DE69605487T2

DE69605487T2 - Reinigungsverfahren für stickstoffhaltige Abwässer

Info

Publication number: DE69605487T2
Application number: DE69605487T
Authority: DE
Inventors: Jan Baar; Michel Adrianus Maria Theresia De Schutter
Original assignee: CSM Suiker BV
Current assignee: CSM Suiker BV
Priority date: 1995-06-30
Filing date: 1996-06-07
Publication date: 2000-04-06
Anticipated expiration: 2016-06-08
Also published as: DE69605487D1; GR3032722T3; ATE187425T1; EP0751098B1; ES2140783T3; EP0751098A1; DK0751098T3; NL1000710C2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Reinigen von stickstoffhaltigen Abwässern.
Sowohl Haus- als auch Industrieabwässer beinhalten (Kjeldahl) Stickstoffkomponenten (Nkj- N). In unbehandeltem Abwasser sind diese Stickstoftkomponenten insbesondere in der Form von Ammonium (NH&sub4;-N) und/oder in der Form von organisch gebundenem Stickstoff vorhanden. Durch biologische Prozesse können diese Stickstoffkomponenten in Stickstoffgas überführt werden und als solche von dem Abwasser entfernt werden. Bei einem solchen Vorgang wird zuerst der organisch gebundene Stickstoff in Ammonium umgewandelt (Ammonifikation). Dieser Prozeß läuft schnell ab und ist kaum ein begrenzender Faktor für ein vollständiges Entfernen von Stickstoff. Danach wird das Ammonium unter aeroben Bedingungen durch Oxydation in Nitrat (NO&sub3;-N) überführt. Dieser Vorgang wird Nitrifikation genannt. Die Nitrifikation wird mit Hilfe von Bakterien durchgeführt, die Ammonium und Kohlenstoffdioxid als Substrate verwenden. Die Anwesenheit einer ausreichenden Menge Sauerstoffs und einer relativ geringen COD-Konzentration (COD = Chemical Oxygen Demand, chemischer Sauerstoffbedarf) sind wesentlich im Hinblick auf einen gleichmäßig ablaufenden Nitrifikationsvorgang. Der letzte Schritt bei der Entfernung des Stickstoffs ist die Denitrifikation. In diesem letzten Schritt wird Nitrat in Stickstoffgas überführt. Im Gegensatz zu dem Nitrifikationsvorgang erfordert der Denitrifikatinsvorgang einen relativ hohen COD (chemischen Sauerstoffbedarf), und die Sauerstoffkonzentration sollte sehr niedrig sein.
Die bei der Nitrifikation und der Denitrifikation verwendeten Bakterien, die als Nitrifikanten und Denitrifikanten bezeichnet werden, sind allgemein bekannt. Die Nitrifikanten arbeiten unter aeroben Bedingungen, wohingegen die Denitrifikanten bei anoxischen Bedingungen aktiv sind, d. h. unter Abwesenheit von Sauerstoff und in Anwesenheit von Nitrat.
Ein Verfahren zum biologischen Reinigen von Abwasser ist beispielsweise in der EP-A-0 070 591 offenbart. Gemäß dieser EP-Offenlegungsschrift werden in dem Abwasser gelöste organische Komponenten und Stickstoffkomponenten wenigstens teilweise dadurch entfernt, daß das Abwasser eine aerobe Nitrifikationsphase und eine anaerobe Denitrifikationsphase durchläuft. In der aeroben Phasen wird die Konzentration des molekularen Sauerstoffs wenigstens zum Teil über die NOX N Konzentration gesteuert. Wie auf Seite 2, Zeilen 18 bis 36, der EP-Offenlegungsschrift angegeben liegt das Verhältnis zwischen dem chemischen Sauerstoffbedarf (COD) und den Stickstoffkomponenten in dem Abwasser bevorzugt über S. Dies trifft normalerweise für Haus- und Industrieabwässer zu. Sollte jedoch das Abwasser nicht ausreichend organische Elemente als Verunreinigungen enthalten, wird als vorteilhaft angesehen, einen Strom organischer Abfälle dem Abwasser zuzuführen, z. B. eine Karbonsäurelösung, um sicherzustellen, daß ausreichend Sauerstoffakzeptoren vorhanden sind, um das NOx zu molekularem Stickstoff zu reduzieren.
