DE3787006T2

DE3787006T2 - Biologisches Abwasserreinigungsverfahren ohne Überschussbelebtschlammproduktion und Vorrichtung zu seiner Durchführung.

Info

Publication number: DE3787006T2
Application number: DE87119112T
Authority: DE
Inventors: Smiljana Dipl Koscina-Korunic; Jadranka Dipl In Kralj-Baretic; Ognjen Dipl Ing Nikolic
Original assignee: INA IND NAFTE S POTPUNUM ODGOV
Current assignee: INA IND NAFTE S POTPUNUM ODGOV
Priority date: 1986-12-24
Filing date: 1987-12-23
Publication date: 1993-12-16
Anticipated expiration: 2007-12-24
Also published as: EP0275538A3; SU1729289A3; ATE92898T1; YU224086A; EP0275538A2; EP0275538B1; ES2044911T3; US5186837A; DE3787006D1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein neues Verfahren hinsichtlich des Umweltschutzes, insbesondere ein neues Verfahren zur biologischen Reinigung von häuslichen und industriellen Abwässern, z. B. von chemischen oder Ölraffinationsanlagen, ohne überschüssigen Belebtschlamm.
Das grundlegende Prinzip der biologischen Reinigung von Abwässern besteht in der gemeinschaftlichen Umwandlung von gelösten organischen und/oder anorganischen Stoffen (Substraten) in die Schlammform (belebter Schlamm), der aus dem System eliminiert werden muß, in Abhängigkeit von der gewählten technischen Lösung. Es bestehen zwei grundlegende Arten der biologischen Reinigung von Abwässern hinsichtlich der Eigenschaften des erhaltenen Schlammes:
a) Die biologische Behandlung mit Belebtschlamm, wobei der Schlamm durch Klärung entfernt wird; im Anschluß an die Fällung wird der Schlamm einer Veraschung oder einer aerobischen oder anaerobischen Digestion unterzogen;
b) Die biologische Behandlung in Lagunen, wo der erhaltene Schlamm anstelle von Fällungs-Dispersionseigenschaften aufweist, und die folgenden Eliminierungsmaßnahmen erfordert:
- Oxidationsteiche,
- mechanische Operationen, wie Filtrationen durch Sandfilter oder Siebsysteme;
All diese Installationen sind nach der Lagune für die Grundreinigung aufgebaut.
Literatur: Water and Sewage Works (1971), Reference Number, S. (R-7)-(R-14); (R-18)-(R-22); Water and Sewage Works (1964), S. 295-297; Hydrocarbon Processing, Okt. 1979, S. 99-106.
Das bisher angewandte Prinzip der Eliminierung von (gelöstem) Substrat aus Abwässern mittels biologischer Behandlung ist in Fig. 1 dargestellt. Daraus kann gefolgert werden, daß das im Abwasser gelöste Substrat durch die Mikroorganismen auf drei Wegen verbraucht wird, die, wie folgt, im gegenseitigen dynamischen Gleichgewicht sind:
a) für den Energiebedarf, entsprechend der Reaktionsgleichung:
Substrat + O&sub2; CO&sub2; + H&sub2;O
b) zur Synthese von neuer Biomasse (neuen Mikroorganismen) in dem System, wie es durch die Gleichung dargestellt wird:
Substrat + NH&sub3; Biomasse
c) für die sogenannte endogene Respiration mittels derer ein Gleichgewichtszustand des Systems erreicht wird, wie es durch die folgende Gleichung dargestellt wird:
Biomasse + O&sub2; CO&sub2; NH&sub3; + H&sub2;O
Da alle diese obigen drei Arten des Verbrauchs an Substrat im dynamischen Gleichgewicht vorliegen, hängt die Dominanz einer dieser Art von den gewählten Bedingungen bei der Ausführung der biologischen Behandlung des Abwassers ab. Das grundlegende Kriterium für die Dominanz einer dieser Verwertungen des gelösten Substrats ist das empirisch bestimmte Verhältnis M/N (Verhältnis von Mikroorganismen zu Nährstoffen), das das quantitative Verhältnis der Biomasse und des Substrats in dem System wiedergibt und durch die folgende mathematische Gleichung ausgedrückt wird:
wobei
M = Menge der Biomasse
N = Menge des Substrats
Xv,a = Menge des suspendierten Stoffes in dem biologischen Becken
So = influenter, biologischer Sauerstoffbedarf in 5 Tagen
Q = Fließgeschwindigkeit des Abwassers
In der Praxis liegen die typischen M/N-Verhältnisse im Bereich von 1-50. In Abhängigkeit des Wertes können die biologischen Abwasserbehandlungen wie folgt eingeteilt werden:
M/N = 0-1: Kurzdauer-Aeration (hoch beladene Aeration)
M/N = 1-5: übliche Aeration mit oder ohne Denitrifikation
M/N = 5-20: ausgedehnte Aeration
M/N = 20-100: Lagune
In Fig. 1 wird die Verwertung des Substrats in den oben definierten Arten der biologischen Behandlung von Abwässern dargestellt, und hieraus kann folgendes geschlossen werden:
- Die Kurzdauer-Aeration verbraucht das Substrat hauptsächlich für den Energiebedarf, wohingegen ein wesentlicher Teil des Substrats nicht degradiert zurückbleibt.
- Die übliche Aeration mit oder ohne Denitrifikation stellt ein sehr häufig angewandtes Prinzip der biologischen Reinigung dar, wobei der Teil des nicht verbrauchten Substrats sehr niedrig ist (< 5%), wohingegen das verbrauchte Substrat im wesentlichen zwischen dem Energiebedarf und dem Verbrauch für die Synthese von neuer Biomasse aufgeteilt ist. Die Menge des gebildeten Schlammes ist wesentlich bei solch einer Behandlung, da die endogene Respiration wenig ausgeprägt ist. Aus diesem Grund wird angenommen, daß die übliche Aeration einen Ausfluß mit guter Qualität erzielt; es besteht jedoch das grundlegende Problem von großen Mengen an gebildetem Schlamm, der verarbeitet werden muß.
- Die verlängerte Aeration stellt solch eine Art von biologischer Behandlung von Abwasser dar, bei der die endogene Respiration das dominierende Merkmal ist, das ein Ergebnis des erhöhten M/N-Wertes (M/N = 5-20) und der Reduktion der Komponente N in diesem Verhältnis ist. Dies bedeutet, daß die Menge an Substrat, das dem System zugeführt wird, niedriger ist als wie es für das Gleichgewicht des Systems erforderlich ist, was durch Verbrauch des Zytoplasmas der Nachbarbiomasse erreicht wird (das sogenannte "Kannibalismus-Prinzip"). Die Qualität des Ausflusses eines solchen Systems ist zufriedenstellend, wie in dem zuvor genannten System, der gebildete Schlamm jedoch hat ein geringeres Absetzverhalten.
- In der Lagune (N/N > 20) ist die Situation wesentlich unterschiedlich, bedingt durch die empirische Tatsache, daß die belebten Schlammflocken nur im Bereich von M/N = 1-2 Fällungseigenschaften besitzen, wohingegen im Bereich von M/N > 20 sie Dispersionseigenschaften gewinnen.
Die Ergebnisse werden wie folgt aus der Fig. 2 deutlich:
i) Der einzig zufriedenstellende Ausflußparameter ist die Konzentration (BSB&sub5;)solv. (BSB = biologischer Sauerstoffbedarf).
ii) (BSB&sub5;)total, der die Summe von (BSB&sub5;)solv. + (BSB&sub5;)susp. ist, ist ungefähr gleich beim einfließenden und ausfließenden Abwasser (oder sogar größer beim ausfließenden Abwasser). Dies ergibt sich aus der Tatsache, daß bei den Lagunenbedingungen (BSB&sub5;)solv. während des biologischen Verbrauchs des Substrats in (BSB&sub5;)susp. umgewandelt wird, das aus dem System durch den Ausfluß abgezogen wird, da die Schlammflocken keine Fällungs-, sondern Dispersionseigenschaften aufweisen. Bedingt durch den Erhalt eines niederwertigen Ausflusses dienen die Lagunen nicht als unabhängige Einrichtungen für die biologische Behandlung von Abwässern, sondern sind mit fakultativen oder ähnlichen Lagunen verbunden.
iii) Der Anteil der endogenen Respiration in der Lagune ist minimal und vernachlässigbar, was auch eines der Ergebnisse der Dispersionseigenschaften des Schlammes ist (Graph in Fig. 1).

