DE4221867C2

DE4221867C2 - Process and plant for biological wastewater treatment through targeted denitrification

Info

Publication number: DE4221867C2
Application number: DE4221867A
Authority: DE
Inventors: Peter Prof Dr Kunz
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1992-07-03
Filing date: 1992-07-03
Publication date: 1997-08-21
Anticipated expiration: 2012-07-04
Also published as: DE4221867A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur biologischen Denitrifikation durch Verwendung einer inter nen Kohlenstoffquelle. Die Kohlenstoffquelle ist das Desintegrationsprodukt aus dem zu entfernenden Überschußschlamm.The invention relates to a method for biological denitrification using an inter a carbon source. The carbon source is the disintegration product from the excess sludge to be removed.

Weiterhin betrifft die Erfindung eine Anlage zur Durch führung des genannten Verfahrens.Furthermore, the invention relates to a system for through implementation of the aforementioned process.

Die biologische Abwasserreinigung setzt sich aus einem als Bioreaktor - Belebungsbecken, Festbettreaktor oder daraus entwickelten Mischformen (siehe Kunz, P.: Behandlung von Abwasser, 3. Auflage, Vogel-Verlag, Würzburg 1992) - und einem auf den Schlamm als Konzentrator wirkenden Phasen trenner zusammen. Neben den über den Zulauf eingetragenen Feststoffen wird im Bioreaktor durch das Wachstum der Mi kroorganismen, die die Abwasserinhaltsstoffe als Nährstof fe verstoffwechseln, Feststoff gebildet. Diese Feststoffe werden im Phasentrenner von der flüssigen Phase in Form von Schlamm mit Konzentrationen um 0,6 bis 1% abgetrennt und aufkonzentriert.The biological wastewater treatment consists of an as Bioreactor - aeration tank, fixed bed reactor or from it developed mixed forms (see Kunz, P .: treatment of Abwasser, 3rd edition, Vogel-Verlag, Würzburg 1992) - and a phase acting on the sludge as a concentrator separators together. In addition to those entered via the inflow Solids is removed in the bioreactor by the growth of Mi microorganisms that use the wastewater ingredients as a nutrient Fe metabolize, solid formed. These solids are in the phase separator from the liquid phase in the form separated from sludge with concentrations around 0.6 to 1% and concentrated.

Der Bioreaktor arbeitet optimal bei einer jeweils spezi fischen Biomassekonzentration von rund 0,3 bis 0,6%; in speziellen Reaktoren auch bis zu 3%. Da die Wachstumsrate der Mikroorganismen in submersen Bioreaktoren in der Regel kleiner ist als die Auswaschrate durch den Zufluß, muß permanent Biomasse in den Bioreaktor zurückgeführt werden. The bioreactor works optimally with one speci fish biomass concentration of around 0.3 to 0.6%; in special reactors up to 3%. Because the growth rate of microorganisms in submerged bioreactors usually is less than the wash-out rate by the inflow biomass is permanently returned to the bioreactor.

Deshalb wird der abgetrennte Schlamm aus dem Phasentrenner zurückgeführt. In diesem Schlamm (über 99% Wasser) be finden sich aktive Biomasse, die für die Erhaltung der Stoffumsatzleistung benötigt wird, inerte anorganische Feststoffe und gebildete gelöste Reaktionsprodukte; insbe sondere von Bedeutung ist Nitrat.Therefore, the separated sludge from the phase separator returned. In this sludge (over 99% water) there are active biomass that are necessary for the conservation of Material turnover rate is required, inert inorganic Solids and formed dissolved reaction products; esp nitrate is of particular importance.

Infolge des Wachstums der Mikroorganismen und des Zuflus ses von Feststoffen würde die Feststoffkonzentration an steigen. Um dies einzuschränken, wird Überschußschlamm entsorgt. Dieser Überschußschlamm ist derzeit das große Problem, weil die landwirtschaftliche Verwertung infolge Verschärfung der Grenzwerte zur Aufbringung immer starker zurückgeht, die anstehende TA Siedlungsabfall einen orga nischen Feststoffanteil unter 5% bei Deponierung vor schreiben wird und Verbrennungsanlagen in der benötigten kurzen Zeit nicht zu realisieren sein werden.As a result of the growth of microorganisms and the influx This would increase the solids concentration climb. To limit this, excess sludge is used disposed of. This excess sludge is currently the big one Problem because of agricultural recovery as a result Tightening of the limit values for application is becoming ever stronger declines, the upcoming TA municipal waste an orga African solid content below 5% when landfilling will write and incinerators in the needed will not be possible for a short time.

