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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Abwasserbehandlung, bei dem das Abwasser in einem Tropfkörper biologisch gereinigt und vor Eintritt in den Tropfkörper mit technisch reinem Sauerstoff angereichert wird.
Ein solches Verfahren ist aus der GB 2 077 712 A und auch aus der DE 21 14 490 A bekannt.
Bei diesen vorbekannten Verfahren wirkt der zugeführte Sauerstoff im Tropfkörper und führt dort zur Oxidation der toxischen Abwasserinhaltsstoffe. Bis diese toxischen Abwasserinhaltsstoffe zumindest im wesentlichen oxidiert sind, sind sie noch in der Lage, beim Eintritt in den Tropfkörper die daran angesiedelten Mikroorganismen zu schädigen und so die Wirksamkeit der Behandlung herabzusetzen.
Eines der ältesten biologischen Abwasserreinigungsverfahren besteht darin, das Abwasser in Tropfkörpern zu behandeln. Dabei wird das Abwasser über einem in einem oben offenen oder geschlossenen Behälter befindlichen Tropfkörperfüllmaterial, das z. B. aus Lavaschlacke oder Kunststoffpackungen besteht, verrieselt. Auf dem Tropfkörperfüllmaterial angesiedelte Mikroorganismen bauen die Abwasserinhaltsstoffe in Gegenwart von Luft, die sich in den Zwischenräumen des Tropfkörperfüllmaterials befindet, ab. Um eine Verstopfung des Tropfkorpers mit im Abwasser vorhandenen Feststoffen zu vermeiden, ist dem Tropfkörper üblicherweise eine Sedimentationsstufe zur Vorklärung des Abwassers vorgeschaltet.
Derartige Tropfkörper arbeiten allerdings häufig nicht zufriedenstellend. Die Reinigungsleistung des Tropfkörpers lässt oft zu Wünschen übrig. Ausserdem gehen von diesen Tropfkörpern häufig starke Geruchsemissionen aus, die mit aufwendigen Überbauungen bekämpft werden müssen, falls sich die Abwasserreinigungsanlage in einem Wohngebiet befindet. Darüberhinaus weist der aus dem Tropfkörper abgezogene Abwasserschlamm bisweilen ein schlechtes Absetzverhalten auf, so dass Schwierigkeiten bei der Schlammzurückhaltung in einem nachgeschalteten Nachklärbecken auftreten.
Die vorliegende Erfindung hat somit die Aufgabe, ein Verfahren der eingangs genannten Art so auszugestalten, dass eine gleichbleibend hohe Reinigungsleistung gewährleistet ist und Geruchsemissionen weitgehend vermieden werden und auch die anderen genannten Nachteile nicht auftreten.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemass dadurch gelöst, dass das Abwasser in einem dem Tropfkörper vorgeschalteten Vorreinigungsbehälter mit dem Sauerstoff gesättigt wird und im Vorreinigungsbehälter eine Verweilzeit des Abwassers eingestellt wird, die ausreicht, um toxische Abwasserinhaltsstoffe noch vor Eintritt des Abwassers in den nachfolgenden Tropfkörper weitgehend zu oxidieren. Durch diese Oxidation vor dem Eintritt in den Tropfkörper werden die Geruchsprobleme zuverlässig vermieden und es wird durch den Schutz der Mikroorganismen vor toxischen Abwasserinhaltsstoffen deren Wirksamkeit gewährleistet, wodurch eine gleichbleibend hohe Reinigungsleistung erzielt wird.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass die geschilderten, bei herkömmlichen Tropf körperverfahren auftretenden Probleme auf ein Anfaulen des Abwassers vor Eintritt in den Tropfkörper zurückzuführen sind. Aufgrund langer Aufhaltszeiten der Abwässer in Abwasserkanälen und in der Vorklärung entstehen durch anaerobe Abbauvorgänge Sulfide, insbesondere Schwefelwasserstoff, die toxisch auf die auf dem Tropfkörperfüllmaterial angesiedelte Biomasse wirken. Durch Versprühen des angefaulten Abwassers über dem Tropfkörperfüllmaterial treten die geschilderten Geruchsbelästigungen auf. Ausserdem sinkt die Reinigungsleistung des Tropfkörpers, da ein Teil der für den biologischen Schadstoffabbau verantwortlichen Biomasse aufgrund der Sulfidbelastung abstirbt. Hinzu kommt noch schlechtes Schlammabsetzverhalten in der Nachklärung aufgrund von Blähschlammbildung.