Aufgrund der steigenden Anforderungen der Behörden in Bezug auf den Ausstoß (vorgereinigter) Abwasserabflüsse (effluent) der Wasseraufbereitungsanlagen in Oberflächenwasser, müssen viele Aufbereitungsanlagen angepaßt oder modernisiert werden. Eine der strengeren Anforderungen bezüglich des Ausstoßes von Abwasserabflüssen bezieht sich auf die maximal erlaubte Menge von Stickstoff in dem Abwasserabfluß. Aufgrund dieser strengeren Anforderungen sind über die letzten Jahre einige Techniken zum Anpassen existierender Aufbereitungsanlagen entwickelt worden, um das Entfernen von Stickstoff zu optimieren. Eine der eingesetzten Anlagen ist ein sequentieller Batch-Reaktor (Sequenced Batch Reactor, SBR), der ein aktiviertes Schlammsystem umfaßt, mittels dem das Abwasser schubweise gereinigt wird. Einige der Vorteile dieser SBR-Systeme, verglichen mit den allgemein bekannten kontinuierlichen Aufbereitungsanlagen, sind, daß alle Prozesse in einem einzelnen Tank stattfinden, die Prozeßsteuerung und Überwachung einfach durchgeführt werden kann und daß wegen des schubweise durchgeführten Vorgangs ein Herausspülen aktivierten Schlamms praktisch verhindert wird. Über die Zeit ist deshalb auf diese SBR-Autbereitungsanlagen umgestellt worden, um optimale Bedingungen für das Entfernen von Stickstoff zu erreichen.
Spezieller umfassen die SBR-Aufbereitungssysteme im wesentlichen fünf Schritte: 1) Beschicken, 2) Ausführen des Reinigungsprozesses (d. h. Durchlüften), 3) Sedimentation, 4) Entleeren des (vorgereinigten) Abwasserablusses (effluent), 5) Austrag des überschüssigen Schlamms. Die Dauer des Zyklusses (Schritte 1) bis 5)) hängt von einer Anzahl von Faktoren ab, wie:
- Zusammensetzung des Abwassers: COD- und BOD-Belastungen (einfach oder nicht einfach abbaubar), Stickstoftkomponenten und Phosphatkomponenten,
- Menge des Abwassers: die Menge pro Zyklus bestimmt den Verdünnungsfaktor und die Tagesmenge für die Verunreinigungsbelastung,
- Verunreinigungsbelastung: diese wird durch das COD-Belastung oder BOD- Belastung und durch das Nkj-N Niveau und die Abwassermenge bestimmt, die in kg für COD/Tag oder kg für BOD/Tag und kg Nkj-N/Tag ausgedrückt wird.
- Verdünnungsfaktor: Dies ist das Verhältnis des Gesamtvolumens des Tanks und der Menge des frischen Abwassers pro Zyklus.
- Schlamminhalt: Menge des Schlamms in dem Reaktor, ausgedrückt in g von DS/1; DS = trockene Substanz (Dry Substance),
- Schlammbelastung: ausgedrückt in kg von COD/kg der DS. Tag) oder kg von BOD/kg der DS. Tag), und
- Temperatur: bestimmt die Reaktionszeiten der biologischen Prozesse.
Für ein erfolgreiches Entfernen des Stickstoffes in SBR-Systemen auf die bekannte Weise sollte zuerst der Tank durch einen Abwasserzufluß (influent) erneut gefüllt werden, nachdem der Abwasserabfluß (effluent) entleert worden ist. Während dieses Füllvorgangs wird lediglich ohne ein Durchlüften gerührt, das entspricht dem sog. Denitrifikationszeitraum. Während dieses Zeitraum wird das vorhandene NO&sub3;-N mit Hilfe von einem neu eingeführten Substrat denitrifiziert, um zu einer möglichst niedrigen NO-N Konzentration zu gelangen. Solch ein Denitrifikationszeitraum dauert ungefähr 30 bis 40 min. Danach wird die Durchlüftung des Reaktors begonnen und das Nkj-N, das durch den Abwasserzufluß zugegeben worden ist, und die Rückstände der organische Kohlenstoffkomponenten werden entsprechend zu NO&sub3;-N und CO&sub2; oxydiert. Sobald diese Reaktion abgeschlossen ist, was mittels einer Sauerstoffmessung überprüft werden kann, wird der Vorgang des Rührens und der Durchlüftung angehalten und die Sedementation beginnt. Dieser Sedementationszeitraum dauert ungefähr 30 bis 60 min. Nachdem der Sedementationszeitraum vollständig abgeschlossen ist, wird ein Teil der klaren oberen Schicht bis auf ein vorher bestimmtes Niveau als Abwasserausfluß entleert. Wenn dieses Niveau erreicht ist, beginnt der Verfahrenszyklus erneut.
