AT351466B

AT351466B - Vorrichtung zur biologischen reiningung von abwasser und zur aeroben schlammstabilisierung

Info

Publication number: AT351466B
Application number: AT69977A
Authority: AT
Original assignee: Simmering Graz Pauker Ag
Priority date: 1977-02-03
Filing date: 1977-02-03
Publication date: 1979-07-25
Also published as: ATA69977A

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur biologischen Reinigung von Abwasser und zur aeroben
Schlammstabilisierung bestehend aus einem Belebungsbehälter für das Abwasser mit wenigstens einer in diesem Belebungsbehälter eingebauten Vorrichtung zum Eintragen von Luftsauerstoff, angereichertem oder reinem Sauerstoff in das Abwasser und zum Umwälzen desselben, ferner aus einem Klärbehälter zum
Trennen des im Belebungsbehälter biologisch gereinigten Abwassers vom gebildeten Schlamm, mit einer
Vorrichtung zum Befördern des abgesetzten Schlammes zu einer Entnahmestelle am Boden des
Klärbehälters, ferner einem Belüftungsbehälter zur aeroben Stabilisierung des im ersten Belebungsbehälter gebildeten und im ersten Klärbehälter abgeschiedenen Überschussschlammes mit wenigstens einer in diesem
Belüftungsbehälter eingebauten Vorrichtung zum Eintragen von Luftsauerstoff,

angereichertem oder reinem
Sauerstoff in die Aufschlämmung des aerob zu stabilisierenden Überschussschlammes und zum Umwälzen der
Aufschlämmung, ferner einem zweiten Klärbehälter zum Trennen des Wassers von dem im Belüftungsbe- hälter aerob stabilisierten Überschussschlamm mit einer Vorrichtung zum Befördern des abgesetzten
Schlammes zu einer Entnahmestelle am Boden dieses Klärbehälters, weiters aus Schlammabzugsleitungen,
Leitungen zur Rückführung von Schlamm aus den beiden Klärbehälter in jeweils ein oder beide
Belebungsbehälter bzw.

Belüftungsbehälter, Leitungen zur Entnahme von Schlamm, vorzugsweise Überschussschlamm, aus der genannten Vorrichtung, Schlammschiebern zur Regelung der rückzuführenden und zu entnehmenden Schlammengen, weiters Überlaufrinnen zur Entnahme von Aufschlämmungen und von geklärtem Wasser sowie Leitungen zu dessen Ableitung aus der Vorrichtung bzw. zur fallweisen Überführung von geklärtem Wasser aus dem ersten Klärbehälter in den zweiten Belüftungsbehälter samt Ventil zur Regelung der zu überführenden Wassermenge.

Die biologische Reinigung von Abwässern ist ein seit langem bekanntes Verfahren. Das gleiche gilt für die aerobe Stabilisierung von Schlämmen, welche bei der biologischen Abwasserreinigung anfallen. Demgemäss sind verschiedene Ausführungsformen von Vorrichtungen zur Durchführung sowohl der biologischen Abwasserreinigung als auch der aeroben Schlammstabilisierung bekanntgeworden.

Eine Vorrichtung zur biologischen Reinigung von Abwasser und zur aeroben Stabilisierung des dabei anfallenden Schlammes umfasst für gewöhnlich wenigstens folgende wesentliche Bestandteile : - einen Raum, in welchem dem von groben Verunreinigungen durch Rechen, Siebe oder sonst geeignete Vorrichtungen und Verfahren befreiten Abwasser Luft oder auch angereicherte bis reiner Sauerstoff zugeführt wird, um den biologischen Schmutzstoffabbau bewirkenden
Mikroorganismen geeignete Lebensbedingungen zu sichern ; - einen Raum, in welchem das biologisch gereinigte Wasser von dem Schlamm getrennt wird, welcher als Produkt der biologischen Reinigung gebildet wurde ;

- einen Raum, in welchem dem abgetrennten Schlamm, u. zw. insoweit es sich hiebei nicht um in den ersten Behälter rückzuführenden Rücklaufschlamm, sondern um Überschussschlamm handelt, weitere Luft bzw. Sauerstoff in angereicherter oder reiner Form zugeführt wird, um den im
Schlamm enthaltenen Mikroorganismen geeignete Lebensbedingungen zu sichern und ihnen den weiteren Abbau der Schlammbestandteile bis zum Erreichen einer nicht mehr faulfähigen, stabilisierten Zusammensetzung zu ermöglichen ; - schliesslich einen weiteren Raum, in welchem der stabilisierte Schlamm vom Wasser abgetrennt wird, um schliesslich getrocknet und gelagert bzw. für landwirtschaftliche Zwecke genutzt zu werden.

