DE10059897A1

DE10059897A1 - Aerobic bio-purification of organically-loaded waste water, followed by membrane- or ultrafiltration, employs pure oxygen or oxygen-enriched air

Info

Publication number: DE10059897A1
Application number: DE2000159897
Authority: DE
Inventors: Anja-Maria Brombach
Original assignee: Messer Griesheim GmbH
Current assignee: Messer Griesheim GmbH
Priority date: 2000-12-01
Filing date: 2000-12-01
Publication date: 2002-06-20

Abstract

The waste water (1) contaminants are converted microbially, using pure oxygen (5) or air (5a) enriched with pure oxygen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur biologischen Reinigung von organisch belasteten Abwässern, bei dem die Abwasserinhaltsstoffe mittels eines durch einen Injektor in das zu reinigende Abwasser eingetragenen sauerstoffhaltigen Druckgases mikrobiell umgesetzt werden und das behandelte Abwasser anschließend von dem biologischen Schlamm durch eine Membran- oder Ultrafiltration abgetrennt wird.The invention relates to a method for the biological purification of organically contaminated wastewater, in which the wastewater constituents by means of a Injector into the wastewater to be cleaned containing oxygen-containing compressed gas be implemented microbially and the treated wastewater then from the biological sludge is separated by membrane or ultrafiltration.

Bei einer derartigen, durch DE 37 09 174 C2 bekannten mikrobiellen Abwasserreinigung werden die Abwasserinhaltsstoffe mittels eines unter einem Überdruck in einem nach dem Schlaufenreaktorprinzip arbeitenden Druckbioreaktor erfolgenden Lufteintrags mikrobiell in unschädliche Stoffwechselprodukte und körpereigene Substanzen umgewandelt. Um einen wirkungsvollen Betrieb des Druckbioreaktors zur gewährleisten, wird das organisch belastete Abwasser, mit dem aus dem Reinigungsprozeß anfallenden Schlammkonzentrat und der mittels Kompressor zugeführten Druckluft in einer Mehrstoffdüsen-, Injektions- oder statischen Mischereieinrichtung intensiv vermischt. Der bei der mikrobiellen Umsetzung der Abwasserinhaltsstoffe in dem Druckbioreaktor anfallende biologische Schlamm wird anschliessend in einer dem Druckbioreaktor nachgeschalteten, mit selektiv zu- und abschaltbaren Filtermodulen ausgerüsteten Membran- oder Ultrafiltereinrichtung in Flüssig- und Fest-Bestandteile getrennt. Das bei der Filtration anfallende Schlammkonzentrat wird zusammen mit dem greinigten Abwasser aus der Anlage abgezogen oder wieder in die Mischereieinrichtung des Druckbioreaktors eingespeist.In such a microbial known from DE 37 09 174 C2 Wastewater purification is the wastewater ingredients by means of an under one Overpressure in a pressure bioreactor operating on the loop reactor principle air entry microbiologically into harmless metabolic products and body's own substances converted. To ensure effective operation of the To ensure pressure bioreactor, the organically polluted wastewater with which from the cleaning process and the sludge concentrate Compressor supplied compressed air in a multi-component nozzle, injection or static Mixing device mixed intensively. The microbial implementation of The biological sludge accumulating in the pressure bioreactor becomes waste water constituents then in a downstream of the pressure bioreactor, with selective on and switchable filter modules equipped membrane or ultrafilter device in Liquid and solid components separated. The result of the filtration Sludge concentrate is removed from the plant together with the purified wastewater withdrawn or fed back into the mixing device of the pressure bioreactor.

Die Leistung und Kapazität einer biologischen Abwasserreinigung ist wesentlich von der Sauerstoff-Eintragsrate in das organisch belastete Abwasser abhängig.The performance and capacity of biological wastewater treatment is essential the oxygen entry rate in the organically polluted wastewater.

