AT393263B - Abwasserreinigungsanlage - Google Patents

Description

AT 393 263 B

Did Erfindung betrifft eine Abwasserreinigungsanlage mit Abwassersammler, Voneinigungseinrichtung in Form eines Rechens, Sandfangbecken mit Belüftungseinrichtung und Schlammabzug, wobei der Schlamm aus dem Schlammabzug abziehbar und über eine Schlammrückführeinrichtung in den Abwassersammler wiedereinführbar ist

Bei der (aus der Praxis) bekannten gattungsgemäßen Abwasserreinigungsanlage weist das Sandbecken ein Volumen auf, welches einen Raumbedarf von maximal 41/Einwohner entspricht (Einwohner steht hier und im folgenden auch für Einwohnergleichwert). Die Belüftung macht aus dem Sandfang kein definiertes Belebungsbecken. Ein definierter Abzug von Belebtschlamm zum Zwecke der Einstellung besonderer biologischer Betriebsverhältnisse in dem belüfteten Sandfang findet nicht statt. Die Basisstufe bildet zwar die erste Ausbaustufe, bleibt jedoch insgesamt eine mechanische Reinigungsstufe. Die erreichbare Reinigungsleistung ist spärlich und liegt weit unter 30 %. Der Einsatz der mechanischen Reinigungsstufe als Basisausbaustufe ist eher ein Provisorium als eine abwassertechnisch empfehlenswerte Maßnahme. Werden in einer weiteren Ausbaustufe eine biologische Reinigungsstufe oder deren mehrere angeschlossen, so wird für den Kombinationsbetrieb der vollständige bauliche Aufwand erforderlich, beispielsweise mit einem Raumbedarf von etwa 179 1/Einwohner bei einer Reinigungsleistung von insgesamt etwa 93 %. Im Rahmen der bekannten Maßnahmen ist die erste biologische, der beschriebenen mechanischen Reinigungsstufe nachgeschaltete Reinigungsstufe eine Schwachstelle.

Auch bei einer anderen Anlage, die mit einer Teichbelüftungsstufe arbeitet (DE-OS 31 46 622), ist es bekannt, den Ausbau mehrstufig durchzuführen, wobei die oste Ausbaustufe bis zur Zwischehklärung geht. Auch hier kommt man in der ersten Ausbaustufe ohne weiteres nicht zu einer befriedigenden Reinigungsleistung.

Anderseits kennt man mehrstufige biologische Abwasserreinigungsanlagen (vgl. DE-PS 26 40 875, DE-PS 31 17 805), bei denen die erste biologische Stufe sehr hoch mit ein» Schlammbelastung von 2 bis 12 als Adsorptionsstufe und die zweite biologische Stufe als Schwachlaststufe betrieben werden (Schlammbelastung hier und im folgenden in kg BSB^ pro kg Trockensubstanz und Tag). In der Adsorptionsstufe wird der Schlamm in der Einarbeitungsphase gehalten. Die Einarbeitungsphase ist die der Substratatmung gleichsam vorgeschaltete Phase, in der die zum Abbau des Substrates erforderlichen Enzyme gebildet werden. Die Einarbeitungsphase ist folglich der Grenzbereich, in dem die Substratatmung gerade beginnt, aber noch nicht voll wirksam ist. Um den Schlamm der ersten Belebungsstufe in diesem Zustand zu halten, bedarf es eines geringen Schlammalters und eines entsprechend gesteuerten Oberschußschlammabzuges aus der Zwischenklärung. In Verbindung mit der angegebenen Raumbelastung in der ersten Belebungsstufe erreicht man, daß dort hauptsächlich eine Adsorption bzw. Flockung höhermolekularer Verbindungen im Vordergrund steht und diese Verbindung ohne Abbau in der Zwischenklärung mit dem Überschußschlamm ausgetragen werden. Die ansonsten für den Abbau dieser Verbindungen erforderliche beachtliche Energie wird eingespart In der zweiten Belebungsstufe können danach die niedermolekularen und leichter abbaubaren Verbindungen besonders leicht und schnell biologisch abgebaut werden, wenn dort mit einer Schlammbelastung von etwa 0,15 gearbeitet wird. In den beiden Belebungsstufen kommen somit ganz unterschiedliche Wirkungsmechanismen zum Tragen. Eine mechanische Reinigungsstufe bleibt vorgeschaltet

Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß diese Adsorptionstechnologie zur Weiterentwicklung von in mehreren Ausbaustufen errichtbaren und in Betrieb nehmbaren gattungsgemäßen Abwasserreinigungsanlagen sowohl in baulicher als auch in funktioneller Hinsicht wesentlich beitragen kann. Gattungsgemäße Abwasserreinigungsanlagen sind bisher nicht nach den Maßgaben der Adsorptionstechnologie eingerichtet und betrieben worden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Anlage so weit» auszubilden, daß schon bei Singularbetrieb der Basisausbaustufe eine beachtliche Reinigungsleistnng von etwa 30 % und wesentlich mehr erreicht werden kann und daß nach weiterem Ausbau im Kombinationsbetrieb mit einem Raumbedarf von insgesamt lediglich etwa 100 1/Einwohner und weniger eine gegenüber den bekannten gattungsgemäßen Maßnahmen zumindest gleichwertige oder sogar wesentlich höhere Reinigungsleistung erreichbar ist

Zur Lösung dies» Aufgabe lehrt die Erfindung, daß das Sandfangbecken als Adsorptionsstufe betreibbar ist und ein Volumen aufweist, welches bei Auslegung für n Einwohner im Bereich zwischen n 6 Liter bis n 8 Liter liegt, daß die Schlammrückführeinrichtung für eine Umwälzung für zumindest 20 % des aus dem Schlammabzug abgezogenen Schlammes eingerichtet ist und daß im Wege eines weiteren Ausbaus an den Schlammabzug ein Belebungsbecken mit einem Schlammabzug und einer weiteren Rückführeinrichtung angeschlossen ist, mit der Schlamm aus dem Schlammabzug in das Belebungsbecken oder in den Abwassersammler wiedereinführbar ist, wobei das Belebungsbecken mit einer Schlammbelastung Bpg im Bereich 0,15 bis 1 betreibbar ist.

Die Erfindung nutzt die Tatsache, daß das Sandfangbecken der bekannten gattungsgemäßen Anlage durch die beschriebenen Maßnahmen als Adsorptionsstufe arbeiten kann. Sie erreicht dadurch bei einer Erhöhung des baulichen Aufwandes von lediglich etwa 2 %, bezogen auf die gesamte Abwasserreinigungsanlage, im Singularbetrieb bereits eine Reinigungsleistung von 30 % und mehr. Dadurch, daß von der Zwischenkläreinrichtung oder vom Schlammabzug zumindest 20 % des aus der Zwischenklärung abgezogenen Schlammes, vorzugsweise etwa 40 bis 60 % des aus der Zwischenklärung abgezogenen Schlammes in das Belebungsbecken oder in den Abwassersammler wiedereingeführt werden, kann man bei Singularbetrieb durch -2-

AT 393 263 B geringen zusätzlichen Aufwand bereits auf eine Reinigungsleistung von etwa 60 % kommen. Diese Rückführung ist entsprechend auch im Kombinationsbetrieb vorteilhaft. Die Rückführung findet in einem ausreichenden Abstand vor der mechanischen Reinigungsstufe statt, jedenfalls vor dem Sandfangbecken. Der Überschußschlamm kann bei Singularbetrieb, wie üblich, einem Faulbehälter zugeführt werden. Es besteht aber auch die Möglichkeit, im Singularbetrieb den nicht rückgeführten Schlamm zur faulbehälterfreien Weiterbehandlung einer Einrichtung zur Zugabe von Ca-Salzen oder Fe-Salzen (oder anderen Konditionierungsmitteln) und danach einer Kammerfilterpresse zuzuführen. Außerdem ist im Singularbetrieb der Ablauf aus der Zwischenklärung einer Einrichtung für die Bewässerung und/oder Düngung von landwirtschaftlichen Kulturen ohne weiteres zuführbar.

