AT781U1

AT781U1 - Einrichtung zur reinigung von kommunalem und ähnlichem betrieblichem abwasser

Info

Publication number: AT781U1
Application number: AT0038195U
Authority: AT
Original assignee: Ingerle Kurt Dipl Ing Dr Techn
Priority date: 1995-07-13
Filing date: 1995-07-13
Publication date: 1996-05-28

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Reinigung von kommunalem und ähnlichem betrieblichem Abwasser nach einem Belebungsverfahren, wobei die Sedimentation des Belebtschlammes und dessen intermittierend betriebene Belüftung im selben Klärbecken erfolgen (Einbeckentechnik).

Während eines Zyklus laufen im Klärbecken die verschiedenen biochemischen und physikalischen Vorgänge ab. In der Rührphase-falls diese vorhanden ist-wird denitrifiziert und biologisch Phosphor entfernt. In der Belüftungsphase wird organische Substanz abgebaut und zusätzlich nitrifiziert.

In der Vorabsetzphase läuft ein Doppelprozess ab : Einerseits setzt sich der Schlamm ab und andererseits wird bei diesem Prozess gleichzeitig denitrifiziert. Der sich absetzende Schlamm bildet einen Filterkörper, der auch kleine Belebtschlammflocken aus dem Klarwasser herausfiltert und somit einen guten Kläranlagenablauf garantiert. Schliesslich dient die Abzugsphase dem Abzug von Klarwasser aus dem Klärbecken. Auch während dieser Phase sinkt der Schlamm weiter zu Boden und ist in der Lage zu denitrifizieren. Wird eine weitgehende Phosphorelimination gewünscht, so muss ein entsprechendes Fällungsmittel in das Klärbecken eingebracht werden. Das Fällungsmittel dient dann nicht nur der Phosphorelimination, sondern hat auch sehr positive Auswirkungen auf die Absetzeigenschaften des Schlammes.

Die bekannten Verfahren nach der Einbeckentechnik arbeiten mit stossweiser Abwasserbeschickung. Man spricht nach der Abkürzung der englischen Bezeichnung (Sequenzing-BatchReactors) von SBR-Technologie.

Das CASS-Verfahren ist ein SBR-Verfahren mit teilweiser Speicherung des Abwassers im Becken und mit Schlammzirkulation (ca. 20 % von Qzu). Es arbeitet mit einer simultanen Nitrifikation und Denitrifikation (kein getrenntes aerobes und anoxes Milieu wie beim vorgeschlagenen Verfahren). Anstatt eines voll durchmischten Beckens (wie beim vorgeschlagenen Verfahren) werden im biologischen Reaktor drei

getrennte Zonen (Zone 1 = Selektor, Zone 2 = anaerober Teil, Zone 3 = simultane Nitrifikation und Denitrifikation) gebildet. Der Zulauf zum Becken ist während des Klarwasserabzuges unterbrochen. Der Klarwasserabzug erfolgt mit einer motorbetriebenen, absenkbaren Entnahmerinne. Zwei Einzelbecken (Doppelanlage) sind üblich.

Das Biogest-Verfahren ist ein SBR-Verfahren mit teilweiser Abwasserspeicherung im Becken, wobei ein Tageszyklus (24 h) angestrebt wird. Es ist kein konstanter Zufluss vorgesehen.

In den Nachtstunden wird der Zufluss zum Becken unterbunden.

Um den nächtlichen Zufluss zur Kläranlage, besonders beim Mischsystem, zu verkraften, wird ein Rückhaltebecken vorgeschaltet oder zwei Einzelanlagen (Doppelanlage) aufgestellt.

Das Biovac-Verfahren ist ein SBR-Verfahren mit einem vorgeschalteten Ausgleichstank. Während der Pause, der Absetzphase und der Entleerung ist kein Zufluss zum biologischen Becken gegeben. Die zum Füllen benötigte Abwassermenge wird vom Ausgleichstank geholt bzw. wird bei leerem Ausgleichstank eine Pause-Phase eingeschaltet. Der Klarwasserabzug erfolgt durch automatische Ventile ohne besondere Einrichtungen.