Unter der Voraussetzung, daß die Durchlüftungsphase der letzte Schritt in dem oben beschriebenen Reinigungsprozeß ist, wird ein Teil des gebildeten NO&sub3;-N immer mit dem Abwasserausfluß entleert. Die NO&sub3;-N Konzentration in dem Abwasserausfluß wird durch die Nkj-N Konzentration in dem Abwasserzufluß und auch durch die Verdünnung des Abwasser zuflusses in dem Reinigungsschritt bestimmt. Die Auswirkung der Verdünnung des Abwasserzuflusses auf die NO&sub3;-N Konzentration in dem Abwasserausfluß ist in der nachfolgenden Tabelle gezeigt - wobei ein Volumen des SBR-Reatkors von 100 m³ und ein Nkj Abwasserzufluß von 50 mg/l angenommen ist. TABELLE A
Aus der obigen Tabelle A folgt, daß im Falle einer Effektivität von 95% bezüglich des Entfernens von Stickstoff ein Verdünnungsfaktor von 20 verwendet werden sollte. In der Praxis ist solch ein Verdünnungsfaktor nicht oder kaum realisierbar. Das würde speziell bei umfangreichen Abwasserströmen, wie solchen, die in Zuckerraffinerieanlagen entstehen, bedeuten, daß die Volumina der SBR-Systeme sehr groß sein müßten und daß aufgrund der Batch- Verarbeitung viel Zeit verloren gehen würde (Beschicken, Reinigen, Sedimentation, Entleeren und Austrag des überschüssigen Schlamms), so daß diese häufiger ausgeführt werden muß. Deshalb wird inzwischen in der Praxis ein Verdünnungsfaktor von ungefähr 6 verwendet. Aus diesem Grund wird eine Gesamtstickstoffreduktion von ungefähr 80% der Gesamtstickstoffkonzentration in dem Abwasserzufluß erreicht.
Aus dem oben erläuterten folgt, daß, falls eine bekannte SBR-Anlage und ein Verdünnungsfaktor von ungefähr 6 für den Abwassereinfluß verwendet werden, dies zu einer nicht ausreichenden Effizienz bezüglich dem Entfernen von Stickstoff führen kann. Darüber hinaus führt ein Verdoppeln der Anzahl der Zyklen pro Tag, z. B. von 3 auf 6, zu einem Kapazitätsverlust der SBR-Anlage von ungefähr 15%.
Es hat sich herausgestellt, daß sich das oben genannte Problem bezüglich einer maximalen Effektivität beim Entfernen von Stickstoff mit Hilfe eines SBR-Reaktors durch ein Ausführen der folgenden Bearbeitungszyklen lösen läßt, die umfassen:
(a) Zuführen eines ersten Abwasserzuflusses zu einem SBR-Reaktor, der entsprechend mit Nitrifikations- oder Denitrifikations-Bakterien in einem geringeren Ausmaß beschickt ist, als wenn der SBR-Reaktor in einem einzelnen Schritt beschickt wird;
(b) Nitrifizieren durch ein Durchlüften der Reaktorinhalte;
(c) Zuführen eines zweiten Abwasserzuflusses zu dem SBR-Reaktor bis zu einem maximalen Niveau des SBR-Reaktors, so daß Reaktorinhalte erreicht werden, die ein COD/NO&sub3;-N Verhältnis 4 aufweisen;
(d) Durchführen einer Denitrifikation der Reaktorinhalte,
(e) erneutes Nitrifizieren durch ein Durchlüften der Reaktorinhalte;
(f) den Reaktorinhalten die Sedimentation ermöglichen; und
(g) Entleeren eines Teils der Reaktorinhalte als Abwasserabfluß.
