CH502274A - Verfahren und Vorrichtung zur Reinigung von Abwässern - Google Patents

Description

  
 



  Verfahren und Vorrichtung zur Reinigung von Abwässern
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reinigung von Abwässern, welches mindestens die Verfahrensschritte einer mindestens einstufigen biologischen Reinigung und der Nachklärung aufweist; sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens, mit mindestens einer biologischen Reinigungsstufe und mit einer Nachklärungsstufe.



   Einrichtungen zur mechanischen Reinigung von Abwässern sind in Form von Rechen, Sandfängen, Absetzbecken mit und ohne Faulraum bekannt.



   Einrichtungen zur biologischen Reinigung sind in Form von Tropfkörpern, Belebtschlammanlagen, Tauchkörpern und Oxydationsgräben   bekannt.    Tropfkörper sind Behälter, die mit einem Füllstoff, meist Lavaschlacke oder Koks, gefüllt sind. Auf ihre Oberfläche wird in gleichmässiger Verteilung mittels eines Drehsprengers Abwasser verteilt, das auf seinem Weg durch den Körper von dem auf den Füllstoffen sich bildenden biologischen Rasen durch Abbau der Inhaltsstoffe gereinigt wird.



   Tauchkörper bestehen aus vielen dünnen, auf eine Achse mit geringem Zwischenraum nebeneinander montierten Scheiben, auf denen sich der biologische Rasen bildet. Diese rotierenden Scheiben tauchen in einen Behälter mit zu reinigendem Abwasser ein. Der Kontakt der bewachsenen Scheiben mit dem Abwasser bewirkt dessen Reinigung.



   Belebtschlammanlagen sind meist rechteckige Bekken, in denen durch konstante Schlammkonzentration und Belüftung mit Paddelrädern, Filterkerzen, gelochten Röhren oder Oberflächenbelüftern die Luftversorgung durchgeführt wird. Die Konstanz der   Schlamm    konzentration wird durch Schlammabzug bzw. Widerzuleitung erreicht. Die Abwasserreinigung erfolgt durch die   mit    Mikroben besetzten Flocken des Belebtschlammes.



   In Oxydationsgräben, die ein vereinfachtes Belebtschlammverfahren darstellen, wird das Abwasser je nach Grabengestaltung in kreis- oder ovalförmigen Umlauf gebracht. Die Bewegung des Abwassers im Graben wird durch sogenannte Belüftungswalzen bewirkt, die gleichzeitig für den optimalen Sauerstoffeintrag sorgen. Die Reinigung des Abwassers geschieht durch Oxydation und biologischen Abbau.



   Zur Erzielung einer einwandfreien Abwasserreinigung sind die biologischen Methoden unentbehrlich, da die meisten in Wasser gelösten Abwasserinhaltsstoffe wirtschaftlich nur durch biologischen Abbau entfernt werden können. Die bisher praktizierte biologische Reinigung beruht, abgesehen von verschiedenen Variationen, im allgemeinen auf zwei Methoden: a) dem Tropfkörper-Verfahren b) dem Belebtschlamm-Verfahren
Beide Verfahren haben wesentliche Nachteile, die nachfolgend aufgeführt sind.



   Die Reinigung von Abwässern auf Tropfkörpern ist auf eine Mindestzulaufmenge angewiesen. Wird diese unterschritten, so ist eine Funktionsstörung mit völligem   Erliegen    der Abbauleistung die Folge. Bei Überlastung des Tropfkörpers tritt eine Verschlammung ein, die Luftzufuhr wird unterbunden, der Körper verstopft. Da ein Tropfkörper die organischen Bestandteile des jeweils wegen Alterung absterbenden Teiles des biologischen Rasens mit abbauen muss, ist eine zusätzliche Abbauleistung erforderlich, die dem zu reinigenden Abwasser verloren geht. Die Luftzufuhr ist bei Tropfkörpern hinsichtlich einer optimalen Abbauleistung in den meisten Fällen unzureichend. Da es sich bei biologischen Reinigungsverfahren vorwiegend um aerobe Vorgänge handelt, wird im Tropfkörper oft mehr Sauerstoff gebraucht als zur Verfügung steht.

  Das Sauerstoffan  gebot unterliegt erheblichen tageszeitlichen Schwankungen durch wechselnde Temperatur und Luftdruckeinflüsse. Diese Schwankungen wirken sich auf die jeweilige Abbauleistung aus. Zropfkörper sind empfindlich gegen Temperaturstürze. Bei Temperaturen unter dem Gefrierpunkt ist die Gefahr einer Vereisung mit allen   Folgeerscheinungen    gegeben. Eine Reinigung verstopfter oder nicht arbeitender Tropfkörper kann nur durch Spülung mit Hypochloridlauge erfolgen. Der Arbeitsaufwand ist sehr gross. Der Tropfkörper fällt für lange Zeit aus.



   Die Reinigung von Abwässern mit Hilfe des Belebtschlammverfahrens setzt einen relativ hohen Aufwand an Energie voraus, die für die künstliche Zufuhr von Luft und die optimale Bewegung im Belebungsbecken verbraucht wird. Die Ausnutzung der Luft ist im Verhältnis zum erforderlichen Energieaufwand gering.



  Der Platzbedarf und der Aufwand für Anschaffung sind infolge der erforderlichen grossen Baueinheit pro Leistung gross, da relativ lange Aufenthaltszeiten erforderlich sind.