Liegt dem erfindungsgemässen Verfahren eine Trennkanalisation zugrunde (kein Niederschlagswasser in der Kläranlage), kommt nur ein einziger Betriebsfall - der Standardbetrieb - zur Anwendung. Liegt eine Mischkanalisation vor (Mitbehandlung von Niederschlagswasser in der Kläranlage), wird mit zwei unterschiedlichen Betriebsfällen gearbeitetStandardbetrieb bei Trockenwetter und Regenwetterbetrieb bei Regenwetter.

Der Standardbetrieb allein ist besonders bei kleinen kommunalen Kläranlagen sowie bei Betriebskläranlagen als Regelfall anzusehen. Er zeichnet sich durch eine besonders einfache Steuerung aus und wird deshalb der Erläuterung des

Verfahrens zugrundegelegt. Auf den Regenwetterbetrieb wird dann später eingegangen.

Das wesentliche der Erfindung besteht nun darin, dass das Klärbecken beim Standardbetrieb kontinuierlich mit einer konstanten Abwassermenge QTW (maximal stündlicher Zufluss) beschickt wird, zur Aufrechterhaltung des konstanten Zuflusses Kläranlagenablauf rückgeführt wird (Klarwasserrezirkulation) und zur Durchführung des Verfahrens neben dem Grundvolumen des Speicherbeckens Vo Speichermöglichkeiten im Klärbecken und im Pumpensumpf geschaffen werden.

Die Klarwasserrezirkulation hat neben der Aufrechterhaltung der konstanten hydraulischen Beschickung des Klärbeckens die Aufgabe, durch Rückführen von Schadstoffen in das Klärbecken die Ablaufqualität der Kläranlage zu verbessern. Zusätzlich kommt es durch das grosse Volumen des Pumpensumpfes zu einem Konzentrations- und Mengenausgleich des Kläranlagenzulaufes. Schliesslich ist durch die konstante hydraulische Beschickung des Klärbeckens ein sehr einfacher Betrieb der Kläranlage möglich.

Weitere Einzelheiten der Erfindung werden anschliessend anhand der Zeichnungen erläutert.

In dieser ist : Fig. 1 ein schematischer Längsschnitt durch die erfindungsgemässe Einrichtung, Fig. 2 ein Ablaufdiagramm betreffend die Vorgänge im Klärbecken, und Fig. 3 ein Detail aus Fig. 1.

Zur Durchführung des Verfahrens benötigt man zwei Becken : Das Klärbecken 15 mit dem Grundvolumen Vo und der Klärbeckenspeicherung 1 sowie ein Ausgleichsbecken 16 mit Pumpeinrichtung 17 mit Pumpensumpf 2 und Zusatzspeicherung 3.

Das Grundvolumen Vo ist das minimale Volumen des Klärbeckens, das für die biochemischen Prozesse und Sedimenta-

tionsvorgänge benötigt wird. Es wird von der Höhenlage des Kläranlagenablaufes 14 festgelegt. Die Klärbeckenspeicherung 1 wird durch das Volumen zwischen dem minimalen und maximalen Wasserspiegel im Klärbecken definiert. Das Volumen des Pumpensumpfes 2 ergibt sich durch den minimalen Wasserspiegel im Pumpensumpf, der zum Schutze der Pumpen eingehalten werden muss, und den Betriebswasserspiegel, der durch die Höhe des Kläranlagenablaufes 14 vorgegeben ist, und mit dem minimalen Wasserspiegel im Klärbecken übereinstimmt. Die Zusatzspeicherung 3 im Ausgleichsbecken 16 wird durch den Betriebswasserspiegel und durch den höchsten Wasserspiegel, der durch einen festen Uberfall 13 fixiert ist, bestimmt.