Ist die Basisausbaustufe erfindungsgemäß errichtet, so kann der weitere Ausbau auf verschiedene Weise eingerichtet werden. Eine Möglichkeit besteht darin, daß zwischen dem Schlammabzug und dem Belebungsbecken ein Tropfkörper angeordnet ist. Vorzugsweise ist der Tropfkörper für eine Raumbelastung 0,2 bis 2 eingerichtet

Bei Brockenfüllung wird man eine Raumbelastung von 2 nicht überschreiten. Bei Kunststoffüllung könnte man bis 6 gehen. Im Kombinationsbetrieb könnte die nachgeschaltete biologische Reinigungsstufe als zweite Ausbaustufe sowie als Tropfkörperstufe mit nachgeschaltetem, für eine Schlammbelastung von 0,05 bis 1 eingerichtetem Belebungsbecken ausgeführt und das Belebungsbecken an eine Nachkläreinrichtung mit Schlammabzug angeschlossen sein. Die Tropfkörperstufe kann unmittelbar an eine Nachkläreinrichtung angeschlossen werden. In allen Fällen erfährt das Abwasser in der Basisausbaustufe oder Adsorptionsstufe nicht nur die beschriebene Reinigung, sondern, in bezug auf den Ablauf, der in die nachgeschalteten Stufen eingeführt wird, auch eine wirksame Aufbereitung oder Vorbereitung für die weitere Reinigung, gleichsam im Sinne einer Krackung.

Besonders wirksam arbeitet die Basisausbaustufe bei der hohen Schlammbelastung, wenn Bakterien allein das Feld beherrsch»!. Dies kann dadurch sichergestellt werden (vgl. DE-PS 33 17 371), daß die Adsorptionsstufe mit Prokaryonten als arbeitender Biomasse betrieben wird und daß der Adsorptionsstufe mit dem zufließenden Rohabwasser Prokaryonten, die pro Kubikmeter zumindest 1 Gew.-% der arbeitenden Biomasse im Kubikmeter der Adsorptionsstufe ausmachen, als Ergänzungsbiomasse ständig zugefühit werden, vorzugsweise in einer Menge von 5 bis 15 Gew.-% pro Kubikmeter. In diesem Zusammenhang kann eine strenge Trennung der Biozönosen zwischen Basisausbaustufe und Adsorptionsstufe und nachgeschalteten Stufen zweckmäßig sein. Gute Ergebnisse werden aber auch dann erreicht, wenn im Kombinationsbetrieb zumindest ein Teü des aus der Nachkläreinrichtung abgezogenen Überschußschlammes in das als Adsorptionsstufe arbeitende Sandfangbecken über eine entsprechende Rückführeinrichtung wieder einführbar ist Versuche haben nämlich gezeigt, daß bei hohen Schlammbelastungen BT<j, wie für die Adsorptionsstufe angegeben, die Bakterien allein das Feld beherrschen. Die Schlammproduktion in der Adsorptionsstufe ist dann sieben- bis zehnmal höher als in nachgeschalteten, niedrigbelasteten Belebungsstufen. Der Anteil der Eukaryonten, d. h. der Bakterienfresser, in der Adsorptionsstufe und damit in der Basisausbaustufe der erfindungsgemäßen Reinigungsanlage ist verhältnismäßig gering. Die Bakterienpopulation in den nachgeschalteten Belebungsstufen setzt sich etwa so zusammen wie in der Adsorptionsstufe, wobei in der Regel jedoch die Bakterien in den nachgeschalteten Belebungsstufen eine merklich geringere Aktivität aufweisen. Diese Eigenschaften, insbesondere die hohe Bakterien-Schlammproduktion mit einem sieben- bis zehnmal so hohen Schlammanfall, führt trotz der Rückführung von Überschußschlamm aus der Nachkläreinrichtung gleichsam zu einer Verdünnung des Eukaryontenbesatzes und damit zu einer erheblichen Schwächung bzw. zum Auswaschen der Eukaryonten aus der Biozönose der A-Stufe. Die Überlebenschancen in dieser so betont bakterienausgerichteten Biozönose der Adsorptionsstufe sind für die Eukaryonten sehr gering, so daß bei der angegebenen Zuführung von Prokaryonten mit dem zufließenden Rohabwasser die beschriebene Schlammrückführung durchgeführt weiden kann.