Das Verfahren gemäß der Erfindung umfaßt das Beschicken des SBR-Reaktors, nachdem der Abwasserabfluß (effluent) auf ein niedrigeres Niveau entleert ist, als wenn er in einem einzelnen Schritt beschickt wird. Sobald der erste Abwasserzufluß (Schritt a) zugeführt ist, beginnt die Durchlüftung, bevorzugt mit einem Rühren (Schritt b), und die Stickstoftkomponenten und das zugeführte Nkj-N werden oxidiert. Sobald diese Reaktion abgeschlossen ist, was mittels einer O&sub2;-Messung überprüft werden kann, wird die Durchlüftung angehalten. Dieser Durchlüftungsschritt (b) dauert normalerweise 2 bis 3 Stunden.
Nachdem der Durchlüftungsschritt abgeschlossen ist, umfaßt der Schritt (c) das Zuführen des zweiten Abwasserzuflusses, zusammen mit einem Rühren, bis zu einem maximalen Niveau des SBR-Reaktors. Dieser zweite Abwasserzufluß wird bevorzugt in einer Weise zugeführt, daß die Reaktorinhalte ein COD/NO&sub3;-N Verhältnis von ≥ 5 erreichen. Wegen dieses hohen COD/NO&sub3;-N Verhältnisses ist das COD (welches das Substrat für die denitrifizierenden Bakterien ist) während des Denitrifikationsschrittes, bei dem die O&sub2;-Konzentration niedriger ist als 0,5 mg/l und der pH-Wert zwischen 6 und 8, bevorzugt zwischen 7 und 7,5, liegt, hoch. Darüberhinaus weist der zweite Abwasserzufluß ein relativ niedriges Nkj-N Niveau auf, welches in einer weiteren Stufe zu NO&sub3;-N oxidiert wird und (teilweise) über den Abwasserausfluß ausgestoßen wird.
Während des Dentrifikationsschrittes, der vorteilhafterweise bei einer Temperatur in dem Bereich von 10 bis 40ºC und über einen Zeitraum von 20 bis 40 min durchgeführt wird, wird das in dem vorhergehenden Schritt gebildete NO&sub3;-N dann zu Stickstoffgas reduziert, wobei dieses Gas dann aus dem SBR-Reaktor entweicht. Lediglich zur Vervollständigung soll angemerkt werden, daß theoretisch 2,86 g COD für die Reduktion von 1 g NO&sub3;-N erforderlich sind. In der Praxis hat sich jedoch herausgestellt, daß eine etwas größere Menge erforderlich ist und daß die Denitrifikation vorteilhafterweise bei einem COD/NO&sub3;-N Verhältnis von ≥ 5 durchgeführt wird.
In Bezug auf den ersten und den zweiten Abwasserzufluß soll angemerkt werden, daß der Verdünnungsfaktor der Gesamtmenge des Abwasserzuflusses, der in den Schritten (a) und (c) zugeführt wird, in dem Reaktor üblicherweise 4 bis 8 beträgt. Ferner beträgt das Volumenverhältnis des ersten Abwasserzuflusses von Schritt (a) zu dem zweiten Abwasserzufluß des Schritts (c) bevorzugt 1 : 0,1 bis 1 : 0,5, wobei dieses Verhältnis von Nkj-N des ersten Abwasserzuflusses und dem COD-Wert des zweiten Abwasserzuflusses und von dem gewünschten Grad der Reinheit des Abwasserabflusses zum Teil abhängig ist.
Dann wird in Schritt (e) die Durchlüftung erneut gestartet und die Rückstände der Kohlenstoffkomponenten, die mit dem zweiten Abwasserzufluß und dem Nkj-N zugeführt worden sind, oxidiert. Dieser Durchlüftungsschritt kann vorteilhafterweise zusammen mit einem Rühren für 2 bis 4 Stunden durchgeführt werden.
Sobald der oben genannte Durchlüftungsschritt abgeschlossen ist, wird die Rührvorrichtung angehalten und der Sedimentationszeitraum des aktivierten Schlamms, der bevorzugt als die Biomasse verwendet wird, beginnt. Dieser Sedimentationsschritt (f) dauert normalerweise 30 bis 60 min.
Nach dem oben genannten Sedimentationsschritt (f) wird der Abwasserabfluß bis auf ein vorher festgelegtes minimales Niveau entleert und der Zyklus (a) bis (g), der insgesamt 6 bis 10 Stunden dauern kann, beginnt von neuem.