Sauerstoffbedarf:

Jede der obengenannten grundlegenden Verfahren für die biologische Behandlung von Abwässern erfordert Sauerstoff, der in energiebildenden Reaktionen und in endogenen Respirationsreaktionen verbraucht wird. Der Sauerstoff muß aus der Luft im molekularen Zustand (für den Energiebedarf und für die endogene Respiration) oder aus nitratartigen Verbindungen (für die endogene Respiration) geliefert werden.
In der Praxis wird die technische Lösung der Beladung der biologischen Becken mit Luft mittels Aeratoren verschiedener Gestalt eingesetzt. Die Aeratoren fungieren als Sauerstoffquellen (Aeration von Abwasser) und als Rührer des belebten Schlammes und des Abwassers, um das gesamte System in einem suspendierten Zustand zu halten, der sehr wichtig ist, da der belebte Schlamm bei dem Verhältnis von M/N = 1-20 Absetzungseigenschaften aufweist. In einer Lagune von M/N > 20 ist die Anpassung des belebten Schlammes an den suspendierten Zustand überflüssig, da, bedingt durch den dispergierten Zustand des belebten Schlammes, dieser - bedingt durch seine grundlegenden Eigenschaften - in einem suspendierten Zustand vorliegt.
Die Menge des Sauerstoffs, die in das biologische Becken einzuführen ist, wird aufgeteilt zwischen der Luft, die für den Energiebedarf erforderlich ist, und der Luft für die endogene Respiration. Die Menge an Luft, die für den Energiebedarf notwendig ist, ist proportional zu dem N-Wert in dem Verhältnis M/N. Da das niedrigere M/N-Verhältnis auch eine gesteigerte Menge an Schlamm in dem System bedeutet und auch seine verbesserten Absetzungseigenschaften bedingt, ist es offensichtlich, daß in diesem Fall ein Teil des Sauerstoffs (der Luft) für die Stabilisierung des Suspensionszustands in dem gesamten System verbraucht wird.
In der Lagune (hohes M/N-Verhältnis) ist die Menge an Sauerstoffzufuhr, die für den Energiebedarf erforderlich ist, bei allen diskutierten Ausführungsformen für die biologische Reinigung von Abwasser am meisten reduziert.
Der Bedarf an Sauerstoff für die endogene Respiration ist am größten bei der extensiven Aeration und nur teilweise bei der gewöhnlichen Aeration ausgeprägt und fehlt völlig bei der kurzdauernden Aeration und in Lagunen, im Einklang mit dem Graph in Fig. 1.
In Tabelle 1 wird der Bedarf an Sauerstoff und die Funktion des Sauerstoffs in jedem der genannten Systeme für die biologische Reinigung von Abwässern dargestellt. Tabelle 1 Sauerstoffunktion und -bedarf in Abhängigkeit von der Art der biologischen Behandlung von Abwässern Art der biologischen Behandlung Sauerstoffbedarf der Schlamm in vollständigen Mischzuständen für den Energieverbrauch für die endogene Respiration Relatives Verhältnis des gesamten Sauerstoffverbrauchs kurzzeitig üblich verlängert Lagune maximaler Verbrauch 3/4 des Gesamtverbrauchs 1/2 des Gesamtverbrauchs 1/4 des Gesamtverbrauchs ohne Verbrauch
Für die Aeration von biologischen Becken werden in der Praxis die folgenden Arten von Aeratoren eingesetzt:
- Diffusionstyp
- Oberflächenturbinentyp
- Oberflächenpropellertyp
- versenkter Turbinentyp
In Tabelle 2 werden die Arten von Aeratoren in Abhängigkeit der Art der biologischen Behandlung der Abwässer dargestellt. Tabelle 2 Arten von Aeratoren, in Abhängigkeit von der Art der biologischen Abwasserbehandlung Art der biologischen Behandlung Diffusion Oberflächenturbinentyp Oberflächenpropellertyp versenkter Turbinentyp kurzzeitig üblich verlängert Lagune
Die Kriterien bei der Auswahl des Aeratortyps sind mehr empirischer als theoretischer Natur. Da die Aeration von biologischen Becken ein wichtiger wirtschaftlicher Parameter bei der biologischen Behandlung von Abwässern ist, berücksichtigt das Design dieser Systeme immer, daß die Menge des eingeführten Sauerstoffs gleich oder in einem geringen Überschuß gegenüber dem theoretisch erforderlichen sein sollte. Der Sauerstoffbedarf (kg O&sub2;/h) für jede Art von biologischen Behandlungen kann aus dem Verhältnis von endogener und energetischer Respiration berechnet werden. Die Auswahl des Typs der Aeratoren und der Zahl davon kann auf der Basis des empirischen Parameters der "Sauerstofftransfer-Wirksamkeit" (EPK) bestimmt werden, der das Verhältnis des Sauerstoffs, der von dem Aerator zu den Flocken des belebten Schlamms überführt wird, und der Gesamtzufuhr an Sauerstoff, ausgedrückt in einem prozentualen Verhältnis, dargestellt ist.
Der EPK-Wert hängt ab von:
a) der Art des biologischen Beckens
- der Art des Aerators (Tabellen 2, 3)