Die erreichten Vorteile sind zusammengefaßt darin zu sehen, daß bei einer erfindungsgemäßen Abwasserreinigungsanlage schon bei Singulärbetrieb der Basisausbaustufe als erster Ausbaustufe eine beachtliche Reinigungsleistung von etwa 30 % und mehr erreicht werden kann, und zwar bei minimalem zusätzlichen baulichen Aufwand. Durch bloße Schlammrückführung kann hier die Reinigungsleistung auf etwa 60 % erhöht werden. Nach weiterem Ausbau erreicht man im Kombinationsbetrieb mit einem Raumbedarf von insgesamt lediglich etwa 1001/Einwohner und wenig» eine gegenüber den bekannten gattungsgemäßen Anlagen (mit einem Raumbedarf von etwa 1791/Einwohner) zumindest gleichwertige oder sogar erhöhte Reinigungsleistung. Weitere Vorteile sind wie folgt zu summieren: Zunächst erreicht man mit dem Aufwand für eine mechanische Reinigung gegenüber den bekannten Maßnahmen in der ersten Ausbaustufe praktisch eine Verdoppelung der Reinigungsleistung. Eine weitere biologische Stufe kann unschwer nachgebaut werden, so daß die Endreinigungsleistung durch dieses Nachbauen oder Anbauen im Rahmen des Kombinationsbetriebes praktisch beliebig hoch eingestellt werden kann. Arbeitet man lediglich mit der ersten Ausbaustufe, d. h. mit der erfindungsgemäß ausgebildeten Basisstufe, wird jedoch eine Zugabe von Ca- bzw. Fe-Salzen durchgeführt oder werden andere Fällungsmittel eingesetzt, so kann der Schlamm in einer Kammerfilterpresse weiterverarbeitet werden und es lassen sich verbrennbare Filterkuchen gewinnen, die es erlaub»!, doppelt soviel Energie aus dem Schlamm zu ziehen, als es in Faulbehältern über Methangasgewinnung möglich ist. Schon die Basisausbaustufe erlaubt es, alle mikrobiologisch»! Reaktionsmechanismen zu nutzen, die zu einer ständigen Verbesserung durch -3-

AT 393 263 B mutierte Bakterienstämme führen und damit auch eine merklich bessere Prozeßstabilität gegenüber Belastungsstößen sicherstellen. Für landwirtschaftlich orientierte Länder, insbesondere in Abwassermangelgebieten, wird allein mit der erfindungsgemäßen Basisausbaustufe ein so gut aufbereitetes und nährstoffreiches Wasser gewonnen, daß dieses sowohl für düngende als auch für bewässernde Zwecke eingesetzt werden kann. Darüber hinaus wird Methangas gewonnen und fallt, bei Einsatz einer Faulanlage, ein nährstoffreicher Schlamm für die Landwirtschaft an.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels erläutert Es zeigen in schematischer Darstellung

Fig. 1 eine erfindungsgemäße Abwasserreinigungsanlage voll ausgebaut,

Fig. 2 die Basisausbaustufe aus dem Gegenstand der Fig. 1 in vergrößertem Maßstäb,

Fig. 3 eine erweiterte Basisausbaustufe gemäß Fig. 2,

Fig. 4 entsprechend der Fig. 1 eine bekannte gattungsgemäße Abwasserreinigungsanlage,

Fig. 5 entsprechend der Fig. 1 eine andere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Abwasserreinigungsanlage.