   Zweck der Erfindung ist es nun, obige Nachteile zu beseitigen, und ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Reinigung von Abwässern anzugeben, die auf kleinstem Raum eine optimale Reinigungsleistung bei   minimalem    Energieaufwand ermöglicht.



   Demgemäss ist Gegenstand der Erfindung: a) das eingangs genannte erfindungsgemässe Verfahren, das dadurch gekennzeichnet ist, dass man die biologische Reinigungsstufe und Nachklärungsstufe zu einer einzigen Verfahrensstufe zusammenfasst, in der man das Schlamm-Wassergemisch zwischen einem Belüftungsbereich und einem Schlammabscheidebereich mit Schlammberuhigungsbereich in ständigem Kreislauf führt, wobei man die erforderliche Strömung lediglich durch die durch Belüftung der biologischen Reinigungsstufe und die biologische Reinigung entstehenden hydrostatischen Druckdifferenzen bewirkt, wobei man ferner dem Kreislauf gereinigtes Wasser entzieht und ungereinigtes Wasser zuführt;

   sowie b) die eingangs genannte erfindungsgemässe Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens, die dadurch gekennzeichnet ist, dass die Nachklärungsstufe mit der biologischen Reinigungsstufe zu einer baulichen Einheit zusammengebaut ist, in der das Schlamm-Wasser-Gemisch im Kreislauf gerführt ist, wobei die Nachklärungsstufe als kontinuierlich durchflossener Strömungs   schlammabscheider    mit trichterförmigem Becken und Schlammberuhigungsbereich und die biologische Reinigungsstufe als Belüftungsbecken ausgebildet sind, und dass zur Erzeugung der Strömung in der Vorrichtung lediglich die durch die Belüftung der biologischen Reinigungsstufe und den biologischen Prozess entstehenden hydrostatischen Druckdifferenzen dienen.



   Ausführungsbeispiele des Gegenstandes der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen näher beschrieben. Dabei zeigen:
Fig. 1 eine Vorrichtung zur Reinigung von Abwässern, mit einer Vorreinigung, einer biologischen Reinigung und einer Nachklärung; und
Fig. 2 eine als Sandabscheider ausgebildete Vorreinigung.



   Die in Figur 1 schematisch dargestellte Vorrichtung zur Reinigung von   Abwassern    weist eine   Vorreinigungs-    stufe 1, eine biologische Reinigungsstufe 2 und eine Nachklärungsstufe 3 auf, wobei die Nachklärungsstufe mit der biologischen Reinigungsstufe zu einer Einheit zusammengefasst sind.



   Das ungereinigte Abwasser wird mittels einer   Pumpe    4 aus einem Pumpensumpf 5 über eine Zuflussleitung 6 in die Vorreinigungsstufe 1 eingepumpt. Diese weist ein als Turm ausgebildetes Absetzbecken 7 auf, welches der mechanischen Reinigung, insbesondere Sandabscheidung, durch Schwerkraftabscheidung dient, so dass das Abwasser zunächst von Sand und absetzbaren Stoffen gereinigt wird. Der untere Teil des Absetzbeckens ist als Faulraum 8 ausgebildet, in dem organische, fäulnisfähige Stoffe ausgefault werden. Der Faulraum ist trichterförmig ausgestaltet und an seinem unteren Ende mit einer Absperreinrichtung 9 ausgestattet, mittels der die ausgefaulten Stoffe aus der Vorreinigungsstufe abgelassen werden können.



   Das von Schlamm und absetzbaren Stoffen getrennte Abwasser läuft über eine als Falleitung ausgebildete Verbindungsleitung 10 in die biologische Reinigungsstufe 2. Letztere weist ein Belüftungsbecken 11 auf, das ebenfalls als Turm ausgebildet ist. Der Reaktionsraum des Belüftungsbeckens 11 kann gegebenenfalls mindestens teilweise mit Füllkörpern, wie beispielsweise Lavaschlacke, ausgefüllt sein.



   Mindestens ein Teil des Bodens 12 des Belüftungs   beckens    ist mit einem im Abstand vom Boden und parallel zu diesem angeordneten Zwischenboden 13 aus einer porösen Platte, beispielsweise einer gesinterten Kunststoffplatte, bedeckt. Dieser Zwischenboden trennt den Belüftungsraum des Belüftungsbeckens von einer Luftkammer 14, über die Druckluft durch den porösen Zwischenboden 13 in den Belüftungsraum des Belüftungsbeckens eingepresst wird. Durch diese Vorrichtungen kann eine gleichmässige, feinblasige Belüftung mindestens über einen Teil der Querschnittsfläche des Belüftungsbeckens sichergestellt werden. Im Gegensatz zum gezeigten Beispiel kann die Belüftung aber auch von unten durch Filterkerzen, Düsen, usw. erfolgen.



  Eine grobblasige Belüftung lässt sich schliesslich auch über den am unteren Ende des Belüftungsbeckens vorgesehenen Schlammablass 15 durchführen.



