DE3726201A1 - Belebtschlamm-behandlungsverfahren fuer abwasser oder industrieabwasser - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren für eine Belebtschlamm-Behandlung für Abwasser oder Industrieabwasser und insbesondere mit einer solchen Behandlungsweise, bei der ein neuartiger Fixierträger für den Belebtschlamm (belebten Schlamm) verwendet wird, um eine hoch effiziente Belebtschlamm (Schlammbelebungs)-Behandlung des Abwassers oder des Industrieabwassers zu verwirklichen.

Für Abwasser wird die Schlammbelebungs-Behandlung beispielsweise im allgemeinen auf die nachstehend beschriebene Weise durchgeführt:

Das in einer Abwasserbehandlungsanlage gesammelte Abwasser geht durch ein Sand-Sedimentationsbecken und ein Primär-Sedimentationsbecken, so daß der Großteil der grobkörnigen und groben suspendierten Stoffe entfernt wird. Anschließend fließt das Abwasser in ein Belüftungsbecken des Schlammbelebungs-Behandlungsverfahrens, so daß die Verunreinigungen des Abwassers zersetzt werden. Der aus dem Belüftungsbecken austretende Teil fließt dann zu einer abschließenden Schlammeindickungseinrichtung (Schlammabsetzbecken), in der der belebte Schlamm sedimentiert/separiert wird, und der aus der Eindickungseinrichtung austretende Teil wird einer Chlorierbehandlung und dergleichen unterzogen und dann ausgetragen. Ein Teil des belebten Schlammes, der in der abschließenden Schlammeindickungseinrichtung sich abgesetzt hat, wird andererseits in das Belüftungsbecken als Rückführungsschlamm zurückgeleitet, während der restliche Teil dieses belebten Schlammes ausgetragen wird und einer Methanfermentationsbehandlung, einer Veraschungsbehandlung und dergleichen unterzogen wird, so daß dieser Teil beseitigt werden kann.

Diese Schlammbelebungs-Behandlung für Abwasser bringt viele Schwierigkeiten mit sich. Der bei der Behandlung des Abwassers anfallende belebte Schlamm beispielsweise hat einen hohen Schlammvolumenindex (SVI), der zu der Schwierigkeit führt, daß man in der abschließenden Schlammeindickungseinrichtung einen sedimentierten oder abgesetzten Schlamm erhält, der ausgezeichnete Konsolidierungseigenschaften hat. Zusätzlich hat die Schlammbelebungs-Behandlung einen Nachteil dahingehend, daß, wenn die Behandlung unter Bedingungen mit starker Belastung oder bei Bedingungen mit starken Belastungsänderungen vorgenommen wird oder wenn spiralförmige Bakterien (Hyphomyceten) sich in dem belebten Schlamm bilden, der belebte Schlamm in nachteiliger Weise zum Quellen neigt, was dazu führt, daß man ein schlechtes Absetzen des belebten Schlammes erhält. Daher ist es bei einer üblichen Schlammbelebungs-Behandlung von Abwasser äußerst schwierig, den belebten Schlamm des Belüftungsbeckens in hoher Konzentration zu halten, was dazu führt, daß die Verbesserungen hinsichtlich der Behandlung insbesondere im Hinblick auf die Effizienz oder die Verringerung der zur Durchführung der Behandlung benötigten Zeit Beschränkungen unterworfen ist und daß sich auch Beschränkungen hinsichtlich der Kompaktheit der Anlagen zur Durchführung der Behandlung ergeben. Das Auftreten des Quellens bewirkt ferner, daß der belebte Schlamm, der aus dem Schlammabsetzbecken abströmt, dazu führt, daß sich die Qualität des austretenden belebten Schlammes verschlechtert. Als Folge hiervon müssen bei der üblichen Schlammbelebungs-Behandlung die Abwasseraufbereitungsanlagen groß bemessen werden. Ferner ist es schwierig, das Behandlungsverfahren zu vereinfachen, und es ist auch schwierig, kompakte Behandlungsanlagen zu verwirklichen. Daher benötigt man beträchtliche Kosten zur Erstellung der Abwasseraufbereitungsanlage. Als Möglichkeit zur Überwindung dieser innewohnenden Schwierigkeiten bei der Aufbereitung von Abwasser besteht darin, eine Technik zur Verfügung zu haben, die eine hoch effiziente Schlammbelebungs-Behandlung ermöglicht.

Für Abwasser oder Industrieabwasser gibt es bisher zum Schlammbelebungs-Behandlungsverfahren dieses Abwassers mit einer hohen Effizienz ein Verfahren, bei dem man den belebten Schlamm des Belüftungsbeckens in einem Zustand mit hoher Konzentration hält, wobei sich diese Verfahrensweise in Wirbelschichtsysteme und Festbettsysteme untergliedern läßt.

Beim Wirbelschichtsystem des Verfahrens, welches beispielsweise in der offengelegten japanischen Patentanmeldung No. 61-1 36 491 angegeben ist, werden feine Partikel von grobkörnigem Gut, wie Diatomeenerde, Sand, keramische Stoffe und dergleichen, oder Aktivkohleteilchen oder Teilchen von organischen hoch molekularen Verbindungen, dem Belüftungsbecken zugegeben, so daß sie durch die Belüftung fluidisiert werden, um zu bewirken, daß der belebte Schlamm an diesen Partikeln haftet, so daß der belebte Schlamm hinsichtlich seines Absetzvermögens verbessert wird und dieser mit einem Zustand hoher Konzentration im Belüftungsbecken bleibt.

Beim Festbettsystem des Verfahrens, das beispielsweise in der offengelegten japanischen Patentanmeldung No. 61-1 36 490 angegeben ist, dienen keramische Gegenstände als Fixierträger für den belebten Schlamm. Bei diesem System werden irgendwelche wabenförmigen Rohre aus organischen hoch molekularen Verbindungen, mehrschichtige Platten, keramische Gegenstände und dergleichen in das Belüftungsbecken getaucht, um zu bewirken, daß der belebte Schlamm an diesen haftet, so daß der belebte Schlamm an diesen fixiert wird.

Jedoch gibt es bei diesen Verfahren viele Schwierigkeiten. Bei dem Wirbelschichtsystem des Verfahrens, bei dem keine anorganischen Teilchen zum Einsatz kommen, benötigt man mehr Zeit dafür, daß der belebte Schlamm an diesen feinen Teilchen auf stabile Weise haftet, da die Affinität des belebten Schlammes in Bezug zu diesen anorganischen Teilchen nicht ausreichend ist. Ferner ist ein zufriedenstellendes Verfahren zur Behandlung des belebten Schlammes bisher nicht bereitgestellt worden, der an einem solchen Träger als Abfallschlamm haftet. Bei pulverförmiger Aktivkohle und Teilchen aus organischen hochpolymeren Verbindungen, die beim Wirbelschichtsystem des Verfahrens zur Anwendung kommen, ist es ferner möglich, daß der belebte Schlamm an solchen Teilchen auf eine stabile Weise haftet, da die Affinität des belebten Schlammes zu diesen Teilchen groß ist. Wenn jedoch der überschüssige Schlamm, der bei einem solchen Verfahren behandelt worden ist, mit einer Methanfermentationsbehandlung weiterbehandelt wird, so ist es unmöglich, diese Teilchen nach der Beendigung der Methanfermentation des überschüssigen Schlammes wieder zu verwenden, da die Techniken zur Wiederaufbereitung solcher Teilchen bisher nicht zufriedenstellend sind. Wenn ferner die Beseitigung des entstehenden überschüssigen Schlammes durch Verbrennung oder Veraschung erfolgt, bewirken diese Trägerteilchen, daß die Kosten der Abwasserbehandlung im Vergleich zu dem Fall ansteigen, bei dem anorganische Trägerteilchen zum Einsatz kommen.

Beim Festbettsystem andererseits, bei dem das wabenförmige Rohr aus organischen hochmolekularen Verbindungen, wie laminierten Platten oder dergleichen, zur Anwendung kommt, die als Festbettträger für den belebten Schlamm dienen, haftet der vorgereinigte aktivierte Schlamm an diesen Trägern, so daß diese zum Zersetzen neigen, da die Affinität des belebten Schlammes in Verbindung mit diesen Trägern groß ist. Daher ist es in diesem Fall erforderlich, die Träger häufig aus dem Belüftungsbecken zu entnehmen und durch Waschen oder dergleichen zu reinigen, so daß sie regeneriert werden. Da jedoch das Festbett im allgemeinen hinsichtlich der Auslegung kompliziert ist, während die Affinität des belebten Schlammes zu den Trägern groß ist, reicht ein einfaches Auswaschen zur Regeneration der Träger nicht aus. Zur Regeneration dieser Träger ist daher eine aufwendige Behandlung der Träger erforderlich. Bei dem Verfahren ferner, bei dem die üblichen Keramikgegenstände als Fixierträger für den belebten Schlamm dienen, sind die Brenntemperaturen dieser keramischen Gegenstände beträchtlich hoch, so daß die Herstellungskosten ansteigen, während die üblichen Keramikgegenstände hinsichtlich der Fixierung des belebten Schlammes nicht ausreichend sind. Wie vorstehend angegeben ist, sind die üblichen Träger zum Fixieren des belebten Schlammes hinsichtlich der Affinität zu dem belebten Schlamm nicht ausreichend, die Wiederverwendbarkeit und die Handhabungseigenschaften sind unzulänglich sowie die Kosten nicht befriedigend, so daß sie nicht geeignet sind, eine große Menge belebten Abwasserschlammes zu behandeln. Obgleich bei den vorstehenden Ausführungen die Behandlung des Abwassers beschrieben ist, ergeben sich dieselben zuvor genannten Schwierigkeiten auch bei der Behandlung anderer Abwasserarten oder Industrieabwasser, wie z. B. Ammoniakwasser, das aus Koksöfen bei Eisenhütten als Abfall entsteht, oder Abwasser, das als Abfall bei der Kohlevergasung oder -verflüssigung entsteht, Abwasser, das beim Raffinieren von Erdöl entsteht, Abwasser, das bei nahrungsmittelverarbeitenden Anlagen anfällt, Abwasser, das bei Fermentationsanlagen von Alkohol und dergleichen anfällt, oder ähnliche Abwasserarten.

