DE2331192B2

DE2331192B2 - Verfahren zu biologischen Denitrifikation von Abwasser

Info

Publication number: DE2331192B2
Application number: DE2331192A
Authority: DE
Inventors: Jeris John Yonkers N.Y. Stratis (V.St.A.)
Original assignee: Ecolotrol Inc Bethpage Ny (vsta)
Current assignee: Ecolotrol Inc Bethpage Ny (vsta)
Priority date: 1972-06-19
Filing date: 1973-06-19
Publication date: 1978-08-24
Also published as: FR2189328B1; JPS5499348A; BE801127A; IT985492B; JPS5245138B2; IL42496A0; NL161115B; DE2331192A1; JPS4951765A; CH572870A5; FR2189328A1; DE2366033A1; GB1430410A; US3846289A; CA986239A; NL7308423A; IL42496A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur biologischen Denitrifikation von Abwasser mit den Merkmalen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Es sind schon bestimmte experimentelle Denitrifikationsprozesse unter Verwendung von Stromabwärtskolonnen oder -betten durchgeführt worden. Solche Stromabwärtsbetten oder -packbetten neigen dazu, blockiert zu werden, wenn die Feststoffe in dem Abwasser herausgefiltert werden, wozu noch kommt, daß die anhaftende Tlora bzw. Fauna auf den Substratsteinen oder dem Sand ein unkontrolliertes Wachstum besitzt Eine solche Blockierung bewirkt hohe Strömungsverluste. Diese Verluste müssen durch ein häufiges und unpraktisches Rückwaschen gemindert werden.

Aus »Journal of American Waterworks Association, 1969, S. 659 bis 662« ist ein biologisches Denitrifikations-ο verfahren der eingangs genannten Art bekannt, bei dem das Abwasser aufwärts durch eine Säule geleitet wird, die ein Bett mit einem biologischen Rasen aufweist Bei diesem bekannten Verfahren, wird auf Teilchen, die aus Sand, Aktivkohle u. dgl, bestehen können, ein sogenannter biologischer Rasen durch Abscheiden von Mikroorganismen gebildet Diese mit Mikroorganismen beschichteten Teilchen wirken als Filter, durch welches das Abwasser geschickt wird. Dieses Filtermaterial kann aus Kies einer Teilchengröße von etwa 2,5 cm bestehen. Die Verweilzeiten des Abwassers in einer solchen Anlage sind beträchtlich und liegen im Bereich von 0,5 bis 2 Stunden. Solche Verweilzeiten erfordern große und teuere Anlagen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu entwickeln, das es ermöglicht, den Stickstoffgehalt unter Anwendung von hohen Fließgeschwindigkeiten und niedrigen Verweilzeiten und unter Erzielung einer hohen Entfernungsleistung zu vermindern. Das Abwasser soll dabei signifikante Mengen von suspendierten Feststoffen enthalten können, ohne daß die Leistung des Prozesses wirksam vermindert wird.

Diese Aufgabe wird mit Hilfe des in dem vorstehenden Patentanspruchs 1 näher bezeichneten Verfahrens

r> gelöst.

Die hierin verwendete Bezeichnung »fluidisiertes Bett« soll sich auf den Aufwärtsstrom einer geeigneten Flüssigkeit durch ein Bett von festen Teilchen mit geeigneter Größe mit einer Geschwindigkeit beziehen, welche ausreichend hoch ist, um den Teilchen einen Auftrieb zu verleihen, um den Einfluß der Schwerkraft zu überwinden, und diesen eine Bewegung innerhalb eines Bettes zu verleihen, das zu einer größeren Tiefe expandiert ist, als wenn durch das Bett kein Strom

•n strömt.

