DE3134539C2 - Process for the biological purification of waste water with activated sludge - Google Patents
Process for the biological purification of waste water with activated sludgeInfo
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Abstract
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die biologische Abwasserreinigung. Verfahren zur biologischen Abwasserreinigung, das die Abwasserbehandlung mit Belebtschlamm und Luft, die mit Sauerstoff angereichert ist, die Trennung des erhaltenen Gemisches von Belebtschlamm mit Wasser, die Reinigung des entstehenden Gasgemisches von Kohlensäure und seine Rückführung in das Reaktionsgemisch umfaßt, erfindungsgemäß, die Abwasserbehandlung mit Belebtschlamm und Luft, die mit Sauerstoff angereichert ist, der mittels der Luftdiffusion durch Sauerstoff gegenüber selektiven Polymerisationsmembranen gewonnen wurde, die Reinigung des entstehenden Gasgemisches von Kohlensäure aber mittels der Diffusion durch Kohlensäure gegenüber selektiven Polymerisationsmembranen mit darauffolgender Rückführung des von Kohlensäure gereinigten Gasgemisches in das Reaktionsgemisch verwirklicht wird. Das Verfahren findet Anwendung bei der Reinigung von Industrieabwässern aus verschiedenen Produktionen.The present invention relates to biological wastewater treatment. Process for biological wastewater purification, which comprises wastewater treatment with activated sludge and air enriched with oxygen, separation of the resulting mixture of activated sludge with water, purification of the resulting gas mixture from carbonic acid and its return to the reaction mixture, according to the invention, wastewater treatment with activated sludge and air that is enriched with oxygen, which was obtained by means of air diffusion through oxygen over selective polymerization membranes, but the purification of the resulting gas mixture of carbonic acid by means of diffusion through carbonic acid over selective polymerization membranes with subsequent return of the gas mixture cleaned of carbonic acid into the reaction mixture . The process is used to purify industrial wastewater from various productions.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur biologischen Reinigung von Abwasser mit Belebtschlamm durch Einleiten von mit Sauerstoff angereicherter I .uft in das Abwasser-BelebtscHammgcmisch und anschließender Trennung des Belebtschlamms vom gereinigten Abwasser, wobei das beim Rcinigiingspivzeß entstehende Abgas von Kohlendioxid gcrehtig". und dann dem Abwasser- Beiebtschlammgcmisch wieder /.jgeführi wird.The invention relates to a method for biological Purification of wastewater with activated sludge by introducing oxygen-enriched air into the wastewater-activated sludge mixture and subsequent separation of the activated sludge from the treated wastewater, whereby the exhaust gas resulting from the Rcinigiingspiv process of carbon dioxide twisted ". and then the wastewater Willing sludge mixed again /.
Ein derartiges Verfahren ist aus der DIi-C)S 21 4b 4Oi bekannt. Hierbei wird das aus dem Abwasser-Belebtschlammgemisch austretende. Sauerstoff und gasförmige Stoffwechselprodukt des Belebtschlammes, insbesondere CO2, enthaltende Gasgemisch als Kreislaufgas aufgefangen, die enthaltenen gasförmigen Sioffwcchsclprodukte. insbesondere das C.O2. daraus vollständig oder teilweise abgetrennt, und daraufhin wird das so erhaltene saucrstoffhaltigc Gemisch wieder in das Abwasser-Belebtsehlammgcmisch eingebracht. Der verbrauchte Sauerstoff wird in Form von reinem Sauerstoff oder stark mit Sauerstoff angereicherter Luft dem Krcislaufgas zugeführt. Hierzu wird eine Sauerstoff produktionsanlagc bzw. eine Lufl/.erlcgungsanlagc benötigt, was den Aufwand und die Kosten, insbesondere auch hinsichtlich der kontinuierlich benötigten Energie wesentlich erhöht.Such a method is known from DIi-C) S 21 4b 40i. In this case, that which emerges from the sewage-activated sludge mixture is used. Oxygen and gaseous metabolic products of the activated sludge, in particular CO2, containing gas mixture are collected as cycle gas, the gaseous Sioffwcchsclprodukte contained. especially the C.O2. completely or partially separated therefrom, and the oxygen-containing mixture thus obtained is then reintroduced into the sewage-activated lamb mixture. The consumed oxygen is fed into the circulation gas in the form of pure oxygen or air that is heavily enriched with oxygen. For this purpose, an oxygen production plant or an air / discharge plant is required, which significantly increases the effort and costs, in particular also with regard to the continuously required energy.