Es wurde nun mit der vorliegenden Erfindung ein Weg gefunden, diese Probleme auf einfache und elegante Weise zu beseitigen. Die Erfindung beruht darauf, dass der Eintritt von angefaultem Abwasser in den Tropfkörper vermieden wird. So wird erfindungsgemäss der technisch reine Sauerstoff in einem dem Tropfkörper vorgeschalteten Vorreinigungsbehälter in das Abwasser eintragen. Die Verweilzeit des Abwassers im Vorreinigungsbehälter wird so eingestellt, das die toxischen Abwasserinhaltsstoffe noch vor Eintritt des Abwassers in den nachfolgenden Tropfkörper weitgehend oxidiert werden.
Die Parameter Druck und Temperatur beim Sauerstoffeintrag, die Sauerstoffkonzentration im Abwasser, die Fliessgeschwindigkeit des Abwassers in der Zuleitung zum Tropfkörper und die Entfernung des Reinigungsbehälters vom Tropfkörper sind
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zweckmässigerweise so aufeinander abgestimmt, dass die erfindungsgemässen Ziele erreicht werden.
Falls dem Tropfkörper eine Vorklärung vorgeschaltet ist, so wird der Vorreinigungsbehälter zwischen die Vorklärung und dem Tropfkörper eingefügt. Auf diese Weise wird die oxidative Kapazität des sauerstoffangereicherten Abwassers durch schwer abbaubare, insbesondere mineralische Feststoffe, die mit einer vorhergehenden Sedimentation betriebswirtschaftlich günstig aus dem Abwasser entfernt werden können, nicht unnötig in Anspruch genommen.
Der Vorreinigungsbehälter soll dem Tropfkörper so eng benachbart sein, dass zuverlässig verhindert wird, dass das Wasser auf dem Weg vom Vorreinigungsbehälter zum Tropfkörper wieder in den anaeroben Zustand übergeht.
In einer Ausgestaltung der Erfindung wird im Vorreinigungsbehälter eine Verweilzeit des Abwassers von ca. 10 bis 60 Minuten eingestellt. Dieses Zeitintervall ist in den meisten Fällen ausreichend, um die zur weitgehenden Oxidation toxischer Abwasserinhaltsstoffe zu führen.
In einer Weiterbildung der Erfindung wird bevorzugterweise der technisch reine Sauerstoff bei einem Überdruck von ca. 1 bis 10 bar in das Abwasser eingetragen. Durch diese Drücke erreicht man genügend kleine Sauerstoffbläschen, somit eine ausreichend grosse Oberfläche, um eine rasche Oxidation zu bewirken.
In einer Weiterbildung der Erfindung wird der technisch reine Sauerstoff vorteilhafterweise bei einer Temperatur von ca. 5 bis ca. 40 C in das Abwasser eingetragen. In diesem Temperaturbereich liegen die besten Bedingungen für die Oxidationsreaktion und das Lösungsvermögen des Wassers für Sauerstoff vor.
In einer bevorzugten Ausgestaltung ist vorgesehen, dass der technisch reine Sauerstoff über mindestens einen perforierten Begasungsschlauch in das Abwasser eingetragen wird. Dadurch wird auf ökonomische Weise eine gleichmässige Verteilung des Sauerstoffes und damit eine beschleunigte Oxidation der toxischen Abwasserinhaltsstoffe erreicht.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist vorgesehen, dass der technisch reine Sauerstoff in einem mit Aufwuchsflächen für Biomasse versehenen Vorreinigungsbehälter in das Abwasser eingetragen wird. Damit wird bereits im Vorreinigungsbehälter ein biologischer Teilabbau erreicht.
In einer weiter bevorzugten Ausgestaltung ist vorgesehen, dass im Vorreinigungsbehälter eine Sauerstoffkonzentration im Abwasser von ca. 8 bis ca. 15 g/cm3 aufrecht erhalten wird. Bei einer solchen Sauerstoffkonzentration kommt es beschleunigt und zuverlässig zur angestrebten Oxidation der toxischen Abwasserinhaltsstoffe und es kann insbesondere auch ein biologischer Teilabbau der Wasserinhaltsstoffe in die Wege geleitet werden.