Wenn der Stickstoff in der Form von Nitraten und/oder Nitriten aus dem Abwasser, das durch das Fließbett strömt, entfernt wird, dann wird das Bakterienwachstum gesteigert und die Größe nimmt,

■">() wenn keine Kontrolle erfolgt, zu und es besteht die Neigung, daß die auf dem Träger vorliegende Flora bzw. Fauna Aggregate bildet, wodurch die Oberfläche vermindert wird und die Leistung der Säule verkleinert wird. Ferner neigen die Teilchen dazu, hinsichtlich ihres

« spezifischen Gewichts vermindert zu werden, wenn sie expandieren, und sie neigen dazu, von dem Bett weggetragen zu werden. Es ist ein Merkmal des Verfahrens der vorliegenden Erfindung, daß bei periodischen Intervallen ein überschüssiges Bakterienwachstum von den Teilchen entfernt wird, wodurch ein genügendes Wachstum für die Denitrifikation zurückbleibt.

Die Anwendung eines Fließbettes zur Denitrifikation gestattet auch, daß darin ein Abwasser behandelt wird, welches erhebliche Mengen von suspendierten Stoffen enthält. Solche suspendierten Stoffe gehen im allgemeinen leicht durch das Fließbett hindurch. Gepackte Betten sind durch ein überschüssiges Wachstum und

durch eine Retention von teilchenförmigen Stoffen, die in dem Abwasser enthalten sind, einem Verstopfen unterworfen. Durch das erfindungsgemäße Verfahren ist es somit möglich, eine wirksame Denitrifikation von Abwasser mit unerwartet hohen Fließgeschwindigkeiten und niedrigen Verweilzeiten durchzuführen.

Das erfindungsgemäße Verfahren iit auf die Behandlung von allen Flüssigkeiten, die oxidierten Stickstoff haben und die gegenüber den denitrifizierenden Bakterien nicht toxisch sind, anwendbar und ist auch ohne weiteres dazu geeignet, die Leistung sekundäre Behandlun^ssysteme zu steigern.

Das Fließbett, durch das das einströmende Abwasser fließt, wird in einer aufrechten zylindrischen Kolonne gehalten. Das Abwasser tritt unten in die Kolonne durch einen Verteiler ein. Eine zylindrische Verteilerplatte mit einer Reihe von im Abstand angeordneten Löchern kann dazu verwendet werden, um den Fluß von Wasser durch die Kolonne zu regulieren und auszugleichen, obgleich eine breite Vielzahl herkömmlicher Verteilungseinrichtungen und -systeme gleichfalls verwendbar ist

Zur Durchführung des Verfahrens wird ein Fließbett bzw. Wirbelschichtbett, das aus einer denitrifizierenden Flora bzw. Fauna gebildet wird, die an einen festen teilchenförmigen Träger oder ein Substrat angefügt ist, erzeugt Beispiele für geeignete Trägermaterialien sind natürliche oder künstliche Materialien, wie Kohle, vulkanische Schlacken, Glas- oder Kunststoffperlen, Sand, Aluminiumoxid und, was am meisten bevorzugt wird, Aktivkohleteilchen. Die Größe der Teilchen ist eine Funktion sowohl ihres spezifischen Gewichtes als auch der Oberfläche. Die Trägerteilchen haben einen Durchmesser zwischen etwa 0,2 und 3 mm. Insbesondere wird es bevorzugt, poröse Teilchen mit einem Durchmesser von zwischen 0,6 und 1,5 mm zu verwenden (wobei kugelförmige Teilchen angenommen werden). Die Teilchen haben, was am meisten bevorzugt wird, eine gleichförmige Größe. Während die obigen Trägermaterialien für das Bett Beispiele von bevorzugten Trägermaterialien sind, können auch weitere, gegenüber Bakterien nicht toxische Materialien entweder natürlicher oder synthetischer Herkunft verwendet werden.