Die Erfindung zielt darauf ab, ein Verfahren zur hoch effizienten Behandlung des belebten Schlammes von Abwasser oder Industrieabwasser unter Verwendung eines neuartigen Fixierträgers für den belebten Schlamm bereitzustellen, um die bei einem üblichen Fixierträger für den belebten Schlamm entstehenden Schwierigkeiten zu überwinden, die bei der üblichen Schlammbelebungs-Behandlung von Abwasser oder Industrieabwasser auftreten. Untersuchungen im Hinblick auf eine hoch effiziente Schlammbelebungs-Behandlung von Abwasser haben ergeben, daß granulierte Hochofenschlacke, die bei Hochöfen in Eisenhütten als Nebenprodukt entsteht, und die durch plötzliches Abschrecken mit Wasser entstanden ist, ein gutes Adhäsionsvermögen hinsichtlich Form und Aufbau und Zusammensetzung im Zusammenwirken mit belebtem Schlamm hat. Weitere Untersuchungen haben gezeigt, daß die granulierte Hochofenschlacke die Absetzbarkeit des belebten Schlammes verbessert und einen nennenswerten Einfluß dahingehend hat, daß der belebte Schlamm in einem Zustand hoher Konzentration verbleibt, wenn dieses Material als Fixierträger für den belebten Schlamm verwendet wird. Somit ist granulierte Hochofenschlacke ein optimaler Fixierträger für den belebten Schlamm.

Ferner hat sich gezeigt, daß die granulierte Hochofenschlacke einen weiteren Effekt dahingehend mit sich bringt, daß der pH-Wert des Belüftungsbeckens innerhalb eines Bereiches bleibt, der für den belebten Schlamm geeignet ist, wenn dieses Material dem Belüftungsbecken zugegeben wird, so daß diese granulierte Hochofenschlacke sehr günstig als Träger zum Fixieren des belebten Schlammes ist. Ferner ist es bei der Verwendung der granulierten Hochofenschlacke möglich, daß die Schlammbelebungsbehandlung daran gehindert wird, daß sie aufgrund einer pH-Wertschwankung in ungünstige Betriebsbereiche kommt, so daß man eine stabile Abwasserbehandlung erhält.

Die Erfindung basiert auf den vorangehend erläuterten Kenntnissen. Die Schlammbelebungs-Behandlung des Abwassers oder Industrieabwassers nach der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß ein keramischer Gegenstand, der im wesentlichen aus granulierter Hochofenschlacke oder einem feinen Pulver hieraus besteht, als Fixierträger für den belebten Schlamm eingesetzt wird, wobei er zugleich zur Steuerung des Oxidations-Reduktionspotentials (ORP) des Belüftungsbeckens dient, so daß diese Größe auf einem Wert innerhalb eines vorbestimmten Bereiches konstant gehalten wird.

Die vorstehend genannte Zielsetzung nach der Erfindung wird bei den nachstehend anhand der Punkte (1) bis (11) beschriebenen Verfahrensweisen erreicht:

• (1) Ein Verfahren mit Wirbelschichtbett zur Schlammbelebungs-Behandlung von Abwasser oder Industrieabwasser weist folgenden Schritt auf: Zugeben eines feinen Pulvers aus granulierter Hochofenschlacke zu einem Belüftungsbecken einer Schlammbelebungsanlage, wobei das feine Pulver aus granulierter Hochofenschlacke als ein Fixierträger zum Fixieren des belebten Schlammes dient.
• (2) Das Verfahren zur Schlammbelebungs-Behandlung von Abwasser oder Industrieabwasser mittels Wirbelschichtbett, wie dies vorstehend unter Punkt (1) angegeben ist, wird ferner so durchgeführt, daß die in den Belüftungstank eingeleitete Luftmenge, in den die fein pulverisierte granulierte Hochofenschlacke eingegeben wird, so gesteuert wird, daß das Oxidations-Reduktionspotential des Inhalts des Belüftungsbeckens auf einem Wert innerhalb eines vorbestimmten Sollbereiches aufrechterhalten wird.
• (3) Das Verfahren zur Schlammbelebungs-Behandlung von Abwasser oder Industrieabwasser mit Wirbelschichtbett gemäß Punkt (1) oder (2) zeichnet sich ferner dadurch aus, daß das feine Pulver aus granulierter Hochofenschlacke eine Teilchengröße von 0,02 bis 0,5 mm hat, die dem Belüftungsbecken in einer Menge von 1 bis 5 Gew.-% pro Volumeneinheit des Belüftungsbeckens zugegeben wird.
• (4) Das Verfahren zur Schlammbelebungs-Behandlung des Abwassers oder Industrieabwassers mit Wirbelschichtbett nach den Punkten (1) oder (2) zeichnet sich ferner dadurch aus, daß das feine Pulver aus granulierter Hochofenschlacke, das eine Teilchengröße von 0,02 bis 0,5 mm hat, dem Belüftungsbecken in einer Menge von 10 bis 50 kg pro m³ des Belüftungsbeckenvolumens zugegeben wird.
• (5) Ein Verfahren zur Schlammbelebungs-Behandlung von Abwasser oder Industrieabwasser mit Festbett zeichnet sich durch den Schritt aus, gemäß dem ein keramischer Gegenstand, der hauptsächlich aus granulierter Hochofenschlacke besteht, in einem Belüftungsbecken einer Schlammbelebungs-Behandlungsanlage angebracht wird, wobei der keramische Gegenstand als ein Fixierträger für den belebten Schlamm dient.
• (6) Das Verfahren zur Schlammbelebungs-Behandlung des Abwassers oder Industrieabwassers mit Festbett nach Punkt (5) zeichnet sich ferner dadurch aus, daß der keramische Gegenstand, der hauptsächlich aus granulierter Hochofenschlacke besteht, eine plattenähnliche Kassettenform hat, die aus porösem keramischem Material hergestellt ist.
• (7) Das Verfahren zur Schlammbelebungs-Behandlung des Abwassers oder Industrieabwassers mit Festbett nach Punkt (5) zeichnet sich ferner dadurch aus, daß der keramische Gegenstand, der hauptsächlich aus granulierter Hochofenschlacke besteht, eine Kassette ist, die mit stückchenförmigem keramischem Material gefüllt ist.
• (8) Das Verfahren zur Schlammbelebungs-Behandlung des Abwassers oder Industrieabwassers mit Festbett nach Punkt (5) zeichnet sich ferner dadurch aus, daß der keramische Gegenstand, der hauptsächlich aus granulierter Hochofenschlacke besteht, eine Kassette ist, die mit sattelförmigem keramischem Material gefüllt ist.
• (9) Das Verfahren zur Schlammbelebungs-Behandlung des Abwassers oder Industrieabwassers mit Festbett nach einem der Punkte (5) bis (8) zeichnet sich ferner dadurch aus, daß eine Bedingung eingehalten wird, bei der der belebte Schlamm an dem keramischen Material, das hauptsächlich aus granulierter Hochofenschlacke besteht, haftet, wobei das Abwasser oder Industrieabwasser, in dem zuvor Sauerstoff durch die Belüftung gelöst ist, durch das keramische Material zur Behandlung geht.
• (10) Das Verfahren zur Schlammbelebungs-Behandlung des Abwassers oder Industrieabwassers mit Festbett nach Punkt (9) zeichnet sich ferner dadurch aus, daß die Bedingung, unter der der belebte Schlamm an dem keramischen Material haftet, das hauptsächlich aus granulierter Hochofenschlacke besteht, das Abwasser oder Industrieabwasser ist, in dem Sauerstoff zuvor durch die Belüftung gelöst ist und das durch das keramische Material zur Behandlung geht, wobei die bei der Belüftung zugeführte Luftmenge derart gesteuert wird, daß das Oxidations-Reduktionspotential des vorgereinigten Teils, der einer biochemischen Behandlung unterworfen wurde, auf einem Wert innerhalb eines vorbestimmten Sollbereiches gehalten wird.
• (11) Ein Verfahren zur Schlammbelebungs-Behandlung von Abwasser oder Industrieabwasser mit Festbett zeichnet sich ferner dadurch aus,
  daß mehrere Kassetten quer zu einem Abwasser- oder Industrieabwasserstrom angeordnet werden, wobei die Kassetten als Fixierträger für den belebten Schlamm dienen, die von plattenähnlichen, porösen, keramischen Gegenständen gebildet werden, die im wesentlichen aus granulierter Hochofenschlacke bestehen, oder daß es Kassetten sind, die mit keramischem Material gefüllt sind, das hauptsächlich die granulierte Hochofenschlacke aufweist, und daß eine biochemische Behandlung des Abwassers oder Industrieabwassers eine vorbestimmte Zeitlang durchgeführt wird,
  daß von den Kassetten eine Kassette entnommen wird, die sich an einer ersten einer Einlaßseite des Abwassers oder Industrieabwassers am nächsten liegenden Position befindet, während die restlichen Kassetten anschließend in Richtung zur Einlaßseite des Abwassers oder Industrieabwassers in paralleler Weise bewegt werden,
  daß eine neue Kassette oder eine wiederaufbereitete Kassette an die hinterste Kassettenposition gebracht wird, die durch die vorstehend genannte, aufeinanderfolgende Bewegung der restlichen Kassette frei wird,
  daß die Ablagerung dieser einen Kassette entfernt wird, um diese eine Kassette wiederaufzubereiten, so daß es möglich ist, daß diese eine Kassette an dieser letzten Kassettenposition angebracht werden kann, und
  daß die biochemische Behandlung des Abwassers oder Industrieabwassers kontinuierlich durchgeführt wird, während die Mehrzahl von Kassetten sequentiell durch wiederaufbereitete Kassetten oder neue Kassetten ersetzt wird.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Beispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Darin zeigt:

Fig. 1 eine schematische Ansicht einer Laboranlage zur biochemischen Behandlung von Abwasser oder Industrieabwasser, in der ein Satz von keramischen Kassetten nach der Erfindung vorgesehen ist, und

Fig. 2 ein Diagramm zur Verdeutlichung der Absetzkurven, von denen eine den Zustand zeigt, bei dem der belebte Schlamm nach 30 Tagen von der Zugabe der granulierten Hochofenschlacke gezeigt ist.

Nachstehend wird die Erfindung erläutert.

Die granulierte Hochofenschlacke wird durch plötzliches Abschrecken der Schlacke, die in einem Hochofen von Eisenhütten in einer Menge von 300 bis 500 kg/Tonne Roheisen entsteht, hergestellt, in dem man unter Hochdruck stehendes Wasser zur Anwendung bringt. Die Vitrifikationsrate oder Vilreszenzrate der granulierten Hochofenschlacke beträgt etwa 90%, und die granulierte Hochofenschlacke ist porös. Wie in Tabelle 1 gezeigt ist, enthält die granulierte Hochofenschlacke CaO, SiO₂, Al₂O₃ als Hauptbestandteile, und sie enthält ferner noch FeO, MgO und dergleichen.

Das gute Haftungsvermögen der granulierten Hochofenschlacke für den belebten Schlamm resultiert aus der Tatsache, daß die granulierte Hochofenschlacke porös ist sowie aus ihrer Zusammensetzung.

Tabelle 1

Beispiel einer Zusammensetzung der granulierten Hochofenschlacke (%)

Nachstehend wird der Haftungsmechanismus des belebten Schlammes an der granulierten Hochofenschlacke näher beschrieben.

Im allgemeinen hat die Schlammbelebungs-Behandlung eine Tendenz, den pH-Wert des Belüftungsbeckens zu senken, da die Verbindungen von salpetriger Säure und die Verbindungen von Salpetersäure durch die Hydrierung der Ammoniakverbindungen oder Fettsäuren durch die Zersetzung von organischen Verunreinigungen erzeugt werden. Wenn der pH-Wert des Belüftungsbeckens auf einen Bereich abfällt, der für die Substituierung des belebten Schlammes ungeeignet ist, so ergibt sich ein Quellen des belebten Schlammes, eine schlechte Zersetzung der Verunreinigungen und dergleichen. Als Folge hiervon neigt die Schlammbelebungs-Behandlung von Abwasser dazu, daß sie unter schlechten Arbeitsbedingungen abläuft. Wenn andererseits die granulierte Hochofenschlacke dem Belüftungsbecken der Schlammbelebungs-Behandlung zugegeben wird, löst sich CaO der granulierten Hochofenschlacke in dem Fall, wenn der pH-Wert des Belüftungsbeckens kleiner wird, so daß eine Absenkung des pH-Wertes vermieden wird und der pH-Wert des Belüftungsbeckens in einem optimalen Bereich für die Substituierung des belebten Schlammes bleibt, wobei beträchtliche Wirkungen im Hinblick auf die Stabilisierung des Betriebs der Schlammbelebungs-Behandlung und hinsichtlich der Verbesserung der Qualität des durch die Schlammbelebung behandelten Teils erzielt werden. CaO von der granulierten Hochofenschlacke löst sich hierbei nicht plötzlich, sondern allmählich. Dies resultiert aus der Tatsache, daß die granulierte Hochofenschlacke eine Vitrifikationsrate von wenigstens etwa 90% hat, die CaO an einem plötzlichen Lösen hindert, so daß vermieden wird, daß der pH-Wert des Belüftungsbeckens plötzlich ansteigt. Das so gelöste CaO reagiert mit der Verbindung von Salpetersäure, den Verbindungen der salpetrigen Säure und den Fettsäuren. Zusätzlich reagiert CaO auch mit Kohlendioxidgas, das bei der Belüftung des belebten Schlammes entsteht, um Calciumcarbonat zu erhalten. Das so erhaltene Calciumcarbonat liegt in Form feiner Teilchen vor, an denen der belebte Schlamm leicht haftet. Die granulierte Hochofenschlacke, in der CaO gelöst ist, ist poröser, und als Folge hiervon hat sie eine Form, an der der belebte Schlamm leichter haftet. Ferner benötigt der belebte Schlamm als Nährstoffe Phosphor und Stickstoff zusammen mit Metallen, wie z. B. Eisen, Magnesium und dergleichen, in Spurenanteilen. Da die granulierte Hochofenschlacke FeO und MgO jeweils enthält, hat der belebte Schlamm eine Neigung, leicht an der granulierten Hochofenschlacke zu haften, um sich die Nährstoffe, wie Eisen, Magnesium oder dergleichen, aus der granulierten Hochofenschlacke zu holen.

Wie sich aus der vorangehenden Beschreibung ergibt, soll nochmals klargestellt werden, daß die granulierte Hochofenschlacke ein poröses Gefüge und eine Zusammensetzung hat, die beide die Adhäsion des belebten Schlammes an der Schlacke unterstützen, und ferner hat sie auch einen Einfluß dahingehend, daß die Schlammbelebungs-Behandlung von Abwasser daran gehindert wird, daß sie unter schlechten Bedingungen, wie z. B. dem Quellen des belebten Schlammes und einer geringen Zersetzung der Verunreinigungen des Abwassers, ablaufen muß. Als Folge hiervon ergibt sich, daß die granulierte Hochofenschlacke exzellente Eigenschaften und bessere Eigenschaften als der anorganische Fixierträger hat, der aus Diatomeenerde, Sand und dergleichen besteht, obgleich die granulierte Hochofenschlacke einen anorganischen Fixierträger bildet.

Die offengelegte japanische Patentanmeldung No. 57-75 189 beschreibt in der Tat bei einem Verfahren zur Abwasserbehandlung mittels Tropfkörper, daß die luftgekühlte Hochofenschlacke, die als Füllstoff dient, als ein Träger für den belebten Schlamm verwendet wird.

In dem Fall jedoch, daß man eine luftgekühlte Hochofenschlacke als Fixierträger für den belebten Schlamm verwendet, der im Wirbelschichtreaktor enthalten ist, ergeben sich viele Schwierigkeiten. Nachstehend werden die Eigenschaften sowohl der granulierten Hochofenschlacke als auch der luftgekühlten Hochofenschlacke in der Tabelle 2 gezeigt und als Vergleich gegenübergestellt.

Tabelle 2

Eigenschaften der granulierten Hochofenschlacke und der luftgekühlten Hochofenschlacke

Aus der Tabelle 2 ist zu ersehen, daß die luftgekühlte Hochofenschlacke im Hinblick auf einen Fixierträger für belebten Schlamm im Gegensatz zu granulierter Hochofenschlacke nicht adäquat ist. Da insbesondere die luftgekühlte Hochofenschlacke eine beträchtlich geringere Porosität als die granulierte Hochofenschlacke hat und die Porosität das günstige Fixierverhalten für belebten Schlamm beträchtlich beeinflußt, ist die luftgekühlte Hochofenschlacke hinsichtlich des Haftungsvermögens im Hinblick auf belebten Schlamm äußerst schwach. Da ferner die luftgekühlte Hochofenschlacke ein wesentlich größeres scheinbares spezifisches Gewicht als die granulierte Hochofenschlacke hat, ist die Fließfähigkeit der luftgekühlten Hochofenschlacke im Reaktor schlecht, so daß die luftgekühlte Hochofenschlacke sich leicht im Reaktor absetzt, so daß das Fixiervermögen für belebten Schlamm beträchtlich herabgesetzt wird.

Da ferner die luftgekühlte Hochofenschlacke eine Kristallstruktur hat, ist sie härter als die granulierte Hochofenschlacke, die eine Glasstruktur hat, so daß man für die luftgekühlte Hochofenschlacke eine große Energiemenge zum Zerkleinern benötigt. Bei der Zugabe zum Reaktor bewirkt ferner die luftgekühlte Hochofenschlacke, daß eine große Menge an CaO im Inhalt des Reaktors gelöst wird, so daß der Inhalt des Reaktors infolge der kristallinen Struktur der luftgekühlten Hochofenschlacke plötzlich alkalisiert wird. Hierdurch wird das Behandlungsvermögen des belebten Schlammes verschlechtert. Wie vorstehend angegeben ist, hat die luftgekühlte Hochofenschlacke viele Nachteile, so daß es nicht für ein Material als Fixierträger für belebten Schlamm geeignet ist, der bei einem Wirbelschichtreaktor verwendet wird.

Ferner hat sich gezeigt, daß wenn ein poröses keramisches Material in eine Flüssigkeit gemischt mit belebtem Schlamm eingetaucht wird, die von dem Belüftungsbecken der Abwasserbehandlung kommt, der belebte Schlamm selbst in das Innere eines solchen porösen keramischen Materials eintritt, so daß die mit belebtem Schlamm gemischte Flüssigkeit klar wird. Ferner hat sich bei der Erfindung herausgestellt, daß, wenn eine rohrförmige Kassette, die mit keramischem Material gefüllt ist, das eine stückchenähnliche Form hat, die zum Beispiel sattelähnlich gestaltet ist, ringähnlich gestaltet ist oder eine sphärische Form oder dergleichen hat, in das Flüssigkeitsgemisch mit belebtem Schlamm eingetaucht wird, der belebte Schlamm in die Hohlräume eintritt, die von dem stückchenähnlichen keramischen Material einer solchen rohrähnlichen Kassette gebildet werden, so daß die Mischflüssigkeit mit belebtem Schlamm wie beim porösen keramischen Material klar wird.

Hierauf basierend haben die Erfinder herausgefunden, daß eine Kassette, die mit dem porösen keramischen Material oder dem stückchenähnlichen keramischen Material gefüllt ist, als Fixierträger für den belebten Schlamm genutzt werden kann, wobei Untersuchungen unternommen wurden, um herauszufinden, warum eine solche keramische Kassette bei der Schlammbelebungsbehandlung des Abwassers anwendbar ist.

Bisher sind alle porösen keramischen Materialien und stückchenähnliche keramische Materialien hauptsächlich aus teuren Materialien, wie Aluminiumoxid und Siliciumoxid hergestellt, die ein Brennen mit sehr hoher Temperatur von 1400 bis 1600°C während langen Brennzeiten erforderlich machen, so daß die üblichen Materialien zu einer Zunahme der Herstellungskosten führen, wodurch es unmöglich wird, derartig teure übliche Materialien bei der Behandlung von Abwasser oder Industrieabwasser einzusetzen.

Im Laufe der Entwicklung eines billigen keramischen Materials haben die Erfinder herausgefunden, warum granulierte Hochofenschlacke als ein Hauptbestandteil solcher billiger keramischer Materialien Verwendung findet. Da nämlich die granulierte Hochofenschlacke ein beim Eisenhüttenbetrieb anfallendes Nebenprodukt ist, ist die granulierte Hochofenschlacke im Preis wesentlich günstiger als die üblichen keramischen Materialien, wie Aluminiumoxid, Siliciumoxid und dergleichen. Da ferner die granulierte Hochofenschlacke CaO in einer Menge von 42 bis 45% enthält, ist zu vermuten, daß die Brenntemperatur der granulierten Hochofenschlacke wesentlich geringer als jene für Aluminiumoxidmaterialien und Siliciumoxidmaterialien ist.

Hieraus hat sich folgendes ergeben: ein keramisches Material das im wesentlichen aus granulierter Hochofenschlacke besteht, wurde zubereitet und ausprobiert, wobei eine Brenntemperatur dieses keramischen Materials beispielsweise in einem Bereich von 900 bis 950°C und eine Brennzeit für dieses keramische Material beispielsweise in einem Bereich von 1 bis 2 Stunden gewählt wurde. Hierbei erhielt man ein keramisches Material mit einer porösen Struktur und ein keramisches Material, das eine stückchenähnliche Form mit verschiedenen Konfigurationen hatte.

Ferner hat sich hierbei gezeigt, daß die Herstellungskosten des keramischen Materials, das im wesentlichen aus granulierter Hochofenschlacke besteht, sich in einem Bereich von ¹/₅ bis ½₀ von jenen der üblichen keramischen Materialien herabsetzen läßt, das im wesentlichen aus Aluminiumoxid, Siliciumoxid oder dergleichen besteht. Somit hat sich gezeigt, daß sich hinsichtlich den Herstellungskosten selbst kann keine Schwierigkeiten ergeben, wenn das keramische Material im wesentlichen aus granulierter Hochofenschlacke besteht und daß sich auch keine Schwierigkeiten bei der Behandlung des Abwassers oder Industrieabwassers ergeben.

Ferner behält das keramische Material, das im wesentlichen aus granulierter Hochofenschlacke besteht, gute Eigenschaften der granulierten Hochofenschlacke im Hinblick auf die Fixierung des belebten Schlammes bei, so daß dieses keramische Material dem üblichen keramischen Material überlegen ist, das im wesentlichen aus Aluminiumoxid, Siliciumoxid oder dergleichen besteht, wenn man hierbei die Eigenschaften hinsichtlich der Fixierung des belebten Schlammes am keramischen Material vergleicht.

Nachstehend wird ein Anwendungsfall beschrieben, bei dem die keramischen Materialien im wesentlichen aus granulierter Hochofenschlacke und einem feinen Pulver hiervon bestehen, die als Fixierträger für den belebten Schlamm dienen, und die in diesem Zusammenhang bei der Behandlung des Abwassers oder Industrieabwassers verwendet werden.

Zuerst wird ein Anwendungsfall beschrieben, bei dem das feine Pulver aus granulierter Hochofenschlacke dem Belüftungsbecken der Schlammbelebungs-Behandlungsanlage mit Wirbelschichtbett zugegeben wird, so daß dieses Material als Fixierträger für den belebten Schlamm dient.

Wenn die granulierte Hochofenschlacke verwendet wird, um als Fixierträger für den belebten Schlamm zu dienen, so reicht es aus, daß dem Belüftungsbecken die granulierte Hochofenschlacke in der Form zugegeben wird, daß sie auf eine Teilchengröße von kleiner 0,5 mm gemahlen ist, und zwar in einer Menge von 10 bis 50 kg pro m³ des Belüftungsbeckenvolumens. Der Zusammenhang zwischen der Teilchengröße der granulierten Hochofenschlacke und dem Haftvermögen des belebten Schlammes wird nachstehend näher aufgezeigt. Je feiner nämlich die granulierte Hochofenschlacke gemahlen ist, desto leichter haftet der belebte Schlamm an der so gemahlenen granulierten Hochofenschlacke. Je feiner jedoch die granulierte Hochofenschlacke wird, desto leichter kann die so gemahlene granulierte Hochofenschlacke aus der Schlammeindickungseinrichtung zusammen mit dem hiervon ausgehenden Strom austreten. Daher wird es bevorzugt, daß man eine Teilchengröße von wenigstens 0,02 mm für die so gemahlene, granulierte Hochofenschlacke wählt. Bei dem Zusammenhang zwischen der Teilchengröße der granulierten Hochofenschlacke und dem Dispersionsvermögen einer solchen Schlacke im Belüftungsbecken zeigt ferner, daß dann, wenn die Teilchengröße der granulierten Hochofenschlacke größer als 0,5 mm ist, das Dispersionsvermögen der Schlacke verschlechtert wird, so daß es schwierig wird, daß die Schlacke gleichmäßig im Belüftungsbecken dispergiert wird. Wenn man daher das Vorangehende berücksichtigt, liegt der optimale Wert der Teilchengröße der granulierten Hochofenschlacke, die dem Belüftungsbecken zuzugeben ist, innerhalb eines Bereiches von 0,02 bis 0,5 mm.

Nachstehend wird die anwendbare Menge des feinen Pulvers aus granulierter Hochofenschlacke, die dem Belüftungsbecken zuzugeben ist, näher beschrieben. Diese anwendbare Menge der granulierten Hochofenschlacke wird durch die Beobachtung des Zustandes oder der Bedingung der Adhäsion des belebten Schlammes an der granulierten Hochofenschlacke bestimmt, wobei man eine Untersuchung mit Hilfe eines Mikroskopes vornimmt, sowie auf der Basis der Absetzbarkeit des belebten Schlammes. Insbesondere dann, wenn die anwendbare Menge der granulierten Hochofenschlacke in einem Bereich von weniger als 10 kg pro m³ des Belüftungsbeckenvolumens liegt, ist belebter Schlamm vorhanden, der an der granulierten Hochofenschlacke im Belüftungsbecken noch nicht haftet. Daher ist eine Neigung zur schnellen Quellung des belebten Schlammes bei Hochbelastungsbedingungen der Behandlung von BOD oder bei einer Bedingung vorhanden, bei der sich die Größe der BOD-Belastung beträchtlich ändert. Wenn hingegen die anwendbare Menge der granulierten Hochofenschlacke, die dem Belüftungsbecken zuzugeben ist, größer als ein Wert von 10 kg pro m³ des Belüftungsbeckenvolumens ist, sind die vorstehend genannten Schwierigkeiten überwunden, und es ist möglich, ein gutes Arbeitsverhalten bei der Behandlung zu erzielen. Wenn jedoch die Menge der granulierten Hochofenschlacke, die dem Belüftungsbecken zuzugeben ist, einen Wert von 50 kg überschreitet, so hat man beobachtet, daß das Leistungsverhalten der Behandlung sich nicht weiter verbessern läßt.

Daher liegt die optimale Menge der granulierten Hochofenschlacke, die dem Belüftungsbecken zuzugeben ist, innerhalb eines Bereiches von 10 bis 15 kg pro m³ des Belüftungsbeckenvolumens. Tatsächlich ist die Adhäsion des belebten Schlammes an der granulierten Hochofenschlacke in etwa einem Monat nach der Zugabe der granulierten Hochofenschlacke zu dem Belüftungsbecken abgeschlossen.

Beim Eisenhüttenbetrieb fällt zusätzlich zu der Hochofenschlacke oder der sogenannten Rohreisenschlacke eine Stahlschlacke, wie die Konverterschlacke, bei der Stahlherstellung an, wenn ein Stahl erzeugt wird, der die gewünschten Bestandteile in adäquater Weise für den bestimmungsgemäßen Verwendungszweck enthält.

Die Zusammensetzung der Konverterschlacke ist in der Tabelle 3 gezeigt. Die Konverterschlacke enthält CaO in einer Menge von 35 bis 48% in ähnlicher Weise wie die granulierte Hochofenschlacke, die bei der vorliegenden Erfindung zur Anwendung kommt. Zusätzlich enthält die Konverterschlacke Eisen und Magnesium, die Nährstoffe für den belebten Schlamm darstellen.

Tabelle 3

Zusammensetzungsbeispiel für Konverterschlacke (Gew.-%)

Obgleich zu erwarten ist, daß die als Stahlschlacke anfallende Konverterschlacke dieselben Wirkungen wie die granulierte Hochofenschlacke hat, so ist es tatsächlich unmöglich, daß die Konverterschlacke als Fixierträger für den belebten Schlamm im Gegensatz zu granulierter Hochofenschlacke genutzt werden kann.

Der Grund, warum die Konverterschlacke nicht als Fixierträger für den belebten Schlamm dienen kann, wird nachstehend angegeben. Da insbesondere die Konverterschlacke im Gegensatz zu granulierter Hochofenschlacke nicht glasig wird, tritt die Auflösung von CaO plötzlich auf. Wenn man daher die Konverterschlacke als Fixierträger für belebten Schlamm verwendet, steigt der pH-Wert des Belüftungsbeckens, wenn die Konverterschlacke zugegeben wird, plötzlich an, und bei diesem drastischen Anstieg erhält man einen pH-Bereich (7,0±0,5), der dann so ist, daß der belebte Schlamm abgetötet wird.

Eine weitere Schwierigkeit im Zusammenhang mit der Konverterschlacke ist darin zu sehen, daß die Konverterschlacke eine große Luftmenge bei der Belüftung des Belüftungsbeckens zur Flotation der Konverterschlacke in dem Becken erforderlich macht, da die Konverterschlacke eine große Eisenmenge enthält, so daß sie ein hohes spezifisches Gewicht hat. Hierdurch wird der belebte Schlamm zerstört, die Arbeitskosten steigen, und es ergeben sich weitere Schwierigkeiten.

Da ferner die Konverterschlacke, die die Stahlschlacke darstellt, solche gravierenden Nachteile hat, ist es schwierig, die Konverterschlacke als Fixierträger für belebten Schlamm zu nutzen.

Nachstehend wird nunmehr ein Beispiel erläutert, bei dem ein keramisches Material, das im wesentlichen aus granulierter Hochofenschlacke besteht, als Fixierträger für den belebten Schlamm bei der Schlammbelebungs-Behandlung des Abwassers zur Anwendung kommt.

Nach der Erfindung hat sich gezeigt, daß eine industriell zweckmäßig anwendbare Form des keramischen Materials, wenn dieses als Fixierträger für den belebten Schlamm genutzt werden soll, eine Kassette, d. h. ein plattenähnlicher poröser keramischer Gegenstand oder eine Kassette ist, die mit einem keramischen Füllstoff gefüllt ist, der eine stückchenähnliche Gestalt, eine sattelähnliche Gestalt und/oder dergleichen hat.

Wie in Fig. 1 gezeigt ist, wird die Kassette, die aus dem vorstehend genannten keramischen Material besteht, in einem biochemischen Reaktionsbecken der Abwasser- oder Industrieabwasserbehandlungsanlage zur Behandlung des Abwassers und des Industrieabwassers angebracht, und die Behandlungsbedingungen hierbei werden nachstehend näher im Zusammenhang mit der Auslegung der Anlage erläutert.

In Fig. 1 ist die biochemische Behandlungsanlage des Abwassers und Industrieabwassers gezeigt, wobei die Anlage folgendes aufweist: ein erstes Belüftungsbecken 2; ein zweites Belüftungsbecken 3; und ein Becken "B", das zwischen dem ersten (2) und dem zweiten (3) Belüftungsbecken angeordnet ist, wobei in dem Becken "B" ein Satz von keramischen Kassetten 1 vorgesehen ist, die jeweils aus einem plattenähnlichen porösen keramischen Gegenstand bestehen, der im wesentlichen aus granulierter Hochofenschlacke besteht oder mit einem keramischen Füllstoff gefüllt ist der beispielsweise eine stückchenähnliche Form hat. Auf den Bodenteilen des ersten und zweiten Belüftungsbeckens 2, 3 sind Belüftungsverteilerrohre 11 vorgesehen und mit einem Belüftungsgebläse 9 über Verbindungsleitungen verbunden.

Ein Oxidations-Reduktionspotential (nachstehend als ORP bezeichnet) -Sensor 4 ist in dem zweiten Belüftungsbecken 3 an der Auslaßseite des Austritts 12 der biochemischen Behandlungsanlage vorgesehen. Der ORP-Sensor 4 ist mit einer ORP-Steuereinheit 5 verbunden, die mit einem Belüftungssteuer-Magnetventil 10 über eine Leitung verbunden ist. Das Magnetventil 10 ist zwischen den Belüftungsverteilerrohren 11 in dem Belüftungsgebläse 9 angeordnet, und es wird über ein Befehlssignal angesteuert, das von der ORP-Steuereinheit 5 abgegeben wird, um die Menge der Belüftungsluft zu regeln. In Fig. 1 ist mit 6 eine Aufzeichnungseinrichtung, mit 7 eine Schlammförderpumpe und mit 8 ein Schlamm-Regulierbecken bezeichnet.

Nachstehend wird die Schlammbehandlung näher erläutert, die in dem biochemischen Reaktionsbecken in Fig. 1 durchgeführt wird.

Zuerst wird als Aufgabeschlamm eine Abwasserflüssigkeit, die mit belebtem Schlamm gemischt ist und die eine belebte Schlammkonzentration von 1000 bis 5000 mg/l hat, in das erste und zweite Belüftungsbecken 2, 3 eingegeben, wie dies in Fig. 1 gezeigt ist, und das erste und das zweite Belüftungsbecken werden mit Luft belüftet, so daß der belebte Schlamm in die Poren oder Hohlräume des keramischen Materials der Kassetten 1 eintritt, so daß bewirkt wird, daß die Inhalte sowohl des ersten als auch des zweiten Belüftungsbeckens 2, 3 fünf bis zwanzig Stunden später im wesentlichen klar werden. Dann wird Luft oder sauerstoffreiche Luft oder Sauerstoff in das erste und das zweite Belüftungsbecken 2, 3 über die Belüftungsverteilerrohre 11 eingeblasen.

Anschließend wird das Abwasser in das erste Belüftungsbecken 2 derart gegossen, daß das Abwasser durch das erste Belüftungsbecken 2, das Becken "B" und das zweite Belüftungsbecken 3 geht, daß man einen Zeitraum von 16 Stunden hat, der einer Behandlungszeit des Abwassers entspricht. Dann wird die Behandlungszeit des Abwassers allmählich reduziert, so daß der belebte Schlamm kultiviert wird. Normalerweise erfolgt die Behandlung, bei der das Abwasser durch die Becken gehen kann, während eines Zeitraumes von 2 bis 6 Stunden, und die Kultivierung des belebten Schlammes braucht einen Zeitraum von etwa 10 bis 30 Tagen.

In dem biochemischen Reaktionsbecken mit Festbett, in dem keramisches Material zur Anwendung kommt, das im wesentlichen aus granulierter Hochofenschlacke besteht und als Fixierträger für den belebten Schlamm dient, erfolgt die Zersetzung der Verunreinigungen im Abwasser auf die folgende Weise: wie in Fig. 1 gezeigt ist, wird zuerst Luft, die Sauerstoff enthält, zu Belüftungszwecken in das in das erste Belüftungsbecken 20 eingeströmte Abwasser geblasen, um Sauerstoff im Abwasser zu lösen. Das Abwasser geht dann durch die keramischen Kassetten 1, die im Becken "B" vorgesehen sind, so daß die im Abwasser enthaltenen Verunreinigungen durch den belebten Schlamm zersetzt werden, der an den keramischen Kassetten 1 haftet, wobei der so gelöste Sauerstoff verbraucht wird. Im zweiten Belüftungsbecken 3 wird weiterer Sauerstoff in dem austretenden Strom gelöst, um zu bewirken, daß die im Abwasser enthaltenen Verunreinigungen zersetzt werden oder daß kausative, schlecht riechende Agentien im austretenden Strom beseitigt werden und der austretende Strom aerobisch gemacht wird. Als Folge hiervon, wie dies nachstehend noch näher beschrieben wird, bringt das Verfahren nach der Erfindung beträchtliche Vorteile gegenüber dem bisher üblichen Verfahren mit sich.

Das keramische Material, das beim Verfahren nach der Erfindung zur Anwendung kommt, weist eine Menge von größer als 50 bis 90 Gew.-%, vorzugsweise von 70 bis 85 Gew.-% granulierte Hochofenschlacke und übliches anorganisches keramisches Material, wie Aluminiumoxid, Siliciumoxid oder ein anderes anorganisches Material auf.

Wenn das beim Verfahren nach der Erfindung zur Anwendung kommende keramische Material zu einem plattenähnlichen porösen, keramischen Gegenstand geformt ist, weist das keramische Material ferner porenbildende Mittel, wie z. B. Sägespäne, Reisschalen, Urethanpulver und dergleichen auf. Bei der Zubereitung des keramischen Materials für die Anwendung beim Verfahren nach der Erfindung werden die vorstehend genannten Ausgangsmaterialien zuerst gemischt und dann mit Wasser geknetet, um eine Paste zu erhalten, der dann die vorbestimmte Form gegeben wird. Anschließend erfolgt eine Brennbehandlung, um das Enderzeugnis zu erhalten.

Obgleich die Porengröße des beim Verfahren nach der Erfindung zur Anwendung kommenden keramischen Materials nicht beschränkt ist, liegt der optimale Durchmesser der Poren des beim Verfahren nach der Erfindung zur Anwendung kommenden keramischen Materials in einem Bereich von 1 bis 5 mm, wobei die Poren sich hinsichtlich ihrer Größe in dem oben genannten Bereich ändern können.

Die Ausbildung der Poren des beim Verfahren nach der Erfindung zur Anwendung kommenden keramischen Materials beeinflußt beträchtlich sowohl das Adhäsionsvermögen des belebten Schlammes als auch die Gefahr eines Zusetzens während des Abwasserbehandlungsverfahrens beträchtlich. In dem Fall beispielsweise, wenn die Poren des keramischen Materials eine sogenannte zweidimensionale Porenstruktur, wie eine Porenstruktur eines wabenähnlichen Gegenstandes hat, bei dem die Einlaßöffnungen der Poren in gerader Verbindung mit den Auslaßöffnungen derselben Poren jeweils über einen Durchgang sind, kann sich die zweidimensionale Porenstruktur schnell bei der Abwasserbehandlung zusetzen. In diesem Zusammenhang ist es empirisch bekannt, daß die Poren des keramischen Materials eine sogenannte dreidimensionale Porenstruktur haben, bei der die Poren des keramischen Materials zur Verbindung miteinander verzweigt sind. Es ist sehr unwahrscheinlich, daß eine solche dreidimensionale Porenstruktur sich bei der Abwasserbehandlung zusetzt.

Andererseits ist jedoch der keramische Füllstoff, der in die Kassette 1 eingefüllt ist, hinsichtlich seiner Form und Größe keinen Beschränkungen unterworfen. Bevorzugt wird jedoch, daß der keramische Füllstoff eine einfache geometrische Gestalt, wie z. B. eine plattenähnliche Gestalt, eine zylindrische Gestalt, eine halbkreisförmige Gestalt, eine sattelähnliche Gestalt oder eine kornähnliche Gestalt oder dergleichen hat.

Im Hinblick auf die Größe des keramischen Füllstoffs liegt der optimale Durchmesser des keramischen Füllstoffs etwa in einem Bereich von 10 bis 100 mm. Wenn der Außendurchmesser des keramischen Füllstoffs kleiner als 10 mm ist, kann sich die Kassette 1, die mit einem solchen keramischen Füllstoff gefüllt ist, leicht bei der Abwasserbehandlung zusetzen. Wenn andererseits der Außendurchmesser des keramischen Füllstoffs größer als 100 mm ist, strömt der belebte Schlamm, der an einem solchen keramischen Füllstoff haftet, leicht von der Kassette 1 weg, die mit einem solchen keramischen Füllstoff gefüllt ist. Zum Befüllen der Kassette 1 mit dem keramischen Füllstoff kann die Kassette 1 aus einem metallischen Netz bestehen, wozu man einen Behälter aus Netzstruktur herstellt und dann den keramischen Füllstoff einbringt.

Nachstehend wird nunmehr eine Belüftung beschrieben, die in dem biochemischen Reaktionsbecken oder dem Belüftungsbecken gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren durchgeführt wird.

Nach den Untersuchungen im Hinblick auf das Abwasser und das Industrieabwasser, die von den Erfindern durchgeführt wurden, hat sich verdeutlicht, daß es möglich ist, die Größe des biochemischen Sauerstoffbedarfs (BOD) des abfließenden Teils unter 20 mg/l zu halten, wenn das Oxidations-Reduktionspotential (ORP) an einer Stelle eines Auslasses des Belüftungsbeckens auf einem Wert innerhalb eines vorbestimmten Bereiches bleibt.

Bei der Abwasserbehandlung mit Wirbelschichtbett und dem Belüftungsbecken beispielsweise, in dem feines Pulver aus granulierter Hochofenschlacke zur Anwendung kommt, beeinflussen die Belüftungsbedingungen das Leistungsvermögen der Schlammbelebungs-Behandlung, wie das Zersetzungsvermögen der Verunreinigungen des Abwassers, die Nitrierungsreaktion solcher Verunreinigungen und die Eigenschaften des belebten Schlammes zusammen mit der Dispergierbarkeit der granulierten Hochofenschlacke. Daher benötigt man Belüftungsverhältnisse, die sowohl dem Dispersionsvermögen der granulierten Hochofenschlacke als auch dem Leistungsvermögen der Schlammbelebungs-Behandlung des Abwassers genügen.

Das Leistungsverhalten der Schlammbelebungs-Behandlung steht in engem Zusammenhang mit einem Oxidations-Reduktionspotential (ORP) des Belüftungsbeckens, so daß es möglich ist, die Zersetzung der Verunreinigungen unter günstigen Bedingungen vorzunehmen, indem die Menge der Belüftungsluft unter Verwendung des ORP-Wertes geregelt wird, die als Parameter für die Zersetzung dient und die dazu beiträgt, daß Nitrierungsreaktionen und ein Quellen des belebten Schlammes vermieden werden. Bei der Schlammbelebungs-Behandlungsanlage für das Abwasser liegt ein bevorzugter Wert von ORP in einem Bereich von 0 bis 100 mV, gemessen unter Verwendung einer Au/Ag-AgCl-Elektrode.

Bei der Schlammbelebungs-Behandlung des Abwassers steht der ORP-Wert des Belüftungsbeckens in einem engen Zusammenhang mit der Belüftungsluftmenge. Bei einer normalen Behandlung reicht es aus, die Belüftungsmenge in Abhängigkeit von dem ORP-Wert zu regeln. Wenn bei der vorliegenden Erfindung hingegen eine gewisse Belüftungsluftmenge, die einem Zustand entspricht, auftritt, bei dem +50 mV oder weniger beim ORP-Wert in dem Belüftungsbecken erreicht wird, kann eine solche Belüftungsluftmenge nicht mehr gleichmäßig die granulierte Hochofenschlacke dispergieren, die eine Teilchengröße von 0,02 bis 0,5 mm hat und im Belüftungsbecken vorhanden ist. Folglich ist es bei der Erfindung im Hinblick auf den ORP-Wert erforderlich, einen Sollwert von wenigstens +50 mV vorzugeben und den ORP-Wert dadurch beizubehalten, daß man eine entsprechend erforderliche Belüftungsluftmenge zuführt.

Andererseits ist es im Hinblick auf einen oberen Grenzwert des ORP-Wertes möglich, einen Wert von bis zu etwa +150 mV dank des Adhäsionsvermögens des belebten Schlammes an der granulierten Hochofenschlacke zu verwirklichen. Bei der üblichen Behandlung, bei der die granulierte Hochofenschlacke nicht dem Belüftungsbecken zugegeben wird, wird die Nitrierungsreaktion beträchtlich unterstützt, wenn der ORP-Pegel einen Wert von +100 mV überschreitet, wodurch bewirkt wird, daß der pH-Wert des Belüftungsbeckens absinkt und der Schlamm daher im Schwebezustand gehalten wird und dieser durch eine Denitrifikationsreaktion ausströmt, die in der Schlammeindickeinrichtung vorgenommen wird, wodurch die Qualität der abströmenden Substanz verschlechtert wird. Wenn hingegen die granulierte Hochofenschlacke dem Belüftungsbecken zugegeben wird und der ORP-Wert einen Wert von +100 mV überschreitet, tritt die Nitrierungsreaktion wie bei der üblichen Behandlung auf, während irgendeine Abnahme des pH-Wertes im Belüftungsbecken und die Flotation und das Ausströmen des Schlammes und dergleichen verhindert werden. Somit ist es möglich, einen qualitativ hochwertigen abfließenden Strom zu erhalten. Daher ergeben sich keine Schwierigkeiten hinsichtlich des Leistungsvermögens der Behandlung. Wenn jedoch der ORP-Wert einen Wert von +150 mV überschreitet, ist der belebte Schlamm durch die Belüftungsluft fein verteilt, so daß der so fein verteilte Schlamm nicht gleich an der granulierten Hochofenschlacke haften kann. Aufgrund dieser Tatsache und wenn man das Dispersionsvermögen der granulierten Hochofenschlacke und das Haftungsvermögen des belebten Schlammes an der Schlacke berücksichtigt, so ist es am besten, den ORP-Wert des Belüftungsbeckens in einem Bereich von +50 bis 150 mV zu halten.

Bei der Belüftung des biochemischen Behandlungsbeckens mit Festbett, bei dem das poröse oder stückchenähnliche keramische Material zur Anwendung kommt, das im wesentlichen aus granulierter Hochofenschlacke besteht und als Fixierträger für den belebten Schlamm dient, ist ein enger Zusammenhang zwischen dem ORP-Wert des Belüftungsbeckens und der Vernichtungsleistung bei der Schlammbelebungs-Behandlung mit gleichmäßiger Vermischung entsprechend den vorstehenden Ausführungen vorhanden, und daher ist der ORP-Sensor in dem zweiten Belüftungsbecken 3 angebracht, wie dies in Fig. 1 gezeigt ist. Unter diesen Umständen erfolgt die Belüftung sowohl im ersten als auch im zweiten Belüftungsbecken 2, 3 derart, daß der ORP-Wert des zweiten Belüftungsbeckens 3 auf einem Wert innerhalb eines vorbestimmten Bereiches, beispielsweise eines Bereiches von 0 bis +150 mV bei der Abwasserbehandlung gehalten wird.

Bei der Schlammbelebungs-Behandlung mit Festbett, bei der das poröse oder stückchenähnliche keramische Material zur Anwendung kommt, das im wesentlichen aus granulierter Hochofenschlacke besteht und als Fixierträger für den belebten Schlamm dient, ist der belebte Schlamm im wesentlichen vollständig in den keramischen Kassetten 1 aufgenommen, so daß im wesentlichen verhindert wird, daß der belebte Schlamm zu dem zweiten Belüftungsbecken 3 fließt, so daß die Schlammeindickungseinrichtung, die bei der üblichen Schlammbelebungs-Behandlung verwendet wird, weggelassen werden kann und hierdurch das Verfahren nach der Erfindung vereinfacht werden kann.

Wenn die biochemische Behandlung des Abwassers unter Verwendung des belebten Schlammes, der an den keramischen Kassetten 1 haftet, während eines langen Zeitraumes durchgeführt wird, setzen Verunreinigungen aus suspendierten Feststoffen oder belebter Schlamm, der schon vorgeliefert wird, häufig die keramischen Kassetten 1 zu.

Bei der Anlage nach Fig. 1 setzt sich die erste Kassette 1 des Beckens "B", wobei die Kassette 1 die dem ersten Belüftungsbecken 2 am nächsten liegende ist, am leichtesten zu. Wenn ein solches Zusetzen auftritt oder die erste Kassette 1 im wesentlichen zugesetzt ist, wird die erste Kassette 1 aus dem Becken "B" entnommen, so daß die restlichen Kassetten 1 im Becken "B" sequentiell in Richtung des ersten Belüftungsbeckens 2 auf parallele Weise derart bewegt werden, daß die zweite Kassette 1 zu der durch die Entnahme der ersten Kassette freigewordene Position bewegt wird, und dann die dritte Kassette 1 zu der zweiten Position im Becken "B" bewegt wird, an der die zweite Kassette 1 angebracht war usw. Als Folge hiervon wird die letzte Stelle im Becken "B" frei, so daß eine neue Kassette 1 oder eine wiederaufbereitete Kassette 1 an die so freigewordene Stelle im Becken "B" eingesetzt werden kann. Der Satz von Kassetten 1, der im Becken "B" angebracht ist, wird so im Kreislauf auf die vorstehend beschriebene Weise während der Abwasserbehandlung ausgewechselt, ohne daß sich eine Verschlechterung hinsichtlich der Behandlungseffizienz und der Qualität des nach der Behandlung erhaltenen Stromes ergibt. Daher erhält man optimale Verfahrensbedingungen für die Behandlung des Abwassers.

Zusätzlich zu der Behandlung von Abwasser ist die Schlammbelebungs- Behandlungstechnik nach der Erfindung auch bei der Behandlung von Industrieabwässern, wie z. B. Ammoniakwasser, geeignet, das von Koksöfen bei Eisenhüttenbetrieben abgegeben wird oder auch zur Behandlung von Abwassern, die von Kohlevergasungs- oder -verflüssigungsanlagen abgegeben werden, sowie Abwasser, das bei der Raffinierung von Rohöl anfällt oder Abwasser, das bei der Nahrungsmittelindustrie anfällt, oder Abwasser, das bei Fermentationsanlagen von Alkohol und dergleichen anfällt.

Auch bei diesen Behandlungen des Industrieabwassers werden die Behandlungseffizienz und die Qualität des abfließenden Stromes wie bei der Behandlung von Abwasser verbessert.

Nachstehend wird die Erfindung an Beispielen näher erläutert.

Beispiel 1

In ein Belüftungsbecken (Fassungsvermögen 20 l) einer ORP-gesteuerten Schlammbelebungs-Behandlungsanlage, bei der der ORP-Wert des Belüftungsbeckens so geregelt war, daß er konstant auf einem Wert von +100 mV war, wurden 600 g der granulierten Hochofenschlacke zugegeben, die eine Teilchengröße von 0,02 bis 0,2 mm hatte (600 g entsprechen 30 kg pro m³ des Belüftungsbeckenvolumens oder 3 Gew.-%/Vol.), so daß ein hoch konzentriertes künstliches Abwasser, das eine Zusammensetzung und Eigenschaften hatte, die in Tabelle 4 gezeigt sind, in dem Belüftungsbecken behandelt wurde. In diesem Zusammenhang wird folgendes verdeutlicht: der Zusammenhang zwischen der Behandlungszeit und der Qualität des abfließenden Stromes in Tabelle 5, die Änderung der Eigenschaften des belebten Schlammes mit der Zeit nach der Zugabe der granulierten Hochofenschlacke in Tabelle 6; und das Absetzverhalten des belebten Schlammes nach 30 Tagen, gerechnet ausgehend von der Zugabe der granulierten Hochofenschlacke in Fig. 2.

Tabelle 4

Künstliche Abwasserzusammensetzung und ihre Eigenschaften (g/m³)

Tabelle 5

Zusammenhang zwischen Behandlungsbedingungen und Qualität des nach der abschließenden Eindickbehandlung erhaltenen Produkts

Tabelle 6

Auswirkungen der granulierten Hochofenschlacke auf die Eigenschaften des belebten Schlammes

Aus der Tabelle 5 ist deutlich zu ersehen, daß bei einer 2,4 bis 4,8 Stunden währenden Schlammbelebungs-Behandlung mit der Zugabe von Hochofenschlacke bewirkt wird, daß das Effluent folgendes hat: ein BOD₅ unter 5 mg/l (Abtragsrate von wenigstens 98%); ein COD_Mn von 14 bis 27 mg/l (Abtragsrate von 93 bis 95%) und ein SS von 11 bis 38 mg/l, wobei es möglich ist, eine hoch effiziente Abwasserbehandlung unter Verwendung der granulierten Hochofenschlacke, die als Fixierträger des belebten Schlammes dient, durchzuführen und ein Abgabeerzeugnis von hoher Qualität zu erhalten.

Das Absetzvermögen des belebten Schlammes ist zusätzlich in einer Absetzkurve des belebten Schlammes in Fig. 2 gezeigt, wobei man die Kurve nach 30 Tagen, gerechnet von der Zugabe der granulierten Hochofenschlacke, erhält. Aus Fig.2 ist folgendes zu ersehen: eine Absetzgeschwindigkeit von 3 bis 4 m/Stunde erhält man in einem freien Absetzbereich in dem Fall, daß die granulierte Hochofenschlacke dem Belüftungsbecken in einer Größe von 3 Gew.-%/Vol. (wie dies mit den Symbolen -○- oder -⚫- dargestellt ist) zugegeben wird, während man eine Absetzgeschwindigkeit von 1,5 bis 2,0 m/h in dem Fall erhält, daß granulierte Hochofenschlacke nicht dem Belüftungsbecken (wie dies mit dem Symbol -∆- dargestellt ist) zugegeben wird. Wie vorstehend angegeben ist, hat die granulierte Hochofenschlacke die Wirkung, daß die Absetzgeschwindigkeit des belebten Schlammes ansteigt.

Tabelle 6 zeigt die Eigenschaften des belebten Schlammes in Abhängigkeit von der Zeit nach der Zugabe der granulierten Hochofenschlacke. Wie in Tabelle 6 gezeigt ist, belief sich der Wert von MLVSS (flüchtiger Anteil des Schlammes) auf 907 mg/l unmittelbar nach der Zugabe der granulierten Hochofenschlacke, während er auf einen Wert von 2200 bis 3200 mg/l nach 10 bis 30 Tagen, gerechnet von der Zugabe der granulierten Hochofenschlacke, anstieg. Der Wert von SVI, der einen Parameter für das Absetzvermögen des belebten Schlammes ist, lag jedoch in einem Bereich von 16 bis 27. Somit wurde das Absetzvermögen des belebten Schlammes trotz der Zunahme des Wertes von MLVSS nicht vermindert.

Wie vorstehend angegeben ist, hat sich somit erwiesen, daß die Behandlungseffizienz, die Qualität des Abgabeproduktes, die Eigenschaften des belebten Schlammes und dergleichen sich beträchtlich bei der Schlammbelebungs-Behandlung des Abwassers verbessern lassen, wenn granulierte Hochofenschlacke dem Belüftungsbecken der Schlammbelebungs-Behandlungsvorrichtung während des Betriebs zugegeben wird.

Beispiel 2

Die Behandlung erfolgte unter denselben Bedingungen wie in Beispiel im Hinblick auf viel Abwasser einer Großstadt (separates Abwassersystem), dessen Eigenschaften in der nachstehenden Tabelle 7 gezeigt sind. Die anschließende Tabelle 8 zeigt den Zusammenhang zwischen der Behandlungszeit und der Qualität des Abgabeprodukts.

Tabelle 7

Eigenschaften des Stadtabwassers beim Experiment

Tabelle 8

Zusammenhang zwischen Behandlungszeit und Qualität des Abgabeprodukts (mg/l)

Tabelle 8

Zusammenhang zwischen Behandlungszeit und Qualität des Abgabeprodukts (mg/l)

Wie aus Tabelle 8 zu ersehen ist, überschreitet BOD nicht einen Wert von 5 mg/l (Entfernungsrate: wenigstens in einer Größenordnung von 74 bis 94), während COD einen Wert von 9,8 bis 16,7 mg/l hat und TOC einen Wert von 5,3 bis 14,3 mg/l hat, obgleich sich die Behandlungszeit sequentiell ausgehend von einer Standardzeit von 8 Stunden zu 6 Stunden, 4 Stunden, 3 Stunden und 2 Stunden änderte.

Die obigen Ergebnisse verdeutlichen, daß die Schlammbelebungs- Behandlung mit Wirbelschichtbett unter Verwendung der granulierten Hochofenschlacke als Fixierträger des belebten Schlammes eine Behandlungseffizienz hat, die drei- bis viermal größer als bei der üblichen Schlammbelebungs- Behandlung ist, bei der keine granulierte Hochofenschlacke verwendet wird, und daß man eine beträchtliche Kompaktheit der Behandlungsanlagen realisieren kann.

Beispiel 3

Eine 30-l-Abzugsprobe der mit belebtem Schlamm gemischten Flüssigkeit, die man in dem Belüftungsbecken der Haupt­ abwasserbehandlungsanlage erhielt, wurde in das biochemische Reaktionsbecken gegeben, das Laborgröße und folgende Einzelheiten hatte: ein erstes Belüftungsbecken 2 mit 10 l, ein Becken "B" mit 20 l und ein zweites Belüftungsbecken 3 mit 10 l. Anschließend wurde ein Satz mit fünf einzelnen Kassetten 1, von denen jede ein plattenähnlicher, poröser, keramischer Gegenstand war, der hauptsächlich aus 80 Gew.-% granulierter Hochofenschlacke besteht und eine Porengröße von 1 bis 3 mm hat, in dem Becken "B" angebracht. Etwa 3 Stunden nach der Anbringung wurden die Inhalte des ersten und des zweiten Belüftungsbeckens 2, 3 klar. Aus dieser Tatsache läßt sich ableiten, daß der belebte Schlamm im Inneren der porösen keramischen Gegenstände oder Kassetten 1 absorbiert war.

Unter diesen Bedingungen wurde ein künstliches Abwasser in das erste Belüftungsbecken 2 derart gegossen, daß das künstliche Abwasser durch das erste Belüftungsbecken 2, das Becken "B" und das zweite Belüftungsbecken 3 mit einem scheinbaren Zeitverbrauch von 16 Stunden, 12 Stunden, 8 Stunden, 6 Stunden, 4 Stunden, 3 Stunden und 2 Stunden jeweils ging, um zu erreichen, daß der belebte Schlamm an den keramischen Gegenständen in den Keramikkassetten 1 haftet, so daß man eine adäquate Kultivierung in dem künstlichen Abwasser erreichen konnte. Dann wurde die Behandlungszeit auf 2 Stunden festgelegt, und die Behandlung des künstlichen Abwassers wurde über einen längeren Zeitraum hinweg durchgeführt. Zu diesem Zeitpunkt wurde der ORP-Wert so geregelt, daß er auf einem Wert von +100 mV war, wozu die in das erste und das zweite Belüftungsbecken 2, 3 eingeblasene Belüftungsluftmenge geregelt wurde. Die Konzentration des im ersten und zweiten Belüftungsbeckens 2, 3 gelösten Sauerstoffs lag in einem Bereich von 0,5 bis 1,0 ppm im ersten Belüftungsbecken 2 und in einem Bereich von 2 bis 5 ppm im zweiten Belüftungsbecken 3. Die Ergebnisse der Behandlung sind in der nachstehenden Tabelle 10 gezeigt.

Tabelle 9

Zusammensetzung des künstlichen Abwassers und seine Eigenschaften (mg/l)

Tabelle 10

Zusammenhang zwischen Behandlungszeit und Qualität des Abgabeprodukts

Aus Tabelle 10 ist folgendes zu ersehen: in dem biochemischen Reaktionsbecken, in dem fünf Stück plattenähnliche, poröse, keramische Gegenstände (Kassetten 1) angebracht waren, ist es möglich, den BOD₅-Wert des Abgabeprodukts auf einem Wert von bis zu 5 mg/l (Abtragsrate von wenigstens 98%) zu halten, den COD_Mn-(Mittel)-Wert auf einem Wert von 8,7 mg/l (Abtragsrate von 68 bis 89%) zu halten und den SS-(Mittel)-Wert auf einem Wert von 10,1 mg/l zu halten, selbst wenn eine Behandlung mit einer erhöhten Belastung mit dem BOD-Wert von 2,4 kg/m³ · Tag, d. h. eine Behandlung mit einer Größe der BOD-Volumenbelastung von etwa dem 4- bis 5fachen im Vergleich zu der üblichen Schlammbelebungs-Behandlung durchgeführt wurde.

Ferner kann beim Verfahren nach der Erfindung die Schlamm­ eindickungseinrichtung zur Separation des Abgabeprodukts von dem belebten Schlamm in vereinfachter Weise ausgeführt sein. Auch hat sich gezeigt, daß die Schlammbelebungs-Behandlung gemäß dem Verfahren nach der Erfindung eine Behandlungseffizienz hat, die um das 4- bis 5fache größer als jene der üblichen Schlammbelebungs-Behandlung von Abwasser ist.

Beispiel 4

Anstelle der plattenähnlichen, porösen, keramischen Gegenstände, die beim Beispiel 3 verwendet wurden, wurde ein Satz von fünf Kassetten 1 verwendet, von denen jede die Form eines plattenähnlichen, porösen, keramischen Gegenstands hat, der im wesentlichen aus 75 Gew.-% granulierter Hochofenschlacke besteht, die eine Porengröße von 2 bis 5 mm hat. Hiermit wurde eine tatsächliche Abwasserbehandlung durchgeführt.

Beispiele eines wirklichen Abwassers wurden von der Ab­ wasserbehandlungsanlage eines separaten Abwassersystems einer Großstadt mit einer Bevölkerungszahl von über 1 000 000 erhalten, und die Proben wurden unter denselben Bedingungen wie beim Beispiel 1 behandelt.

Die Eigenschaften des öffentlichen Abwassers, das bei der vorstehenden Behandlung zur Anwendung kommt, sind in der nachstehenden Tabelle 11 gezeigt. Der Zusammenhang zwischen der Behandlungszeit und der Qualität des Abgabeprodukts ist in einer weiteren, folgenden Tabelle 12 gezeigt.

Tabelle 11

Eigenschaften des Stadtabwassers beim Experiment

Tabelle 12

Zusammenhang zwischen Behandlungszeit und Qualität des Abgabeprodukts

Wenn das tatsächliche Abwasser reicher an suspendierten Feststoffen (SS-Gehalt) als das künstliche behandelte Abwasser ist, bestand die Befürchtung, daß sich die porösen keramischen Kassetten 1 zusetzen. Im Beispiel 4 hat das Abwasser eine Größe von dem 120- bis 175fachen (2,4 bis 3,5 m³) des Volumens im Vergleich zu jenem (etwa 20 l) der porösen Keramikkassetten, und das Abwasser wurde durch die Kassetten 1 durchgeleitet, so daß man den Zustand nahe des Zusetzens der porösen keramischen Kassetten 1 erreichte.

Nach dem Auftreten dieses Zusetzens wurde die plattenähnliche poröse, keramische Kassette, die an der ersten Stelle angebracht war, die dem ersten Belüftungsbecken 2 am nächsten lag, aus dem Becken "B" entnommen und unter Verwendung von Hochdruckwasser gereinigt, um die verstopfte Kassette 1 wiederaufzubereiten. Die so wiederaufbereitete Kassette wurde wieder im Becken "B" an der letzten Stelle, die dem zweiten Belüftungsbecken 3 am nächsten liegt, angebracht, so daß die Behandlung des tatsächlichen Abwassers weiter durchgeführt wurde. Als Folge hiervon hat das Abgabeprodukt im wesentlichen dieselbe Qualität wie das Abgabeprodukt, das man gemäß der Tabelle 12 erhält.

Somit wurde folgendes gezeigt: bei dem Verfahren nach der Erfindung unter Verwendung eines plattenähnlichen, porösen keramischen Materials ist es möglich, das tatsächliche Abwasser mit einer Behandlungseffizienz von etwa dem 4- bis 5fachen jener der üblichen Schlammbelebungs-Behandlung von öffentlichem Abwasser zu behandeln. Zusätzlich ermöglicht das Verfahren nach der Erfindung, daß der SS-Wert des Abgabeprodukts bei einem Wert von bis zu 20 mg/l bleibt, so daß eine Schlammeindickungseinrichtung beim Verfahren nach der Erfindung nicht benötigt wird. Ferner hat sich auch gezeigt, daß sich die verstopfte, poröse, keramische Kassette leicht wiederaufbereiten läßt, indem sie mit Wasser unter Hochdruck gewaschen wird.

Beispiel 5

Anstelle der im Beispiel 3 verwendeten porösen, keramischen Kassetten 1 wurden Kassetten bei der Behandlung des tatsächlichen Abwassers unter denselben Bedingungen wie beim Beispiel 3 verwendet, die mit einem keramischen Füllstoff gefüllt waren. Der Füllstoff hatte die Form eines halbkreisförmigen keramischen Materials, das im wesentlichen aus 80 Gew.-% granulierter Hochofenschlacke bestand und einen Durchmesser von etwa 20 mm hatte. Die Ergebnisse dieser Behandlung sind in der nachstehenden Tabelle 13 gezeigt.

Tabelle 13

Zusammenhang zwischen Behandlungszeit und Qualität des Abgabeprodukts (mg/l)

Aus der Tabelle 13 ist zu ersehen, daß die Kassetten 1, die mit keramischem Füllstoff gefüllt sind, sich hinsichtlich der Behandlungsleistung nicht von den plattenähnlichen, porösen, keramischen Kassetten unterscheiden, die im Beispiel 3 zur Anwendung kamen. Insbesondere halten die Kassetten 1, die mit keramischem Füllstoff gefüllt sind, ebenfalls den belebten Schlamm gut, so daß sie auch in ausreichendem Maße die Verunreinigungen eliminieren können, die in dem künstlichen Abwasser enthalten sind.

Zusätzlich erreichte hierbei die Behandlungseffizienz bei der vorstehend genannten Behandlung eine Größe von etwa dem 3fachen im Vergleich zu der üblichen Schlammbelebungs-Behandlung von Abwasser, und die Qualität des Abgabeprodukts blieb ebenfalls gut.

Beispiel 6

Bei der Behandlung von Ammoniakwasser, das bei Koksöfen in Eisenhüttenwerken abgegeben wird, wurde das feine Pulver aus granulierter Hochofenschlacke, das eine Teilchengröße von 0,02 bis 0,2 mm hat (mittlere Teilchengröße: 0,05 mm) dem Belüftungsbecken (Wirbelschichtreaktor) einer gleichmäßig gemischten Schlammbelebungs-Behandlungsanlage in einer Menge von 50 kg/m³ Volumen des Belüftungsbeckens zugegeben. Zu diesem Zeitpunkt wurde der ORP-Wert des Belüftungsbeckens derart gesteuert, daß er auf einem Wert von 200 bis 250 mV, gemessen unter Verwendung einer Au/Ag-AgCl-Elektrode, gehalten wurde, so daß das Ammoniakwasser (Verdünnungsfaktor= 4 bis 1), das die in Tabelle 14 gezeigten Eigenschaften hatte, behandelt werden konnte.

Folgende tatsächlichen Behandlungsbedingungen wurden eingehalten:

COD-Volumenbelastung:3,5 bis 4,0 kg/m³ · Tag Behandlungszeit:4,4 bis 6,7 Stunden rückgeführtes Schlammverhältnis:100%

Die Qualität des Abgabeprodukts, das man bei der vorstehend genannten Behandlung erhielt, ist in der nachstehenden Tabelle 14 angegeben.

Tabelle 14

Qualität des der Anlage zugeführten Abwassers und des Abgabeprodukts

Aus Tabelle 14 ist folgendes zu ersehen: die Zugabe des feinen Pulvers aus granulierter Hochofenschlacke zu dem Belüftungsbecken ermöglicht, daß das Ammoniakwasser mit einer hohen Belastung von 3,5 bis 4,0 kg/m³ · Tag an COD Volumenbelastung innerhalb einer kurzen Zeit von 4,4 bis 6,7 Stunden behandelt werden kann.

Das Verfahren nach der Erfindung unter Verwendung der granulierten Hochofenschlacke als Fixierträger des belebten Schlammes ist äußerst effektiv hinsichtlich der Verbesserung der Qualität des Abgabeprodukts des belebten Schlammes und des Absetzvermögens des belebten Schlammes, und es ist auch äußerst effektiv hinsichtlich der Verhinderung eines Quellens des belebten Schlammes. Ferner ermöglicht das Verfahren nach der Erfindung, daß man die Behandlungszeiten auf ½ bis ¼ jener verkürzen kann, die man bei der üblichen Schlammbelebungs-Behandlung benötigt, bei der granulierte Hochofenschlacke nicht verwendet wird, so daß es folglich möglich ist, die Behandlungseffizienz zu erhöhen und eine Kompaktheit der Behandlungsanlagen zu verwirklichen.

Ferner hat das Verfahren nach der Erfindung, bei dem Keramikkassetten 1, die hauptsächlich aus granulierter Hochofenschlacke bestehen und als Fixierträger für den belebten Schlamm dienen, die folgenden Effekte:

• (1) Im Gegensatz zu der gleichmäßig vermischten Schlammbelebungs- Behandlung des Abwassers oder Industrieabwassers ist es beim Verfahren nach der Erfindung nicht erforderlich, den belebten Schlamm im biochemischen Reaktionsbecken oder dem Belüftungsbecken gleichmäßig zu vermischen. Beim Verfahren nach der Erfindung ist es lediglich erforderlich, Sauerstoff im Abwasser oder Industrieabwasser zu lösen, und dann wird das Abwasser oder Industrieabwasser durch die Becken so geleitet, daß die Energie für die Zugabe von Belüftungsluft das Verfahren nach der Erfindung im Vergleich zu dem üblichen Verfahren eingespart werden kann;
• (2) da das keramische Material im wesentlichen aus granulierter Hochofenschlacke besteht und dieses ausgezeichnete Eigenschaften hinsichtlich der Haftung des belebten Schlammes hat, wird der belebte Schlamm im wesentlichen nicht zu dem Abgabeprodukt abgegeben, so daß es möglich ist, daß die Schlammeindickungseinrichtung, die bei der üblichen Schlammbelebungs-Behandlung erforderlich ist, ganz entfallen kann oder wesentlich vereinfacht werden kann;
• (3) selbst wenn die Behandlung mit einer Belastung von BOD-Volumenbelastung von etwa dem 3fachen im Vergleich zu jener der üblichen Schlammbelebungs-Behandlung durchgeführt wird, ist es möglich, daß man eine gute Qualität des Abgabeproduktes einhalten kann. Folglich ist es möglich, eine beträchtliche Kompaktheit des biochemischen Reaktionsbeckens oder des Belüftungsbeckens zu verwirklichen;
• (4) da es möglich ist, die Schlackeneindickungseinrichtung ganz wegzulassen oder sie wesentlich zu vereinfachen und da es auch möglich ist, eine beträchtliche Kompaktheit des biochemischen Reaktionsbeckens oder des Belüftungsbeckens zu verwirklichen, erreicht man auch eine beträchtliche Kompaktheit der Abwasserbehandlungsanlage insgesamt; und
• (5) da der belebte Schlamm im Inneren des keramischen Materials fixiert ist, wird das Quellen des belebten Schlammes, das bei der üblichen Schlammbelebungs-Behandlung mit gleichmäßiger Vermischung leicht auftreten kann, schon am Auftreten gehindert, so daß die Behandlung auf stabile Weise durchgeführt werden kann, um die Qualität des Abgabeprodukts zu verbessern.

Claims (11)

1. Verfahren zur Belebtschlamm-Behandlung von Abwasser oder Industrieabwasser mit Wirbelschichtbett, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Verfahrensschritt ein feines Pulver aus granulierter Hochofenschlacke einem Belüftungsbecken einer Belebtschlammanlage zugegeben wird, wobei das feine Pulver aus granulierter Hochofenschlacke als ein Fixierträger zum Fixieren des Belebtschlammes dient.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge der Belüftungsluft, die in das Belüftungsbecken eingeleitet wird, dem das feine Pulver aus granulierter Hochofenschlacke zugegeben wurde, derart geregelt wird, daß das Oxidations-Reduktionspotential des Inhalts des Belüftungsbeckens auf einem Wert innerhalb eines vorbestimmten Sollbereiches bleibt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das feine Pulver aus granulierter Hochofenschlacke eine Teilchengröße von 0,02 bis 0,5 mm hat, das dem Belüftungsbecken in einer Menge von 1 bis 5 Gew.-% pro Volumeneinheit des Belüftungsbeckens zugegeben wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem das feine Pulver aus granulierter Hochofenschlacke, das eine Teilchengröße von 0,02 bis 0,5 mm hat, dem Belüftungsbecken in einer Menge von 10 bis 50 kg pro m³ des Belüftungsbeckens zugegeben wird.

5. Verfahren zur Belebtschlamm-Behandlung von Abwasser oder Industrieabwasser mit Festbett, dadurch gekennzeichnet, daß ein keramischer Gegenstand, der hauptsächlich aus granulierter Hochofenschlacke besteht, in einem Belüftungsbecken einer Belebtschlamm-Behandlungsanlage angebracht wird, wobei der keramische Gegenstand als ein Fixierträger für den Belebtschlamm dient.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der keramische Gegenstand eine plattenähnliche Kassettenform hat, die aus dem porösen, keramischen Material besteht.

7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der keramische Gegenstand eine Kassette ist, die mit stückgutähnlichem keramischem Material gefüllt ist.

8. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der keramische Gegenstand eine Kassette bildet, die mit sattelförmigem keramischem Material gefüllt ist.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Zustand, in dem der Belebtschlamm an dem keramischen Material haftet, das Abwasser oder Industrieabwasser, in dem zuvor Sauerstoff durch Belüftung gelöst ist, durch das keramische Material zur Behandlung geleitet wird.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Zustand, in dem der Belebtschlamm an dem keramischen Material haftet, das Abwasser oder Industrieabwasser, in dem Sauerstoff zuvor durch Belüftung gelöst ist, durch das keramische Material zur Behandlung geleitet wird und daß die bei der Belüftung zur Anwendung kommende Luftmenge derart geregelt wird, daß das Oxidations-Reduktionspotential des so behandelten Abgabeprodukts (zweites Belüftungsbecken (3) in Fig. 2), das einer solchen biochemischen Behandlung unterzogen wurde, einen Wert innerhalb eines vorbestimmten Sollbereiches beibehält.

11. Verfahren zur Belebtschlamm-Behandlung von Abwasser oder Industrieabwasser mit Festbett, dadurch gekennzeichnet,
daß mehrere Kassetten quer zu einem Abwasser- oder Industrieabwasserstrom angeordnet werden, wobei die Kassetten als Fixierträger für den Belebtschlamm dienen, und wobei die Kassetten plattenähnliche, poröse, keramische Gegenstände sind, die im wesentlichen aus granulierter Hochofenschlacke bestehen, oder die Kassetten sind, die mit keramischem Material gefüllt sind, das im wesentlichen granulierte Hochofenschlacke aufweist, wodurch eine biochemische Behandlung des Abwassers oder Industrieabwassers eine vorbestimmte Zeitlang erfolgt,
daß eine der Kassetten, die an einer ersten Position ist, die einer Einlaßseite des Abwassers oder Industrieabwassers am nächsten liegt, entnommen wird, und die restlichen Kassetten sequentiell in Richtung zur Einlaßseite des Abwassers oder Industrieabwassers in paralleler Weise verschoben werden,
daß eine neue Kassette oder eine wiederaufbereitete Kassette an der letzten Position der Kassetten angebracht wird, die dadurch frei ist, daß die restlichen Kassetten auf die vorstehend beschriebene Weise sequentiell verschoben wurden,
daß die Ablagerungen von dieser einen Kassette zur Wiederaufbereitung der Kassette entfernt werden, um zu ermöglichen, daß diese Kassette an der letzten Stelle der Kassetten angebracht werden kann, und
daß die biochemische Behandlung des Abwassers oder Industrieabwassers kontinuierlich durchgeführt wird, während die Kassetten der Mehrzahl von Kassetten jeweils durch eine wiederaufbereitete Kassette ersetzt wird.