Aufgabe der Erfindung ist es. ein Verfahren der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, daß der Aufwand für die Aufbereitung des Bclüftungsgases verringert ist.It is the object of the invention. a method of the initially mentioned type to the effect that the effort for the preparation of the ventilation gas is decreased.
Diese Aufgabe wird bei einem gattungsgemäßen Verfahren durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs I gelöst.In a method of the generic type, this object is achieved by the characterizing features of the claim I solved.
Vorzugsweise läßt man Luft und Abgas durch asymmetrische Polynierisationsmenibranc aus Polvvinyllrimethylsilan mit einer Stärke der Diffusionsschichi von 0.1 bis 0.2 μηι diffundieren.Preferably, the air and exhaust gas are passed through an asymmetric polyvinyl / trimethylsilane polymerization menstrual diffuse with a thickness of the diffusion layer from 0.1 to 0.2 μm.
Das erfindungsgemäLSe Verfahren ermöglicht durch die selektive Gasdiffusion durch Membranen die Durchführung eines kontinuierlichen Prozesses zur Gewinnung von mit Sauerstoff angereicherter Lull aus der Atmosphäre in Verbindung mit einer vcrcinlachicn Reinigung des Gasgemisches von Kohlendioxid und der Rückführung des unverbrauchten Sauerstoffs in das Reaktionsgemisch. The inventive method is made possible by the selective gas diffusion through membranes carrying out a continuous process of extraction of oxygenated lull from the atmosphere in conjunction with a vcrcinlachicn purification the gas mixture of carbon dioxide and the recycling of the unconsumed oxygen into the reaction mixture.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist einfach in derThe method according to the invention is simple in that
r. technologischen Verwirklichung, ist bei AußenlufttcmperaUir durchführbar, erfordert keine komplizierte Apparaturen, verzichtet auf kostspielige Sorptionsmittel und ist einsuifig durchführbar. Die Diffusionsapparatur ist einfach und wenig träge. Die Austritts/eil ρ.ο Αγιο beitsregime beträgt 2 Minuten, während die im bekannten Verfahren ca. I Stunde beträgt. r . technological realization, can be carried out at outside air temperature, does not require any complicated apparatus, does without expensive sorbents and can be carried out in a simple manner. The diffusion apparatus is simple and not very sluggish. The exit / eil ρ.ο Αγιο work regime is 2 minutes, while that in the known method is about 1 hour.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann nach dem nachfolgend anhand einer Zeichnung erläuterten Schema verwirklicht werden.The method according to the invention can be carried out according to the scheme explained below with reference to a drawing be realized.
Die Apparatur besteht aus einem Becken 1. das einen Reaktionsapparat 2, der mit einem Mischer 3 versehen ist. sowie einen Schlammabscheider 4, ein Rohr 5 zur Einführung des Abwassers in das Becken 1 und ein Rohr f> für den Abfluß des Klarwassers umfaßt.The apparatus consists of a basin 1, the one reaction apparatus 2, which is provided with a mixer 3 is. and a sludge separator 4, a pipe 5 for introducing the sewage into the basin 1, and a pipe f> includes for the drainage of the clear water.
In den Deckel des Beckens ( sind ein Rohr 7 zur Ablei!uniJ d(*s ini PfQ/eß entstehenden GHS0CmJsChCs welches Kohlendioxid. Sauerstoff und Stickstoff enthält, sowie ein Rohr 8 zur Rückführung des von Kohlendioxid gereinigten Gasgemisches in das Becken I cingc-In the lid of the tank (a tube 7 i to Able! Un iJ d (* s in i PFQ / ESS produced GHS 0 CmJsChCs which carbon dioxide. Oxygen and nitrogen, and a pipe 8 for returning the purified carbon dioxide gas mixture in the Pelvis I cingc-
7r> baut. Das System ist mit einem Diffusionsapparat 9 versehen, der hochdurchlässige Polymerisütionsmcmbranen 10. die .Sauerstoff gegenüber selektiv sind, und einen Diffiisionsappamt Il enthält, der Polymerisationsmembranen 12 besitzt, die Kohlendioxid gegenüber selektiv 7 r > builds. The system is provided with a diffusion apparatus 9, the highly permeable Polymerisütionsmcmbranen 10. The .Sauerstoff are selective, and a Diffiisionsappamt Il contains the polymerization membranes 12, the carbon dioxide is selective
in sind.are in.
