<Desc/Clms Page number 1>
Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Reinigung von Abwasser, insbesondere zum Nitrifizieren und Denitrifizieren von Belebtschlamm, mit einem Behälter, in welchem eine Belüftung des Schlammes erfolgt, und einer unterhalb des Flüssigkeitsspiegels im Behälter mündenden Zuführungsleitung für das Abwasser, bei welcher eine Denitrifikation vor dem Einleiten in den belüfteten Behälter vorgenommen wird.
Für die biologische Abwasserreinigung nach dem Belebtschlammverfahren wurde bereits vorgeschlagen, die Biomasse in grossen Belebtschlammbecken umzusetzen. Für die gewünschte biologische Umsetzung war es zunächst erforderlich, in einem ersten Verfahrensschritt die Biomasse einer intensiven Belüftung zu unterziehen, um die Umsetzung von Stickstoff-Wasserstoffverbindungen mit Sauerstoff zu Stickstoff-Sauerstoffverbindungen und eine organische Grundsubstanz zu erzielen. Die bei dieser Umsetzung gebildeten Nitrate bzw. Stickoxyde wurden bisher anschliessend in einem gesonderten grossvolumigen Becken einer anaeroben Nachbehandlung unterzogen, um eine Denitrifikation zu erzielen und damit eine Überdüngung der Gewässer zu vermeiden.
Nachteilig bei dieser bekannten Verfahrensweise ist der grosse Platzbedarf für die Belebtschlammbecken und die Tatsache, dass in Denitrifikationsbecken eine deutliche Tendenz des Schlammes zum Aufschwemmen beobachtet werden konnte.
Es wurde weiters bereits vorgeschlagen, das Belebtschlammverfahren in Türmen durchzuführen, um den Flächenbedarf für die erforderlichen Einrichtungen zu verringern. In derartigen Türmen konnte aber lediglich einer der beiden erforderlichen Verfahrensschritte ausgeführt werden und nach einer Nitrifikation blieben die Nachteile in bezug auf die nachfolgende Denitrifikation unverändert. Es ist weiters bereits bekannt, den Denitrifikationsprozess bei der biologischen Abwasserreinigung als vorgeschaltete Denitrifikation vorzunehmen. Es ist bekannt, dass diese Art der Denitrifikation am besten steuerbar ist. Nachteilig ist jedoch die Tatsache, dass bei einer vorgeschalteten Denitrifikation eine sehr hohe interne Rückführung und Rücklaufschlammenge erforderlich ist.
Es ist somit eine hohe Pumpleistung notwendig, welche in der Praxis dadurch umgangen werden sollte, dass der Versuch unternommen wurde, die Nitrifikation und Denitrifikation simultan vorzunehmen. Bei derartigen Verfahren erfolgt die Nitrifikation und Denitrifikation gleichzeitig in einem Becken ohne zusätzlichen Energieaufwand. Eine derartige simultane Denitrifikation ist allerdings bei schwankenden Abwasserzuflüssen und folglich wechselnden Atmungsaktivitäten nicht einfach zu kontrollieren, da sich bei einem derartigen Verfahren kaum definierte Denitrifikationszonen und Denitrifikationszeiten aufrechterhalten lassen.
Die Erfindung zielt nun darauf ab, die qualitativen Vorteile einer vorgeschalteten Denitrifikation durch eine Kombination mit einer nachgeschalteten simultanen Denitrifikation ohne die Nachteile einer hohen Rücklaufmenge für die Abwasserbehandlung zu nutzen. Zur Lösung dieser Aufgabe besteht die erfindungsgemässe Einrichtung im wesentlichen darin, dass innerhalb des Behälters eine mit der Zuführungsleitung für das Abwasser verbundene Kammer angeordnet ist, dass die Kammer in dem Behälter mündende Austrittsöffnungen aufweist und dass die Kammer in ihrer Höhenlage relativ zum Behälter verstellbar und in der gewählten Lage festlegbar ist. Durch diese Ausgestaltung wird der Tatsache Rechnung getragen, dass die Nitratatmung nur bei anoxischen Bedingungen möglich ist. Schon geringe Mengen gelösten Sauerstoffes unterbinden die Nitratatmung.