Ist der Zulauf Qzu kleiner als QTW, wird die Differenz durch Kläranlagenablauf ersetzt. Um die einzelnen Phasen ablaufen lassen und auch bei geringem Zufluss Qzu die konstante Beschickung aufrecht erhalten zu können, muss eine Speichermöglichkeit im Klärbecken 1 und im Pumpensumpf 2 gegeben sein. Der Ablauf 7 und der Pumpensumpf 2 sind mit einer Rohrleitung 8 verbunden, sodass Wasser aus dem Ablauf in den Pumpensumpf fliessen kann. Eine Rückschlagklappe 9 in dieser Rohrleitung verhindert, dass umgekehrt Rohabwasser direkt in den Ablauf gelangt. Das Volumen der Klärbeckenspeicherung muss so gross gewählt werden, dass während der abzugsfreien Zeit das zufliessende Abwasser im Klärbecken gespeichert werden kann. Das nutzbare Volumen des Pumpensumpfes muss mindestens so gross wie die Klärbeckenspeicherung 1 sein.

Die Ablaufkonstruktion wird so gestaltet, dass das abfliessende Klarwasser zuvor den Pumpensumpf auffüllt und erst dann in den Vorfluter gelangt. Auf diese Weise kann die konstante Beschickung des Beckens aufrecht erhalten werden, auch wenn kein Zufluss zur Kläranlage erfolgt.

Um kurzzeitige Abwasserspitzen, die grösser als QTW sind, aufnehmen zu können, wird im Pumpensumpf ein zusätzliches Speichervolumen (Zusatzspeicher 3) vorgesehen.

Ein Zyklus setzt sich normalerweise aus den Phasen"Rühren (R), Belüften (B), Vorabsetzen (V) und Abziehen (A)"zusam- men, wie in Fig. 2 dargestellt (für kommunales Abwasser kann meistens auf die Rührphase verzichtet werden).

Ein wesentliches Merkmal des Verfahrens besteht auch darin, dass die Vorabsetzphase V in eine Phase Vl mit Spiegelanstieg im Becken und eine Phase V2 mit konstant bleibenden Spiegel und Überlauf von Klarwasser über einen festen überfall 6 geteilt wird. Die Zweiteilung der Vorabsetzphase hat folgende Vorteile : Erstens kann das Volumen der Klärbeckenspeicherung und somit auch das Volumen des Pumpensumpfes kleiner gestaltet werden und zweitens verkürzt sich bei gleicher Abzugsmenge die Abzugszeit. Der Abfluss über den festen Überfall entspricht dem Zulauf QTW. Während der Phase Vl (ca. 30') setzt sich der Schlammspiegel schon so weit ab, dass feststofffreies Klarwasser in der anschliessenden Phase V2 über den mit einem Schwimmschlammabscheider ausgestatteten festen Überfall abfliessen kann.

Die Phase V2 (ca. 30') wird zeitlich so gestaltet, dass der Schlammspiegel soweit absinkt, dass ein feststofffreier Abzug ermöglicht wird. In Fig. 2 sind die Wasserspiegel- (W. Sp. ) und Schlammspiegellagen (S. Sp. ) (Zyklus ohne Rührphase) dargestellt.

Das vorgeschlagene Verfahren, das mit einem einzigen voll durchmischten biologischen Becken das Auslangen findet und als geschlossenes System betreibbar ist, wird mit einer sehr hohen Trockensubstanz (6 bis 8 g/l) betrieben.

Die Zuführung der konstanten Abwassermenge QTW erfolgt stirnseitig am Boden des Beckens z. B. mit einem über die gesamte Breite des Beckens reichenden gelochten Rohr 4. Man erzielt dadurch eine gute Mischung des Rohabwassers mit dem Belebtschlamm und vermeidet ein Durchschlagen des Rohabwassers beim Abziehen des Klarwassers. Anstatt eines gelochten Rohres kann bei kleinen Kläranlagen das Abwasser auch an

einer oder mehreren Stellen direkt in das Becken eingeleitet werden.

Eine Möglichkeit des Abzuges des Klarwassers ist in Fig. 3 dargestellt. Ein über nahezu die gesamte Breite des Beckens verlaufender Schlitz 10 mit wenigen Zentimetern Breite wird während der abzugsfreien Phase mit einer Klappe 11 abgedeckt, sodass kein Schlamm in den Abzug 7 gelangen kann.

