Verfahren zur biologischen Reinigung von Abwasser in einer Kläranlage mit gesonderter aerober Behandlung des überschuss-Schlammes und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur biologi schen Reinigung von Abwasser in einer Kläranlage mit gesonderter' aerober Behandlung des überschuss- Schlammes.
Es sind Abwasserreinigungsanlagen bekannt, bei denen die absetzbaren Stoffe organisch belasteter Ab wässer zunächst in einer mechanischen Stufe zur Sedi- mentation gebracht und dann die kolloidalen sowie die im Abwasser gelösten Stoffe in einer künstlichen biolo gischen Stufe nach dem Belebtschlammverfahren abge baut werden. In der mechanischen Reinigungsstufe fällt Primärschlamm an, während in der biologischen Stufe Überschussschlamm entsteht.
Beide Schlammarten werden gemeinsam einer Schlammbehandlungsanlage zugeführt, in der der Schlamm mit oder ohne vorherge hende Eindickung ausgefault und anschliessend natür lich oder künstlich entwässert wird.
Für kleinere Gemeinden bis etwa 2500 an das Abwassernetz angeschlossenen Einwohnern hat man auch schon Abwasserreinigungsanlagen vorgesehen, die zur Durchführung der biologischen Reinigung einen Oxydationsgraben oder ähnliche Bauwerke und zur nachfolgenden Schlammtrennung ein Nachklärbecken aufweisen. Es werden hier in einem Becken zwei ver schiedene biologische Vorgänge gekoppelt. Einmal soll das frische Abwasser biologisch gereinigt werden, wozu biologisch aktiver Bel_ebtschlamm erzeugt und erhalten werden muss.
Zum anderen sollen die organischen Bestandteile des gebildeten Belebtschlammes soweit abgebaut werden, dass der überschuss des Belebt schlammes ohne nachfolgende saure Gärung und der damit verbundenen Belästigung abgezogen werden kann.
Man hat in diesem Zusammenhang auch schon Anlagen, sogenannte Totalkläranlagen, vorgesehen, bei denen das Belüftungs- und Nachklärbecken zu einer Einheit vereinigt sind. Die Belüftungszeit beträgt jedoch bei diesem sowie bei dem vorgenannten Verfah ren bis zu 3 Tagen, wobei die gesamte Abwassermenge belüftet wird. Diese lange Belüftungszeit ist erforder- lich, um, wie erwähnt, einerseits das Abwasser zu rei nigen und andererseits den anfallenden Schlamm soweit abzubauen, dass bei seiner Abgabe auf Trok- kenbeete oder in Fässer od. dgl. keine Belästigungen, insbesondere Geruchsbelästigungen entstehen.
Die genannten Verfahren sind mit einer Reihe schwerwiegender Nachteile behaftet. Für die in dem erstgenannten Verfahren durchzuführende anaerobe Behandlung des Schlammes sind sehr kostspielige Bau werke zu errichten. Sowohl die Erstellung der soge nannten Emscherbrunnen als auch die Errichtung ge trennter Faulräume verursacht wegen der durch das Verfahren bedingten grossen Abmessungen dieser An lagen ausserordentlich hohe Anlagekosten, wobei für die getrennten Faulräume ausserdem erhebliche Be triebskosten aufzuwenden sind.
Das zweitgenannte Verfahren, bei dem die biologi sche Reinigung in einem Oxydationsgraben od. dgl. durchgeführt wird, oder das in den sogenannten Total kläranlagen zur Durchführung kommt, hat den wesent lichen Nachteil, dass es in seiner Leistungsfähigkeit sehr stark begrenzt ist und daher, wie erwähnt, nur für die Abwasserreinigung kleinerer Gemeinden bis etwa 2500 Einwohnern zur Anwendung kommen kann. Ausserdem erfordert dieses Verfahren infolge der bei ihm erforderlichen langen Belüftungszeiten die Errich tung sehr grosser und damit teuerer Bauwerke.
Bei spielsweise erfordert ein Oxydationsgraben der übli chen Bauart für je<B>1000</B> Einwohner einen Belüftungs raum von etwa 450 cbm Fassungsvermögen. Ein weite rer Nachteil besteht darin, dass durch die Mischung des vorhandenen Belebtschlammes mit dem zugeführ ten Frischschlamm auch nicht abgebauter Schlamm aus dem Kreislauf als. überschussschlamm abgezogen wird. Dadurch tritt nachträglich eine saure Gärung des abgezogenen Schlammes ein, die u. a. zu Geruchbelä- stigungen führt.
Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, diese vorgenannten Nachteile der bekannten Verfahren und Anlagen zu beseitigen. Das erfindungsgemässe Verfahren ist dadurch ge kennzeichnet, dass die bis zum zweifachen Trocken wetteranfall anfallende Abwassermenge nach Grobre chen, Sandfang und Rechengutzerkleinerung unmittel bar der biologischen Reinigungsstufe zugeleitet und die bei Regen darüber hinaus der Kläranlage zuzuführende Abwassermenge in ein Regenklärbecken abgeführt wird, um sie später nach Abklingen des Zuflusses unter den zweifachen Trockenwetteranfall ebenfalls in -die biologische Reinigungsstufe zu fördern,
wobei der durch den biologischen Reinigungsprozess anfallende Überschuss-Schlamm, nachdem er in einem gesonder ten Belüftungsbecken einer aeroben Behandlung unter worfen wurde, zum Aufbau von organischen Bestand teilen einem Eindickbehälter zugeführt wird, von wo er in eingedicktem Zustand zur Entwässerung oder Nass Schlammabgabe gelangt.
Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens, die dadurch gekenn zeichnet ist, dass neben der zur biologischen Abwasser reinigung erforderlichen Belüftungsanlage noch eine weitere Belüftungsanlage zur Behandlung des vom ge klärten Abwasser abgetrennten, biologisch aktiven Be- lebtschlammes vorgesehen ist.
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel des er- findungsgemässen Verfahrens anhand der in der Zeich nung dargestellten Schemazeichnung näher erläutert.
Im Zulauf der mit organischen Stoffen belasteten Abwässer ist zunächst, wie an sich bekannt, ein Grob- rechen 1 angeordnet, mit dem die von dem Abwasser mitgeführten groben Teile ausgeschieden werden. Das Abwasser fliesst dann, wie ebenfalls bekannt, über einen Sandfang 2, in dem die spezifisch schweren mineralischen Stoffe, insbesondere Sand, zur Sedimen- tation gebracht werden.
Von hier gelangt das Abwasser zu einer Zerkleinerungsvorrichtung 4, die zweckmässig aus einem Feinrechen mit einem Rechengutzerkleinerer besteht, und in der die groben organischen Stoffe für die nachfolgende biologische Behandlung möglichst weitgehend aufgeschlossen werden.
Von der Zerkleinerungsvorrichtung 4 gelangen die Abwässer in ein Belüftungsbecken 5, in dem die biolo gische Reinigung des Abwassers unter Einwirkung des sich in dem Belüftungsbecken bildenden biologisch aktiven Belebtschlammes stattfindet. Das Belüftungs- becken 5 ist von bekannter Bauart. Die Anlage wird dabei so betrieben, dass die mittlere Verweilzeit des Abwassers in dem Belüftungsbecken 5 etwa 3 Stunden beträgt.
Bei diesem Vorgang bildet sich in dem Belüf tungsbecken ein biologisch aktiver Belebtschlamm mit einem durch den ständigen Zufluss an frischem Abwas ser bedingten Überangebot an Nährstoffen, unter des sen Einwirkung das frische Abwasser biologisch ge klärt wird. Das über die Leitung 10 abfliessende Was ser-Schlammgemisch gelangt in das Nachklärbecken 6, in dem der sich absetzende Belebtschlamm am Boden sammelt, während das gereinigte Wasser über die Lei tung 11 zu einem Vorfluter od. dgl. abgeleitet wird.
Der in dem Nachklärbecken 6 anfallende Schlamm wird über eine Leitung 12 abgezogen und zum über wiegenden Teil als Rücklaufschlamm RS in das Belüf tungsbecken 5 zurückgeführt, wo er somit als biolo gisch aktiver Belebtscblamm für die Abwasserreinigung wieder zur Verfügung steht.
Ein kleinerer Teilstrom gelangt als überschussschlamm üS über eine Leitung 13 in ein zweites Belüftungsbecken 7 für die aerobe Schlammbehandlung. In dem Belüftungsbecken 7, das von grundsätzlich gleicher Ausbildung wie das Belüftungsbecken 5 sein kann, werden, nunmehr bei einem Unterangebot an Nährstoffen, da keine frischen Abwässer zugeführt werden, die organischen Bestandteile des gebildeten Belebtschlammes unter gleichzeitiger Erhöhung der anorganischen Bestandteile des Schlammes so weit abgebaut,
dass der Überschussschlamm des insgesamt in dem Belüftungsbecken 5 gebildeten Belebtschlam- mes ohne nachfolgende saure Gärung und den damit verbundenen Belästigungen abgezogen werden kann. Die Verweilzeit des Überschussschlammes in dem Be lüftungsbecken 7 beträgt etwa 3 Tage.
