DE4110026A1

DE4110026A1 - Biological waste water clarifier with inert gas recirculation - in which gas is circulated through vessel so that oxygen@ content is reduced and water is agitated without introducing oxygen@

Info

Publication number: DE4110026A1
Application number: DE19914110026
Authority: DE
Inventors: Peter Ueberall
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1991-03-27
Filing date: 1991-03-27
Publication date: 1992-10-01

Abstract

In a new treatment unit for waste water, a gas, and esp. atmospheric air, which has been passed through the waste water, is passed through it again once or more than once. At each passage, a part of the oxygen in the gas is biochemically consumed so that eventually the hydromechanical effect of the rising bubbles becomes preponderant over the aerobic biochemical effect of the remaining oxygen content of the gas. The treatment takes place in a sealed vessel so that the gas leaving the water can easily be collected and recirculated. A device for replacing that part of the gas which is lost in the biochemical process or by absorption is provided, and may consist of a weight- or spring-loaded valve, or a simple opening. A similar device may be used for reducing the volume of the gas being recirculated. The gas is recirculated via a duct and a fan from above the surface of the water to a distribution pipe system near the floor of the vessel. A regulatable and/or adjustable gas make-up pipe, which may also be provided with a fan, is connected to the recirculation pipe. This make-up pipe may be supplied with air, or for example an inert gas, an aerosol or another substance. USE/ADVANTAGE - Used in clarifying domestic or industrial waste water, and esp. for nitrification and/or denitrification stages. Intended partic. for clarifying water in fish farm

Description

Gegenstand der Erfindung ist ein Teilbereich der aeroben biologischen Abwasserklärung. Die Grundbausteine der aeroben biologischen Behandlung von Abwasser sind die mechanische Vorklärung, die Belebung und die Nachklärung. Mit diesen drei Komponenten kann man, bei geschickter Anwendung des technischen Standes, Voll- und Teilklärungen durchaus bewerkstelligen. Anders ist es, wenn höhere Anforderungen wie beispielsweise Denitrifikation oder Phosphatfällung erwünscht sind. In solchen Fällen sind neben einer sehr präzisen Auslegung und der Einhaltung gleichmäßiger Werte noch weitere Apparate nötig, wie beispielsweise ein eigenes Denitrifikationsbecken im Falle der Denitrifikation, d. h. wenn Nitrat und Nitrit, die wesentlich in der Belebung entstehen, weitgehend in gasförmigen Stickstoff verwandelt werden sollen, der in Form von Gasblasen aus dem Denitrifikationsbecken entweicht und damit entsorgt ist. Dabei muß erwähnt werden, daß in dieser Technik fließende und ineinanderübergehende biologische, biochemische und physikalische Vorgänge zusammenarbeiten und es immer schwierig ist, so zu fahren, daß einerseits die gewünschte Eigenschaften, wie beispielsweise die Denitrifikation, überhaupt in Gang kommen und andererseits die vorgegebenen Zahlenwerte eingehalten werden. Es ist im Wesentlichen aber nicht ausschließlich der Teilbereich "Denitrifikation" aus dem Bereich der biologischen Klärtechnik, der Gegenstand der Erfindung ist. Da diese Vorgänge in zahlreichen Werken und Veröffentlichen nachgelesen werden können, soll hier über die allgemeinen Zusammenhänge nicht näher eingegangen werden.The invention relates to a sub-area of aerobic biological waste water treatment. The basic building blocks of aerobic biological treatment of waste water are the mechanical preliminary clarification, the revitalization and the final clarification. With these three components you can, with skilful application of the technical Status, full and partial clarifications do. Is different it if higher requirements such as denitrification or phosphate precipitation are desired. In such cases, in addition to being very precise Design and compliance with even values for other devices necessary, such as a separate denitrification tank in the case of Denitrification, i. H. if nitrate and nitrite, which are essential in the revitalization are largely transformed into gaseous nitrogen that escapes in the form of gas bubbles from the denitrification tank and is thus disposed of. It must be mentioned that in this technique flowing and merging biological, biochemical and physical Processes work together and it's always difficult to drive like that that on the one hand the desired properties, such as denitrification, get going at all and on the other hand the given numerical values be respected. It is essentially, but not exclusively the sub-area "denitrification" from the field of biological treatment technology, the subject of the invention is. Because these operations occur in numerous Works and publishing can be read here via the general relationships are not discussed in detail.

Nitrifikation und Denitrifikation gehen schon im Belebungsbecken in einem gewissen Grade nebeneinander her. Die Nitrifikation in einer Belegungsanlage hängt weitgehend von Temperatur und Schlammbelastung ab. Nitrosomanas verwandeln Ammoniak in Nitrit und Nitrobacter Nitrit in Nitrat. Eine Denitrifikation erfolgt durch fakultative anaerobe Bakterien, die stets im Belebtschlamm gegenwärtig sind unter der Voraussetzung, daß Sauerstoffmangel herrscht oder dieser vorübergehend ganz fehlt und daß organische Verbindungen vorhanden sind, die als Wasserstoffdonatoren wirken.Nitrification and denitrification go together in the aeration tank to some extent side by side. The nitrification in an occupancy system largely depends on temperature and sludge load. Nitrosomanas convert ammonia to nitrite and Nitrobacter nitrite to nitrate. A denitrification is done by facultative anaerobic bacteria that are always in the activated sludge are currently provided that there is a lack of oxygen prevails or this is completely missing temporarily and that organic compounds are present that act as hydrogen donors.

