DE3711161C2 - Verfahren zur biologischen Reinigung von Abwasser - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur bio­ logischen Reinigung von Abwasser, insbesondere von Industrieabwasser, bei dem das mit biologisch abbauba­ ren Verunreinigungen belastete Abwasser einen Belebt­ schlamm enthaltenden Becken zugeführt und dort mit dem Belebtschlamm unter gleichzeitiger Belüftung durchmischt wird, wobei die im Abwasser enthaltenden Verunreinigungen durch die Mikroorganismen des Be­ lebtschlamms biologisch abgebaut werden, und bei dem das aus Belebtschlamm und Abwasser bestehende Ge­ misch in einem Nachklärer voneinander getrennt und zumindest ein Teil des Belebtschlamms zum Becken zu­ rückgeführt und das gereinigte Abwasser abgeleitet wird.

Die Leistungsfähigkeit eines solchen Verfahrens ist unter anderem abhängig von der Größe des Belebt­ schlammbeckens und damit der Menge des Belebt­ schlamms und diese wiederum von der Abbaugeschwin­ digkeit der einzelnen Verunreinigungen im Belebt­ schlamm durch die entsprechenden Mikroorganismen. Ist die Zufuhr der Verunreinigungen zum Belebt­ schlamm größer als die entsprechende Abbaugeschwin­ digkeit der jeweiligen Verunreinigungen, kommt es zwangsläufig zu einer Anreicherung der Verunreinigun­ gen im Belebt schlamm. Mit fortschreitender Anreiche­ rung der Verunreinigung kann eine hemmende oder to­ xische Konzentration des Substrats auf den biologi­ schen Abbau erreicht werden. Auch bei Schwankungen der Konzentration der Verunreinigungen, die auch durch Schwankungen der Abwassermenge entstehen kann, können toxische oder zumindest hemmende Wir­ kungen auf die Organismen eintreten, die den biologi­ schen Abbau beeinträchtigen. Eine Pufferkapazität, mit der Stoßbelastungen aufgefangen werden können, be­ sitzt dieses bekannte Verfahren zur biologischen Reini­ gung von Abwasser nur durch sehr große Belebt­ schlammbecken oder große vorgeschaltete Pufferbec­ ken, was sehr kostenintensiv ist. Beim Vorliegen sehr schlecht wasserlöslicher Verunreinigungen mit einem hohen Dampfdruck, sind diese einem biologischen Ab­ bau nach dem bekannten Belebtschlamm-Verfahren nur bedingt zugänglich, da diese Verunreinigungen schon im Einlauf des Belebtschlammbeckens ausgestrippt wer­ den, somit dem biologischen Abbau entzogen und über die von einer Belüftungsvorrichtung eingetragene Luft in die Umgebung emittiert werden.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur biologischen Reinigung von Abwas­ ser, insbesondere von Industrieabwasser zu schaffen, bei dem bei einer vorgegebenen Größe des Belebt­ schlammbeckens Stoßbelastungen ohne Schwierigkei­ ten aufgefangen werden können, das Strippen von flüchtigen Verbindungen verhindert wird und die Anwe­ senheit von toxisch oder hemmenden Schadstoffen nicht zu einer nennenswerten Beeinträchtigung des Wir­ kungsgrades führt.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird gemäß der Erfin­ dung bei dem eingangs beschriebenen Verfahren vorge­ schlagen, daß dem Belebtschlamm im Becken als hochsiedende or­ ganische Lösemittel Dialkylphthalate, Dioctylphthalate, Dinonyl­ phthalate oder Silikonöle zugesetzt werden.

Derartige Lösemittel haben bei Normaltemperatur ei­ nen sehr niedrigen Dampfdruck, so daß Grenz­ werte der gesetzlichen Vorschriften bezüglich Emissio­ nen nicht schon durch das Lösemittel selbst überschrit­ ten werden, bezitzen ein hohes Lösevermögen für organische Verunreinigungen, sie üben mit Wasser in Form einer groben Dispersion oder feinen Emulsion keine toxi­ schen oder sonstigen schädlichen Wirkungen auf die Mikroorganismen aus, bezitzen eine möglichst geringe Lös­ lichkeit in Wasser und weisen selbst eine möglichst geringe biologische Abbaubarkeit auf.