Da jedoch der Anteil des anfallenden Überschussschlammes nur etwa 3 % des gesamten täglichen Abwasseranfalles ist, kann das Belüftungsbecken 7 trotz der verhältnismässig lan gen Verweilzeit des überschussschlammes auch bei hohem Abwasseranfall mit -verhältnismässig kleinen Abmessungen gebaut werden.
Die Zuführung des Überschussschlammes zu dem Belüftungsbecken 7 erfolgt zweckmässig diskontinuier lich in Abständen von 24 Stunden, nachdem zuvor die entsprechende Menge des bereits behandelten Schlam mes über eine Leitung 14 aus dem Becken 7 in ein nachgeschaltetes Eindickbecken 8 abgezogen worden ist.
Der in dem Eindickbecken 8 anfallende Schlamm wird über eine Leitung 16 einem Schlammtrockenbeet 9 zugeführt. Er kann aber auch in Fässer und andere Behälter abgegeben werden.
Das im Eindickbecken 8 anfallende Wasser gelangt dagegen über eine Leitung 17 in die zu dem Belliftungsbecken 5 führende Zulauf- leiiung für die frischen Abwässer, und zwar an einer Stelle, die hinter dem Sandfang 2 liegt. , Die obenbeschriebene biologische Stufe ist hin sichtlich ihrer Leistungsfähigkeit so ausgelegt, dass sie bis zum doppelten Trockenwetteranfall, - TWA=An- fall an Abwasser ohne Regenwasser -, belastet werden kann.
Der darüber hinausgehende Anfall wird in einem Regenklärbecken 3 zurückgehalten und nach Beendi gung des Regens der biologischen Stufe, d. b. dem Be lüftungsbecken 5 über eine Leitung 18 zugeführt. Ist bei sehr starken und anhaltenden Regengüssen das Becken 3 gefüllt, so kann das Wasser nach einer mechanischen Reinigung über eine überreichleitung 19 abfliessen.
Zu bemerken ist noch, dass das Eindickbecken 8 maximal für einen Tagesanfall an überschussschlamm, der nur rund 3 % des Tagesabwasseranfalls beträgt, auszulegen ist.
Process for the biological purification of wastewater in a sewage treatment plant with separate aerobic treatment of the excess sludge and device for carrying out the method The invention relates to a method for the biological purification of wastewater in a sewage treatment plant with separate aerobic treatment of the surplus sludge.
There are known wastewater treatment plants in which the settling substances of organically polluted wastewater are initially sedimented in a mechanical stage and then the colloidal and substances dissolved in the wastewater are degraded in an artificial biological stage using the activated sludge process. The mechanical cleaning stage produces primary sludge, while the biological stage produces excess sludge.
Both types of sludge are fed together to a sludge treatment plant, in which the sludge is digested with or without prior thickening and then naturally or artificially dewatered.
For smaller communities with up to around 2500 inhabitants connected to the sewage network, sewage treatment plants have already been provided that have an oxidation ditch or similar structures for carrying out the biological cleaning and a secondary clarifier for subsequent sludge separation. Two different biological processes are coupled here in one basin. On the one hand, the fresh wastewater should be biologically cleaned, for which purpose biologically active activated sludge must be generated and maintained.
On the other hand, the organic components of the activated sludge formed should be broken down to such an extent that the excess of the activated sludge can be drawn off without subsequent acidic fermentation and the associated nuisance.
In this context, systems, so-called total sewage treatment plants, have also been provided in which the aeration and secondary clarifier are combined into one unit. However, the aeration time is up to 3 days with this and the aforementioned method, with the entire amount of waste water being aerated. This long aeration time is necessary, as mentioned, on the one hand to clean the wastewater and on the other hand to degrade the resulting sludge to such an extent that when it is discharged onto drying beds or into barrels or the like, no nuisance, in particular odor nuisance, occurs.
The processes mentioned have a number of serious disadvantages. For the anaerobic treatment of the sludge to be carried out in the first-mentioned process, very expensive construction works are to be built. Both the creation of the so-called Emscher fountain and the construction of separate septic tanks caused extremely high investment costs due to the large dimensions of these systems caused by the process, with considerable operating costs also being incurred for the separate septic tanks.
The second-mentioned method, in which the biological purification in an oxidation ditch or the like. Is carried out, or which is carried out in the so-called total sewage treatment plants, has the essential disadvantage that it is very limited in its performance and therefore how mentioned, can only be used for wastewater treatment in smaller communities up to around 2500 inhabitants. In addition, as a result of the long ventilation times required by it, this process requires the establishment of very large and therefore expensive structures.