   Das obere Ende des Belüftungsbeckens 11 ist durch ein trichterförmiges Becken 16 der als Strömungsschlammabscheider ausgebildeten Nachklärungsstufe 3 abgeschlossen. Das trichterförmige Becken 16 ist   uber    mindestens eine Verbindungsleitung 17 mit dem Belüftungsbecken 11 verbunden. Zweckmässigerweise ist die Verbindungsleitung mit Entlüftungsstutzen 18 ausgestattet, in denen Schwimmer 19 vorgesehen sind. Zur kontinuierlichen Rückführung eines Schlamm-Wasser Gemisches aus dem trichterförmigen Becken 16 ist eine Rückflussleitung 20 vorgesehen, die in dem Belüftungsbecken 11 mündet. Zur Rückführung des Schlamm Wasser Gemisches ist es an und für sich gleichgültig, ob das Becken der Nachklärungsstufe 3 über oder neben dem Belüftungsbecken 11 vorgesehen ist.



   Die Rückführung des über die Verbindungsleitung 17 in das trichterförmige Becken 16 eingespülten Belebtschlamm lässt sich wesentlich verbessern, indem die Öffnung der Rückflussleitung 20 durch eine Blende 21 abgeschirmt wird. Diese Blende ist vorzugsweise als Rohrstutzen 22 ausgebildet, der koaxial zur in der Spitze des trichterförmigen Beckens angeordneten Abfluss öffnung der Rückflussleitung 20 ausgerichtet ist. Der   Rohrstutzen ist mit mehreren in verschiedenen Höhen angeordneten Schlitzen ausgestattet, die es ermöglichen, den Schlamm aus verschiedenen Höhen des trichterförmigen Beckens abzuziehen.



   Zwischen dem trichterförmigen Becken 16 des Strö   inungsschlammabscheiders    der Nachklärungsstufe 3 und dem Belüftungsbecken 11 der biologischen Stufe 2 erfolgt ein ständiger Kreislauf des Wasser-Schlamm Gemisches über die Verbindungsleitung 17 in das trichterförmige Becken 16 und zurück über die Rückflussleitung 20 in das Belüftungsbecken 11. Die Strömung dieses Kreislaufes wird allein durch die   Qewichts-    differenz zwischen der   abfliessenden    und der zufliessenden Säule des Schlamm-Wasser   Gemisches    auf   rechterhaften.    Die erste Schlamm-Wasser Säule wird gebildet durch das Belüftungsbecken 11 und die Verbindungsleitung 17, deren Schlamm-Wasser Gemisch durch die in der biologischen Reinigungsstufe 2 eingepresste Luft angereichert ist.

  Die zweite Schlamm Wasser Säule wird gebildet durch das trichterförmige Becken 16 und die Rückflussleitung 20. Da das abfliessende, mit Luft angereicherte Schlamm-Wasser Gemisch leichter ist als das   zurückfliesseude    Schlamm Wasser Gemisch, das keine Luft mehr enthält, wird auf Grund der hydrostatischen Druckdifferenzen ein ständiger Kreislauf zwischen dem trichterförmigen Becken 16 und dem Belüftungsbecken 11 aufrecht erhalten. Der an der Spitze des trichterförmigen Beckens auftretende Sog führt den in die Nachklärungsstufe 3 eingebrachten Schlamm unverzüglich in das Belüftungsbecken 11 zurück, wodurch die Aufenthaltszeit zur Schlammabscheidung in der Nachklärungsstufe 3 nur verhältnismässig kurz ist.



   Zur Stabilisierung des Kreislaufes des Schlamm Wasser Gemisches hat sich neben den Schwimmern 19 die Anordnung einer oder mehrerer Klappen 23 bewährt. Zur Regulierung der Strömungsgeschwindigkeit des Kreislaufes sind in der Verbindungsleitung 17 und in der Rückflussleitung 20 Absperreinrichtungen 24 und 25 vorgesehen.



   Zur grobblasigen Belüftung des Systems kann über einen Druckluftanschluss 26 Luft in die Rückflussleitung 20 eingepresst werden. Hierbei ist dieser Druckluftanschluss 26 in Förderrichtung des Schlamm-Wasser Gemisches gesehen nach der Absperreinrichtung 24 angeordnet. Zweckmässigerweise wird auch vor der Absperreinrichtung 24 ein Druckluftanschluss 27 vorgesehen, über den bei   abgeschlossener    Absperreinrichtung 24 Luft entgegen dem Schlamm-Wasser Gemisch in das trichterförmige Becken 16 des   Sftömungsschlammab-    scheiders eingepresst werden kann.

  Diese Belüftung des trichterförmigen Beckens 16 kann aus zweierlei Gründen notwendig werden: a) Zur Trennung des inaktiven, alten Schlammes vom aktiven Schlamm geringeren Alters durch kurzzeitiges Belüften mit anschliessender Abscheidung des alten Schlammes an der Oberfläche des trichterförmigen Beckens 16 des Strömungsschlammabscheiders.



   b) Zur Belüftung des Belebtschlammes, der während einer eventuellen Reparatur im Belüftungsbecken 11 über die Rückflussleitung 20 in das trichterförmige Becken der Nachklärstufe 3 eingebracht worden ist und dort zur späteren Wiederverwendung aufbewahrt wird.