In Bezug auf das Verfahren gemäß der Erfindung soll erwähnt werden, daß lediglich das zugeführte Nkj-N des zweiten Abwasserzuflusses nach der Oxidation zu NO&sub3;-N abschließend in den Abwasserabfluß gelangt. Es ist deshalb durch ein Verfahren gemäß der Erfindung mög lich, die Stickstoffbelastung in dem Abwasserabfluß auf ein Minimum zu begrenzen, ohne jedoch einen Kapazitätsverlust aufgrund der zusätzlich Sedimentations- und Entleerungs-Zeit herbeizuführen.
Das Verfahren gemäß der Erfindung ist insbesondere geeignet für die biologische Reinigung von Abwasser von, unter anderem, der Lebensmittelindustrie, der chemischen Industrie etc., bei denen eine Anzahl von Abwasserströmen vorhanden ist, wobei einer der Abwasserströme eine hohe COD-Belastung und vorteilhafterweise auch eine niedriges Nkj-N Niveau aufweist. Der Abwasserzufluß für das SBR-System, z. B. in einer Zuckerraffinerie besteht oft aus einer Mischung aus fünf Abwasserströmen. Die nachfolgende Tabelle B zeigt die Charakteristiken dieser getrennten Ströme und des Gesamtabwasserstroms. TABELLE B
Zum Zwecke der Vollständigkeit werden in Bezug auf die oben erwähnte Abwasserzuflußströme die folgenden Punkte angeführt.
1) Das Fließ- und Waschwasser wird zum Transport und zum Waschen der Zuckerrüben verwendet und addiert sich zu ungefähr 3000 bis 4500 m³/Stunde auf. Die Zuckerverluste, die während des Transports, dem Entladen und dem Waschen der Rüben auftreten, verbleiben in dem Fließ- und Waschwasser. Der Wasch- und Fließwasserkreislauf umfaßt eine anaerobe Reinigung (anaerobic purification, AP), die einen Teil des Fließ- und Waschwassers insoweit reinigt, daß es für eine erneute Verwendung wieder brauchbar ist. Das COD-Ergebnis in der AP (anaerobe Reinigung) beträgt durchschnittlich ungefähr 23 Tonnen/Tag. Der Abwasserabfluß der AP wird zum größeren Teil an den Fließ- und Waschwasserkreislauf zurückgegeben. Regenwasser und Spülwasser erzeugen immer einen Überschuß an Fließ- und Waschwasser. Zuführen eines Teils des Fließ- und Waschwassers (ungefähr 2500 m³/Tag) an den SBR ermöglicht es, das Niveau des Fließ- und Waschwasserkreislaufes zu steuern.
2) Die folgenden Punkte werden in Bezug auf das Kondensat angesprochen. Wie wohl bekannt ist, bestehen Zuckerrüben aus ungefähr 5% Zellmaterial, ungefähr 16% Zucker, ungefähr 1% anderer löslicher Substanzen (kein Zucker) und ungefähr 78% Wasser. Ein großer Anteil dieses Wassers wird während des Evaporationsvorgangs bei der Zuckerherstellung als Kondensat freigesetzt. Ein Teil dieses Kondensats wird als Prozeßwasser erneut verwendet, während das verbleibende Kondensat an das Abwasserzuflußbecken abgegeben wird.
Das Nkj-N Niveau des Kondensats hängt von dem Amid-Anteil der Zuckerrüben ab, der während der Klärung bzw. Reinigung im Rahmen der Zuckerherstellung umgewandelt wird, wobei Ammoniak abgespaltet wird. Während des Evaporationsvorgangs wird dieses Ammoniak dann weitestgehend in das Kondensat überführt.
3) Der Kühlwasserkreislauf ist ein im wesentlichen geschlossener Kreislauf. Dieses Kühlwasser wird vorwiegend zum Kondensieren der Dämpfe aus dem Zuckerkristallisationsvorgang verwendet. Eine Kondensation des Wasserdampfes erzeugt einen Wasserüberschuß in diesem Kreislauf. Dieser Überschuß wird an das Abwasserzuflußbecken abgegeben. Dieses Abwasserzuflußbecken und der SBR-Reaktor sind in Fig. 1 dargestellt, die den Prozeßwasserkreislauf einer Zuckerraffinerie darstellt. Weitere Einzelheiten der Fig. 1 werden in der hier nachfolgenden Legende angegeben. Das Verfahren gemäß der Erfindung wird in einem SBR-Reaktor eingesetzt, wie er in Fig. 2 gezeigt ist. Weiter Einzelheiten sind in der Legende angegeben.