Die Verwendung achteckiger Becken in Kleeblattanordnung als Regenwasserbecken wurden durch die DE-AS 1945922 vorgeschlagen. Dieser Vorschlag ist im Hinblick auf den Platzbedarf einerseits, jedoch anderseits mit Rücksicht auf die Begrenzung der Abmessungen der Einzelbecken gemacht worden. Beim Glätten der Spitzen des Abwasseranfalls in Mischkanalsystemen im Falle plötzlicher und kurzzeitiger vielfacher Überlastung als Folge von Starkregen tritt nämlich nicht nur das Problem auf, die für den Normalfall ausgelegte Kläranlage vor volumsgemässer Überlastung zu schützen, sondern zugleich auch Schwierigkeiten, die sich aus dem Entfernen der mit dem ersten Schwall eingeschwemmte Feststoffen wie Sand, mineralischer Staub, Erde usw. vom Beckenboden ergeben, tunlichst auszuschalten.

Die bekannte Anordnung erreicht dies, indem einmal dem Speicherbecken kreisähnliche, nämlich achteckige Form gegeben ist und das Mischwasser tangential zugeführt und die entstehende Kreisströmung ausgenutzt wird, absetzende Feststoffe zur Beckenmitte zu spülen, von wo sie ohne sonstige mechanische Einrichtung mittels geeigneter Pumpen abgezogen werden können, und zum andern Male durch Aufspaltung grosser

Auffangvolumina in mehrere kleinere Becken, damit die kreisende Wassermenge klein und die Kreis- strömung wirkungsvoll bleibt, ebenso aber auch, um nach Aussetzen des Regenwasserüberschusses mit der noch verbleibenden ständigen Abwassermenge die kleinen Becken einzeln nacheinander von Sediumentresten freispülen zu können. Wegen des Parallelbetriebes mehrerer, z.

B. vierer Becken sind diese niveaugleich angelegt und weisen auch keine besonderen, umsteuerbaren Verbindungsleitungen mit zugeordneten Steuerelementen (Schlammschieber, Ventile) auf.

Die Erfindung bezweckt die Schaffung einer Vorrichtung, mit welcher die Durchführung der besagten Reinigung auf eine wirtschaftliche Weise durch Senkung nicht nur der Betriebs- sondern auch der Investitionskosten und darüber hinaus auch durch weitgehende Senkung des Platzbedarfes erzielbar ist.

Die nachstehend beschriebene, erfindungsgemässe Einrichtung ist eine Anlage, die an sich in der für Kläranlagen üblichen Form ausgelegt wird, d. h. die Beckengrössen und Beckentiefen und auch die Belüftungssysteme werden nach den üblichen Kriterien für Schmutzwasseranfall ausgelegt. Der Vorteil, der mit der erfindungsgemässen Einrichtung erzielt wird und ihr technischer Effekt liegt darin, dass man die erforderlichen vier Becken in einer Form anordnet, die bautechnisch weit geringeren Aufwand erfordert und die wegen der zentralen Verrohrungs- und Umschaltmöglichkeiten eine viel elastischere Betriebsweise gestattet. So können die beiden Becken für die Vorreinigung und die beiden für die Schlammstabilisierung z. B. im Reparaturfall untereinander ausgetauscht werden.

In einem solchen Fall kann die Reinigung und die Vorklärung ohne Schlammstabilisierung erfolgen, indem die Schlammstabilisierseite als Vorklärbecken und Belüftungsbecken verwendet wird. Nach Beendigung der Reparatur od. dgl. wird dann die Funktion umgekehrt, und es kann kontinuierlich ohne Betriebsunterbrechung gearbeitet werden.