In Abhängigkeit von der Wasserlöslichkeit der biolo­ gisch abzubauenden Verunreinigungen und deren je­ weiliger Konzentration kann der Anteil des Lösemittels im Belebtschlamm frei und damit so gewählt werden, daß ein optimaler Wirkungsgrad erreicht wird. In dem Belebtschlammbecken wird das mit den Verunreinigun­ gen beladene Abwasser mit dem Belebtschlamm und dem Lösemittel bei gleichzeitiger Belüftung innig ver­ mischt, wobei das Abwasser und das hochsiedende Lö­ semittel biologisch regeneriert wird. In einem Nachklä­ rer, beispielsweise einer Absetz- oder Flotationseinheit, wird das hochsiedende Lösemittel vom Abwasser-Be­ lebtschlammgemisch getrennt und das regenerierte, hochsiedende Lösemittel wird wieder, ggf. mit einem Teil des Belebtschlamms zum Becken zurückgeführt. Das gereinigte Abwasser wird abgeleitet und der über­ schüssige Schlamm wird abgezogen.

Da die Geschwindigkeit des biologischen Abbaus oft proportional zur stationären Konzentration in der wäß­ rigen Phase ist, kann es, um die Gesamtgröße des Bele­ bungsbeckens zu minimieren, sinnvoll sein, zwei oder mehrere hintereinander geschaltete, kleinere Bele­ bungsbecken mit unterschiedlicher Konzentration vor­ zusehen. In gewissen Fällen, z. B. beim Vorliegen biolo­ gisch hemmender, z. B. anorganischer Salze oder von Schwermetallen kann es sinnvoll sein, die organischen Verunreinigungen aus dem Abwasser zunächst mit dem hochsiedenden Lösemittel zu extrahieren, das mit den organischen Verunreinigungen beladene, hochsiedende Lösemittel gemäß dem vorliegenden Verfahren biolo­ gisch zu regenerieren, das regenerierte Lösemittel nach einem bekannten Verfahren vom Wasser mit dem Be­ lebtschlamm zu separieren und anschließend wieder zur erneuten Extraktion von organischen Verunreinigungen zu verwenden.

In vorteilhafter Weise wird das belastete Abwas­ ser kaskadenartig durch ein mehrteiliges Belebt­ schlammbecken geführt.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Beispiel 1

10 m³/h Abwasser mit etwa 300 mg/l organischen Verunreinigungen, die zum Teil nicht flüchtig sind und zum anderen Teil aus 100 mg/l Toluol bestehen, sollen durch das erfindungsgemäße Verfahren gereinigt wer­ den. Der Gleichgewichtsdampfdruck von Toluol bei ei­ ner Konzentration von 100 mg/l, in Wasser beträgt 28000 mg/m³ Luft, d. h., Toluol ist in dem organischen, hochsiedenden Lösemittel etwa tausendmal besser lös­ lich als in Wasser. Die erforderliche Größe des Belebt­ schlammbeckens zum biologischen Abbau der Verun­ reinigungen beträgt 40 m³, während zur Belüftung etwa 200 m³/h Luft erforderlich sind. Wegen des Dampfdruc­ kes des Toluols werden bisher bereits im Einlaufbereich des Belebtschlammbeckens bereits mehr als 90% des Toluols ausgestrippt. Bei dem erfindungsgemäßen Ver­ fahren sinkt der Dampfdruck des Toluols bei einem Zu­ satz von etwa 33% des organischen, hochsiedenden Lö­ semittels zum Belebtschlamm im Einlaufbereich von 28 000 mg/m³ auf 56 mg/m³. Dieses Absinken auf etwa 1/500 dieses Wertes gegenüber dem herkömmlichen Verfahren bedeutet, daß nur noch ein geringer Teil des Toluols ausgestrippt wird, während der größte Teils des Toluols dem biolgischen Abbau zugänglich ist. In dem Maße, wie die Toluol-Konzentration in der wäßrigen Phase biologisch abgebaut wird, wird dieses aus der organischen Phase, die jederzeit im Gleichgewicht mit der wäßrigen Phase steht, nachgeliefert und dabei der Verteilungskoeffizient auf einem Wert von ca. 1000 konstant gehalten. Wegen der hohen Speicherkapazität des hochsiedenden, organischen Lösemittels, die für zahlreiche organische Stoffe einhundert bis zweitau­ sendmal höher ist als die von Wasser, können auch star­ ke Belastungsschwankungen des Abwassers hervorra­ gend abgepuffert werden, indem die Spitzenbelastun­ gen durch Aufnahme in das hochsiedende, organische Lösemittel abgefangen und nur allmählich entsprechend dem biologischen Abbau in der wäßrigen Phase an diese abgegeben werden. Dadurch kann der Bau von großvo­ lumigen Pufferbecken, wie er bei den bekannten Belebt­ schlamm-Verfahren oft erforderlich ist, entfallen.