Entsprechend dem Henry'schen Gesetz kann umso mehr Sauerstoff in Lösung gebracht werden je höher sein Partialdruck an der Grenze Gas/Wasser ist. According to Henry's law, more oxygen can be brought into solution will be the higher its partial pressure at the gas / water boundary.

Der in der Luft vorhandene Sauerstoffanteil von etwa 21% begrenzt den Sauerstoffpartialdruck und damit die Sauerstoffsättigungsgrenze und somit auch die Sauerstofflöslichkeit im Abwasser.The proportion of oxygen in the air of around 21% limits this Oxygen partial pressure and thus the oxygen saturation limit and thus also the Oxygen solubility in waste water.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine biologische Abwasserreinigung der eingangs genannten Art mit optimierter Reinigungsleistung bei verringertem Energieaufwand zur Verfügung zu stellen.The invention is therefore based on the object of biological wastewater treatment of the type mentioned at the beginning with optimized cleaning performance with reduced To provide energy expenditure.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Abwasserinhaltsstoffe mit Reinsauerstoff oder mit reinem Sauerstoff angereicherter Luft mikrobiell umgesetzt werden.This object is achieved in that the wastewater ingredients microbially reacted with pure oxygen or air enriched with pure oxygen become.

Vorteilhaft wird dazu der Reinsauerstoff oder die mit mehr als 21 Vol.-% Sauerstoff angereicherte Luft unter einem Überdruck vorzugsweise über den Abwasserzulauf und/oder über den Schlammrücklauf in die beispielsweise als Durchströmungsrohr mit mindestens einem Mischelement ausgebildeten Mischereieinrichtung eingebracht und kontinuierlich und vollständig zum einem Abwasser-Schlamm-Gasgemisch vermischt und anschließend im Reaktionsraum des Druckbioreaktors mikrobiell zu unschädlichen Stoffwechselprodukten und körpereigene Substanzen umgesetzt.Pure oxygen or oxygen with more than 21% by volume is advantageous Enriched air under an overpressure, preferably via the wastewater inlet and / or via the sludge return into, for example, as a flow tube introduced at least one mixing element designed mixing device and continuously and completely mixed to form a wastewater-sludge gas mixture and then microbially harmless in the reaction space of the pressure bioreactor Metabolic products and endogenous substances implemented.

Der in dem Druckbioreaktor anfallende biologische Schlamm kann aus dem Bioreaktor abgezogen werden und/oder einer Filtereinrichtung, beispielsweise einer Membran- oder Ultrafiltereinrichtung, zugeführt werden. Das durch Filtration gereinigte Abwasser wird zusammen mit dem Schlammkonzentrat aus der Reinigungsanlage abgezogen bzw. das Schlammkonzentrat wird zumindest teilweise wieder in das in der Mischereieinrichtung des Druckbioreaktors eingebrachte Abwasser eingetragen.The biological sludge obtained in the pressure bioreactor can come out of the bioreactor be withdrawn and / or a filter device, for example a membrane or ultrafilter device. The wastewater cleaned by filtration is withdrawn from the cleaning system together with the sludge concentrate or the sludge concentrate is at least partially returned to that in the Waste water introduced into the mixing device of the pressure bioreactor.

Das bei der mikrobiellen Umsetzung der Abwasserinhaltsstoffe in dem Druckbioreaktor gebildete Gas wird als Abgas aus dem Druckbioreaktor über eine mit einer Abgasreinigungseinrichtung geschalteten Regeleinrichtung abgeführt.The microbial conversion of the wastewater ingredients in the pressure bioreactor formed gas is used as exhaust gas from the pressure bioreactor via a Exhaust gas cleaning device switched control device discharged.

Die optimale Betriebstemperatur wird mittels einer mit Prozess- und/oder Fremdwärme gespeisten Wärmetauschereinrichtung gewährleistet.The optimum operating temperature is determined using a process and / or external heat fed heat exchanger device guaranteed.