Eine solche Elastizität der Betriebsführung ist mit der weiter oben erwähnten Einrichtung gemäss dem Stand der Technik (DE-AS 1945922) nicht möglich ; die bekannte Einrichtung dient im wesentlichen nur als Regenwasserauffangbecken zur Glättung der Wasserzulaufspitzen. Die in Rede stehende Form weist jene bekannte Einrichtung nur deswegen auf, weil im Sinne einer kompakten Bauweise die Anordnung mehrerer kleinerer Becken derjenigen eines einzigen grossen Beckens vorgezogen wird. Auch wurde für diesen Zweck diese Form deswegen gewählt, damit bei einem Nachlassen des Wasseranfalles Becken für Becken mit einer entsprechend kleinen Wassermenge von abgesetztem Sand u. dgl. freispülen kann.

Die geschilderten Vorteile werden bei einer Vorrichtung der eingangs erwähnten Art dadurch erreicht, dass erfindungsgemäss die Behälter achteckigen, von der Quadratform abgeleiteten Grundriss aufweisen, die Behälter im Viereck, bzw. in gerader Reihe angeordnet sind, derart, dass die beiden Klärbehälter und jeweils der diesem in Fliessrichtung vorangehende Belüftungsbehälter ebenfalls je eine gemeinsame Wand aufweisen, schliesslich bei Anordnung im Viereck auch die beiden Belüftungsbehälter je eine gemeinsame Wand aufweisen, in den Ecken wenigstens zwischen den Klärbehältern ein nischen-, bzw.

schachtförmiger Raum gebildet wird, welcher wenigstens in seinem an die den Klärbehältern gemeinsame Zwischenwand angrenzenden Eck rechtwinkelig ist, dass die Armaturen und Einrichtungen zur Regelung der von Behälter zu Behälter überzuführenden und aus der Vorrichtung zu entnehmenden Schlammengen, die Schlammverteilleitungen und allenfalls erforderlichen Schlammpumpe in diesen nischen-bzw. schachtförmigen Räumen zusammengefasst sind, und dass die Höhe der Behälter bzw. deren Füllniveau vom Belebungsbehälter zum ersten Klärbehälter, bzw. vom Belüftungsbehälter zum zweiten Klärbehälter hin derart abnimmt, dass eine Zirkulation von Wasser bzw. Aufschlämmung vorzugsweise durch Schwerkrafteinwirkung in der angegebenen Behälterreihenfolge ermöglicht wird.

Weitere Einzelheiten der Erfindung werden an Hand der Zeichnungen näher erläutert, in welchen zwei Ausführungsbeispiele der erfindungsgemässen Vorrichtung dargestellt sind. Es zeigen Fig. l eine Draufsicht der Vorrichtung, Fig. 2 den in Fig. l von den Behältern eingeschlossenen Raum in grösserem Massstab, Fig. 3 eine Seitenansicht der Vorrichtung nach Fig. l, Fig. 4 eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung in Draufsicht und Fig. 5 eine ähnliche Darstellung wie Fig. 3 bezogen jedoch auf die Ausführungsform der Vorrichtung nach Fig. 4.

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welche in gerader Linie oder wie im vorliegenden Falle im Quadrat angeordnet jeweils eine gemeinsame Seitenwand aufweisen und in der Mitte einen freien Raum --30-- einschliessen. Die Behälter sind im Grundriss als Achteck ausgebildet, wodurch grosse tote Ecken vermieden werden, wie sie bei quadratischer

oder rechteckiger Form auftreten würden. Der Behälter --I-- dient zur Vorklärung, der Behälter --II-zur Schlamm-Wasser-Trennung und die Behälter --In und IV-- dienen zur aeroben Stabilisierung des Überschussschlammes.

Die achteckige Form des Behälters ermöglicht den Einsatz von umlaufenden Bodenräumern --2 und 4-- in den zur Schlamm-Wasser-Trennung bestimmten Behälter --n und IV--, und überdies die Verwendung einfacher Schalungen bei Ausführung der Behälter aus Beton oder einfacher ebenflächiger verlorener Schalungsplatten oder vorgefertigter Bauteile aus resistentem glattflächigem Material. Die Behälterwände sind, wie Fig. 3 zeigt, in Bodennähe Pyramidenstumpfförmig ausgebildet, wodurch zwischen benachbarten Behältern hohle Kanäle --3l-- entstehen, durch welche Schlamm- und Wasserleitungen ebenso wie Kabel geführt werden können. In dem in der Mitte der Anordnung vorhandenen freien Raum --30-- können alle erforderlichen Pumpen und Armaturen kompakt und leicht zugänglich angeordnet werden.