   Die vorliegende Ausbildung der biologischen Reini gungsstufe und der Nachklärungsstufe ergibt für die Reaktionskynetik ausserordentliche Vorteile. Zur Erklärung sei darauf hingewiesen, dass die Reaktion zwischen den Mikroorganismen und den Abwasserinhaltsstoffen autokatalytischen Charakter hat. Es eignen sich demzufolge bei kontinuierlichem Betrieb der Anlage Mischsysteme am besten, wobei als Mischreaktor das Belüftungsbecken dient. Mischsysteme haben jedoch bei kontinuierlicher Reaktionsführung den Nachteil, dass ein Teil des zur Reaktion vorgesehenen Mediums, in diesem Falle Wasser, unreagiert, d. h. ungereinigt, abfliesst. Reaktionen, die auch die restlichen verbleibenden Inhaltsstoffe durch die Mikroorganismen   abbauen    können, gehören jedoch zu Reaktionen erster oder höherer Ordnung, die am günstigsten in einem Rohrreaktor ablaufen.



   Ein solcher Rohrreaktor, in dem eine diskontinuierliche Reaktion abläuft, wird in der vorliegenden Vorrichtung durch die Verbindungsleitung 17 zum Strömungsschlammabscheider und von dort durch die Rückflussleitung 20 zum Belüftungsbecken 11 gebildet. Dieses unbelüftete Leitungssystem dient, neben dem Beruhigungsbereich 16a des trichterförmigen Beckens   1'6    gleichzeitig als Beruhigungszone für die Mikroorganismen, in der diese die adsorbierten Inhaltsstoffe absorbieren, d. h. aufzehren können. Die Mikroorganismen stehen sodann frisch als unbelasteter Belebtschlamm zur Adsorbtion neuer Inhaltsstoffe im Belüftungsbecken zur Verfügung.



   Durch eine von der vorliegenden Ausgestaltung abweichende Führung der Verbindungsleitung 17 und der Rückflussleitung 20 ist es möglich, im Belüftungsbecken 11 das zurückgeführte Schlamm-Wasser Ge   wisch    entgegen der Richtung der aufsteigenden   Luft-    blasen fliessen zu lassen. Hierzu mündet die   Rüclrfluss-    leitung 20 als kurzer Rohrstutzen im oberen Bereich des Belüftungsbeckens 11 frei. Die Rohröffnung ist gegen das Eindringen von aufsteigenden Luftblasen durch eine Abschirmung geschützt.

  Die Verbindungsleitung 17 mündet hingegen im unteren Bereich des   Belüftungs-    beckens 11 und zwar mit nach oben gerichteter Öffnung Durch diese Ausgestaltung wird die Ausnutzung des Sauerstoffgehaltes der in das Belüftungsbecken 11 eingebrachten Luft wesentlich verbessert, da die Luftblasen gegen die im Belüftungsbecken vorherrschende Strö   mungsrichtung    aufsteigen müssen.



   Das gereinigte Abwasser wird über eine   Abflussrinne    28 am oberen Ende des trichterförmigen Beckens 16 abgenommen und über die Abflussleitung 29 in der Menge abgeführt, wie ungereinigtes Abwasser der Vorreinigungsstufe 1 über die Pumpe 4 und die Zuflussleitung 6 eingespeist wird. Die Abflussleitung 29 ist über eine mittels der Absperreinrichtung 42 normalerweise geschlossenen Querverbindungsleitung 30 mit dem Pumpensumpf 5 verbunden. Eine Absperreinrichtung 31 ist in Förderrichtung des gereinigten Abwassers gesehen nach der Anschlusstelle der Querverbindungsleitung 30 vorgesehen, sodass durch Schliessen der Absperreinrichtung 31 und durch Öffnen der Absperreinrichtung 42 aus der Nachklärungsstufe abgestossener Schwimmschlamm in den Pumpensumpf 5 geleitet werden kann.



   Die Belüftung der vorliegenden Vorrichtung, insbesondere des Belüftungsbeckens 11, kann beispielsweise durch einen Kompressor 32 erfolgen, der mit einem   Windkessel    33 zusammenwirkt. Die Verwendung eines Windkessels oder zweier Gebläse mit polumschaltbaren   Motoren ermöglichen es, über ein Zeitschaltelement ein zeitgebundenes Sparprogramm zu fahren. Die Luft kann nun über die Leitung 34 entweder direkt in die Luftkammer 14 und den Zwischenboden 13 in das Belüftungsbecken eingepresst werden. Andererseits ist es auch möglich, die Luft über die Leitung 35 in den Schlammablass 15 einzublasen, so dass die Luft grobporig in das Belüftungsbecken eintritt.

  Andererseits ist es   aber    auch möglich, die Luft zunächst über die Leitung 36 in das Absetzbecken 7 der Vorreinigungsstufe 1 oberhalb des Wasserspiegels einzubringen und erst anschliessend über die Leitung 37 in die Luftkammer 14 zu führen. Auf diese Weise ist eine Belüftung des Absetzbeckens 7 möglich.



   Bei dem gegenüber der Atmosphäre luftdicht abgeschlossenen Belüftungsbecken 11 wird die eingeblasene Luft am oberen Teil des Belüftungsbeckens 11 gesammelt und über die Abluftleitungen 38 abgeführt. Die abgeführte Luft kann zur Vorbelüftung des unbehandelten Abwassers herangezogen werden.