Zudem ist der Druckbioreaktor mit einer üblichen Meß- und Regeltechnik ausgerüstet. In addition, the pressure bioreactor is equipped with the usual measuring and control technology.

Durch den erfindungsgemäßen Gaseintrag mit einem Sauerstoffgehalt von mehr als 21 bis zu 100 Vol.-% in das mit Schadstoffen belastete und mit Schlammkonzentrat versetzte Abwasser wird bei gleichen Temperatur- und Druckverhältnissen eine dem steigenden Sauerstoffgehalt äquivalente höhere Sauerstoff-Sättigungsgrenze und damit eine bis zu fünffach höhere Löslichkeit von Reinsauerstoff im Vergleich zu Luft- Sauerstoff im Abwasser ermöglicht, wodurch der technische Reinigungsaufwand und der Energiebedarf wesentlich verringert wird.Due to the gas entry according to the invention with an oxygen content of more than 21 up to 100 vol .-% in the contaminated and with sludge concentrate offset wastewater becomes a the same at the same temperature and pressure conditions increasing oxygen content equivalent higher oxygen saturation limit and thus Up to five times higher solubility of pure oxygen compared to air Oxygen in the wastewater enables the technical cleaning effort and the energy requirement is significantly reduced.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.The invention is illustrated below with the aid of one in the drawing Embodiment explained in more detail.

Wie in der einzigen Figur der Zeichnung dargestellt, wird organisch belastetes Abwasser 1 mittels eine Pumpe 2 und Reinsauerstoff 5 oder mit reinem Sauerstoff angereicherte Luft 5a mittels eines Kompressors 4 und Schlammkonzentrat 6 einer Filtereinrichtung 13 in eine Mischereieinrichtung 3 eines Druckbioreaktors 7 eingespeist.As shown in the single figure of the drawing, organically contaminated wastewater 1 is fed into a mixing device 3 of a pressure bioreactor 7 by means of a pump 2 and pure oxygen 5 or air 5 a enriched with pure oxygen 5 a by means of a compressor 4 and sludge concentrate 6 of a filter device 13 .

Das in der als Durchströmungsrohr mit mindestens einem Mischelement ausgebildeten Mischereieinrichtung 3 des Druckbioreaktors 7 eingespeiste organisch belastete Abwasser 1 wird mit dem Schlammkonzentrat 6 und dem Reinsauerstoff 5 und/oder mit der mit reinem Sauerstoff angereicherten Luft 5a intensiv vermischt und anschließend über eine in dem Druckbioreaktor 7 angeordnete Gaseintragsein-richtung, wie beispielsweise über einen Injektor, in den mittels des Kompressors 4 mit einem Überdruck von 1 bis 5 bar beaufschlagten Druckbioreaktor 7 eingebracht. Das bei der nunmehr erfolgenden mikrobiellen Umsetzung der Abwasserinhaltsstoffe in dem Druckbioreaktor 7 entstehende Abgas 8 wird über ein Ventil 9 einer Abgasreinigungseinrichtung 8 zugeführt, in dieser gereinigt und/oder desodoriert sowie anschliessend aus der Anlage abgezogen. Der in dem Druckbioreaktor 7 vorliegende biologische Schlamm 11 kann über einen Anschluss 15 direkt aus dem Druckbioreaktor 7 abgezogen und/oder mittels einer Pumpe 12 einer Filtereinrichtung 13, beispielsweise einer Membran- oder Ultrafiltereinrichtung, zugeführt und mittels dieser Filtereinrichtung 13 in ausgangsseitig ableitbares, gereinigtes Abwasser 14 und in Schlammkonzentrat 6 getrennt werden. The organically contaminated wastewater 1 fed into the mixing device 3 of the pressure bioreactor 7 , which is designed as a flow tube with at least one mixing element, is mixed intensively with the sludge concentrate 6 and the pure oxygen 5 and / or with the air 5 a enriched with pure oxygen and then via one in the pressure bioreactor 7 arranged gas introduction device, such as via an injector, introduced into the pressure bioreactor 7 which is pressurized by means of the compressor 4 with an overpressure of 1 to 5 bar. The exhaust gas 8 which arises during the microbial conversion of the waste water constituents in the pressure bioreactor 7 is fed via a valve 9 to an exhaust gas cleaning device 8 , in which it is cleaned and / or deodorized and then removed from the system. The biological sludge 11 present in the pressure bioreactor 7 can be drawn off directly from the pressure bioreactor 7 via a connection 15 and / or fed to a filter device 13 , for example a membrane or ultrafilter device, by means of a pump 12 and by means of this filter device 13 into purified waste water that can be discharged on the outlet side 14 and be separated into sludge concentrate 6 .