Eine derartige Anordnung sichert kürzestmögliche Rohrverbindungen und ebenso kürzeste Kabelführungen, letzteres insbesondere, wenn die Schalt- und Messwerte entweder in den freien Mittelraum --30-- oder in eine der vier seitlichen Ausnehmungen bzw. Kanäle --31-- zwischen je zwei benachbarte Behälter gesetzt wird.
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angeschlossen ist. Die Belüftungseinrichtungen --1, 3-- sind im vorliegenden Falle als Mantelrohr ausgebildet, in das die Schlammleitungen enden, wobei die Ausbildung so getroffen ist, dass durch die
Umwälzbewegung der behandelten Aufschlämmung im Mantelrohr auf den eintretenden Schlamm eine
Saugwirkung ausgeübt wird, welche den Schlamm im Zuleitungsrohr in Bewegung versetzt und den
Gebrauch einer Schlammpumpe überflüssig macht.

Am Boden der Behälter --II und IV-- befindet sich eine
Schlammleitung --7 bzw. 16--, welche über eine Schlammpumpe --8 bzw. 17-- an die Rohre-12 und 13 bzw. 21 und 22-- angeschlossen ist, in denen sich Ventile-9, 11 bzw. 18, 19-- befinden. Von den Rohren-12, 13-- und der Schlammleitung --7-- führt ein gemeinsames Rohr --14-- über ein Ventil --11-nach aussen z. B. zu einer Schlammdeponie. Die gleiche Aufgabe kommt auch einem mit einem Ventil --20-ausgestatteten Rohr --23-- in bezug auf die Rohre --21, 22-- und die Leitung --16-- zu.

Die Behälter-I, II, III und IV-- sind in ihren Höhen abgestuft, wodurch Überläufe in den Richtungen der Pfeile 6,26 und 15 stattfinden können. Hiefür weist der Behälter--I--die grösste und der Behälter --IV-- die geringste Höhe, während die Höhen der Behälter --II und III--dazwischen liegen.

Schliesslich bezeichnet --24-- einen Überlauf aus dem Behälter --IV-- und --25-- einen Überlauf aus dem Behälter --II--.

Die Funktionsweise der gegenständlichen Erfindung ergibt sich gemäss den Fig. l bis 3 wie folgt :
Das zu reinigende Abwasser, welches mittels Rechen, Sieben oder Vorklärung von grobstückigen Verunreinigungen befreit sein muss, läuft, wie durch Pfeil 5 angedeutet, in den Behälter --II--. Die in diesem Behälter angebrachte Einrichtung-l-sorgt für ausreichende Zufuhr von Sauerstoff, sei es als Luft, sei es in angereicherter oder reiner Form.

Diese Einrichtung-l-kann ein System aus einem weiten vertikalen Rohr ohne oder mit konischer Erweiterung am oberen oder unteren oder beiden Enden sein, mit einer darin, darüber oder darunter laufenden Turbine, oder einem darüber laufenden Kreisel, welche Einrichtungen für die innige Vermischung der gasförmigen Phase mit dem Abwasser, zwecks Verbesserung der Sauerstoffaufnahme und zugleich für die Umwälzung dieses Abwassers in an sich bekannter Weise sorgen. Es kann aber ebenso eine Einrichtung zur Einführung von Luft oder Sauerstoff und gleichzeitiger Umwälzung des Abwassers sein, welche auf dem Ejektorprinzip, dem Prinzip eines Submers-Reaktors oder auch einer einfachen Luftdüse oder eines Filtersteines beruht.

