DE2739090A1 - Reinigungsverfahren zum entfernen von biologisch abbaubaren suspendierten und geloesten organischen bestandteilen und stickstoffhaltigen verbindungen und phosphaten aus verunreinigtem wasser - Google Patents

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FERDINAND BESIK, MISSISSAUGA, ONTARIO/CANADA

Reinigungsverfahren zum Entfernen von biologisch abbaubaren suspendierten und gelösten organischen Bestandteilen und stickstoffhaltigen Verbindungen und Phosphaten aus verunreinigtem Wasser

Die Erfindung betrifft ein Reinigungsverfahren zur Entfernung von Verunreinigungen aus Abwasser. Das Verfahren schliesst die Verwendung von feinverteiltem Mineral oder Mineralien unter Bildung von Aktivschlamm zur Erhöhung der Konzentration und zum Steigern der Verteilung des aktiven Mikroorganismus in dem Reaktionssystem und zum Erleichtern und Vergrössern der Ausbeute an gleichzeitig auftretenden biologischen und chemischen Reaktionen, ein.

Es ist wichtig, Verunreinigungen aus Roh- und/oder Abwasser vor

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dem Ablassen solcher Wasser zu entfernen, weil Verunreinigungen, wie man sie in Abwasser, verschiedenen Industrieabwässern und Kanälen und dergleichen findet, einen zerstörenden Effekt auf die Umwelt haben. Bei den bestehenden Verfahren zur Entfernung solcher Verunreinigungen aus Abwässern werden die biologisch abbaubaren Verunreinigungen mittels aktiver Mikroorganismen abgebaut und andere Verunreinigungen durch physikalische und/oder chemische Ausfällungsverfahren. Bei solchen Verfahren werden im allgemeinen verschiedene schwierige Verfahrensstufen bei getrennten Stufen des Behandlungssystems durchgeführt und hierzu sind verhältnismässig kostspielige Ausrüstungen erforderlich und es werden erhebliche Landflächen benötigt. Diese Art der Behandlung lässt sich deshalb nicht gut für die Behandlung von kleineren Volumina an Rohoder Abwasser durchführen, wenn nur begrenzter Raum zur Verfügung steht.

Es ist deshalb eine Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Entfernen von Verunreinigungen aus Abwässern zur Verfügung zu stellen, bei dem nur ein Minimum an Verfahrensstufen erforderlich ist.

Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, ein Abwasserbehandlungsverfahren aufzuzeigen, bei dem verschiedene organische suspendierte Feststoffe, Stickstoff enthaltende Verbindungen und Phosphor enthaltende Verbindungen aus dem Abwasser durch ein Zusammenwirken von biologischen und chemischen Reaktionen entfernt werden.

Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Reinigen von verunreinigtem Wasser aufzuzeigen, welches unbeaufsichtigt arbeitet und für die Verwendung in grossen städtischen

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Abwasserbehandlungssystemen, Abwasserbehandlungssystemen für Häuser, Abwasserbehandlungssysteme für kleine Wohnungen und für Boote, Schilfe, Fahrzeuge und dergleichen, Einkaufszentren, Flughäfen, Erholungsräume, wie Zeltlager, Abwasserbehandlungssysteme in Nahrungsmittelverarbeitungsfabriken, Fischverarbeitungsbetrieben, Holz- und Papierfabriken, Koksverarbeitungen bei Stahlwerken, in der FarbstoffIndustrie und bei jedem anderen Industriezweig, bei dem biologisch abbaubare Verunreinigungen und nicht biologisch abbaubare Verunreinigungen anfallen, zu deren Entfernung geeignet ist.

Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, ein Reinigungsverfahren für Abwasser zur Verfügung zu stellen, bei dem im Vergleich zu bekannten Systemen das Abwasser wirksamer verarbeitet werden kann, so dass dadurch die physikalische Grosse des Behandlungssystems vermindert wird.

Noch ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, ein Abwasserreinigungsverfahren zur Verfügung zu stellen, bei dem das Abwasser wirksam mit einem hochkonzentrierten Aktivschlamm in Berührung gebracht wird, welcher die gemischte aktive mikrobiologische Population zum Abbau der Verunreinigungen enthält.

Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es auch, eine Vorrichtung zur Behandlung von Abwasser zu zeigen, die in einfacher Weise verkleinert werden kann und an örtlichkeiten begrenzten Ausmasses eingesetzt werden kann, wie in 1-Facnilienwohnungen, Booten, Wohnwagen und dergleichen.

Die Ziele, Vorteile und Merkmale der Erfindung werden erreicht, indem man verunreinigtes Wasser mit einem aktiven

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Medium in Berührung bringt, welches unter anderem aktive Mikroorganismen in Aktivschlamm und ein oder mehrere gepulverte oder feinverteilte Mineralien enthält. Die Gegenwart die Minerals im Aktivschlamm erhöht die Konzentration und die Verteilung des aktiven Mikroorganismus im Reaktionssystem und dient dem wirksamen mikrobiologischen Abbau von biologisch abbaubaren Verunreinigungen und dem Ausfällen von Ionen, die in dem verarbeiteten Abwasser vorliegen. Das ausgewählte pulverförmige Mineral oder Mineralien sollen im wesentlichen in dem Abwasser unlöslich sein und gegenüber dem aktiven Mikroorganismus ungiftig sein.

Obwohl das verwendete pulverförmige Mineral oder die Mineralien eine begrenzte Löslichkeit haben oder im wesentlichen unlöslich in dem zu verarbeitenden Wasser sind, dissoziieren sie jedoch zu einem gewissen Grad und geben Metallionen ab. Das abgegebene Metallion dient zur pH-Kontrolle in dem verarbeiteten Abwasser und auch dazu, sich in dem Abwasser mit anderen Ionen, wie Phosphaten, zu kombinieren, unter Ausbildung von unslöslichen Niederschlägen und dadurch wird die Entfernung von Phosphaten aus dem Abwasser erleichtert. Aufgrund der im wesentlichen Unlöslichkeit der beim Verfahren verwendeten Mineralien wird deren Ersatz auf einem Minimum gehalten.

Um die Klarheit des abfliessenden Wassers zu erhöhen, kann man pulverisierte oder granulierte Aktivkohle dem Aktivmedium zugeben. Darüber hinaus können zahlreiche Behandlungsmittel, wie Alaun und Ausflockungsmittel hinzugegeben werden, um die Qualität des abfliessenden Wassers entsprechend dem Standard der Abwasserreinigungsverfahren zu verbessern.

Die Verwendung eines oder mehrerer gepulverter Mineralien

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in einem Abwassersystem erhöht insbesondere in Fliessbettreaktionssystemen die Wirksamkeit. Die Mineralien kombinieren mit oder sammeln an ihren Oberflächen den aktiven Mikroorganismus, so dass die suspendierten Mineralteilchen in dem Fliessbett die Verteilung des Mikroorganismus in dem Abwasser beim Durchfliessen des Fliessbettes erhöhen. Aufgrund ihrer relativ hohen Dichte dienen die Mineralien dazu, eine hohe Konzentration an einer gemischten mikrobiologischen Population in dem Fliessbett aufrecht zu halten und ermöglichenauch die Behandlung mit höheren Fliessgeschwindigkeiten des Abwassers als bei den Verfahren des Standes der Technik.

Die Konzentration an pulverisierten Mineralien in einem Fliessbett kann erheblich schwanken, je nach der Dichte des ausgewählten Minerals und der Fliessgeschwindigkeit des Abwassers durch das Fliessbett. Die Konzentration des Minerals soll ausreichen, um die Dichte des Aktivschlamms zu erhöhen, in dem das Mineral sich mit diesem kombiniert, so dass eine effektive Erhöhung der Konzentration an aktiven Mikroorganismen im Fliessbett vorliegt. Das Mineral ist im allgemeinen feinteilig und hat eine Teilchengrösse von 0,297 mm oder weniger.