   Die Abwärme der lufterzeugenden Aggregate wird vorzugsweise dazu benutzt, das Abwasser in der biologischen Reinigungsstufe aufzuheizen und somit ein Temperaturoptimum für die Tätigkeit des Belebtschlammes zu schaffen. Hierdurch lässt sich eine wesentlich verbesserte Reinigungsleistung erzielen. Diese Massnahme ermöglicht es auch, der nachteiligen Wirkung tiefer winterlicher Temperaturen entgegenzuwirken. Auch das gegen die Umgebung abgeschlossene Belüftungsbecken trägt dazu bei, die Wärmeverluste gering zu halten und das zu reinigende Abwasser auf einer für eine optimale physiologische Leistung des Belebtschlammes günstigen Temperatur zu halten.



   Das Ablassen von   Überschussschlamm    aus   dem    Belüftungsbecken 11 kann über die Verbindungsleitung 10 geschehen, in der eine mit einer Absperreinrichtung 39 versehene Abzweigleitung 40 vorgesehen ist, die in das Absetzbecken 7 der Vorreinigungsstufe 1 mündet.



  Bei tiefer liegenden Vorreinigungsstufen 1 kann das Ablassen des   Überschussschlammes    auch über den ebenfalls mit einer Absperrvorrichtung 41 ausgestatteten Schlammablass 15 geschehen. Es ist ferner möglich, den   Überschussschlamm    in einen genügend grossen Behälter abzulassen und dort unter Verwendung der mittels der Abluftleitung 38 aus dem Belüftungsbecken 11   abgezo-    genen Luft zu mineralisieren.



   Im Gegensatz zum dargestellten Ausführungsbeispiel kann das Absetzbecken 7 der Vorreinigungsstufe 1 auch als Flachbecken ausgebildet sein, wobei es dann in Form einer Ein- oder   Mehikammergrube    über oder unter der Erdoberfläche liegen kann.



   Die mit der biologischen Reinigungsstufe 2 kombinierte Nachklärungsstufe 3 kann auch ohne eine mechanische Vorreinigung und/oder einen Fallraum betrieben werden. In diesem Falle empfiehlt sich allerdings einen Sandabscheider 42 vorzusehen, um spezifisch schwere mineralische Anteile des Abwassers zu entfernen.



   Eine vorzugsweise Ausführungsform eines solchen als Tiefsandabscheider ausgebildeten Sandabscheiders 42 ist in Fig. 2 dargestellt. Im Gegensatz zu den herkömmlichen Sandabscheidern ist dieser über der Erdoberfläche angeordnet. Er kann beispielsweise aus einem äusseren Rohr 43 von grösserem Durchmesser und einem inneren Rohr 44 von kleinerem Durchmesser bestehen. Die Rohre sind vorzugsweise   koaxial    zueinander angeordnet. Das ungereinigte Abwasser wird wieder über die Pumpe 4 aus einem Pumpensumpf 5 über die Zuflussleitung 6 in das Rohr 44 mit dem kleineren Durchmesser eingebracht und direkt in Richtung des Sandraumes 45 geführt. Das vom Sand befreite Abwasser steigt dann im Rohr 43 mit dem grösseren Durchmesser senkrecht aufwärts und wird dann über die Verbindungsleitung 10 der biologischen Reinigungsstufe 2 zugeleitet.



   Am unteren Ende des Sandraumes 45 ist ein Ablasstutzen 46 vorgesehen, der mit einer Absperreinrichtung 47 ausgestattet ist. Zum Entfernen des sich im Sandraum 45 angesammelten Sandes ist es nun lediglich notwendig, die Absperreinrichtung 47 zu öffnen, worauf der Sand auf Grund des hydrostatischen Druckes ausgespült wird. Im Gegensatz zu den herkömmlichen Tief   sandabscheidern,    bei denen der Sand durch eine Rohrleitung das gesamte Bauwerk von unten nach oben durchwandern muss, um aus ihm entfernt zu werden, verlässt der Sand im vorliegenden Ausführungsbeispiel den Sandabscheider in senkrecht absteigender Richtung an der tiefsten Stelle des Sandabscheiders.



   Zur Vermeidung des Sedimentierens organischer fäulnisfähiger Stoffe kann der Sandraum 45 über eine Belüftungsleitung 46 belüftet werden, um organische Absetzstoffe nach oben auszuschwemmen.



   PATENTANSPRUCH 1
Verfahren zur Reinigung von Abwässern, welches mindestens die Verfahrensschritte einer mindestens einstufigen biologischen Reinigung und der Nachklärung aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass man die biologische Reinigungsstufe und Nachklärungsstufe zu einer einzigen Verfahrensstufe zusammenfasst, in der man das Schlamm-Wassergemisch zwischen einem   Belüftungsbe-    reich und einem Schlammabscheidebereich mit   Schlaminberuhigungsbereich    (16a) in ständigem Kreislauf führt, wobei man die erforderliche Strömung lediglich durch die durch Belüftung der biologischen Reinigungsstufe und die biologische Reinigung   entstehenden    hydrostatischen Druckdifferenzen bewirkt, wobei man ferner   dem    Kreislauf gereinigtes Wasser entzieht und ungereinigtes Wasser zuführt.



   UNTERANSPRÜCHE
1. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass man die Schlammabscheidung bei strömendem Schlamm-Wasser-Gemisch kontinuierlich im Beipass durchführt.