Angesichts der Eutrophierung der Gewässer müssen in Klär anlagen nicht nur die organische Substanz in Form von Koh lenwasserstoffen, sondern auch die anorganischen Nährstof fe wie Phosphor und Stickstoff entfernt werden. Die Stick stoff-Elimination, die im folgenden allein betrachtet wer den soll, erfolgt über eine Oxidation zum Nitrat in aero ben Bioreaktoren und über eine Reduktion des Nitrates zum molekularen Stickstoff in anaeroben Bioreaktoren. Die Re duktion des Nitrates, die als Denitrifikation bezeichnet wird, erfolgt in biologischen Kläranlagen dann, wenn Mi kroorganismen, die in der Lage sind, gebundenen Sauerstoff aus dem Nitrat anstelle gelösten Sauerstoffs zu verwerten, Nährstoffe angeboten bekommen.Given the eutrophication of the waters need to be clarified plants not only the organic substance in the form of Koh hydrogen, but also the inorganic nutrient Fe such as phosphorus and nitrogen are removed. The stick Substance elimination, which is considered in the following alone this is done by oxidation to nitrate in aero ben bioreactors and a reduction of the nitrate to molecular nitrogen in anaerobic bioreactors. The Re production of the nitrate, referred to as denitrification is carried out in biological sewage treatment plants when Mi microorganisms that are capable of binding oxygen from the nitrate instead of using dissolved oxygen, Get nutrients offered.

Derartige Nährstoffe sind die Abwasserinhaltsstoffe. Bio chemisch stellen sie Elektronendonatoren dar. Infolge der oben beschriebenen ohnehin ablaufenden Rückführung von Ni trat mit dem Rücklaufschlamm hat sich in vielen Kläranla gen die vorgeschaltete Denitrifikation durchgesetzt. Sie basiert - wie erwähnt - darauf, daß der Zulauf zur biolo gischen Abwasserbehandlung Elektronendonatoren enthält. Such nutrients are the wastewater ingredients. Organic chemically they are electron donors above-described recirculation of Ni occurred with the return sludge has in many sewage plants against the upstream denitrification. she is based - as mentioned - on the inflow to the biolo wastewater treatment contains electron donors.

Dies ist in vielen Stunden den Tages der Fall, nicht je doch nachts und an Wochenenden, in Betriebsferien usw. in ausreichendem Maße. Deshalb zeigen die neuerdings infolge der Verbesserung der kontinuierlich arbeitenden Meßgeräte aufgezeichneten Meßwerte in vielen Abwasserreinigungsanla gen mangelnde Stickstoffeliminationsleistungen zu bestimm ten Tageszeiten.This is the case in many hours of the day, not ever but at night and on weekends, during company holidays etc. in sufficient measure. That is why they are showing recently the improvement of continuously working measuring devices Measured values recorded in many wastewater treatment plants against nitrogen deficiency performance times of the day.

Aufgabe der Erfindung ist es von daher, das zeitabhängige Denitrifikationsproblem zu lösen. Ein weiteres Problem in Kläranlagen stellt der Klärschlamm dar.The object of the invention is therefore the time-dependent To solve denitrification problem. Another problem in Sewage treatment plants are sewage sludge.

Der Klärschlamm setzt sich aus den beiden Fraktionen: Pri mär- und Sekundärschlamm zusammen: Der Primärschlamm wird vor einer biologischen Behandlung des Abwassers abgezogen, der Sekundärschlamm entspricht seiner Konsistenz dem Rück laufschlamm; er wurde weiter oben als Überschußschlamm be zeichnet. In der konventionellen Klärschlammbehandlung werden Primär- und Sekundärschlamm miteinander vermischt; man bezeichnet diese Form als Rohschlamm. Dieser Roh schlamm muß entsorgt werden.The sewage sludge is made up of the two fractions: Pri Marl and secondary sludge together: The primary sludge is subtracted before biological treatment of the wastewater, the secondary sludge corresponds to the consistency of the back running mud; it was used above as excess sludge draws. In conventional sewage sludge treatment primary and secondary sludge are mixed together; this form is called raw sludge. That raw sludge must be disposed of.

Die klassische Literatur auf dem Gebiet des Klärschlammes weist aus, daß rund zwei Drittel der Trockensubstanz im Rohschlamm noch organischer Natur, also oxidierbar, sind. Ein Teil der organischen Substanz liegt in Form von Mikro organismen gebunden in deren Zellhüllen als auch im Cyto plasma vor, ein anderer in gröberer partikulärer Form (Fä kalien, Speisereste und dergleichen). Dies hängt damit zu sammen, daß in Sedimentern nur Substanzen abgeschieden werden können, die einen Dichte- und Größenunterschied zu Wasser aufweisen.The classic literature in the field of sewage sludge shows that around two thirds of the dry matter in Raw sludge is still organic in nature, i.e. it can be oxidized. Part of the organic substance is in the form of micro organisms bound in their cell shells as well as in the cyto plasma before, another in coarser particulate form (Fä kalien, leftovers and the like). This depends on it together that only substances are deposited in sediments that can be a difference in density and size Have water.

Der Rohschlamm muß weiterbehandelt werden: Einerseits muß er stabilisiert werden, um Gerüche und unkontrollierten Stoffwechsel zu unterbinden, andererseits muß er aus wirt schaftlichen Gründen entwässert werden, bevor er verbrannt wird, bzw. aus ablagerungstechnischen Gründen, damit er deponiert werden kann. Die Deponieanforderung wird zukünf tig neben der Scherfestigkeit auch eine Begrenzung des or ganischen Anteils auf 5% beinhalten. The raw sludge has to be treated further: On the one hand it has to he stabilized to smells and uncontrolled To prevent metabolism, on the other hand, it must be economized for economic reasons before being burned is, or for reasons of deposit technology, so that he can be deposited. The landfill request will be in the future In addition to the shear strength, a limitation of the or ganic share to 5%.

Bekannt sind die aerobe und anaerobe Stabilisierung des Rohschlammes in aerob-thermophilen Reaktoren durch Zufuhr von Sauerstoff bzw. völlig abgeschlossenen Faulbehältern, in denen mikrobiell aus den organischen Substanzen Methan und CO₂ produziert wird. Wie bereits in der OS DE 40 30 668 A1 vom Verfasser dargelegt, gehen die nicht bereits geschädigten, unter aerob/ anaeroben Bedingungen in der Abwasserbehandlungsanlage produzierten Mikroorganismen in den Faulbehältern nicht in Lyse. Deshalb steht das zell gebundene Wasser und die intrazelluläre Zellsubstanz so wie die Zellwandsubstanz einem mikrobiellen Stoffumsatz nicht zur Verfügung. Neben der bereits angesprochenen OS DE 40 30 668 A1, in der der Zellaufschluß durch Desinte gratoren mit dem Ziel der Klärschlamm-Masse-Minimierung über anaerobe Prozesse vorgestellt wird, beschreibt die Patentschrift DE 38 36 906 C2 die Masse-Minimierung über die freigesetzten Enzyme aus den aufgemahlenen Zellen. Die Firma RÖHM, Darmstadt bietet für den gleichen Zweck bereits seit einigen Jahren Enzyme an. Weiterhin be schreibt die OS DE 39 19 176 A1 die Zudosierung von Lauge zum Desintegrationsschritt, um den Schlamm für die an aerobe Faulung der organischen Substanz alkalisch zu stellen. Allen beschriebenen Schriften geht ein Prozeß der Zellwandzerstörung voraus, wie er in der Biotechnolo gie bei der Aufarbeitung von intrazellulären Produkten schon seit einigen Jahrzehnten angewendet wird.The aerobic and anaerobic stabilization of the Raw sludge in aerobic thermophilic reactors by feeding of oxygen or completely closed digesters, in which microbial methane from the organic substances and CO₂ is produced. As in OS DE 40 30 668 A1 set out by the author, they do not already go damaged, under aerobic / anaerobic conditions in the Wastewater treatment plant produced microorganisms in the septic tanks not in Lyse. That’s why it’s cell bound water and the intracellular cell substance like this like the cell wall substance a microbial metabolism not available. In addition to the OS already mentioned DE 40 30 668 A1, in which cell disruption by disinte grators with the aim of minimizing sewage sludge mass is presented about anaerobic processes Patent DE 38 36 906 C2 the mass minimization over the released enzymes from the ground cells. The company RÖHM, Darmstadt offers for the same purpose enzymes for several years. Continue to be OS DE 39 19 176 A1 writes the addition of lye to the disintegration step to get the mud for the aerobic digestion of the organic substance alkaline put. All of the fonts described go through a process ahead of cell wall destruction, as he does in biotechnology technology in the processing of intracellular products has been used for several decades.

In Erweiterung dieser Kenntnisse gibt sich das erfin dungsgemäße Verfahren nicht damit zufrieden, die Mikroor ganismenzellen im Klärschlamm nur irgendwie aufzuschließen - ein technisch-wirtschaftlicher Aufschlußgrad liegt ohnehin nur bei etwa 80% der Zellen - und die aufge schlossenen Zellen mehr oder weniger gut zu mineralisie ren - 60% Stoffumsatz sind in eigenen Versuchen bisher erst nachgewiesen. Vielmehr geht es darum, das Klär schlamm-Problem insgesamt zu lösen. Die Erweiterung der oben genannten Verfahren im Hinblick auf eine technische Nutzung setzt überhaupt voraus, daß die mit dem Zellwas ser freigesetzten Verbindungen und die Zellwände voll ständig sowie die nicht aufgeschlossenen Zellen ebenfalls mineralisiert werden und der Verbleib der Stickstoff- und Phosphor-Verbindungen geklärt wird. This is invented by expanding this knowledge The method according to the invention is not satisfied with the Mikroor to somehow unlock ganism cells in sewage sludge - there is a technical-economic degree of digestion anyway only in about 80% of the cells - and the up closed cells more or less well to mineralize ren - 60% material turnover has so far been in our own experiments only proven. Rather, it is about clarifying solve mud problem overall. The extension of the above-mentioned procedures with regard to a technical Use presupposes that the cell was This released connections and the cell walls full constantly as well as the undigested cells as well be mineralized and the whereabouts of nitrogen and Phosphorus compounds is clarified.

Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, die Probleme bei der Denitrifikation, das Klärschlammproblem und das Pro blem der aus dem Klärschlamm freigesetzten Stoffe gemein sam elegant zu lösen.The object of the invention is therefore to solve the problems denitrification, the sewage sludge problem and the pro Common to the substances released from the sewage sludge sam to solve elegantly.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß der Sekundär- oder Überschußschlamm einer Zellwand-Aufschluß behandlung so unterzogen wird, daß der Bedarf an durch Nitrat mikrobiell zu oxidierende Verbindungen im Abwasser leicht höher ist als das in der Nitrifikationsstufe pro duzierte Nitrat. Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird damit das bekannte Verfahren der Denitrifikation auch von der Seite des Kohlenstoff-Angebotes steuerbar und von den Zuflüssen unabhängig, ohne externe Kohlen stoff-Quellen einsetzen zu müssen.According to the invention the object is achieved in that the Secondary or excess sludge from a cell wall digestion treatment is subjected so that the need for through Nitrate compounds to be oxidized in wastewater is slightly higher than that in the nitrification level pro induced nitrate. By the method according to the invention it becomes the well-known method of denitrification also controllable from the carbon supply side and independent of the inflows, without external coal to have to use material sources.

Im Extremfall kann durch permanente Kreislaufführung des Schlammes nach dem erfindungsgemäßen Verfahren der gesam te biologisch abbaubare, organische Kohlenstoff des Ab wassers in die Gasphase überführt werden. Da auch der Stickstoff über die Denitrifikation in molekularen Stick stoff überführt wird, entweicht auch er in die Gasphase, so daß neben den Spurenelementen, Silikaten und Schwerme tallen alle Komponenten, die einen Klärschlamm verursa chen, über die Gasphase eliminiert werden können.In extreme cases, the permanent circulation of the Sludge according to the inventive method of the total te biodegradable, organic carbon from Ab water into the gas phase. Since that too Nitrogen via denitrification in molecular stick material is transferred, it also escapes into the gas phase, so that in addition to the trace elements, silicates and heavy metals all components that cause sewage sludge The gas phase can be eliminated.

Das erfindungsgemäße Verfahren beruht auf der Erkenntnis, daß in Abhängigkeit der Intensität der Zellwand-Auf schlußmaßnahmen mehr oder weniger organische Substanz freigesetzt wird. Aus einem Rohschlamm lassen sich gemäß eigener Versuche je 1% Trockensubstanz bei Mahlkugeln von ca. 0,8 mm Durchmesser, die klein genug sind, um Zellen wirkungsvoll aufzumahlen, aber groß genug, um Blockierun gen im Mahlraum weitgehend auszuschließen, und somit eine technisch sinnvolle Grenze darstellen, je nach Mahldauer zwischen einer und fünf Minuten jeweils zwischen 100 und 500 Milligramm CSB (Chemischer Sauerstoffbedarf) aus den Zellen freisetzen. The method according to the invention is based on the knowledge that that depending on the intensity of the cell wall-on final measures more or less organic matter is released. According to, from a raw sludge own experiments each 1% dry matter with grinding balls of about 0.8 mm in diameter, which are small enough to hold cells effective to grind, but large enough to block conditions in the grinding room to a large extent, and thus a represent a technically reasonable limit, depending on the grinding time between one and five minutes between 100 and 500 milligrams of COD (chemical oxygen demand) from the Release cells.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist dahingehend optimiert, daß über eine Messung der Konzentrationen an oxidierbaren Verbindungen im Zulauf zur Abwasserreinigungsanlage oder über eine Messung an Nitrat, respektive des Redoxpoten tials im Ablauf der Denitrifikationsstufe und über eine Messung des gebildeten Nitrats im Ablauf der Nitrifika tionsstufe die für eine wirkungsvolle Denitrifikation be nötigte Menge an oxidierbaren Verbindungen ermittelt und über die Intensität des Zellaufschlusses bzw. des Auf schlusses von Bestandteilen des Primärschlammes eine ent sprechende Menge an oxidierbaren Verbindungen in die De nitrifikation zudosiert wird. Dadurch wird ein Maximum an Nitrat in die Gasphase umgesetzt und unmittelbar ein Teil des Kohlenstoffs. Der Rest des Kohlenstoffs (unter 50%) wird allerdings zu Biomasse aufgebaut. Diese wird wiede rum im Zuge der Schlammbehandlung aufgeschlossen, so daß sie erneut als Kohlenstoffquelle zur Verfügung steht, bis zur vollständigen Oxidation.The method according to the invention is optimized in that that by measuring the concentrations of oxidizable Connections in the inlet to the wastewater treatment plant or about a measurement of nitrate or the redox potential tials in the course of the denitrification stage and via a Measurement of the nitrate formed in the course of the nitrification level for effective denitrification required amount of oxidizable compounds determined and about the intensity of cell disruption or opening conclusion of components of the primary sludge speaking amount of oxidizable compounds in the De nitrification is added. This will maximize Nitrate converted into the gas phase and immediately a part of carbon. The rest of the carbon (under 50%) However, it is built into biomass. This will be again opened up in the course of sludge treatment, so that again as a carbon source until for complete oxidation.

Das erfindungsgemäße Verfahren sieht auch vor, daß der gesamte aufbereitete Klärschlamm in die Abwasserreini gungsanlage gegeben wird - fallweise nachdem der Primär schlamm separat vom Sekundärschlamm nach den in den An sprüchen beschriebenen Verfahren aufbereitet wurde, um die gesamte organische Substanz bis auf die im Ablauf to lerierbaren Restgehalte in die Gasphase umzusetzen, um das Klärschlammproblem gar nicht erst entstehen zu las sen. Gegenüber den bekannten aeroben Stabilisierungsver fahren, die dasselbe Ziel verfolgen, stellt diese Verfah rensweise eine Kostenminimierung dar, da die Reaktoren nicht auf Abwasserverweilzeiten von Tagen sondern nur auf Stunden bemessen werden müssen und die Energie zur Oxida tion der Abwasserinhaltsstoffe für den entsprechenden Kohlenstoffanteil und nicht für die Autoxidation (Selbst verbrennung) der Mikroorganismen gebraucht wird. Die ver bleibenden anorganischen Abwasserinhaltsstoffe, die sich bislang im Klärschlamm in Verbindung mit den organischen Komponenten angereichert haben, werden nun immer wieder in die Lösung freigesetzt. The inventive method also provides that the all treated sewage sludge in the wastewater treatment plant is given - occasionally after the primary sludge separately from the secondary sludge according to the in processes described was prepared to the entire organic substance except for the to convertible residual contents into the gas phase in order to not reading the sewage sludge problem in the first place sen. Compared to the known aerobic stabilization ver driving that pursue the same goal, this procedure is a cost minimization because the reactors not on wastewater retention times of days but only on Hours need to be measured and the energy to the oxide tion of the wastewater ingredients for the corresponding Carbon content and not for autoxidation (self combustion) of the microorganisms. The ver permanent inorganic wastewater constituents so far in sewage sludge in connection with organic Components have been enriched again and again released into the solution.

Kläranlagen dürfen in einem begrenzten Umfang organische und anorganische Komponenten in die Gewässer ableiten. Dieser Anteil soll durchaus als stoffliche Senke genutzt werden. Der darüber hinausgehende Anteil kann in dem er findungsgemäßen Verfahren als anorganischer Schlamm in einem nachgeschalteten Filter aus dem gereinigten Abwas ser eliminiert werden. Bei Überschreitung des Phosphat grenzwertes kann darüberhinaus das von D. Donnert/S.H. Eberle (Die praktische Erprobung und Optimierung des Ak tivtonerde-Verfahrens zur Nachreinigung von Abwässern. Hoechst-Symposium Weitergehende Reinigung kommunaler Ab wässer insbesondere zur Phosphatelimination, Knapsack; 1982) vorgeschlagene Verfahren vor den Filter geschaltet werden.Wastewater treatment plants may be organic to a limited extent and drain inorganic components into the water. This proportion is said to be used as a material sink will. The portion beyond that can be in the inventive method as an inorganic sludge in a downstream filter from the cleaned waste water be eliminated. If the phosphate is exceeded limit values can also be used by D. Donnert / S.H. Eberle (The practical testing and optimization of the Ak tiv alumina process for the purification of waste water. Hoechst Symposium Further cleaning of municipal waste water especially for phosphate elimination, Knapsack; 1982) proposed method before the filter will.

Zur Erläuterung der Ansprüche ist noch auszuführen, daß die aus der Biotechnologie bekannten Zellaufschlußverfah ren zur Freisetzung intrazellulärer Verbindungen hier al le zum Einsatz kommen können und die Erfahrungen aus die sem Bereich übertragbar sind. Die Randbedingungen in Kläranlagen sind jedoch wesentlich günstiger, da ledig lich die Temperatur des Schlammes nicht über 55°C stei gen sollte, um die Bildung von schwer abbaubaren Crack produkten zu verhindern. Insbesondere sind in Abhängig keit der Zuflußbedingungen in die Kläranlage (zum Bei spiel, ob es sich um eher organische Abwässer oder anor ganische handelt) die bekannten Zellaufschlußanlagen mit einander zu kombinieren, um die Aufschlußintensität zu steigern. Kombinationen mit chemischen Verfahren mit dem Ziel, den osmotischen Druck in der Zelle zu verändern, können die gewünschten Effekte verstärken. Auch der Zu satz von Enzymen, wie zum Beispiel Lysozym oder Cellula sen, mit dem Ziel die Zellwände anzuknacken können Anwen dung finden; im Gegensatz zu allen bisher beschriebenen Verfahren dieses Einsatzes jedoch in einer immobilisier ten Form, um die Enzyme vom aufbereiteten Schlamm wieder abtrennen und wiederverwenden zu können.To explain the claims, it should also be stated that the cell disruption process known from biotechnology ren for the release of intracellular compounds here al le can be used and the experience from the are transferable in this area. The boundary conditions in However, wastewater treatment plants are much cheaper because they are single The temperature of the sludge does not exceed 55 ° C should prevent the formation of hard-to-decompose crack to prevent products. In particular are dependent inflow conditions into the sewage treatment plant (for game, whether it is more organic waste water or anor ganic deals) with the known cell disruption plants to combine each other to increase the digestion intensity increase. Combinations with chemical processes with the Aim to change the osmotic pressure in the cell can enhance the desired effects. The Zu too set of enzymes, such as lysozyme or cellula with the aim of cracking the cell walls find dung; in contrast to all previously described However, this use method in an immobilized form to recover the enzymes from the processed sludge to be able to separate and reuse.

Erfindungsgemäß kann der aufbereitete Schlamm auch kon zentriert werden, um ihn erneut einer Zellaufschlußanlage zuzuführen und den Aufschlußgrad zu verbessern. According to the processed sludge can also kon be centered around it again using a cell disruption facility to feed and improve the degree of digestion.

Die erfindungsgemäßen Vorteile des Verfahrens und der da für eingesetzten Anlagenkomponenten bestehen im wesent lichen darin, daßThe advantages of the method and the invention essentially exist for plant components used lichen in that

- The nitrogen elimination performance of the wastewater treatment system is improved because all nitrate, that into the designated denitrification stage is routed around the clock without supply from external Substrates, as is planned in some sewage treatment plants, can be realized, or according to the avail Ren carbon from primary and secondary sludge the Ni Pedal reduction is maximized because more nitrate than ur originally planned in the denitrification stage can be,
- The amount of sewage sludge is extremely minimized because of the organic carbon going beyond all at all previous process of wastewater treatment to CO₂ vice versa is set by the secondary sludge again and again prepares and also the primary sludge of the wastewater treatment supply is added in a form available there (smaller reactors both in the anaerobic degradation step as well as in the aerobic, in the latter also much less ger O₂ supply because the microorganisms are not mineralize).

Im folgenden wird die Erfindung im Zusammenhang mit den Zeichnungen anhand von Ausführungsbeispielen näher erläu tert: In the following the invention in connection with the Drawings using exemplary embodiments tert:

Fig. 1 zeigt schematisch eine Abwasserreinigungsanlage, in die Abwasser nach einer konventionellen Vorbe handlung (1) eingeleitet wird, mit Vorklärung (A) zum Primärschlammabzug (6), mit einer vorgeschal teten Denitrifikation (B), in die sowohl der ni trathaltige Rücklaufschlamm (10) als auch das ni trathaltige Kreislaufwasser (9) eingeleitet wird, neben dem CSB-haltigen Zulauf (2). Der aus dem Rücklaufschlamm abgezogene Überschuß- oder Sekun därschlamm genannte biologisch erzeugte Schlamm wird mit Primärschlamm angereichert in einen Sta pelbehälter (E) gegeben, in dem er eindickt und von wo er in die Aufschlußanlagen (G) abgezogen wird. Fallweise werden dem Rohschlamm in (E) Zu satzstoffe, wie in den Ansprüchen beschrieben aus den Vorlagen (F) über (11) zudosiert. Gegebenen falls wird der so behandelte Rohschlamm in einen Konzentrator (H) gegeben, der die flüssigere Pha se von der weniger flüssigeren trennt. Die flüs sigere Phase (8) wird erfindungsgemäß entspre chend des Bedarfs an oxidierbaren Verbindungen zur Reduktion des in der Nitrifikationsstufe (C) gebildeten Nitrates in die Denitrifikation einge leitet, die feststoffhaltigere Phase (14) wird einer weiteren Aufbereitung unterzogen, in dem sie in den Stapelbehälter (E) gegeben wird. Das in (B) und (C) produzierte CO₂ entweicht in die Atmosphäre. Ähnlich ergeht es dem Stickstoff: Die freigesetzten organischen Stickstoffverbin dungen werden in der Nitrifikationsstufe (C) oxi diert und über den Rücklaufschlamm bzw. das Kreislaufwasser der Denitrifikation (B) zuge führt, wo der Stickstoff die Anlage gasförmig verläßt. Das Abwasser verläßt nach der Phasent rennung in (D) über (5) die Kläranlage. Fig. 1 shows schematically a wastewater treatment plant, in which wastewater is introduced after a conventional pretreatment ( 1 ), with primary clarification (A) to the primary sludge discharge ( 6 ), with an upstream denitrification (B), in which both the nitrate-containing return sludge ( 10 ) and the nitrate-containing circulating water ( 9 ) is introduced, in addition to the COD-containing inlet ( 2 ). The excess sludge or excess sludge called organic sludge withdrawn from the return sludge is enriched with primary sludge in a stacking container (E), in which it thickens and from where it is withdrawn into the digestion plants (G). Occasionally, the raw sludge in (E) is added to additives as described in the claims from the templates (F) via ( 11 ). If necessary, the raw sludge treated in this way is placed in a concentrator (H) which separates the more liquid phase from the less liquid one. The liquid phase ( 8 ) is introduced according to the need for oxidizable compounds for reducing the nitrate formed in the nitrification stage (C) into the denitrification, the more solid phase ( 14 ) is subjected to a further treatment in which it is in the Stacking container (E) is given. The CO₂ produced in (B) and (C) escapes into the atmosphere. The situation is similar with nitrogen: The released organic nitrogen compounds are oxidized in the nitrification stage (C) and fed to the denitrification (B) via the return sludge or the circulating water, where the nitrogen leaves the system in gaseous form. The waste water leaves after the phase separation in (D) via (5) the sewage treatment plant.

Fig. 2 zeigt eine Ausführungsform, bei der der gesamte aufbereitete Schlamm der Denitrifikationsstufe (B) zugeführt wird. Fig. 2 shows an embodiment in which all the processed sludge is fed to the denitrification stage (B).

Fig. 3 zeigt eine Ausführungsform, bei der der Primär schlamm separat in einer Schlammbehandlungsanlage (I) weiterbehandelt wird, während der Überschuß schlamm aufbereitet wird. Fig. 3 shows an embodiment in which the primary sludge is treated separately in a sludge treatment plant (I), while the excess sludge is processed.

Fig. 4 zeigt eine Ausführungsform, bei der der aufberei tete, im Konzentrator (H) eingedicktere Schlamm (14) in eine weitere Aufschlußanlage (J) gegeben wird, um den Aufschlußgrad zu erhöhen, bevor die so behandelte Phase wieder in den Stapelbehälter (E) gegeben wird. Fig. 4 shows an embodiment in which the processed, in the concentrator (H) thickened sludge ( 14 ) is placed in a further digestion plant (J) in order to increase the degree of digestion before the phase treated in this way again in the stacking container (E ) is given.

Fig. 5 zeigt eine Ausführungsform, bei der der aufberei tete, im Konzentrator (H) eingedicktere Schlamm (14) aus der weiteren Aufschlußanlage (J) direkt (16) in den Zulauf (8) zur Denitrifikation gege ben wird. Fig. 5 shows an embodiment in which the processed, in the concentrator (H) thickened sludge ( 14 ) from the further digestion plant (J) directly ( 16 ) in the inlet ( 8 ) for denitrification is given.

Fig. 6 zeigt eine Ausführungsform, bei der lediglich über den Filter oder einen vergleichbaren Phasen trenner (K) im Ablauf der Kläranlage noch ein Reinigungs-Rückstand anfällt, der jedoch nicht mehr vergleichbar ist, mit dem konventionellen Klärschlamm. Das Abwasser verläßt dann über (18) die Kläranlage; der Reinigungsrückstand, der weitgehend anorganisch ist, wird über (17) zur Deponie abtransportiert. Fig. 6 shows an embodiment in which only a filter residue is incurred in the discharge of the sewage treatment plant, only via the filter or a comparable phase separator (K), but which is no longer comparable, with the conventional sewage sludge. The wastewater then leaves the treatment plant via ( 18 ); the cleaning residue, which is largely inorganic, is transported to the landfill via ( 17 ).

Die gezeigten Merkmale in den einzelnen Ausführungsformen sind beliebig miteinander kombinierbar, wenn sie in das Gesamtziel hineinpassen. Die in den Figuren gezeigte Kläranlage mit nacheinander kombinierten Reaktoren und Phasentrennern kann beliebig auf mehrstufige Reinigungs verfahren erweitert sein, wie auch in einem oder mehreren Behältern in zeitlicher Abfolge ablaufen, um dem erfin dungsgemäßen Verfahren zu entsprechen.The features shown in the individual embodiments are freely combinable with each other if they are in the Fit overall goal. The one shown in the figures Wastewater treatment plant with successively combined reactors and Phase separators can be used on multi-stage cleaning procedure, as in one or more Containers expire in chronological order to the invent to comply with the method according to the invention.

Claims

1. A process for biological nitrogen elimination, characterized in that the activated sludge removed as excess sludge is disintegrated by a mechanical cell wall digestion process for disintegration product and thus processed into an internal hydrocarbon source and metered in specifically for denitrification and by permanent circulation of the entire, biodegradable, organic carbon of the waste water is converted into the gas phase.

2. The method according to claim 1, characterized in that the cell wall conclude additionally chemically by adding acid or alkali and / or done biochemically by enzymes.

3. Process according to claims 1 and 2, characterized in that the Intensity of cell disruption depending on the need for hydrogen Donors in the denitrification zone is set.

4. The method according to claims 1 to 3, characterized in that the Disintegration product is concentrated.

5. The method according to claims 1 to 4, characterized in that the Phase with the lower density with those released from the excess sludge put hydrogen donors in the denitrification zone and phase the higher density in the cell wall exclusion system or in a separate te mineralization plant can be dosed.

6. The method according to claims 1 to 5, characterized in that the more concentrated phase of the disintegration product and / or the whole Disintegration product in a separate mineralization plant the.

7. The method according to claims 1 and 2, characterized in that the Disintegration product is processed in several cell disruption plants.

8. The method according to claims 1 and 2, 5 and 7, characterized in that the separated in separators before biological wastewater treatment Sludge is also disintegrated and disrupted.

9. The method according to claims 1 to 3, characterized in that the Need for hydrogen donors via a continuous nitrogen concentration tration measurement in the feed to the denitrification stage is detected.

10. The method according to claims 1 to 3 and 9, characterized in that the mass via a COD concentration measurement in the disintegration product of nitrate for targeted denitrification.

11. Plant for performing the method according to one of the preceding Claims, characterized in that they have one or more piles container, a unit for pretreating the stacked excess sludge and the primary sludge, one or more cell wall digestion plants, one or more concentrators and an MSR unit in addition to the required fittings and dosing systems.