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Gegenstand der Erfindung ist eine Vorrichtung zum biologischen Reinigen von Abwasser und zum Entgasen und Klären von Schlemm-Wasser-Gemischen aus der biologischen Reinigungsstufe.
Zum biologischen Reinigen von Abwasser sind hohe zylindrische Türme in Blasensäulenbau- art bekannt. Am oberen Rand der Türme sind trichterförmige Behälter für die Sedimentation des
Schlammes angeordnet. Durch das Fehlen von Einbauten ist der Stoffaustausch ungünstig. Die angehängten trichterförmigen Behälter erfordern besonders teure bauliche Vorkehrungen.
Beispielsweise beschreibt die DE-OS 2614881 ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Trennung von Feststoffen und Flüssigkeiten, die im wesentlichen aus zwei parallelen Rohren und einer mit dem einen Rohr verbundenen Flotationskammer besteht. Die mit Feststoff vermischte Flüssigkeit wird in dem einen Rohr nach unten und in dem andern Rohr nach oben geführt. Die Flotations- kammer ist mit dem Rohr, in dem das Gemisch aufwärts strömt, in der Weise verbunden, dass ein
Teil des Gemisches in diese Flotationskammer geleitet wird. Weil der hydrostatische Druck des
Gemisches von unten nach oben in der Flotationskammer abnimmt, wird gelöstes Gas frei und die gebildeten Gasblasen flotieren die Feststoffteilchen.
Die DE-OS 2721208 betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Behandlung einer Fest/
Flüssig-Abwassermischung, wobei die Mischung durch Abwärts- und Aufwärtsführung umgewälzt wird und als wesentliches Merkmal eine Änderung des freien Querschnittes in den abwärts und aufwärts führenden Teilen zum Ingangbringen der Umwälzung der Mischung angegeben wird.
Ferner hat die DE-OS 2647714 ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Behandeln einer Flüssig- keit durch Umwälzung und Kontakt mit einem Gas zum Gegenstand, wobei das untere Ende der
Aufwärtsströmungsleitung mit der Behandlungskammer in einem tieferen Niveau in Verbindung steht als das untere Ende der Abwärtsströmungsleitung und in der Aufwärtsströmungsleitung zwei Zonen verschiedenen Strömungstyps für die Flüssigkeit-Gas-Mischung erzeugt werden.
Schliesslich ist in der DE-OS 2556522 eine Vorrichtung beschrieben, in welcher ein begaster
Strom aus Flüssigkeit und Feststoff in einem geschlossenen System mittels einer hydraulischen
Fördereinrichtung umgewälzt wird.
Demgegenüber weist die Vorrichtung gemäss der Erfindung keine Flotationskammer auf und der konische Ringraum ist als Absetzbecken konstruiert. Um ein Absetzen des Schlammes zu ermög- lichen und dessen Flotation zu verhindern, muss ein statischer Druckabfall im Absetzbecken, d. h. im konischen Ringraum vermieden werden. Hiezu dient der mit Öffnungen versehene Zwischenboden im Reaktor oberhalb des Leitorganes. Durch die Anordnung des Zwischenbodens wird nicht nur das Ausgasen der gelösten Gase im konzentrisch und konisch angeordneten Klärraum verhindert, sondern eine für die biologische Abwasserreinigung sich vorteilhaft auswirkende Nachklärstrecke erzeugt.
Die Aufgabe der Erfindung bestand demnach darin, eine kosten- und platzsparende Vorrichtung mit besonders günstigem Stoffaustausch zu schaffen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss durch eine Vorrichtung gelöst, deren Reaktor mit einer Einleitvorrichtung für Luft, einer Zuleitung für Abwasser und Belebtschlamm und einem Überlauf für das Schlamm-Wasser-Gemisch sowie mit einem Leitorgan, vorzugsweise in Form eines senkrechten innerhalb des Reaktors angebrachten Rohrkörpers, zum Aufrechterhalten einer Schlaufenströmung versehen ist und die dadurch gekennzeichnet ist, dass a) im Reaktor oberhalb des Leitorganes ein mit Öffnungen versehener Zwischenboden ange- ordnet ist, b) der Reaktor von einem Mantel umgeben ist, der mit seiner unteren Kante an der Reaktor- wand befestigt ist und der sich nach oben erweitert, so dass ein konischer Ringraum um den Reaktor herum entsteht, c) in dem konischen Ringraum konzentrisch zum Reaktor eine Einlaufrinne und eine Ablauf- rinne angeordnet sind, und d)
in die Einlaufrinne die Überlauföffnungen des Reaktors münden.
Nach einer besonderen Ausführungsform schliesst der Mantel mit der Reaktorwand einen Winkel von 10 bis 600 ein.
Insbesondere weist der Ringraum im Fussbereich Öffnungen zum Abzug des Schlammes auf, um welche Einbauten zum Leiten des Schlammes in Richtung der Öffnungen angeordnet sind und
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wobei diese Öffnungen mit Verschlusseinrichtungen versehen sind.
Als Leitorgan eignet sich ein Rohr, dessen Querschnitt das 0, 1- bis 0, 7fache des Querschnittes des Reaktors beträgt, wobei 1 bis 15 Rohre im Reaktor angeordnet sein können. Die Länge des Leitorgans soll 50 bis 90% der Säulenhöhe des Schlamm-Wasser-Gemisches im Reaktor betragen.