Nach öffnen eines elektrisch angetriebenen, programmierbaren Schiebers 5 öffnet sich automatisch die Klappe. Ein der Schieberöffnung und dem Druckpotential entsprechender Abfluss von Klarwasser aus dem Becken setzt ein. Der Schieber wird so programmiert, dass nach einer vorgegebenen Zeit der minimale Wasserspiegel im Becken erreicht und der Klarwasserabzug beendet wird. Nach Schliessen des elektrischen Schiebers schliesst sich die Klappe wieder automatisch. Um ein Anpressen der Klappe über den Schlitz zu erzielen, kann vor dem Schieber eine geringe Wassermenge (12) mit einem Druck von ca 0, 2 bar eingebracht werden. Dieses Abzugssystem, das in erster Linie für grössere Kläranlagen in Betracht kommt, hat den Vorteil, dass sich kein Schlamm an der glatten Beckenwand absetzen und beim Abzug abgetrieben werden kann.

Eine andere Möglichkeit des Klarwasserabzuges besteht im Einsatz eines schwimmenden Uberfalls. Um einen feststofffreien Ablauf zu erhalten und den Vorfluter zu schützen, wird vor Beginn des Abziehers der zwischen Uberfall und Schieber befindliche und mit Schlammflocken kontaminierte Inhalt in den Pumpensumpf geleitet.

Das Rühren und Belüften des Beckeninhaltes kann mit den verschiedenen am Markt vorhandenen Geräten erfolgen, die einen intermittierenden Betrieb zulassen.

Das aerobe Schlammalter und die aerobe Schlammbelastung sind bei einem vorgegebenen Anschlusswert (ausgedrückt in EGW) von der im Klärbecken vorhandenen Schlammasse und der

Belüftungszeit abhängig. Der aerobe Schlammalter ist für die Nitrifikation ausschlaggebend. Beim Verfahren gemäss der Erfindung ist der Faktor \ = B : Z für die Länge der Belüftungsphase von Bedeutung. Wird eine Abwasserreinigung mit Nitrifikation und Denitrifikation gefordert, so benötigt man ein aerobes Schlammalter von ca. 12 Tagen und ein spezifisches Beckenvolumen von ca. 200 l/EGW.

Eine Schlammstabilisierung erhöht diese Werte auf 25 Tage bzw. auf ca. 350 l/EGW. Beim vorgeschlagenen Verfahren wurden die biologischen Prozesse und die Sedimentationsvorgänge optimiert.

Der Notüberfall 13 im Pumpensumpf dient der Entlastung von Rohabwasser bei Ausfall beider Pumpen. Das Rohabwasser wird in den unteren Bereich des Klärbeckens eingeleitet, wo es sich mit dem Schlamm mischt. Auf diese Weise wird ein Durchschlagen des Rohabwassers in den Kläranlagenablauf zeitlich verzögert und auf jeden Fall eine weitgehende Entfernung von Feststoffen gewährleistet.

Liegt eine Mischkanalisation vor, so wird mit zwei Betriebsfällen gearbeitet. Im Regenwetterfall (Qzu QTW) wird automatisch vom Standard- auf den Regenwetterbetrieb umgeschaltet. Der Zusatzspeicher 3 im Ausgleichsbecken 16 dient dann während der Umstellphase vom Betrieb mit einer Pumpe auf den Betrieb mit zwei Pumpen als temporärer Speicher (max. 30') von zufliessendem und von der TrockenwetterPumpe nicht förderbarem Mischwasser. Die Speicherung ist notwendig, um den Standardbetrieb so lange weiterführen zu können, bis für die Umstellung auf Zweipumpenbetrieb günstige Voraussetzungen gegeben sind. Dabei ist zu achten, dass kein Schlammabtrieb dadurch einsetzen kann. Sinnvollerweise erfolgt die Umstellung zu Zeiten der Phasenveränderung des Standardbetriebes.