Es können verschiedene Arten an Abwasserbehandlungsvorrichtungen verwendet werden. Beispielsweise kann man in Standard-Aktivschlamm-Abwasserbehandlungssystemen pulverisierte Mineralien dem zu verarbeitenden Abwasser zugeben, um die Vorteile der Erfindung zu erzielen. Die üblichen Abwasserbehandlungsvorrichtungen bestehen aus miteinander verbundenen Kammern, die im wesentlichen aus einer Belüftungskammer, einer Schlammabtrennkammer und einer Klärkammer bestehen.

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Nach einem Aspekt des erfindungsgemässen Verfahrens wird ein Fliessbett in einer Abwasserbehandlungsvorrichtung erzeugt, um die vorgenannten Merkmale der Erfindung zu erzielen. Ein solches Fliessbett kann in verschiedenen Stadien der Verarbeitungsvorrichtung erzeugt werden, z.B. in der Schlammabsetzkammer oder in einer Klärkammer.

Um die verschiedenen biologischen Verfahren, die beim mikrobiologischen Abbau der Verunreinigungen auftreten, zu beschleunigen, sollen verschiedene Konzentrationen an gelöstem Sauerstoff in dem Behandlungssystem aufrecht erhalten werden, um die Bio-Oxidation der suspendierten organischen Stoffe, die Nitrifizierung von Ammoniumverbindungen und die respiratorische Denitrifizierung von Nitriten und Nitraten zu gewährleisten. Das Mischen in dem Fliessbett beschleunigt weiterhin die Ausfällung von Phosphor enthaltenden Verbindungen durch dissoziieren der Metallionen aus den Mineralien, beschleunigt das Ausflocken und koagulieren der suspendierten Feststoffe und hält den pH der Flüssigkeit in einem günstigen Bereich für die Bildung von Phosphationen und dergleichen.

Die erfindungsgemässe Vorrichtung zur Behandlung von Abwasser kann klein genug ausgebildet sein, um in einem Einfamilienhaushalt installiert zu werden, oder so gross sein, dass man das Abwasser von Städten, Industrien und anderen grossen Konzernen handhaben kann. Die Vorrichtung kann eine Einfassung einschliessen, in welcher eine schräge Platte angebracht ist, um eine Belüftungskammer von einer Schlammtrennkammer abzutrennen. Die schräge Platte unterteilt die Kammer in zwei dreieckige Abschnitte, wobei der engste Teil der Belüftungskammer unterhalb des engsten Teils der Schlammabsetzkammer

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ist. Nach einem Aspekt der Erfindung kann das untere Ende der schrägen Prallplatte so angebracht sein, dass es eine Verengung für den Fluss des Abwassers aus der Belüftungskammer in die Schlammabsetzkammer bildet, so dass die Fliessgeschwindigkeit des Wassers beim Eintreten in die Schlammabsetzkammer erhöht wird. Der erhöhte Aufwärtsfluss des Abwassers bildet ein Fliessbett aus aktivem Medium in der Schlammtrennkammer. Infolgedessen soll die Höhe der Schlammtrennkammer ausreichend sein, um den Aufwärtsfluss des Wassers darin zu dämpfen, so dass eine ruhige Zone in dem oberen Teil der Schlammtrennkammer entwickelt wird, damit sich ein grösserer Teil des Aktivschlamms von dem verarbeiteten verunreinigten Wasser abtrennen kann.

Die Hydraulik der Klärkammer kann so ausgeführt sein, dass eine Fliessbettzone darin vorliegt, um die Vorteile und Merkmale der Erfindung zu erzielen. Dies kann erreicht werden durch zahlreiche Anordnungen von nach unten fliessenden und nach oben fliessenden Kanälen. Prallwände trennen die nach unten fliessenden von den nach oben fliessenden Kanälen und dadurch bildet sich ein Fliessbett in den Teilen der nach oben fliessenden Kanäle. Prallbleche können auch verwendet werden, um die nach unten fliessenden Kanäle von der Schlammabsetzkammer zu trennen, wobei die Höhe der Prallbleche, welche die Schlammabsetzkammern von den nach oben fliessenden Kanälen abtrennt, so bemessen wird, dass ein ausreichendes Volumen für die Ausbildung des Fliessbettes aus aktivem Medium bei einer jeweiligen Fliessgeschwindigkeit des hindurchströmenden Wassers gewährleistet ist.

Die erwähnten und weitere Merkmale, Vorteile und Eigenheiten der Erfindung werden aus der nachfolgenden detaillierten

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Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen, wie sie aus den Zeichnungen ersichtlich sind, besser verständlich.

Fig. 1 ist eine schematische Ansicht einer Vorrichtung, die für das erfindungsgemässe Verfahren verwendet werden kann,

Fig. 2 ist ein spezieller perspektivischer Ausschnitt der Ausgleich- und Belüftungskammer nach einer bevorzugten Ausfuhrungsform der Erfindung zur Behandlung von Abwasser,

Fig. 3 stellt eine perspektivische Ansicht der Klärkammer

der Vorrichtung dar, die mit der in Fig. 2 der

Zeichnung gezeigten Reaktionskammer in Verbindung steht,

Fig. 4 ist ein Schnitt entlang der Linie 4-4 der Fig. 3 und

Fig. 5 ist eine grafische Darstellung der Absetzungsgeschwindigkeiten der verschiedenen Formen an aktiven Medien.

Es ist nicht bekannt, wie das pulverisierte Mineral sich mit dem aktiven Mikroorganismus kombiniert und die gleichzeitig stattfindenden biologisch chemischen Reaktionen beeinflusst. Theoretisch kann man jedoch annehmen, dass das pulverisierte Mineral überflächen zur Verfügung stellt, auf weiche sich die aktiven Mikroorganismen niederlassen und dass dadurch die Dichte des gebildeten Aktivschlamms erhöht wird und dass die Aktivität der festen Oberflächen in irgendeiner Weise die chemische

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Reaktion unterstützt. Dies beschleunigt die Abtrennung des Schlamms von dem Abwasser und erhöht die Verteilung des Mikroorganismus in dem Aktivschlanun, in dem Masse, wie Wasser hindurchfliesst, und erhöht auch die Ausbeuten aus den gleichzeitig ablaufenden chemischen und biologischen Reaktionen. Mit der Zunahme der Population des Mikroorganismus dient das Mineral dazu, den Mikroorganismus in dem Schlamm zurückzuhalten und dies dient wiederum dazu, eine hohe Konzentration an Mikroorganismus im Reaktionssystem aufrecht zu erhalten. Verschiedene Typen an Mineralien können verwendet werden unter der Voraussetzung, dass sie gegenüber dem Mikroorganismus ungiftig sind, dass sie feinverteilt vorliegen und dass sie im wesentlichen in dem Abwasser unlöslich sind. Beispiele für Mineralien, die in dem Verfahren verwendet werden können, sind Calcit, Cerussit, Clinoptilolit, Karborund, Diaspor, Gibbsit, Hallosit, Hematit, Cyanit, Millerit, Mischungen davon und dergleichen.