- dem Design des biologischen Beckens
- dem Verhältnis von Aeratorleistung/Volumen des biologischen Beckens
b) den Eigenschaften des Abwassers, das der Reinigung unterzogen wird:
- der Temperatur des Wassers
- der biologischen Beladung des Abwassers
- der Konzentration der Biomasse in dem System
- der Oberflächenwirkung des Abwassers
Es wurde in der Praxis gezeigt, daß ein hoher "EPK"-Wert erreicht wird, wenn die folgenden Bedingungen erfüllt sind:
- Die Auswahl des Aerators sollte mit den Daten der folgenden Tabelle 3 einhergehen.
- Bei dem Design der biologischen Becken ist die Tiefe des Beckens kein wichtiger Parameter für Oberflächenaeratoren (vorausgesetzt, daß die Vermischung vollständig ist und die Biomasse in Suspension gehalten wird; Tabelle 3), wohingegen die Oberfläche des Beckens ein wesentlicher Parameter ist; bei versenkten Aeratoren ist es genau umgekehrt. Wenn man Oberflächenaeratoren verwendet, dann sollte die Oberfläche des Beckens rund sein (falls nur ein Becken zur Verfügung steht) oder rechteckig, wenn mehrere davon vorliegen. Verwendet man Diffusionsaeratoren, dann sollte die Oberfläche in Form eines verlängerten Rechtecks vorliegen (das Volumen sollte in Form eines Kanals sein).
- Das Verhältnis zwischen der Aeratorleistung und dem Beckenvolumen sollte mindestens die Daten der folgenden Tabelle 4 erfüllen, andernfalls liegt das System überhaupt nicht in Suspension vor. Tabelle 3 Arten von Aeratoren in Abhängigkeit von dem "EPK"-Parameter und der Möglichkeit, den belebten Schlamm in Suspension zu halten Art des Aerators "EPK"-Parameter Beibehandlung des belebten Schlammes in vollständig vermischtem Zustand Diffusionstyp gut (unabhängig von der Tiefe) Oberflächenturbinentyp bei 0,3-5 m gut schlecht bei > 5 m Oberflächenpropellertyp gut bei 1-6 m versenkter Turbinentyp gut (unabhängig von der Tiefe) Tabelle 4 Verhältnis von Aeratorleistung/Volumen des biologischen Beckens Art der biologischen Behandlung Aeratorleistung kurzzeitig übliche Aeration verlängerte Aeration Lagune
- Die Temperatur des Abwassers sollte den "EPK"-Wert beeinflussen, unter Berücksichtigung der Tatsache, daß die Löslichkeit und die Verteilung des Sauerstoffs bei verschiedenen Temperaturen unterschiedlich sind. Da jedoch das Abwasser immer bei einem minimalen Überschuß von 20% über dem Wert, proportional zu der Beladung, belüftet wird, und der zugeführte Sauerstoff sofort für die Biodegradation des Substrats verbraucht wird, ist die Wirkung der Temperatur praktisch nur in niedrig beladenen Abwässern wichtig, da Aeratoren von niedriger Leistung bei solchen Bedingungen eingesetzt werden.
- Die "EPK"-Parameter differieren nicht, wenn verschiedene Mengen an Biomasse in dem biologischen Becken vorliegen; eine unterschiedliche Menge an Biomasse in dem gleichen biologischen Becken jedoch bedeutet einen gesteigerten Sauerstoffbedarf, da eine größere Menge an Biomasse immer eine verstärkte endogene Respiration bedeutet.
- Wenn oberflächenaktive Stoffe in dem Abwasser vorliegen (Detergenzien), dann tritt ein steiler Abfall des "EPK"-Werts auf, der bis zu dem Nullwert herabsinken kann, vorausgesetzt, daß eine gesteigerte Konzentration der oberflächenaktiven Mittel und die Verwendung von Oberflächenaeratoren beinhaltet sind.
Die Aeration des Abwassers bei der biologischen Behandlung hiervon stellt einen wichtigen wirtschaftlichen Parameter jedes solchen Systems dar, wobei deshalb die Aeration in der Praxis in solch einer Weise durchgeführt wird, daß die minimal mögliche Energie verbraucht wird und gleichzeitig das Kriterium des suspendierten Zustands des belebten Schlammes in dem Wasser erfüllt ist und der Wert des "EPK"-Parameters so hoch wie möglich gehalten wird.
Beispiele für Energieeinsparungen bei der Durchführung der Aeration in Abhängigkeit von der Art der biologischen Behandlung sind in der folgenden Tabelle 5 aufgeführt. Diese stellt den Zusammenhang zwischen der eingespeisten Energie und dem Einheitsvolumen des Beckens und zwischen der eingespeisten Energie und dem Einheitsvolumen der biologischen Beladung des Abwassers dar. Tabelle 5 Der Zusammenhang zwischen der Aeratorleistung und der Volumeneinheit des biologischen Beckens und der Einheitsbeladung für die grundlegenden Arten der biologischen Abwasserbehandlungen Art der biologischen Behandlung Leistung des Aerators pro Volumen des biologischen Beckens biologische Beladungseinheit kurzzeitig konventionell verlängert Lagune

Die Nährstofffrage:

Die biologische Behandlung von Abwasser verwendet die Nährstoffe des Stickstoff (N)- und des Phosphor (P)-Typs für die folgenden Schritte:
- Energiebedarf (N)
- endogene Respiration (N, P)
- Erzeugung von neuer Biomasse (N, P).
Bei der Technik der Abwasserbehandlung hat sich festgestellt, daß die Nährstoffe die folgende Beziehung erfüllen sollten:
BSB&sub5; : N : P = 100 : (5-10) : (0,5-1,5)
Der Verbrauch an Stickstoff und Phosphor jedoch hängt auch von der Art der biologischen Behandlung ab.
Die Nährstoffe auf der Basis von Stickstoff können organische Stickstoffverbindungen, Ammoniak, Harnstoff usw. und Nitrate sein, die Phosphorverbindungen sind vorzugsweise Orthophosphate.
Bei allen Verfahren der biologischen Abwasserbehandlung mit einem Überschuß an belebtem Schlamm sollte, nach der Einstellung des Grundgleichgewichts zwischen dem Substrat und dem Nährstoff, solch eine Menge an Nährstoff hinzugegeben werden, daß dieser der Menge entspricht, die durch den Überschußschlamm abgeführt wird, oder, im Fall einer Lagune, der Menge an Nährstoffen entspricht, die in Form von (BSB&sub5;)total abgeführt werden, bedingt durch die Dispersionseigenschaften des Schlammes. Die Funktion des Phosphors ist sehr einfach (er wird ausschließlich in die neue Biomasse eingeführt), wohingegen die Funktion des Stickstoffs von der dominierenden Struktur der Stickstoffkomponenten und der Art der gewählten biologischen Behandlung abhängt, da gemäß dem gewählten Weg der biologischen Behandlung der Stickstoff aus einer chemischen Form in eine andere übergeführt werden kann und das System beim Ausfluß in verschiedenen chemischen Formen zurückläßt.
Bei dem folgenden Schema wird der mögliche Umwandlungsweg der Stickstoffverbindungen, ohne Berücksichtigung der Art der biologischen Behandlung, dargestellt, und Fig. 3 gibt die Prinzipien der Umwandlung der Stickstoffverbindungen in Abhängigkeit von der Art der biologischen Behandlung an. GRUNDLEGENDER UMWANDLUNGSWEG FÜR STICKSTOFF (N) BEI DER ABWASSERBEHANDLUNG GELÖSTER ORGANISCHER STICKSTOFF AMMONIAK UNGELÖSTER ORGANISCHER STICKSTOFF NITRIT NITRAT STICKSTOFFGAS - N&sub2; Nitrifikation (Stufe 1) Nitrifikation (Stufe 2) Denitrifikation
Aus den Darstellungen a) - e) der Fig. 3 kann geschlossen werden, daß:
a) Bei der Kurzzeit-Aeration, zusätzlich zu der Entladung mit dem Überschußschlamm, ein Teil des Stickstoffs auch über den Ausfluß als ein Nitrat und über die leicht gesteigerte Menge an suspendierten Stoffen, die Stickstoff in Form von Aminosäuren (Proteinen) enthalten, verloren geht.
b) Bei der üblichen Aeration ohne Denitrifikation ein Teil des Stickstoffs auch über den Ausfluß in Form von Nitraten zusätzlich zu dem Überschußschlamm verloren geht; der Verlust über die suspendierten Stoffe im Ausfluß ist jedoch minimal.
c) Bei der üblichen Aeration mit Denitrifikation der niedrigste Gehalt an Stickstoff in dem Ausfluß bei allen beschriebenen, biologischen Prinzipien der Abwasserreinigung auftritt, wobei dies als ein Ergebnis der Denitrifikation des Stickstoffs aus dem Nitrat in gasförmigen Stickstoff (N&sub2;) ist, der das Becken an der Oberfläche verläßt. Dies jedoch bedeutet nicht, daß der Verbrauch an Stickstoff nicht gleich der Menge ist, die bei der konventionalen Aeration ohne Denitrifikation verbraucht wird.
d) Bei der verlängerten Aeration der Stickstoff über den Ausfluß in Form von Nitrat und in Form von Aminosäuren (Proteinen), bedingt durch die geringfügig angewachsene Konzentration an suspendierten Stoffen in dem Ausfluß, verloren geht. Die Menge des Nitrats in dem Ausfluß bei der ausgedehnten Aeration kann derart sein, daß der pH-Wert des Ausflusses in den sauren Bereich absinkt.
e) Die Lagunen einen Schlamm mit dispergierenden Eigenschaften erreichen, wobei sie dementsprechend den vorherrschenden Teil an Stickstoff in dem Ausfluß in Form von suspendierten Stoffen (Aminosäuren und Proteinen) und den Rückstand in Form von Nitraten verlieren.
Im Zusammenhang mit dem Nährstoff- und inbesondere dem Stickstoffproblem kann gefolgert werden, daß in allen diskutierten Arten der biologischen Abfallbehandlungen das Grundgleichgewicht für die Degradation des Substrats mittels Dosieren von Stickstoff in jeder möglichen Weise in den Zufluß erreicht werden sollte, wenn letzterer keine ausreichenden Mengen an Stickstoff, z. B. bei Haushaltsabwässern, enthält. Die zugegebene Menge des zugeführten Stickstoffs sollte ungefähr gleich dem Energiebedarf für die Aeration der biologischen Becken sein (aus wirtschaftlicher Betrachtungsweise).
Der Einfluß der Menge der Biomasse in dem System:
Die verschiedenen Arten der biologischen Abwasserbehandlungen verlangen die Zufuhr verschiedener Mengen der Biomasse in das biologische Becken und die Kläranlage und das Entladen von verschiedenen Mengen an überschüssiger Biomasse aus dem System. In der Praxis ist der am meisten benutzte Parameter, der die Konzentration der Biomasse in dem System anzeigt, die sogenannte Konzentration an "mischflüssigkeitsflüchtigen, suspendierten Feststoffen" (MFFSF), die 70-80% der gesamten suspendierten Stoffe in gut kontrolliertem System beträgt.
In Tabelle 6 werden die üblichen Konzentrationen des MFFSF-Parameters in verschiedenen Typen der biologischen Behandlung dargestellt. Tabelle 6 Konzentrationen von MFFSF, in Abhängigkeit von der Art der biologischen Behandlung Art der biologischen Behandlung MFFSF-Konzentration in dem biologischen Becken in der Kläranlage im Ausfluß kurzzeitig konventionell verlängert Lagune ohne Kläranlage
Wie oben festgestellt, bedeuten unterschiedliche MFFSF-Werte nicht gleichzeitig einen unterschiedlichen Sauerstoffbedarf (der Verbrauch an Sauerstoff ist proportional zu der biologischen Beladung und der Intensität der endogenen Respiration und hängt nur indirekt von der Menge an Biomasse in dem System ab). Da jedoch ein Teil der MFFSF-Konzentration den Überschußschlamm darstellt, der im folgenden verarbeitet werden muß, sollte in der Praxis die biologische Behandlung in der Regel mit dem Ziel vorgenommen werden, den Überschußschlamm zu minimieren.
Die Menge an Überschußschlamm, die von der Art der biologischen Behandlung abhängt, wird in Tabelle 7 dargestellt. Daraus ist offensichtlich, daß der Überschußschlamm bei biologischen Verfahren ein Maximum besitzt, die durch einen niedrigen M/N-Wert gekennzeichnet sind, was bedeutet, daß diese Verfahren höhere Kosten für die Verarbeitung des Überschußschlamms beinhalten. Tabelle 7 Die Menge an Überschußschlamm, in Abhängigkeit von der biologischen Behandlung Art der biologischen Behandlung Menge an Überschußschlamm kurzzeitig übliche Aeration verlängerte Aeration Lagune Der Schlamm ist dispergiert, der Ausfluß enthält Überschußschlamm