Im Falle eines Standardbetriebes wie in Fig. 3 (Z = 180') hat dann der Regenwetterbe-
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Der Abzug von Überschussschlamm erfolgt am besten am Ende der Abzugsphase am Boden des Beckens. Der Schlamm ist dann bereits gut eingedickt.

Claims

Ansprüche : 1. Einrichtung zur Reinigung von kommunalem und ähnlichem be- trieblichem Abwasser nach einem Belebungsverfahren, wobei die Sedimentation des Belebtschlammes und dessen intermittierend betriebene Belüftung im selben Klärbecken erfolgen (Einbeckentechnik), dadurch gekennzeichnet, dass das Klärbecken (15) durch eine in einem Ausgleichsbecken (16) angeordnete Pumpeinrichtung (17) kontinuierlich mit einer konstanten Ab- wassermenge beschickt wird, dass zur Aufrechterhaltung des kon- stanten Zuflusses Flüssigkeit aus dem Klärbecken (15) zur Pumpeinrichtung (17) rückgeführt wird, dass das Klärbecken (15) EMI9.1 EMI9.2 EMI9.3 Aufnahme eines die Leistung der Pumpeinrichtung (17) überstei- genden Zuflusses (Qzu) ein zusätzliches Speichervolumen (3) im Ausgleichsbecken (16) vorgesehen ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zur Begrenzung des variablen Speichervolumens (1) des Klärbeckens (15) ein fester, mit einer Schwimmschlammrückhal- tung versehener Überfall (6) vorgesehen ist.

4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass vom Überfall (6) eine Leitung sowohl zur Pumpeinrichtung (17) wie zum Ablauf (14) für das Klarwasser führt.

5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn- zeichnet, dass die Pumpeinrichtung (17) in den Bodenbereich des Klärbeckens (15), beispielsweise durch ein gelochtes Rohr (4), fördert.

6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn- zeichnet, dass das Klärbecken (15) einen Abzug (7) aufweist, <Desc/Clms Page number 10> der über einen Absperrschieber (5) einerseits zu dem höher liegenden Ablauf (14) für das Klarwasser, andererseits zum Ausgleichsbecken (16) führt.

7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Abzug (7) sich als ein im wesentlichen über die Breite des Klärbeckens (15) erstreckender Schlitz (10) ausgebildet ist, der durch eine Klappe (11) verschlossen ist, wenn durch eine Leitung (12) an die Rückseite der Klappe (11) ein Wasservorrat erzeugt wird.

8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekenn- zeichnet, dass das Ausgleichsbecken (16) mit einem Überlauf (13) versehen ist, vor welchem eine Leitung (18) in den unte- ren Teil des Klärbeckens (15) führt.

9. Verfahren zum Betrieb der Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass mit einer zweigeteilten Vorabsetzphase gearbeitet wird, wobei zunächst der Flüssig- keitsspiegel im Klärbecken ansteigt und dann konstant gehalten wird.

10. Verfahren zum Betrieb der Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass bei Vorhandensein einer Mischkanalisation zusätzlich zum Standardbetrieb ein Regenwet- terbetrieb vorgesehen ist, bei dem mit annähernd doppelter Pumpleistung gearbeitet wird.

11. Verfahren zum Betrieb der Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass mit einer hohen Trocken- substanz von 6 bis 8 g/l gearbeitet wird.

12. Verfahren zum Betrieb der Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass bei Einsatz eines schwim- menden Überfalles vor Beginn des Abzuges der zwischen dem uberfall und dem Schieber befindliche, mit Schlammflocken kontaminierte Inhalt in den Pumpensumpf abgelassen wird. <Desc/Clms Page number 11> 13. Verfahren zum Betrieb der Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Klärbecken paral- lel so betrieben werden, dass der Ablauf vergleichmässigt wird.

14. Verfahren zum Betrieb der Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass zur Phosphorfällung Fäl- lungsmittel in das Klärbecken eingebracht wird.

15. Verfahren zum Betrieb der Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Kläranlage ohne Rühr- phase betrieben wird.