In den Rcaklionsapparat 2 wird durch das Rohr 5 ununterbrochen Abwasser eingeführt, gleich/eilig gelangt in den Diffusionsapparat 9 atmosphärische Luft. Lin Teil der Luft, der die Membrane durchdringt, wirdIn the Rcaklionsapparat 2 is through the pipe 5 Uninterrupted sewage introduced, arrived at once / in a hurry in the diffusion apparatus 9 atmospheric air. Lin becomes part of the air that penetrates the membrane
r> mit .Sauerstoff angereichert und durch das Rohr 8 in den
Reaktionsapparat 2 eingeführt. Der die Membrane nicht durchdringende Luftteil mit erhöhter Stiekstoffkor.z.cntration
wird in die Atmosphäre abgeleitet.
Im Reaklionsiipparal 2 wird /las Atvasscr durch denr> enriched with oxygen and introduced into the reaction apparatus 2 through the tube 8. The part of the air that does not penetrate the membrane and has an increased amount of carbon dioxide is discharged into the atmosphere.
In Reaklionsiipparal 2, / las Atvasscr is replaced by the
•411 Mischer 5 mit Belebtschlamm in Gegenwart der mit
Sauerstoff angereicherten Luft vermischt; hier erfolgt
die biochemische Abwasserreinigung unter Abscheidung eines Teils des Kohlendioxids in die Gasphase.
Das Reaktionsgemiseh gelangt ununterbrochen in den Schlammabscheider 4. wo die Trennung des Belebtschlamms
vom Wasser erfolgt. Das Klarwasser wird aus dem System durch das Rohr 6 abgeleitet. Der Belebtschlamm
wird in ilen Reaktionsappurat 2 zurückgeführt.
Aus dem Rcaklionsapparat 2 gelangt das Gasgemisch, welches Sauerstoff, Kohlendioxid und Stickstoff enthält,
durch diis Rohr 7 in ilen Diffusionsapparat Il mit der
IVIymcrisutinnsmcmbran 12, die Kohlendioxid gegenüber
selektiv ist. Das Kohlendioxid wird in die Atmosphäre abgeleitet. Das gereinigte Gasgemisch wird in
den Reakiionsapparat 2 zurückgeführt.411 mixer 5 mixed with activated sludge in the presence of the oxygen-enriched air; Here, the biochemical wastewater treatment takes place with part of the carbon dioxide being separated into the gas phase.
The reaction mixture reaches the sludge separator 4. where the activated sludge is separated from the water. The clear water is discharged from the system through pipe 6. The activated sludge is returned to ilen reaction apparatus 2. The gas mixture, which contains oxygen, carbon dioxide and nitrogen, passes from the reaction apparatus 2 through the pipe 7 into a diffusion apparatus II with the membrane 12, which is selective with respect to carbon dioxide. The carbon dioxide is released into the atmosphere. The purified gas mixture is returned to the reaction apparatus 2.
So beträgt z. 15.. wie Versuche erbracht haben, beim cifindimgsgemäßen Verfahren der spezifische Energieaufwand für die Gewinnung der mit Sauerstoff angereicherten Luft 0.1 kWh pro 1 m1 Gas. das J5"/n Sauerstoff enthält, d. h. 0.2Kb kWh pro I in' ().■ oder 0.204 kWh/kg ().·. So z. 15 .. as tests have shown, in the process according to the cifindimgs, the specific energy expenditure for the production of the oxygen-enriched air is 0.1 kWh per 1 m 1 of gas. that contains J5 "/ n oxygen, ie 0.2Kb kWh per I in '(). ■ or 0.204 kWh / kg (). ·.
In bekannten Verfahren beträgt der spezifische Energieaufwand 0.r>X bis 1.34 kWh pro I m1 O, oder 0.41 bis 0.41J kWh/kg (K Bei Verwendung von Kryosauersioff im bekannten Verfahren im Reirstgungsprozcß beträgt die Effektivität seiner Ausnutzung Ki bis W/u und der spezifische Energieaufwand für die biologische Reinigung 0.4r> bis Ι.0-Ί kWh/ki' IMS,-Abbau.In known processes, the specific energy consumption is 0. r > X to 1.34 kWh per I m 1 O, or 0.41 to 0.4 1 J kWh / kg (K When using cryo-oxygen in the known process in the cleaning process, the effectiveness of its utilization is Ki to W / u and the specific energy expenditure for biological cleaning 0.4 r > to Ι.0-Ί kWh / ki 'IMS, degradation.
