AT393673B - Verfahren und vorrichtung zum behandeln von abwasser in wasserspeichern - Google Patents

Description

AT 393 673 B

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Behandeln von Abwasser in Wasserspeichem unter anaeroben und/oder aeroben Bedingungen, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Organisch hoch belastete Abwässer, wie z. B. Zuckerfabrikabwasser, werden heute überwiegend auf anaerobem Weg in sogenannten Stapelteichen gereinigt. An warmen windstillen Tagen, wenn über die Wasseroberfläche zu wenig Lufitsauerstoff aufgenommen wird, treten dabei häufig starke Geruchsemissionen auf, da dann die Sauerstoffkonzentration im Oberflächenwasser auf Null absinkt. Infolgedessen können Substanzen, wie z. B. Dimethylsulfid, Methylmercaptan, Schwefelwasserstoff oder Buttersäure, die beim anaeroben Abbau in den unteren Wasserschichten entstehen, ungehindert in die Atmosphäre entweichen.

Zur Vermeidung dieser Nachteile ist es auch bekannt, in solchen Stapelteichen mittels Lufiteintragssystemen, wie z. B. Tauchbelüftem oder Oberflächenrührem, einen aeroben Abbau durchzuführen. Aufgrund der hohen Sauerstoffisehrung ist dazu jedoch ein enormer Energieaufwand erforderlich. Außerdem sind bei ungünstigen Witterungsverhältnissen häufig auch leistungsfähige Lufteintragssysteme nicht mehr in der Lage, einen aeroben biologischen Reinigungsprozeß in allen Zonen einer Teichanlage aufrechtzuerhalten. Auch hier kann deshalb die Emission der obengenannten Substanzen auftreten.

Die Erfindung geht von einem Verfahren zum Behandeln von Abwasser in Wasserspeichem, wie beispielsweise Stapelteichen, aus. Bei derartigen Verfahren tritt immer wieder das Problem auf, daß über die Wasseroberfläche zu wenig Luftsauerstoff aufgenommen wird. Dies hat zur Folge, daß die Sauerstoff-Konzentration im Oberflächenwasser auf Null absinkt, wodurch geruchsintensive Substanzen, die beim anaeroben Abbau in den unteren Wasserschichten entstehen, ungehindert in die Atmosphäre entweichen können.

Diesen Problemen versuchte man bisher durch Belüftung des gesamten Abwassers zu begegnen. Ziel war es dabei, in allen Bereichen des Wasserspeichers aerobe Verhältnisse aufrechtzuerhalten, um die Entstehung geruchsintensiver Abbauprodukte zu verhindern. Auf Grund der hohen Sauerstoff-Zehrung ist dazu jedoch ein enormer Energieaufwand erforderlich.

So beschreibt z. B. die GB-PS 2 128 175 ein Verfahren zur Behandlung von Abwaser in Abwasserkanälen. Zur Vermeidung der Entstehung von Sulfiden wird vorgeschlagen, einen Teil des Abwassers aus dem Abwasserkanal abzuziehen, mit Sauerstoff zu begasen und anschließend wieder in den Abwasserkanal zurückzuführen. Dabei geht es nicht darum, lediglich Oberflächenwasser zu begasen. Vielmehr soll durch Vermischung des begasten Wassers mit dem unbegasten Wasser im Abwasserkanal insgesamt eine Erhöhung der Sauerstoff-Konzentration im gesamten Abwasser erreicht werden.

Die EP-A-0 071 767 betrifft ein Verfahren zum Begasen von Flüssigkeiten. Auch bei diesem Verfahren soll das gesamte Abwasser möglichst gleichmäßig mit Luft bzw. Sauerstoff versorgt werden. Zu diesem Zweck wird ein Teil des in einem Behälter befindlichen Abwassers abgezweigt, mit Luft bzw. Sauerstoff begast und im Bereich des Behälterbodens wieder zurückgeführt. Das mit Sauerstoff angereicherte Wasser vermischt sich mit dem unbegasten Wasser im Behälter, wodurch insgesamt die Sauerstoff-Konzentration im Abwasser erhöht wird.

Die Erfindung weist dagegen in eine völlig andere Richtung. Erfindungsgemäß soll nicht der Sauerstoffgehalt des gesamten Abwassers erhöht weiden, sondern lediglich der des Oberflächenwassers. Es wurde nämlich erkannt, daß die Geruchsbelästigungen bei Wasserspeichem zuverlässig verhindert werden können, wenn die oberen Wasserschichten genügend hohe Sauerstoff-Konzentration aufweisen. Die in den unteren Wasserschichten infolge anaerober Abbauvorgänge gebildeten geruchsintensiven Substanzen können dann nicht mehr in die Atmosphäre austrcten, da sie beim Aufsteigen durch die sauerstoffreiche obere Wasserschicht oxidiert werden.

