aus der Denitrifikationsphase der Sauerstoffgehalt nach Einschalten der Belüftung relativ schnell auf über 1 mg/l an, was Voraussetzung für eine biologische Oxidierung des Ammoniums ist. Besonders günstig ist es, wenn auch das erste Teilbecken so betrieben werden kann, was aber eine kurzzeitige Zwischenspeicherung des gewöhnlich kontinuierlich zufließenden Abwassers nötig macht.

Zweckmäßigerweise wird die Denitrifikation in dem jeweiligen Teilbecken so betrieben, daß die Denitrifikation in dem jeweils vor- und nachgeschalteten Teilbecken möglichst nicht gleich­ zeitig ist, also im wesentlichen von Teilbecken zu Teilbecken abwechseln. Hierdurch kann das während der Belüftungszeit eines Teilbeckens ins nachgeschaltete Teilbecken abfließende Nitrat dort in der Denitrifikationsphase sofort umgesetzt werden, wozu schon kleine BSB-Konzentrationen ausreichen. Andererseits wird das aus dem Teilbecken mit Denitrifikation abfließende Ammonium im nachgeschalteten Teilbecken sofort oxidiert werden, da dort durch den schon laufenden Betrieb der Belüftungseinrichtung ausreichend Sauerstoff vorhanden ist.

Bei dieser Verfahrensweise wird zweckmäßigerweise bei den dem ersten Teilbecken nachgeschalteten Teilbecken jeweils ein Teil an der Einlaufseite in Form einer vorgeschalteten Kammer ab­ getrennt, in der während der Denitrifikationszeit der aus vor­ geschalteten Teilbecken mit der Strömung ausgetragene Sauer­ stoff aufgezehrt werden kann, da dieser Sauerstoff während der Denitrifikation stören wurde. Das Volumen der Vorkammer wird so bemessen, daß sich eine rechnerische Verweilzeit des Abwasser-Belebschlamm-Gemisches von etwa 2 Minuten bei hydraulischer Höchstlast einstellt.

Fig. 2 zeigt die vier Teilbecken 12, 14, 16, 18, von denen die Teilbecken 14, 16 und 18 jeweils mit einer Vorkammer 42 an der Zuströmseite versehen sind. Jede Vorkammer 42 hat einen Zulauf 44 und versetzt hierzu einen Ablauf 46.

In neuerer Zeit gewinnt die Phosphatentfernung aus dem Abwasser aus Gründen des Gewässerschutzes besondere Bedeutung. Dabei wird der Effekt ausgenutzt, daß die Phosphatbindung an eine lebende Zelle von geeigneten Organismen bei ausreichender Nahrung und Sauerstoff hoch, bei Mangel an Nahrung und Sauerstoff dagegen niedrig ist. In einem eigenen separaten Prozeß können die gesättigten Zellen von ihrer Phosphat-Fracht befreit und danach wieder in den Prozeß der Abwasser-Behandlung eingeschleust werden. Da bei dem hier beschriebenen Abwasser-Reinigungsverfahren in der Kaskade der Belebtschlamm von Teilbecken zu Teilbecken unterschiedlich mit Nahrung versorgt wird, kann die Entnahme des phosphathaltigen Schlammes an der günstigsten Stelle erfolgen.

Der mit Phosphat belastete Schlamm wird daher, wie Fig. 2 zeigt, über eine Leitung 48 z. B. aus dem zweiten Teilbecken 14 abgezogen und zu einer Anlage 50 geführt, in der das Phosphat im wesentlichen abgetrennt wird, worauf der phosphatarme Schlamm über eine Leitung 52 wieder in eines oder mehrere der Teilbecken zurückgeführt wird.

Gegebenenfalls kann dieser phosphatarme Schlamm aber auch ganz oder teil­ weise aus dem Wasser-Reinigungsprozeß entnommen werden.

Nach einer weiteren Ausgestaltung wird ein Teil des sonst zirkulierenden Belebtschlammes in den Teilbecken festgehalten, d. h. er wird dort z. B. mechanisch so fixiert, daß er mit der Strömung nicht in das Folge­ becken gespült werden kann. Hierzu können z. B. feste Einbauten in den Teilbecken angebracht werden und diese können von unten mit sauer­ stoffhaltigem Gas beaufschlagt werden, um eine ausreichende Sauerstoff­ versorgung für diese Belebtschlamm zu gewährleisten. Ein Teil der Arbeit in den Teilbecken wird somit durch ortsfesten Belebtschlamm ausgeführt, der nicht in das Nachklärbecken gespült wird. Hierdurch kann die hydraulische und/oder die Schmutzbelastung der Anlage erhöht werden.