   2. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass man zur Schlammabscheidung bei strömendem Schlamm-Wasser-Gemisch ein trichterförmiges Becken (16) verwendet, aus dem man den Schlamm an der Trichterspitze und das Wasser oberhalb der Trichterspitze entnimmt und das Schlamm-Wasser Gemisch dem Belüftungsbecken (11) der biologischen   Reinigungsstufe    (2) kontinuierlich wieder zuführt.



   3. Verfahren nach Unteranspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass man das Schlamm-Wasser-Gemisch dem mittleren Bereich des Belüftungsbeckens (11) entnimmt, durch den Schlammabscheidbereich führt und    tuschliessend    dem unteren Bereich des Belüftungsbeckens (11) wieder zuführt. 

**WARNUNG** Ende DESC Feld konnte Anfang CLMS uberlappen**.



   

Claims (1)

1. **WARNUNG** Anfang CLMS Feld konnte Ende DESC uberlappen **. Motoren ermöglichen es, über ein Zeitschaltelement ein zeitgebundenes Sparprogramm zu fahren. Die Luft kann nun über die Leitung 34 entweder direkt in die Luftkammer 14 und den Zwischenboden 13 in das Belüftungsbecken eingepresst werden. Andererseits ist es auch möglich, die Luft über die Leitung 35 in den Schlammablass 15 einzublasen, so dass die Luft grobporig in das Belüftungsbecken eintritt. Andererseits ist es aber auch möglich, die Luft zunächst über die Leitung 36 in das Absetzbecken 7 der Vorreinigungsstufe 1 oberhalb des Wasserspiegels einzubringen und erst anschliessend über die Leitung 37 in die Luftkammer 14 zu führen. Auf diese Weise ist eine Belüftung des Absetzbeckens 7 möglich.

   Bei dem gegenüber der Atmosphäre luftdicht abgeschlossenen Belüftungsbecken 11 wird die eingeblasene Luft am oberen Teil des Belüftungsbeckens 11 gesammelt und über die Abluftleitungen 38 abgeführt. Die abgeführte Luft kann zur Vorbelüftung des unbehandelten Abwassers herangezogen werden.

   Die Abwärme der lufterzeugenden Aggregate wird vorzugsweise dazu benutzt, das Abwasser in der biologischen Reinigungsstufe aufzuheizen und somit ein Temperaturoptimum für die Tätigkeit des Belebtschlammes zu schaffen. Hierdurch lässt sich eine wesentlich verbesserte Reinigungsleistung erzielen. Diese Massnahme ermöglicht es auch, der nachteiligen Wirkung tiefer winterlicher Temperaturen entgegenzuwirken. Auch das gegen die Umgebung abgeschlossene Belüftungsbecken trägt dazu bei, die Wärmeverluste gering zu halten und das zu reinigende Abwasser auf einer für eine optimale physiologische Leistung des Belebtschlammes günstigen Temperatur zu halten.

   Das Ablassen von Überschussschlamm aus dem Belüftungsbecken 11 kann über die Verbindungsleitung 10 geschehen, in der eine mit einer Absperreinrichtung 39 versehene Abzweigleitung 40 vorgesehen ist, die in das Absetzbecken 7 der Vorreinigungsstufe 1 mündet.

   Bei tiefer liegenden Vorreinigungsstufen 1 kann das Ablassen des Überschussschlammes auch über den ebenfalls mit einer Absperrvorrichtung 41 ausgestatteten Schlammablass 15 geschehen. Es ist ferner möglich, den Überschussschlamm in einen genügend grossen Behälter abzulassen und dort unter Verwendung der mittels der Abluftleitung 38 aus dem Belüftungsbecken 11 abgezo- genen Luft zu mineralisieren.

   Im Gegensatz zum dargestellten Ausführungsbeispiel kann das Absetzbecken 7 der Vorreinigungsstufe 1 auch als Flachbecken ausgebildet sein, wobei es dann in Form einer Ein- oder Mehikammergrube über oder unter der Erdoberfläche liegen kann.

   Die mit der biologischen Reinigungsstufe 2 kombinierte Nachklärungsstufe 3 kann auch ohne eine mechanische Vorreinigung und/oder einen Fallraum betrieben werden. In diesem Falle empfiehlt sich allerdings einen Sandabscheider 42 vorzusehen, um spezifisch schwere mineralische Anteile des Abwassers zu entfernen.

   Eine vorzugsweise Ausführungsform eines solchen als Tiefsandabscheider ausgebildeten Sandabscheiders 42 ist in Fig. 2 dargestellt. Im Gegensatz zu den herkömmlichen Sandabscheidern ist dieser über der Erdoberfläche angeordnet. Er kann beispielsweise aus einem äusseren Rohr 43 von grösserem Durchmesser und einem inneren Rohr 44 von kleinerem Durchmesser bestehen. Die Rohre sind vorzugsweise koaxial zueinander angeordnet. Das ungereinigte Abwasser wird wieder über die Pumpe 4 aus einem Pumpensumpf 5 über die Zuflussleitung 6 in das Rohr 44 mit dem kleineren Durchmesser eingebracht und direkt in Richtung des Sandraumes 45 geführt. Das vom Sand befreite Abwasser steigt dann im Rohr 43 mit dem grösseren Durchmesser senkrecht aufwärts und wird dann über die Verbindungsleitung 10 der biologischen Reinigungsstufe 2 zugeleitet.

