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Verfahren und Vorrichtung zur Abwasserklärung mittels belebten Schlammes
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Abwasserklärung mittels belebten Schlammes.
In Abwasserreinigungsanlagen mittels belebten Schlammes wird das Abwasser mit Luftsauerstoff versorgt und der Schlamm des Abwassers in Schwebe gehalten. Dadurch entwickeln sich auf dem Schlamm des Abwassers Mikroorganismen, die die organisch verschmutzenden Stoffe des Abwassers als Nahrung aufnehmen und sie zu einem wasserunlöslichen Schlamm umwandeln. Dieser wasserunlösliche Schlamm wird in einem Nachklärbecken zurückgehalten, aus dem Abwasser entfernt und das so gereinigte Abwasser in den Vorfluter abgelassen.
Die für die Reinigungsverfahren bekannten Kläranlagen zur Reinigung des Abwassers mittels belebten Schlammes weisen Belüftungseinrichtungen auf, durch die Luft zur Versorgung der Mikroorganismen mit Sauerstoff in das Abwasser eingebracht wird. Es sind Belüftungseinrichtungen bekannt, bei denen die Luft bis zu grossen Tiefen in das Abwasser eingepresst und nachher verteilt wird. Der Sauerstoff der Luft wird während des Aufsteigens der Luftblasen vom Abwasser gelöst und so die Mikroorganismen mit Sauerstoff versorgt.
Es sind weiterhin Belüftungseinrichtungen bekannt, die die Luft in das Wasser einschlagen und/oder
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Nach den bekannten Reinigungsverfahren werden die zum einstufigen Reinigen des Abwassers notwendigen Mikroorganismen in nur einem Becken erhalten. Es hat sich jedoch als günstig erwiesen, den Reinigungsprozess in mehreren Stufen durchzuführen, u. zw. auf Grund der nachstehenden Theorie :
Durchgeführte Versuche im langgestreckten Wasserlauf und Überlegungen haben ergeben, dass eine optimale Reinigung erzielbar ist, wenn in einem durchströmten Abwasserlauf oder-becken der Inhalt belüftet, der sich entwickelnde Schlamm in seinem Becken querschnitt festgehalten und der Überschussschlamm entgegen der Wasserströmung nach der Zulaufseite abgedrängt wird, dort sich ansammelt und beseitigt wird.
Alle diese bekannten Belebtschlammanlagen haben den Nachteil, dass verhältnismässig grosse Energien verbraucht werden, um die notwendige Belüftungsluft in das Wasser einzupressen bzw. horizontale Belüftungswalzen anzutreiben. Die Einrichtungen, bei denen die Luft in das Wasser eingepresst wird, haben zudem den Nachteil, dass die Schlammflocken nicht genügend zerschlagen werden und damit der gelöste Sauerstoff nicht gut und schnell genug die auf und in den Schlammflocken angesiedelten Mikroorganismen erreicht.
Es ist auch zur Abwasserklärung mittels belebten Schlammes bekannt, das Abwasser aus dem Klärbecken abzusaugen und über den Klärbeckenwasserspiegel zu heben, dann in mehrere Flüssigkeitsteilströme aufzulösen und zur Belüftung im freien Fall zum Wasserspiegel zurückfallen zu lassen. Um das im freien Fall befindliche Abwasser möglichst lange der Luft auszusetzen, muss die Fallhöhe gross sein, d. h. das Abwasser muss auf eine grosse Höhe gehoben werden, was einen grossen Energieaufwand erfordert. Allein durch den freien Fall durch die Luft kann das Abwasser nur beschränkt Sauerstoff aus der Luft
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aufnehmen, so dass die Mikroorganismen auch nur mit grossem Energieaufwand mit Sauerstoff versorgt werden.
Des weiteren ermöglichen-auch die erwähnten Belebtschlammanlagen mit mehrstufiger Reinigung keinen wirtschaftlichen Reinigungseffekt, weil bei mehrstufigen Belebtschlammanlagen zwischen jedem
Belüftungsbecken und dem nachfolgenden bislang immer ein Nachklärbecken notwendig war und dadurch
Bau- und Betriebskosten zu gross wurden.
Die bestehenden Abwasserreinigungsanlagen mittels belebten Schlammes weisen weiterhin den Man- gel auf, dass für das Rückpumpen des Schlammes aus dem Nachklärbecken ständig laufende Pumpen und eine verhältnismässig aufwendige Wartung für die bestimmte Dosierung von Rücklauf- und Überschuss- schlamm erforderlich sind. Nachteilig ist bei Belebtschlammanlagen auch, dass zur mechanischen Grob- reinigung und Schlammausfaulung, zur Belüftung des grob mechanisch gereinigten Abwassers und zu des- sen Nachklärung je ein Bauwerk erforderlich ist.
Die Erfindung hat sich zur Aufgabe gestellt, die beschriebenen Nachteile zu verringern und bezweckt, die Abwasserreinigung mittels belebten Schlammes mit geringerem Aufwand als bisher und billiger zu ermöglichen. Insbesondere bezweckt die Erfindung. eine intensive Belüftung des Abwassers zu erreichen.
Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zur Abwasserklärung mittels belebten Schlammes, wo- bei das zu reinigende Abwasser aus dem Klärbecken abgesaugt und über den Wasserspiegel gehoben, dann in mehrere Flüssigkeitsteilströme aufgelöst und zur Belüftung in freiem Fall zum Wasserspiegel zurück- fallen gelassen wird. Dieses Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass die zum Wasserspiegel zurück- fallenden Flüssigkeitsteilströme durch horizontal ausgeführte Schläge in kleine Wassertröpfchen zerschla- gen und zerstäubt und durch zwangsläufig zugeführte Luft belüftet wird.
Dadurch, dass das in mehreren Flüssigkeitsteilströmen zum Wasserspiegel zurückfallende Abwasser während des freien Falles in der Luft in kleine Wassertröpfchen zerschlagen und zerstäubt wird, ist eine sehr wirksame Belüftung gewährleistet. Die Fallhöhe und damit die Höhe, um die das Abwasser über den Wasserspiegel gehoben wird, braucht nur so gross zu sein, dass das Zerschlagen der Flüssigkeitsströme stattfinden kann, wodurch nur eine kleine Energiemenge erforderlich ist.
Ein weiterer Verfahrensschritt der Erfindung kennzeichnet sich dadurch, dass das zu reinigende, gehobene Abwasser nur teilweise zum Wasserspiegel zurückfallen gelassen und der geringere Teil des gehobenen Abwassers zusammen mit dem durch die Belüftung entstehenden Überschussschlamm zu einem Schlammabscheider abgeleitet wird.
Eine vorteilhafte Abwandlung der Erfindung kennzeichnet sich dadurch, dass das Zerschlagen und Zerstäuben sowie das Belüften der zum Wasserspiegel zurückfallenden Flüssigkeitsteilströme unter Beckenwasserspiegel in einer zwangsläufig belüfteten Tauchglocke durchgeführt und die verbrauchte Luft zweckmässig einer Verteilereinrichtung zur weiteren Sauerstoffabgabe, zur Belüftungsumwälzung und/oder einer Mammutpumpe zum Heben des Abwassers zugeleitet wird.