Die in den Fig. 1,4 und 5 dargestellten Abwasserreinigungsanlagen sind in mehreren Ausbaustufen errichtbar und inbetriebnehmbar und arbeiten funktionell mehrstufig. Zum grundsätzlichen Aufbau gehören eine mechanische Reinigungsstufe und, im voll ausgebauten Zustand, zumindest eine nachgeschaltete biologische Reinigungsstufe. Der mechanischen Reinigungsstufe ist ein durch den Pfeil (1) angedeuteter Abwassersammler vorgeschaltet. Die mechanische Reinigungsstufe weist eine Voireinigungseinrichtung in Form eines Rechens (2) oder dergleichen, ein Sandfangbecken (3) mit Belüftungseinrichtung (4) und eine nachgeschaltete Zwischenkläreinrichtung (5) mit Schlammabzug (6) auf. Der Ausdruck "Zwischenkläreinrichtung'' wird verwendet, weil diese Kläreinrichtung im voll ausgebauten Zustand als Zwischenkläreinrichtung (5) funktioniert. Die mechanische Reinigungsstufe ist als Basisausbaustufe im Singulärbetrieb selbständig, d. h. vor Errichtung der nachgeschalteten biologischen Reinigungsstufe betreibbar. Sie ist nach Errichtung der nachgeschalteten biologischen Reinigungsstufe im Kombinationsbetrieb mit dieser betreibbar. - Die Fig. 1 und 5 zeigen erfindungsgemäße Anlagen, die voll ausgebaut sind. Die Fig. 4 zeigt demgegenüber die bekannte Ausführungsform. Bei einer vergleichenden Betrachtung der Sandfangbecken (3) der erfindungsgemäßen Anlage einerseits, der zum Stand der Technik gehörenden Anlage andererseits erkennt man, daß das Sandfangbecken (3) bei den erfindungsgemäßen Anlagen vergrößert ist Insoweit wird auf eine vergleichende Betrachtung der Fig. 1 und 5 einerseits, der Fig. 4 andererseits Bezug genommen. Das Sandfangbecken (3) weist in den Fig. 1 und 5 ein Volumen auf, welches einem Raumbedarf von zumindest 61/Einwohner, vorzugsweise von etwa 81/Einwohner, entspricht. In Fig. 4 liegt dieser Raumbedarf bei 4 1/Einwohner. Das Sandfangbecken (3) ist als Adsorptionsstufe eingerichtet Das bedeutet, daß dieses Sandfangbecken (3) als Belebungsstufe im aeroben und/oder fakultativ anaeroben Bereich arbeitet, und zwar mit einer Schlammbelastung B gleich oder größer 2, wobei in diesem Sandfangbecken (3), welches als Adsorptionsstufe arbeitet, mit Hilfe der Zwischenkläreinrichtung (5) und des dort stattfindenden Schlammabzuges (6) der Schlamm in der Einarbeitungsphase haltbar ist Man kommt so zu einer Reinigungsleistung von etwa 33 %, wenn die Basisstufe im Singulärbetrieb betrieben wird. Das entspricht praktisch einer Verdoppelung gegenüber der Reinigungsleistung, die beim Singulärbetrieb der Basisausbaustufe einer zum Stand der Technik gehörenden Anlage (vgl. Fig. 4) erreichbar ist Der bauliche Aufwand ist gegenüber dem Gesamtaufwand jedoch nur um 2 % erhöht. Die Fig. 3 macht deutlich, daß mit geringem zusätzlichen Aufwand eine Verbesserung der Reinigungsleistung bis zu etwa 60 % erreicht werden kann. Man erkennt, daß hier im Singulärbetrieb an die Zwischenkläreinrichtung (5) bzw. an den Schlammabzug (6) eine Schlammrückführeinrichtung (7) für die Einführung von zumindest 20 % des aus der Zwischenklärung (5) abgezogenen Schlammes, vorzugsweise aber von etwa 40 bis 65 % des aus der Zwischenklärung (5) abgezogenen Schlammes, in dem Abwassersammler (1) stattfindet, der dem Sandfangbecken (3) vorgeschaltet ist. Die Rückführung mag in einem Abstand von etwa 800 bis 1000 m vor dem Sandfangbecken (3) stattfinden.