Das Problem des Überschußschlamms kann in üblicher Weise auf eine der folgenden Arten gelöst werden:
- direkte Ablagerung
- Ablagerung nach Verfestigung
- aerobe Digestierung
- anaerobe Digestierung
- Veraschung
Die direkte Ablagerung ist tatsächlich keine Form des Verarbeitens des überschüssigen Schlammes und wird wegen der giftigen Komponenten des Schlammes verworfen.
Die Ablagerung im Anschluß an die Verfestigung ist in einigen Fällen von Abwässern, z. B. bei Abwasser von Nahrungsmittelverarbeitung, durchführbar, sie kann jedoch nicht als ein generelles Prinzip für die Verarbeitung von überschüssigem Schlamm gelten.
Die aerobe Digestierung stellt eine Form der Überschußschlamm-Aufbereitung dar, wobei der organische Teil des Schlammes mit Sauerstoff zu Kohlenstoffdioxid oxidiert wird; bedingt durch den Energieverbrauch, der für die Aeration erforderlich ist, beinhaltet dies zusätzliche Kosten für die Abwasserbehandlungsanlagen.
Die anaerobe Digestierung bildet eine Form der Aufarbeitung von überschüssigem Schlamm, wobei der organische Teil des Schlammes in Abwesenheit von Sauerstoff zu Methan reduziert wird, das als eine Energiequelle bei den Abwasserbehandlungsanlagen ausgenutzt werden kann, unter der Voraussetzung, daß eine beträchtliche Menge an Schlamm vorliegt. Vom Gesichtspunkt des Kapitalinvestments aus übersteigen die Kosten der anaeroben Digestierung die der aeroben Digestierung.
Die Veraschung von Schlamm stellt die teuerste Art der Aufbereitung von überschüssigem Schlamm dar, dennoch ist sie vom technologisch-technischen Standpunkt aus der beste Weg, da sie Asche ergibt, die aus inerten Komponenten besteht.
Der Vergleich der Hauptaufbereitungsverfahren des Standes der Technik für überschüssige Schlammablagerung in Abhängigkeit des Kapitalinvestments und der Verfahrenskosten wird in Tabelle 8 dargestellt. Daraus ist erkennbar, daß die Investition in solch einer Anordnung
- in Abhängigkeit von der gewählten Art - 40-60% der Kapitalinvestition erreichen kann, wohingegen die Verfahrenskosten 30-40% der Gesamtverfahrenskosten erreichen können; deshalb ist es unverständlich, daß der Überschußschlamm minimiert werden soll. Es muß erwähnt werden, daß in der Praxis ziemlich häufig kein Platz für die Schlammaufbereitung in den Abwässerbehandlungsanlagen vorgesehen wird, bedingt durch das Fehlen von Investitionskapital. Tabelle 8 Der Vergleich der Investitions- und Verfahrenskosten bei der Aufbereitung von überschüssigem Schlamm Art der Aufbereitung des überschüssigen Schlammes Kapitalinvestition für die Überschußschlammbehandlung Verfahrenskosten aerobe Digestierung anaerobe Digestierung Veraschung
Mikroorganismen, die bei der biologischen Abwasserbehandlung eingeschlossen sind, können zu einer Heteropopulation gehören, die die folgenden Arten umfassen: Pseudomonas, Achromobacter, Micrococcus, Bacillus, Alcaligenens, Escherichia, Flavobacterium, Nicardia, Zoogloea und Serratia.
Die vorliegende Erfindung betrifft ein neues Verfahren zur biologischen Reinigung von Abwasser, wobei die erhaltene Verbesserung in der Abwesenheit von überschüssigem Schlamm und in der hohen Qualität des Ausflusses selbst bei hoch beladenen Zuflüssen, z. B. bei Bedingungen von hohen pH-Werten, "Phenolschocks" usw. besteht. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung die biologische Reinigung von Abwasser, das im wesentlichen keine toxischen und/oder inhibierende Substanzen für die Mikroorganismen enthält, das in ein Reinigungsbecken gegeben wird, wobei das Niveau des Abwassers mindestens 5 m über dem Boden des Beckens steht, und das Abwasser unter Bedingungen einer vollständigen endogenen Respiration mit einem oberflächenturbinenartigen Aerator von 5·10&supmin;² bis 12·10&supmin;² kW/m³ Abwasser bei einem Verhältnis der Mikroorganismen zum Nährstoff von 20 bis 100 belüftet wird.
Die vorliegende Erfindung erzielt einen hochgradigen Ausfluß und die niedrigst mögliche Menge an überschüssigem Schlamm bei einer niedrigen Energie (Sauerstoff)- und Nährmedium (N, P)-zufuhr, unter der Voraussetzung, daß die folgenden Bedingungen erfüllt werden:
- das M/N-Verhältnis (Mikroorganismen zu Nährstoffen) wird auf den Bereich 20-100 angepaßt, der für die Dispersionseigenschaften des Schlammes charakteristisch ist;
- der überschüssige Schlamm, der bei der Biodegradation des Substrats erzeugt wird, wird daran gehindert, das biologische Becken zu verlassen durch die ausschließliche Verwendung von oberflächenturbinenartigen Aeratoren einer Leistung von 5·10&supmin;² bis 12·10&supmin;² kW/m³ des Beckens;
- das Niveau der behandelten Charge in dem Becken muß mindestens 5 m vom Boden des Beckens angehoben sein; dieses Merkmal ist wichtig, da die gesamte Vermengung der Beladung und des belebten Schlammes verhindert wird.
Die oben angegebenen Erfordernisse der Durchführung der biologischen Abwasserbehandlung in Gegenwart der zuvor genannten, üblichen Mikroorganismen führt zu den folgenden neuen Reaktionsbedingungen:
1. Die Verhinderung der Entladung des Schlammes aus dem Becken macht die totale endogene Respiration möglich, die das Substrat in der im Graph gemäß Fig. 4 dargestellten Art verbraucht. Der Vergleich der Abbildung in Fig. 1 mit der Abbildung in Fig. 4 zeigt, daß die technische Lösung, bei der die Entladung des überschüssigen oder der gesamten Menge des belebten Schlammes aus dem System verhindert wird, zu einem Verbrauch des Substrats hauptsächlich für die endogene Respiration und nicht für Energieerfordernisse führt. Die Änderung in der Funktion des Verbrauchs des Substrats bedingt eine Änderung der Ausflußqualität, wie es aus der Abbildung in Fig. 5 im Vergleich mit der Abbildung in Fig. 2 deutlich wird.
2. Im Gegensatz zu den Funktionen des Sauerstoffs bei den Verfahren des Standes der Technik benutzt die vorliegende Erfindung Sauerstoff in einer verschiedenen Weise und für verschiedene Zwecke im Vergleich zu denen, die in Tabelle 1 angegeben sind. Die folgende Tabelle 9 stellt den Sauerstoff-(Luft)verbrauch bei dem Verfahren der vorliegenden Erfindung dar, und es wird daraus deutlich, daß der Sauerstoff hauptsächlich für die endogene Respiration und nur in zweiter Linie für Energieerfordernisse verbraucht wird. Das Verfahren dient weiterhin für die neue Funktion des abwärtigen Drückens oder Stoßens des Schlammes zu dem Boden des biologischen Beckens; dort jedoch wird der Sauerstoff nicht mehr für das Halten des Schlammes unter vollständigen Mischzuständen benötigt, da dies durch das ausgewählte M/N-Verhältnis erreicht wird. Tabelle 9 Sauerstoffunktion und -bedarf bei dem beanspruchten Verfahren Art der biologischen Behandlung Sauerstoffverbrauch der Schlamm liegt in vollständigen Mischzuständen vor für die endogene Respiration für den Energiebedarf für das Drücken des Schlammes zu dem Boden des Beckens Relatives Verhältnis des gesamten Sauerstoffverbrauchs Biologische Reinigung im Einklang mit der vorliegenden Erfindung ohne Überschußschlamm