Das Schlammkonzentrat 6 kann über einen Anschluss 15a aus der Anlage abgezogen und/oder über einen mit Prozess- und/oder Fremdwärme betriebenen Wärmetauscher 18 wieder in das in der Mischereieinrichtung 3 des Druckbioreaktors 7 eingebrachte Abwasser eingetragen werden.The sludge concentrate 6 can be withdrawn from the system via a connection 15 a and / or can be re-introduced into the waste water introduced into the mixing device 3 of the pressure bioreactor 7 via a heat exchanger 18 operated with process and / or external heat.

Zur Ermittlung der Durchsatzmenge von organisch belastetem Abwasser ist der Mischereieinrichtung 3 des Druckbioreaktors 7 eine Durchflußmeßeinrichtung 16 vorgeschaltet. Durch den Wärmetauscher 18 kann die Reaktionswärme abgeführt oder die Betriebstemperatur des aus der mit zu- und abschaltbaren Filtermodulen ausgerüsteten Filtereinrichtung 13 in die Mischereinrichtung 3 des Druckbioreaktors 7 zugeführten Schlammkonzentrats 6 erhöht werden. Der Druckbioreaktor 7 ist zudem mit einer Meß- und Regeleinrichtung versehen. Durch eine mit der Filtereinrichtung 13 geschaltete Spüleinrichtung 17 werden die Filtermodule in variablen Zeitintervallen gespült, wodurch die Laufzeit und der Wirkungsgrad der Filtereinrichtung 13 erhöht wird.To determine the flow rate of organically contaminated wastewater, a mixing device 3 of the pressure bioreactor 7 is preceded by a flow measuring device 16 . The heat of reaction 18 can be used to dissipate the heat of reaction or to increase the operating temperature of the sludge concentrate 6 fed from the filter device 13 equipped with filter modules that can be switched on and off into the mixer device 3 of the pressure bioreactor 7 . The pressure bioreactor 7 is also provided with a measuring and control device. The filter modules are flushed at variable time intervals by a flushing device 17 connected to the filter device 13 , which increases the running time and the efficiency of the filter device 13 .

Claims

1. A process for the biological purification of organically contaminated wastewater, in which the wastewater constituents are reacted microbially by means of an oxygen-containing pressurized gas introduced into the wastewater to be cleaned and the treated wastewater is then separated from the biological sludge by membrane or ultrafiltration, thereby characterized in that the wastewater constituents are reacted with pure oxygen ( 5 ) or air enriched with pure oxygen ( 5 a).

2. The method according to claim 1, characterized in that the pure oxygen ( 5 ) or the air enriched with pure oxygen ( 5 a) are introduced into the waste water inlet.

3. The method according to claim 1, characterized in that the pure oxygen ( 5 ) or the air enriched with pure oxygen ( 5 a) are introduced into the sludge return.

4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the air enriched with pure oxygen for the microbial conversion of the waste water constituents ( 5 a) has an oxygen content of more than 21% by volume.

5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the Pure oxygen or the air enriched with pure oxygen with one Overpressure into the wastewater to be cleaned.