   Am unteren Ende des Sandraumes 45 ist ein Ablasstutzen 46 vorgesehen, der mit einer Absperreinrichtung 47 ausgestattet ist. Zum Entfernen des sich im Sandraum 45 angesammelten Sandes ist es nun lediglich notwendig, die Absperreinrichtung 47 zu öffnen, worauf der Sand auf Grund des hydrostatischen Druckes ausgespült wird. Im Gegensatz zu den herkömmlichen Tief sandabscheidern, bei denen der Sand durch eine Rohrleitung das gesamte Bauwerk von unten nach oben durchwandern muss, um aus ihm entfernt zu werden, verlässt der Sand im vorliegenden Ausführungsbeispiel den Sandabscheider in senkrecht absteigender Richtung an der tiefsten Stelle des Sandabscheiders.

   Zur Vermeidung des Sedimentierens organischer fäulnisfähiger Stoffe kann der Sandraum 45 über eine Belüftungsleitung 46 belüftet werden, um organische Absetzstoffe nach oben auszuschwemmen.

   PATENTANSPRUCH 1 Verfahren zur Reinigung von Abwässern, welches mindestens die Verfahrensschritte einer mindestens einstufigen biologischen Reinigung und der Nachklärung aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass man die biologische Reinigungsstufe und Nachklärungsstufe zu einer einzigen Verfahrensstufe zusammenfasst, in der man das Schlamm-Wassergemisch zwischen einem Belüftungsbe- reich und einem Schlammabscheidebereich mit Schlaminberuhigungsbereich (16a) in ständigem Kreislauf führt, wobei man die erforderliche Strömung lediglich durch die durch Belüftung der biologischen Reinigungsstufe und die biologische Reinigung entstehenden hydrostatischen Druckdifferenzen bewirkt, wobei man ferner dem Kreislauf gereinigtes Wasser entzieht und ungereinigtes Wasser zuführt.

   UNTERANSPRÜCHE 1. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass man die Schlammabscheidung bei strömendem Schlamm-Wasser-Gemisch kontinuierlich im Beipass durchführt.

   2. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass man zur Schlammabscheidung bei strömendem Schlamm-Wasser-Gemisch ein trichterförmiges Becken (16) verwendet, aus dem man den Schlamm an der Trichterspitze und das Wasser oberhalb der Trichterspitze entnimmt und das Schlamm-Wasser Gemisch dem Belüftungsbecken (11) der biologischen Reinigungsstufe (2) kontinuierlich wieder zuführt.

   3. Verfahren nach Unteranspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass man das Schlamm-Wasser-Gemisch dem mittleren Bereich des Belüftungsbeckens (11) entnimmt, durch den Schlammabscheidbereich führt und tuschliessend dem unteren Bereich des Belüftungsbeckens (11) wieder zuführt.

   4. Verfahren nach Unteranspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass man das Schlamm-Wasser-Gemisch dem unteren Bereich des Belüftungsbeckens (11) entnimmt, durch den Schlammabscheidbereich führt und anschliessend dem oberen Bereich des Belüftungsbekkens (11) wieder zuführt.

   5. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass man in der biologischen Reinigungsstufe (2) ein Belüftungsbecken (11) vorsieht, das man, vorzugsweise über einen porösen Zwischenboden (13), von unten belüftet, wobei man gegebenenfalls die zur Belüftung dienende Luft vorher über ein Absetzbecken (7) einer Vorreinigungsstufe (1) leitet.

   6. Verfahren nach Unteranspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass man ein gegen die Umgebung luftdicht abgeschlossenes Belüftungsbecken (11) verwendet, an dem man am oberen Ende die Luft wieder sammelt und abzieht und gegebenenfalls zur weiteren Belüftung weiterverwendet.

   7. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass man die Abwärme von Belüftungsaggregaten zum Aufheizen des zu reinigenden Abwassers verwendet.

   8. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass man in eine Rückflussleitung (20) zwischen dem Schlammabscheidbereich der Nachklärungsstufe (3) und einem Belüftungsbereich der biologischen Reinigungsstufe (2) Luft einbläst.

   9. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass man die Kreislaufgeschwindigkeit des Schlamm-Wasser-Gemisches durch Verändern des Strömungsquerschnittes für das Schlamm-Wasser-Gemisch regelt.

   10. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass man der biologischen Reinigungsstufe (2) eine Vorreinigungsstufe (1) vorschaltet, in der man mindestens eine mechanische Reinigung, insbesondere Sandabsonderung, durch Schwerkraftabscheidung durchführt.

   11. Verfahren nach Unteranspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass man in der Vorreinigungsstufe (1) ferner eine anaerobe oder aerobe Schlammbehandlung vorsieht, wobei man die mechanische Reinigung und die Schlammbehandlung zu einer einzigen Verfahrens stufe zusammenfasst, für die man vorzugsweise ein Absatz becken (7) vorsieht.

   12. Verfahren nach Unteranspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass man im Absetzbecken (7) einen Faulraum (8) vorsieht.

   13. Verfahren nach Unteranspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass man das Absetzbecken (7) gegen über der Umgebung luftdicht abschliesst.

