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Verfahren und Vorrichtung zur biologischen Behandlung von Abwasser
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur biologischen Behandlung von Abwasser mittels Belebtschlam- mes unter Verwendung von Druckluft, die in das Abwasser über Belüftungsrohre in der Nähe des Becken- bodens eines Rundbeckens zugeführt wird, wobei das Abwasser über einer ringförmigen Beschickungszone des Beckens gleichmässig eingetragen wird und beim Durchströmen zu der Mitte mittels Druckluft belüf- tet und schliesslich über eine zentrisch im Becken angeordnete Austragvorrichtung abgeführt wird, wäh- rend RUcklaufwasser und Rücklaufschlamm in die belüftete Zone eingespeist werden.
Ferner bezieht sich die Erfindung auf eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.
Das Prinzip der biologischen Abwasserreinigung durch aerobe Bakterien ist bekannt. Der hiebei er- forderliche Sauerstoffeintrag und die Umwälzung des Wassers erfolgen durch Einbringen von Druckluft in das mit Belebtschlamm durchsetzte Abwasser durch Einbringen von Luft mit Hilfe von Paddeln oder Bürsten oder durch wehrartige Überfälle und Strömungswirbel.
Die Strömungsführung erfolgt hiebei im wesentlichen in langgestreckten rechteckigen Becken, in oval oder rund angelegten Kanälen oder Gräben mit Hilfe in der Nähe des waagrechten Bodens befindlicher BelUftungseinrichtungen oder rotierender Bürsten. Ferner ist es bekannt, in runden Becken zwecks einer in radialen Ebenen verlaufenden Umwälzung einen mittleren zylindrischen Kanal einzubauen, in welchem ein Schaufelrad mit senkrechter Achse läuft, so dass das Abwasser in den mittleren Kanal nach oben transportiert wird. Hiebei wird die Luft durch eine unter dem Flüssigkeitsspiegel des Beckens angeordnete Belüftungsvorrichtung mit teilweisen durchbrochenen Wänden zugeführt. Ferner ist es bekannt, auf dem Boden eines Beckens Luftaustrittselemente umlaufen zu lassen, wobei zugleich Teile vorgesehen sind, die die Ablagerungen zu einem Sumpf transportieren.
Es ist ferner bekannt, zur Abwasserreinigung mit belebtem Schlamm zwecks Durchführung der verschiedenen Funktionen, wie z. B. Vorreinigung, biologische Hauptreinigung, Nachreinigung, Schlammregenerierung usw., mehrere getrennte Becken zu verwenden. Ebenso ist es bekannt, Rundbecken durch Zwischenwände in verschiedene Funktionsstufen aufzuteilen, wobei hier die Fliessrichtung durchweg von der Mitte des Beckens radial nach aussen gerichtet ist.
Eine bekannte Vorrichtung mit einem Rundbecken sieht die Einspeisung am äusseren Umfang vor.
Das Becken ist durch Trennwände unterteilt. Eine Belüftung ist nur in der Nähe der Trennwand vorgesehen. Ferner sind mehrere wehrartige Überläufe bzw. durch wehrartige Abblendungen geschützte Durchläufe vorgesehen. Praktisch handelt es sich dabei um mehrere durch Trennwände voneinander getrennte konzentrische Becken, die nicht gleichmässig belüftet werden. Der Aufwand ist besonders gross, wenn ein mechanisch betätigter Schaber am Boden des mittleren Beckens vorgesehen ist. Dann ist der Beckenboden insgesamt nicht eben, sondern hat in der Mitte einen hochgezogenen Teil. Auch bei Ausführungen mit einem ebenen Beckenboden sind unterteilende Trennwände zur Abgrenzung verschiedener Becken angeordnet.
Die bekannten Verfahren und Vorrichtungen hiezu haben den Nachteil, dass damit trotz eines grossen baulichen Aufwandes nur eine verhältnismässig geringe Abbauleistung erzielt wird, weil bei der üblichen Hintereinanderschaltung mehrerer voneinander getrennter Becken der Übergang von einer zur andern biologischen Stufe plötzlich Belastungsänderungen bewirkt, welche die Abbauleistung des Belebtschlammes beeinträchtigen. Ausserdem sind bei den bekannten Ausführungen bei periodisch ungleichmässig anfallen-
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des ebenen Beckenbodens baulich leichter und billiger hergestellt werden kann als eine aus mehreren verschiedenen und rechteckigen Baueinheiten oder einem Rundbecken mit komplizierten Einbauten bestehende Belüftungsanlage bisher bekannter Bauart.
Darüber hinaus steigert die im Verhältnis zum Bek- beninhalt, d. h. dem Belüftungsraum, grosse und durch den Tropfenaufschlag des Abwassers aufgerauhte
Oberfläche in Verbindung mit der im flachen Becken erzielten schnellen Umwälzung den Belüftungeffekt, so dass auch eine erhebliche Einsparung an Druckluft erreicht wird.
Darüber hinaus ist wesentlich, dass die gesamten Strömungsvorgänge allein durch die natürliche
Fliessrichtung zum Abflussrohr, durch die ohnehin erforderliche Belüftung und durch den tangentialen Zu- lauf der Wässer erzeugt werden, dagegen keiner besonderen maschinellen Einrichtungen bedürfen. Hie- durch sind geringe Betriebskosten und eine hohe Betriebssicherheit gewährleistet.
Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung eines Ausfüh- rungsbeispiels für das erfindungsgemässe Rundbelüftungsbecken hervor. Dieses Ausführungsbeispiel ist in der Zeichnung dargestellt. Es zeigen Fig. 1 eine Ansicht des Beckens von oben, wobei einige Teile le- diglich in der rechten Hälfte eingezeichnet sind ; Fig. 2 eine Seitenansicht des Beckens im Schnitt längs einer Linie A-B in Fig. 1.
Der zylindrische Rand des Beckens ist mit 1 bezeichnet ; er begrenzt den flachen Beckenboden 2.
Dieser Beckenboden ist auf seiner oberen Seite durch ringförmige Erhöhungen 3 profiliert. Die Erhöhun- gen verlaufen in gleichmässigem Abstand voneinander konzentrisch zu dem Beckenrand 1. Zwischen den
Erhöhungen ist der Beckenboden muldenförmig ausgebildet. In diesem dargestellten Ausführungsbeispiel sind sieben konzentrische ringförmige Erhöhungen 3 vorgesehen.
In der Mitte des Beckens befindet sich das rohrartige Abflussorgan 4, dessen obere Mündung etwas unter der Höhe des Beckenrandes l, aber über dem Normalwasserstand liegt, der durch die Linie 7 ange- geben ist. Der Mantel des Abflussorgans 4 ist in verschiedenen Höhen mit verschieden langen Schlitzen 6 versehen, deren Durchfluss sich durch den manschettenartigen Rohrschieber 5 so einregeln lässt, dass sich der Wasserstand im Becken je nach Bedarf in elastischen Grenzen, beispielsweise zwischen den Linien 7a und 7b, einstellt, wodurch möglicherweise ungleichförmige, stossweise auftretende Belastungen abgefan- gen und ausgeglichen werden können.
Über den Rand 1 des Beckens sind die Zuläufe für die Rücklaufmengen in gleichmässiger Verteilung am Beckenumfang geführt. Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind vier Zuläufe 8,9, 10, 11 vorgesehen, von denen die Zuläufe 8 und 10 beispielsweise zur Zuführung des Rücklaufwasser und die Zuläufe 9 und 11 beispielsweise zur Zuführung des Rücklaufschlammes dienen.
Die Zuläufe sind so abgebogen, dass die zugeführten Mengen im gleichen Richtungssinne tangential zum Beckenumfang einströmen. Hiedurch wird eine im dargestellten Beispiel im Uhrzeigersinne rundlaufende Strömung erzeugt.
Auf dem Kamm jeder zweiten ringförmigen Erhöhung 3 ist eine ringförmige Beltiftungsleitung 12 angeordnet. Durch diese Beltiftungsleitungen werden je zwei muldenförmige Ringe 19 in an sich bekannter
Weise zu einem Doppelbelüftungssystem vereinigt. Die Unterseiten der Belüftungsleitungen sind in bekannter Weise mit Belüftungslöchem von beispielsweise 2 bis 3 mm Durchmesser in beispielsweise 150 bis 250 mm Abstand versehen.
In dem dargestellten Ausführungsbeispiel, in welchem sieben konzentrische, ringartige Erhöhungen auf der Oberseite des Deckenbodens 2 vorgesehen sind, sind Belüftungsleitungen auf dem Kamm der äussersten und der innersten, ringförmigen Erhöhung sowie auf dem Kamm der-von aussen gezählt- 3. und 5. ringförmigen Erhöhung angeordnet.
Die Abwasserbeschickung erfolgt durch eine über dem Becken liegende Leitung 13 durch Versprühen aus gleichmässig über ihren Umfang verteilten Sprühköpfen 14 oder beispielsweise über mehrere Verteilerrinnen. Die Anordnung ist so getroffen, dass das Abwasser über die Sprühkreise 15 oder in anderer Art auf eine Ringfläche wn etwa 50% des Beckens verteilt wird.
Durch die Art und örtliche Anordnung der Abwasser- bzw. Schlammbeschickung wird das Becken in drei Funktionszonen aufgeteilt, die in Fig. 2 eingezeichnet sind.
Die mit 16 bezeichnete Zone liegt unmittelbar am Beckenrand 1 und nimmt etwa 25% der Beckenoberfläche ein. Diese Zone wird mit Rücklaufschlamm und RUcklaufwasser durch die Rohre 8. 9, 10, 11 beschickt und dient als Schlammregenerierungszone. In dieser Zone wird der Schlamm nicht mit Abwasser belastet.
Mit 17 ist die Hauptbelastungszone bezeichnet, die etwa 5Clo der Beckenoberfläche bedeckt und mit Hilfe der Sprüheinrichtung über ihre ganze Fläche oder wahlweise auch zusätzlich durch die Verteilerrohre mit Abwasser beschickt wird. Diese Zone kann im Hinblick auf die Reinigung als erste biologische
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Stufe bezeichnet werden. Die der Beckenmitte zu gelegene Zone 18 ist die sogenannte Nachreinigungs- zone, die ebenso wie die Regenerierzone etwa 251a der Beckenoberfläche tiberdeckt. Auch in dieser Zone findet keine Abwasserbeschickung statt, jedoch kann wahlweise je nach Bedarf ein Zusatz von Schlamm gegeben werden. Dort erfolgt die Nachreinigung, so dass diese Zone als zweite biologische Stufe bei zeichnet wird.
Von dieser Zone wird das biologisch gereinigte Schlammwasser durch das Abflussorgan 4 abgezogen und dem Nachklärbecken, das nicht dargestellt ist, zugeführt. Es wird hervorgehoben, dass die drei Funktionszonen durch keine Zwischenwände voneinander getrennt sind.
In einer beispielsweisen Ausführungsform hat die zylindrische Wand 1 eine Höhe von etwa 2, 5 m.
Der Durchmesser des Beckens ist von der Grösse des erforderlichen Belüftungsraumes abhängig, der sich aus der spezifischen Abbauleistung und der Durchsatzmenge des Abwassers ergibt. Der Normalwasserstand des Beckens beträgt etwa 1, 80 m und ist durch eine für eine normale Durchflussmenge bestimmte Einstel- lung der Schlitze 6 auf beispielsweise Linie 7 festgelegt. Durch Aufstauen des Wassers bis zu dem durch die Linie 7b angedeuteten freien Auslauf des Ablauforganes 4 wird eine elastische Vergrösserung des Be- lüftungsbeckens erzielt, die zeitweilige Belastungsstösse qualitativ und quantitativ in gewissen Grenzen aufzufangen und durch ausgeglichenen Ablauf das nachgeschaltete Nachklärbecken zu entlasten vermag.
Die Möglichkeit ist besonders vorteilhaft, wenn periodisch anfallende Abwassermengen zu verarbeiten sind. Die Grenzwasserstände für das dargestellte Ausführungsbeispiel betragen etwa l, 60 m und 2, 20 m.
Somit weist das Becken eine Elastizität von etwa 330/0 auf.
Bei einem 97% eigen Reinigungseffekt erreicht das erfindungsgemässeverfahren eine Abbauleistung von über 16 kg BSB/m Belüftungsraum und Tag, womit es den bekannten Hochleistungsverfahren mit 60 bis 70% Reinigungseffekt und Abbauleistung bis 4 kg BSB/nr', die oft infolge des geringen Reinigungsgrades dann noch einer gesonderten Nachreinigungsstufe bedürfen, weit überlegen ist. Hinzu kommt, dass die bei etwa 15 mS/kg BSB 5 liegende Belüftungsmenge um etwa 50% niedriger ist als bei den bisher üblichen und bekannten Belüftungsverfahren.
Gegenüber den bekannten Becken ist das erfindungsgemässe Rundbecken wegen seiner einfachen Bau- form und wegen Wegfalles jeglicher Trennwände leichter und billiger herzustellen. Weiter gestattet die in diesem Rundbelüftungsbecken erreichte Leistungssteigerung je m Belüftungsraum eine bedeutende
Verminderung des erforderlichen Bauvolumens. Daneben werden durch die spezifische Leistungssteigerung im allgemeinen und den geringen Luftdruckverbrauch des erfindungsgemässen Verfahrens im besonderen nennenswerte Ersparnisse an laufenden Betriebskosten erzielt.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur biologischen Behandlung von Abwasser mittels Belebtschlammes unter Verwendung von Druckluft, die in das Abwasser über Belüftungsrohre in der Nähe des Beckenbodens eines Rundbeckens zugeführt wird, wobei das Abwasser über einer ringförmigen Beschickungszone des Beckens gleichmässig eingetragen wird und beim Durchströmen zu der Mitte mittels Druckluft belüftet und schliesslich über eine zentrisch im Becken angeordnete Austragvorrichtung abgeführt wird, während Rücklaufwasser und
Rücklaufschlamm in die belüftete Zone eingespeist werden, dadurch gekennzeichnet, dass in dem trenn- wandfreien Rundbecken mehrere konzentrische, spiralförmig durchströmte Zonen gebildet werden,
indem das Rücklaufwasser und Rücklaufschlamm am äusseren Beckenrand zur Erzeugung einer kreisförmigen
Strömungskomponente tangential in eine Schlammregenerierungszone (16) eingespeist werden, während das Abwasser über einer kreisringförmigen Beschickungszone (17) versprüht oder anderweitig verteilt und durch eine mittlere Nachreinigungszone (18) zu der Austragvorrichtung (4) geleitet wird.