Die Abwasserzufuhr kann selbstverständlich auch an einer andern Stelle erfolgen, als mit dem Pfeil 5 bezeichnet ist, so im Bereich der Belüftungsvorrichtung-l-oder gegenüber dem Überlauf zwischen den Behältern --I und II-- oder vom freien Mittelraum her.
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jeweils verbleibender Sauerstoff vom einen Belebungsbehälter in den andern Belebungsbehälter übergeführt wird, bzw. dass die Überführung von Eintragungsvorrichtung zu Eintragungsvorrichtung wechselweise zwischen beiden Belebungshälften hin und her erfolgt.

Die Behälter können aus bewehrtem oder unbewehrtem Beton ausgeführt werden, wobei die
Innenfläche durch verlorene Schalung, Auskleidung oder Anstrich vor Angriff des Abwassers geschützt werden kann. Ebenso können sie aber ganz oder teilweise aus Stahlblech oder aus vorgefertigten Beton oder Kunststoffbetonteilen mit oder ohne Stahlgerüst hergestellt werden. Verbindungleitungen können mit als versteifende oder tragende Elemente verwendet werden.

Im Falle der Verwendung von angereichertem oder Reinsauerstoff können die Behälter--I und III-- dicht abgedeckt werden, wobei die Abdeckung derart ausgeführt sein kann, dass mehrere Räume zum
Auffangen aufsteigenden unverbrauchten Sauerstoffes und freigesetzter Gase gebildet werden, so dass mittels mehrerer Ejektoren, Submersreaktoren od. dgl. eine mehrstufige Verwertung des Sauerstoffes ermöglicht wird. Hiebei kann stufenweise innerhalb je eines Behälters oder auch wechselnd zwischen Behälter --III und 1-- Sauerstoff weitergeleitet werden.

Der Vorteil der erfindungsgemässen Vorrichtung gegenüber dem Stand der Technik ist in der kompakten Bauweise, dem vergleichsweise geringeren Bedarf an Baustoffen, sowie dem verminderten
Aufwand an Rohrleitungen und Pumpen zu sehen, sowie an der mit diesem verminderten Aufwand dennoch sichergestellten weiten Elastizität hinsichtlich der Fahrweise und Mengenverteilung.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE : 1. Vorrichtung zur biologischen Reinigung von Abwasser und zur aeroben Schlammstabilisierung, bestehend aus einem Belebungsbehälter für das Abwasser mit wenigstens einer in diesem Belebungsbehälter eingebauten Vorrichtung zum Eintragen von Luftsauerstoff, angereichertem oder reinem Sauerstoff in das Abwasser und zum Umwälzen desselben, ferner aus einem Klärbehälter zum Trennen des im Belebungsbehälter biologisch gereinigten Abwassers vom gebildeten Schlamm, mit einer Vorrichtung zum Befördern des abgesetzten Schlammes zu einer Entnahmestelle am Boden des Klärbehälters,

ferner einem Belüftungsbehälter zur aeroben Stabilisierung des im ersten Belebungsbehälter gebildeten und im ersten Klärbehälter abgeschiedenen Überschussschlammes mit wenigstens einer in dem Belüftungsbehälter eingebauten Vorrichtung zum Eintragen von Luftsauerstoff, angereichertem oder reinem Sauerstoff in die Aufschlämmung des aerob zu stabilisierenden Überschussschlammes und zum Umwälzen der Aufschlämmung, ferner einem zweiten Klärbehälter zum Trennen des Wassers von dem in Belüftungsbehälter aerob stabilisierten Überschussschlamm mit einer Vorrichtung zum Befördern des abgesetzten Schlammes zu einer Entnahmestelle am Boden dieses Klärbehälters, weiters aus Schlammabzugsleitungen, Leitungen zur Rückführung von Schlamm aus den beiden Klärbehältern in jeweils ein oder beide Belebungsbehälter bzw.