Der Konstrukteur weiß auch, daß im Denitrifikationsbecken, das normalerweise der Nachklärung vorgeschaltet wird, eine sehr gute Durchmischung vorgesehen werden muß, die beispielsweise durch Rührer realisiert werden kann. Die Gefahr liegt unter Umständen darin, daß die Denitrifikation nachwirkt und auch in der Nachklärung noch Stickstoffblasen aufsteigen, welche die Wirksamkeit derselben ausschalten kann. Die Systeme sind schwer in den Griff zu bekommen, wie man weiß, speziell dann, wenn es sich um kleinere Anlagen handelt, bei denen Schwankungen und Fehler nicht durch die Masse des zu behandelnden Abwassers einen Ausgleich finden. Es gibt aber Betriebe, wie zum Beispiel Intensivfischhaltungen, deren Wasser im Kreislauf teilgereinigt wird, um es wieder den Fischbecken zuzuführen, in deren Zucht- und Mastbecken laufend ganz erhebliche Mengen Nitrat entstehen, die sich im Umlaufwasser, d. h. im Recycling nur mangelhaft oder in nicht ausreichender Menge entfernen lassen und daher immer wieder versucht wird, gerade eine bessere Denitrifikation zu erzielen. Die besondere Schwierigkeit liegt in diesen Bereichen oft darin, daß in schnell umlaufenden Wässern, also bei größeren Durchsätzen relativ kleine und sich aufsummierende Mengen an Nitrat entfernt werden müssen. Hier liegt ein besonderes Anwendungsfeld für die hier beschriebene Erfindung.The designer also knows that in the denitrification tank, that is usually a very good mixing is provided upstream of the clarification must be, which can be realized for example by stirrers. The The danger may be that the denitrification has an aftereffect and nitrogen bubbles also rise in the final clarification, which affects the effectiveness the same can switch off. The systems are difficult to handle get, as you know, especially when it comes to smaller plants, where fluctuations and errors are not due to the mass of the subject to be treated Find a balance. But there are companies such as Example intensive fish farms whose water is partially cleaned in the circuit to bring it back to the fish tanks, in their breeding and fattening tanks Significant amounts of nitrate are continuously formed which are in the circulating water, d. H. remove inadequate or insufficient amount during recycling leave and is therefore tried again and again, just better denitrification to achieve. The particular difficulty lies in these areas often in that in rapidly circulating waters, that is, in larger ones Throughputs removed relatively small and cumulative amounts of nitrate Need to become. Here is a special field of application for them described invention.

Wie bereits erwähnt, braucht eine gut funktionierende Denitrifikation unter anderem eine gute Durchmischung des zu behandelnden Abwassers. Die Denitrifikation stellt sich nur bei Sauerstoffmangel oder vorübergehendem Ausbleiben desselben ein. Noch problematischer ist die Denitrifikation im sogenannten Tauchtropfkörper, bei dem sich ein biologischer Rasen auf eingebrachten künstlichen Flächen befindet und durch zu starkes Wachstum desselben die Durchflußquerschnitte in unzulässiger Weise verengt werden, was meist ein Nachlassen der Leistung zur Folge hat. Ein schnelleres Durchfahren solcher engen Tauchtropfkörperkanäle führt zu geringen Verweilzeiten, wenn auch dabei überstehende, abgestorbene und den Querschnitt allmählich verengende Bewuchsteile mitgerissen werden. Eine Reinigung durch kräftiges Einblasen von Luft, was in Abständen und für kurze Dauer in der Praxis durchaus angewendet wird, kann nur als periodischer Reinigungsakt in Betracht kommen und verlangt anschließend den Austausch des Wassers im Tauchtropfkörper, wenn alle abgerissenen Verunreinigungen auch wirklich aus dem System entfernt werden sollen. Ein laufendes Durchblasen von Luft zum bessern Stoffaustausch, zum Abreißen von überstehendem Tropfkörperbewuchs und zum Zwecke eines "Ausblasens" entstandenen Stickstoffgases, das ja bei der Denitrifikation entsteht, wäre schon sehr hilfreich im Betrieb, wenn eben das Einblasen von Luft nicht auch gleichzeitig den Sauerstoffgehalt bis zum Defizit hochtreiben würde, wobei eben die Denitrifikation zu Stehen kommt, weil sie nur bei Sauerstoffmangel in Gang kommt und funktioniert. Ein Durchblasen mit einem inerten technischen Gas ist zu teuer und kommt schon deshalb nicht in Betracht. Übrigens liegen die Verhältnisse beim Belebungsverfahren, wo die Schlammflocken frei als Aufschwemmung im Becken vorliegen hinsichtlich Sauerstoffgehalt ähnlich. Für beide Verfahren kann die vorliegende Erfindung eingesetzt werden.As already mentioned, a well-functioning denitrification requires other good mixing of the wastewater to be treated. Denitrification only arises when there is a lack of oxygen or a temporary absence the same one. Denitrification in the so-called Immersion trickling filter, in which a biological lawn is introduced artificial surfaces and the overgrowth of the same Flow cross sections are restricted in an impermissible manner, which is usually a Deterioration in performance. A faster drive through such narrow immersion trickle channel leads to short dwell times, though protruding, dead and gradually narrowing the cross section Fouling parts are carried away. A cleaning by vigorous blowing of air, which is used in practice at intervals and for a short time can only be considered as a periodic cleaning act and then requires replacement of the water in the immersion filter if all torn off impurities are really removed from the system should be. A continuous blowing of air for better mass exchange, for tearing off excess trickling filter cover and for the purpose a "blowing out" of nitrogen gas, which is used in denitrification would be very helpful in operation, if just blowing in from air not also the oxygen content up to the deficit would drive up, denitrification coming to a standstill because it only starts and works when there is a lack of oxygen. A blow through with an inert technical gas is too expensive and comes for that reason alone not considered. Incidentally, the situation is with the activation process, where the mud flakes are freely available as a build-up in the pool regarding Oxygen content similar. The present method can be used for both methods Invention are used.

Der erfinderische Gedanke liegt darin, Bewegung und Ausgasung von Stickstoff im Falle der Belebungsanlage und diese mit zusätzlicher Spülwirkung und Abriß von verzichtbarem Tropfkörperbewuchs im Falle des Tauchtropfkörpers durch Einblasen von Luft herbeizuführen, die Luft jedoch immer wieder zu verwenden, wobei sie beim Anfahren, d. h. nach den ersten Durchströmungen des Denitrifikationsbeckens, was den Sauerstoffgehalt angeht, abmagert, um damit schließlich ein sauerstoffarmes Gas zu werden, das den Prozeß der Denitrifikation nicht mehr stört oder in Frage stellt. Der verbrauchte Sauerstoff wird überwiegend zur Erzeugung von Kohlensäure verwendet, jedenfalls solange die Anlage noch als reine aerobe Belebung arbeitet. Hierzu muß man nur die Anlage hermetisch abschließen, d. h. den über dem Abwasserspiegel liegenden flachen Raum abdecken und aus diesem über eine Rückführleitung und eine Fördereinrichtung die O₂-verarmte Luft unten wieder einem Verteilersystem zuführen, damit sie immer wieder in Form von Luftblasen durch das Abwasser nach oben strömt. In dieser Weise kann man sich die vermischende Wirkung und die Schleppkraft wie auch die Fähigkeit zur Austreibung anderer Gase, wie des entstehenden Stickstoffs, zu Nutze machen, ohne eine Erhöhung des Sauerstoffgehaltes in der Denitrifikation befürchten zu müssen, die ja das Ende der denitrifizierenden Eigenschaft der Anlage bedeuten würde. The inventive idea is to move and outgas nitrogen in the case of the activation system and this with additional flushing effect and demolition of dispensable trickling filter cover in the case of the diving trick filter by blowing in air, but the air again and again to use, when starting, d. H. after the first flows of the denitrification basin, as far as the oxygen content is concerned, in order to thereby ultimately becoming a low-oxygen gas, which is the process of denitrification no longer bothers or questions. The oxygen consumed is mainly used to produce carbon dioxide, at least as long as the system is still working as pure aerobic activation. You have to do this only hermetically seal the system, d. H. the one above the water level cover lying flat space and out of this via a return line and a conveyor the O₂-depleted air below a distribution system feed, so that they repeatedly in the form of air bubbles through the Waste water flows upwards. In this way you can get the mixing Effect and tractive power as well as the ability to drive out others Use gases, such as the nitrogen produced, without increasing them fear of the oxygen content in the denitrification, yes would end the denitrifying property of the facility.

Eine solche erfindungsgemäße Maßnahme darf nicht verwechselt werden mit anderen ähnlich scheinenden und ebenfalls hermetisch abgeschlossenen Belebungs- beziehungsweise Abwasserbehandlungs- und/oder Oxydationsanlagen, nämlich mit denjenigen Anlagen, die mit reinem industriellen Sauerstoff O₂ fahren. Dort kann gelegentlich ebenfalls eine Belüftungsgas-Rückführung angetroffen werden, damit entweichender unverbrauchter Sauerstoff wieder dem zu behandelnden Abwasser zugeführt werden kann, um Kosten zu sparen und denselben restlos auszunutzen. Dort wird auf diese Weise für einen gleichmäßig hohen Sauerstoffgehalt im Abwasser bzw. in der Belebung gesorgt und um eine gute Ausbeute des einmal eingetragenen Sauerstoffes, soweit er beim ersten Durchlauf durch das Abwasser noch nicht verbraucht wurde. Im vorliegenden Falle wird dagegen auf eine weitgehende Reduzierung des in der Luft ursprünglich enthaltenen Sauerstoffes Wert gelegt, jedenfalls so weit, wie es beispielsweise für eine zuverlässig arbeitende Denitrifikation nötig ist. Bei der vorliegenden Erfindung handelt es sich dem Wesen nach also um das genaue Gegenteil von einer Belebungsanlage mit O₂-Begasung und Lüftungsumlauf, wenn auch unter Umständen dieselben oder ähnliche konstruktiven Maßnahmen zur Anwendung kommen mögen.Such a measure according to the invention should not be confused with others similarly appearing and also hermetically sealed revitalization or wastewater treatment and / or oxidation systems, namely with those plants that use pure industrial oxygen O₂ drive. Aeration gas recirculation can also occasionally be found there so that unused oxygen escapes again wastewater to be treated can be saved to save costs and the same fully exploit. There will be even for you in this way high oxygen content in the wastewater or in the aeration good yield of the oxygen once introduced, insofar as it is the first Pass through the wastewater has not yet been consumed. In the present Trap, on the other hand, is based on a substantial reduction in the air originally contained oxygen value, at least as far as it for example, for reliable denitrification. In essence, the present invention is that the exact opposite of an aeration plant with O₂ fumigation and ventilation circulation, although under certain circumstances the same or similar constructive measures may be used.

Fig. 1 zeigt das Prinzip des erfinderischen Gedankens: In einem hermetisch abgeschlossenen Behandlungsbecken 1 befindet sich das Abwasser 8. Das Becken hat einen Zulauf 2 und einen Ablauf 3. Das Abwasser kann kontinuierlich das Becken von 2 nach 3 durchströmen. Eine Fördereinrichtung 6, beispielsweise ein Gebläse, saugt durch die Rohrleitung 5 die Luft aus dem über dem Wasserspiegel liegenden Raum 4 ab und fördert sie durch das Verteilersystem 7, das aus gelochten Röhren bestehen kann, wieder zum Becken zurück. So durchströmen die Luftblasen immer wieder das Abwasser, wobei der Sauerstoffgehalt schrittweise abnimmt. Am Ende ist die umlaufende "Luft" ein inertes Gas in bezug auf die aerobe Biologie. Fig. 1 shows the principle of the inventive concept: In a hermetically sealed processing tank 1 is the waste water. 8 The basin has an inlet 2 and an outlet 3 . The wastewater can flow continuously from 2 to 3 in the basin. A conveying device 6 , for example a blower, sucks the air out of the space 4 above the water level through the pipeline 5 and conveys it back to the basin through the distribution system 7 , which can consist of perforated tubes. The air bubbles flow through the wastewater again and again, the oxygen content gradually decreasing. In the end, the circulating "air" is an inert gas in relation to aerobic biology.

Sicherlich wird - wenigstens in der Einfahrphase, je nach Fahrweise auch im Betrieb - die Konstanz der umlaufenden Gasmasse nicht auf diese einfache, auf Fig. 1 dargestellten Betriebsweise aufrechterhalten werden können. Je nach Stoffaustausch, vorübergehenden Wechsel in der Zusammensetzung des Abwassers, Temperatur usw. und je nach Wirkungsgrad einer Denitrifikation in bezug auf N₂-Ausgasung kann das umlaufende Gasvolumen zu- oder abnehmen. Es kann sich demnach je nachdem ein Unter- oder Überdruck einstellen, der ausgeglichen werden muß, soll das System nicht zusammenbrechen oder seine gewünschte Funktion nicht außer Kontrolle geraten. Fig. 2 zeigt denkbare Maßnahmen, die abhelfen. Beispielsweise die Klappe 10, welche bei einem schwachen Vakuum öffnet und Frischluft einströmen läßt. Da im Betrieb nur geringe Druckdifferenzen zu erwarten sind und die Ergänzungsluftmengen zum Ausgleich derselben im Umlauf gleichermaßen O₂-ausgedünnt werden, dürfte deswegen ein Betrieb für Denitrifikation nicht in Frage gestellt werden. Da durch das Absaugen der Luft aus Raum 4 durch das Gebläse 6 stets ein geringer Unterdruck vorhanden ist, muß natürlich die Klappe vorgespannt sein, was in Fig. 2 durch das schräge Anliegen derselben auf dem Dichtrahmen angedeutet ist. Eine gleiche Klappe wie die Klappe 10, jedoch in umgekehrter Anordnung 11, die bei Überdruck öffnet, d. h. überschüssiges Gas nach außen entläßt, kann zusätzlich angeordnet werden. In bestimmten Fällen wird es genügen, ein Druckausgleichsrohr 12 anzuordnen, das eine kleine Nennweite haben kann und beide Funktionen übernimmt: Abblasen bei Überdruck, Einlassen bei Unterdruck. Geht es um definierte Mengen von Zusatzluft, so kann diese beispielsweise über eine Drosselklappe 9 in geregelter Weise in das Umluftsystem eingeblasen werden. Dies kann mit oder, wie dargestellt, ohne Fördereinrichtung geschehen. Wie die vorgeschlagenen Reguliereinrichtungen 9, 10, 11 und 12 zeigen, kann man den Druckausgleich auf sehr einfache Weise bewirken.Certainly - at least in the run-in phase, depending on the driving style also in operation - the constancy of the circulating gas mass cannot be maintained in this simple mode of operation, shown in FIG. 1. Depending on the mass transfer, temporary changes in the composition of the wastewater, temperature, etc. and depending on the efficiency of denitrification with regard to N₂ outgassing, the circulating gas volume can increase or decrease. Accordingly, a negative or positive pressure can occur, which must be compensated for, if the system is not to break down or its desired function is not to get out of control. Fig. 2 shows conceivable measures that help. For example, the flap 10 , which opens when the vacuum is weak and allows fresh air to flow in. Since only slight pressure differences are to be expected in operation and the supplementary air quantities to equalize them are equally O₂-thinned in circulation, an operation for denitrification should therefore not be called into question. Since there is always a slight negative pressure due to the suction of the air from room 4 by the fan 6 , the flap must of course be pre-tensioned, which is indicated in FIG. 2 by the fact that it lies obliquely on the sealing frame. The same flap as the flap 10 , but in the reverse arrangement 11 , which opens when there is excess pressure, ie releases excess gas to the outside, can also be arranged. In certain cases, it will suffice to arrange a pressure compensation tube 12 which can have a small nominal diameter and takes over both functions: blowing off when there is excess pressure, letting in when there is negative pressure. When it comes to defined quantities of additional air, it can be blown into the recirculation system in a controlled manner, for example via a throttle valve 9 . This can be done with or, as shown, without a conveyor. As the proposed regulating devices 9, 10, 11 and 12 show, the pressure equalization can be effected in a very simple manner.

Die auf Fig. 1 und Fig. 2 gezeigten Anordnungen erfüllen bei richtiger Auslegung durchaus die Anforderungen, die an eine Denitrifikation gestellt werden. Allerdings stellen sie Einfachstlösungen dar und schöpfen noch nicht die konstruktiven Möglichkeiten aus. Anhand Fig. 3 soll eine konstruktiv besser ausgestaltete Denitrifikationsanlage in Form eines Tauchtropfkörpers beschrieben werden, der beispielsweise zur Behandlung von Recyclingwässern in Fischfarmen dienen könnte und der vor allem die Ansprüche 6 bis 10 besser verständlich machen soll.The arrangements shown in FIG. 1 and FIG. 2, when correctly designed, quite meet the requirements placed on denitrification. However, they represent simplest solutions and do not yet exhaust the constructive options. With reference to Fig. 3 to an immersion drip body will be described a structurally better configured denitrification in the form of, for example, could be used for the treatment of recycled waters and in fish farms intended to make especially the claims 6 to 10 more clearly understood.

In Fig. 3 sind 15 und 17 konzentrische runde Behälter, wobei 15 ein innerer, im Sinne des erfinderischen Gedankens hermetisch abgeschlossener Behandlungstank ist und der äußere konzentrische offene Tank eine Nachklärvorrichtung, die sich unten in einen Konus 19, der als Schlammfang und -Sumpf dient, verjüngt. Der obere Rand des Nachklärtanks 17 ist als rundumlaufende Überlaufrinne 21 ausgebildet. Die Anlage besitzt einen Zulauf 23 für das noch unbehandelte Wasser und einen Ablauf 25 für das behandelte, im vorliegenden Fall weitgehend denitrifizierte Abwasser. Der Behandlungstank 15 ist mit einem gewellten Lamellenpaket 27 bestückt, dessen Form in Schnitt A-B dargestellt ist. Auf der Oberfläche dieser Lamelleneinsätze soll sich der biologische Bewuchs (Rasen) befinden, der üblicherweise in den Tropfkörperanlagen die biochemische Umsetzung der Schadstoffe bewirkt, die entfernt werden sollen, im vorliegenden Falle des in Lösung befindlichen Nitrates durch Umwandlung in gasförmigen Stickstoff.In Fig. 3, 15 and 17 are concentric round containers, 15 being an inner treatment tank, which is hermetically sealed in the sense of the inventive concept, and the outer concentric open tank is a secondary clarifier, which is at the bottom in a cone 19 , which serves as a sludge trap and sump , rejuvenated. The upper edge of the secondary clarification tank 17 is designed as an all-round overflow channel 21 . The plant has an inlet 23 for the still untreated water and an outlet 25 for the treated, in the present case largely denitrified, waste water. The treatment tank 15 is equipped with a corrugated plate pack 27 , the shape of which is shown in section AB. On the surface of these lamella inserts there is said to be the biological growth (turf), which usually causes the biochemical conversion of the pollutants to be removed in the trickling filter systems, in the present case the nitrate in solution by conversion into gaseous nitrogen.

Im auf Fig. 3 dargestellten Fall läßt der Konstrukteur das zu behandelnde Abwasser von oben nach unten fließen, d. h. im Gegenstrom in bezug auf den fast inerten Gasblasenstrom, der ein bereits im Anfahrprozeß O₂-ausgedünnter Luftstrom sein soll, um einerseits dessen mechanische Wirkung zu verstärken und das Ausblasen der entstehenden Stickstoffblasen zu verbessern. In der den Prozeßtank 15 umgebenden Nachklärung 17 fließt dann das behandelte Abwasser bis zur Überlaufrinne 21 von unten nach oben.In the case shown in FIG. 3, the designer lets the waste water to be treated flow from top to bottom, ie in countercurrent with respect to the almost inert gas bubble stream, which is supposed to be an O₂-thinned air stream in order to reinforce its mechanical effect and improve the blowing out of the resulting nitrogen bubbles. In the secondary clarification 17 surrounding the process tank 15 , the treated wastewater then flows up to the overflow channel 21 .

Mit 28 ist die Rückführrohrleitung bezeichnet, die die aus dem Wasser wiederausgetretene Luft aus dem über dem Wasserspiegel liegenden Raum 29 zurück in ein Luftverteilungssystem 30 unten im Behandlungstank 15 führt und die eine Fördereinrichtung 31 besitzt, die beispielsweise ein Luftgebläse sein kann. Das Luftverteilungssystem 30 hat feine Luftaustrittsöffnungen 32 aus denen die Luft nach oben perlt.With 28 the return pipe is designated, which leads the air emerging from the water from the room 29 above the water level back into an air distribution system 30 at the bottom in the treatment tank 15 and which has a conveying device 31 , which can be, for example, an air blower. The air distribution system 30 has fine air outlet openings 32 from which the air bubbles upwards.

Der beschriebene Umwälzluftstrom hat für eine solche Anlage vorteilhafte Eigenschaften:
Er hat mechanische Schleppkraft und wird überständige und abgestorbene Bewuchsteile aus dem biologischen Rasen auf den Lamellen 27 mitführen, also eine kontinuierliche Reinigung vornehmen und die Kanäle durchspülen. Der Umwälzluftstrom kann auch vorübergehend verstärkt werden, um seine Reinigungswirkung zu vergrößern. Er wird ferner mehr Bewegung in das Abwasservolumen innerhalb des Lamellenpaketes bringen, die den Stoffaustausch zwischen den Organismen und dem Abwasser erheblich verbessert und er wird schließlich die entstandenen Stickstoffblasen schneller austreiben als es durch den natürlichen Auftrieb geschehen würde und er wird ferner verhindern, daß Stickstoffblasen auf dem Bewuchs haften bleiben. Der Luftstrom wird demnach mit relativ wenig Energie (W/m³) für eine bisher in Tauchtropfkörpern nicht gekannte und im Falle der Denitrifikation für eine ohne die Lehre der Erfindung so nicht verwirklichbare Turbulenz sorgen, denn man kann in einer Denitrifikationsanlage keine Luft mit ihrem natürlichen Sauerstoffgehalt einblasen, weil hier um des Denitrifikationseffektes Willen nur mit einem schwachen Sauerstoffgehalt im Abwasser gefahren werden darf, der an der Grenze des anaeroben Bereiches liegt. Fährt man hingegen immer wieder mit demgleichen Luftvolumen, das nur eine sehr geringe Ergänzung erhält, um den niedrigen Sauerstoffgehalt konstant und aufrecht zu erhalten, dann kann man auch hier vorteilhafterweise einen kräftigen Luftstrom einsetzen, zum Freihalten der Kanäle, zur Verbesserung des biologischen Stoffaustausches und zur besseren Ausgasung und Abtransportes der entstandenen Stickstoffgasbläschen.The circulating air flow described has advantageous properties for such a system:
It has mechanical towing power and will carry excess and dead vegetation parts from the organic lawn on the lamellae 27 , i.e. carry out continuous cleaning and flush the channels. The circulating air flow can also be temporarily strengthened to increase its cleaning effect. It will also bring more movement into the wastewater volume within the disk pack, which will significantly improve the mass transfer between the organisms and the wastewater, and will eventually drive out the nitrogen bubbles created faster than would be the case with natural buoyancy, and will also prevent nitrogen bubbles from building up stick to the vegetation. The air flow will therefore provide relatively little energy (W / m³) for a hitherto unknown in immersion trickling filters and, in the case of denitrification, for a turbulence that cannot be achieved without the teaching of the invention, because in a denitrification plant it is not possible to have air with its natural oxygen content blow in because here, for the sake of the denitrification effect, it is only allowed to operate with a weak oxygen content in the wastewater, which lies at the border of the anaerobic area. If, on the other hand, you drive again and again with the same volume of air that receives only a very small addition to maintain and maintain the low oxygen content, you can also advantageously use a powerful air flow to keep the channels free, to improve the biological material exchange and for better outgassing and removal of the resulting nitrogen gas bubbles.

Die Einhaltung des notwendigen und sehr niedrigen Sauerstoffwertes im Abwasser kann man beispielsweise durch eine Sauerstoffsonde 33 in Verbindung mit einer Drosselklappe 34 erzielen. Sinkt der Sauerstoffgehalt unter einen Wert, bei dem die Stickstoffbildung aufhört, dann wird durch Einsaugen von Außenluft durch die Drosselklappe 34 der Mindestwert wieder hergestellt.Compliance with the necessary and very low oxygen value in the wastewater can be achieved, for example, by an oxygen probe 33 in conjunction with a throttle valve 34 . If the oxygen content drops below a value at which the nitrogen formation ceases, the minimum value is restored by sucking in outside air through the throttle valve 34 .

Der Druckausgleich erfolgt im Beispiel nach Fig. 3 auf sehr einfache Weise durch ein Be- und Entlüftungsrohr 35, das in der Nennweite klein gehalten ist, um "Falschluft" zu vermeiden. Beim Anfahren und Einregulieren des Systems wird zunächst ein Unterdruck entstehen, weil sich stets ein Teil der Umluft innerhalb des Wassers befinden wird. Über das Ausgleichsrohr 35 wird die fehlende Luft nachgeholt.In the example according to FIG. 3, the pressure equalization takes place in a very simple manner by means of a ventilation pipe 35 which is kept small in nominal size in order to avoid "false air". When starting up and adjusting the system, a negative pressure will initially develop because part of the circulating air will always be within the water. The missing air is made up via the compensating tube 35 .

Nach einiger Zeit wird sich eine gewisse Menge von suspendiertem Material im Lamellenpaket befinden, das man gerne im Sumpf 19 deponieren würde. Um dieses Material abzusümpfen und es schließlich im Sumpf 19 zu sedimentieren, braucht man nur kurzfristig die Umluft abzustellen. Der zusätzliche Auftrieb durch die Luftblasen wird ausbleiben und die verstärkte Schleppkraft des Wassers nach unten, das mit der Schwerkraft fließt, wird die Absetzgeschwindigkeit der absetzfähigen suspendierten Teilchen verstärken, die dann in den Sumpf absinken. Die Aufwärtsgeschwindigkeit des behandelten Abwassers im Ringraum der Nachklärvorrichtung 17 ist so einzustellen, daß die Sinkgeschwindigkeit der suspendierten Teilchen darüber liegt. Kommt es nur auf die Elimination von Nitrat an, wie beispielsweise bei Umlaufwässern in Fischfarmen oder sind beispielsweise Filter nachgeschaltet, dann kann mit bedingter Rücksicht auf die Sinkgeschwindigkeit aller suspendierten Teilchen gefahren werden, so daß sich nur die größeren und schwereren Teilchen im Sumpf 19 absetzen und das feinere Material im nachgeschalteten Filter zurückgehalten wird oder mitfließt. Die Entleerung des Sumpfes soll mittels Leitung 36 und Absperrschieber 37 durch die Schwerkraft erfolgen, was den einmal sedimentierten Schlamm kompakt hält und die bis dahin erfolgte Schlammentwässerung nicht rückgängig macht.After a while there will be a certain amount of suspended material in the plate pack that you would like to deposit in the sump 19 . In order to sump off this material and finally sediment it in the sump 19 , the circulating air only needs to be switched off for a short time. The additional buoyancy from the air bubbles will not occur and the increased drag force of the water flowing down by gravity will increase the settling speed of the settable suspended particles, which then sink into the sump. The upward speed of the treated wastewater in the annular space of the secondary clarifier 17 is to be set so that the sinking rate of the suspended particles is higher. If only the elimination of nitrate is important, for example in the case of circulating water in fish farms, or if filters are connected downstream, for example, the suspended speed of all suspended particles can be reduced so that only the larger and heavier particles settle in the sump 19 and the finer material is retained in the downstream filter or flows with it. The sump should be emptied by means of line 36 and gate valve 37 by gravity, which keeps the sludge once sedimented compact and does not undo the sludge dewatering that has taken place until then.

Solche hermetisch abgeschlossenen Behandlungstanks werden nur sehr geringen Unter- beziehungsweise Überdrücken ausgesetzt und können daher kaum als "Druckbehälter" angesehen werden, zumal sie ja eine Druckausgleichsvorrichtung haben müssen, welche den Innen- mit dem Außendruck ausgleicht. Daher sind solche Behälter auch nicht viel teurer als herkömmliche drucklose Tauchtropfkörpertanks. Den statischen Wasserdruck müssen sie beide gleichermaßen aushalten.Such hermetically sealed treatment tanks are only very small Exposed to negative or positive pressure and can therefore hardly be considered "Pressure vessels" are viewed, especially since they are a pressure compensation device must have, which balances the inside with the outside pressure. Therefore are such containers not much more expensive than conventional unpressurized Immersion trickle tanks. Both of them need the static water pressure equally withstand.

Hier ist noch zu erwähnen, daß man die Tauchtropfkörper in Fischfarmen, die nach dem Stand der Technik gebaut sind, schon vielfach durch Einblasen von Druckluft reinigt, indem man hierdurch den Abriß von losem und überständigen wie auch von abgestorbenem Bewuchsmaterial weitgehend bewirken kann. Danach läßt man es zu einem Absinken und Sedimentieren der so herausgearbeiteten Verunreinigungen kommen und entleert die Anlagen so weit, wie die Hauptmasse dieses Materials zu ihrer Entfernung erfordert. Solche Betriebsunterbrechungen stören natürlich einen einmal eingefahrenen Denitrifikationsprozeß ungemein und es dauert oft lange, bis nach einer solchen "Reinigung" die Anlage wieder ordnungsgemäß denitrifiziert. Oft entstehen Mastverluste, da die sensiblen Zuchtfische auf Milieustörungen meist durch geringere Freßlust reagieren, was einer verringerten Produktion gleichkommt. Auch kann es durch solche Eingriffe zu Milieuveränderungen kommen, derart, daß bestimmte Kleinlebewesen wie beispielsweise bestimmte Ziliaten überhand nehmen, was die Freßlust beispielsweise bei Aalen reduziert und damit die Wirtschaftlichkeit einer solchen Anlage mindert. Mit "biochemisch inerter" Luft kann man, wie am Beispiel nach Fig. 3 beschrieben wurde, die Reinigung kontinuierlich vornehmen, sogar periodisch kurzfristig den Luftstrom verstärken und gleichzeitig Verbesserungen im Betrieb der Anlage bewirken, wie bessere N₂-Ausgasung, größeren Stoffaustausch durch Turbulenz und Freihaltung der Durchströmkanäle im Falle der Tauchtropfkörper. Eine kurzfristige Abschaltung der Umluft zum Zwecke des Austrages von suspendierten Teichen aus dem Lamellenpaket in den darunterliegenden Sumpf schadet der Denitrifikation erfahrungsgemäß kaum, wenn man die Biologie nicht in die anaerobe Phase bringt, was nicht so schnell eintrifft, wenn man aufpaßt.It should also be mentioned that the immersion trickling filters in fish farms, which are built according to the state of the art, are already cleaned many times by blowing in compressed air, as a result of which the detachment of loose and permanent as well as dead vegetation material can be largely effected. Thereafter, the contaminants worked out are allowed to sink and sediment and the systems are emptied as far as the main mass of this material requires to be removed. Such interruptions to operation naturally disturb a once-run-in denitrification process and it often takes a long time for the system to be properly denitrified again after such “cleaning”. Fattening losses often occur because the sensitive farmed fish usually react to disturbances in the milieu by reducing their appetite for food, which is equivalent to reduced production. Such interventions can also lead to changes in the environment, such that certain small organisms such as certain ciliates prevail, which reduces the appetite for example in eels and thus reduces the economic viability of such a system. With "biochemically inert" air, as was described using the example of FIG. 3, the cleaning can be carried out continuously, even periodically briefly increasing the air flow and at the same time making improvements in the operation of the system, such as better N₂ outgassing, greater mass transfer by turbulence and Keep the flow channels clear in the case of immersion trickling filters. Experience has shown that a short-term shutdown of the circulating air for the purpose of discharging suspended ponds from the lamella pack into the sump below does little damage to the denitrification if the biology is not brought into the anaerobic phase, which does not happen as quickly if one is careful.

Das Verfahren ist natürlich auch auf die Belebungsanlage anwendbar. Jedes andere Denitrifikationsbecken herkömmlicher Bauart kann mit diesem Verfahren durch Anwendung von "biochemisch inerter" Luft verbessert werden. Ein über den Boden eines Denitrifikationsbeckens gleichmäßig verteiltes Lufteinblasegitter, gleich welchen Systems, garantiert eine sehr gleichmäßige Durchmischung des Beckeninhaltes und eine verstärkte N₂-Austreibung. Es kann keine stagnierenden Zonen, wie es beispielsweise beim Einsatz von Rührvorrichtungen der Fall ist, geben und der niedrige O₂-Wert durch Einsatz von O₂-ausgedünnter Luft, der hier etwas grundlegend Neues ist, wird zu einem verbesserten Denitrifikationsbetrieb führen. Im Belebungsbetrieb braucht man auch keine Unterbrechung des Lufteintrages für das Austragen und Absinkenlassen von suspendiertem Material, da sich dort die Flocken stets in Aufschwemmung befinden und erst in der nachfolgenden Nachklärung absinken müssen. Nach der Lehre der Erfindung kann also eine kontinuierliche Lufteintragung mit konstant nidrigem O₂-Wert in der Umluft und damit im Becken erfolgen, der, einmal eingestellt, erhalten bleibt, was zu einer Konstanz im mikrobiellen Stoffwechsel führen wird.The process can of course also be applied to the activation system. Each other conventional denitrification tanks can be used with this method can be improved by using "biochemically inert" air. A air inlet grille evenly distributed over the bottom of a denitrification tank, whatever system, guarantees a very even Mixing of the pool contents and an increased N₂ expulsion. It can no stagnant zones, such as when using stirring devices the case is, give and the low O₂ value by using O₂-thinned air, which is something fundamentally new here, becomes one lead to improved denitrification operations. In the aeration plant needs there is also no interruption in the air intake for discharge and lowering of suspended material, since the flakes are always floating there and only drop in the subsequent clarification have to. According to the teaching of the invention, a continuous introduction of air can with a constant low O₂ value in the circulating air and thus in the pool, which, once set, remains, which leads to constancy in the microbial metabolism.

Claims

1. Biological wastewater treatment plant for domestic, industrial and mixed wastewater with an aeration gas stream flowing through the wastewater to be treated, characterized in that the gas which has been introduced, preferably ambient air, is introduced repeatedly instead of once, that is to say repeatedly, that is to say the wastewater to be treated flows through several times. whereby each part of the oxygen is biochemically consumed, so that finally the hydromechanical effect generated by the movement of the rising gas bubbles, such as the drag force for suspended substances and / or gas bubbles, compared to the aerobic biochemical effect of the residual oxygen still contained in the so "O₂ -Lean "gas flow predominates, compared to an air entry with fresh air, which is used only once for ventilation, then evaporates into the atmosphere and always has an approximately constant proportion of oxygen, the natural corresponds to the ambient air.

2. Biological sewage treatment plant according to claim 1, characterized in that the Basin, which is used to treat waste water, and especially the immediate one Air space above the water surface, hermetically sealed, so that the aeration gas emerging from the wastewater reacts with the reduced one Collect the oxygen content and the pool content again for fumigation can be fed.

3. Biological sewage treatment plant according to claim 1 and 2, characterized in that the pool hermetically sealed in the outgassing area of the air bubbles, which is used for the biological treatment of waste water, a device for Complementing that in the biochemical process or by absorption or on otherwise has lost gas quantities, for example a weight or spring loaded flap, a simple opening or another Device can be.

4. Biological sewage treatment plant according to claim 1 to 3, characterized in that the pool hermetically sealed in the outgassing area of the air bubbles, which is used for the biological treatment of waste water, a device for Reduction in the amount of gas generated during the biochemical process, for example, a weight or spring loaded flap, a simple one Opening or other device.

5. Biological sewage treatment plant according to claim 1 to 4, characterized in that the return of the gas escaping from the basin, preferably air, by means of a return pipeline and a conveyor, for example a blower or other device can be from space above the surface of the water where the gas emerges from the water a gas distribution system in the lower part of the same basin and thus back into the water that it has been used one or more times flowed through upwards.

6. Biological sewage treatment plant according to claim 1 to 5, especially according to claim 5, characterized characterized in that in the return pipe a control and / or adjustable additional gas or additional air line opens, the can have a conveying device, for example a blower can.

7. Biological sewage treatment plant according to claim 1 to 6, especially according to claim 6, characterized characterized in that the fed by the additional line according to claim 6 gaseous or air transportable substance or a other, for example, inert gas, an aerosol, or any other Substance can be.

8. Biological sewage treatment plant according to claim 1 to 7, characterized in that when using ambient air for fumigation (ventilation) via one or more Oxygen probes or one or more other measuring devices for the oxygen content in the wastewater to be treated and / or in the circulating Gas flow by regulating the additional gas and / or blowing off O₂-emaciated Air is the oxygen content in the treatment plant's treatment tank is set or kept constant, especially with regard to a low value suitable for denitrification.

9. Biological sewage treatment plant according to claim 1 to 8, characterized in that the described and inventive sewage treatment plant specifically for nitrification and / or denitrification.

10. Biological sewage treatment plant according to claim 1 to 9, characterized in that the pool described, which serves to treat the waste water, with a Post clarifier is combined in such a way that the escaping gas bubbles do not or can get into the same to a non-disturbing extent and the pelvis forms a constructive unit with it.

11. Biological sewage treatment plant according to claim 1 to 10, characterized in that the wastewater treatment plant according to the idea of the invention, a trickling filter is, the biological lawn on solid fixtures such as lamellar Plates or other trickling filter elements grow, the large area form biological active zones and their used, dead ones and / or outstanding, d. H. narrowing the cross section and thus disturbing surface and / or flake-like growths caused by an air bubble flow be torn off or carried away, with the application of inventive idea because of the O₂-emaciation of the air flow applied no "over-ventilation" occurs, on the contrary with very low ones O₂ values can be driven in biology, which in nitrification and denitrification is fundamental.

12. Biological sewage treatment plant according to claim 1 to 11, characterized in that the sewage treatment plant is a nitrification and / or denitrification basin according to the technical rules of the activation system in which Wastewater that is to be partially or fully treated, together with activated sludge flakes as well as chemical additives if necessary, whereby the O₂-emaciated air bubble flow primarily the function of an agitator takes over, d. H. uniform mixing of the flake-wastewater mixture, what the process of nitrification and especially that of denitrification supports and improves as well as the even distribution the flakes (dry matter) in the wastewater ensures a sinking and sedimentation of the same is prevented and also the "blowing out" of the forming gaseous nitrogen.

13. Biological sewage treatment plant according to claim 1 to 12, especially according to claim 10, characterized in that the system according to the inventive concept in comprehensive sense for the treatment of recycling water.

14. Biological sewage treatment plant according to claim 1 to 13, characterized in that the plant according to the inventive idea for the treatment of waste water Fish farms that serve in the receiving water or in the public sewage system is fired.

15. Biological sewage treatment plant according to claim 1 to 14, especially according to claim 12 and 13, characterized in that the system according to the inventive concept for the treatment of pre-treated wastewater in fish farms specifically for nitrification and / or denitrification.

16. Biological sewage treatment plant according to claim 1 to 15, characterized in that the plant has a device for regulating the pH value in the waste water, specifically to lower the pH by keeping the arising Balance carbon dioxide in the treatment system.

17. Biological sewage treatment plant according to claim 1 to 16, characterized in that the sewage treatment plant is a compact system, preferably consisting of ISO containers, d. H. a constructive unit reduced to the smallest space, all of them Characteristics of a biological sewage treatment plant and all properties according to the inventive Has ideas according to claim 1 and claims 2 to 16.

18. Biological sewage treatment plant according to claim 1 to 17, especially according to claim 16, characterized in that the compact system described, preferably consisting of ISO containers, fully or partially placed on concrete pools or built in to the pool volume and / or pool depth to enlarge, whereby the concrete pools also mud pockets or mud clearing slopes, Pump sumps or other technical measures included can.

19. Biological sewage treatment plant according to claim 1 to 18, especially according to claim 17 and 18, characterized in that the sewage treatment plant consists of modules, which allows easy expansion by adding modules.