LEGENDE

In Fig. 1 haben die Bezugszeichen 1 bis 15 die folgende Bedeutung:
1 SBR-Reaktor(en)
2 Abwasserzuflußbecken
3 Kondensator (Verflüssiger)
4 Kondensator (Verflüssiger)
5 Fließ- und Waschwasserkreislauf
6 Sanitärinstallations- und Regenwasserzuführung
7 Kondensatorleitung
8 und 9 Eindickbehälter 1 und 2
10 Sedimentationsbereiche
11 und 12 Fakultativer Schlammsumpf 1 und 2
13 Durchlüftungs-Schlammsumpf
14 Anaerober Reinigungsreaktor
15 Pumpstation.
In der Fig. 2 haben die Bezugszeichen 16 bis 24 die folgende Bedeutung:
16 Tank
17 Durchlüftungsvorrichtung
18 Luftzuführungsleitung
19 Abwasserzuflußleitung
20 Abwasserzuflußleitung
21 Rührvorrichtung
22 O&sub2;-Meßvorrichtung
23 pH-Meßvorrichtung
24 Abwasserabflußleitung.

BEISPIELE

Beispiel I

Gemäß diesem Beispiel wurde der Vorgang des Beschickens des SBR-Reaktors mit einem Abwasserzufluß in zwei Schritten durchgeführt, wobei der erste Abwasserzufluß dem gesamten Abwasser der Zuckerraffinerie abzüglich dem Fließ- und Waschwasser entspricht, wobei das zweite Beschicken mit dem Fließ- und dem Waschwasser durchgeführt worden ist. Der verwendete Reaktor war der SBR-Reaktor gemäß Fig. 2. Während der Startphase (= Adaptionszeitraum) erhöht sich die Stickstoff-Belastung in dem Abwasserausfluß der Testreinigung anfänglich auf 25,0 mg/l und fiel dann auf 5,0 mg/l. Dies bedeutet, daß der Adaptionszeitraum ungefähr sechs Tage benötigte. Die Gesamtstickstoffreduktion während dieser Startphase betrug ungefähr 78%. Die Ergebnisse dieses Adaptionszeitraums sind in Tabelle C angegeben. TABELLE C
Während dieser Startphase entspricht die Verteilung des Abwasserzuflusses in der Testreinigung bei der ersten und der zweiten Ladung soweit wie möglich der Verteilung, wie sie in der Praxis in dem gemischten Abwasserzufluß der aeroben Reinigungsbehandlung eingesetzt wird. Diese Verteilung wurde gewählt, weil diese Einstellungen in der Praxis verwendet werden, um die Inhalte des gesamten Prozeßwasserkreislaufes zu steuern. Dies bedeutet, daß unter anderem bei größeren Regenfällen mehr Wasser von dem Fließ- und Waschwasserkreislauf abgezogen werden muß, um die Zuführung von Fließ- und Waschwasser auf einem bestimmten Niveau zu halten.
Eine Konsequenz dieser gewählten Verteilung ist, daß das COD/NO&sub3;-N Verhältnis in dem Fall der Testreinigung während der zweiten Ladung deutlich über dem gewünschten minimalen Wert von 5 und tatsächlich bei 12 liegt.