Wenn ein derartiger anoxischer Zustand gesichert ist und das frische Abwasser mit Nitrat und Denitrifikaten in Kontakt gebracht wird, so wird eine sehr intensive, aber nur eine kurze Zeitspanne anhaltende Anfangsatmung feststellbar. In dieser Periode wird ein grosser Teil des insgesamt denitrifizierbaren Stickstoffes eliminiert. Eine derartige anoxische Zone wird erfindungsgemäss durch die innerhalb des belüfteten Behälters angeordnete Kammer sichergestellt. Der belüftete Behälter kann als Belüftungsbecken ausgebildet sein. Das Rohabwasser läuft nun in das Innere der Kammer zu, wobei auch Rücklaufschlamm in diese Kammer zugesetzt werden kann. Das Volumen dieser Kammer wird so bemessen, dass eine intensive Nitratatmungsphase genutzt werden kann.
Dadurch, dass nun die Kammer in den Behälter mündende Austrittsöffnungen aufweist, und in ihrer Höhenlage relativ zum Behälter verstellbar und in der gewählten Lage festlegbar ist, können die Austrittsöffnungen in eine Position gebracht werden, in welcher eine sauerstoffarme Zone des Belebungsbeckens vorliegt. In der Kammer erfolgt die Einleitung einer Reduktion des Nitrates und unmittelbar nach dem Übertritt in die sauerstoffarme Zone des Belebungsbeckens erfolgt die simul-
<Desc/Clms Page number 2>
tane Denitrifikation. Die Höhenlage der Austrittsöffnungen wird hiebei so gewählt, dass die Austritts- öffnungen immer in eine nitratreiche Zone des Belebungsbeckens gerichtet werden.
Zu diesem Zweck sind mit Vorteil im Belebungsbecken Sonden für das Erfassen von NO angeordnet, mit welchen die maximale bzw. minimale Konzentration an NO in verschiedenen Zonen des Belebungsbeckens kontinuierlich bzw. periodisch kontrolliert und gemessen werden kann. Die Höhenverstellung der Austrittsöffnung kann in-einfacher Weise dadurch gewährleistet werden, dass die Kammer mit einem Hubantrieb ausgestattet ist und vorzugsweise an einer im wesentlichen vertikalen Abwasserzuleitung verschiebbar gelagert ist.
Alternativ zu einem Anheben bzw. Absenken der gesamten Kammer kann die Ausbildung so getroffen werden, dass die Kammer Rohre aufweist, deren die Austrittsöffnungen bildende Mündungen durch Drehen oder Schwenken bzw. Veränderung der Stutzenlänge der Rohre relativ zur Kammer in unterschiedliche Höhenlagen bringbar sind. In diesem Fall lässt sich durch Verschwenken der Rohre quer zur Achse dieser Rohre oder im Fall von gekrümmten Rohren durch Drehen derselben eine unterschiedliche Höhenlage der Austrittsöffnungen im Belebungsbecken erzielen. Im Falle von quer zu ihrer Achse schwenkbaren geraden Rohren können diese an der Kammer gelenkig und im wesentlichen radial orientiert angeschlossen sein. Die Veränderung der Stutzenlänge kann hiebei dadurch erzielt werden, dass die Stutzen mit einem Teleskoprohr ausgestattet sind.
Der Zulauf des Rohabwassers zum Becken erfolgt in vorteilhafter Weise über eine Dükerleitung, die in eine hohle Säule im mittleren Teil des Belebungsbeckens mündet. Die Säule ist mit Auslauföffnungen ausgestattet, über welche der Austritt des Rohabwassers gemeinsam mit in den Hohlraum der Säule zugeführtem Rücklaufschlamm in die diese Säule umgebende Kammer erzielt wird. Die Kammer selbst trägt dann die höhenverstellbaren Austrittsöffnungen für die Überführung des Rohabwassers nach eingeleiteter Denitrifikation in das Belebungsbecken, wobei eine simultane Denitrifikation im Belebungsbecken durchgeführt wird.
Die Erfindung wird nachfolgend an Hand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. In diesen zeigen Fig. 1 eine erste Ausführungsform der erfindungsgemä- ssen Einrichtung schematisch teilweise im Schnitt, Fig. 2 eine Anordnung der Einrichtung nach Fig. l in einem Längsbecken, Fig. 3 eine abgewandelte Ausführungsform, bei welcher an Stelle einer heb- und senkbaren Kammer gelenkig gelagerte Stutzen mit höhenverstellbaren Austrittsöffnungen eingesetzt werden und Fig. 4 eine Anordnung analog zur schematischen Darstellung nach Fig. 3 mit horizontal schwenkbaren Stutzen.