Im übrigen bedeutet es sehr wohl einen Unterschied, ob es sich um die Behandlung von Abwasser in Wasserspeichem oder um die Sauerstoffanreicherung von Abwasser in Abwasserkanälen handelt. Während bei Abwasserkanälen durch Vermischung von unbehandeltem Abwasser mit sauerstoffangereichertem Wasser eine Sauerstoffanreicherung des gesamten im Abwasserkanal fließenden Wassers zur Vermeidung von Sulphidbildung möglich ist, weist eine solche Verfahrensweise bei Wasserspeichem auf Grund der sehr viel größeren Wassermengen die in der Beschreibungseinleitung genannten Nachteile auf. Eine Übertragung der aus der GB-PS 2 128 175 bekannten Lehre auf die Behandlung von Abwasser in Wasserspeichem würde bedeuten, daß das gesamte im Wasserspeicher vorhandene Abwasser durch Vermischung mit sauerstoffangereichterem Wasser auf einen genügend hohen Sauerstoffgehalt gebracht wird, um eine Sulphidbildung zu verhindern. Dies ist jedoch erfindungsgemäß gerade nicht vorgesehen. Die Erfindung schlägt vielmehr vor, die unteren anaeroben Wasserschichten durch eine aerobe Wasserschicht an der Oberfläche abzudecken. Während bei Abwasserkanälen auf Grund der Fließbewegung des Abwassers eine Vermischung des Wassers gar nicht zu vermeiden ist, ist erfindungsgemäß eine Vermischung der Wasserschichten im Wasserspeicher nicht erwünscht Vielfach soll nämlich (wie z. B. bei Vorversäuerungsteichen) aus den tieferen Wasserschichten anaerobes Abwasser entnommen und in anaeroben Abwasserbehältem behandelt werden. Dies wäre bei einer Vermischung der Wasserschichten nicht mehr möglich.

Die Erfindung ist nun im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, daß aus dem Abflußbereich des Wasserspeichers Oberflächenwasser entnommen, dieses mit einem mehr Sauerstoff als Luft enthaltenden Gas begast zum Zulauf bereich des Wasserspeichers zurückgeführt und dort in die obere Wasserschicht entlassen wird.

Mit dieser Verfahrenweise wird der Oberfläche von Wasserspeichem zur Abwasserreinigung gezielt Sauerstoff zugeführt. Auf diese Weise wird eine sogenannte aerobe Oberflächenversiegelung erreicht Dabei werden durch den gelösten Sauerstoff einerseits im Wasser gelöste anaerobe Abbauprodukte auf dem Transportweg vom -2-

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Ablaufbereich zum Zulaufbereich auf oxidativem Weg beseitigt Anderseits wird mit dem zurückgeführten und mit Sauerstoff angereicherten Oberflächenwasser die Sauerstoffkonzentration in der oberen Wasserschicht des Wasserspeichers angehoben, so daß in tieferen Zonen des Teiches gebildete anaerobe Abbauprodukte beim Aufsteigen durch die obere Wasserschicht oxidiert werden.

Wird dabei in vorteilhafter Weise die Begasung mit technisch reinem Sauerstoff durchgeführt, kann eine Sauerstoffkonzentration im Kreislaufwasser erreicht werden, die über dem Sättigungswert mit Luftsauerstoff liegt. Dies bringt den Vorteil mit sich, daß verhältnismäßig nur wenig Kreislaufwasser mit entsprechend geringem Energieaufwand umgepumpt werden muß und daß bei der Entnahme des Wassers aus dem Wasserspeicher bzw. bei der Rückführung des Wassers in den Wasserspeicher aufgrund der kleinen Wassermenge nur geringe Turbulenzen auftreten und damit ein Durchmischen von unteren und oberen Wasserschichten vermieden wird, was ansonsten ein Entweichen anaerober Abbauprodukte zur Umgebung nach sich ziehen würde.

Aus diesem Grund ist es auch zweckmäßig, die Begasung möglichst bis zur Sauerstoffsättigungskonzentration durchzuführen.

Eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens umfaßt einen Wasserspeicher mit einem Zulauf für zu behandelndes Abwasser und einen Ablauf für behandeltes Abwasser. Der Wasserspeicher kann dabei z. B. aus einem Teich, Behälter oder Absetzbecken bestehen. Erfindungsgemäß ist eine solche Vorrichtung dadurch gekennzeichnet, daß im Ablaufbeieich des Wasserspeichers zusätzlich zum Ablauf für behandeltes Abwasser eine Rohrleitung zum Abziehen von Oberflächenwasser angeordnet ist, diese Rohrleitung zum Zulaufbereich des Wasserspeichers zurückführt und im Zulaufbereich in der oberen Wasserschicht des Wasserspeichers endet und der Rohrleitung eine Pumpe sowie eine Einrichtung zum Einträgen eines mehr Sauerstoff als Luft enthaltenden Behandlungsgases mit einer Meß- und Dosiereinheit zugeordnet ist. Die Meß- und Dosiereinheit kann dabei den Sauerstoffeintrag zum einen in Abhängigkeit der Pumpenlaufzeit und der Pumpenleistung und zum anderen in Abhängigkeit des gemessenen und erforderlichen Sauerstoffgehaltes im Kreislaufwasser bzw. Speicherwasser einstellen.

Vorteilhafterweise ist dabei die Einrichtung zum Einträgen des Behandlungsgases in der Wand der Rohrleitung ausgebildet. Diese kann beispielsweise eine Kugelkopfdüse oder eine Sintermetallplatte aufweisen. Mit der Anordnung der Gaseintragseinrichtung in der Rohrwand werden Druckverluste durch das Eintragssystem sowie Verlegungen der Rohrleitung vermieden. Außerdem erfordert eine solche Einrichtung nur geringe Investitionskosten.

Ebenso zweckmäßig ist es jedoch auch, wenn die Einrichtung zum Einträgen des Behandlungsgases einen in der Rohrleitung angeordneten Druckbehälter aufweist. Dabei kann der Sauerstoffeintrag entweder in die Rohrleitung zum Druckbehälter oder im Gegenstrom zum Wasser direkt im Druckbehälter erfolgen. Mit solchen Druckbehältem sind auch bei kurzer Rohrleitung zwischen Ablaufbereich und Zulaufbereich des Wasserspeichers hohe Sauerstoffkonzentrationen im Kreislaufwasser sowie eine quantitative Sauerstoffausnutzung möglich.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens schematisch dargestellt.

In der Zeichnung ist als Wasserspeicher (1) eine Teichanlage dargestellt, die z. B. drei hintereinander geschaltete einzelne Stapelteiche aufweist. Dem ersten Stapelteich ist eine Zuleitung (2) für zu behandelndes Abwasser zugeordnet, während der dritte Stapelteich einen Ablauf (3) für behandeltes Abwasser aufweist Solche Stapelteiche werden in der Regel zur Behandlung saisonal anfallender, oft hochkonzentrierter Abwässer, z. B. aus der Zuckerrüben- und Konservenindustrie, verwendet Dabei bauen direkt nach der Abwassereinleitung in der Hauptsache anaerobe Bakterien einen großen Teil der organischen Stoffe ab. Der Nachteil solcher Stapelteiche ist dabei, wie bereits erwähnt, daß bei ungünstigen Witterungsverhältnissen die Sauerstoffkonzentration im Oberflächenwasser auf Null absinkt und damit die in tieferen Zonen des Teiches gebildeten anaeroben Abbauprodukte in die Umgebung entweichen können.

Um deshalb die obere Wasserschicht eines solchen Stapelteiches ausreichend mit Sauerstoff versorgen zu können, ist bei der dargestellten Vorrichtung eine Rohrleitung (4) vorgesehen, die vom Ablaufbereich zum Zulaufbereich der Teichanlage führt und der eine Einrichtung (6) zum Einträgen eines mehr Sauerstoff als Luft enthaltenden Behandlungsgases zugeordnet ist. Die Enden der Rohrleitung (4) sind dabei in der Teichanlage jeweils so angeordnet, daß sie in die Oberflächenwasserschicht hineinragen. Zur Aufrechterhaltung der Kreislaufführung des Oberflächenwassers durch die Rohrleitung (4) ist diese mit einer Umwälzpumpe (5) ausgestattet. Die Einrichtung (6) zum Einträgen des Behandlungsgases ist entweder als ein Gasdiffusor in der Wand der Rohrleitung (4) oder als Druckbehälter in der Rohrleitung (4) ausgebildet. Die Einrichtung (6) ist mit einer 02-Meß- und Dosiereinheit (7) versehen, über die das Behandlungsgas in Abhängigkeit der Pumpenleistung und in Abhängigkeit des gemessenen und erwünschten Sauerstoffgehaltes im Kreislaufwasser der Einrichtung (6) zugeführt wird. Wird als Behandlungsgas technisch reiner Sauerstoff verwendet, kann die Meß-und Dosiereinrichtung mit einem Sauerstofftank oder mit Druckflaschen für Sauerstoff in Verbindung stehen.