Beispiel 2

Durch das erfindungsgemäße Verfahren können auch solche Abwässer einer biologischen Reinigung zugäng­ lich gemacht werden, bei denen bisher eine biologische Behandlung entweder gar nicht oder erst nach vorher­ gehender, starker Verdünnung möglich war. Zu derarti­ gen Abwässern gehören Deponiesickerwässer. Diese Abwässer enthalten oft neben einer hohen Belastung mit organischen Substanzen eine hohe, anorganische Salzfracht und/oder Schwermetalle. Beide Stoffgruppen wirken hemmend auf den biologischen Abbau.

In einer ersten Stufe werden nun aus 2 m³/h Deponie­ sickerwasser die organischen Verunreinigungen mit ei­ ner Menge von 2 m³/h eines hochsiedenden, organi­ schen Lösemittels mit einer an sich bekannten Extrak­ tionsvorrichtung, beispielsweise einer Mixer-Settler- Kaskade extrahiert. Nach dem Durchlaufen dieser er­ sten Stufe ist das Sickerwasser weitgehend von den or­ ganischen Verunreinigungen gereinigt und enthält über­ wiegend nur noch anorganische Verunreinigungen. Das mit den organischen Verunreinigungen beladene, hoch­ siedende organische Lösemittel wird nun in einem 20 m³ fassenden Belebtschlammbecken nach dem erfindungs­ gemäßen Verfahren biologisch regeneriert, wobei auch hier wegen der wesentlich größeren Löslichkeit der Verunreinigungen im Lösemittel im Vergleich zu Was­ ser keine toxisch oder hemmend wirkende Konzentra­ tionen der Verunreinigungen in Wasser auftreten kön­ nen.

Aus dem Belebtschlamm, Wasser und hochsiedendes, organisches Lösemittel enthaltenden Gemisch wird an­ schließend in einer Flotation das Wasser von dem Be­ lebtschlamm und dem Lösemittel getrennt und in das Belebtschlammbecken zurückgeführt. In einer weiteren Stufe wird dann, beispielsweise ebenfalls durch eine Flo­ tation oder durch eine Zentrifuge der Belebtschlamm vom Hochsieder getrennt. Der Belebtschlamm wird wieder in das Belebtschlammbecken zurückgeführt, während das biologisch regenerierte Lösemittel erneut zur Extraktion des Sickerwassers eingesetzt werden kann.

Claims (2)

1. Verfahren zur biologischen Reinigung von, Ab­ wasser, insbesondere von Industrieabwasser, bei dem das mit biologisch abbaubaren Verunreinigun­ gen belastete Abwasser einem Belebtschlamm enthaltenden Becken zugeführt und dort mit dem Belebtschlamm unter gleichzeitiger Belüftung durchmischt wird, wobei die im Abwasser enthalte­ nen Verunreinigungen durch die Mikroorganismen des Belebtschlamms biologisch abgebaut werden, und bei dem das aus Belebtschlamm und Abwasser bestehende Gemisch in einem Nachklärer vonein­ ander getrennt und zumindest ein Teil des Belebt­ schlammes zum Becken zurückgeführt und das ge­ reinigte Abwasser abgeleitet wird, dadurch ge­ kennzeichnet, daß dem Belebtschlamm im Becken als hochsiedende, organische Lösemittel Dialkyl­ phthalate, Dioctylphthalate, Dinonylphtha­ late oder Silikonöle zugesetzt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, da­ durch gekennzeichnet, daß das belastete Abwasser kaskadenartig durch ein mehrteiliges Belebt­ schlammbecken geführt wird.