For example, an oxidation ditch of the usual type requires a ventilation space of around 450 cbm for every <B> 1000 </B> inhabitants. Another disadvantage is that by mixing the existing activated sludge with the supplied fresh sludge, sludge from the cycle that has not been degraded is also used. excess sludge is drawn off. As a result, an acidic fermentation of the withdrawn sludge occurs later, which u. a. leads to odor nuisance.
The invention has the task of eliminating these aforementioned disadvantages of the known methods and systems. The method according to the invention is characterized in that the amount of wastewater accumulating up to twice the amount of dry weather, after coarse quarrying, sand trap and crushing of rubbing debris, is fed directly to the biological purification stage and the amount of wastewater to be added to the sewage treatment plant when it rains is discharged into a rainwater clarification basin for later use Decay of the inflow under the double dry weather attack also to promote the biological purification stage,
The excess sludge resulting from the biological cleaning process, after it has been subjected to aerobic treatment in a separate aeration basin, is fed to a thickening tank to build up organic components, from where it arrives in a thickened state for drainage or wet sludge discharge.
The invention also relates to a device for carrying out the method, which is characterized in that, in addition to the ventilation system required for biological waste water purification, another ventilation system is provided for treating the biologically active sludge separated from the treated waste water.
An exemplary embodiment of the method according to the invention is explained in more detail below with reference to the schematic drawing shown in the drawing.
In the inflow of the wastewater contaminated with organic substances, a coarse rake 1 is initially arranged, as is known per se, with which the coarse parts carried along by the wastewater are separated out. As is also known, the wastewater then flows via a sand trap 2 in which the specifically heavy mineral substances, in particular sand, are brought to sedimentation.
From here the wastewater arrives at a comminution device 4, which expediently consists of a fine rake with a rake grinder, and in which the coarse organic substances are broken down as far as possible for the subsequent biological treatment.
From the comminution device 4, the waste water enters an aeration basin 5 in which the biological purification of the waste water takes place under the action of the biologically active activated sludge formed in the aeration basin. The ventilation basin 5 is of known design. The system is operated in such a way that the mean residence time of the wastewater in the aeration basin 5 is about 3 hours.
During this process, a biologically active activated sludge with an excess supply of nutrients due to the constant inflow of fresh wastewater forms in the aeration basin, under the influence of which the fresh wastewater is biologically clarified. The draining via line 10 what water-sludge mixture reaches the secondary clarifier 6, in which the settling activated sludge collects at the bottom, while the purified water via the line 11 od to a receiving water. Like. Is derived.
The sludge accumulating in the secondary clarifier 6 is withdrawn via a line 12 and for the most part returned as return sludge RS into the ventilation basin 5, where it is available again as a biologically active activated sludge for wastewater treatment.
A smaller partial flow reaches a second aeration basin 7 for aerobic sludge treatment as excess sludge üS via a line 13. In the aeration basin 7, which can be of basically the same design as the aeration basin 5, the organic components of the activated sludge formed are broken down to such an extent with a simultaneous increase in the inorganic components of the sludge, now with a shortage of nutrients because no fresh wastewater is supplied ,
that the excess sludge of the total activated sludge formed in the aeration basin 5 can be drawn off without subsequent acidic fermentation and the nuisance associated therewith. The residence time of the excess sludge in the ventilation basin 7 is about 3 days.
However, since the proportion of the excess sludge that occurs is only about 3% of the total daily waste water accumulation, the aeration basin 7 can be built with relatively small dimensions despite the relatively long residence time of the excess sludge, even with high waste water accumulation.
The supply of the excess sludge to the aeration basin 7 is expediently discontinuous at intervals of 24 hours after the corresponding amount of the already treated sludge has previously been withdrawn from the basin 7 into a downstream thickening basin 8 via a line 14.
The sludge accumulating in the thickening basin 8 is fed to a sludge drying bed 9 via a line 16. But it can also be dispensed in barrels and other containers.
The water that accumulates in the thickening basin 8, on the other hand, arrives via a line 17 in the supply line for the fresh waste water leading to the Bellifting basin 5, specifically at a point which is located behind the sand trap 2. , The above-described biological stage is designed with regard to its efficiency in such a way that it can be loaded up to twice the amount of dry weather - TWA = accumulation of wastewater without rainwater.
The additional attack is held back in a rain clarifier 3 and after the end of the rain of the biological stage, d. b. the ventilation basin 5 Be supplied via a line 18. If the basin 3 is filled with very heavy and persistent downpours, the water can flow off via an overflow line 19 after mechanical cleaning.
It should also be noted that the thickening tank 8 is to be designed for a maximum daily accumulation of excess sludge, which is only around 3% of the daily wastewater accumulation.