Für eine optimale Denitrifikation hat jedes Betteilchen eine dünne Schicht von Bakterien. Im allgemeinen werden die Betteilchen zuerst durch Samenbakterien, wie Pseudomonas, kultiviert. Das Säen wird von außen oder vorzugsweise im Innern des Systems unter Anwendung herkömmlicher Maßnahmen durchgeführt. Es können übliche Denitrifikatoren vorhanden sein, wie Pseudomonas, Bacillus und/oder Micrococcus. Das spezifische Gewicht von solchen gesäten Teilchen darf nicht weniger als etwa 1,1 betragen und ist vorzugsweise größer als etwa 1,20, damit gewährleistet wird, daß diese Teilchen während des Betriebs nicht aus dem System herausgetragen werden.

Erforderlichenfalls wird eine Kohlenstoffquelle in die Beschickungslösung eindosiert. Wenn die einströmende Beschickung genügende Mengen von biologisch verfügbarem organischem Kohlenstoff enthält, braucht keine: äußere Kohlenstoffquelle verwendet zu werden. Die nitrifizierte Beschickung wird sodann in die Kolonne mit einer Geschwindigkeit eingepumpt, die ausreicht, daß die besäten Teilchen im Wirbelschichtzustand getragen werden.

Der Druck der Beschickung am Punkt der Wirbelschichtbildung variiert in Abhängigkeit von vielen Faktoren mit Einschluß der Menge der Betteilchen und ihres spezifischen Gewichts. Es wurde gefunden, daß verbesserte Ergebnisse erhalten werden, wenn die Fließgeschwindigkeit 22,7 bis 151 l/min je 0,09 m² des natürlichen oder künstlichen Betts beträgt Besonders stark verbesserte Ergebnisse werden dann erhalten, wenn die Fließgeschwindigkeit etwa 303 bis 94,6 l/min je 0,09 m² des Betts beträgt In Abhängigkeit von der gewählten Fließgeschwindigkeit kann die tatsächliche

ι ο Verweilzeit innerhalb einer speziellen Kolonne nur 3 bis 5 Minuten sein.

Wenn in einem gegebenen Bett die Fließgeschwindigkeit erhöht wird, um das Volumen des behandelten Abwassers zu erhöhen, dann erhöht ein spezielles Bett aus den mit Mikroorganismen versehenen Teilchen seine Höhe in dem Maß, wie sich die Teilchen voneinander abtrennen. Um diese Neigung des Bettes zur Steigerung der Höhe bei höheren Fließgeschwindigkeiten zu kompensieren, kann es zweckmäßig sein,

2ü schwerere zusätzliche Betteilchen zu verwenden oder ein frisches Bett einzusetzen, das Teilchen mit höherem spezifischem Gewicht aufweist. Bei Verwendung eines identischen Fließbettes wurden Versuche durchgeführt, welche gezeigt haben, daß bei einer Steigerung der Fließgeschwindigkeit von etwa 45,4 l/min je 0,09 m² des Bettes auf etwa 90,8 l/min je 0,09 m² des Bettes die prozentuale Expansion des Bettes sich mehr als verdoppelte. Gewünschtenfalls kann dieser Effekt wieder ausgeglichen werden, indem Betteilchen mit

ίο höherem spezifischem Gewicht verwendet werden, wenn mit höheren Fließgeschwindigkeiten gearbeitet wird, z. B. aus Sand, Granat u. dgl.

Im allgemeinen wird der pH-Wert des Systems, wenn es erforderlich ist, so eingestellt, daß er in den Bereich

J5 von etwa 5,5 bis 9,5 fällt. Bessere Ergebnisse werden bei pH-Werten von etwa 6,5 bis 8,5 erhalten, was bevorzugt wird. Die Temperatur der Fließbettur Hebung sollte ausreichend hoch sein, um eine bakterielle Aktivität zu gestatten. Gewöhnlich wird die Bettemperatur bei etwa

-to 5 bis 45° C gehalten. Naturgemäß variiert die Temperatur entsprechend dem einströmenden Abwasser, so daß demgemäß Uingebungsbetriebstemperaturen in der Gegend von 10 bis 25° C zufriedenstellend sind.
In der eintretenden Beschickung müssen ausreichende Kohlenstoffgehalte vorhanden sein, um stöchiometrische Kohlenstoffmengen zu ergeben, damit der oxidierte Stickstoff zu Stickstoff reduziert werden kann. Naturgemäß ist, wenn die eintretende Beschickung bereits stöchiornetrische Mengen von organischem Kohlenstoff enthält (wie es nachstehend beschrieben wird), eine solche Einstellung nicht notwendig. Im allgemeinen kann jede billige und ohne weiteres verfügbare Kohlenstoffquelle verwendet werden. Beispiele für bevorzugte Kohlenstoffqueller, sind Stärke,

V) Glucose und, was am meisten bevorzugt wird, Methanol. Die Kohlenstoffquelle wird zu der einströmenden Beschickung vor der Denitrifizierung zugesetzt. Wenn die Kohlenstoffquelle Methanol ist, dann läuft wahrscheinlich die folgende Denitrifikationsreaktion ab:

^W) NO₃"+VeCH₃O¹H

- 1/2 N₂ + VeCO₂ + VeH₂O + OH"

Es muß genügend Kohlenstoff vorhanden sein, daß diesem stöchiometrischen Minimum genügt wird, das an b5 Hand der Mengen von Nitratstickstoff oder dem Äquivalent in der Beschickung plus der Menge des Kohlenstoffes, der für das Wachstum der neuen Mikroorganismen notwendig ist, und desjenigen, der zur

biologischen Reduktion des in dem einströmenden Wasser vorhandenen gelösten Sauerstoffs benötigt wird, errechnet wird. Im allgemeinen werden 2,5 bis 3 mg Methanol je mg entferntem Nitratstickstoff benötigt.

Wenn die Denitrifikationsreaktion in dem expandierten Bett fortschreitet, dann neigen die Bakterien auf der Oberfläche der Trägerteilchen zum Wachstum. Nach einer bestimmten Zeit neigen daher, wenn keine Kontrolle erfolgt, die Betteilchen dazu, dicke Schichten zu bilden und sich bis zu einem solchen Ausmaß auszudehnen, daß sie Agglomerate und/oder gelatineartige Massen bilden. Wenn man dies zuläßt, dann wird die für die Denitrifikation verfügbare Oberfläche erheblich vermindert und dementsprechend wird auch die Leistung des Prozesses verringert. Ferner neigen die Agglomerate dazu, aus dem expandierten Bett herausgetragen zu werden, wenn ihr spezifisches Gewicht abnimmt. Sie neigen auch dazu, Gasblasen einzufangen oder sich daran anzuheften, beispielsweise auf dem durch die Denitrifikationsreaktion freigesetzten Stickstoffgas. Die Gasblasen vermindern das spezifische Gewicht der Agglomerate und neigen dazu, diese von dem Bett in Richtung auf die Oberseite der Kolonne wegzutragen, wo sie sich als unerwünschte Flocken ansammeln oder das System verlassen.

Um diese Probleme zu überwinden, wird ein überschüssiges bakterielles Wachstum mechanisch von den Teilchen entfernt.

Ein ausreichendes Wachstum in der Form einer dünnen Bakterienschicht muß aber auf den Teilchen zurückbleiben, damit die Leistung des Prozesses beibehalten wird. Die Entfernung des gesamten Wachstums, das für expandierte Aufwärtsstrombett-Prozesse vorgeschlagen wird, welche zur Behandlung von Abwasser, um Kohlenstoff zu entfernen, verwendet werden, zerstört die Leistung des Verfahrens der Erfindung. Zur Entfernung des Wachstums können vorgewählte Mengen von Betteilchen durch eine ventilkontrollierte Auslaßöffnung entfernt werden und mechanisch durchbewegt und abgeschliffen werden, um überschüssige Bakterien zu entfernen. Diese Operation kann in einem getrennten Abriebgefäß durchgeführt werden, wobei ein Mischer verwendet werden kann, der einem drehenden Messer in einem Waring-Mischer ähnelt. Die abgeschliffenen Teilchen werden sodann zu dem Boden des Fließbettes zurückgegeben. Alternativ können auch die Teilchen in dem Schleifgefäß der Einwirkung von Druckluft oder von Wasserstrahlen ausgesetzt werden, um überschüssige Mikroorganismen zu entfernen.

Andere geeignete Durchbewegungsmechanismen und Vorrichtungen werden für den Fachmann ohne weiteres ersichtlich. Nach der Behandlung werden die abgeschliffenen Teilchen in das expandierte Bett an seiner Grundlage durch eine geeignete Einlaßöffnung eindosiert. Die Entnahme von gemessenen Mengen von Betteilchen, ihre Reinigung und ihre Zurückführung in den Prozeß können ohne eine signifikante Störung der Kontinuität des Prozesses durchgeführt werden.

Bei einer zweiten und mehr bevorzugten Ausführungsform werden die Teilchen in situ behandelt, um überschüssige Bakterien von ihren äußeren Oberflächen zu entfernen. Diese Behandlung kann auch dazu dienen, im Bett gebildete Stickstoffblasen abzutrennen und auf diese Weise einen Verlust der Teilchen von dem Bett zu vermindern. Vorzugsweise wird komprimierte Luft durch das Bett geleitet, obgleich hierzu auch eine Vielzahl von mechanischen Mischvorrichtungen entweder allein oder in Kombination im Inneren der Kolonne verwendet werden kann. So können beispielsweise im Inneren der Kolonne mechanische Mischer, Abblendplatten und andere abschleifende Oberflächen sowie Wasserstrahlen, die nach oben und nach der Seite gegen die Kolonnenwände gerichtet sind, um Strudel und dergleichen zu erzeugen, sowie andere herkömmliche Mischeinrichtungen verwendet werden.

ίο Es hat sich gezeigt, daß genügend Wachstum entfernt wird, wenn die Höhe des expandierten Bettes nach der Behandlung auf eine Größenordnung von etwa 10 bis 20% seiner ursprünglichen expandierten Länge bei der gleichen Fließgeschwindigkeit vermindert wird. Bei stark erhöhten und verminderten Fließgeschwindigkeiten kann die Höhe etwas oberhalb oder unterhalb dieses Bereiches liegen. Zur Entfernung von überschüssigem Wachstum in situ unter Anwendung der Luftreinigungsmethode kann z. B. die Fließgeschwindigkeit in die Kolonne auf etwa ein Viertel des normalen Flusses reduziert werden. Das Bett setzt sich zu einer neuen geringeren Höhe ab. Während und unmittelbar nach dem Abrieb bzw. dem Abschleifen werden die entfernten Wachstumsteilchen aus dem Reaktor hinausgetragen und von dem System abgegeben. Danach kann die Fließgeschwindigkeit wieder auf ihre normale Größe erhöht werden.

Je nach der Natur des in dem Fließbett behandelten Abwassers kann es erforderlich sein, für eine leistungs-

jo fähige Denitrifikation mehr als eine in Reihe geschaltete Kolonne zu verwenden. Für die meisten Zwecke reicht jedoch eine einzige Kolonne aus. Es hat sich als zweckmäßig erwiesen, den Abstrom von der ersten Kolonne als Beschickungsstrom für die zweite Kolonne zu verwenden, wenn die Konzentration der Nitrite in dem Abstrom zu groß ist. In der zweiten Kolonne werden solche Nitrite weiter zu Stickstoffgas reduziert. Während des Anfahrens hat es sich als zweckmäßig erwiesen, mindestens einen Teil des behandelten Abstroms in die Kolonne zurückzuführen, um ein anfängliches Wachstum der Bakterien auf den Bettträgerteilchen in situ zu fördern.

In der Zeichnung wird eine etwas bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens gezeigt. Abwasser A wird in dem unteren Teil einer zylindrischen Kolonne B durch einen Druckverteiler C am Boden der Kolonne eingeführt. Betteilchen, die mit Mikroorganismen besät sind, werden durch den Durchtritt des Abwassers durch die Kolonne aufgewir-

V) belt und sie bilden das Denitrifikationsfließbett D. Das denitrifizierte Abwasser E wird aus der Kolonne nach dem Durchlauf durch das denitrifizierende Bett ausgetragen. Ausgewählte Teile des Abstroms werden — wie erforderlich — in die eintretende Abwasserbe-Schickung P zurückgeführt, um das Wachstum der Mikroorganismen auf den Teilchen zu fördern. In die Abwasserzulauf menge wird eine Kohlenstoffquelle G in genügenden Mengen eindosiert, so daß der biologischer] Reaktion für die Reduktion von Stickstoff als Nitrate ir dem Abwasser Genüge getan wird.

Die Eindosierung von genügenden Mengen einei Kohlenstoffquelle kann automatisch durchgeführt wer den, indem ein herkömmlicher Stickstoffanalysatoi vorgesehen ist, der so angepaßt ist, daß er periodisch

bs Proben von dem eintretenden Abwasser abnimmt unc den Gehalt an oxidiertem Stickstoff bestimmt. Ei können Vorkehrungen getroffen werden, um ein« Kohlenstoffquelle in Beantwortung des Abgabesignal:

des Stickstoffanalysators zusammen mit einer Dosierungskontrolle, bezogen auf den einkommenden Strom, einzudosieren.

Während der Denitrifikation wird das Bakterienwachstum auf den Teilchen von der Bettexpansion durch eine herkömmliche optische Vorrichtung oder einen anderen Typ eines Feststoffühlers H überwacht, der die Kontrolle des überschüssigen Wachstums unterstützt. Wenn die Bettexpansion eine bestimmte Höh» erreicht, wodurch das durch die Kolonne tretende Licht auf ein angegebenes Minimum verringert wird, dann werden die Betteilchen durch Abschleifen einer Regenerierung unterworfen, um überschüssiges Wachstum zu entfernen.

Die Erfindung wird in den Beispielen erläutert.

Beispiel 1

Zur Demonstration der Verwendbarkeit eines Fließbettes für die Denitrifikation von Abwasser, das erhebliciie Mengen von Nitraten enthält, bei erhöhten Fließgeschwindigkeiten wurde ein Paar von biologischen Reaktoren hergestellt. Die biologischen Reaktoren bestanden aus Kolonnen aus Acrylglas. Jeder Reaktor hat eine Höhe von 3,66 m und einen Innendurchmesser von 7,6 cm. Der Strom trat in eine Bodenverteilerplatte aus Plexiglas ein, die Löcher mit einem Durchmesser von 2,54 cm enthielt. Am Anfang

Tabelle

enthielten die Kolonnen 2,74 m Aktivkohle mit den Abmessungen 1,68 mm χ 0,42 mm. Die Aktivkohle war mit Bakterien von üblichen Abwässern besät worden.

Es wurde eine synthetisch hergestellte Beschickung verwendet. Die Beschickung enthielt Leitungswasser. In die Beschickung wurde kontinuierlich Natriumsulfit eingeleitet und der Gehalt an gelöstem Sauerstoff der Beschickung wurde nahe an Null gehalten, damit die Integrität des anaerobischen Prozesses gewährleistet wurde. Als Stickstoffquellen wurden variierende Mengen von Natriumnitrat und Ammoniumchlorid zugegeben.

Ein Reaktor war 6 Monate lang in Betrieb und er hielt ein ausgezeichnetes biologisches Wachstum aufrecht. Es wurde eine Stickstoffentfernung von mehr als 90% mit eintretenden Nitrat-Stickstoff-Konzentrationen von etwa 17 bis 39 mg/1 erzielt. Während der unten angegebenen Testversuche wurde die Fließgeschwindigkeit des eintretenden Stromes zu 30,7 l/min je 0,09 m² des Bettes gemessen. Die Temperatur des Bettes betrug 26°C.

Die Ergebnisse von drei Testversuchen sind untenstehend in Tabellenform zusammengestellt. Die Versuche wurden in drei Tagesintervallen durchgeführt. In der Tabelle ist die Konzentration von Stickstoff in mg/1 angegeben. Sowohl die Beschickung als auch der Abstrom wurden auf die Konzentration von Nitrat und Nitriten untersucht.

Versuch

Nitrat

Beschickung Abstrom

Nilrit

Beschickung Abstrom

Gesamtstickstoff Beschickung Abstrom

0/0 N entfernt

1	31,6	0,3	0,2	1,9	31,8	2,2	93
2	26,6	0,2	0,3	1,2	26,9	1,4	95
3	17,8	0,0	0,3	1,0	18,1	1,0	94

Die hohe Geschwindigkeit der Stickstoffentfernung bei der erheblichen Fließgeschwindigkeit von 30,7 l/min zeigt die Leistung der Fließbettdenitrifikation. Bei den K.olonnenversuchen wurden 2,74 m Aktivkohle verwendet. Während des Versuches wurde das biologische V/achstum ohne eine Behandlung sich ausdehnen gelassen. Zu Ausgleichszwecken wurde eine große Menge von Aktivkohle aus dem Reaktor entfernt

Nach einer solchen Entfernung war die Höhe der Kolonne bei einer Strömungsgeschwindigkeit von Null 1,95 m. Beim Betrieb expandierte die Kolonne beim Betriebsdurchfluß auf eine Höhe von 3,29 rn.

Beispiel 2

Um die Leistung des Verfahrens bei erhöhten Fließgeschwindigkeiten zu bestimmen, wurde die Denitrifikationskolonne des Beispiels 1 bei einer Ftießgeschwindigkeit von etwa 45,4 l/min je 0,09 m² des Bettes über einen Zeitraum von 5 Tagen in Betrieb genommen. Die Temperatur der Kolonne betrug 24,O⁰C. Die Kolonne hatte sich von ihrem gepackten Zustand um etwa 78% expandiert Die mittlere Verweilaieit des Abwassers in der Kolonne betrug etwa 6,4 Minuten. Versuche zeigten, daß die Menge des aus dem Abwasser entfernten Stickstoffs 30 mg/1 betrug.

Beispiel 3

Um (iberschiissiges Wachstum zu entfernen und die Expansion des Bettes zu vermindern, wurde wie folgt vorgegangen. Die Denitrifikation erfolgte nach der Arbeitsweise des Beispiels 1 in der dort beschriebenen Kolonne. Nach etwa einwöchigem Betrieb wurde die Fließgeschwindigkeit von 30,3 l/min je 0,09 m² auf etwa 15,1 l/min je 0,09 m² vermindert Das Bett setzte sich zu einer neuen verminderten Höhe ab. Zu diesem Zeitpunkt wurde komprimierte Luft in den Reaktor über eine Kontaktzeit von 1 Minute eingeführt. Die komprimierte Luft bewegte die Betteilchen genügend, so daß überschüssiges Wachstum entfernt wurde. Das überschüssige Wachstum wurde aus der Kolonne hinausgetragen und aus dem System abgegeben. Es wurde genügend Wachstum entfernt, so daß die Höhe des expandierten Bettes um etwa 15% seiner ursprünglichen expandierten Länge vermindert wurde.

Abwasser wurde durch das gewaschene Bett mit einer Geschwindigkeit von 303 '/min je 0,09 m² des Bettes geleitet Die Denitrifikationsleistung war zufriedenstellend. Eine tägliche lOsekündige Luftrückwaschung ergab weiter verbesserte Ergebnisse.

Es können verschiedene Modifizierungen des erfindungsgemäßen Verfahrens angewendet werden. Für anaerobische biologische Systeme können sauerstofffreie Gase verwendet werden, um einen zusätzlichen Fluß zu ergeben, der erforderlich ist, um die Expansion oder Aufwirbelung zu steigern. Gewünschtenfalls können Hilfsmischeinrichtungen oder Pulsierungseinrichtungen verwendet werden, um die notwendige Teilchenbewegung aufrechtzuerhalten und die Gasbla-

sen von dem Träger in dem Bett oder in dem freien Volumen abzutrennen.

Um die Neigung der Betteilchen zur Agglomerierung zu vermindern und eine gesteigerte Vermischung in dem Bett zu ergeben, kann die Denitrifikationskolonne oder der Reaktor in eine Anzahl von vertikalen Abteilen mit kleiner Querschnittsgestalt aufgeteilt werden. Bei erhöhten Fließgeschwindigkeiten von mindestens etwa

10

56,8 l/min je 0,09 m² wird das Abwasser durch die Wände in der Kolonne aufgebrochen. Dies ergibt eine Zirkulation und eine Vermischung von Betteilchen. Die Teilchen neigen dazu, an der Wand abzusteigen und in der Mitte der vertikalen Rohre aufzusteigen. Gewünschtenfalls kann eine weitere Aufteilung des Reaktors durchgeführt werden, indem gekräuselte und/oder ebene Kunststoffplatten verwendet werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur biologischen Denitrifikation von Abwasser, bei dem das zu reinigende Abwasser in zumindest einem senkrechten, säulenartigen Behälter von unten nach oben durch ein Bett, das aus festen Teilchen mit einem spezifischen Gewicht von mindestens etwa 1,1, an denen ein Bewuchs aus denitrifizierenden Bakterien haftet, gebildet ist, hindurchgeführt wird, bei dem des weiteren dafür gesorgt wird, daß eine genügende Menge an Kohlenstoff aus einer Kohlenstoffquelle in dem Abwasser zur Verfügung steht, damit die nitrifizierten Abwässer durch die denitrifizierenden Bakterien in Stickstoff umgewandelt werden können, bei dem in dem Bett eine für die Aktivität der denitrifizierenden Bakterien günstige Temperatur aufrechterhalten und überschüssiges bakterielles Wachstum von den festen Teilchen zu bestimmten Zeiten entfernt wird, dadurch gekennzeichnet, daß man in dem säulenartigen Behälter aus dem Abwasser und den festen, mit Bakterienbewuchs versehenen, eine Größe von etwa 0,2 bis 3 mm aufweisenden Teilchen ein fluidisiertes Bett erzeugt, indem man das Abwasser mit einer Fließgeschwindigkeit zwischen 22,7 und 151 l/min je 0,09 m² des Bettes durch das Bett hindurchleitet und die Teilchen dadurch im ständigen Schwebezustand gehalten sind und eine ständige Bewegung innerhalb des Bettes erfahren, und daß die Entfernung des überschüssigen bakteriellen Wachstums derart kontrolliert erfolgt, daß ein für die Wahrung der Leistung des Reinigungsprozesses ausreichendes Wachstum in der Form einer dünnen Bakterienschicht auf den Teilchen zurückbleibt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als feste Teilchen solche mit einer im wesentlichen gleichförmigen Größe und einem Durchmesser zwischen etwfi 0,6 und 1,0 mm verwendet.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Entfernung des überschüssigen bakteriellen Wachstums von den festen Teilchen erfolgt, indem man die Teilchen abschleift bzw. abreibt bis zu einer Verminderung der Höhe des Fließbettes um 10 bis 20%.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß man das überschüssige Wachstum entfernt, indem man die Fließgeschwindigkeit des flüssigen Abwassers in das Bett genügend vermindert, daß die Betthöhe um mindestens etwa ein Viertel vermindert wird, und daß man sodann komprimierte Luft in das Bett einleitet, um die Betteilchen durchzubewegen und überschüssiges Wachstum abzuschleifen bzw. abzureiben.