Der Sauerstoffverbrauch übersteigt den der Verfahren des Standes der Technik, da die sauerstoffhaltige Luft für die neue Funktion des Drückens des Schlammes zu dem Boden des biologischen Beckens benutzt wird, was den erhöhten Verbrauch bedingt.
3. Die vorliegende Erfindung ist strikt auf solch eine Durchführung einer biologischen Reinigung begrenzt, worin ein vollständisches Mischen (Rühren) des behandelten Abwassers ausgeschlossen wird; es wird vorgeschlagen, oberflächenturbinenartige Aeratoren auf Reinigungsbecken zu verwenden, wo die Tiefe des behandelten Abwassers 5 in übersteigt. Der "EPK"-Wert wird minimal für oberflächenturbinenartige Aeratoren ausgelegt (auf ungefähr 1,8 kg/kWh); dies ist jedoch nicht wichtig, da der minimale "EPK"-Wert für den oberflächenturbinenartigen Aerator noch dem maximalen "EPK"-Wert für andere Arten von Aeratoren entspricht (Tabelle 3).
4. Das Verhältnis der Aeratorleistung und des Volumens des biologischen Reinigungsbeckens bzw. der biologischen Beladung übersteigt das entsprechende Verhältnis bei den Verfahren des Standes der Technik (kW/m³ = 5-12·10&supmin;² und kW/kg BSB&sub5; = 0,2-0,6), was das indirekte Ergebnis des zusätzlichen Energiebedarfs für das Halten des Schlammes am Boden des Beckens ist, in dem man einen Luftdruck darauf ausübt.
5. Bei den Bedingungen der gesamten endogenen Respiration wird der gesamte verbrauchte Stickstoff in Ammoniak umgewandelt, der umgekehrt bei Oxidationsreaktionen des Substrats gemäß den folgenden Gleichungen 1 und 2 verbraucht wird:
organischer N + 5 O&sub2; 5 CO&sub2; + 2 H&sub2;O + NH&sub3; (1)
Substrat + O&sub2; + NH&sub3; CO&sub2; + H&sub2;O + organischer N (2)
Beim Zusammenfassen der Reaktionen wird die folgende Gleichung erhalten:
Substrat + 6 O&sub2; 6 CO&sub2; + 3 H&sub2;O (3)
Es kann gefolgert werden, daß das Verfahren der vorliegenden Erfindung, gekennzeichnet durch die totale endogene Respiration, ohne Zuführung von Stickstoff durchgeführt wird, da die gesamte Menge an Stickstoff in dem System selbst kontrolliert ist.
Wenn jedoch das System einen Überschuß an Stickstoff enthält, dann wird ein Überschuß an Ammoniak gebildet, der seinerseits in ein Nitrat überführt werden wird. Unter den Bedingungen einer totalen endogenen Respiration wird das Nitrat anstelle des Sauerstoffs bei der Oxidation des Substrats wie folgt reagieren:
NO&sub3; + Substrat CO&sub2; + N&sub2; (4)
und das erhaltene, gasförmige N&sub2; wird aus dem System entweichen. Dementsprechend-wird der erhaltene Ausfluß (im wesentlichen) kein Nitrat enthalten, wie dies durch die Abbildung in Fig. 6 dargestellt ist.
6. Aufgrund der gesamten endogenen Respiration beträgt die Menge der Biomasse in dem System (MFFSF) 50-100 mg/l, und in dem Ausfluß (MFFSF)ef) 10-20 mg/l, was niedriger als bei den Reinigungsverfahren des Standes der Technik ist, wie es in Tabelle 6 gezeigt ist.
Die vorliegende Erfindung wird detaillierter durch die begleitenden Zeichnungen der Fig. 8 und 9 gezeigt, die in einer schematischen Aufrißansicht die Anlage zur Durchführung der erfindungsgemäßen Reinigung im Vergleich zu einer üblichen Anlage für die biologische Reinigung, dargestellt in Fig. 7, zeigt.
Bei der üblichen Anlage, wie sie in dem schematischen Aufriß in Fig. 7 dargestellt ist, wird das Abwasser im Anschluß an eine übliche mechanische und chemische Vorbehandlung in ein biologisches Becken 1 gegeben, die mit ein oder mehreren Aeratoren (Rührern) 2 ausgerüstet sind, die eine hauptsächliche Vermengung der Inhalte des Beckens bewirken, woraufhin es über eine Leitung 3 in eine Kläranlage 4 geführt wird, aus der der Ausfluß durch eine Leitung 5 und der überschüssige Schlamm durch eine Leitung 6 entladen wird, wobei der überschüssige Schlamm entweder durch eine Zuführung 7 in das Reinigungsbecken 1 zurückgeführt wird oder durch eine Leitung 8 abgeführt wird.
Fig. 8 stellt einen schematischen Aufriß der Anlage gemäß der Erfindung dar, die ein biologisches Becken 10 umfaßt, gekennzeichnet durch eine Minimumstiefe entsprechend einer Entfernung (H) vom Boden des Beckens bis zu dem Spiegel des behandelten Abwassers von mindestens 5 m. Dieses Becken 10 ist mit ein oder mehreren oberflächenturbinenartigen Aeratoren 11 einer Stärke von 5·10&supmin;² bis 12·10&supmin;² kW/m³ Abwasser ausgerüstet, die den belebten Schlamm zum Boden des Beckens 10 drücken und sein Aufsteigen verhindern. Der gereinigte, schlammfreie Ausfluß wird durch eine Leitung 11 abgeführt. Da kein überschüssiger Schlamm erzeugt wird, sind keine Veraschungsanlagen oder entsprechende Ausrüstungen notwendig.
Fig. 9 stellt einen schematischen Aufriß einer Anlage für die Durchführung der Erfindung dar, die für die Reinigung von hoch beladenen Abwässern beabsichtigt ist, die z. B. in Verkokungs- oder Kohlevergasungsanlagen anfallen. Solche Abwässer müssen in einem üblichen Hochgeschwindigkeits-Reinigungssystem vorbehandelt werden, dessen Elemente z. B. der Ausführungsform in Fig. 7 entsprechen. Der Ausfluß, der durch eine Leitung 5' geführt wird, und der überschüssige Schlamm aus dem Rückführungsfluß, der durch eine Leitung 8' bereitgestellt wird, werden in einen Reaktor entsprechend der Ausführung der Fig. 8 geleitet, wobei die Bezeichnungen H', 9', 10' und 11' den Bezeichnungen H, 9, 10 und 11 der Fig. 8 entsprechen. Der Ausfluß 11' wird zu einem Biofilter 12 geleitet, und der erhaltene Filterrückstand und der überschüssige Schlamm werden durch die Leitungen 14, 15 in den Biolfilter 12 zurückgeführt und durch die Leitungen 14, 16 in das biologische Becken 9' geleitet, wohingegen das Filtrat das System durch eine Leitung 13 verläßt und das gereinigte Endausflußprodukt darstellt.
Es sollte festgehalten werden, daß die Tiefe des biologischen Beckens ein wesentliches Merkmal der vorliegenden Erfindung ist, wohingegen sein Querschnitt wählbar ist, z. B. rund, quadratisch, rechtwinklig, elliptisch usw.
Damit kann das Design des Beckens auf ein minimales Volumen optimiert werden.
Im Einklang mit der vorliegenden Erfindung werden die folgenden Abwässer einer biologischen Reinigung unterzogen.