Bei der Ausbildung nach Fig. 1 ist mit --1-- eine Dükerleitung bezeichnet, über welche Rohwasser zuläuft. Das Rohwasser gelangt in eine hohle Säule --2--, in welche über eine Zulauf- leitung --3-- Rücklaufschlamm gleichfalls zuführbar ist. Die Säule --2-- weist Auslauföffnungen - auf, über welche Rohwasser und Rücklaufschlamm in eine zylindrische Kammer --5-- austreten. Die zylindrische Kammer --5-- ist höhenverstellbar an die Säule --2-- angeschlossen, wobei der Hubantrieb für das Anheben und Absenken der Kammer --5-- schematisch mit --6-bezeichnet ist.
Die zylindrische Kammer --5-- weist radiale Austrittsöffnungen --7-- auf, deren Höhenlage gemeinsam mit der Höhenverstellung der zylindrischen Kammer --5-- verstellt wird.
Im Inneren des die zylindrische Kammer --5-- umgebenden Belebungsbeckens --8-- sind Messson- den --9-- für die Ermittlung der NOx-Konzentration angeordnet. Die Signale dieser Messsonden werden einer Kontroll- und Regeleinrichtung --10-- zugeführt, von welcher über eine Steuerleitung --11-- der Antrieb-6-- für das Anheben und Absenken der zylindrischen Kammer --5-- gesteuert wird. Der Hub der Austrittsöffnungen --7-- ist in den Zeichnungen schematisch mit h angedeutet, wobei die abgesenkte Position strichliert eingetragen ist. Die Austrittsöffnungen --7-- können zweckmässigerweise so angeordnet sein (z. B. radial oder tangential), dass sie eine bestimmte Strömung im Becken unterstützen.
Im Belebungsbecken sind Belüftungskörper --12-- vorgesehen, wobei die Strömungsrichtung im Belebungsbecken durch den Pfeil 13 schematisch angedeutet ist.
Der Antrieb --6-- für den Hub der zylindrischen Kammer --5-- wird so gesteuert, dass die Austrittsöffnungen --7-- immer in eine nitratreiche Zone des Belebungsbeckens gerichtet sind.
Bei der Ausbildung nach Fig. 2 sind zwei zylindrische Kammern --5-- mit jeweils zugeordnetem Hubantrieb --6-- in einem als Längsbecken ausgebildeten Belebungsbecken schematisch dar-
<Desc/Clms Page number 3>
gestellt.
Bei der Ausbildung nach Fig. 3 weisen die zylindrischen Kammern --5-- gelenkig gelagerte Stutzen --14-- auf, welche die Austrittsöffnungen --7-- tragen. Die Stutzen sind von im wesentlichen radial orientierten Rohren gebildet, welche um Achsen --15-- an der zylindrischen Kammer schwenkbar angelenkt sind. Der Schwenkantrieb ist mit --16-- bezeichnet, wobei durch Verschwenken der Stutzen --14-- im Sinne des Doppelpfeiles 17 eine Anhebung bzw. Absenkung der Aus- trittsöffnungen-7-in das Belebungsbecken --8-- erzielt wird. Im übrigen entspricht diese Ausbildung der Ausbildung nach Fig. 2.
Bei der Ausbildung nach Fig. 4 erfolgt die Schwenkbewegung der Stutzen --14-- abweichend von der Darstellung nach Fig. 3 in im wesentlichen horizontaler Richtung. Die zylindrischen Kammern --5-- sind seitlich ausserhalb des Belebungsbeckens --8-- angeordnet. Der Schwenkantrieb für die Stutzen --14-- ist wieder mit --16-- schematisch angedeutet. In Fig. 4 ist wieder die Kontroll- und Regelvorrichtung --10-- für die Steuerung des Antriebes --16-- ersichtlich, wobei die NOx-Sonden schematisch wieder mit --9-- bezeichnet sind. Anstatt der schwenkbaren Stutzen können die Stutzen --14-- mit einem Teleskoprohr ausgestattet werden. Bei dieser Ausführung können die sauerstoffarmen Zonen des Belebungsbeckens durch Veränderung der Stutzenlänge --14-- erreicht werden.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Einrichtung zur Reinigung von Abwasser, insbesondere zum Nitrifizieren und Denitrifizieren von Belebtschlamm, mit einem Behälter, in welchem eine Belüftung des Schlammes erfolgt und einer unterhalb des Flüssigkeitsspiegels im Behälter mündenden Zuführungsleitung für das Abwasser, bei welcher eine Denitrifikation vor dem Einleiten in den belüfteten Behälter vorgenommen wird, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb des Behälters eine mit der Zuführungsleitung (2) für das Abwasser verbundene Kammer (5) angeordnet ist, dass die Kammer (5) in den Behälter mündende Austrittsöffnungen (7) aufweist und in ihrer Höhenlage relativ zum Behälter verstellbar und in der gewählten Lage festlegbar ist.