Die Reinigunsergebnisse während des dem Adaptionszeitraum folgenden Zeitraums waren hervorragend; siehe nachfolgende Tabelle D. Die Gesamtstickstoffreduktion über den gesamten Zeitraum betrug ungefähr 95%. Eine NO&sub3;-N Konzentration von weniger als 1 mg/l in dem Abwasserabfluß der Reinigung waren normal und traten während durchschnittlich 92% des Testzeitraums auf. Der minimale und der maximale Wert der NO&sub3;-N Belastung in dem Abwasserabfluß während dieses Zeitraums betrug 0,1 und 2,0 mg NO&sub3;-N/l und das COD/NO&sub3;-N Verhältnis betrug nach der zweiten Ladung 12, gemittelt über den Testzeitraum. TABELLE D
Wenn eine Berechnung auf der Basis der Menge des zugeführten Abwasserzuflusses und der Nkj-N-Konzentration der zweiten Ladung und der vollständigen Denitrifikation während der zweiten Ladung durchgeführt würde, dann müßte die NO&sub3;-N-Konzentration am Ende der zweiten Ladung im Durchschnitt ungefähr 3,5 mg NO&sub3;-N betragen. Der gemessene Wert jedoch betrug ungefähr 0,6 mg NO&sub3;-N/l. Dieser niedrigere Wert kann möglicherweise der Tatsache zugeschrieben werden, daß das COD-NO&sub3;-N Verhältnis der zweiten Ladung, wie erläutert, im Durchschnitt ungefähr bei 12 lag und daß dies merklich höher ist als das gewünschte minimale Verhältnis von 5.
Aufgrund der hohen COD-Konzentration nach der zweiten Ladung wird der erste Teil der zweiten Durchlüftungsphase eine gleichzeitig stattfindende Nitrifikation und Denitrifikation umfassen, wodurch der endgültige Wert der NO&sub3;-N Konzentration in dem Abwasserabfluß niedriger ist als der berechnete Wert.

Beispiel II

Im Falle dieses Arbeitsbeispiels wurde das Beschicken des SBR-Reaktors in zweiten Schritten unter Verwendung eines "gemischten" Abwasserzuflusses durchgeführt, der (ein Teil des) vollständigen Abwasserstroms gemäß der obigen Tabelle B war. Dieses Arbeitsbeispiel kann verwendet werden, um zu überprüfen, welche Verminderung des Gesamtstickstoffs erreicht werden kann, wenn das Beschicken in zwei Schritten durchgeführt wird, wobei solch ein gemischter Abwasserzufluß verwendet wird. Spezieller kommt dieser gemischte Abwasserzufluß aus dem Zuflußbecken (2), wie in Fig. 1 dargestellt ist. Die Ergebnisse dieser Ausführungsform sind in Tabelle E gezeigt. TABELLE E
Wie die obige Tabelle E zeigt, wurde eine Gesamtstickstoffbelastung in dem Abwasserabfluß von 9,6 mg/l erreicht, was einer Gesamtreduktion des Stickstoffs von ungefähr 90% entspricht. Das COD/NO&sub3;-N Verhältnis nach dem Zuführen des zweiten Abwasserzuflusses betrug im Durchschnitt 8.