Beispiel 1

Behandlung von Abwasser aus petrochemischen Anlagen

Die Beladung des Abwassers aus petrochemischen Anlagen hängt von der Art der Verarbeitung ab, jedoch kann sie generell in Hydroskimming-Raffinerien (niedrig beladenes Abwasser) und Raffinerien mit katalytischen Einheiten (hoch beladenes Abwasser) eingeteilt werden. Beide Arten von Abwasser erfordern einen biologischen Reinigungsschritt nach der mechanischen und chemischen Behandlung.
Ein übliches System für die biologische Behandlung des petrochemischen Abwassers wird in Fig. 7 dargestellt und umfaßt ein belüftetes biologisches Becken, eine Absetzungseinheit, eine Schlammrezirkulationseinheit und ein System für die Entladung des überschüssigen Schlammes, der verdickt und üblicherweise in einem Verascher verbrannt wird.
Das vorliegende erfindungsgemäße Verfahren der biologischen Reinigung ohne überschüssigen Schlamm erfordert nur eine Anlage, wie sie in Fig. 8 dargestellt ist, die ein biologisches Becken mit einer minimalen Tiefe von 5 in und einen spezifischen Typ von Belüftung, der durch einen oder mehrere oberflächenturbinenartige Aeratoren mit 5·10&supmin;² bis 12·10&supmin;² kW/m³ des Beckens und einem M/N-Verhältnis von 20-100 erreicht wird, umfaßt.
In der folgenden Tabelle 10 werden die Eigenschaften des Zuflusses und des Ausflusses bei der biologischen Reinigung ohne Überschußschlamm gemäß der Erfindung wiedergegeben.
Die Reinigungsbehandlung wurde mit Abwasser aus der petrochemischen Raffinerieanlage in R&ijlig;eka/Jugoslawien in einem biologischen Becken einer Tiefe von 6 m durchgeführt. Die Höhe des Spiegels der flüssigen Beladung betrug 6 m.
Die Leistung der oberflächenturbinenartigen Aeratoren betrug 0,0675 kW/min³ Abwasser.
Das M/N-Verhältnis in dem biologischen Becken war 25-30. Die Kapazität des Beckens betrug 6000 m³. Tabelle 10 Qualität des Zuflusses und des Ausflusses bei der biologischen Behandlung von petrochemischem Anlagenabwasser gemäß der Erfindung Eigenschaften Zufluß Ausfluß pH-Wert suspendierte Anteile Phenole Sulfide Mercaptane Öl Cyanide CSB = chemischer Sauerstoffbedarf GOK = gesamtorganischer Kohlenstoff
Aus Tabelle 10 geht deutlich hervor, daß ein hochgradiger Ausfluß erhalten wird unter harten Reaktionsbedingungen: hohe pH-Werte (8,5-11,5), Phenolschocks (violente Fluktuationen von 200-250 mg/l) und kontinuierliche hohe Sulfidkonzentrationen (600 mg/l) und Mercaptankonzentrationen (200 mg/l) in dem Zufluß. Es ist nicht möglich, ein solches Ergebnis mittels üblicher Systeme für die biologische Reinigung zu erhalten. Es muß auch festgestellt werden, daß im Fall des sogenannten "Gesamtschocks", wenn alle Mikroorganismen in dem biologischen Becken zerstört werden, der belebte Schlamm innerhalb von 24 Stunden regeneriert wurde, wohingegen die üblichen Systeme 15-25 Tage für diese Regeneration benötigten.