Die meisten dieser Mineralien sind unlöslich oder im wesentlichen unlöslich in Wasser. Beispielsweise sind Gibbsit und Hematit im wesentlichen unlöslich, während Calcit und Karborund eine geringe Wasserlöslichkeit haben. Es ist selbstverständlich, dass selbst Mineralien, die im wesentlichen wasserunlöslich sind, dazu neigen zu dissoziieren und Metallionen in das zu verarbeitende Abwasser abzugeben. Diese freigegebenen Metallionen können mit den Phosphaten oder anderen Ionen in dem Abwasser kombinieren unter Ausbildung von unlöslichen Niederschlägen. Die abgegebenen Metallionen dienen auch der Kontrolle des pH in dem System, wobei der gewünschte Bereich zwischen 6 und 8 liegt.

Die pulverisierten Mineralien werden vorzugsweise auf eine

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Siebgrösse zwischen 50 und 300 oder mehr (0,297 bis 0,053 nun oder kleiner) hindurchgehen. Je feiner die Mineralien verteilt sind, umso grosser ist die Oberfläche auf denen die Mikroorganismen und suspendierten Feststoffe lokalisiert und absorbiert sein können.

Die nach dem erfindungsgemassen Verfahren zu behandelnden Abwässer werden mit einer Mischung aus aktivem Mikroorganismus, einem oder mehreren pulverisierten Mineralien, Niederschlägen und anderen Additiven in Berührung gebracht. Diese Kombination von Stoffen wird nachfolgend als aktives Medium bezeichnet.

Man kann Abwasserreinigungssysteme nach dem erfindungsgemassen Verfahren entwickeln, die ganz verschieden in der Grosse sind, so dass sie im Keller eines Einfamilienhauses untergebracht werden können, oder eine solche Grosse haben, dass die Abwässer einer Stadt, Industrieabwässer oder Abwasser und Rohwasser aus anderen Quellen grossen Volumens gehandhabt werden könne. Das erfindungsgemässe Verfahren kann leicht in bestehende Abwasserreinigungssysteme eingebaut werden, wie etwa in Aktivschlamm-Verfahren, welche sowohl städtische als auch Industrieabwässer verarbeiten. Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird in Fig. 1 gezeigt, die schematisch ein Reaktorsystem zeigt, nach dem das erfindungsgemässe Verfahren durchgeführt werden kann.

Das Reaktorsystem 10 besteht aus einer Ausgleichskammer 12, einer Belüftungskammer 14, einer Schlammtrennkammer 16 und einer Klärkammer 18. Luft wird durch die verschiedenen Luftpumpen in das Reaktorsystern 10 durch die Leitung 20 geleitet. Abwasser tritt in das Reaktorsystem 10 durch die Leitungen 22, die

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in die Ausgleichskammer 12 münden, ein. In der Ausgleichskammer 12 wird die Wirkung von unterschiedlichen Fliessgeschwindigkeiten des einströmenden Wassers und deren Einfluss auf die Hydraulik und die Flüssigkeitsniveaus in den restlichen Teilen des Systems gedämpft.

Das Niveau des Abwassers in der Ausgleichskammer 12 kann zwischen dem Niveau 24 bis dem Niveau 26 variieren, ohne dass dadurch die Niveaus in der Belüftungskammer 14 oder in der Schlammabsetzkammer 16 wesentlich beeinflusst werden. Ein Luftzerteiler 28 ist zwischen der Platte 30 und der Wandung der Kammer 12 angebracht, um das Mischen in Richtung der Pfeile 32 zu beschleunigen. Das Mischen des rohen einströmenden Abwassers mit dem bereits in der Ausgleichskammer vorhandenen Material gleicht extreme Konzentrationen an den verschiedenen Arten von Verunreinigungen aus.

Das Material in der Ausgleichskammer 12 wird durch die Luftpumpe 34 in die Belüftungskammer 14 gepumpt. Je nach der Art der verwendeten Luftpumpe kann die hydrostatische Fallhöhe die Fliessgeschwindigkeit durch die Pumpe beeinflussen. Bei höheren Flüssigkeitsniveaus in der Ausgleichskammer kann die Pumpe die Flüssigkeit mit einer höheren Fliessgeschwindigkeit transportieren, als wenn die Flüssigkeit auf einem niedrigeren Niveau steht. Die Fliessgeschwindigkeit der Abwasserflüssigkeit durch die Pumpe 34 bestimmt die Fliessgeschwindigkeit des Abwassers durch die Kläranlage und damit auch die Fliessgeschwindigkeit des ausströmenden Wassers, weil der Rest des Systems hydrostatisch ausgeglichen ist. Selbstverständlich kann man, bei einer konstanten Fliessgeschwindigkeit des einströmenden Abwassers und wenn dieses in einer solchen Geschwindigkeit einfliesst, dass die Hydraulik des

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restlichen Systems nicht durcheinander kommt, die Ausgleichskammer 12 fortlassen.

Die Belüftungskammer 14 ist im wesentlichen von der Schlammabtrennkammer 16 durch die geneigte Platte 36 abgetrennt. Der Luftzerteiler 38 ist hinter einer Trennwand 40 angebracht, um aktives Medium und das bearbeitete Abwasser aus der Schlammabtrennkammer abzuziehen und es aufwärts durch den Belüftungskanal 42 zu leiten. Das belüftete Wasser fliesst aus dem Kanal 42 in die Belüftungskammer 14 in Richtung des Pfeils 44. Die geneigte Platte 36 isoliert das Wasser von der Schlammtrennkammer 16, so dass das Wasser abwärts zu der Verengung 46 am unteren Ende der Belüftungskammer 14 fliesst. Durch den Luftzerteiler 38, welcher Flüssigkeit aus der Schlammtrennkammer 16 abzieht, nimmt die Fliessgeschwindigkeit der Flüssigkeit zu, mit dem Durchgang durch die Verengung 46, weil diese als Verengung für den Fluss wirkt. Die .Flüssigkeit fliesst dann aufwärts in Richtung der Pfeile 48 und entwickelt ein Bad aus aktivem Medium, das sich am unteren Ende der Kammer 16 bildet und bei einer ausreichenden Aufwärtsfliessgeschwindigkeit der Flüssigkeit wird das Bett aus aktivem Medium weiter verbreitert unter Ausbildung eines Fliessbettes an dieser Stelle der Schlammtrennkammer 16. Ausserdem nimmt der nach oben fliessende Strom die Flüssigkeit des aktiven Mediums, welches sich am unteren Ende der Schlammabsetzkammer absetzt, in das Gebiet des Fliessbettes mit, wodurch eine hohe Konzentration an aktivem Mikroorganismus in dem Fliessbett ~ aus aktivem Medium aufrecht erhalten wird. Dadurch wird der aktive Mikroorganismus in dem aktiven Medium in diesem Gebiet bei einer jeweiligen Fliessgeschwindigkeit des Abwassers, die durch die Geschwindigkeit, mit welcher die Luftverteiler die Flüssigkeit durch den Kanal 42 pumpen, bestimmt wird

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fluidisiert, wobei dies auch durch die Geschwindigkeit, mit welcher die Pumpe 34 die Flüssigkeit aus der Ausgleichskammer 12 in die Belüftungskammer 14 überführt, beeinflusst wird.

Ein kleiner Anteil des belüfteten Abwassers fliesst beim Verlassen des Kanals 42 über den Oberteil der Reaktorkammer 14 und zurück in die Ausgleichskammer 12 durch die öffnung 50, die in der Abtrennung 52 im Reaktorsystem vorgesehen ist. Dadurch wird aktives Medium, welches Mikroorganismen einschliesst, in die Ausgleichskammer eingeführt, damit der biologische und chemische Abbau der Verunreinigungen des Abwassers dort beginnen kann und auch um Änderungen in der Konzentration der Verunreinigungen des einströmenden Abwassers auszugleichen.