Beispiel III

Diese Ausführungsform umfaßt den SBR-Reaktor, der in zwei Schritten beschickt wird, wobei das zweite Beschicken mit dem Rückflußwasser von den Sedimentationsbereichen (10) durchgeführt wird, siehe Fig. 1.
Unter Berücksichtigung der besonders günstigen Ergebnisse, wenn Fließ- und Waschwasser separat als der zweite Abwasserzufluß in Beispiel I zugeführt werden, wurde eine Untersuchung durchgeführt, ob das Verfahren gemäß der Erfindung unter der Verwendung von Abwasser einer vergleichbaren Qualität eingesetzt werden könnte. Z. B. könnte das Rückflußwasser von den Sedimentationsbereichen eingesetzt werden, da dieses Rückflußwasser von den Sedimentationsbereichen (10) bezüglich der Zusammensetzung ähnlich dem Fließ- und Waschwasser ist. Die Ergebnisse dieses Tests sind in Tabelle F gezeigt. TABELLE F
Wie die obige Tabelle F zeigt, können die Reinigungsergebnisse als exzellent bezeichnet werden. Das NO&sub3;-N in dem Abwasserabfluß betrug im Durchschnitt 1,7 mg/l, was einer Verminderung des Gesamtstickstoffs von ungefähr 96% entspricht. Das COD/NO&sub3;-N-Verhältnis nach der zweiten Ladung betrug im Durchschnitt ungefähr 8.

Claims

1. Verfahren zum Reinigen stickstoffhaltiger Abwässer, dadurch gekennzeichnet, daß Zyklen durchgeführt werden, die umfassen:

(a) Zuführen eines ersten Abwasserzuflusses zu einem SBR-Reaktor, der entsprechend mit Nitrifikations- oder Denitrifikations-Bakterien in einem geringeren Ausmaß beschickt ist, als wenn der SBR-Reaktor in einem einzelnen Schritt beschickt wird;

(b) Nitrifizieren durch ein Durchlüften der Reaktorinhalte;

(c) Zuführen eines zweiten Abwasserzuflusses zu dem SBR-Reaktor bis zu einem maximalen Niveau des SBR-Reaktors, so daß Reaktorinhalte erreicht werden, die ein COD/NO&sub3;-N Verhältnis ≥ 4 aufweisen;

(d) Durchführen einer Denitrifikation der Reaktorinhalte,

(e) erneutes Nitrifizieren durch ein Durchlüften der Reaktorinhalte;

(f) den Reaktorinhalten die Sedimentation ermöglichen; und

(g) Entleeren eines Teils der Reaktorinhalte als Abwasserabfluß.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchlüftungsschritt (b) über einen Zeitraum von 2 bis 3 Stunden durchgeführt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Reaktorinhalte ein COD-NO&sub3;-N Verhältnis von ≥ 5 aufweisen, nachdem der zweite Abwasserzufluß in Schritt (c) zugeführt worden ist.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Verdünnungsfaktor der gesamten Menge des dem Reaktor in den Schritten (a) und (c) zugeführten Abwasserzuflusses 4 bis 8 beträgt.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Volumenverhältnis des ersten Abwasserzuflusses in Schritt (a) zu dem zweiten Abwasserzufluß in Schritt (c) 1 : 0,1 bis 1 : 0,5 beträgt.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Denitrifikation in Schritt (d) bei einer Temperatur in einem Bereich von 10 bis 40ºC durchgeführt wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Denitrifikationsschritt (d) über einen Zeitraum von 20 bis 40 min durchgeführt wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchlüftungsschritt (e) über einen Zeitraum von 2 bis 4 Stunden durchgeführt wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Sedimentationsschritt (f) über einen Zeitraum von 30 bis 60 min durchgeführt wird.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Dauer des Zyklusses, der die Schritte (a) bis (g) umfaßt, 6 bis 10 Stunden beträgt.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Nitrifikationsschritte (b) und (e) unter Rühren durchgeführt werden.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die verwendete Biomasse ein aktivierter Schlamm ist.