Beispiel 2

Behandlung von Kohlevergasungs- und Verkokungsabwasser

Verkokungs- und Kohlevergasungsabwässer sind durch eine hohe Beladung gemäß den CSB (BSB&sub5; und GOK)-Werten und durch eine hohe Beladung mit Stickstoffverbindungen gekennzeichnet. Der hohe CSB-Wert resultiert aus dem Vorhandensein von Phenolen, Thiocyanaten und zahlreichen anderen organischen Verbindungen.
Bislang wurden Kohlevergasungs- und Verkokungsabwässer in der Praxis nur in zweischrittigen oder dreischrittigen biologischen Behandlungssystemen gereinigt. Der erhaltene Überschußschlamm wurde auf dem heißen Koks abgeladen.
Das vorliegende erfindungsgemäße Verfahren macht die Reinigung eines Zuflusses, der in der folgenden Tabelle 1 wiedergegeben ist, in einem Reinigungssystem gemäß dem Schema in Fig. 9 möglich, wobei man einen hochgradigen Ausfluß gemäß Tabelle 11 erhält. Tabelle 11 Qualität des Zuflusses und des Ausflusses bei der biologischen Behandlung von Kohlevergasungs- und Verkokungsabwässern Eigenschaften Zufluß Ausfluß pH-Wert Phenole Sulfide Thiocyanate Ammoniak Nitrate Nitrite suspendierte Teile
Bedingt durch den hohen Ammoniakgehalt umfassen alle Ausflüsse, die von der Behandlung von Kohlevergasungs- und Verkokungsabwässern in biologischen Becken resultieren, hohe Nitratkonzentrationen. Deshalb wird gemäß dem vorliegenden erfindungsgemäßen Verfahren eine zusätzliche Denitrifikation des Ausflusses, der von dem biologischen Becken in Fig. 9 in den Biofilter geschafft wird, vorgeschlagen. Der überschüssige Schlamm aus dem Biofilter wird zu dem biologischen Becken zurückgeführt und den Bedingungen einer totalen endogenen Respiration unterzogen.
Die Reinigungsbehandlung wurde mit Abfallwasser des Ausflusses einer Verkokungsanlage mit einer Fließrate von 50 m³/h und einem Rest CSB von 800 mg/l in einem biologischen Becken mit einer Tiefe von 7 m durchgeführt. Die Höhe der flüssigen Beladung betrug 6 m. Die Leistung des Oberflächenturbinen-Aerators war 0,09 kW/m³ Abwasser.
Das M/N-Verhältnis in dem biologischen Becken betrug 40.
Die Kapazität des Beckens lag bei 11000 m³.

Beispiel 3

Behandlung von häuslichem Abwasser

Das zufließende häusliche Abwasser ist vorherrschend gemäß zwei Parametern beladen, nämlich einem gesteigerten BSB&sub5;-Wert und mit suspendierten Teilchen.
Die üblichen Reinigungssysteme umfassen Vorbehandlungen (mechanische Vorbehandlungen, Flockenbildung, Sedimentation, Flotation), um die suspendierten Teilchen zu entfernen, und verschiedene Modifikationen von biologischen Behandlungen, um den gesteigerten BSB&sub5;-Wert zu eliminieren. Obwohl dieses Abwasser ein niedrig beladenes Abwasser ist, ist es reichlich und bildet eine beträchtliche Menge des Überschußschlamms, wenn es üblichen biologischen Behandlungen unterzogen wird. Dieser Überschußschlamm wird üblicherweise verdickt und einer aeroben (seltener) und/oder anaeroben (öfter) Behandlung unterzogen, wobei man Methan erhält, was seinerseits wiederum als Energiequelle verwendet werden kann und die Verfahrenskosten des Systems herabsetzt. Der Digestierungsschritt führt zu einem Schlamm, dessen Ablagerung ein stetig wachsendes Umweltproblem bedeutet. Häufig darf er aufgrund seiner Schwermetallgehalte nicht abgelagert werden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wurde übliches häusliches Abwasser mit einer gewöhnlichen Zusammensetzung einer biologischen Reinigung ohne Überschußschlamm in einem biologischen Becken und bei den in Beispiel 1 beschriebenen Reaktionsbedingungen unterzogen. Es wurde sichergestellt, daß der erhaltene Ausfluß einen BSB&sub5;-Wert von 20 mg/l und eine Konzentration von 10 mg/l an suspendierten Teilchen enthielt. Dies ist in Einklang mit den Vorschriften über die Qualität von gereinigten Abwässern in den meisten Ländern.
Da die erfindungsgemäße Reinigung keine Rezirkulation des überschüssen Schlammes, keine (an)aerobe Digestierung des überschüssen Schlammes erfordert, sind die Investitions- und Verfahrenskosten beträchtlich reduziert.
Obwohl die vorliegende Erfindung speziell an den zuvor genannten Ausführungen offenbart ist, sollten diese nur als für die Erfindung verdeutlichend gelten, jedoch diese nicht in irgendeiner Weise beschränken.
Jedem Fachmann ist es klar, daß das erfindungsgemäße Verfahren bei der Reinigung von allen Arten von Abwässern, z. B. metallurgischen, Lederindustrie-, Nahrungsverarbeitungs- und verschiedenen chemischen Anlagenabwässern, angewandt werden kann.

Claims

1. Verfahren zur biologischen Reinigung von Abwasser ohne Überschußbelebtschlamm, dadurch gekennzeichnet, daß mechanisch und/oder chemisch vorbehandeltes Abwasser, das im wesentlichen keine toxischen und/oder inhibierenden Substanzen für die Mikroorganismen enthält, in ein Reinigungsbecken gegeben wird, wobei der Spiegel des Abwassers mindestens 5 m über dem Boden des Beckens liegt, und das Abwasser unter den Bedingungen einer totalen endogenen Respiration mit ein oder mehreren oberflächenturbinenartigen Aeratoren mit 5·10&supmin;² bis 12·10&supmin;² kW/m³ Abwasser bei einem Verhältnis von Mikroorganismen zu Nährstoffen (M/N) von 20 bis 100 belüftet wird, wobei M/N sich ergibt als

wobei M = Menge der Biomasse

N - Menge des Substrats

Xv,a = Menge der suspendierten Teilchen in dem biologischen Becken

So = biologischer Sauerstoffbedarf des Zuflusses in 5 Tagen

Q = Fließgeschwindigkeit des Abwassers bedeuten.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis von Mikroorganismen zur Nährstoffmenge pro Höhe (H) des biologischen Beckens (M/N)/H im Bereich von 0,5 bis 16 liegt.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Abwasser ein hoch oder niedrig beladenes Ölraffinerieabwasser ist.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Abwasser ein Kohleverarbeitungsabwasser ist.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Abwasser ein städtisches Abwasser ist.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der abgeführte Ausfluß einen im wesentlichen neutralen pH-Wert besitzt.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausfluß einen biologischen Sauerstoffbedarf (BSB&sub5;) von max. 20 mg/l besitzt.

8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der abgeführte Ausfluß einen Gehalt an suspendierten Teilchen von max. 40 mg/l aufweist.

9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der abgeführte Ausfluß einen Nitratgehalt von max. 1 mg/l besitzt.

10. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der abgeführte Ausfluß einen Ammoniakgehalt von max. 1 mg/l besitzt.

11. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausfluß direkt nach der Entladung aus dem Becken ohne weitere zusätzliche Aufbereitung abgelagert wird.