Claims (13)

1. Verfahren zur biologischen Reinigung von insbesondere kommunalem Abwasser mittels Belebtschlamm, mit einem aus wenigstens zwei hinterein­ ander geschalteten Teilbecken bestehenden Becken, wobei Abwasser und Belebtschlamm wenigstens in das erste Teilbecken eingeführt werden und das durch den Belebt­ schlamm behandelte Abwasser aus dem letzten Teilbecken in ein Nachklärbecken weitergeleitet wird, wobei ferner aus jedem Teilbecken bei Höchstlast separat eine Absetzprobe entnommen und die Trübung des überstehenden Wassers und der Schlammgehalt, gemessen in Milliliter Schlamm pro Liter Probenmenge festgestellt werden, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Schlammbelastung in den einzelnen Teilbecken in Strömungsrichtung gesehen von Teilbecken zu Teilbecken abnehmend mittels degressiver Volumina der Teilbecken bei abnehmender Trübung (ermittelt als Umschlag in der Absetzprobe von trüb nach klar in an sich bekannter Weise) des in der Absetzprobe über dem abgesetzten Schlamm stehenden Wassers eingestellt wird, daß die Dosierung der Belebtschlammzufuhr zu den Teilbecken so eingestellt wird, daß in allen, außer dem letzten Teilbecken der Schlamm­ gehalt etwa 40 bis 100 ml/l unter dem Umschlagpunkt liegt, während im letzten Teilbecken der Schlammgehalt so eingestellt ist, daß der Schlammanteil in der Absetzprobe etwa 40 bis 100 ml/l über dem Umschlagpunkt liegt, und daß bei einer Absenkung der Dichte des Belebtschlammes in den Teilbecken der Rücklaufschlamm gedrossselt zugeführt und der Überschußschlamm verstärkt abgeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei vier Teilbecken die Schlammbelastung mittels Dosierung der Belebtschlammzufuhr so eingestellt wird, daß der Schlamm­ anteil im ersten Teilbecken etwa 80 bis 100 ml/l, im zweiten Teilbecken etwa 60 bis 80 ml/l und im dritten Teilbecken etwa 40 bis 60 ml/l unter dem Umschlagpunkt liegt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlammbelastung in den einzelnen Teilbecken durch Dosierung der Belebtschlammzufuhr und/oder Dosierung der Abwasserzufuhr zu den einzelnen Teilbecken und/oder durch Verändern der Größen der einzelnen Teilbecken eingestellt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß bei geringerem Abwasseranfall (z. B. während der Nacht) die Abwasserzufuhr zu den Teilbecken je nach Abwasseranfall der Reihe nach, beginnend beim ersten Teilbecken, abgestellt oder wenigstens gedrosselt wird und nur dem oder den letzten Teilbecken Abwasser zugeführt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß vor einem sehr stark ansteigenden Abwasser­ anfall (vormittäglicher Abwasser-Laststoß) dem oder den ersten Teilbecken Stickstoff enthaltendes Wasser (aus der Behandlung des Überschußschlammes stammendes Faulwasser) zur Steigerung und Beschleunigung der Bakterienentwicklung zudosiert wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß jedes Teilbecken intermittierend belüftet wird und die Denitrifikationsphase in aufeinanderfolgenden Teilbecken im wesentlichen abwechselnd erfolgt.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß im wesentlichen nur während der Denitrifikationsphase, während der die Belüftung des Teilbeckens abgeschaltet ist, die Abwasserzufuhr zu dem jeweiligen Teilbecken eingeschaltet wird.

8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die dem ersten Teilbecken nachgeschalteten Teilbecken an der Zulaufseite mit einer Vorkammer versehen sind, in der während der Denitrifikationsphase der aus dem vor­ geschalteten Teilbecken mit der Strömung ausgetragene Sauerstoff aufgezehrt wird.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Volumen der Vorkammer so bemessen wird, daß die Ver­ weilzeit des Abwasser-Belebtschlamm-Gemisches bei hydrau­ lischer Höchstlast etwa 2 Minuten beträgt.

10. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß phosphathaltiger Schlamm aus den Teilbecken entnommen, das Phosphat wenigstens teilweise in bekannter Weise entfernt, und der dann phosphatarme Schlamm wieder in eines oder mehrere der Teilbecken zugeführt wird.

11. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß ein Teil des Belebtschlammes in den Teil­ becken mechanisch festgehalten wird.

12. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Größe des ersten Teilbeckens so bemessen wird, daß das Gemisch aus Abwasser und Belebtschlamm wenigstens 20 Minuten für den Durchfluß durch dieses Teilbecken braucht.

13. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß bei vier Teilbecken die Schlammbelastung im ersten Teilbecken auf mehr als 0,8 kg BSB/kg TS·d, vorzugsweise 1,0-2,0 kg BSB/kg·d, im zweiten Teilbecken auf etwa 0,7 kg BSB/kg TS·d, im dritten Teilbecken auf etwa 0,5 kg BSB/kg TS·d und im vierten Teilbecken auf weniger als 0,4 kg BSB/kg TS·d, vorzugsweise weniger als 0,2 kg BSB/kg TS·d eingestellt wird.