In der Fig. 1 wurde dargestellt, daß im Kombinationsbetrieb die nachgeschaltete biologische Reinigungsstufe als zweite Ausbaustufe sowie als Belebungsbecken (8) für eine Schlammbelastung im Bereich von 0,15 bis 1 eingerichtet, an den Ablauf (9) der Zwischenkläreinrichtung (5) angeschlossen sowie mit einer Nachkläreinrichtung (10) mit Schlammabzug (11) ausgerüstet ist Nicht dargestellt wurde, daß in einer weiteren Ausbaustufe zwischen der Zwischenkläreinrichtung (5) und dem Belebungsbecken (8) der zweiten Ausbaustufe eine Tropfkörperstufe angeordnet sein könnte. In der Fig. 5 wurde dargestellt, daß im Kombinationsbetrieb die nachgeschaltete biologische Reinigungsstufe als zweite Ausbaustufe als Tropfkörperstufe (12) mit nachgeschaltetem, für die oben angegebene Schlammbelastung eingerichtetem Belebungsbecken (8) ausgeführt ist, wobei das Belebungsbecken (8) an eine Nachkläreinrichtung (10) mit Schlammäbzug (11) angeschlossen ist. In der Ausführungsform nach den Fig. 1 und 5 ist insoweit eine strikte Trennung der Biozönosen zwischen der als Adsorptionsstufe arbeitenden Basisausbaustufe und den nachgeschalteten Belebungsstufen verwirklicht. Sie ist nicht unbedingt erforderlich. Es könnte vielmehr im Kombinationsbetrieb ein Teil des aus der Nachkläreinrichtung (10) abgezogenen Schlammes in das als Adsoiptionsstufe arbeitende Sandfangbecken (3) über eine entsprechende Rückführeinrichtung (13) wieder eingeführt werden, was in der Fig. 5 durch eine strichpunktiert gezeichnete Linie angedeutet wurde. In der Ausführungsform nach Fig. 5 könnte der Ablauf hinter -4-

Claims (4)

1. AT 393 263 B der Nachkläreinrichtung (10) über eine besondere Rückleitung bis zum Fünffachen der Zulaufmenge dem Abwassersammler (1) zugefiihrt werden, und zwar zum Zwecke der Denitrifikation und/oder Verdünnung. PATENTANSPRÜCHE 1. Abwasserreinigungsanlage mit Abwassersammler, Vorreinigungseinrichtung in Form eines Rechens, Sandfangbecken mit Belüftungseinrichtung und Schlammabzug, wobei der Schlamm aus dem Schlammabzug abziehbar und über eine Schlammrückführeinrichtung in den Abwassersammler wiedereinführbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Sandfangbecken (3) als Adsorptionsstufe betreibbar ist und ein Volumen aufweist, welches bei Auslegung für n Einwohner im Bereich zwischen n 6 Liter bis n 8 Liter liegt, daß die Schlammrückführeinrichtung (7) für eine Umwälzung für zumindest 20 % des aus dem Schlammabzug (6) abgezogenen Schlammes eingerichtet ist und daß im Wege eines weiteren Ausbaus an den Schlammabzug (6) ein Belebungsbecken (8) mit einem Schlammabzug (11) und einer weiteren Rückführeinrichtung (13) angeschlossen ist, mit der Schlamm aus dem Schlammabzug (11) in das Belebungsbecken (8) oder in den Abwassersammler (1) wiedereinführbar ist, wobei das Belebungsbecken (8) mit einer Schlammbelastung Bj^ im Bereich 0,15 bis 1 betreibbar ist.
2. 2. Abwasserreinigungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlammrückführeinrichtung (7) für eine Umwälzung von 40 % bis 65 % des aus dem Schlammabzug (6) abgezogenen Schlammes eingerichtet ist
3. 3. Abwasserreinigungsanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Schlammabzug (6) und dem Belebungsbecken (8) ein Tropfkörper (12) angeordnet ist.
4. 4. Abwasserreinigungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Tropfkörper (12) für eine Raumbelastung 0,2 bis 2 eingerichtet ist Hiezu 1 Blatt Zeichnung -5-