Im folgenden wird die Erfindung an Hand der Zeichnung, die einen schematischen Aufbau der Vorrichtung in beispielsweiser Ausführung zeigt, näher erläutert.
Der Reaktor --2--, der den Belebungsraum bildet, ist mit einer Leitung --1-- zum Zuführen des Abwassers (Rohwassers), einer Leitung --5-- zum Einführen der Luft und einer Leitung--11-zum Einleiten von Belebtschlamm versehen. Im Belebungsraum befindet sich ein Leitorgan --4--, das je nach Dimensionierung des Reaktors aus 1 bis 15 Rohren bestehen kann. Aus Gründen der Übersichtlichkeit ist nur ein Rohr als Leitorgan --4-- dargestellt. Die Linien 3 deuten die schlaufenförmige Bewegung des Schlamm-Wasser-Gemisches an.
In der Figur strömt das Gemisch im Inneren des Leitorgans --4-- abwärts. Die umgekehrte Strömungsrichtung ist ebenfalls möglich. Das Luftverteilerorgan --6--, z. B. statische Mischer, Fritten oder Injektoren (Mischdüsen), ist prinzipiell so angeordnet, dass es möglich ist, die Luft an jeder beliebigen Stelle im Belebungsraum dem Schlamm-Wasser-Gemisch zuzuführen. Einige Alternativen sind durch die Organe --12 bis 15-- dargestellt. Wird die Luft in das abwärtsströmende Gemisch entgegen den Auftriebskräften, die auf das Gas wirken, eingeleitet, so ist es zweckmässig,
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unterhalb der Wasseroberfläche des Reaktors abgenommen und im Bereich der Lufteinleitung dem
Gemisch wieder zugegeben wird, in Bewegung zu halten.
Der Reaktor --2-- ist von einem Man- tel --20-- umgeben, der mit seiner unteren Kante --19-- am Reaktor befestigt ist und der sich nach oben erweitert, so dass ein konischer Ringraum entsteht. Der Winkel a, den der Mantel mit dem Reaktor --2-- bildet, kann 10 bis 600 betragen. Im konischen Ringraum sind konzentrisch zum Reaktor --2-- eine Einlauf- --21-- und Ablaufrinne --22-- angeordnet. Die Einlaufrinne --21--, die z. B. über Überlauföffnungen --23-- mit dem Belebungsraum in Verbindung steht, kann mit Fallfilmstrecken, Kaskaden oder mechanischen Entgasern zum Entgasen des Schlamm-Was- ser-Gemisches versehen sein. Von der Einlaufrinne --21-- gelangt das entgaste Gemisch z. B. über Rohre --24-- in den Ringraum, in dessen Fussteil der Schlamm sedimentiert.
Das Wasser sammelt sich in der Ablaufrinne --22-- an und kann von dort über die Leitung --25-- ablaufen. Der Fussteil des Ringraumes ist mit verschliessbaren Öffnungen --10-- versehen, über die der Schlamm abgenommen wird. Zwischen benachbarten Öffnungen sind im Fussteil Einbauten angebracht (nicht dargestellt), damit Toträume, die den Abfluss des Schlammes behindern würden, vermieden werden.
Die Einbauten können schräge Flächen, Kegel od. dgl. sein.
Es kann zweckmässig sein, das Gemisch einer Nachreaktion zuzuführen. Zu diesem Zweck ist im Reaktor oberhalb des Leitorgans-4-eine Lochplatte-7-od. dgl. angeordnet, durch welche das Gemisch in den oberen Teil des Reaktors gelangt. Rückvermischungen mit dem schlaufenförmig bewegten Gemisch werden vermieden. Oberhalb des Flüssigkeitsspiegels kann z. B. eine Dusche --9-- zum Niederschlagen eventuell auftretender Schäume angeordnet sein. Über die Leitung --8-- wird die Abluft entnommen.
Beispiel : Der Reaktor ist 20 m hoch, sein Durchmesser beträgt 5 m ; der Durchmesser des Ringraumes beträgt 11 m, die Höhe desselben 6, 5 m. Im Belebungsraum des Reaktors ist ein Leitrohr von 16 m Höhe und 2, 8 m Durchmesser angeordnet. Der Schlamm-Wasser-Gemisch-Spiegel ist 18 m hoch. Die Luft und das Rohwasser (Abwasser) werden 9 m unterhalb des Gemischspiegels in das abwärts strömende Gemisch, das in schlaufenförmiger Bewegung gehalten wird, eingeleitet. Belebtschlamm wird am Fuss in den Belebungsraum eingeleitet. Das Schlamm-Wasser-Gemisch wird in der Höhe des Flüssigkeitsspiegels dem Reaktor entnommen und in den Ringraum eingeleitet.
Es werden 60 m3/h Abwasser mit einem BSBg-Wert von 1200 mg/l, 510 Nm/h Luft und 60 m3/h Belebtschlamm in den Reaktor eingeleitet. Der Belebtschlamm wird dem Ringraum entnommen. Die Temperatur im Reaktor beträgt 20 C.
Die Schlammkonzentration des den Reaktor verlassenden Gemisches beträgt 4 g/l, die des Belebtschlammes (Rücklaufschlamm) 8 g/l und die des Klarlaufes (das den Ringraum verlassende Wasser) 20 mg/l. Der Klarlauf hat einen BSBg-Wert von 30 bis 50 mg/l.