Durch den Sauerstoffeintrag in die Rohrleitung (4), der zweckmäßigerweise unter Einsatz von technischem Sauerstoff durchgeführt wird, da dann eine weit über dem Sättigungswert mit Luftsauerstoff liegende Sauerstoffkonzentration erreicht werden kann, werden in der Rohrleitung im Wasser gelöste anaerobe Abbauprodukte auf oxidativem Wege beseitigt. Durch das Einleiten dieses mit Sauerstoff angereicherten Wassers in das -3-

Claims (6)

1. AT 393 673 B Oberflächenwasser des Zulaufbereiches wird dann anschließend die Sauerstoffkonzentration im Oberflächenwasser angehoben, so daß die in tieferen Zonen des Teiches gebildeten anaeroben Abbaoprodukte nicht mehr in die Umgebung entweichen können. Nachfolgend ist ein Zahlenbeispiel angegeben: In der Teichanlage mit drei Stapelteichen sind insgesamt ca. 25000 m^ Abwasser mit einer mittleren Verweilzeit von ca. 20 Tagen gestapelt. Über die Rohrleitung (4) werden aus dem Ablaufbereich der Teichanlage 50 m^/h Oberflächenwasser entnommen, in der Einrichtung (6) zum Gaseintrag mit 1 m^ Sauerstoff/h versetzt und mit einem Sauerstoffgehalt von ca. 26 mg/! im Zulaufbereich der Teichanlage in das Oberflächenwasser abgegeben. Die Länge der Rohrleitung beträgt etwa 800 m. Bei einer CSB-Belastung in allen Teichen von ca. 3600 mg/1 wären für den aeroben Abbau der organischen Inhaltsstoffe ca. 901 Sauerstoff erforderlich. Über die Einrichtung (6) werden aber lediglich 33 kg/Tag zugeführt, während über die Wasseroberfläche (ca. 4,5 ha) im Mittel ca. 100 kg/Tag eintragen werden. Diesen Zahlen ist zu entnehmen, daß das praktizierte Verfahren keinen wesentlichen Beitrag zum Abbau leistet Die Ausnutzung des eingetragenen Sauerstoffs erfolgt offensichtlich mangels adaptierter Bakterien erst im Teich, da von der theoretischen Konzentration von 28 mg/1 noch 26 mg/1 am Auslauf der Rohrleitung wiedergefunden werden. Anders liegen die Verhältnisse bei den Geruchsstoffen, da diese in wesentlich geringerer Konzentration vorliegen. Messungen der Konzentration an Schwefelwasserstoff ergaben, daß bei einem pH-Wert um 7,5 der Anfangs im Auslaufbereich der Teichanlage gemessene ^S-Gehalt mit 6,2 mg/1 im Zulaufbereich der Teichanlage auf 1,7 mg/1 reduziert werden konnte. PATENTANSPRÜCHE 1. Verfahren zum Behandeln von Abwasser in Wasserspeichem unter anaeroben und/oder aeroben Bedingungen, dadurch gekennzeichnet, daß aus dem Abflußbereich der Wasserspeicher Oberflächenwasser entnommen, dieses mit einem mehr Sauerstoff als Luft enthaltenden Gas begast, zum Zulaufbereich der Wasserspeicher zurückgeführt und dort in die obere Wasserschicht entlassen wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Begasung mit technisch reinem Sauerstoff durchgeführt wird.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Begasung bis zur Sauerstoffsättigungskonzentration durchgeführt wird.
4. 4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3 mit einem Wasserspeicher mit einem Zulauf für zu behandelndes Abwasser und einem Ablauf für behandeltes Abwasser, dadurch gekennzeichnet, daß im Ablaufbereich des Wasserspeichers (1) zusätzlich eine Rohrleitung (4) zum Abziehen von Oberflächenwasser angeordnet ist, diese Rohrleitung (4) zum Zulaufbereich des Wasserspeichers (1) zurückführt und im Zulaufbereich in der oberen Wasserschicht des Wasserspeichers (1) endet und der Rohrleitung (4) eine Pumpe (5) sowie eine Einrichtung (6) zum Einträgen eines mehr Sauerstoff als Luft enthaltenden Behandlungsgases mit einer Meß- und Dosiereinheit (7) zugeordnet ist.
5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (6) zum Einträgen des Behandlungsgases in der Wand der Rohrleitung (4) ausgebildet ist.
6. 6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (6) zum Einträgen des Behandlungsgases einen in der Rohrleitung (4) angeordneten Druckbehälter aufweist. Hiezu 1 Blatt Zeichnung -4-