   14. Verfahren nach Unteranspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass man das Abwasser aus der Vorrei mgungsstufe (1), über eine vorzugsweise als Falleitung ausgebildete Verbindungsleitung (10) der biologischen Reinigungsstufe (2) zuführt, wobei man das Abwasser am oberen Ende eines Absetzbeckens (7) abzieht.

   PATENTANSPRUCH II Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Patentanspruch I, mit mindestens einer biologischen Reinigungsstufe und mit einer Nachklärungsstufe, dadurch gekennzeichnet, dass die Nachklärungsstufe (3) mit der biologischen Reinigungsstufe (2) zu einer baulichen Einheit zusammengebaut ist, in der das Schlamm Wasser-Gemisch im Kreislauf geführt ist, wobei die Nachklärungsstufe (3) als kontinuierlich durchflossener Strömungsschlammabscheider mit trichterförmigem Bekken (16) und Schiammberuhigungsbereich (16a) und die biologische Reinigungsstufe (2) als Belüftungsbecken ausgebildet sind, und dass zur Erzeugung der Strömung in der Vorrichtung lediglich die durch die Belüftung der biologischen Reinigungsstufe (2) und den biologischen Prozess entstehenden hydrostatischen Druckdifferenzen dienen.

   UNTERANSPRÜCHE 15. Vorrichtung nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass zwischem dem Belüftungsbecken und dem Strömungsschlammabscheider eine Verbindungsleitung (17) mit mindestens einem Entlüftungsstutzen (18) vorgesehen ist, der vorzugsweise mit einem Schwimmer (19) versehen ist.

   16. Vorrichtung nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Belüftungsbecken und dem Strömungsschlammabscheider eine Verbindungsleitung (17) mit mindestens einer Absperreinrich- tung (24) angeordnet ist.

   17. Vorrichtung nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass zur Rückführung des Schlamm Wasser-Gemisches aus der Nachklärungsstufe (3) eine vorzugsweise mit einer Absperreinrichtung (25) versehene, Rückflussleitung (20) zwischen dem Strömungsschlammabscheider und dem Belüftungsbecken vorgesehen ist.

   18. Vorrichtung nach den Unteransprüchen 16 und 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsleitung (17) im mittleren Bereich und die Rückflussleitung (20) im unteren Bereich, vorzugsweise am unteren Ende des Belüftungsbeckens (11) münden.

   19. Vorrichtung nach den Unteransprüchen 16 und 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungslei tung im unteren Bereich, vorzugsweise am unteren Ende, und die Rückflussleitung im oberen Bereich des Belüftungsbeckens (11) münden.

   20. Vorrichtung nach Unteranspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückflussleitung (20) an der Spitze des trichterförmigen Beckens (16) des Strömungsschlammabscheiders angeordnet ist, wobei die Abfluss öffnung im trichterförmigen Becken (16) mit einer Blende (21), vorzugsweise einem vertikal angeordneten Rohrstück (22), abgeschirmt ist, die mehrere, vorzugsweise in verschiedenen Höhen angeordnete, Spalten für den Schlammabzug aufweist.

   21. Vorrichtung nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass das Belüftungsbecken (11) als Turm ausgebildet ist, an dessen oberem Ende und diesen abschliessend das trichterförmige Becken (16) des Strö mungsschlammabscheiders-angeordnet ist.

   22. Vorrichtung nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass das trichterförmige Becken (16) an seinem oberen Rand eine Abflussrinne (28) mit daran angeschlossener Abflussleitung (29) für das gereinigte Wasser aufweist.

   23. Vorrichtung nach Unteranspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Abflussleitung (29) mit einer Querverbindungsleitung (30) mit einem Pumpensumpf (5) in der Zuflussleitung (6) der Vorrichtung verbunden ist.

   24. Vorrichtung nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass zur Belüftung der biologischen Reinigungsstufe (2) ein in seiner Förderleistung einstellbarer Windkessel (33) vorgesehen ist.

   25. Vorrichtung nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass zur Belüftung der biologischen Reinigungsstufe (2) zwei Gebläse vorgesehen sind, die einzeln oder zusammen, beispielsweise durch polumschaltbare Antriebsmotoren, verschiedene -Förderleistun- gen ermöglichen.

   26. Vorrichtung nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass das Belüftungsbecken (11) über einem Absetzbecken angeordnet und mit diesem fest verbunden ist.

   27. Vorrichtung nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass sie ferner eine Vorreinigungsstufe mit einem Absetzbecken (7, 45) zur mechanischen Reinigung, insbesondere Sandabscheidung, durch Schwerkraftabscheidung aufweist.

   28. Vorrichtung nach Unteranspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass das Absetzbecken der Vorreinigungsstufe mit einem Sandraum (45) so ausgebildet ist, dass die Sandabscheidung bei senkrecht aufsteigender Fliessrichtung des Wassers erfolgt.

   29. Vorrichtung nach Unteranspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass an der tiefsten Stelle des Absetzbeckens (45) eine Belüftungsleitung (48) zur Einleitung von Luft vorgesehen ist.

   30. Vorrichtung nach Unteranspruch 26 oder 27, dadurch gekennzeichnet, dass das Absetzbecken (7) in seinem unteren Bereich als Faulraum (8) ausgebildet ist.

   31. Vorrichtung nach Unteranspruch 26 oder 27, dadurch gekennzeichnet, dass das Absetzbecken gegen die Umgebung luftdicht abgeschlossen ist.