In letzterem Fall besteht die Möglichkeit, Schaumstoffwürfel in das im Vorreinigungsbehälter befindliche Abwasser in einer Menge einzugeben, dass sie frei beweglich im Abwasser schweben. Eine andere Möglichkeit besteht darin, feste Aufwuchskörper, z.B. Kunststoffplatten oder Kunststoffpackungen im Vorreinigungsbehälter vorzusehen.
Das erfindungsgemässe Verfahren eignet sich zur Leistungssteigerung von allen üblichen Tropfkörpern sowie zur Beseitigung von Geruchsproblemen, insbesondere bei offenen Tropfkörperanlagen. Ganz besonders ist das Verfahren zur Sanierung von überlasteten Tropfkörperanlagen geeignet.
Im folgenden soll die Erfindung an Hand eines in den Figuren schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert werden. Es zeigen : 1 einen Schnitt durch eine Anlage zur Durchführung des Verfahrens mit einem Tropfkörper und einem vorgeschalteten Vorreinigungsbehälter zur Sauerstoffanreicherung und Fig. 2 eine Draufsicht auf die in Fig. 1 gezeigte Anlage.
In den Fig. 1 und 2 sind dieselben Anlagenteile mit denselben Bezugsziffern bezeichnet.
Kommunales oder in Gewerbebetrieben anfallendes Abwasser wird in einer Sedimenta- tionsstufe 1 vorgeklärt, um das Abwasser von absetzbaren Stoffen, die häufig oxidativ schwer abzubauen sind, zu befreien.
Anschliessend wird das vorgeklärte Abwasser mittels einer Pumpe 2 und über Leitungen 3 und 10 in den Vorreinigungsbehälter 4 gefördert. Die Verweilzeit des Abwassers im Vorreinigungsbehälter 4 wird auf 15 Minuten eingestellt. Auf dem Boden des Vorreinigungsbehälters 4 sind perforierte Begasungsschläuche 5 verlegt, die mit einer ausserhalb des Vorreinigungsbehälters 4 aufgestellten Sauerstoffversorgungsanlage 6 in Verbindung stehen.
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Die Sauerstoffversorgungsanlage 6 besteht im wesentlichen aus einem Flüssigsauerstofftank 7 und einer Verdampfungseinrichtung 8. Der durch die Verdampfungseinrichtung 8 aus dem vom Flüssigsauerstofftank 7 abgezogenen Flüssigsauerstoff hergestellte gasförmige technisch reine Sauerstoff wird über eine Leitung 9 den perforierten Begasungsschläuchen 5 zugeführt. Das Sauerstoffgas tritt aus den Poren des Begasungsschlauches feinblasig aus und reichert das im Vorreinigungsbehälter 4 befindliche Abwasser mit Sauerstoff an. Die Sauerstoffbegasung wird so eingestellt, dass das dem Vorreinigungsbehälter 4 über eine Leitung 11 verlassende Abwasser eine Konzentration an gelöstem Sauerstoff von ca. 12 g/m3 aufweist.
Das so mit Sauerstoff angereicherte Abwasser wird über eine Leitung 12 dem Tropfkörper 13 zugeführt und mittels eines rotierenden Sprührechens 14 über dem Tropfkörperfüllmaterial 15 versprüht. Das gereinigte Abwasser wird schliesslich über eine Leitung 16 aus dem Tropfkörper 13 abgeführt und einer Nachklärung in einer Sedimentationsstufe 17 unterzogen.
PATENTANSPRÜCHE:
1. Verfahren zur Abwasserbehandlung, bei dem das Abwasser in einem Tropfkörper biologisch gereinigt und vor Eintritt in den Tropfkörper mit technisch reinem Sauerstoff angereichert wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Abwasser in einem dem Tropfkörper (13) vorgeschalteten Vorreinigungsbehälter mit dem Sauerstoff gesättigt wird und im
Vorreinigungsbehälter (4) eine Verweilzeit des Abwassers eingestellt wird, die ausreicht, um toxische Abwasserinhaltsstoffe noch vor Eintritt des Abwassers in den nachfolgenden
Tropfkörper weitgehend zu oxidieren.