Die Erfindung kann auch in vorteilhafter Weise zur Abwasserreinigung mittels belebten Schlammes in mehreren hintereinanderliegenden biologischen Reinigungsstufen mit mehreren hintereinander angeordneten, im wesentlichen trichterförmigen Belüftungsbecken ohne Zwischenschaltung von Nachklärbecken angewendet werden, wenn das der Belüftung zugeführte Belebtschlamm-Abwassergemisch jedes Belüftungsbeckens unmittelbar einem oder mehreren dahinterliegenden Belüftungsbecken bzw. dem hinter dem letzten Belüftungsbecken gelegenen Nachklärbecken entnommen und der Überschussschlamm nur aus dem ersten Belüftungsbecken der mechanischen Vorreinigung oder einem Schlammraum zugeführt wird.
Auf diese Weise erübrigt es sich, zwischen jedem Belüftungsbecken und dem nachfolgenden ein besonderes Nachklärbecken vorzusehen.
Die Erfindung betrifft auch eine Einrichtung zur Abwasserklärung mittels belebten Schlammes, wobei das zu reinigende Abwasser aus dem Klärbecken abgesaugt und über den Wasserspiegel gehoben, dann in mehrere Flüssigkeitsteilströme aufgelöst und zur Belüftung in freiem Fall zum Wasserspiegel zurückfallen gelassen wird, die zur Durchführung des beschriebenen Verfahrens dient.
Diese Einrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass etwa von über dem Wasserspiegel befindlichen oberen Ende eines in das Klärbecken hineinragenden Ansaugrohres mehrere Verteilerrohre ausgehen, die bis über den Wasserspiegel reichen und aus denen das Abwasser in Teilströmen zum Wasserspiegel zurückfällt und dass eine zum Ansaugrohr konzentrische, rotierende stehende Welle mit horizontalen, im Bereich des zum Wasserspiegel zurückfallenden Abwassers angeordneten Schlagspeichen zur Anwendung kommt.
Gemäss weiterer Ausbildung der Erfindung münden die Verteilerrohre in einen flachen Zwischenbehälter, von dem aus das Abwasser in Teilströmen wieder zum Wasserspiegel zurückfällt. Zur Erzielung
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möglichst vieler Teilströme mit kleinem Durchmesser in Form von Flüssigkeitsfäden kann erfindungsge- mäss der Boden des Zwischenbehälters mit kleinen Austrittsöffnungen versehen sein.
Durch die Rotation der Welle mit den Schlagspeichen wird von der Mitte her Luft angesaugt und so- mit die im Zerstäubungsbereich befindliche Luft nach aussen geschleudert bzw. erneuert.
Damit das Abwasser durch das Ansaugrohr und über die Verteilerrohre nur um eine geringe Höhe ge- hoben zu werden braucht, wird vorgeschlagen, dass die Schlagspeichen dicht oberhalb des Klärbecken- wasserspiegels angeordnet sind und die Verteilerrohre dicht oberhalb der Schlagspeichen endigen.
Eine besonders wirksame Zerteilung auch der im Abwasser erhaltenen Schlammflocken wird erzielt, wenn nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung die Schlagspeichen Rechteckquerschnitt besitzen, wo- bei die Breitseiten horizontal verlaufen, so dass die zurückfallenden Flüssigkeitsteilströme von der Schmal- seite der Schlagspeichen getroffen werden und/oder die Schlagspeichen an ihrer in Drehrichtung vorderen
Seite eine Schneide besitzen. Die Schlagspeichen sorgen dafür, dass der im Wasser gelöste Sauerstoff schneller und inniger mit dem feinverteilten Abwasserschlammgemisch und dadurch mit den Mikroorga- nismen in Berührung kommt.
Zur Erhöhung der Sauerstoffaufnahme schlägt die Erfindung in geringem Abstand von den Enden der
Schlagspeichen angeordnete feststehende Prallspeichen vor, durch welche nochmals der in Bewegung befindliche Wassertropfen zerschlagen wird und nochmals mit Luft in Berührung kommt.
Um die Erfindung auch unterhalb des Beckenwasserspiegels anwenden zu können, wird vorgeschlagen, dass die vom Ansaugrohr ausgehenden Verteilerrohre unterhalb des Beckenwasserspiegels endigen und innerhalb einer Tauchglocke angeordnet sind.
Das Heben des Abwassers wird erfindungsgemäss dadurch bewerkstelligt, dass die Welle flüssigkeitsdicht in das Ansaugrohr hineinragt und an ihrem unteren Ende ein Förderpropeller angeordnet ist.
Die im wesentlichen aus Ansaugrohr mit Propeller und Verteilerrohren bestehende Belüftungseinrichtung kann in verschieden geformten nebeneinanderliegenden Becken oder in zusammengebauten Klärwerken für die Belüftungsstufen oder für Teiche oder für andere Belüftungsaufgaben verwendet werden.
Eine weitere Ausführungsform der Erfindung bezieht sich auf die Anordnung der beschriebenen Einrichtung in einem gemeinsamen Bauwerk für die mechanische Reinigung, die Belüftung und die Nachreinigung. Diese Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, dass der Belüftungsraum, der Nachklärraum und gegebenenfalls eine mechanische Vorreinigung, bestehend aus Emscherrinne und einem Schlammraum, in einem nach unten zu konischen Klärbecken mit gemeinsamer Trichterspitze angeordnet sind, das durch von oben bis in den Trichter durchgehende radikale Trennwände in den Belüftungsraum mit Beruhigungsraum und das Nachklärbecken sowie gegebenenfalls in die mechanische Vorreinigung mit Schlammfaul- und Speicherraum unterteilt ist,
wobei die segmentartige trichterförmige Sohle des Be- lüftungs--und Nachklärbeckens einen gemeinsamen Schlammsumpf bildet, aus welchem ein Leitkanal oder Steigrohr zur Förderung des Belebtschlammwassergemisches bzw. zur Beseitigung des Überschussschlammes hinausführt und an das Ansaugrohr angeschlossen ist. Die Förderung durch den Leitkanal oder das Steigrohr kann ständig oder in Zeitabständen geschehen.
Die Eigenart dieser bevorzugten Beckenkonstruktion besteht darin, dass das mechanisch vorgereinigte Abwasser in das Belüftungsbecken eingeleitet wird, in welchem die Belüftungseinrichtung durch einen bis zurTrichterspitze führenden Kanal oder Rohr Belebtschlammwassergemisch ansaugt, es belüftet und nachher zum grössten Teil in das Becken zurückfliessen lässt, während ein geringerer Teil dosiert in einen vor demNachklärbecken angeordneten Beruhigungsschachteintritt, aus dem er in das Nachklärbecken gelangt. Durch diese Anordnung wird erreicht, dass die Beruhigungskammer als Belüftungsraum wirkt, dass der untere Teil des Nachklärbeckens stets mit Schlammwassergemisch versorgt wird und dass die für die Schlammumwälzung notwendige Belüftungsbeckenumwälzung des Nachklärbeckens strömungsmässig nicht benachteiligt.
Eine weitere kleine Abwassermenge wird der Belüftungseinrichtung oberhalb des Wasserspiegels entnommen und als Überschussschlamm zur mechanischen Vorreinigung zurückgeführt. Diese Einrichtung eignet sich insbesondere für kleinere Abwassermengen und leicht zu reinigende Abwässer.
Für grössere Abwassermengen und schwer zu reinigende Abwässer sind zur Durchführung des Verfahrens mehrere Belüftungs- oder Belebtschlammbecken erforderlich, die hintereinander geschaltet werden.
Eine derartige Einrichtung ist erfindungsgemäss dadurch gekennzeichnet, dass jedes Belüftungsbecken mit mindestens einer Belüftungs- und Zerstäubungseinrichtung, bestehend aus Ansaugrohr mit Propeller, Schlagspeichen und mehreren Verteilerrohren versehen ist, wobei jedes Ansaugrohr für das BelebtschlammWassergemisch an seinem den Verteilerrohren abgewandten Ende in zwei verschliessbare Abzweige aufgeteilt ist, von denen der eine in die Trichterspitze des nächsten dahinterliegenden und der andere in die Trichterspitze des übernächsten dahinterliegenden Belüftungsbeckens oder des Nachklärbeckens führt, um
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aus einem oder aus zwei dahinterliegenden Trichterspitzen Belebtschlamm-Wassergemisch abzusaugen.
Das Abwasser fliesst bei dieser Ausführungsform von einem Belüftungsbecken zum andern und gelangt schliesslich in das Nachklärbecken und wird in jedem Becken um ein bestimmtes Mass weiter gereinigt.
Entsprechend der fortschreitenden Reinigung entwickeln sich die Mikroorganismen des belebten Schlammes. Sie gehören im ersten Belüftungsbecken mehr den Mikroorganismen der sauerstofflosen Zone, in den letzten Belüftungsbecken mehr den Mikroorganismen der Sauerstoffzone an. Da es vorteilhaft ist, möglichst mit Mikroorganismen der Sauerstoffzone und hochwertigen Mikroorganismen zu reinigen, werden nach dem Vorschlag der Erfindung die vor jedem Belüftungsbecken befindlichen Mikroorganismen mit den Mikroorganismen des dahinterliegenden Belüftungsbeckens angeimpft und auf diese Weise zu höherer Leistung befähigt.
Der sich entwickelnde Überschussschlamm wird dabei von dem letzten Belüftungsbecken bis in das vorletzte und schliesslich in das erste Belüftungsbecken entgegen der Wasserströmung geleitet und gelangt schliesslich von dort aus in einen Schlammsumpf oder Schlammspeicher. Dadurch ist es nicht mehr wie bisher notwendig, zwischen jeder Reinigungsstufe ein Nachklärbecken zu bauen, um das Ausspülen des Schlammes aus den Belüftungsbecken zu verhindern.
Damit die Querschnitte der Abzweige bzw. der in die Trichterspitze führenden Rohre entlastet und möglichst klein gehalten werden können, schlägt die Erfindung vor, dass das Ansaugrohr in einem weiteren, zur zusätzlichen Umwälzung und Belüftung des umgebenden Beckeninhaltes dienenden lotrechten Ansaugrohr angeordnet ist, von dem aus die Verteilerrohre ausgehen und das gegenüber den Abzweigen und dem lotrecht in die Trichterspitze führenden Ansaugrohr einen grösseren Durchmesser aufweist und das etwa nur bis zur halben Beckentiefe reicht.
Eine weitere Ausführungsform der Erfindung kennzeichnet sich dadurch, dass die Belüftungs- und Zerstäubungseinrichtung mit einem für veränderliche Betriebszeit und Pause einstellbaren Zeitschaltwerk zur Anpassung des Belebtschlammrücktransportes, des Sauerstoffeintrages und damit des Energieaufwandes an die Tagesabwassermenge und die Verschmutzung schaltbar ist. Vorteilhaft ist dabei, dass das Zeitschalt-
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anfallenden Abwassermengen von der zufliessenden Abwassermenge durch den Wasserspiegel oder durch Überlagerung der Ein- und Ausschaltung der Zulaufpumpensteuerung schaltbar ist.
In der Zeichnung sind Ausführungsformen der Erfindung beispielsweise dargestellt. Es zeigen Fig. 1 die erfindungsgemässe Belüftungseinrichtung über Wasserspiegel angeordnet im Vertikalschnitt, Fig. 2 die gleiche Belüftungseinrichtung in Ansicht von oben und im Teilschnitt, Fig. 3 eine erfindungsgemässe Belüftungseinrichtung unter Wasserspiegel angeordnet im Vertikalschnitt, Fig. 4 die Einrichtung nach Fig. 3 in.
Draufsicht, Fig. 5 eine aus einem Trichterbecken bestehende Kläranlage mit mechanischer Vorreinigung und Schlammfaulung sowie mit einem Belüftungsbecken und einem Nachklärbecken, in die die Belüftungseinrichtung nach den Fig. 1 - 4 eingebaut ist, im Schnitt nach der Linie ABC in Fig. 5, Fig. 6 die Einrichtung nach Fig. 5 im Schnitt bzw. in Ansicht von oben nach der Linie DE in Fig. 5, Fig. 7 eine gegenüber Fig. 5 abgeänderte Anlage, bei welcher das Abwasser bereits mechanisch vorgereinigt ist, so dass die Kläranlage nur aus Belüftungsbecken und Nachklärbecken besteht, im Schnitt nach der Linie A B in Fig. 8, Fig. 8 die Einrichtung nach Fig. 7 im Schnitt bzw. in Ansicht von oben nach der Linie C D in Fig. 7, Fig. 9 eine vierstufige Kläranlage für grössere Abwassermengen und grosse Abwasserverschmutzung im Schnitt, Fig. 10 die Anlage nach Fig.
9 in Ansicht von oben, Fig. 11 ein Belüftungsbecken einer Mehrstufenkläranlage im Schnitt und Fig. 12 eine fünfstufige Belebtschlammanlage im Schnitt, bei welcher die Beckentrichter gegenüber den Trennwänden so versetzt sind, dass ein Teil des belüfteten und ein Teil des abgesetzten Belebtschlammes in das davor gelegene Belüftungsbecken absetzt und damit über die einzelnen Becken bis zum ersten Belüftungsbecken und von da in den Schlammfaulraum gelangt.
Wie aus den Fig. 1 - 4 ersichtlich ist, besteht die Zerstäubungseinrichtung 1 aus einer rotierenden stehenden Welle 2, auf der mit Hilfe von Klemmringen 3 Schlagspeichen 4 mit vorzugsweise rechteckigem Querschnitt festgeklemmt sind, die sich im Bereich des zum Wasserspiegel 10 zurückfallenden Abwassers erstrecken. Nach unten zu ist die Welle 2 verlängert und trägt am unteren Ende einen Prallteller bzw. Förderpropeller 5. Die Welle 2 kann beispielsweise durch einen nicht dargestellten Elektromotor angetrieben werden.
Um die Zerstäubungseinrichtung 1 herum ist eine Ansaug- und Verteilereinrichtung angeordnet. Die Ansaugeinrichtung besteht aus einem Ansaugrohr 6, das bis in die Trichterspitze eines Belüftungsbeckens hineinragt. In dem oberen Teil des Ansaugrohres 6 ist der Propeller 5 der Zerstäubungseinrichtung angeordnet. Oberhalb des Propellers gabelt sich das Ansaugrohr in zwei oder mehrere Verteilerrohre 7, die in einen abnehmbaren schalenartigen Zwischenbehälter 8 oberhalb des Wasserspiegels einmünden. Der
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oder durch geeignete andere Luftverdichter in das Ansaugrohr 6'geführt wird.
In Fig. 3 und 4 sind mit 1. die horizontal rotierende Speichenwalze, mit 2'die vertikale Antriebswelle der Speichenwalze, mit 6' das Ansaugrohr für das Wasserschlammgemisch und mit 7'die Verteilerrohre bezeichnet. Da es infolge möglichen Verschlammens des Verteilerbehälters und wegen erschwerter Zugänglichkeit nicht zweckmä- ssig ist, die durch die Verteilerrohre 7'aufgeteilten Flüssigkeitsteilströme durch einen Zwischenbehälter oder andere Verteilungseinrichtungen in viele kleine Wasserfäden oder-tropfen aufzulösen, sind bei dieser Anordnung mehrere kleinere Verteilerrohre 7'gewählt, deren Austrittsöffnungen zum Raum oberhalb der Zerstäubungseinrichtung l'hin gerichtet sind.
Die nach oben luftdicht abgeschlossene Tauchglocke 16 überdeckt die Zerstäubungseinrichtung l'sowie die Verteilerrohre 7 *. Über eine Luftzuleitung 17 wird Luft in das Ansaugrohr 6'eingepresst, die das Schlammabwassergemisch aus der Saugleitung 6'in die Verteilerrohre 7'nach dem Prinzip einer Mammutpumpe fördert und auf die schnell rotierenden Speichen 4 spritzt. Dort wird das Abwasserschlammgemisch zerteilt und belüftet, wie im Zusammenhang mit den Fig. 1 und 2 beschrieben ist. Auf der Innenseite der Tauchglocke 16 sind wieder dünne Zerstäubungsstäbe 12'vorgesehen, durch die die nach aussen geschleuderten Wassermengen nochmals zerschlagen und zerkleinert werden.
Die zugeführte Luft, die schon durch die Mammutpumpen-Wirkung das Wasser in die Belüftungseinrichtung gedrückt hat, sammelt innerhalb der Tauchglocke 16 sich an, bis sie durch die unteren Übertrittskanten 18 in dem Becken hochsteigen kann. Die Belüftungsluft kann selbstverständlich auch über die Hohlwelle und das Abwasserschlammgemisch durch einen Propeller angesaugt werden. Dadurch kommt das Abwasserschlammgemisch immer wieder mit der mit besonderem Energieaufwand eingepressten Belüftungsluft in Berührung, so dass der Luftsauerstoff wesentlich besser und wirtschaftlicher ausgenutzt wird, als es beim Einpressen und Verteilen der Luft innerhalb der Belüftungsbecken durch grössere Austrittsöffnungen oder Filtersteine oder Filterplatten beim Aufsteigen innerhalb des Belüftungsbeckens bekannter Ausführungen möglich ist.
Die entweichende Luft innerhalb des Beckens kann selbstverständlich noch weiter zur Förderung von Abwasser genutzt werden, z. B. wenn der Abfluss höher gelegt werden muss als der Zulauf. Für die Antriebswelle 2'kann ein unter Wasser arbeitender Elektromotor verwendet werden.
Die in den Fig. 5 und 6 dargestellte Vorrichtung ist insbesondere für geringe Abwassermengen und geringe Verschmutzung geeignet und besitzt eine mechanische Vorreinigung mit Schlammfaulung und ein Belüftungsbecken mit der beschriebenen Belüftungseinrichtung. Wie aus der Zeichnung zu ersehen ist, besteht diese Ausführungsform im wesentlichen aus einem Trichterbecken, das durch eine vorzugsweise in der Mitte angeordnete Trennwand 45 in eine mechanische Vorreinigung, bestehend aus einem Imhoffoder Emscher-Durchflussgerinne 20 und einem darunter liegenden Schlammfaulraum 21, und in ein Belüftungsbecken 22 mit durch eine Radialwand 44 abgeteiltem Nachklärbecken 23 unterteilt ist. Das Wasser strömt durch den Zulauf 24 in das Gerinne 20 und über eine Überlaufrinne 25 durch die Öffnung 26 in
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und durch die Zerstäubungseinrichtung 1 belüftet.
Ein Teil des belüfteten Abwassers tritt infolge der im Belüftungsbecken durch die Belüftungseinrichtung hervorgerufenen kreisenden Strömung durch die Öffnung 27 in ein Beruhigungsbecken 28 ein, das durch eine Wand 46 vom Nachklärbecken 23 abgeteilt ist. Durch die etwa in der mittleren Beckentiefe vorgesehene Durchtrittsöffnung 29 tritt das Abwasser in das Nachklärbecken 23 über und gelangt über eine Überfallschwelle in eine Sammelrinne 30 und durch das Abflussrohr 31 zum Abfluss.
Im untersten Bereich des Nachklärbeckens 23 sind Durchtrittsöffnungen 32 vorgesehen, durch welche der Schlamm des Nachklärbeckens 23 in das Beruhigungsbecken 28 eintritt. Aus dem Beruhigungsbecken 28 wird der nach unten abgesunkene Schlamm zusammen mit Schlammabwassergemisch des Belüftungsbeckens 22 durch eine Rohrleitung 33 angesaugt, die an das Ansaugrohr 6 bzw. 6'der beschriebenen Zer- stäubungs-bzw. Belüfcungseinrichtung l angeschlossen ist. Dabei sinkt der grösste Teil des Schlammes des belüfteten Abwasserschlammgemisches innerhalb des Belüftungsbeckens 22 unmittelbar zur Trichterspitze, während ein kleiner Teil durch die Durchtrittsöffnung 27 wieder in den Beruhigungsraum gelangt.
Ein noch kleinerer Teil des Abwassers wird durch eine Rohrleitung 14'aus der Belüftungseinrichtung 1 als Überschussschlamm in die Emscherrinne 20 der mechanischen Vorreinigung zurückgeleitet.
Wie aus Fig. 6 zu entnehmen ist, sind zwei Entnahmerohre für die Belüftung eingezeichnet. Das zweite Entnahmerohr soll eine spätere Erweiterung ermöglichen. Es werden dann zwei Belüftungseinrichtungen 1 nach Fig. 1 - 4 in das Becken eingesetzt.
Die Rohrleitung 34 dient zur Entnahme ausgefaulten Schlammes und die Schlammentnahmeleitung 35 zur eventuellen Entnahme von Schlamm aus dem Belüftungsbecken 22 und aus dem Beruhigungsbecken 28.
Die Fig. 7 und 8 stellen eine gegenüber den Fig. 5 und 6 geringfügig abgeänderte Ausführungsform
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nach dem erfindungsgemässen Prinzip dar, wobei das Wasser schon mechanisch vorgereinigt ist und der Beckeninhalt durch die etwa mittige Trennwand 44 in einen Belüftungsraum 40 einerseits und in einen Beruhigungsraum 41 mit Nachklärbeckenraum 42 anderseits unterteilt ist. Im Prinzip gleicht der Aufbau und das Zusammenwirken zwischen Belüftungsbecken 40, Beruhigungsraum 41 und Nachklärbecken 42 der beschriebenen Anordnung nach den Fig. 4 und 5. Dabei ist jedoch vorgesehen, dass die Belüftung entweder durch eine Kessener-Bürste oder durch irgendwelche andern Belüftungseinrichtungen, durch welche die Luft in das Schlammwassergemisch des Belüftungsbeckens eingepresst wird, vorgenommen wird.
Es können aber auch mehrere Belüftungs- bzw. Zerstäubungseinrichtungen im Belüftungsbecken vorgesehen sein. Die Belüftungs- und Zerstäubungseinrichtung selbst ist der besseren Übersichtlichkeit halber in den Fig. 7 und 8 nicht eingezeichnet, jedoch ist der Ort der Belüftungs- und Zerstäubungseinrichtung durch das Kreuz 43 markiert.
Mit 27'sind die oberen Zutrittsöffnungen zum Beruhigungsraum 41 bezeichnet, von denen die mittige durch einen Drehschieber verkleinert oder vergrössert werden kann. 29'bedeutet die Eintrittsöffnungen in das Nachklärbecken, 32'die Schlammaustrittsöffnungen aus dem Nachklärbecken, 33'den Ansaugkanal für die Belüftungseinrichtung aus der Trichterspitze und 34'ein Schlammentnahmerohr aus dem Belüftungsraum 40 und dem Beruhigungsraum 41. Die Wand 47 unterteilt das Nachklärbecken 42 in zwei Räume zur Unterbindung von Querströmungen.
Um grössere Abwassermengen und/oder Abwasser mit mehr als üblicher und stossweiser Verschmutzung zu reinigen, ist es aus wirtschaftlichen Gründen und grösserer Betriebssicherheit zweckmässig, die biologische Reinigung in mehrere Becken aufzulösen. In Fig. 9 ist im Vertikalschnitt und in Fig. 10 ist in Ansicht von oben eine solche Reinigungsanlage schematisch wiedergegeben.
In der Zeichnung bedeutet 50 das Becken für die mechanische Reinigung und 51,52, 53 und 54 die hintereinander geschalteten Belüftungsbecken mit den eingebauten Belüftungs- bzw. Zerstäubungseinrichtungen 1. die der besseren Übersichtlichkeit halber nur angedeutet sind. Die Belüftungs- bzw. Zerstäubungseinrichtungen 1 sind in der in den Fig. 1 und 2 bzw. 3 und 4 dargestellten Weise ausgebildet.
Jedes Ansaugrohr 6 der Belüftungs- und Zerstäubungseinrichtungen 51 - 54 ist an seinem den Verteilerrohren abgewandten Ende in zwei verschliessbare Abzweige 6a, 6b aufgeteilt, von denen der eine 6a in die Trichterspitze des nächsten dahinterliegenden und der andere in die Trichterspitze des übernächsten dahinterliegenden Belüftungsbeckens oder des Nachklärbeckens 55 führt. Wie aus der Zeichnung ersichtlich ist, wird der Schlamm aus dem Nachklärbecken 55 in das letzte Belüftungsbecken 54 angesaugt, belüftet und auf der Oberfläche verteilt. Der Belebtschlamm wird zum Teil durch die Wasserströmung in Schwebe gehalten, zum Teil sinkt er aber auch in die Trichterspitze ab und wird von hier aus in das Belüftungsbecken 53 angesaugt. Dieselben Verhältnisse treten in den folgenden Becken 52 und 51 ein.
Im ersten Belüftungsbecken 51 wird der Schlamm sowohl aus dem benachbarten Becken 52 als auch aus dem ersten Becken 51 durch das Ansaugrohr 6 angesaugt, durch die Belüftungs-bzw. Zerstäubungseinrichtung des Beckens 51 belüftet und auf der Oberfläche verteilt. Ein Teil des angesaugten Schlammwassergemisches wird jedoch durch Ableitungsrohre 14, wie sie im Zusammenhang mit Fig. 1 und 2 bereits beschrie- ben. sind, abgeleitet und in einer Rohrleitung 56 der mechanischen Reinigungsanlage 50 zugeführt, wo sich der Überschussschlamm mit den übrigen Feststoffen des in der mechanischen Reinigung ankommenden Abwassers in der Trichterspitze absetzt und durch die Rohrleitung 57 in geeigneter Weise beseitigt wird.
Wie aus der Zeichnung weiterhin hervorgeht, wird das zur Belüftung gelangende Belebtschlammwassergemisch jeweils aus dem dahinterliegenden Belüftungsbecken angesaugt. Wenn dadurch zwischen den einzelnen Becken eine zusätzliche Wasserströmung vom durchfliessenden, zu reinigenden Abwasser eintritt, so ist doch mit Rücksicht auf die Trichterwirkung der Becken der Schlammgehalt des angesaugten Belebtschlammwassergemisches grösser als der Belebtschlammgehalt in den oberen Schichten des Belüftungsbeckens. Aus diesem Grunde wird der Belebtschlamm eines Belüftungsbeckens durch das durchströmende, zu reinigende Abwasser zwar zum Teil ausgespült, aber immer wieder aus dem nachfolgenden Becken ergänzt.
Bei bestimmten Verhältnissen wird sich sogar in dem ersten Belüftungsbecken eine grössere Schlammkonzentration einstellen als dies bei den letzten Belüftungsbecken der Fall ist. Wenn auch ein bestimmter Belebtschlammkreislauf zwischen den zwei hintereinanderliegenden Becken eintritt und somit eine Vermischung des Belebtschlammes stattfindet, so tritt trotzdem ein bestimmtes Gefälle der Mikroorganismen ein, wodurch sie zu grösserer Leistung befähigt werden.
Aus der Zeichnung ist ersichtlich, dass es möglich ist, beim Ausfall einer Belüftungseinrichtung trotzdem die Anlage in Betrieb zu behalten. Zu diesem Zweck sind die Ansaugleitungen untereinander verbunden und derart mit den Absperrschieber 58, 58', 58" versehen, dass eine Belüftungseinrichtung
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Process and device for sewage treatment using activated sludge
The invention relates to a method and a device for clarifying wastewater by means of activated sludge.
In wastewater treatment plants using activated sludge, the wastewater is supplied with atmospheric oxygen and the wastewater sludge is kept in suspension. As a result, microorganisms develop on the sludge of the sewage, which absorb the organic pollutants of the sewage as food and convert them to a water-insoluble sludge. This water-insoluble sludge is retained in a secondary clarifier, removed from the wastewater and the wastewater treated in this way is drained into the receiving water.
The sewage treatment plants known for the purification process for purifying the wastewater by means of activated sludge have ventilation devices through which air is introduced into the wastewater to supply the microorganisms with oxygen. Ventilation devices are known in which the air is pressed into the wastewater to great depths and is then distributed. The oxygen in the air is released from the wastewater as the air bubbles rise, thus supplying the microorganisms with oxygen.
There are also known ventilation devices that beat the air into the water and / or
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According to the known cleaning process, the microorganisms necessary for the single-stage cleaning of the wastewater are obtained in just one basin. However, it has proven to be beneficial to carry out the cleaning process in several stages, u. between based on the following theory:
Tests carried out in the elongated watercourse and considerations have shown that optimal cleaning can be achieved if the contents of a sewer or basin with a flow through it are aerated, the sludge that develops is retained in its basin cross-section and the excess sludge is pushed against the water flow towards the inlet side, there accumulates and is eliminated.
All these known activated sludge systems have the disadvantage that relatively large amounts of energy are consumed in order to force the necessary aeration air into the water or to drive horizontal aeration rollers. The facilities in which the air is pressed into the water also have the disadvantage that the sludge flakes are not broken up enough and thus the dissolved oxygen does not reach the microorganisms that have settled on and in the sludge flakes well and quickly enough.
It is also known for wastewater treatment by means of activated sludge to suck off the wastewater from the clarifier and to lift it above the clarifier water level, then to dissolve it into several partial liquid flows and to allow it to fall back to the water level in free fall for ventilation. In order to expose the wastewater in free fall to the air for as long as possible, the height of fall must be great, i.e. H. the wastewater has to be lifted to a great height, which requires a great deal of energy. Just because of the free fall through the air, the wastewater can only get limited oxygen from the air
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so that the microorganisms are only supplied with oxygen with great expenditure of energy.
Furthermore, the mentioned activated sludge systems with multi-stage cleaning do not enable any economic cleaning effect either, because in multi-stage activated sludge systems between each
Aeration basin and the subsequent one so far always a secondary clarifier was necessary and therefore
Construction and operating costs became too high.
The existing wastewater treatment systems using activated sludge also have the deficiency that continuously running pumps and relatively expensive maintenance for the specific dosage of return and excess sludge are required for pumping back the sludge from the secondary clarifier. Another disadvantage of activated sludge systems is that a structure is required for each mechanical coarse cleaning and sludge digestion, for aeration of the coarsely mechanically purified wastewater and for its secondary treatment.
The invention has set itself the task of reducing the disadvantages described and aims to enable wastewater purification by means of activated sludge with less effort than before and more cheaply. The invention aims in particular. to achieve intensive aeration of the wastewater.
The invention is based on a process for clarifying wastewater by means of activated sludge, whereby the wastewater to be cleaned is sucked out of the clarifier and raised above the water level, then dissolved into several partial liquid flows and allowed to fall back to the water level for ventilation. This method is characterized in that the partial flows of liquid falling back to the water level are broken up into small water droplets and atomized by horizontally executed blows and aerated by air that is inevitably supplied.
The fact that the wastewater falling back to the water level in several liquid partial flows is broken up into small water droplets and atomized during the free fall in the air, ensures very effective ventilation. The height of fall, and thus the height by which the wastewater is lifted above the water level, only needs to be so great that the liquid flows can be broken up, whereby only a small amount of energy is required.
Another method step of the invention is characterized in that the raised wastewater to be cleaned is only partially allowed to fall back to the water level and the smaller part of the raised wastewater is drained to a sludge separator together with the excess sludge resulting from the aeration.
An advantageous modification of the invention is characterized in that the smashing and atomizing as well as the venting of the partial flows of liquid falling back to the water level are carried out below the pool water level in an inevitably ventilated diving bell and the used air is expediently a distributor device for further oxygen delivery, for ventilation circulation and / or a mammoth pump for lifting of the wastewater is fed.
The invention can also be used in an advantageous manner for wastewater purification by means of activated sludge in several consecutive biological treatment stages with several successively arranged, essentially funnel-shaped aeration basins without the interposition of secondary clarifiers, if the activated sludge / waste water mixture of each aeration basin supplied to the aeration directly one or more aeration basins or .taken from the secondary clarifier located behind the last aeration basin and the excess sludge is only fed from the first aeration basin for mechanical pre-cleaning or a sludge room.
In this way, there is no need to provide a special secondary clarifier between each aeration basin and the subsequent one.
The invention also relates to a device for clarifying wastewater by means of activated sludge, the wastewater to be cleaned being sucked out of the clarifier and raised above the water level, then dissolved into several partial liquid flows and allowed to fall back to the water level for ventilation in free fall, which is necessary for carrying out the described method serves.
This device is characterized in that several distributor pipes extend from the upper end of a suction pipe protruding into the clarifier, located above the water level and from which the wastewater falls back in partial flows to the water level and that one rotating, concentric to the suction pipe Wave with horizontal impact spokes arranged in the area of the waste water falling back to the water level is used.
According to a further embodiment of the invention, the distribution pipes open into a flat intermediate container from which the waste water falls back in partial flows to the water level. To achieve
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According to the invention, the bottom of the intermediate container can be provided with small outlet openings with as many partial flows as possible with a small diameter in the form of liquid threads.
As a result of the rotation of the shaft with the striking spokes, air is sucked in from the middle and the air in the atomization area is thrown outwards or renewed.
So that the wastewater only needs to be lifted a short height through the suction pipe and over the distributor pipes, it is proposed that the impact spokes are arranged just above the clarifier water level and the distributor pipes end just above the impact spokes.
A particularly effective division of the sludge flakes obtained in the wastewater is achieved if, according to a further proposal of the invention, the striking spokes have a rectangular cross-section, the broad sides running horizontally so that the falling liquid partial flows are hit by the narrow side of the striking spokes and / or the striking spokes on their front in the direction of rotation
Side have a cutting edge. The impact spokes ensure that the oxygen dissolved in the water comes into contact more quickly and more closely with the finely divided sewage sludge mixture and thus with the microorganisms.
To increase oxygen uptake, the invention proposes a small distance from the ends of the
Fixed impact spokes arranged against impact spokes, through which the water droplet in motion is broken up again and again comes into contact with air.
In order to be able to use the invention also below the pool water level, it is proposed that the distribution pipes starting from the suction pipe end below the pool water level and are arranged inside a diving bell.
The lifting of the sewage is accomplished according to the invention in that the shaft protrudes into the suction pipe in a liquid-tight manner and a conveyor propeller is arranged at its lower end.
The aeration device, consisting essentially of an intake pipe with propeller and distribution pipes, can be used in variously shaped adjacent basins or in assembled sewage treatment plants for the aeration stages or for ponds or for other aeration tasks.
Another embodiment of the invention relates to the arrangement of the device described in a common structure for mechanical cleaning, ventilation and post-cleaning. This embodiment is characterized in that the ventilation space, the secondary clarification space and, if necessary, a mechanical pre-cleaning system, consisting of an Emscher channel and a sludge space, are arranged in a downwardly conical clarification basin with a common funnel tip, which is separated by radical dividing walls extending from the top into the funnel the aeration room with calming room and the secondary clarifier and, if necessary, the mechanical pre-cleaning with sludge digestion and storage room,
The segment-like funnel-shaped bottom of the aeration and secondary clarification basin forms a common sludge sump from which a guide channel or riser pipe for conveying the activated sludge water mixture or for removing the excess sludge leads out and is connected to the suction pipe. The conveyance through the guide channel or the riser can take place continuously or at time intervals.
The peculiarity of this preferred basin construction is that the mechanically pre-cleaned wastewater is introduced into the aeration basin, in which the aeration device sucks in activated sludge water mixture through a channel or pipe leading to the top of the funnel, aerates it and then lets the majority of it flow back into the basin, while a smaller part Part dosed into a calming shaft inlet in front of the secondary clarifier, from which it reaches the secondary clarifier. This arrangement ensures that the calming chamber acts as a ventilation space, that the lower part of the secondary clarifier is always supplied with a sludge water mixture, and that the aeration basin circulation necessary for circulating the sludge does not disadvantage the secondary clarifier in terms of flow.
Another small amount of wastewater is taken from the aeration device above the water level and returned to the mechanical pre-cleaning as excess sludge. This device is particularly suitable for smaller amounts of wastewater and wastewater that is easy to clean.
For larger amounts of wastewater and wastewater that is difficult to clean, several aeration or activated sludge basins are required to carry out the process, which are connected in series.
Such a device is characterized according to the invention in that each aeration basin is provided with at least one aeration and atomization device consisting of a suction pipe with propeller, impact spokes and several distributor pipes, each suction pipe for the activated sludge / water mixture being divided into two closable branches at its end facing away from the distributor pipes , of which one leads into the funnel tip of the next one behind and the other into the funnel tip of the next but one aeration tank or the secondary clarifier
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suction from one or two funnel tips located behind the activated sludge-water mixture.
In this embodiment, the wastewater flows from one aeration basin to the other and finally reaches the secondary clarifier and is further purified by a certain amount in each basin.
As the cleaning progresses, the microorganisms of the activated sludge develop. In the first aeration basin they belong more to the microorganisms of the oxygen-free zone, in the last aeration basins they belong more to the microorganisms of the oxygen zone. Since it is advantageous to clean with microorganisms of the oxygen zone and high-quality microorganisms as far as possible, according to the proposal of the invention, the microorganisms in front of each aeration basin are inoculated with the microorganisms of the aeration basin behind it and thus enabled to achieve higher performance.
The excess sludge that develops is directed from the last aeration basin to the penultimate and finally into the first aeration basin against the current of the water and from there finally reaches a sludge sump or sludge storage. As a result, it is no longer necessary to build a secondary clarifier between each cleaning stage in order to prevent the sludge from being flushed out of the aeration basin.
So that the cross-sections of the branches or the pipes leading into the funnel tip can be relieved and kept as small as possible, the invention proposes that the suction pipe is arranged in a further vertical suction pipe serving for additional circulation and ventilation of the surrounding basin contents the manifold pipes run out and that has a larger diameter than the branches and the suction pipe leading vertically into the funnel tip and that only extends to about half the depth of the basin.
Another embodiment of the invention is characterized in that the aeration and atomization device can be switched with a timer, which can be set for variable operating times and breaks, to adapt the activated sludge return transport, the oxygen input and thus the energy expenditure to the daily waste water volume and the pollution. It is advantageous that the time switch
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accumulating wastewater can be switched from the inflowing wastewater through the water level or by superimposing the switching on and off of the feed pump control.
In the drawing, embodiments of the invention are shown for example. 1 shows the ventilation device according to the invention arranged above the water level in vertical section, FIG. 2 shows the same ventilation device in view from above and in partial section, FIG. 3 shows a ventilation device according to the invention arranged below the water level in vertical section, FIG. 4 shows the device according to FIG .
Top view, FIG. 5 shows a sewage treatment plant consisting of a funnel basin with mechanical pre-cleaning and sludge digestion as well as with an aeration basin and a secondary clarification basin, in which the aeration device according to FIGS. 1 - 4 is installed, in section along the line ABC in FIG. 5, FIG 6 shows the device according to FIG. 5 in section or in a view from above along the line DE in FIG. 5, FIG. 7 shows a system modified from FIG. 5, in which the wastewater is already mechanically pre-cleaned so that the sewage treatment plant only consists of aeration basin and secondary clarifier, in section along line AB in Fig. 8, Fig. 8, the device according to Fig. 7 in section or in view from above along line CD in Fig. 7, Fig. 9, a four-stage sewage treatment plant for larger amounts of wastewater and great wastewater pollution in section, Fig. 10 the system according to Fig.
9 in a view from above, FIG. 11 an aeration basin of a multi-stage sewage treatment plant in section and FIG. 12 a five-stage activated sludge plant in section, in which the basin funnels are offset from the partition walls so that part of the aerated and part of the settled activated sludge into the one in front located aeration basin settles and thus passes through the individual basins to the first aeration basin and from there into the sludge digester.
As can be seen from FIGS. 1-4, the atomizing device 1 consists of a rotating stationary shaft 2 on which, with the help of clamping rings 3, striking spokes 4 with a preferably rectangular cross-section are clamped, which extend in the area of the wastewater falling back to the water level 10. The shaft 2 is extended downwards and carries a baffle plate or conveyor propeller 5 at the lower end. The shaft 2 can be driven, for example, by an electric motor (not shown).
A suction and distribution device is arranged around the atomization device 1. The suction device consists of a suction pipe 6 which extends into the tip of the funnel of an aeration basin. The propeller 5 of the atomizing device is arranged in the upper part of the suction pipe 6. Above the propeller, the suction pipe forks into two or more distribution pipes 7, which open into a removable, shell-like intermediate container 8 above the water level. Of the
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or is guided into the intake pipe 6 ′ by other suitable air compressors.
In FIGS. 3 and 4, 1. the horizontally rotating spoke roller, 2 'the vertical drive shaft of the spoke roller, 6' the suction pipe for the water sludge mixture and 7 'the distributor pipes. Since it is not expedient due to possible silting up of the distributor container and difficult accessibility to break up the partial liquid flows divided by the distributor tubes 7 'through an intermediate container or other distribution devices into many small water threads or droplets, several smaller distributor tubes 7' are selected for this arrangement , the outlet openings of which are directed towards the space above the atomizing device 1 '.
The immersion bell 16, which is sealed airtight at the top, covers the atomization device 1 and the distribution pipes 7 *. Air is pressed into the suction pipe 6 ′ via an air supply line 17, which conveys the sludge wastewater mixture from the suction line 6 ′ into the distributor pipes 7 ′ according to the principle of a mammoth pump and sprays onto the rapidly rotating spokes 4. There the sewage sludge mixture is broken up and aerated, as described in connection with FIGS. 1 and 2. On the inside of the diving bell 16, thin atomizing rods 12 'are again provided, by means of which the amounts of water thrown outwards are again broken up and comminuted.
The supplied air, which has already pressed the water into the ventilation device through the mammoth pump effect, collects within the diving bell 16 until it can rise through the lower overflow edges 18 in the basin. The ventilation air can of course also be sucked in via the hollow shaft and the sewage sludge mixture through a propeller. As a result, the sewage sludge mixture repeatedly comes into contact with the ventilation air, which is injected with particular energy expenditure, so that the atmospheric oxygen is used much better and more economically than when the air is injected and distributed within the aeration basin through larger outlet openings or filter stones or filter plates when ascending inside the aeration basin known designs is possible.
The escaping air within the basin can of course still be used to convey wastewater, e.g. B. if the drain must be placed higher than the inlet. An electric motor operating under water can be used for the drive shaft 2 ′.
The device shown in FIGS. 5 and 6 is particularly suitable for small amounts of waste water and low pollution and has a mechanical pre-cleaning with sludge digestion and an aeration basin with the aeration device described. As can be seen from the drawing, this embodiment consists essentially of a funnel basin, which by means of a partition 45, preferably arranged in the middle, is converted into a mechanical pre-cleaning system consisting of an Imhoff or Emscher flow channel 20 and a sludge digestion chamber 21 underneath Aeration basin 22 is subdivided with secondary clarification basin 23 separated by a radial wall 44. The water flows through the inlet 24 into the channel 20 and via an overflow channel 25 through the opening 26 in
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and aerated by the atomizing device 1.
A portion of the aerated wastewater enters a calming basin 28 through the opening 27 as a result of the circulating flow caused in the aeration basin by the ventilation device. The calming basin 28 is separated from the secondary clarifier 23 by a wall 46. The waste water passes through the passage opening 29, which is provided approximately in the middle basin depth, into the secondary clarification basin 23 and reaches a collecting channel 30 via an overflow threshold and through the drain pipe 31 to the drain.
In the lowermost area of the secondary clarifier 23, passage openings 32 are provided through which the sludge of the secondary clarifier 23 enters the calming basin 28. From the calming basin 28, the sludge that has sunk down is sucked in together with the sludge waste water mixture from the aeration basin 22 through a pipeline 33 which is connected to the suction pipe 6 or 6 ′ of the atomization and / or atomization systems described. Ventilation device l is connected. The majority of the sludge of the aerated sewage sludge mixture sinks within the aeration basin 22 directly to the tip of the funnel, while a small part returns through the passage opening 27 into the calming chamber.
An even smaller part of the wastewater is fed back through a pipe 14 ′ from the aeration device 1 as excess sludge into the Emscher channel 20 of the mechanical pre-cleaning.
As can be seen from FIG. 6, two extraction pipes for ventilation are shown. The second extraction tube should enable a later expansion. Two ventilation devices 1 according to FIGS. 1-4 are then inserted into the basin.
The pipeline 34 is used for the removal of digested sludge and the sludge removal line 35 for the possible removal of sludge from the aeration basin 22 and from the calming basin 28.
FIGS. 7 and 8 show an embodiment which is slightly modified from FIGS. 5 and 6
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according to the principle according to the invention, whereby the water has already been mechanically pre-cleaned and the basin contents are divided by the approximately central partition wall 44 into a ventilation space 40 on the one hand and a calming space 41 with secondary clarification basin space 42 on the other. In principle, the structure and the interaction between aeration basin 40, calming chamber 41 and secondary clarification basin 42 are the same as the arrangement described in FIGS. 4 and 5. However, it is provided that the ventilation is effected either by a Kessener brush or by any other aeration devices the air is injected into the sludge water mixture of the aeration basin.
However, several aeration or atomization devices can also be provided in the aeration basin. The ventilation and atomization device itself is not shown in FIGS. 7 and 8 for the sake of clarity, but the location of the ventilation and atomization device is marked by the cross 43.
The upper access openings to the calming chamber 41 are designated by 27 ', of which the central one can be reduced or enlarged by means of a rotary valve. 29 'denotes the inlet openings into the secondary clarifier, 32' the sludge outlet openings from the secondary clarifier, 33 'the suction channel for the aeration device from the funnel tip and 34' a sludge removal pipe from the ventilation space 40 and the calming chamber 41. The wall 47 divides the secondary clarifier 42 into two Spaces to prevent cross flows.
In order to clean larger amounts of wastewater and / or wastewater with more than usual and intermittent pollution, it is advisable, for economic reasons and greater operational reliability, to divide the biological treatment into several basins. Such a cleaning system is shown schematically in FIG. 9 in vertical section and in FIG. 10 in a view from above.
In the drawing, 50 denotes the basin for mechanical cleaning and 51, 52, 53 and 54 denote the aeration basins connected in series with the built-in aeration or atomizing devices 1. which are only indicated for the sake of clarity. The ventilation or atomization devices 1 are designed in the manner shown in FIGS. 1 and 2 or 3 and 4.
Each suction pipe 6 of the aeration and atomization devices 51 - 54 is divided at its end facing away from the distribution pipes into two closable branches 6a, 6b, one of which 6a into the funnel tip of the next one behind and the other into the funnel tip of the next but one aeration basin or the Final clarifier 55 leads. As can be seen from the drawing, the sludge from the secondary clarifier 55 is sucked into the last aeration tank 54, aerated and distributed on the surface. The activated sludge is partly held in suspension by the water flow, but partly it also sinks into the tip of the funnel and is sucked into the aeration basin 53 from here. The same conditions occur in the following basins 52 and 51.
In the first aeration basin 51, the sludge is sucked in both from the adjacent basin 52 and from the first basin 51 through the suction pipe 6, through the aeration or. The atomizing device of the basin 51 aerated and distributed on the surface. However, a part of the sucked-in sludge water mixture is passed through discharge pipes 14, as already described in connection with FIGS. 1 and 2. are, diverted and fed in a pipeline 56 of the mechanical cleaning system 50, where the excess sludge with the remaining solids of the wastewater arriving in the mechanical cleaning process settles in the funnel tip and is removed through the pipeline 57 in a suitable manner.
As can also be seen from the drawing, the activated sludge water mixture that is used for aeration is sucked in from the aeration basin behind it. If this results in an additional flow of water from the flowing wastewater to be cleaned between the individual basins, the sludge content of the activated sludge water mixture is greater than the activated sludge content in the upper layers of the aeration basin, taking into account the funnel effect of the basins. For this reason, the activated sludge of an aeration basin is partially rinsed out by the sewage to be cleaned flowing through it, but it is always replenished from the following basin.
Under certain conditions, a greater concentration of sludge will even set up in the first aeration basin than is the case in the last aeration basin. Even if a certain activated sludge cycle occurs between the two consecutive basins and thus a mixing of the activated sludge takes place, a certain gradient of the microorganisms still occurs, which enables them to perform better.
The drawing shows that it is possible to keep the system in operation if a ventilation device fails. For this purpose, the suction lines are connected to one another and provided with the gate valve 58, 58 ', 58 ″ in such a way that a ventilation device
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