Belüftungsbehälter, Leitungen zur Entnahme von Schlamm, vorzugsweise Überschussschlamm, aus der genannten Vorrichtung, Schlammschiebern zur Regelung der rückzuführenden und zu entnehmenden Schlammengen, weiters Überlaufrinnen zur Entnahme von Aufschlämmungen und von geklärtem Wasser sowie Leitungen zu dessen Ableitung aus der Vorrichtung bzw. zur fallweisen Überführung von geklärtem Wasser aus dem ersten Klärbehälter in den zweiten Belüftungsbehälter samt Ventil zur Regelung der zu überführenden Wassermenge, dadurch gekennzeichnet, dass die Behälter achteckigen, von der Quadratform abgeleiteten Grundriss aufweisen, die Behälter im Viereck, bzw.

in gerader Reihe angeordnet sind, derart, dass die beiden Klärbehälter und jeweils der diesem in Fliessrichtung vorangehende Belüftungsbehälter ebenfalls je eine gemeinsame Wand aufweisen, schliesslich bei Anordnung im Viereck auch die beiden Belüftungsbehälter je eine gemeinsame Wand aufweisen, in den Ecken wenigstens zwischen den Klärbehältern ein nischen-, bzw. schachtförmige Raum gebildet wird, welcher wenigstens in seinem an die den Klärbehältern gemeinsame Zwischenwand angrenzenden Eck rechtwinkelig ist, dass die Armaturen und Einrichtungen zur Regelung der von Behälter zu Behälter überzuführenden und aus der Vorrichtung zu entnehmenden Schlammengen, die Schlammverteilleitungen und allenfalls erforderlichen Schlammpumpe in diesen nischen-bzw.

schachtförmigen Räumen zusammengefasst sind, und dass die Höhe der Behälter bzw. deren Füllniveau von Belebungsbehälter zum ersten Klärbehälter, bzw. vom Belüftungsbehälter zum zweiten Klärbehälter hin derart abnimmt, dass ein Durchströmen der <Desc/Clms Page number 6> genannten Behälterpaare in Richtung der jeweiligen Reihenfolge ihrer Nennungen mit dem Wasser bzw. der Aufschlämmung, welche in den jeweils erstgenannten Behälter aufgegeben wurden, zumindest teilweise durch Schwerkrafteinwirkung in der angegebenen Behälterreihenfolge ermöglicht wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Ausbaustufen gleicher Leistung vorgesehen sind, deren erste die vier Behälter in gerader Reihe angeordnet enthält, wobei der Belebungsbehälter und der Belüftungsbehälter vorzugsweise endständig sind, dass die zweite Ausbaustufe spiegelbildlich parallel an die erste gesetzt wird, und dass die zwischen den zwei Behälterreihen durch Zusammentreffen von je zwei Nischen in den Ecken zwischen zwei benachbarten Behältern der ersten Reihe und spiegelbildlich korrespondierenden Ecken zwischen zwei benachbarten, spiegelbildlich korrespondierenden Behältern der zweiten Reihe gebildeten,

Schächte mit vorzugsweise quadratischem Grundriss zur Aufnahme der Armaturen und Einrichtungen zur Regelung der von Behälter zu Behälter überzuführenden und der aus der Vorrichtung zu entnehmenden Schlammengen verwendet werden.

3. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass EMI6.1 des Belüftungsraumes und Veränderung der Belebungs-, bzw. der Belüftungszeit, in wenigstens einem Quadranten ihres Grundrisses der Quadratform statt einer achteckigen Form entsprechend ausgeführt sind.

4. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Seitenwände der Klärbehälter in ihrem unteren Teil pyramidenstumpfartig geneigt ausgeführt werden, derart, dass dadurch eine Verminderung des Klärbehältervolumens und infolgedessen eine Verkürzung der Verweilzeit bewirkt und zugleich zwischen der dem jeweiligen Klärbecken einerseits und dem an dieses grenzenden jeweiligen benachbarten Behälter anderseits ein kanalartiger Raum von vorzugsweise dreieckigem Querschnitt gebildet ist, welcher zur Aufnahme von Rohrleitungen, welche zum Betrieb der Vorrichtung dienen, Verwendung finden kann.

5. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass vorzugsweise bei Betrieb mit angereichertem oder reinem Sauerstoff, die Belebungsbehälter ausreichend gasdicht abgedeckt sind und Mittel vorgesehen sind, welche den unter der Abdeckung sich sammelnde unverbrauchte Sauerstoff neuerlich einer Eintragungseinrichtung zuführen und von dieser in das zu reinigende Abwasser oder die Aufschlämmung von zu stabilisierendem Schlamm einzutragen gestatten.