Bei Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens, z. B. zur Reinigung von azetonhaltigem Abwasser, wird eine effektive Sauersioffnutzung erreicht, die 50 bis 60% beträgt. Der spezifische Energieaufwand für die biologische Abwasserreinigung beträgt dabei ". 0.J4 kWh/kg BSBvAbbau. was um das IJ bis i.lfache niedriger ist als der für das Kryoverfahren charakterisiisehe Energieaufwand.When using the method according to the invention, z. B. for the purification of acetone-containing wastewater, an effective oxygen use is achieved, the 50 to 60%. The specific energy consumption for biological wastewater treatment is ". 0.J4 kWh / kg BODv degradation. what about the IJ to i.lfold is lower than that characteristic of the cryogenic process Energy expenditure.
Zum besseren Verständnis der vorliegenden l-rfindung wird nachstehend ein Ausführungsbeispiel des in Verfahrens zur biologischen Abwasserreinigung ungcführt. For a better understanding of the present invention an exemplary embodiment of the method for biological wastewater treatment is shown below.
ι-,ι-,
In den Reaktionsapparat 2 wird durch das Rohr 5 ununterbrochen verunreinigtes Wasser mit einem chemischen Sauerstoffbedarf von 3000 mg/1 in einer Menge von 10 000 m' pro 24 .Stunden eingeführt. Gleich/eilig tritt in den Diffusionsapparal 4 atmosphärische Luft ein. _>n ein Tci! der Luft, der die asymmetrische Membran !0 aus Polyvmyltrimethylsilan mit einer Stärke de- Diflusionsschicht von 0,1 bis 0,2 μηι durchdringt, wird mit Sauerstoff auf 40% angereichert und durch das Rohr 8 in den Reaktionsapparat 2 in einer Menge von 580 mVh _'■ geführt. Die die Membran nicht durchdringende Luft mit erhöhter Stickstoffkon/entration wird in die Atmosphäre abgeleitet. Im Reaktionsapparat 2 erfolgt das Mischen des verunreinigien Wassers mit l'elebischlamm in Gegenwart der mit Sauerstoff angereicher- id ten Luft; es findet der Prozeß der biochemischen Wasscrrcinigung unter Abscheiden eines Teils des Kohlendioxids in die Gasphase siati. Das Reakiionsgemisch gelangt ununterbrochen zum Absetzen in den Schlammabscheider 4, aus dem der Belebtschlamm in den Reak- r. tionsapparat zurückgeführt wird und das gereinigte Wasser mit einem biochemischen Sauerstoffbedarf von 15 mg/1 durch das Rohr 6 aus dem System abgeleitet wird. Aus dem Reaktionsapparat 2 gelangt das Gasgemisch, welches Sauerstoff. Kohlendioxid und Stickstoff 4» enthält, durch das Rohr 7 in den Diffusionsapparat 11, der eine asymmetrische Membran aus Polyvinyllrimethylsilan mit einer Stärke der Diffusionsschichl von 0.1 bis 0.2 um enthält. Das Kohlendioxid wird in einer Menge von 8 m'/h in die Atmosphäre abgeleitet. Das geret- 4'> nigtc Gasgemisch wird in den Reaklioiisapparal 2 zurückgeführt. Contaminated water with a chemical oxygen demand of 3000 mg / 1 in an amount of 10,000 m 'per 24 hours is continuously introduced into the reaction apparatus 2 through the pipe 5. Atmospheric air quickly enters the diffusion apparatus 4. _> n a Tci! the air which penetrates the asymmetric membrane! 0 made of polyvinyl trimethylsilane with a thickness of the diffusion layer of 0.1 to 0.2 μm is enriched with oxygen to 40% and through the tube 8 into the reaction apparatus 2 in an amount of 580 mVh _ '■ led. The air that does not penetrate the membrane and has an increased concentration of nitrogen is discharged into the atmosphere. In the reaction apparatus 2, the contaminated water is mixed with l'elebis sludge in the presence of the oxygen-enriched air; The process of biochemical water purification takes place with the separation of part of the carbon dioxide into the gas phase. The reaction mixture reaches the sludge separator 4 without interruption, from which the activated sludge enters the reactor. tion apparatus is returned and the purified water with a biochemical oxygen demand of 15 mg / 1 is discharged through the pipe 6 from the system. From the reaction apparatus 2, the gas mixture, which is oxygen. Carbon dioxide and nitrogen 4 », through the pipe 7 into the diffusion apparatus 11, which contains an asymmetrical membrane made of polyvinyl trimethylsilane with a diffusion layer thickness of 0.1 to 0.2 μm. The carbon dioxide is discharged into the atmosphere at a rate of 8 m '/ h. The saved gas mixture is returned to the reactor 2.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| OM8 | Search report available as to paragraph 43 lit. 1 sentence 1 patent law | ||
| OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
| D2 | Grant after examination | ||
| 8363 | Opposition against the patent | ||
| 8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |