<Desc/Clms Page number 1>
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Reinigung von biologisch abbaubaren Verunreinigungen enthaltenden Abwässern. Die Vorrichtung ist z. B. zur wirksamen Reinigung der in kleineren Siedlungen und Erholungsorten anfallenden geringeren Abwassermengen geeignet.
Die in der Praxis angewendeten Methoden zur Reinigung geringerer Abwassermengen (20 bis 250 Einwohneräquivalente) können ganz allgemein in zwei Gruppen unterteilt werden : a) Anaerobe Behandlung
Die einfachste Form der anaeroben Behandlung ist die Sickergrube, aus der das gereinigte Wasser in das umgebende Erdreich sickert. Bei neueren Methoden werden zwecks Beschleunigung der anaeroben Zersetzungsprozesse industriell hergestellte Enzympräparate zugesetzt. b) Aerobe Behandlung
Die häufigste aerobe Behandlung ist das sogenannte Belebtschlammverfahren. Der notwendige Sauerstoff wird in Form von Luft mit einem Kompressor in das Abwasser eingebracht.
In der Regel werden vor den Belebungsraum Grobschlammabscheidebecken vorgeschaltet und das behandelte Abwasser wird in Nachklärbecken vom Belebtschlamm getrennt. Es sind jedoch auch Verfahren bekannt, bei welchen die Vermehrungsrate des Belebtschlammes (der Überschussschlamm) zusammen mit dem gereinigten Wasser ausgetragen wird.
Gemäss der DE-OS 1658101 ist auch schon vorgeschlagen worden, den mit den Schlammteilen aus einem biologischen Belüftungsprozess kommenden Strom durch ein Bündel paralleler Rohrleitungen, die eine Neigung aufweisen können, zu leiten, um den Schlamm abzuscheiden. Dabei wird der grösste Teil des Schlammes innerhalb der Rohre zur Absetzung gebracht, so dass das hinter die Rohrbündelanlage zur Filtrierung des durchtretenden Wassers geschaltete Filter entlastet wird. Anlässlich der Rückspülung dieses Filters wird auch die Rohrbündelanlage ausgespült.
Die erfindungsgemässe Vorrichtung schafft nun eine günstig wirkende Kombination an sich bekannter biologischer Belüftungssysteme, die mit rotierenden, teilweise in das Abwasser eintauchenden Scheiben arbeiten (sogenannte Scheibentropfkörper) durch Nachschaltung eines Plattenabscheiders unter gleichzeitiger vorteilhafter Anordnung eines Auffangbeckens für den im Plattenabscheider abgetrennten Schlamm.
EMI1.1
in die aus mehreren Abschnitten bestehende Mulde und wird beim Durchlaufen der in Reihe geschalteten Mulden gereinigt. Die Vermehrungsrate des Belebtschlammes tritt mit dem gereinigten Wasser zusammen aus, wird jedoch von diesem in einem besonderen Nachabsetzbehälter abgetrennt.
Es wurden auch zur Reinigung geringerer Abwassermengen rotierende Tauchscheiben (Bioscheiben) benutzt. Eine derartige Vorrichtung ist z. B. in der US-PS Nr. 3, 744, 634 beschrieben, gemäss welcher die zum Teil in das Abwasser eintauchenden Scheiben in einem kreisringförmigen Belüftungsraumm parallel zur Strömung rotierend angeordnet sind und somit ausser der Belüftung auch die Kreisströmung des Abwassers besorgen. Im Mittelteil der Vorrichtung ist der herkömmlich ausgebildete Absetzraum angebracht, aus welchem das gereinigte Wasser und der Schlamm abgeführt werden können.
Die Nachteile der bekannten Verfahren und Vorrichtungen können ganz allgemein, und um einen umfassenden Überblick zu geben, in folgender Weise zusammengefasst werden :
1. Die anaerobe Behandlung beansprucht geraume Zeit und grosse Vorrichtungen. Die zwecks
Verringerung der Verweilzeit zugesetzten speziellen Enzympräparate sind ausserordentlich teuer.
Der Ammoniakgehalt des gereinigten Wassers ist beträchtlich, so dass das Wasser sowohl beim
Einsickern in das Erdreich wie auch beim Einleiten in das nächstliegende Sammelbecken eine
Verunreinigung der Umwelt bewirkt.
2. Zur aeroben Behandlung werden komplizierte Vorrichtungen gebraucht. Um den Belebtschlamm kontinuierlich am Leben zu erhalten, ist eine verhältnismässig konstante Belastung erforderlich.
Um diese sicherzustellen, wird im allgemeinen ein Vorabsetzen über längere Zeit angewendet, was die Baukosten der Vorrichtung bedeutend erhöht. Die aerobe Behandlung z. B. gemäss der
DE-OS 1658101 beansprucht wesentlich kompliziertere Vorrichtungen, demzufolge höhere Investitions- und Betriebskosten.
3. Die aus untertauchenden Scheibentropfkörpern aufgebauten Vorrichtungen sind kompliziert, ihre
Anschaffungskosten hoch, und die Anforderungen bei der Bedienung sind verhältnismässig hoch.
<Desc/Clms Page number 2>
Ziel der Erfindung ist die Konstruktion einer Vorrichtung, die die Nachteile der bekannten
Vorrichtungen nicht aufweist, d. h. einer Vorrichtung, die einfach aufgebaut ist, wenig Raum in Anspruch nimmt, keinen Chemikalienzusatz erfordert, einen niedrigen Energiebedarf aufweist, eine Bedienung praktisch nicht erfordert, gegen Schwankungen der Belastung innerhalb weiter Grenzen unemfindlich ist und die das Abwasser trotzdem in einem Grade reinigt, dass es unmittelbar ins nächste Sammelbecken geleitet werden kann.
Gegenstand der Erfindung ist demnach eine Vorrichtung zur Reinigung von biologisch abbaubaren
Verunreinigungen enthaltenden Abwässern. Diese erfindungsgemässe Vorrichtung ist dadurch gekenn- zeichnet, dass sie einen mit eintauchenden, rotierbaren Scheibentropfkörpern versehenen, längsdurch- flossenen Oxydationsraum mit einer Abwasserzuleitung und Wasserableitung aufweist, an dem sich ein unmittelbar an den Oxydationsraum anschliessender, von unten nach oben durchflossener Plattenabscheider anschliesst, der seinerseits an der Wassereintrittsseite mit einem Absetzraum für Schlamm - in welchem gegebenenfalls eine biologische (anaerobe) Schlammstabilisierung stattfinden kann und hiefür Gasauslässe vorgesehen sind-kommuniziert, wobei aus diesem Absetzraum durch eine Abzugsvorrichtung Schlamm abgezogen werden kann.
Bei einer hinsichtlich der Schlammentfernung günstigen Ausführungsform besteht der Plattenabscheider aus zueinander parallelen, gegen die Waagrechte um 55 bis 75 geneigten Platten.
Die Platten können glatt oder gewellt ausgeführt sein.
Eine den sich immer mehr verschärfenden Anforderungen des Umweltschutzes gerecht werdende
Reinigung des Wassers kann heute nur noch durch aerobe biologische Behandlung erreicht werden. Bei geringen Abwassermengen und stossartiger Belastung bietet die Anwendung des Belebtschlammverfahrens jedoch nicht genügend Sicherheit. Unter Beibehaltung der Vorteile des heute bereits allgemein bekannten Verfahrens mit Bioscheiben kann die Wirksamkeit der Methode in hohem Masse dadurch gesteigert werden, dass im Oxydationsraum der Vorrichtung durch zweckmässige Wahl der Richtung der Flüssigkeitsströmung Reaktionsbedingungen geschaffen werden, die denen in einem idealen Rohrreaktor ähnlich sind.
Bei einer auf diese Weise ausgebildeten Vorrichtung ist eine konstruktive Unterteilung in einzelne Abschnitte demnach nicht notwendig, um zu erreichen, dass sich entlang der Längsrichtung der Vorrichtung auf den einzelnen Scheiben unterschiedlich zusammengesetzte, dem jeweiligen Stand des Abbaus entsprechende Bakterienmassen absetzen.
Auf Grund von Experimenten der Patentinhaberin wurde festgestellt, dass bei betrieblichen Vorrichtungen - die zum Abbau notwendige Verweilzeit vorausgesetzt-die Strömung zwischen den Scheiben einerseits und der Wand der Mulde anderseits laminar ist, der zahlenmässige Wert ihrer Reynoldszahl liegt in der Grössenordnung von 102 (die Strömungsgeschwindigkeit beträgt ein Mehrfaches - 2 von 10 m/min.) Es ist zwar zutreffend, dass durch die Wirkung des entlang der Längsachse entstehenden Konzentrationsgradienten eine Diffusion der organischen Substrate beginnt, jedoch ist auch bei Vorrichtungen betriebsmässiger Dimensionen die infolge von Konzentrationsunterschieden nach vorn diffundierende Substanzmenge um etwa drei Grössenordnungen kleiner als die makrokonvektive Material- strömung.
Die erfindungsgemässe Vorrichtung wird im folgenden an Hand einer zweckmässigen Ausführungsform und durch Zeichnungen näher erläutert, ist jedoch keineswegs auf diese beschränkt. Fig. l zeigt einen Längsschnitt durch die Vorrichtung, Fig. 2 zeigt den Schnitt nach der Linie A-A, der senkrecht auf der Längsachse der Vorrichtung steht.
Das Abwasser wird aus der Fördergrube-l-mittels der Mammutpumpe --2-- in den Oxydationsraum - gehoben. In Richtung der Längsachse des Oxydationsraumes --3-- sind die Abwasserzuleitung --4--
EMI2.1
--5-- ausgebildet.--7-- an, in welchem parallel zueinander und zur Waagrechten ein Winkel von 55 bis 750 bildend Platten - angeordnet sind. Unter dem Oxydationsraum --3-- ist ein Absetzraum --9-- für Schlamm ausgebildet, welcher gewünschtenfalls über eine Gasableitung--10--und eine Schlammabführung --11-- verfügt.
Die Funktion der erfindungsgemässen Vorrichtung wird im folgenden näher erläutert :
Das aus der Fördergrube-l--mittels der Mammutpumpe --2-- in den Oxydationsraum--3-gehobene Abwasser strömt in Richtung der Längsachse des Oxydationsraumes --3-- von der Abwasserzuleitung --4-- in Richtung der Wasserableitung --5--. Dabei wird das Wasser aerob-biologisch gereinigt,
<Desc/Clms Page number 3>
indem die biologischen Basen, die sich an der Oberfläche der entlang der waagrechten Achse angebrachten, sich langsam drehenden und zum Teil in das zu reinigende Abwasser eintauchenden Scheibentropfkörper (Bioscheiben) --6-- ausbilden, unter Ausnutzung des Luftsauerstoffes die in dem Abwasser vorhandenen organischen Verunreinigungen und den Ammoniak schnell oxydieren.
Der von den Scheibentropfkörpern --6-- abtropfende, durch Vermehrung entstandene Überschussschlamm gelangt auf den Grund des Oxydationsraumes --3-- und von dort mit dem gereinigten Wasser zusammen in den Plattenabscheider --7--. In dem Plattenabscheider --7-- gewährleisten die parallel zueinander angeordneten, mit der Waagrechten einen Winkel von 55 bis 750 einschliessenden Platten--8--, dass bei kurzer Verweilzeit auch unter stossartiger Abwasserbelastung das austretende gereinigte Wasser einen derart geringen Schwebestoffgehalt aufweist, dass das Wasser unmittelbar in das nächste Sammelbecken abgeführt werden kann.
In dem Plattenabscheider --7-- setzt sich der Schlamm an der Oberfläche der einzelnen Platten ab, gleitet im Gegenstrom zu dem gereinigten Wasser in den unter dem Oxydationsraum --3-- angebrachten Absetzraum --9-- für den Schlamm, wo sich bei unter anaeroben Bedingungen durchgeführter Lagerung innerhalb einiger Monate eine geringe Menge stabilen Schlammes bildet, welche diskontinuierlich aus dem System entfernt wird.
Für die Funktion der erfindungsgemässen Vorrichtung wird folgendes Beispiel gegeben : Bei s pie 1 : In die erfindungsgemässe Vorrichtung strömt in einer Menge von durchschnittlich 10 m3/Tag ein Abwasser folgender Parameter ein ; chemischer Sauerstoffbedarf (CSB) 350 bis 450 mg/l, biologischer Sauerstoffbedarf (BSBg) 170 bis 240 mg/l.
Im Oxydationsraum--3--drehen sich 32 Aluminiumscheiben des Durchmessers 1 m mit einer Drehzahl von 4 min-i. 40% der Oberfläche der Scheiben tauchen ins Wasser ein. Die durchschnittliche Verweilzeit im Oxydationsraum beträgt 40 min. Im Plattenabscheider sind in einem Abstand von 4 cm voneinander wellige Kunststoffplatten angebracht, die mit der Waagrechten einen Winkel von 65 einschliessen. Zwischen diesen strömt das Wasser von unten nach oben mit einer Geschwindigkeit von 5 m/h. In dem Absetzraum für den Schlamm stabilisiert sich der Schlamm innerhalb von 80 Tagen Verweilzeit.
Das aus der Vorrichtung austretende Wasser hat folgende Parameter : Schwebestoffgehalt 30 bis 40 mg/l ; chemischer Sauerstoffbedarf 50 bis 60 mg/l ; biologischer Sauerstoffbedarf BSBg 12 bis 18 mg/l.
Der durch die Schlammabführung abgeführte Schlamm macht quantitativ 0, 1% des aufgegebenen Abwassers aus.
Die Vorteile der erfindungsgemässen Vorrichtung können wie folgt zusammengefasst werden :
1. Das abfliessende Wasser ist wesentlich reiner, als dies bei anaeroben Methoden der Fall ist. Eine
Grundwasserverschmutzung wird nicht verursacht, und die Menge des gesondert abzu- trennenden Schlammes ist wesentlich geringer. Besonders dafür hergestellte Enzympräparate werden nicht benötigt, Energiebedarf und Betriebskosten sind gering.
2. Verglichen mit den bekannten aeroben Vorrichtungen sind vor allem der niedrige Energiebedarf und die hohe Stabilität der erfindungsgemässen Vorrichtung hervorzuheben.
3. Im Gegensatz zu den Systemen mit Belebtschlamm ist die erfindungsgemässe Vorrichtung nahezu unempfindlich gegen Schwankungen in der Belastung.
4. In Vergleich zu den bereits bekannten Lösungen mit Bioscheiben ist hervorzuheben, dass bei der erfindungsgemässen Vorrichtung der Oxydationsraum entlang der Längsachse der Vorrichtung nicht an Abschnitte (Segmente) unterteilt ist, sondern durch zweckmässige Wahl der Strömung des Abwassers gewährleistet wird, dass die sich auf der Oberfläche der einzelnen Scheiben absetzenden Bakterienmassen die für den jeweiligen Abschnitt des Abbaus geeigneten
Bakterienstämme enthalten, wodurch die Grösse der Vorrichtung wesentlich verringert werden kann. Auf diese Weise werden Reaktionsbedingungen geschaffen, die denen des idealen
Rohrreaktors entsprechen, während die herkömmlichen, in Abschnitte unterteilten Bioscheiben ein Kaskadensystem bilden.
5. Durch den Zusammenbau der Vorrichtung mit dem Abscheider und dem Absetzraum für Schlamm wird erreicht, dass die Vorrichtung mit geringem Platzbedarf, auf einfach vorzubereitendem
Gelände, unter minimalen Montageanforderungen billig und innerhalb kurzer Zeit erstellbar ist.
Da die für die herkömmlichen Vorrichtungen notwendigen Rohrleitungen und das mehrfache Überheben nicht erforderlich sind, arbeitet die Vorrichtung auch bei sich ändernder Belastung stabil.
<Desc/Clms Page number 4>
6. Durch den Zusammenbau mit dem Plattenabscheider wird erreicht, dass der von den Scheiben abfallende Schlamm (Schlammvermehrung) auch bei geringer hydraulischer Belastung ohne eine spezielle Hubpumpe unmittelbar in den Abscheider gelangt und im Oxydationsraum kein unnötiges Ansteigen des Sauerstoffbedarfes verursacht.
7. Die Wärmemenge, die in dem unter dem aeroben Oxydationsraum angeordneten anaeroben
Absetzraum für Schlamm frei wird, steigert (im Ergebnis des zweckmässigen Zusammenbaus) die
Temperatur des Oxydationsraumes und damit-besonders in der kühlen Jahreszeit - die
Reaktionsgeschwindigkeit.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Vorrichtung zur Reinigung von biologisch abbaubaren Verunreinigungen enthaltenden Abwässern, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass sie einen mit eintauchenden, rotierbaren Scheiben- tropfkörpern versehenen, längsdurchflossenen Oxydationsraum (3) mit einer Abwasserzuleitung (4) und Wasserableitung (5) aufweist, an dem sich ein unmittelbar an den Oxydationsraum (3) anschliessender, von unten nach oben durchflossener Plattenabscheider (7) anschliesst, der seinerseits an der Wassereintrittsseite mit einem Absetzraum für Schlamm (9),-in welchem gegebenenfalls eine biologische (anaerobe) Schlammstabilisierung stattfinden kann und hiefür Gasauslässe vorgesehen sind, - kommuniziert, wobei aus diesem Absetzraum durch eine Abzugsvorrichtung Schlamm abgezogen werden kann.
EMI4.1