Das Konzentrationsniveau des gelösten Sauerstoffs in der Belüftungskammer 14 und der Schlammäbsetzkammer 16 variiert in erheblichem Masse um eine aerobe Umgebung zu schaffen, in welcher die Mischpopulation des Mikroorganismus die organischen Bestandteile oxidiert und die Ammoniakverbindungen nitrifiziert, unter Ausbildung von Metallnitraten und -nitriten, und um eine im wesentlichen anaerobe Umgebung im gleichen System zu schaffen, wodurch die mikrobiologische Mischpopulation die Nitrate und Nitrite unter Ausbildung von freiem Stickstoff denitrifiziert. Die Mengen an gelöstem Sauerstoff im oberen Teil der Belüftungskammer 14 sind am höchsten, weil das Abwasser durch die Belüftungskammer 42 strömt. Die Sauerstoffmengen liegen üblicherweise im Bereich von 1 mg/1 bis zu 2 mg/1. In dem Masse, wie das Abwasser und aktives Medium in die Reaktionskaimner 14 nach unten fljesst, nimmt die Menge an gelöstem Sauerstoff aufgrund der Sauerstoffaufnahme bei der biologischen Oxidation der abbaubaren "organischen Stoffe und der Nitrifizierung der Ammoniumverbindungen ab. Das niedrigste

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Niveau an gelöstem Sauerstoff liegt in der Verengung 46 im Reaktor vor und kann dort weniger als 0,5 mg/1 ausmachen.

Die Umgebung in der Kammer 16 ist deshalb annähernd anaerob und infolgedessen bewirkt die mikrobiologische Mischpopulation eine Denitrifizierung der Nitrate und Nitrite, um Sauerstoffmoleküle daraus zu entfernen und freien Stickstoff in das System abzugeben. Die Denitrifizierung der Nitrate und Nitrite wird in der Fliessbettzone des Pfeils 48 fortgesetzt. Ein Teil des aktiven Mediums in der Fliessbettzone wird, wie durch Pfeil 54 angezeigt wird, abgezogen und in den Belüftungskanal 42 zurückgeführt. Oberhalb der Fliessbettzone 48 trennen siel die aktiven Mikroorganismen-* und andere Feststoffe

sich aus dem bearbeiteten Abwasser in der ruhigen Zone ab. Das bearbeitete Wasser fliesst in die Klärkammer 18 durch die Leitung 56.

Die Konzentration an Mikroorganismus in dem aktiven Medium kann sehr hoch werden, insbesondere in der Fliessbettzone der Schlammabsetzkammer, aufgrund der inhärenten Wirksamkeit eines Fliessbettes. Es wurde festgestellt, dass die Konzentration an aktivem Medium in der Mischflüssigkeit mehr als 20 g/l ausmacht. Aufgrund der Eigenschaften des Fliessbettes fliesst das aktive Medium nicht durch die Leitung 56 in die Klärkammer 18, vorausgesetzt dass nicht ein überschuss vorliegt, der durch das Wachstum der mikrobiologischen Population verursacht wurde.

Biochemische Reaktionen werden auch in der KLärkammer 18 durchgeführt. Um sicherzustellen, dass aktive Mikroorganismen in der Klärkammer vorliegen, ohne dass ein Überschuss vorhanden sein muss, der durch die Leitung 56 übergeleitet wird,

*Ausfällungen

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ist eine Luftpumpe 58 vorgesehen, um aktives Medium, enthaltend Mikroorganismus, in die Kläranlage 18 durch die Leitung 60 zu pumpen. Chemikalien wie, Alaun und Flockungsmittel, können in die Kläranlage eingeführt werden, in Übereinstimmung mit üblichen Abwasserbehandlungsverfahren.

Die Klärkammer dient dazu, die suspendierten Feststoffe von dem Abwasser abzutrennen und weiter, das Niveau an Verunreinigungen in solchem Wasser zu vermindern, um ein klares und geruchloses abfliessendes Wasser zu erhalten, welches Konzentrationen an Phosphaten, Nitraten, Nitriten, Ammoniak und BOD aufweist, die für die Umgebung sicher sind.

Die Kläreinheit 18 hat ein Fliessbett, das in der Zone 62 durch Anordnung der Hydraulik, die in der Zeichnung durch die Richtung der Pfeile angezeigt wird, gebildet wird. Luftpumpen 64 ziehen Flüssigkeit aus der Fliessbettzone in Richtung der Pfeile 66 ab und heben die Flüssigkeit aufwärts in den ringförmigen Kanal 68. Das Material fliesst über und nach unten im Kanal 70, wo es mit dem abfliessenden Strom aus der Schlammabtrennkammer 16 sich vereint. Die Menge an gelöstem Sauerstoff in dem verarbeiteten Abwasser im Kanal 70 der Kläreinheit liegt im allgemeinen unterhalb 1,0 mg/1, so dass sich die mikrobiologische Mischpopulation in einer praktisch anaeroben Umgebung befindet. Die Denitrifizierung der Nitrite und Nitrate wird fortgesetzt, wobei übriges organisches, an den feinteiligen Mineraloberflächen adsorbiertes Material als Kohlenstoffquelle zur Unterstützung der biologischwn Reaktionen dient. Beim Austreten aus dem Kanal 70 fliesst das Material nach oben in Richtung der Pfeile 71. Aufgrund der Ausbildung der Kammer 18 mit nach auswärts geneigten Seitenwandungen ist die Fliessgeschwindigkeit der Flüssigkeit

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am Boden am höchsten und nimmt in dem Masse ab wie sie nach oben fliesst und bildet wirksam ein Fliessbett aus aktivem Material in der Zone 62. Oberhalb des aktiven Materials bildes sich eine Schicht 72 aus leichten Teilchen oder Schlamm und davon wird ein Teil der Feststoffe durch einen Abstreifer 74 abgezogen und entweder der Belüftungskammer 14 durch die Leitung 76 zugeführt oder ein Teil davon wird durch die Leitung 78 verworfen.

Ausflockungsmittel und Koaguliermittel können zugegeben werden, um die Entfernung der Phosphate und anderer unerwünschter suspendierter Feststoffe zu vervollständigen, in Übereinstimmung mit üblichen Abwasserbehandlungsverfahren, wie sie zum Erhalten von klarem Abwasser im oberen Teil 80 der Kläreinheit erforderlich sind. Alle Feststoffe, die oben auf dem Wasser schwimmen, werden durch den Abstreifer 82 entfernt und durch die Leitung 84 der Belüftungskammer 14 wieder zugeführt. Das ausfliessende Wasser verlässt die Kläreinheit durch die Leitung 86, wobei schwimmende Feststoffe durch die Falle 88 abgetrennt werden.

Das pulverisierte Mineral oder die Mineralien können der Belüftungskammer oder der Klärkamraer zugeführt werden. Die Mineralien werden dann in den übrigen Kammern durch die Hydraulik des Systems zirkuliert. Ein grösserer Teil des Minerals zirkuliert in der Klärkammer aufgrund deren grösserer Grosse. Wie schon dargelegt, ist in der oberen Schicht 72 der Fliessbettzone 62 hauptsächlich das biologische feste Material in Mischung mit den Niederschlägen und einigen Mineralien vorhanden. Der untere Teil des Fliessbettes enthält den grösseren Anteil an pulverisierten Mineralien. Deshalb besteht der überschüssige Schlamm, der durch den Abstreifer 72

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entfernt wird, hauptsächlich aus nicht abbaufähigen Feststoffen, überschüssigen biologischen Feststoffen, den gebildeten Niederschlägen und einigen Mineralien, die wieder in Umlauf gebracht werden. Der zur Fortsetzung der Biooxidation der verbleibenden organischen Bestandteile und des Ammoniaks in dem Fliessbett 62 benötigte Sauerstoff wird durch Luftverteiler 64 eingeführt. Ein kleiner Anteil an aktivem Medium wird durch die Leitungen 60 und 61 der Kläreinheit zurückgeführt, um den aktiven Mikroorganismus in der Kläreinheit aufzufüllen. Während kalten Wetters kann die Aktivität des Mikroorganismus in dem Fliessbett der Kläreinheit durch Zugabe von Methanol oder anderen annehmbaren Kohlenstoffquellen zusätzlich zu dem bereits vorhandenen organischen Material erhöht werden, um die Nahrung der Mikroorganismen in ausreichendem Masse zur Verfügung zu stellen.

Das Abwasser kommt mit dem aktiven Medium in Berührung, wird in den verschiedenen Kammern des Behandlungssystems behandelt, unter Ausbildung eines geklärten, abfliessenden Wassers, das nach einer Desinfektion durch eine Ozonbehandlung oder dergleichen gut genug ist, um in die Umgebung abgegeben zu werden. Das Behandlungssystem ermöglicht durch ausgesuchte hydraulische Anordnungen ein Fliessbett, durch welches die Verunreinigungen aus Abwässern in wirksamer Weise in erhöhtem Masse entfernt werden. Ein solches System kann in beachtlichem Masse verkleinert werden, um auf begrenzten Flächen, wie bei der Behandlung von Haushaltsabwässern in Mietshäusern, Stadthäusern, Einfamilienhäusern und dergleichen, angewendet zu werden. Es ist jedoch klar, dass das System auch in einem solchen Masse vergrössert werden kann, dass es sehr grosse Volumina an städtischen Abwässern handhaben

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kann. Fig. 2 bis 4 zeigen eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung für die Behandlung von häuslichen Abwässern.

Fig. 2 zeigt die Ausgleichskammer 90, die Behändlungskammer 92 und die Schlammabtrennkanuner 94. Die Klärkammer ist an der Rückseite lokalisiert, wi durch den Schatten bei 96 angedeutet wird. Dieses System ist deshalb analog und funktioniert in gleicher Weise wie das in Fig. 1 schematisch gezeigte. Rohes Abwasser wird in die Ausgleichskammer 90 eingeführt, in welcher das Niveau bis zur Linie 98 reichen kann. Die Ausgleichskammer 90 ist von der Belüftungskammer 94 durch die Abtrennung 100 getrennt. Das verarbeitete Abwasser in der Belüftungskammer 92 wird zur Ausgleichskammer 90 durch die V-förmige öffnung 102, die in der Abtrennung 100 vorgesehen ist, zurückgeführt ist. Die Mischung an aktivem Medium und rohem Abwasser in der Ausgleichskammer wird mittels der Pumpe 104 in die Belüftungskammer 92 gehoben und in Richtung des Pfeils 106 ausgestossen.

Die Geschwindigkeit, mit welcher die Luftpumpe 104 das Abwasser in die Belüftungskammer 92 pumpe, hängt von der Höhe des hydrostatischen Druckes der Abwasserflüssigkeit in der Ausgleichskammer ab. Falls ein grosser Zufluss an Abwasser vorliegt, durch welches das Niveau in der Kammer erhöht wird, pumpt die Luftpumpe 104 mit erhöhter Geschwindigkeit. Die Fliessgeschwindigkeit in der Belüftungskammer und in den übrigen Kammern hängt von der Fliessgeschwindigkeit des Abwassers durch die Luftpumpe 104 ab. Die Ausgleichskammer 90 dämpft Extreme hinsichtlich der Fliessgeschwindigkeit des einströmenden rohen Abwassers.

Das aktive Medium wird durch die Belüftungskammer 92 und

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die Schlammabtrennkanuner 94 mittels der Luftverteiler 108, die hinter einer Trennwand 110 angebracht sind, zirkuliert. Ein Ansauger 112 ist am Boden des Reaktors vorgesehen, wie näher aus Fig. 4 ersichtlich ist. Ein Belüftungskanal 114 befindet sich zwischen der Trennwand 110 und der Rückwand 116 der Belüftungskammer. Abwasser und aktives Material werden durch den Kanal 114 durch die Luftverteile 108 angehoben und über die Spitze der Trennwand 110 in die Belüftungskammer 92 gespült. Das Abwasser und das aktive Medium bewegen sich in der Belüftungskammer 92 nach unten und fliessen in der Kammer nach vorne in Richtung des Pfeils 117 mittels der schrägen Prallplatte 118. Die Prallplatte erstreckt sich über die gesamte Kammer 92 von den Seitenwandungen bis 101 bis zur Isolierkammer 92 und zur Kammer 94. Das Abwasser fliesst in die Schlammabtrennkammer 94 durch die öffnung 120 am unteren Ende des Prallblechs 118. Die öffnung 120 bewirkt eine Verengungen für den Flüssigkeitsstrom, so dass die Fliessgeschwindigkeit zunimmt beim Fliessen in Richtung des Pfeils 121, so dass dadurch ein Fliessbett in der Schlammabtrennkammer 94 erzeugt wird. Das in dem aktiven Medium vorhandene Mineral dient dazu, den aktiven Mikroorganismus in dem Fliessbett zu halten, so dass im oberen Teil der Kammer 94 der Abstreifer 122 das verarbeitete Abwasser wegnimmt und dieses durch die Luftpumpen 194 durch die Leitungen 132 in Richtung der Pfeile 126 befördert. Ein kleiner Teil an aktivem Medium kann kontinuierlich von der Belüftungskammer 92 zu der Klärkammer 96 mit Hilfe der Luftpumpe 128 durch die Leitung 134 in Richtung des Pfeils 130 zirkuliert werden.

In Fig. 3 strömen das aktive Medium und das verarbeitete Abwasser in die Klärkammer 36 durch einen trichterförmigen nach

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unten gerichteten Kanal 136. Das untere Ende 138 des trichterförmigen Kanals ist oberhalb des Bodens 140 der Kläreinheit, wodurch sich eine öffnung 142 ergibt, wie in Fig. 4 gezeigt wird. Von diesem Punkt an fliesst das Material aufwärts in Richtung des Pfeils 146 und bildet ein Fliessbett aus aktivem Medium in der Zone 144. Geneigte Platten 148 und 150 bilden eine Kammer 145, um den trichterförmigen Kanal 136. Die Platten 148 und 150 erstrecken sich über eine ausreichende E tfernung nach oben und bilden dadurch ein Volumen ausreichender Grosse, um die Bildung eines Fliessbettes in der Kammer 145 zu gewährleisten und aufrecht zu halten. Luftleitungen 152 und 154 sind zwischen den Platten 148 und 150 vorgesehen und den jeweiligen äusseren Wandungen 149 und 151 der Kläreinheit. Die Luftleitungen haben Ansaugvorrichtungen bei 156 und 158, um Material vom unteren Ende der Schlammabsetzkammern 160 und 162 abzuziehen und das Material nach oben direkt in die trichterförmige Kammer 136 zu befördern. Die Anordnung der Ansaugvorrichtungen 156 und 158 dient dazu, den Schlamm in den Kammern 160 und 162 absitzen zu lassen. Die öffnungen 164 und 166 sind in einer solchen Weise ausgerichtet, dass sie das Material in dem trichterförmigen Kanal 136 zur Bildung eines Wirbels in der tunnelförmigen Kammer veranlassen, wodurch ein Vermischen des Materials unterstützt wird. Die Luftleitungen 152 und 154 fügen etwas Sauerstoff zu dem aktiven Medium, so dass die biologische Oxidation von Verunreinigungen weitergeht, wenn das aktive Medium und das Abwasser in die Kammer 136 abströmen.

Aktives Medium und Abwasser aus dem Fliessbett 144 werden direkt in das Fliessbett durch den Luftstrom 168 in die Kammer 136 geleitet, so dass sichergestellt ist, dass ein Niveau an

" ²¹ -

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aktivem Medium in dem nach unten fliessenden Teil in der trichterförmigen Kammer 136 vorliegt.

Schwimmende Feststoffe werden von der Oberfläche durch die Abstreifer 170 und 172 entfernt und der Belüftungskammer und der Ausgleichskammer durch die Leitungen 174 und 176 wieder zugeführt. Ein Teil des abgesetzten Schlamms wird von der Schlammabsetzkammer 160 durch die Luftleitung 178 abgezogen und zur Ausgleichskammer durch die Leitung 180 zurückgeführt. Ein Teil des zurückgeführten Schlamms kann durch das T-Verbindungsstück 181 in der Röhre 180 verworfen werden.

Der geklärte abfliessende Strom, welcher oberhalb der Fliessbettzone 146 und der Schlammabsetzkammer 148 ist, wird durch den Abscheider 182 von der Kläreinheit entfernt. Eine Prallplatte 184 ist unterhalb des Abscheiders 182 angebracht, um auffliessende leichtere suspendierte Feststoffe aus dem Fliessbett von dem Abtrenner 182 abzulenken.

Das ausgewählte Mineral oder die Mineralien können der Kläreinheit zugeführt werden. Aufgrund des Umlaufens des aktiven Mediums zwischen der Kläreinheit und der Belüftungskammer gleicht das System einem grösseren Anteil an Mineralien, die in dieser Einheit zirkulieren, und einen kleineren Anteil der in der Belüftungskammer und der Schlammabsetzkammer zirkuliert aus.

Das abf liessende Wasser von dem Abtrenner 182 kann in einem Sumpf gesammelt werden und periodisch aus dem Sumpf zum Verwerfen abgepumpt werden. Wie schon vorher erwähnt, können Flockungsmittel und Chemikalien, welche ein Ausfällen von

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Ionen in dem Abwasser bewirken, zu der Klärkammer gegeben werden. Die Zugabe dieser Behandlungsmaterialien kann durch eine Dosierpumpe erfolgen, wenn die Menge der zugegebenen Stoffe auf die Menge des abfliessenden Wassers bezogen ist. Es ist selbstverständlich, dass bei der Verwendung eines Sumpfes zum Sammeln des Abflusses jedesmal bei Inbetriebnehmen der Sumpfpumpe zum Entfernen einer vorbestimmten Menge des abfliessenden Wassers, die Dosierpumpe aktiviert werden kann, um die gewünschten Mengen an Behandlungschemikalien abzugeben.

Für den Fachmann liegt es auf der Hand, dass verschiedene Arten an Flockungsmitteln, wie sie bei üblichen Abwasserbehandlungsverfahren gebräuchlich sind, verwendet werden können. Besonders geeignete Mittel sind kationische PoIyelektrolyte vom Typ "CATFLOC"(WZ) der Calgon Corporation.

In Fig. 5 wird die Wirkung der Zugabe eines Minerals auf die Absetzgeschwindigkeit des aktiven Mediums gezeigt. Kurve

1 zeigt die Absetzzeit für einen Standardaktivschlamm. Kurve

2 zeigt die Absetzzeit für eine Kombination von Standardaktivschlamm mit Aktivkohle und Kurve 3 zeigt die Absetzzeit für die Kombination von Mineral, Aktivkohle und aktiven Mikroorganismen. Kurve 3 verläuft erheblich unterhalb Kurve 1. Deshalb ist es offensichtlich, dass durch die Zugabe von Mineralien zu dem aktiven Mikroorganismus die Dichte des aktiven Mediums erheblich erhöht wird, wodurch das Absetzen des Schlammes unterstützt wird.

Beispiel 1

Es wurde ein Reaktorsystern gemäss den Fig. 2, 3 und 4 verwendet zur Behandlung von rohem Hausabwasser aus einem

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Mietshaus in Toronto, Kanada. Das Gesamtvolumen an Abwasser variierte zwischen 455 und 16401(100 bis 360 Imp. Gallons) pro Tag, bezogen auf eine absatzweise Fliessbasis (batchwise flow basis).

Zum Vergleich wurden zwei Versuchsansätze durchgeführt. Im Ansatz Nr. 1 wurde das Mineral Gibbsit zu dem aktiven Mikroorganismus zusammen mit pulverisierter Aktivkohle, Koaguliermittel und Alaun gegeben. Im Ansatz 2 waren alle Bestandteile des Ansatzes Nr. 1 vorhanden und zusätzlich wurde zu der Klärkammer Methanol gegeben. Das Ausflockungsmittel und der Alaun wurden zugegeben, um eine maximaler Klarheit des abfliessenden Wassers zu erreichen.

Die Verfahrensparameter sind in der Tabelle 1 angegeben un. die bei den Versuchen erzielten Ergebnisse in Tabelle 2. Von den genommenen Proben wurden Durchschnittswerte errechnet.

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Tabelle

Verfahrensdaten Ansatz
Nr. 1

Ansatz Nr. 2

Gesamtvolumen des Systems Liter (Imp. Gallons)

Reaktor- und Schlammabtrennkammer-Volumen, Liter (Imp. Gallon)

Klärkammervolumen Liter (Imp. Gallon)

Pliessgeschwindigkext des Abwassers Liter/Tag (Imp. Gallon/Tag)

Verfahrensluft (SCFM)

Gelöster Sauerstoff: Belüftungskammer mg/1 Klärkammex mg/1

Suspendierte Feststoffe Belüftungskammer g/l

Aktivmedium: Mineral-Gibbsit Aktivkohle (kg) Mikroorganismus 1600
(350)

1100
(240)

500
(110)

455-910
(100-200)

1,0-2,0
0,0-1,0

100

1600 (350)

1100 (240)

500 (110)

455-910 (100-200)

1,0-2,0 0,0-1,0

100

(kg)

90,6	90,6
13,6	13,6
ja	ja

Behandlungschemikalien: Alaun (mg/1 im abfliessenden

ι Wasser)

"CATFLOC" (mg/1 im abfliessenden

Wasser)

Methanol (mg/1 im abfliessenden

Wasser

100

3OO

- 25 -

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Tabelle 2

Wasserqualität

Rohes. Abwasser

Gereinigtes. Abwasser

Ansatz Nr. 1

Entfernt

Ansatz Nr,

Entfernt

O ID OO

"v. O CD

Suspendierte Feststoffe (mg/1)

Gesamtmenge an gelösten Feststoffen (mg/1)

Trübheit (NTu) BOD₅ (mg/1) NH₃-N (mg/1) NO₃-N (mg/1) PO₄-P (mg/1) PH 40-400

<3,0

99

3,0

300-600	<500	""■··	< 500	99+
80-160	<0,7	99	< 0,5	99+
200-400	<2,0	99+	< 2,0	96,6
10-30	<0,1	99+	0,1	—
0,1-0,2	10-15	—	1,5	99
4-10	I 0,1	99	<0,1
7-8	7,0-7,5		7,0-7,5

CO CD CD CD O

Unter Bezugnahme auf Tabelle 2 wird ersichtlich, dass im Ansatz Nr. 1 Ammoniak im wesentlichen entfernt wurde, dass aber noch ein hohes Niveau an Nitraten im System verblieb. Die Zugabe von Methanol zur Klärkammer im Ansatz Nr. 2 ergab eine weitere Quelle für den benötigten Kohlenstoff,für die Ernährung der Mikroorganismen, für die Beschleunigung der Denitrifizierung der Nitrate und Nitrite, wie durch den erheblichen Rückgang der Nitrate auf 1,5 mg/1 ersichtlich wird. Die Verwendung von Mineral in Fliessbetten bei Abwasserbehandlungssystemen der hier beschriebenen Art gewährleistet eine wirksame Entfernung von Verunreinigungen aus Abwässern, wie in den Tabelle 1 und 2 zum Ausdruck kommt.

Obwohl die bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung hier ausführlich beschrieben worden sind, ist es für den Fachmann selbstverständlich, dass Variationen vorgenommen werden können hinsichtlich des Verfahrens und der Apparatur ohne dass man vom Geist und Umfang der Erfindung oder der nachfolgenden Ansprüche abweicht.

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e e r s e i t e

Claims (15)

1. 29 646 o/wa

   FERDINAND BESIK, MISSISSAUGA, ONTARIO/CANADA

   Reinigungsverfahren zum Entfernen von biologisch abbaubaren suspendierten und gelösten organischen Bestandteilen und stickstoffhaltigen Verbindungen und Phosphaten aus verunreinigtem Wasser

   PATENTANSPRÜCHE

   Reinigungsverfahren zur Entfernung von biologisch abbaubaren suspendierten und gelösten organischen Feststoffen und stickstoffhaltigen Verbindungen und Phosphaten aus verunreinigtem Wasser durch biologische und chemische Reaktionen, die gleichzeitig in Gegenwart eines aktiven Mediums aus einer mikrobiologischen Mischbevölkerung und gepulverten Mineralien durchgeführt wird, gekennzeichnet durch:

   (i) Zugabe eines feinteiligen Minerals einer Teilchengrösse von weniger als 0,297 mm in der Zeiteinheit bis zu einer Konzentration des Minerals in einem aktiven Medium im Bereich zwischen annähernd 1 g/l bis zu annähernd 200 g/l, wobei das Mineral

   • - 2 -

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   ORIGINAL

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   a) gegenüber dem Mikroorganismus ungiftig ist,

   b) Oberflächen aufweist, welche die Mikroorganismen anziehen und organische und stickstoffhaltige Verbindungen und Phosphate absorbieren, um die gleichzeitig auftretenden biologischen und chemischen Reaktionen zu unterstützen und zu beschleunigen und

   c) eine beschränkte Löslichkeit in dem zu bearbeitenden Abwasser haben, wobei die Metallionen, die durch Dissoziation des Minerals freigegeben werden, mit den in dem Abwasser enthaltenen Phosphaten reagieren, unter Ausbildung unlöslicher Metallphosphate;

   (ii) Aufbau einer gemischten mikrobiologischen Population, indem man die verschiedenen im Abwasser enthaltenen Mikroorganismen zurückhält und auf der Oberfläche der Mineralteilchen in den verschiedenen Zonen des Reaktionssystems wachsen lässt;

   (iii) Zirkulieren des aktiven Mediums, welches die mikrobiologische Mischpopulation und pulverförmigen Mineralien einschliesst durch ein Reaktionssystem, welches aus drei Zonen besteht, in denen biologische Oxidations- und Denitrifizierungsreaktionen gleichzeitig mit den chemischen Reaktionen im Gesamtsystem stattfinden;

   (iv) Durchfliessen des verunreinigten Wassers durch die erste biologische Oxidationszone, um dieses Hasser mit dem aktiven Medium in Berührung zu bringen, wobei man

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   ORIGINAL INSPECTED

   a) die Konzentration an gelöstem Sauerstoff oberhalb der Zone bei annäherdn 1 mg/1 bis 2 mg/1 aufrecht hält, um die biologische Oxidation der biologisch abbaufähigen organischen Feststoffe zu Kohlendioxid und die biologische Oxidation der stickstoffhaltigen Verbindungen zu Nitriten und Nitraten zu unterstützen, wobei das feinteilige Mineral die biologischen Oxidationsreaktionen durch Konzentrierung der Mikroorganismen und der organischen stickstoffhaltigen Verbindungen an den Teilchenoberflächen beschleunigt,

   b) während der Verweilzeit des Wassers in der genannten ersten Zone bei dessen Durchfluss eine Konzentration an gelöstem Sauerstoff am Stromabwärtsende der ersten Zone von unterhalb 1 mg/1 hält und dadurch die biologischen Denitrifizierungsreaktionen einleitet, wobei die Menge an gelöstem Sauerstoff durch die biologischen und chemischen Reaktione vermindert wird und dass man gleichzeitig

   c) Phosphationen durch die Umsetzung der Metallionen, die durch Dissoziation aus dem Mineral freigegeben werden, mit den Phosphationen unter Bildung von unlöslichen Niederschlägen ausfällt und dadurch die Konzentration an Phosphationen in der ersten Zone des Systems erniedrigt;

   (v) dass man das Wasser und ein Teil des Aktivmediums aus der ersten Zone aufwärts durch die zweite Zone, die eine Schlammabsetzzone ist, fliessen lässt, in welcher die biologische Denitrifizierungsreaktionen weiter stattfinden und wobei in der zweiten

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   Zone die Konzentration an gelöstem Sauerstoff weiter vermindert wird auf weniger als 0,5 mg/1, und die biologischen Denitrifizierungsreaktionen die Konzentration an Nitriten und Nitraten vermindern, das feinteilige Mineral in dem aktiven Medium die biologische Denitrifizierungsreaktionen aufgrund der an den Mineralteilchen anhaftenden organischen Bestandteilen beschleunigen, wobei gleichzeitig weitere Mengen der verbleibenden Phosphationen durch die freigegebenen Metallionen niedergeschlagen werden und die Konzentration an Phosphationen in dem verarbeiteten Wasser weiter vermindert wird;

   (vi) dass man die Aufwärtsfliessgeschwindigkeit des Wassers in der zweiten Zone so einstellt, dass eine ruhige Zone entsteht, welche die Abtrennung des grösseren Teils des aktiven Mediums von dem Wasser ermöglicht;

   (vii) dass man das Wasser und einen kleinen Anteil des aktiven Mediums aus der zweiten Zone zu einer dritten Zone fliessen lässt, welches die Klärzone ist, man die Konzentration an gelöstem Sauerstoff in der dritten Zone unterhalb 1 mg/1 hält, so dass die biologischen Denitrifizierungsreaktionen fortgesetzt werden mit den verbleibenden organischen Bestandteilen, die an den feinteiligen Mineraloberflachen absorbiert sind, wodurch die Aktivität der Denitrifizierungsorganismen unterstützt wird, dass das Niederschlagen der Phosphationen durch die fortdauernde Freigabe von Metallionen aus dem Mineral fortgesetzt wird, so dass

   809812/0656 " ⁵ "*

   die Konzentration an Phosphationen in dem verarbeiteten Wasser noch weiter vermindert wird und dass man das behandelte Wasser von dem aktiven Medium abtrennt und ein klares abfliessendes Wasser erhält, welches erheblich verminderte Konzentrationen an suspendierten Feststoffen, organischen und stickstoffhaltigen Verbindungen und Phosphaten enthält;

   (viii) dass man ein Teil des aktiven Mediums aus der genannten dritten Zone zu der genannten ersten biologischen Oxidationszone zurückführt und

   (ix) einen Teil des aktiven Mediums aus der dritten Klärzone belüftet und das belüftete aktive Medium zurück in die dritte Klärzone führt, wobei eine Konzentration an gelöstem Sauerstoff unterhalb 1,0 mg/1 aufrecht erhalten wird.
2. 2. Reinigungsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Geschwindigkeit, mit welcher das Wasser aufwärts in die zweite Schlammabsetzzone fliesst, so eingestellt wird, dass im unteren Teil der Zone ein Fliessbett aus aktivem Medium gebildet wird, um wirksam die suspendierten Teilchen aus dem aufwärts fliessenden behandelten Wasser zu entfernen und um eine wirksame Reaktionszone für die gleichzeitig ablaufenden biologischen Reaktionen und chemischen Ausfällungsreaktionen zu schaffen.
3. 3. Reinigungsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , dass ein Fliessbett aus aktivem Medium im unteren Teil der dritten Klärzone eingerichtet wird, um die Konzentration an aktivem Mikroorganismus in dieser Zone

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   zu erhöhen und den Kontakt der Mikroorganismen in dieser Zone mit dem abwärtsfliessenden Wasser zu erhöhen und um eine wirksame Trennung der suspendierten Feststoffe von dem behandelten Abwasser durch das fluidisierte aktive Medium zu bewirken, wobei das Ausmass des genannten Fliessbettes in der dritten Zone ausreicht, um die Abtrennung des aktiven Mediums von dem behandelten Wasser zu bewirken und ein klares abfliessendes Wasser zu ergeben.
4. 4. Reinigungsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , dass man eine Beruhigungszone vor der ersten biologischen Oxidationszone vorschaltet, dass man das zu behandelnde verunreinigte Wasser in die Beruhigungszone leitet, dass man den Inhalt in dieser Zone mit Luft mischt und konstant einen Anteil des Wassers aus der Beruhigungszone in die erste biologische Oxidationszone fliessen lässt, dass man einen Anteil an aktivem Medium aus der ersten biologischen Oxidationszone zu der Beruhigungszone zurückführt, um die verschiedenen biologischen und chemischen Reaktionen in der Beruhigungszone einzuleiten und dass man die Konzentration an gelöstem Sauerstoff in der Beruhigungszone unterhalb 1,0 mg/1 hält.
5. 5. Reinigungsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Teil des aktiven Mediums aus der ersten biologischen Oxidationszone konstant in die dritte Klärzone überführt wird, um in dieser ein Niveau an aktivem Medium einzurichten und aufrecht zu erhalten.
6. 6. Reinigungsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , dass das Mineral aus der Gruppe Calcit, Cerussit, Clinoptilolit, Karborund, Diaspor, Gibbsit, Halloysit, Hematit, Cyanit, Millerit und Mischungen davon ausgewählt ist.

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7. 7. Reinigungsverfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , dass Aktivkohle dem Wasser zugegeben wird in einem Verhältnis von Aktivkohle zu Mineral im Bereich von 1:10 bis 1:3, wobei die Aktivkohle pulverisiert oder granuliert ist.
8. 8. Reinigungsverfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , dass Alaun zu dem Fliessbett aus Aktivschlamm zugegeben wird, um die Entfernung von Phosphaten aus dem verunreinigten Wasser zu unterstützen, wobei die Menge an Alaun im Bereich von annähernd 20 bis 200 rag/l liegt.
9. 9. Reinigungsverfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , dass ein Ausflockungsmittel zu dem Fliessbett aus Aktivschlamm gegeben wird, um die Entfernung an suspendierten Feststoffen aus dem verunreinigten Wasser zu unterstützen.
10. 10. Reinigungsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , dass eine Kohlenstoffquelle zur Klärkammer zugegeben wird, um die Denitrifizierung von Nitraten und Nitriten zu unterstützen, wobei die Kohlenstoffquelle für die Mikroorganismen des aktiven Mediums verdaubar ist.
11. 11. Reinigungsverfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , dass Schlamm aus der Klärkammer abgezogen wird am oberen Niveau des Fliessbettes und ein Teil davon zur Belüftungskammer zurückgeführt wird, während der Rest verworfen wird.
12. 12. Vorrichtung zur Behandlung von verunreinigtem Wasser, gekennzeichnet durch eineAusgleichskammer 12, eine

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    Belüftungskammer (14), eine Schlammabsetzkammer (16) und eine Klärkammer (18), wobei das Wasser von der Ausgleichskammer (12) zur Belüftungskammer (14) überführt wird, einer schrägen Platte (36), welche die Belüftungskammer (14) von der Schlammabsetzkammer (16) trennt, wobei der engste Teil der Belüftungskammer (14) unterhalb des engsten Teils der Schlammabsetzkammer (16) ist, und das untere Ende der geneigten Platte (36) eine Verengung (46) bildet, so dass der Wasserfluss aus der Belüftungskammer (14) in die Schlammabsetzkammer (16) erfolgt, wobei die Fliessgeschwindigkeit des Wassers so erhöht wird, dass es beim Eintreten in die Schlammabsetzkammer und beim AufwärtsfHessen ein Fliessbett aus Aktivschlamm bildet, und wobei die Höhe der Schlammabsetzkammer (16) ausreichend ist, um den Aufwärtsfluss des Wassers darin zu dämpfen, unter Ausbildung einer ruhigen Zone am oberen Ende der Schlammabsetzkammer (16) oberhalb der Fliessbettzone, wodurch wirksam ein grösserer Anteil an Aktivschlamm aus dem verarbeiteten verunreinigten Wasser entfernt wird.
13. 13. Vorrichtung nach Anspruch 12, gekennzeichnet durch einen Belüftungskanal (42) in der Belüftungszone (14), wobei der Belüftungskanal (42) in Verbindung steht mit der Schlammabsetzkammer (16) und den Abzug des aktiven Mediums einschliesslich Aktivschlamm und Verunreinigungen aus dem unteren Teil des Fliessbetts und die Zurückführung durch die Belüftungskammer (14) ermöglicht.
14. 14. Vorrichtung nach Anspruch 12, in welcher die Klärkammer suspendierte Feststoffe und Niederschläge aus dem verarbeiteten Wasser entfernt, dadurch gekennzeichnet , dass die Klärkammer einen Stromabwärtskanal aufweist, in

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    welchen das verarbeitete Wasser eingeleitet wird, ein Prallblech, welches vom Boden der Kammer sich nach oben erstreckt und an dem Stromabwärtskanal anliegt, unter Ausbildung einer Stromaufwärtskammer, wobei das Prallblech von den Seitenwänden der Klärkammer soweit entfernt ist, dass es eine Stromabwärts-Schlammabsetzkammer bildet, wobei weiterhin eine Pumpe vorgesehen ist, die am Boden der genannten Stromabwärts-Schlammabsetzkammer ansaugt und den abgesetzten Schlamm in den Stromaufwärtskanal pumpt, wodurch durch das Pumpen des Schlammes ein Fluss erzeugt wird, aus verarbeitetem Wasser durch die Klärkammer und in einem Ausmass, bei dem der Aktivschlamm in der Zone der Stromaufwärtskammer fluidisiert wird.
15. 15. Klärkammer gemäss Anspruch 14, dadurch gekennzeich net, dass sich das Prallblech genügend nach oben erstreckt und von dem Stromabwärtskanal ausreichend entfernt ist, um eine Stromaufwärtskammer zu bilden, deren Volumen für das Fliesbett aus Aktivschlamm bei der jeweiligen Fliessgeschwindigkeit des zu verarbeitenden Wassers dadurch ausreicht.

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